生物特性識別技術精選(九篇)
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第1篇：生物特性識別技術范文
關鍵詞：生物特征；RFID；電子護照；安全性
隨著生物特征識別技術和數(shù)字加密技術不斷成熟和發(fā)展，生物特征電子護照應運而生。簡單地說，生物特征電子護照是在傳統(tǒng)護照中嵌入電子芯片，并在芯片中存儲持照人基本資料和生物特征信息的新型旅行證件。
1 生物特征電子護照應用現(xiàn)狀
在ICAO頒布標準之前，早在1998年馬來西亞護照就已經(jīng)使用了生物特征電子護照。截至2013年，亞太地區(qū)已經(jīng)有中國、日本、印度、澳大利亞、韓國、新加坡、土耳其、伊朗、泰國、菲律賓、黎巴嫩、巴基斯坦、伊拉克、馬來西亞、文萊、塔吉克斯坦、新西蘭、中國香港、中國澳門、臺灣地區(qū)等十多個國家使用了生物特征電子護照。歐洲地區(qū)，歐盟成員國為確保個人身份證明的可靠性達成一致共識，要求各國必須在2010年3月前啟用包含指紋的生物特征電子護照。目前，歐洲絕大多數(shù)國家已經(jīng)開始使用生物特征電子護照，其中有代表性的有德國、俄羅斯、奧地利等。在美洲，美國、加拿大、巴西、委內瑞拉等國也開始使用生物特征電子護照。在非洲，生物特征電子護照已在西部非洲和南非等地推廣開來。
2 生物特征電子護照技術現(xiàn)狀
生物特征電子護照之所以在不長的10年間，得到廣泛的應用，與它使用的生物特征識別技術和電子加密技術不無關系。
生物特征識別技術（Biometric Identification Technology）是利用人體生物特征進行身份辨認的一種技術。生物特征是唯一可自動識別和驗證人體的生理特性或行為方式，分為生理特征和行為特征，主要的生物特征有指紋、面相、虹膜、掌紋、步態(tài)、耳廓等。另外生物特征電子護照采用電子芯片作為其生物特征信息存儲和數(shù)字加密的載體。它所使用的芯片比標準的RFID要復雜，同時讀寫距離也較一般的RFID芯片要短，以Infineon（英飛凌）公司的芯片為例，其讀取距離僅限于10.5厘米之內。采用電子芯片的護照可進行數(shù)字加密，要侵入芯片必須知道它是如何加密和進行程序化的，這樣便有效增加了外部破解的難度，提高了護照的安全強度。
隨著應用的推廣和科技的進步，生物特征電子護照也歷經(jīng)了技術的革新。2006年，國際民航組織推出了電子護照的第一版技術標準，選定面像作為必選的生物特征，指紋和虹膜作為可選的生物特征。2007年， 國際民航組織建立了公鑰簿（Public Key Directory，簡稱PKD），公鑰簿為各有關國家和地區(qū)電子護照的驗證提供了便利的技術平臺。標準頒布后，生物特征電子護照在世界各國普及開來，這一階段的護照芯片中主要存儲有持照人的身份和面像信息，同時被稱為第一代電子（生物特征）護照。而近些年來，提高護照防偽特性的呼聲日益高漲，僅有持照人的面像信息已不能滿足防偽需要，各國開始考慮在電子護照中添加指紋等唯一性生物特征信息。目前，德國等部分歐盟國家開始頒發(fā)含有持照人指紋信息的生物特征電子護照，稱之為第二代電子（生物特征）護照。
3 生物特征電子護照安全性分析
盡管使用生物特征技術和數(shù)字加密技術，生物特征電子護照相比傳統(tǒng)護照擁有更高的防偽能力，但因為生物特征技術和電子芯片本身存在的技術缺陷和安全隱患，仍然導致生物特征電子護照在應用中仍然存在一些難以回避的問題。
不論是第一代還是第二代生物特征電子護照，它們都存儲了持照人的面像信息作為生物識別的信息依據(jù)，但面像識別技術受客觀因素的影響較大，當拍攝光源不足時，面部識別的錯誤率可達50%，即使在一切光源符合條件的情況下，其準確率也只能達到90%。同時為了提高面部識別率，一些國家規(guī)定旅客拍攝護照相時嚴禁露齒而笑，必須露出整個臉龐、表情端莊、嘴唇緊閉，嚴禁申請人對著鏡頭做鬼臉，其他一些規(guī)定還包括相片中人的眼睛要睜開及清楚可見，頭發(fā)不能遮掩眼睛，佩戴眼鏡者鏡片不能反光，鏡框亦不能遮眼睛等等，這些限制都會影響到生物特征電子護照的正常使用。另一方面，指紋識別技術相對成熟，其識別成功率高達99.6%。盡管如此，考慮到個人指紋的隱私特性，只有少數(shù)國家立法在第二代生物特征電子護照中使用指紋信息，其普及程度仍然相對較低，很難解決生物特征電子護照有可能存在識別率不高的問題。
3.2 現(xiàn)有生物特征技術在一定條件下可以進行偽造識別，對護照的安全構成了較大風險
