生物识别技术与安防应用的结合
发布时间：2013-01-04 20:42:00 点击：
生物识别技术与安防应用的结合
以往生物识别技术在安防行业的应用主要集中在门禁系统，但是随着技术的发展和成熟，其也逐渐得到了银行、公安、政府等部门的极大关注。本期专题将重点探讨生物识别技术在安防领域的应用现状及其发展趋势，引导行业理性的看待生物识别技术，并正确选购合适的生物识别技术及系统。
指纹识别技术的应用现状
当前各类生物识别技术中，指纹识别技术由于发展时间长，技术更为成熟，且在成本方面较其他生物识别技术低，为广大用户所接受。据了解，目前国内指纹识别技术的应用占整个生物识别应用约90%的市场份额，主要应用于考勤、门禁、金融、社保、户籍、出入境、刑侦等行业。同时，经过多年的发展，基于考勤管理、门禁管理和身份识别等应用的产品也已经基本成熟。
上海银晨智能识别科技有限公司市场总监吴维嘉指出，指纹识别技术以技术相对成熟、价格低廉、模块集成便利等特点，广泛应用于金融、公安等行业，目前其在手机、电脑、社保等领域也有相关的应用。
HID Global大中华区营销总监赵建邦就指纹识别技术的应用领域进行了详细的分析。指纹识别技术的主要应用领域有以下方面：（1）刑侦，是最早应用指纹识别技术和产品的领域。但由于刑侦行业的特殊需求，更多的是应用1：N模式的指纹数据库进行检索；（2）门禁，应用指纹特征识别技术和产品较多的领域。鉴于指纹产品较容易满足门禁应用的环境特点及其需求，它们大多与计算机系统集成为门禁控制与管理系统；（3）金融，由于金融业务涉及资金和客户的经济机密，在金融电子化的进程中，为保证资金安全，保护银行客户和银行自身的利益，在业务管理和经营管理中，利用指纹验证身份的必要性和安全性越来越受到关注。指纹身份鉴别产品在金融业的应用已经呈现出不断增长的势头；（4）社保：社保系统尤其是养老金的发放存在着个人身份严格鉴别的需求。指纹身份鉴别能可靠地保证社保卡及其持有人之间的唯一约束对应关系，因此在社保领域得到采用。（5）户籍：随着新一代公民身份证的发行，在户籍和人口管理方面，指纹身份鉴别技术和产品是加强政府行政准确度和力度的最佳方法。
就指纹识别在各领域的应用情况，广东华本电子科技有限公司市场部经理殷雄舟指出，指纹门禁产品，考勤产品以及指纹锁产品是应用最为广泛和成熟的，这一块市场已经超过了50亿元人民币，而其它的应用，如社保、出入境等由于政府等客观原因存在，市场份额有限，应用的推动也较为缓慢。
HID Global赵建邦还重点介绍了指纹识别技术与安防系统中的门禁系统相结合在金融、政府以及出入境等行业的应用。（1）在金融领域中，出于内部员工管理和资金安全的需要，门禁系统的安全性尤为重要。通过采取刷卡+指纹，或刷卡+密码+指纹的开门方式，门禁系统可以有效地控制员工和访客的出入及内部空间的使用权限，实现多种方式及级别的管理方式；此外在重点区域实行“双指关联”，只有同时输入两名管理人员的指纹才能打开相应门禁，有利于防止内盗外盗。指纹识别技术与门禁系统的有力结合，使得银行柜员身份认证系统，被越来越多银行所采用。除此之外，指纹押运系统、指纹二道门控制系统、指纹金库门控制系统也正逐步被认同并有望在将来实现广泛应用。（2）除金融领域外，在司法部门，为保障司法程序的正常进行和信息、物品及人员的安全，在重点区域采取同时出示智能卡及进行指纹验证的双重认证方式来进行身份识别，防止非法人员闯入，规范内部的管理。目前，这一技术亦有应用于监狱、机场等领域。（3）指纹识别技术在出入境检查方面，出于帮助政府监控边境出入，辨别出入境人士的身份的需要，导致了电子护照的问世。这种护照内置了护照资讯的非接触式积体电路（IC）晶片，能帮助警员通过加密的生物识别资料验证护照持有人的身份。电子护照功提供了增强的安全性，护照持有人的个人资料和生物识别资料（包括照片、指纹或虹膜）能安全地存储在护照晶片中，并通过安全的非接触式技术获取资料。
