生物识别技术是如何工作的

由:特蕾西诉威尔逊

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虹膜扫描是生物识别的一种形式。弗朗西斯科·卡尔塔摄影/盖蒂图片社

想象一下,你是詹姆斯·邦德,你必须进入一个秘密实验室去解除一个致命的生物武器来拯救世界。但首先,你得通过安全系统。它需要的不仅仅是钥匙或密码——你需要有反派的密码鸢尾花通过观察他的声音和手的形状才能进去。

在这项工作的平均日期,您也可能遇到这种情况,减去致命的生物武器。机场,医院,酒店,杂货店甚至迪士尼主题公园越来越多地使用生物特征——一种基于你的身体或行为特征来识别你的技术,以增加安全性。

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在本文中,您将了解使用手写、手部几何、声纹、虹膜结构和静脉结构的生物识别系统。你还将了解为什么更多的企业和政府使用这项技术,以及Q的假隐形眼镜、录音和硅胶手是否真的能让詹姆斯·邦德进入实验室(让他拯救世界)。

您每天都采取基本安全预防措施 - 您将使用一个键进入您的房屋并使用用户名和密码登录您的计算机。您可能还经历了错位钥匙和忘记密码的恐慌。这不仅仅是你无法得到你所需要的 - 如果你在一张纸上丢失了你的密钥或者你的密码,别人可以找到它们并使用它们好像你是你。

生物识别技术使用的不是你拥有的东西(如钥匙)或你知道的东西(如密码)你是谁识别你。生物识别技术可以使用身体特征比如你的脸、指纹、虹膜或静脉,或者行为特征比如你的声音、笔迹或打字节奏。与钥匙和密码不同,你的个人特征很难丢失或忘记。它们也很难被复制。因此,许多人认为它们比钥匙或密码更安全。

生物识别技术利用独特的特征来识别你,比如你的虹膜。"width=
生物识别技术使用独特的特征, 就像你眼睛的虹膜,用来识别你。
照片礼貌铱星技术

生物识别系统似乎很复杂,但它们都使用相同的三个步骤:

  • 招生:您第一次使用生物识别系统时,它会记录有关您的基本信息,如您的姓名或标识号。然后,它捕获特定特征的图像或记录。
  • 存储:与您在电影中看到的内容相反,大多数系统都不存储完整的图像或录制。它们改为分析您的特性并将其翻译成代码或图形。一些系统还将此数据记录到a中智能卡你随身携带的东西。
  • 比较:下次使用该系统时,它会将你呈现的特征与文件中的信息进行比较。然后,它要么接受要么拒绝你所宣称的样子。
这款笔记本电脑配备了指纹扫描仪,为家庭带来了生物识别安全。"width=
这款笔记本电脑配备了指纹扫描仪,为家庭带来了生物识别安全。

系统也使用相同的三个组件:

  • 一个传感器检测用于识别的特征
  • 一个计算机它读取并存储信息
  • 软件它分析特征,将其转换成图表或代码,并执行实际的比较

生物识别安全系统,比如IBM ThinkPad T43上的指纹扫描仪(右),正越来越多地用于家庭。你可以阅读HowStuffWorks的其他文章来了解人脸识别指纹扫描

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笔迹

这台平板电脑有一个签名验证系统。"width=
这台平板电脑有一个签名验证系统。
照片由Softpro提供

乍一看,使用手写来识别人们可能看起来不是一个好主意。毕竟,许多人可以学会用一点时间和实践复制别人的笔迹。看起来很容易获得某人的签名或所需的密码并学习伪造它。

但生物识别系统并不只是看你如何塑造每个字母;他们分析写作行为。他们检查你写作的压力、速度和节奏。它们还会记录你写字母的顺序,比如你是在写单词的时候加上点还是画叉。

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与字母的简单形状不同,这些特征很难伪造。即使其他人得到了你的签名并进行了追踪,系统也不会接受他们的伪造。

手写识别系统的传感器可以包括触敏写入表面或笔,其包含检测角度,压力和方向的传感器。该软件将手写转换为图形,并识别了人们从日常和随时间的一天中的手写的小变化。

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手和手指几何

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一种手部几何扫描仪
照片礼貌英格索兰

人们的手和手指是独一无二的 - 但不是与其他特征一样独特,如指纹或鸢尾花。这就是为什么企业和学校,而不是高安全设施,通常使用手和手指几何读者进行身份验证用户,不识别他们例如,迪斯尼主题公园使用手指几何读取器允许持票人进入公园的不同部分。一些企业使用手工几何读取器代替考勤卡。

测量手和手指几何图形的系统使用数码相机.要使用一个,您只需将手放在平坦的表面上,使手指对准几个钉子以确保准确的阅读。然后,相机拍摄了手的一张或多张图片和它投射的影子。它使用此信息来确定手或手指的长度,宽度,厚度和曲率。它将该信息转换为数字模板。

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手和手指几何系统具有一些优点和缺点。由于手和手指比指纹或虹膜不那么鲜明,因此一些人不太可能觉得系统侵入其隐私。然而,许多人的双手随着伤害而随着伤害而变化,体重或关节炎的变化。一些系统更新数据以反映日常变为日常变化。

对于更高安全性的应用,生物识别系统使用更独特的特征,如声音。

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声音

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说话人识别系统使用声谱图 来代表人类的声音。
照片礼貌理查德·霍恩

你的声音是独特的,因为你的声腔的形状和你说话时嘴巴的运动方式。要加入声纹系统,你要么说出它所要求的确切单词或短语,要么提供你讲话的扩展样本,这样无论你说什么词,计算机都能识别你。