根據(jù)媒體報道，一位日本數(shù)學家在曾多次對市場上使用的生物識別儀進行偽造識別。他用不干膠條粘貼使用過的玻璃杯，獲得了玻璃杯上殘留的指紋樣品，接著再根據(jù)指紋樣品制造假的手指；法國國防秘書處信息安全指揮中心專家菲利浦?沃爾夫也指出，通過合適的儀器收集某人眼部的圖像特征，然后進行偽造，就可以通過虹膜識別儀的識別。因此偽造假的生物特征也給生物特征電子護照的安全性能敲響了警鐘。
3.3 由于護照芯片廠家不統(tǒng)一導致護照的誤讀、讀取信息不完整或讀取失敗
一項檢測表明，一些讀卡器無法檢測出電子護照芯片的存在，許多設備能檢測出芯片，但是無法讀取資料，或者對預期能顯示的信息內容含糊不清。造成這種測試結果的原因是盡管芯片及讀卡器的供應商都依據(jù)ISO 14443 國際標準和統(tǒng)一的參數(shù)進行生產，但將眾多廠家的技術統(tǒng)一在一起仍然是個復雜的問題，以致技術人員仍然需要為讀取某些護照而調試讀卡器。
3.4 為保證生物特征電子護照的真實性完整性而設置的多種安全機制也存在漏洞
國外相關研究機構通過對生物特征電子護照的各種安全機制進行分析，發(fā)現(xiàn)建立在PKI、數(shù)字簽名以及智能卡技術基礎上的多種安全手段，并不是牢不可破的，可能會存在有安全漏洞。
4 如何增強電子護照安全性的幾點建議
4.1 實施可選安全機制，特別是擴展訪問控制
目前ICAO僅規(guī)定了被動認證是強制使用的安全手段，其他都是可選項，這對于真實實施的生物特征電子護照方案是相當不利的。主動認證、基本訪問控制、擴展訪問控制的加入，將較大幅度地增加護照的安全性，特別是為了保護生物特征數(shù)據(jù)不被隨意讀取和濫用，擴展訪問控制應當成為必須增加的保護手段。
4.2 及時獲取和更新證書
在電子護照的整個安全體系中，數(shù)字簽名和PKI體系是其安全基石，而相應的各類證書的真實有效性關系到整個體系的安全性。目前的體系中，通過ICAO的公鑰簿以及其他外交途徑傳遞的各類證書，其安全性和實時性都有待改進和提升，應該研究其他更優(yōu)方案。
第2篇：生物特性識別技術范文
[關鍵詞] 指紋識別技術 產品設計 感性工學
一、概述
生活在信息化的時代里,無論是到銀行取錢或者辦理各種業(yè)務還是在互聯(lián)網(wǎng)上注冊網(wǎng)絡服務或者購物,都需要進行相關的身份認證,而傳統(tǒng)的身份認證技術在各種高科技手段盜取密碼、復制磁卡甚至身份證件偽造等手段的威脅下,逐漸表現(xiàn)得有些力不從心。通過網(wǎng)上銀行竊取存款、重要商業(yè)文件資料被人拷貝等等的報道已經(jīng)屢見不鮮,因此,需要將更加高新的身份識別技術應用到我們的生活中,從而才能保障我們的資產、資料或者隱私的絕對安全。對于指紋,人們是再熟悉不過了,每個人都有著自己的不同指紋,即使是由于外傷破壞了它,新長出的皮膚紋路依然不會改變。由于指紋具有獨一無二性和不變性,因此在二十世紀六十年代,隨著計算機技術的進步,科研人員開始利用計算機對指紋圖形進行分析處理,指紋識別技術的系統(tǒng)研究便由此展開。
二、指紋識別技術分析
1.指紋識別是成熟的生物身份識別技術
生物身份識別技術簡單地說,它是通過人體的生物特征來建立起人機之間的感性認知與交互,實現(xiàn)身份識別的一種技術。目前,用于身份識別的生物特征主要有指紋、聲紋、DNA、面像、虹膜、筆跡、掌紋、耳形、手形、氣味、視網(wǎng)膜等。表1表明每一種生物特征在普遍性、獨特性、穩(wěn)定性、可采集性、準確性、可接受性、安全性等方面斗占有絕對的優(yōu)勢。
其中指紋識別技術具有唯一性、終生不變性、安全性、可靠性、非侵害性等特性,成為應用最廣泛的生物識別技術,圖1為國際生物組織IBG(International Biometric Group)2004年生物市場報告的統(tǒng)計數(shù)據(jù),從圖中可以看出,基于指紋的生物識別技術占了近50%的市場份額。
圖1 2004年度各種生物識別技術產品利潤的市場份額
2.指紋識別技術在產品設計中的應用現(xiàn)狀
指紋識別產品已近走入了人們的生活,例如出入關需要按指紋、開門需要按指紋、上班考勤需要按指紋、使用手機需要按指紋以及使用電腦需要按指紋等等,指紋識別已經(jīng)與人們的生活息息相關,指紋識別技術在全球范圍內已經(jīng)徹底拉開了“指紋時代”的序幕。