由以上分析可看出，生物识别技术与安防行业的结合越来越密切，指纹识别技术在安防领域的应用，未来还有非常大的发展空间和市场潜力。以指纹锁为例，尽管目前指纹锁已较为普及，但相对传统锁而言，其所占比例不到2%，由此可见其未来空间有多大。
指纹识别技术应用面临的瓶颈
指纹识别技术经过多年的发展，其应用已经较为成熟，准确率相对来说也已经较高，指纹识别产品在安全性、非接触、手指方向等方面也有了一定的提升。但在实际应用过程中，指纹识别技术仍然存在着一些瓶颈。清华大学电子工程系苏光大教授认为，指纹识别技术最大的瓶颈就在指纹的提取上。如在公安刑侦破案中，一些残缺指纹、变形指纹或是非常浅显的指纹的提取就有难度，同时，还有成像的方法也很关键。因此，如何在模糊、杂乱的痕迹里检测出指纹是一个有待解决的难题。
西奥科技（香港）控股有限公司中国区总经理林星指出，指纹识别技术的瓶颈主要在低质量样本指纹的滤噪、形变，传感器的变化、系统的维护性、残缺指纹的识别等方面。
上海银晨智能吴维嘉表示，指纹识别技术的准确率虽然相对较高，但因接触式、直观性，受人为因素影响比较大。另外，近些年指纹算法在核心技术上没有太大突破，但指纹识别产品在非接触、手指方向等方面已经有比较好的解决方案。
就指纹识别技术安全性方面的提升问题，HID Global赵建邦指出，目前新式的指纹门禁读卡器可支援多种认证方式（密码+智能卡或密码+智能卡+指纹），特别适合安全要求高的金融机构部门（如金库），从而提高安全性，并符合法规要求。生物识别资料（即指纹模板）并非存储在中央伺服器上，而是持卡人的指纹模板寄存在智能卡内 (Match-On-Card)。进入门禁点时，持卡人须于读卡器拍卡及对指纹，持卡人的指纹须与智能卡内指纹模板吻合，才能开门。将指纹模板寄存在智能卡内，可避免黑客入侵系统，从而取得生物识别资料，提供更强大的安防水平。
广东华本电子的3D活体指纹技术相较传统的指纹识别技术而言有了很大提升。广东华本电子殷雄舟指出，传统光学指纹识别技术的准确率为95%，而华本3D活体指纹识别技术则为99.9%，接近于100%。除了识别准确率之外，基于活体特性识别的特点也使得3D活体指纹识别技术可以拒绝假指纹，在识别速度上也从2D光学指纹的2秒提高到0.7秒。传统光学指纹技术存在的两大难点，假指纹代打卡和特殊手指（如破皮手指、脏手指等）的拒识问题，利用3D活体指纹技术都得到了一定的解决。
尽管指纹识别是目前各类生物识别技术中应用最为广泛和成熟的技术，但随着人脸识别、掌形识别、静脉识别、虹膜识别等技术的进一步完善和发展，生物识别领域的竞争也呈现多元化的现象。
其他生物识别技术在安防领域的应用
除了指纹识别技术外，人脸识别、掌形识别、静脉识别、虹膜识别等各种生物识别技术在市场上也都有了一定的应用。尤其是人脸识别技术，是生物识别技术市场上近年来的热点，应用前景也被不少厂商看好。相对来说，掌形识别、静脉识别、虹膜识别等技术的应用较少，但一些致力于此类技术的优秀企业也取得了不错的成绩。
1.掌形识别
掌形仪识别是通过识别手掌的3D数据，运用算法与掌形模板进行比对认证。掌形识别在初始设置时要设置一个拒绝阀值，在读取用户掌形后会与数据库里的掌形模板进行比对，给出一个得分，得分越小，说明用户的实际掌形与模板越接近，但是由于每次放置手掌的位置和角度会或多或少有所不同，所以每次的得分可能都不一样，只要得分小于阀值，都不会被拒绝。阀值越高，拒真率越低，但是认假率也会相应上升。掌形识别最主要的特点就是认假率低，识别迅速，时间小于1秒，适合人流量高的应用场所。
