指静脉认证技术与生物识别产品的选型 - 安防知识网

本文首先介绍了指静脉认证技术的原理及产品的技术发展状况，其次介绍了指静脉认证技术的具体应用，最后阐述了生物识别产品选型需要考虑的几个指标，并指出指静脉技术具备很广阔的应用前景。

生物特征识别是一种根据人体自身所固有的生理特征和行为特征来识别身份的技术。即通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性（如手形、指纹、面部特征、虹膜、DNA、静脉血管图像等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。生物特征识别技术具有不易遗忘、防伪性能好、不易伪造或被盗、随身携带和随时随地可用等优点。

指静脉认证技术介绍
指静脉识别是利用每个人手指内部的静脉图案各不相同这一特点进行认证的。其基本原理是利用静脉中红血球吸收特定近红外线的这一特性，将近红外线照射手指，并由图像传感器感应手指透射过来的光来获取手指内部的静脉图像，进而进行生物特征的识别。其中的关键在于流经静脉的红血球中的血红蛋白对波长在700-1000纳米附近的近红外线会有吸收作用，导致近红外线在静脉部分的透射较少，当近红外线透射以后，静脉在图像传感器感应的影像上就会突出显示，而手指肌肉、骨骼和其他部分都被弱化，从而得到清晰的静脉血管图像。

日立制作所最初开发的指静脉认证产品是将手指伸进认证设备中进行出入管理，产品结构是：上方设置LED光源照射手指，在手指下方用摄影元件拍摄静脉图像进行认证,如图1所示。

然而，因为认证时手指要从光源和图像传感器之间穿过，有些用户将手指放进设备中会感觉不舒服，同时光源处于上方也限制了设备的体积。基于以上原因，又研究开发了将光源设置在手指左右以开放手指上方空间，手指放在设备上面便可以进行认证的系统出现了，该设备的体积得到了进一步的缩小，可以嵌入到ATM机等设备中，如图2所示。在这个新系统中，光源被放置在手指的两侧，近红外线从侧面照射手指，在手指内发生光的散射，最后，光线穿过指腹到达图像传感器，从而形成静脉图像进行认证。

从2004年起，指静脉产品继续向小型化的方向发展，随后能嵌入到笔记本电脑和PDA内的指静脉认证模块被研发上市，其长宽高分别为39mm×34mm×15mm（如图3所示）。随着技术的不断升级，可以预见，指静脉认证设备将来能够内嵌到更多更小的电子产品和设备中。

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指静脉技术的应用
指静脉技术有着很广泛的应用领域，在各种对安全性有较高要求的场合都能很好的工作。指静脉最初的应用领域是门禁考勤，然后迅速拓展到PC安全登录的应用和金融安全领域。

ATM机安全认证的指静脉认证系统就是针对金融安全领域所而研发出来的。由于指静脉认证设备体积小，很适合装载在ATM机上，另外，指静脉技术处理数据速度快，认证时间短，能够满足人们对ATM机认证技术的需求。该ATM机具备插智能卡的设备，用户的指静脉信息被加密保存在智能卡上，在使用过程中，用户通过指静脉认证设备输入本人的指静脉信息，ATM机可以通过和智能卡上的指静脉信息进行比较来验证该用户是否为银行的合法用户。由于指静脉认证模块的ATM机优势明显，因而迅速被人们所接受，成为自助银行的有力助手（如图4所示）。

生物识别技术产品的选型
生物识别技术发展到现在，已经是多种技术共存，多种产品共存的市场状况，目前比较流行的生物识别技术主要包括：指纹识别、虹膜识别、人脸识别技术、声音识别技术、指静脉识别技术、掌静脉识别技术等。这些识别技术目前都已经发展得很成熟，而且各种技术、各种产品都有其自身的优缺点，面对众多的生物识别技术和产品，本文认为应该根据具体的应用需求，重点考虑以下几个方面进行生物识别产品的选型：

识别的精确度
识别的精度一般用误识率FAR和拒识率FRR两个指标来衡量，误识率FAR指被系统接受了的非法的样本占总的样本的比率，拒识率FRR是指被系统拒绝的合法样本占总的样本的比率。误识率FAR和拒识率FRR是成反比的关系。为安全起见，拒识别是一种可以忍受的现象，而发生误识别则是影响到了系统整体的安全性，是不可以接受的，所以一般情况下，选择生物识别产品和使用过程中，都会在保证一个较低的误识率以符合安全要求的基础上，尽量降低拒识率。

识别的速度
识别速度是需要重点考虑的一个指标，用户不可能忍受为可靠安全地进入一道门而等待较长的时间。在保证可靠性、准确性和安全性的前提下，识别速度越快越好。

设备的尺寸大小
设备的体积，传感器的采集面积，都会影响技术的部署和用户的使用。目前，指纹、指静脉识别产品的体积都比较小，便于携带。

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稳定性
稳定性是指识别特征是会否随着环境和时间的变化而发生变化，是否能保持同一性。指纹识别的稳定性一般，主要影响因素有磨损、年龄、季节性脱皮、伤害等方面；人脸识别的稳定性较差，除受到年龄、伤害等方面的影响以外，对饰物、采样角度等环境因素也非常敏感，声音识别稳定性较差，受到年龄、疾病、伤害和环境因素的影响；虹膜的稳定性很高，人类从出生后一年虹膜特征就基本稳定，而且不会随着年龄的增长而发生变化；指静脉和掌静脉识别的稳定性比较高，受年龄和人身体状况的影响较小。

产品应用环境
所有的生物识别技术和产品都包括生物个体的生物特征采集和特征比对的过程，如果在生物特征采集过程中得到的特征模板不准确，它将影响其后的特征识别的准确度，从而造成识别产品的识别精度不准确的后果。产品的应用环境是影响生物特征采集的重要因素之一，所以在产品技术选型时要充分地分析产品适用的运行环境，如照明、温度、湿度、噪音等等。比如人脸识别产品，人脸模式随光照变化的类内差异使其对于环境的光线和光照的强度就比较敏感，指纹识别产品，会受运行环境的灰尘度和湿度的影响，手指表面的干净程度也会影响识别的准确度；声音识别产品，对于背景噪音的分贝数有一定的要求，声音识别在嘈杂的环境下是不可靠的；指静脉和掌静脉是人体内部结构，体内结构意味着它的类型是非常稳定的，较少受到外面环境的影响或者人体表面环境和表面状态的影响，而且指静脉识别设备采用的是专用光源，屏蔽了环境光的影响，白天、黑夜、室内室外都有很好的识别结果，所以它非常适用于公共大众的应用环境。

产品的成本
生物识别产品的成本也是影响用户使用的一个重要方面，价格高的识别产品会影响它的接受程度。

几种主要的生物识别技术的以上指标比较情况请参见表1。

综合来看，指静脉认证技术在各方面都有很好的性能，加上指静脉技术较少受应用环境的影响，说明指静脉技术具备很好的技术优势，符合大多数的应用需求，将来会有很广泛的应用前景。

结语
本文介绍了指静脉认证产品的发展状况和应用领域。指静脉技术在迅速的发展，产品的类型也在不断的丰富之中，其应用领域已经从门禁考勤、PC安全登录迅速扩展到金融等高安全需求的领域。由于指静脉认证技术在识别精确度、识别速度、设备尺寸、稳定性、应用环境等方面都具备优异的性能，相信在不久的将来会有更广泛的应用前景。