(1)指紋識別技術在銀行中的應用。銀行存款密碼被人竊取、破譯或者遺忘,身份證假造等問題的層出不窮,使得指紋識別技術在銀行中得到應用。例如銀行指紋ATM、智能銀行卡、銀行柜臺服務人員使用的電子設備等都采用指紋身份識別認證技術。2005至2006年,日本Joyo、Mie等銀行相繼發(fā)行能夠存儲用戶指紋或掌紋的銀行卡,配合指紋識別ATM提高客戶安全體驗。2005年,上海浦發(fā)銀行率先在國內推出指紋柜臺存取款業(yè)務,同年全球首家虛擬銀行SFNB開始實施指紋識別安全項目,此時美國聯(lián)邦存款保險公司(FDIC)規(guī)定成員機構必須實施雙因子認證方案,雙因子包含動態(tài)密碼、指紋或筆跡簽定等,如圖2,用戶通過指紋進行業(yè)務交易,代替了繁瑣而且眾多的密碼,不再需要去管理和記憶密碼。
圖2 指紋ATM和智能銀行卡
(2)指紋識別技術在IT產品中的應用。個人隱私或者商業(yè)秘密的電子文檔資料等常常會被別人偷偷拷貝,對受害者造成了極大的心理壓力和經(jīng)濟損失。指紋識別技術在電腦、存儲卡等IT產品中的應用,使得上述問題迎刃而解,如圖3。指紋的唯一性和穩(wěn)定性,確保了自己的資料不會被別人任意讀取、修改、刪除,省去了很多地方都需要使用密碼的步驟,例如windows登錄,電子銀行帳戶、文件加密等,在進行用戶的身份認證和訪問控制的實際操作中,給使用者帶來更多的安全保障和方便。
圖3 指紋識別技術在IT產品中應用
三、指紋識別技術與產品創(chuàng)新設計
1.指紋識別技術應用的優(yōu)越性
(1)可靠性:可靠性是身份識別技術應用的基礎。識別技術依賴于識別特征信息的提取。識別特征中所包含的信息越多,就越能夠真實地反映該身份識別特征的實際情況,也就越可靠。指紋樣本便于獲取,并且特征明顯,而且具有極大的普遍性(人人都有指紋),易于開發(fā)識別系統(tǒng),實用性強。
(2)穩(wěn)定性:穩(wěn)定性是身份識別技術應用前景的保證。穩(wěn)定性是指識別特征是否會隨著環(huán)境和時間的變化而發(fā)生變化,是否能保持同一性。指紋不會隨著人的年齡的增長或身體健康程度的變化而變化的特性,是指紋識別技術被廣泛應用的重要前提。
(3)人身安全:人身安全是目前國際上都非常重視的一個問題,它是識別技術取舍的前提。指紋是人身體與生俱來的一部分,自動指紋識別技術,只需輕輕一按,就可以完成操作,保證了人身安全的同時,體現(xiàn)了操作便捷的優(yōu)勢。
(4)便利性:便利性是身份識別技術中非常重視的條件,指紋識別過程的可靠、準確、方便、快捷,正是目前國內、國際身份識別領域所追求的目標。
2.指紋識別技術在產品設計中的設計策略
指紋識別技術的應用大大便利了人們的生活,在產品設計中被廣泛應用。產品設計師開發(fā)設計新產品過程中,應該從安全性、易操作性、美觀性、經(jīng)濟性等幾個方面進行全方位的考慮。
(1)確保安全性:產品設計中采用高新技術,要充分考慮此項技術安全性的問題。操作的安全性首當其沖,人身安全是第一位。指紋是人身體的一部分,用戶在操作時,只需輕輕一按,即可完成操作,不會對人體造成傷害。另外產品設計時,應考慮產品不被破壞的安全性問題。
(2)易操作性:方便快捷的操作體驗是產品設計的重要前提。因此,指紋識別產品設計充分利用感性工學原理,使用戶在操作產品時是一種享受的過程。通過指紋識別技術建立起人機之間的感性認知與交互,輔以人性化的操作界面設計,建立起人機互動的關系,讓機器可以讀懂身體的語言,展示體驗式設計的一面。
(3)美觀與實用并重:成功的產品設計要有美觀大方的造型設計,這是產品設計師一直所不斷追求和努力的方向。因此在應用指紋識別技術時,要考慮指紋識別芯片與機體的關系。傳感器要和機體造型溶為一體,相互襯托對比,協(xié)調共存。材料上,在滿足機體強度的前提下,要有較好的視覺效果和操作的舒適。
(4)保證經(jīng)濟性:任何產品設計都要考慮消費者購買力的問題,因此在做產品開發(fā)設計時,應盡可能的從材料、結構、工藝、技術等角度降低開發(fā)成本。指紋識別技術是當前非常成熟的生物識別技術原因之一就是其低廉的價格,因此在產品開發(fā)設計時,為設計師提供了更加廣闊的設計空間。
四、指紋識別技術為產品創(chuàng)新帶來的新機遇
目前,國外很多地區(qū)出入境都要按指紋進行身份識別認證,甚至是幼兒園接送孩子都要通過指紋認證,但是在國內,指紋識別技術僅僅是在部分專業(yè)領域被大量應用,例如銀行金融行業(yè)等,未來國內也會普及指紋ATM提款機等面向大眾的銀行業(yè)務?，F(xiàn)在,人們已經(jīng)開始認識到了指紋識別技術的優(yōu)越性,市場上已經(jīng)出現(xiàn)指紋識別門禁、指紋識別電腦、指紋識別智能銀行卡等產品,但是民用指紋識別產品的開發(fā)設計才剛剛起步,有很多領域都需要指紋識別技術的介入,為它注入新的發(fā)展動力,例如現(xiàn)在網(wǎng)絡購物已經(jīng)成為年輕一族的購物途徑之一,如果把指紋識別技術應用其中,那么就會大大提高消費的安全系數(shù),網(wǎng)購業(yè)務也會提升到一個新的高度。指紋識別技術的為產品設計未來的發(fā)展帶來了更寬更廣的空間,產品設計師應把握住這一趨勢,創(chuàng)造出更多更好的產品,為人們的生活服務。