英格索兰中国安防技术部产品经理李春华对掌形仪的特点进行了详细的介绍。掌形认证对于手掌的清洁度要求不高，不会因为手掌有污渍而被拒绝进入；由于掌形仪不会读取客户的指纹和掌纹这些私密信息，因此客户的私人信息是完全安全的；掌形仪具有智能更新用户掌形模板的功能，使用者体重的增减、指甲的长短、戒指的佩戴或者手指破损贴创可贴等，都不会影响认证；掌形仪的放掌面板均采用抗菌材料，在卫生和洁净度方面用户是可以完全信任的；在室外应用时，可以提供相应地保护护罩和加热罩，方便用户使用。此外，掌形仪的用户数可以拓展到25万9000个，能够满足员工数量庞大的企业使用。
2．人脸识别
近年来，随着欧美发达国家人脸识别技术进入实用阶段后，人脸识别迅速成为全球的一个市场热点，而北京奥运会对自动人脸识别系统的使用，使得人脸识别技术在国内也得到越来越地关注，开始在更多的领域有所应用。清华大学苏光大教授认为，人脸识别的准确率现在已经能够达到99%以上，市场上也已经推出了不少人脸门禁的产品，一些网站还推出了人脸注册的功能。人脸识别与视频监控结合后，不需要被监控者接触，即可进行识别并监控，因此在监控市场上，人脸识别会有较好的应用前景，而中国的人脸识别应用也已经走在了全球前列。
深圳飞瑞斯科技有限公司市场部经理熊忠安指出，随着国内人脸识别技术水平的不断成熟，该技术越来越多的被推广到安防领域，延伸出考勤机、门禁机等多种产品，产品系列达20多种类型，可以全面覆盖煤矿、楼宇、银行、军队、社会福利保障、电子商务及安全防务等领域。一些普通用户也逐渐开始接受和使用相关产品，在新兴的信息安全应用领域，人脸识别技术能提供更为安全可靠易用的身份鉴别手段，从而提升整个网络信息系统的安全性能，有效地遏止各类网络违法犯罪活动。
上海银晨智能吴维嘉则对人脸识别技术更为看好。他表示，除指纹识别外，人脸识别市场相对较大，在技侦、刑侦、网侦之后，图侦被越来越多的应用，随着手机、电脑、相机、监控、二代证、身份认证等市场的需求来看，人脸识别将超越指纹识别，成为最大生物识别市场。但目前因技术、速度等因素影响，还末完全成熟，所以应用范围还不是很广，但赶超指纹只是时间上的问题。
近年来，随着国内平安城市工程的深入开展，基于人像识别技术的人脸识别系统在公安刑侦领域受到越来越多的关注，已经进入实际应用阶段。目前，人脸识别系统在北京、上海、广东、湖南、吉林、福建、成都等地多个部门已经有所应用，涉及人口、出入境、刑侦、边检、看守所、驾校考核、社保等。不过，人脸识别技术的成熟度仍不及指纹识别技术，在实际应用中也还面临着诸多障碍。
上海银晨智能吴维嘉指出，人脸识别技术在人口数据管理、布控排查、犯罪嫌疑人识别、抓逃、人像鉴定以及重点场所门禁等领域已获得了良好的应用效果。在应用中人脸识别技术面临的挑战是，如何将照片库的容量扩展更大、如何使识别速度更快更准以及如何让模板数据更小。此外，在实战中，因照片的来源多种多样，所以各种姿态、光线、角度、清晰度等也将会是人脸识别技术面临的应用难题。
西奥科技林星表示，基于人像识别技术的人脸识别系统已经在部分城市开始实施，但还没有大面积使用。人脸识别是人工智能领域最困难的研究课题之一，比如人脸外形因为表情、光照、半边脸等情况不稳定，随着年龄的增长而变化，甚至还可能有其他的附属物导致一系列问题，如墨镜，胡须等。从技术上来说无法自动化随机提取，因此应用范围受到很大的限制。
中控张宏根认为，人脸识别技术主要受到环境、光线、角度的影响，在公安系统中应用时，还存在如大容量数据库比对的速度等方面的问题。此外，如果用模拟摄像头做人脸识别，在清晰度方面会有局限。人脸识别随着IPC技术的进一步发展，以及宽动态、广角镜头等技术的普及会越来越成熟。