当人们想到声纹时,他们通常会想到在屏幕上看到的波形示波器.但语音中使用的数据是一个声音光谱图,不是波形。频谱图基本上是一种图表,它在纵轴上显示声音的频率,在横轴上显示时间。不同的语音在图形中创建不同的形状。光谱图也使用颜色或灰色阴影来表示声音的声学质量。本教程有很多关于光谱图和如何阅读的信息。

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一些公司使用声纹识别,这样人们就可以在不在场的情况下获得信息或授权。人们不需要借助虹膜扫描仪或手部几何阅读器,而是可以通过打电话进行授权。不幸的是,人们可以通过简单地记录授权人的密码,绕过一些系统,特别是那些通过电话工作的系统。这就是为什么一些系统使用几个随机选择的语音密码,或者使用通用的声音指纹而不是特定单词的声音指纹。另一些则使用检测在记录和回放过程中创建的工件的技术。

虹膜扫描

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眼睛解剖学
照片礼貌铱星技术

虹膜扫描看起来非常未来,但系统的核心是一个简单的CCD数码相机.它使用可见和近红外采取一个人的虹膜的清晰高度相比之下。近红外灯,一个人的瞳孔非常黑,使电脑很容易隔离瞳孔和虹膜。

当您查看IRIS扫描仪时,相机自动对焦或使用系统使用镜像或可听反馈,以确保您已正确定位。通常,相机的眼睛是3到10英寸。当相机拍照时,计算机找到:

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  • 瞳孔的中心
  • 瞳孔的边缘
  • 虹膜的边缘
  • 眼睑和睫毛

然后,它分析虹膜的模式,并将其转换成代码。

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虹膜扫描仪
照片礼貌铱星技术

虹膜扫描仪在高安全性应用中变得越来越普遍,因为人们的眼睛是如此独特(将一个虹膜代码误认为另一个虹膜代码的概率是1/10到78次方)[裁判].与指纹的60或70点相比,它们还允许超过200点的参考点进行比较。

虹膜是一种可见但受保护的结构,通常不会随时间变化,因此是生物识别的理想选择。大多数时候,人们的眼睛在眼科手术后也保持不变,盲人可以使用虹膜扫描仪,只要他们的眼睛有虹膜。眼镜和隐形眼镜通常不会干扰或导致读数不准确。

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静脉几何

静脉扫描仪使用近红外光来显示人体静脉中的图案。"width=
静脉扫描仪使用近红外光来显示人体静脉中的图案。

就像虹膜和指纹一样,一个人的静脉是完全独一无二的。双胞胎的静脉并不完全相同,人的左右两侧的静脉也不同。许多静脉通过皮肤看不见,因此极难伪造或篡改。随着年龄的增长,它们的形状变化也很小。

要使用静脉识别系统,您只需将手指,手腕,手掌或扫描仪靠近或附近放入手指。相机使用近红外光线进行数字图片。你的血液中的血红蛋白吸收了光线,所以静脉在图片中出现黑色。与所有其他生物识别类型一样,软件基于静脉结构的形状和位置创建参考模板。

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分析静脉几何形状的扫描仪与在医院进行的静脉扫描测试完全不同。医用静脉扫描通常使用放射性粒子。然而,生物识别安全扫描使用的光与来自遥控器. 美国宇航局更多信息用红外光拍照。

隐私和其他问题

有些人出于文化或宗教原因反对生物特征识别。另一些人则想象这样一个世界:当他们在街上行走时,摄像机会识别并跟踪他们,跟踪他们的活动和购买模式,而无需征得他们的同意。他们想知道公司是否会以他们销售的方式销售生物识别数据电子邮件地址和电话号码。人们也可能想知道一个庞大的数据库是否存在于包含世界上每个人的重要信息的地方,以及该信息是否安全。

然而,在这一点上,生物识别系统不具备存储和分类世界上每个人的信息的能力。大多数数据库只存储关于相对较少用户的少量信息。它们通常不存储一个人的特征的记录或真实表现——而是将数据转换成代码。大多数系统也只能在一个特定的地方工作,比如办公楼或医院。一个系统中的信息不一定与其他系统兼容,尽管一些组织正在尝试标准化生物特征数据。

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除了可能侵犯隐私外,批评者还对生物识别技术提出了一些担忧,比如:

  • 在依赖:生物识别系统是万无一失的观念可能会导致人们忘记日常的常识性安全实践,并保护系统的数据。
  • 无障碍:有些系统无法适应特定人群,如老年人或残疾人。
  • 互操作性:在紧急情况下,使用不同系统的机构可能需要共享数据,如果系统无法相互通信,可能会导致延迟。

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更多信息

相关文章

更多的联系方式

  • Bromba,曼弗雷德博士。“生物识别技术常见问题。”http://www.bromba.com/faq/biofaqe.htm Biometrie
  • 布朗,格雷格。“人生中的点点滴滴怎么串连在一起。”拉丁贸易,2005年4月。http://www.findarticles.com/p/articles/mi_m0BEK/is_4_13/ai_n13798070
  • FindBiometricshttp://www.findbiometrics.com/
  • 国土安全:生物识别。globalsecurity.org http://www.globalsecurity.org/security/systems/biometrics.htm.
  • Mainguet让。弗朗索瓦。“生物识别技术”。2004.http://perso.wanadoo.fr/fingerchip/biometrics/biometrics.htm
  • 罗斯,A.,S. Prabhakar和A. Jain。“生物识别学概述。”http://biometrics.cse.msu.edu/info.html.
  • 与生物特征识别和残疾人相关的资源http://www.icdri.org/biometrics/biometrics.htm
  • 塔尔海姆,L.,J.克里斯勒和P.齐格勒。“身体检查”,WIBU系统,2002年11月。http://www.heise.de/ct/english/02/11/114/

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