五、結語
指紋技術將會刷新現(xiàn)代化生活方式。將指紋識別技術用應到產品設計,可以大大提高人們的生活質量,為人們的財產、隱私乃至人身安全提供強而有力的保障。產品設計師應主動出擊,將指紋識別技術融入到產品設計中去,創(chuàng)造處一種全新的高科技生活方式,將人們的工作、生活、學習升級到更加便捷、更加安全的狀態(tài)。指紋識別技術對中國生物識別產業(yè)的發(fā)展具有劃時代意義。
參考文獻:
第3篇：生物特性識別技術范文
人手長度、寬度、厚度以及外形輪廓等方面都存在差異，并且可以在較長的時間段內保持不變，也是手部識別技術常用的生物特征之一。常見的手形識別方式為二維與三維手形識別，二維識別只包括手指與手掌二維平面幾何特征，而三維識別則是包含整個手部三維立體特征。此種識別技術對圖像品質要求比較低，可以有效降低識別設備成本；算法簡單，匹配速度更快；注冊成功率比較高，基本上很少出現(xiàn)無法錄入數(shù)據(jù)庫的情況。但是手形特征數(shù)據(jù)并不豐富，在區(qū)分的效果上成功率比較低，尤其是一對多的情況下效率更低；識別時要求手掌與檢測設備進行大面積接觸，存在較為嚴重的衛(wèi)生問題；假肢偽造容易。
2掌紋識別
掌紋即手掌面上深淺褶皺與紋路的總稱，不同個體差異比較明顯。選擇此種生物特征進行識別，特征信息比較豐富，可以提取研究多種特征，并且主線特征明顯，具有較高的辨識度與抗干擾特點。另外，此項特征對采集設備的精度要求比較低，可以有效降低開發(fā)成本。但是選擇利用此種生物特征進行識別，因為掌紋在一段時間內會發(fā)生變化，影響識別效果，并且掌紋特征更易被復制與偽造，在實際應用上安全級別比較低。
3多模態(tài)手部生物特征識別技術實現(xiàn)措施分析
3.1手部生物特征識別流程
以指紋、指靜脈等識別流程為例，首先要對同一手指手指紋圖像、手指靜脈圖像進行采集，并分別提取可以代表手指紋圖像與手指靜脈圖像生物特征的特征向量，對此向量進行存儲，完成存儲樣本數(shù)據(jù)的注冊。然后，對當前生物特征進行采集，并將其轉化為特征向量與樣本庫中的特征向量進行全面比較，并計算得出最終識別結果。在識別過程中要對同一手指手指紋圖像、手指靜脈圖像進項預處理，并提取同一個體的相應特征向量，兩者進行獨立的特征匹配，并得到各自的多模態(tài)融合，最終采取將做小距離分類器完成身份的識別與判決。
3.2圖像采集設備
圖像采集設備是整個生物特征識別過程中的重要組成部分，其工作原理主要就是根據(jù)血管吸收近紅外光特性，搭建出一個可行性高的采集裝置。其中硬件采集裝置所得圖像質量高低會直接影響到后期生物特征識別的效果，因此在進行多模態(tài)手部生物特征識別技術的研究時，必須要做好此方面的工作。以靜脈成像為例，應做好光源的選擇，如紅外LED成本低廉，其光譜分布為半峰帶寬約40nm左右窄帶分布，中心波長為830nm~950nm之間，利用黑白CCD相機即可獲得相應信息。對于光源的確定，應以滿足實際識別設計要求為基礎，保證光譜波長的合理性。
3.3多模態(tài)融合算法
基于多模態(tài)識別數(shù)據(jù)獲取方式以及處理順序，多模態(tài)算法主要包括并行與連續(xù)兩種結構，其中連續(xù)結構又稱為層疊結構，在進行數(shù)據(jù)處理時，可以按照順尋依次來進行，并且前一個數(shù)據(jù)處理結果會對后一個數(shù)據(jù)的處理結果產生影響。而并行結構在進行數(shù)據(jù)處理時，都是采取的單獨進行方式，各項數(shù)據(jù)之間不存在影響，只需要在運算最后將各結果進行融合。如果選擇用連續(xù)結構進行運算，整個過程效率更高。在運算時如果上一個數(shù)據(jù)處理效果可以滿足系統(tǒng)要求，則后面的數(shù)據(jù)就可以不必在繼續(xù)進行處理，避免了不必要運算造成的時間浪費。并且選擇用此種運算方式，可以提高多模態(tài)生物識別系統(tǒng)的可靠性，并行考慮每一處數(shù)據(jù)處理模塊，可以有效降低誤識率。
4結束語
第4篇：生物特性識別技術范文
【關鍵詞】生理特征；行為特征；鑒定