就人脸识别技术在应用中的障碍，清华大学苏光大教授进行了分析。人脸识别的难题在于：1.人脸的变化性，如年龄，从小孩到大人成长的过程面相会发生很大的变化；2.人的姿态，识别一个随意的人脸就有各种姿态，90度甚至45度的识别也很困难；3.光照的变化，背光、逆光等等也会导致识别的障碍；4.视频监控人脸很小，分辨率很低。不过，苏光大教授也指出，对于这些问题的研究目前都有了一定的进展，如人脸识别在左右偏转45度的分辨率有大幅度提升，光照的研究也有很大进展，小图像的识别也发展了超低分辨率的人脸识别技术。
虽然目前人脸识别技术的应用还不如指纹识别成熟，市场占有率也较指纹识别低，但它的进展却非常快，参与其中的企业也越来越多。在上述应用难题得以突破后，或许其确实有赶超指纹识别技术的可能。
各种生物识别技术在安防领域的发展前景
就目前的应用情况来看，指纹识别技术所占的市场份额最大。因此，大多数受访人也认为各种生物识别技术中，指纹识别技术在安防领域是最具发展前景的，其次是人脸识别技术，近年来较为热门，市场增长率也很高，而其他生物识别技术因为技术的成熟度不够、应用环境的限制、价格的差异等原因，多处于研发阶段或是小范围的应用。总体来看，随着指纹识别技术的不断完善，如2D光学指纹技术向3D活体指纹技术的转变，指纹识别技术仍是未来很长一段时间内最具发展潜力的生物识别技术。
HID Global赵建邦通过对比分析指纹识别、人脸识别及虹膜识别的特点，认为未来的生物识别市场产品趋势仍将以指纹识别及掌纹识别为主。
指纹/掌纹识别技术具有以下优点：（1）实用性强，指纹/掌纹样本便于获取，易于开发识别系统；（2）可靠，准确度高；（3）方便性好，扫描指纹/掌纹的速度很快，使用非常方便。因此，目前国内指纹识别的应用占整个生物识别应用约90%的市场份额。而虹膜技术与人脸识别技术之所以应用较低，主要与其技术本身具有的缺陷有关。
虹膜识别技术具有以下缺点：（1）应用普及程序较低，虹膜识别系统已经进行了许多测试，但还没有更大规模的应用；（2）成本较高，很难将图像获取设备的尺寸小型化，同时需要昂贵的摄像头。虹膜识别的这些特点决定了在其在国内生物识别市场和前景主要依靠政府的采购和推动，因此，当前虹膜技术主要集中应用于国有大型煤矿和军队要害部门中，并未得到广泛推广。
而人脸识别技术虽然近年来增幅惊人，但其也有以下难点有待克服：（1）精确性较低，目前的人脸识别方法主要集中在二维图像方面，由于受到光照、姿势、表情变化的影响，识别的准确度受到很大限制；（2）成本较高，面像识别技术的改进依赖于提取特征与比对技术的提高，采集图像的设备较为昂贵。因此，未来市场上产品趋势仍将以指纹识别及掌纹识别为主。
对于各种生物识别技术的应用前景，中控张宏根也进行了分析。人脸识别技术的发展非常快，成为生物识别市场上的一个热点，在考勤、门禁、智能手机、谷歌的软件里面都有集成人脸识别技术，但人脸识别也有其局限性，主要体现在环境、角度等方面，在算法上还需要进一步提升；静脉识别技术主要是日本企业在推广，在日本主要应用于银行取款机、高端的考勤和门禁上，国内也有少量的应用；掌形识别有两种技术，分别是美国技术和日本技术，普及率都不太高，发展前景还不明朗；虹膜一直解决不了方便性的问题，需要近距离接触，所以应用受限。目前，应用热点还是在指纹和人像上，静脉有一定的应用，掌形和虹膜还需要沉淀。清华大学苏光大教授和西奥科技林星也认为，未来几年人脸识别技术将保持较高的增长速度。
由此可见，各种生物识别技术都有其自身的优劣势，虽然当前情况下，指纹识别技术的应用最多，但在一些特殊场合，其他生物识别技术也有其不可替代的价值，如在公共场合，人脸识别可能更具优势。因此，在各自适用的领域内，只要产品和技术能够达到用户的期望，各种生物识别技术都会有比较好的发展。
面对行业解决方案的需求，生物识别厂商将面临哪些挑战？
