道路景观小品:虹膜、指纹、人脸，一网打尽

走进中国科学院自动化研究所生物识别与安全技术研究中心，多少有点美国大片的意味。中心每位科研人员都需要被一部小盒子扫过眼睛、脸、手方能进入研究室内，而这些小盒子汇聚了当今世界上最先进的生物特征识别系统。“目前我们已经建成国际上规模最大的多模态生物特征样本数据库，拥有10000多份样本的虹膜图像数据库、各种光照和表情变化下的近红外人脸图像数据库、指纹数据库、掌纹数据库、笔迹数据库、步态数据库等。”中国科学院自动化研究所博士张小博说道。
虹膜图像数据库
  虹膜属于一种新型的生物特征模态，发展到今天也只有十多年的时间。
　　虹膜其实是眼睛内的一圈环状肌肉组织，普通情况下呈现出灰褐色，而这一个环状区域主要用于控制瞳孔的收缩和放大。虹膜组织在人的胚胎时期就已经形成，胚胎长到8个月后就已经完全成熟。
　　有趣的是虹膜的形成与基因完全无关，也就是说即使是双胞胎的虹膜纹理也会不同，并且同一个人左右眼的虹膜也不相同，与指纹一样，虹膜的唯一性已经得到了世界的认可。
　　虹膜在人的一生中变化微乎其微，它也是一种内在的器官，有眼睑牢牢进行保护使之无法轻易被破坏，由此确立了它的稳定性。当然，如果得不到当事人的配合虹膜的数据也很难被获取到从而造假，即使自己想改变虹膜除非摘除眼球否则很难受到破坏，因此虹膜也具有了安全性。

应用领域：
  目前在煤矿业，虹膜系统的首要作用在于监控上下井的矿井工人身份，以此来确保工人在井下的工作状态。由于煤矿区的环境往往都非常恶劣，脸部和手都会遭到污染，而此时最佳识别的方式就是人的虹膜，因为它不会受到任何的污染。
　　每个工人在井下都有一定的时间限制，如果每个井下工人的工作时间为两个小时，在他打过虹膜测试仪后两个小时后仍没有上来，虹膜测试仪就会发出警报。当然，也防止了井下工人去找一些没有专业技能的人替代自己下井。
　　而在机场，虹膜识别是安全部门控制人员的一种重要手段。首先通过虹膜识别控制民航内部人员进出，防止可疑人进入到重要操作。并且虹膜识别系统在民航还能起到反恐作用，率先使用该项功能的就是迪拜机场，在迪拜机场的虹膜识别系统内存放着来自全世界有犯罪记录以及恐怖嫌疑分子的虹膜数据，每个进入迪拜机场的旅客都要接受虹膜识别系统检查以此来排查可疑分子。
　　目前国内，虹膜识别系统也已经在物资分发方面开始使用，玉树地震后由于大量的灾民需要被发放物资，但由于震后的灾民已经失去能够证明其身份的证件，为了统一管理也为了防止有人重复认领物资，民政部门采用了虹膜识别系统以确认灾民身份。

各种光照和表情变化下的近红外人脸图像数据库
　　当然，虹膜识别也有自己的缺点，因为仪器有一定的景深，所以需要观测者的高度配合才能完成身份的识别。为此另一种识别模式产生——人脸识别系统，它对被识别者不具有侵犯性，更加自然、直接、友好，让被识别者无任何心理障碍。
　　然而，人脸在识别过程中，由于用户可能受到视角的偏差或是表情变化以及饰物、化妆的影响，大多数人脸识别系统必然遇到识别性能下降问题。在诸多影响人脸识别性能的因素中，环境光照的变化是人脸识别领域最具挑战性的难题。
  当识别时的环境光照和注册时的环境光照不同时，往往会引起人脸识别的性能大大下降。这也是制约现有人脸识别系统真正可以供用户实际使用的最重要的原因。
　　基于此，近红外图像的人脸识别技术开始产生，目的在于消除环境光照对人脸识别的影响。
      这项新技术只需要人脸以50~100厘米的距离正对摄像机，利用安装在摄像机周围的近红外主动光源提供正面方向照明；同时，通过在摄像机前端安装合适的滤镜，阻止可见光波段的光线通过，消除环境光的影响；过滤后的人脸图像被摄像机采集并输入到计算机中。
      近红外图像在任意环境光照下都是清晰、正面的。人脸识别算法则进一步对图像进行处理，以消除距离远近和头部姿态所带来的负面影响。

应用领域：
  电子护照及身份证。这或许是未来规模最大的应用。国际民航组织（ICAO）已确定，从 2010年 4月 1日起，其 118个成员国家和地区，必须使用机读护照，人脸识别技术是首推识别模式，该规定已经成为国际标准。
      美国已经要求和它有出入免签证协议的国家在2006年10月 26日之前必须使用结合了人脸、指纹等生物特征的电子护照系统，到 2006年底已经有 50多个国家实现了这样的系统。
      今年年初，美国运输安全署计划在全美推广一项基于生物特征的国内通用旅行证件。欧洲很多国家也在筹备或者正在实施类似的计划，用包含生物特征的证件对旅客进行识别和管理。中国的电子护照计划公安部一所正在加紧规划和实施。
　　而在公安、司法和刑侦，可利用人脸识别系统和网络，在全国范围内搜捕逃犯。
　　在自助服务，如银行的自动提款机，如果用户卡片和密码被盗，就会被他人冒取现金。若是同时应用人脸识别就会避免这种情况的发生。

指纹数据库、掌纹数据库
　　人的声音、面相等存在较大变化的可能，但每个人的指纹是相当固定的，不会随着年龄增长或身体健康程度的变化而变化。
  尤其是指纹样本便于获取，有助于开发识别系统。而一个人的十指指纹皆不相同，这样可以方便地利用多个指纹构成多重口令，提高系统的安全性。
　　自动掌纹识别是最近几年兴起的生物特征识别技术，在人们宽阔的手掌皮肤表面有丰富的纹路结构，包括主线、皱纹线、脊线、奇异点、纹理等图像特征，这些特征都是人各有异、和基因无关，所以掌纹含有大量的信息可用于身份鉴别。
　　而最新指纹、掌纹识别技术甚至能将访问者的静脉也进行扫射，其原因是因为人的静脉一生不会改变且具有唯一性。并且新的技术使得受访者在不接触到指纹、掌纹识别仪就能对其进行三维识别，是不是有种美国大片的感觉？

应用领域：
  高端门禁：国家机关、企事业单位、科研机构、高档住宅楼、银行金库、保险柜、枪械库、档案库、核电站、机场、军事基地、保密部门、计算机房等地方的出入控制。
　　公安刑侦：流动人口管理、出入境管理、身份证管理、驾驶执照管理、嫌疑犯排查、抓逃、寻找失踪儿童、司法证据等。
　　医疗社保：献血人员身份确认、社会福利领取人员、劳保人员身份确认等。
　　网络安全：电子商务、网络访问、电脑登录等。
　　其他应用：考勤、考试人员身份确认、信息安全等。