隨著越來越多的電子設備不斷進入日常生活，傳統(tǒng)使用口令、密碼或身份證號等來辨識身份的方式已遠遠不能滿足人們對安全性和便利性的渴求。生物特征識別技術不再需要身份證號或密碼，也免去隨身攜帶智能卡之類物件的煩惱，它是根據(jù)人自身所擁有的東西，是人的個體特性，目前生物識別市場正處于快速增長當中。
1生物特征識別技術的歷史
最早采用生物特征來鑒定人的身份可追溯到古埃及人采用測量人的尺寸來鑒定身份。指紋識別起源于古代的中國，而在美國和西歐，指紋識別技術也使用了有一百多年。1986年從事掌紋識別的RecognitionSystem,Inc.成立。1987年Drs.Flom&Safir研究虹膜獲得專利。1990年從事簽字識別的PenOp，Inc.在英國成立。1994年Drs.Atick,Griffin成立了從事人臉識別的Vi?sionicsCorp。
2生物特征識別技術的發(fā)展
每種生物特征識別技術不一定適合所有場合。例如有些人的指紋是很難提取特征的，患白內障的人虹膜會發(fā)生變化等。在對安全級別要求較高的領域中，人們往往需要結合多種生物特征來實現(xiàn)高精度的系統(tǒng)識別，提高鑒別系統(tǒng)的精確度和可靠性是未來身份鑒別領域發(fā)展的必然趨勢。
3生物特征識別系統(tǒng)的內容
生物特征識別系統(tǒng)一般包括“生物特征采集子系統(tǒng)”“圖像預處理子系統(tǒng)”“生物特征提取子系統(tǒng)”“生物特征鑒定子系統(tǒng)”和“生物特征數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)”，以及系統(tǒng)識別的對象——人。在“生物特征數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)”中建立了生物特征與相關身份信息的對應關系，并保證數(shù)據(jù)存儲的安全性和可靠性?！吧锾卣麒b定子系統(tǒng)”通過模式識別方法，把待識別的生物特征與數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)中生物特征進行比對，按照事先確定的篩選條件（閾值）決策來確定是否匹配成功。
4生物特征識別技術的種類
生物特征包括生理特征和行為特征，生理特征有指紋、人臉、手形、虹膜、人體氣味和DNA等；行為特征有簽名、聲音、步態(tài)、擊打鍵盤的力度等。
5基于生理特征的生物識別技術
5.1指紋識別
指紋識別的優(yōu)勢是該技術是較早被開發(fā)應用的，作為研發(fā)歷史最為長久的生物識別技術是比較成熟的。提取指紋設備小巧方便，相應的價格成本也比較低。其缺點是指紋的采集是接觸式的，人工操作比較耗時，可接受性較差，而且指紋也可以通過手術或者一些有創(chuàng)手段得以改變或者破壞，因此不是最穩(wěn)定和可靠的身份識別手段。
5.2人臉識別
人臉識別與其它生物特征識別相比具有以下特點：（1）方便高效，在實際應用場景中，人臉識別可以同時進行多個人臉的分揀、判斷以及識別。（2）非接觸的，用戶不需要和設備直接接觸。（3）由于人臉臉部存在相似性，不同個體的區(qū)別不大，所有人臉的結構都相似。再加上現(xiàn)代妝容技術的發(fā)展，人臉識別還是有很大的識別難度。（4）人臉的易變性，人臉的外形其實并不穩(wěn)定，可以通過臉部變化產生很多表情，而在不同的觀察角度，人臉的視覺圖像差別也較大。此外，人臉識別還受光照條件等多種因素的影響。
5.3虹膜識別
虹膜識別的優(yōu)點有：虹膜本身具有穩(wěn)定性和唯一性，基本不會隨著人年齡的增長而發(fā)生變化；另外同一個人雙眼的虹膜，包括雙胞胎的虹膜特征都不會一樣，相似概率為億萬分之一，所以虹膜識別最大的優(yōu)點就是安全性高。在各項生物識別技術中，僅次于DNA。當然虹膜也有缺點：獲取圖像不是很方便，一般人眼和設備要保持在20cm-40cm，鏡頭可能產生圖像畸變而使可靠性降低，用戶交互效果并不很好。另外虹膜識別技術依賴光學設備，需要紅外燈配合紅外鏡頭才能取到用于身份識別的虹膜圖像。不同種族人的虹膜顏色不同，比如亞洲人和非洲人的虹膜是黑色或者棕色。由于很難將圖像獲取設備的尺寸小型化，設備造價高，所以無法大范圍推廣。
5.4視網(wǎng)膜識別
有人認為視網(wǎng)膜技術識別的可靠性和準確率要高于虹膜識別，所以基于視網(wǎng)膜的身份識別技術也是非?？煽俊⒅档眯刨嚨?。視網(wǎng)膜識別技術的優(yōu)點相似于虹膜技術，比如無法偽造，不會磨損，更不會老化，也不受疾病影響。缺點是到目前為止還無法證明在使用視網(wǎng)膜技術對用戶進行檢測時，是否對用戶的健康有影響還需進一步確實。