当前，单一的生物识别产品已经不能满足用户的需求，各生物识别厂商也纷纷从早期的单一设备提供商，向生物系统解决方案商转型，基于不同行业的需求提供不同的生物识别解决方案。而解决方案涉及的面很广，对生物识别厂商的要求也更高，厂商们也面临着诸多挑战。
英格索兰李春华认为，市场细分是市场发展日趋成熟的表现和需求，不同的行业对生物识别解决方案的需求是有区别的。厂家要充分了解客户的需求和行业应用的具体环境和特点，这样才能有针对性地为客户提供有针对性的解决方案。
对此，广东华本电子殷雄舟也表示认同。每个行业具备不同的应用特点，对于生物识别技术的要求也不一样。华本就根据不同行业的特点制定了不同的解决方案，如根据银行的安保特点推出基于3D活体指纹技术的银行门禁系统解决方案等。除了技术层面外，厂商要提供行业系统解决方案面临的最大挑战，就是对于行业需求的了解和深度研究。
西奥科技林星进一步指出，对厂商来说，不光要有非常强的系统整合能力，还要针对不同行业应用熟悉相关行业规范、知识。否则设计的方案不能真正解决相关领域的问题，也就没有市场。
除了对行业有充分的了解之外，要提供解决方案，还涉及到不同系统之间的集成，包括视频、访客、巡更、考勤等。中控张宏根表示，不同系统之间的集成正是目前行业的短板，系统集成是以软件为核心的，主要是通过更好的软件平台架构来解决不同模块和行业的应用，不同软件的集成，使得不同技术能真正融入到IT系统中。中控从09年就开始开发一款叫做EKECO的软件系统，目标就是通过集成不同的应用模块整合生物识别、射频识别、RFID等技术，打造一个整合的安防系统。目前，该系统在国外已经有了一定的应用。
此外，上海银晨智能吴维嘉补充到，不同领域的方案各不相同，这就需要厂商进行市场调查、产品功能的研发、项目经验的积累等。因此对于厂商来说，人力、财力、物力的支持和投入也是需要考虑的。
国内生物识别技术产业链是否已经形成？
从国内生物识别技术产业链来分析，目前是否形成了从核心算法、生物识别模块、终端产品、系统解决方案等完善而成熟的产业链？
广东华本电子殷雄舟指出，目前国内生物识别技术市场基本已经形成完整的产业链。多数掌握核心算法的企业都会开发自己的生物识别模块，也就是说，生物识别模块是最低产品单元，通过OEM，自己开发或者借用他人品牌将终端产品推向市场，而在安防行业里大量存在的工程商，将产品打包成完整的系统解决方案。但是，中国自主研发技术这块仍然比较薄弱，中国企业仍需加大投入。
清华大学苏光大教授和中控张宏根也认为目前国内生物识别技术的产业链已经形成。苏光大教授表示，中国近几年在生物识别上取得了较大的进展，尤其是人脸识别技术，与国外技术相比也毫不逊色。
就不同生物识别技术的发展情况，英格索兰李春华表示，目前国内在指纹识别技术上已经形成了比较成熟的产业链，国内有数十家公司，分工已经比较明确，比如电子锁厂家会直接购买指纹模块，而不会自己生产。但是在虹膜和静脉等方面还有待发展。
不过，也有厂商认为，中国的生物识别产业链仍然还有不完善之处。吴维嘉认为，国内生物识别技术目前还末形成从核心算法、生物识别模块、终端产品、系统解决方案等完善而成熟的产业链，原因是各企业的产品还不成熟或是定制类产品，产量小。下游企业要适应上游企业采购，首先要生产质量过硬、接口通用、便于集成的通用部件；软件类要提供中间件等可开发的源代码；上游企业要提供成熟方案和市场需求，只有这样才能开发出适合客户的产品，形成小规模产业链。
西奥科技林星指出，生物识别技术有巨大的市场潜力，但其技术含量和成本比较高，竞争也非常激烈，产业链还没能完善。企业为提高自身的竞争力，一般都会整合相关技术，形成技术壁垒，所以目前的分工不是很好。不过，要推动整个行业的发展，各企业间分工合作，各自深度研究自己擅长的领域也是必然的。
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