5.5掌靜脈識別
用掌靜脈進行身份認證時，獲取的是手掌內部的靜脈圖像特征，而不是手掌表面的圖像特征。因此，掌靜脈識別不同于指紋識別，它不存在因為手掌表面的損傷、磨損、干燥或太濕等帶來的識別障礙。另外，和人臉識別技術相比，掌靜脈識別時攝像機應對不同光照環(huán)境、雙胞胎和化妝等問題時人工智能算法更加容易自我學習和調整。但它也存在一些缺點：（1）手背靜脈的永久性尚未得到證實。（2）存在無法成功注冊登記的可能。（3）采集設備要求特殊，相關設計比其它生物特征獲取設備復雜，價格高，難于推廣。（4）由于優(yōu)秀的人工智能算法不多，只有極少數(shù)廠商能應對海量掌靜脈數(shù)據(jù)的瞬時比對。
5.6人耳識別
人耳識別有基于二維圖像的人耳識別、基于3D的人耳識別和耳紋識別。人耳識別和常用的幾種生理特征識別技術相比有以下幾個優(yōu)勢：（1）人耳識別相比于虹膜識別方法其人耳圖像的獲取更加便捷。（2）和人臉識別方法比較，人耳獲取的圖像要小很多，相應顏色也比較一致，因此對數(shù)據(jù)的處理量更小，更方便。另外，人耳識別方法不像人臉識別會因臉部化妝、表情等變化而受到影響。（3）相比指紋識別接觸式的獲取方式，人耳圖像非接觸式的采集方法更容易讓人接受。
5.7紅外溫譜圖
由紅外設備獲取能夠反映人身體各個部位熱量值的圖像稱為溫譜圖。獲取溫譜圖的方法和拍攝普通照片的方法類似，它的采集是非接觸式的，非常隱蔽的，更不具侵犯性，所以它的可接受性是比較高的。然而人體的溫譜值不是恒定不變的，它會受外界環(huán)境的變化而發(fā)生變化。
5.8基因識別
基因識別的特點簡單點來說就是唯一性、強識別性和防偽。但是它最大的優(yōu)點也是最讓人擔憂的，因為在制作“基因身份證”時可以測出這個人基因有哪些缺陷，有哪些疾病易感基因等，這些都涉及到個人隱私和倫理上的問題。所以基因識別的可接受性還有待商榷。目前基因識別是在特定實驗室完成的，耗時較長，和其它生物特征識別技術比起來在便利性和及時性方面是處于劣勢的。
6基于行為特征的生物特征識別技術
6.1簽名識別
簽名被認為是身份識別的最廣泛的行為特征之一，是人類最常見的確認他們的身份的社會和法律認可的方式之一。相關的寫作習慣是在兒童時期養(yǎng)成的，它們主要受視覺知覺、協(xié)調、靈巧、成長、寫作系統(tǒng)、社會關系、寫作頻率、教育和民俗等幾個參數(shù)的影響[1]。因此一個人的簽名不是一生中都固定不變的，這為簽名識別的準確率提高了難度。
6.2步態(tài)識別
步態(tài)識別在生物特征識別技術研究中算是起步較晚的，目前基于步態(tài)的身份識別還只是起步階段。和人臉識別不同的是，步態(tài)識別不只是采集到人臉圖像就行，它是要采集到步態(tài)圖像的序列，因此它處理的數(shù)據(jù)量比人臉識別要大很多，應用到的算法也復雜許多。步態(tài)識別的采集裝置只需要一個監(jiān)控攝像頭就行，簡單、經(jīng)濟。它對采集的距離要求比人臉識別低，只要能看清走路的姿態(tài)就行，甚至可以背離攝像機，這是人臉識別所不能的；另外它也不需要像人臉識別那樣具備較好的光照條件，因此使用起來較為方便。
6.3聲音識別
聲音識別與其他生物特征相比優(yōu)勢在于：（1）聲音提取方便，可在不知不覺中完成，可接受性強。（2）獲取聲音的設備簡單方便，比如麥克風，價格相對比較低廉。（3）和其它生物特征身份識別相比可以實現(xiàn)遠程身份辨認，比如通過手機或麥克風可以實現(xiàn)網(wǎng)絡遠程登錄。當然聲音識別也有一些缺點：（1）聲音在人不同的年齡或是身體狀況、情緒等情況下獲取會有所差別。（2）不同的采集設備或采用不同的信道對聲音識別也會有影響。（3）環(huán)境噪音對識別有于擾。（4）混合說話情形下，人的聲音特征不易提取。（5）同一個人的磁帶錄音也能欺騙語音識別系統(tǒng)。
7總結
在上述生物特征識別技術中，每種識別技術都各自有優(yōu)缺點，在應用上難免會出現(xiàn)一些問題。所以，在一些安全等級要求較高的應用場景當中，往往會采用兩種甚至多種生物特征識別技術進行驗證[2]。隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，生物識別將擁有更為廣闊的市場前景。
參考文獻
[1]曾曉云.基于探測網(wǎng)格的離線簽名認證方法[J].現(xiàn)代信息科技,2019,3(23):90-92.
第5篇：生物特性識別技術范文
關鍵詞：計算機技術；人臉識別技術；電子銀行；網(wǎng)絡安全
中圖分類號：TP391.44 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 20-0000-02
隨著高科技手段的發(fā)展與應用，依靠人的身體特征來進行身份驗證的生物識別技術很好地解決了這一問題。在人臉識別技術方面，計算機所探索的任務就是通過計算機來識別相機攝取的二維圖像，通過二維圖像來識別二維物體信息。這些信息不僅包括二維環(huán)境中物體的幾何信息，還包括物體的形狀、位置、姿態(tài)、運動等信息，都可以通過計算機來對它們進行識別與理解。計算機利用各種成像系統(tǒng)代替視覺器官作為信息的輸入手段，由計算機來代替大腦完成處理和解釋。計算機技術、數(shù)字圖像處理、計算機圖形學、人工智能等學科的發(fā)展，為利用計算機實現(xiàn)模擬人類的視覺成為可能。人臉識別技術作為生物識別技術的一種，以其特有的穩(wěn)定性、唯一性和方便性等特征，被越來越廣泛地被應用在需要身份識別的領域。
1 計算機在生物識別技術和人臉識別技術方面的應用
1.1 生物識別技術
生物識別技術是利用人體的生物特征來進行身份驗證的一種識別技術。由于人的生物特征具有人體所固有的不可復制的唯一性，因此這一生物特征密鑰是無法復制、失竊或遺忘的。采用人體的生物特征作為密鑰，用戶不但可以不必攜帶大串的鑰匙，也不用費心去記或更換密碼，系統(tǒng)管理員更不必因忘記密碼而束手無策。目前，常用的生物識別技術有以下幾種：（1）人臉識別技術。人臉識別技術是人們最早使用的生物識別技術之一。該技術通過提取人臉圖像的某些特征并對這些特征進行分析比較，從而達到識別身份的目的。（2）虹膜識別技術。虹膜識別技術利用世界上任何兩個人的虹膜都是不一樣的特征來進行身份鑒別。識別系統(tǒng)利用一臺標準攝影機對用戶的眼睛進行掃描，然后將掃描圖像轉化成數(shù)字信息與數(shù)據(jù)庫中的資料核對，以驗證身份。（3）語音識別技術。語音識別是對說話者聲音和語言學的綜合運用，是一種行為鑒定。它并不對詞語本身進行辨識，而是通過分析語音的特征，例如發(fā)音的頻率等，來識別說話的人。（4）簽名識別技術。簽名識別是這樣一個過程：測量圖像本身以及整個簽名的動作在每個字母以及字母之間不同的速度、順序和壓力。（5）指紋識別技術。指紋識別系統(tǒng)就充分利用了指紋的唯一性、穩(wěn)定性和再生性等特點，通過比較輸入指紋和預先保存的模板指紋特征，進行身份驗證。由于上述身份識別技術中的缺陷，如虹膜識別技術中的虹膜識別系統(tǒng)的價格還比較昂貴，語音識別技術與簽名識別技術會隨著人的生理特征以及環(huán)境的變化而改變等，計算機人臉識別技術得以更廣泛的開發(fā)與應用。
1.2 計算機人臉識別技術
計算機人臉識別技術是利用計算機分析人臉圖像，進而從中提取出有效的識別信息，用來“辨認”身份的一門技術。計算機的人臉識別所利用的是視覺數(shù)據(jù)。生理學的研究表明，人眼視網(wǎng)膜上存在著低層次和高層次的細胞。其中，低層次的細胞對空間的響應和小波變換的結果相似；而高層次的細胞則依據(jù)一群低層次細胞的響應，而作出具體的線、面乃至物體模式的響應。以此為依據(jù)，在計算機人臉識別中，可以將那些通過對圖象數(shù)據(jù)簡單處理后獲得的特征定義為低層次特征，而將線、面、模式等描述特征定義為高層次特征。因此，圖象KL變換后的系數(shù)特征、小波變換特征及一些統(tǒng)計特征均屬低層次特征的范疇，而人臉部件形狀分析的結果則為高層次特征。
2 關于人臉識別系統(tǒng)的組成
一個典型的人臉識別系統(tǒng)可以由如下的功能模塊構成：（1）圖像的獲取。該模塊從外界獲取圖像，作為人臉識別系統(tǒng)的輸入。該模塊可以是一個攝像頭或者是掃描儀等設備。（2）人臉的檢測與定位。處理分析從圖像獲取模塊輸入的圖像，判斷其中是否存在人臉，如果存在人臉則找到人臉在圖像的位置，并且將人臉從背景圖像中分離出來。該模塊在整個人臉識別系統(tǒng)中具有非常重要的作用。（3）圖像預處理。預處理的主要作用在于盡可能的去除或減小光照、成像系統(tǒng)、外部環(huán)境等等對于待處理圖像的干擾，為后續(xù)處理提供高質量的圖像。這部分對檢測到的人臉圖像進行幾何的歸一化、消除噪聲、和灰度歸一化、水平與垂直位置的校正等處理。為后面的特征提取創(chuàng)造條件。（4）特征的提取和選擇。該模塊完成從經(jīng)過預處理模塊處理的圖像提取可以用來識別的特征，將原始圖像中的數(shù)據(jù)映射到特征空間。（5）訓練，也可稱為分類器設計。此過程結束后將生成可用于識別的參數(shù)，也就是可用于分類識別的分類器。事實上，模式識別問題可以看成是一個分類問題，即把待識別的對象歸到某一類中。在人像識別問題中就是把輸入的不同的人像歸入某個人這一類。這部分的基本做法是在樣本訓練集基礎上確定某個判決規(guī)則，使按這種判決規(guī)則對被識別對象進行分類所造成的錯誤識別率最小或引起的損失最小。（6）識別。根據(jù)訓練所得的參數(shù)完成人臉的判別工作，給出最后的識別結果，并做出相應的判斷。
3 人臉識別技術在商業(yè)銀行方面的應用
從應用角度看，人臉確認可應用于自動門禁系統(tǒng)、身份證件的鑒別、銀行ATM取款機以及家庭安全等領域。具體來看主要有：（1）公共安全：公安刑偵追逃、罪犯識別、邊防安全檢查。（2）信息安全：計算機和網(wǎng)絡的登錄、文件的加密和解密。（3）政府職能：電子政務、戶籍管理、社會福利和保險。（4）商業(yè)企業(yè)：電子商務、電子貨幣和支付、考勤。（5）場所進出：軍事機要部門、金融機構的門禁控制和進出管理等。
3.1 商業(yè)銀行存在的網(wǎng)絡安全問題
隨著現(xiàn)代計算機技術在金融領域的應用，為了實施金卡工程，我國建立了中國銀聯(lián)信息處理中心系統(tǒng)（China UnionPay System，縮寫為CUPS）。中國銀聯(lián)信息處理中心系統(tǒng)，是我國為配合金卡工程的實施而建立的，是一個跨系統(tǒng)、跨地區(qū)、跨國界的龐大金融網(wǎng)絡系統(tǒng)?？傮w設計目標是要建立起一個現(xiàn)代化的、實用的、比較完整的電子貨幣系統(tǒng)。CUPS是1993年提出任務而組織實施的、以電子貨幣應用為重點啟動的各類卡基應用系統(tǒng)工程，當時的技術規(guī)范是采用的CUPS V1. 0標準規(guī)范。入網(wǎng)機構必須遵照CUPS V2. 0規(guī)范對網(wǎng)絡通信接口方面的要求，建設與銀聯(lián)新系統(tǒng)網(wǎng)絡的接口，保障各入網(wǎng)機構和銀聯(lián)新系統(tǒng)網(wǎng)絡之間互聯(lián)互通，并提供銀聯(lián)銀行卡信息安全、穩(wěn)定、可靠的存取控制。由于網(wǎng)絡方面的高風險性，網(wǎng)絡安全問題日益引起人們的重視。
3.2 利用人臉識別技術防范網(wǎng)絡風險
對于我國廣泛使用的磁條銀行卡，雖然技術成熟，規(guī)范，但制作技術并不復雜，銀行磁條卡磁道標準已經(jīng)是公開的秘密，僅憑一臺電腦和一臺磁條讀寫器就可以順利“克隆”銀行卡。另外制卡機銷售管理不夠嚴格。不法分子利用銀行卡詐騙案件時有發(fā)生，主要手段就是通過各種方式“克隆”或者盜用銀行卡。目前，各家商業(yè)銀行也采取了一些技術手段防止偽造和克隆卡，如采用CVV （Check Value Verify）技術，在生成卡磁條信息的同時產生一組校驗值，該校驗值與每個卡片本身的特性相關聯(lián)，從而達到復制無效的功能。雖然采取了多種措施，但磁條卡本身固有的缺陷己嚴重威脅到客戶的利益。針對上述銀行網(wǎng)絡安全問題，我們可以利用人臉識別技術防范網(wǎng)絡風險。人臉識別技術就是通過圖像采集設備捕捉人的臉部區(qū)域，然后把捕捉到的人臉和數(shù)據(jù)庫中的人臉進行匹配，從而完成身份識別的任務。利用人臉識別技術準確認定持卡人的真實身份，確保持卡人的資金安全。另外，還可以通過人臉識別技術進一步鎖定不法分子，有利于公安機關快速破案。
3.3 人臉識別技術在治理假鈔方面的應用
目前，我國商業(yè)銀行在自助設備方面存在的主要問題：一是部分自助設備安裝沒有達到要求。商業(yè)銀行的部分自助設備安裝沒有按照公安部門的要求對設備進行與地面加固連接；有的電氣環(huán)境沒有達到要求：有的沒有設置110連動報警或者沒有可視監(jiān)控報警，有的監(jiān)控錄象不夠清晰，監(jiān)控錄象保存時間沒有達到規(guī)定要求等，另外設備人為破壞現(xiàn)象嚴重等。二是自助設備端軟件設計缺陷。特別是某些國產設備軟件設計不夠合理，軟件變更隨意性大，存在漏洞，造成錯帳可能性比較大。三是銀行的ATM機中沒有假鈔鑒別設備。由于我國商業(yè)銀行在自助設備方面存在的問題，目前，假鈔層出不窮。由于銀行的ATM機中沒有假鈔鑒別設備，只是清機人員放入現(xiàn)金前做了鑒別，這樣措施并不夠完善，且容易造成銀行與持卡人之間的糾紛。即使是現(xiàn)金存款機（CRS）有假鈔鑒別功能，但往往因為假鈔識別特征提取的滯后，而被不法分子所利用。不法分子先存入假鈔，然后馬上在柜臺或其他自助設備上提取真鈔，以此手段謀取不法利益。
針對上述問題我們利用人臉識別技術鎖定不法分子。人臉識別具有自然性和不被察覺性的雙重優(yōu)點。自然性是指該識別方式同人類（甚至其他生物）進行個體識別時所利用的生物特征相同。具體而言，人臉識別是通過觀察比較人臉來區(qū)分和確認身份的。與語音識別、虹膜識別等相比較，指紋識別、虹膜識別則不具有自然性。指紋識別或者虹膜識別，需要利用電子壓力傳感器采集指紋，或者利用紅外線采集虹膜圖像，這些特殊的采集方式很容易被人察覺，從而更有可能被偽裝或欺騙。不被察覺的特點對于一種識別方法也很重要，這會使該識別方法不令人反感，并且因為不容易引起人的注意而不容易被欺騙。人臉識別便具有這方面的特點，它完全利用可見光獲取人臉圖像信息。由此可見，利用人臉識別技術能更準確、更快的鎖定不法分子。隨著人臉識別技術的不斷創(chuàng)新，人臉識別技術的應用領域將會更加廣泛。
參考文獻：
[1]王偉，張佑生，方芳.人臉檢測與識別技術綜述[J].合肥工業(yè)大學學報（自然科學版）第二十九卷第二期，2006，6.
[2]奕勇.銀聯(lián)網(wǎng)絡中的安全技術研究及實現(xiàn)，2007.
[3]王成波.人臉識別技術的研究，2005，6.
第6篇：生物特性識別技術范文
現(xiàn)代的數(shù)字密碼容易被窮舉、盜取信用證書、網(wǎng)絡釣魚等技術手段所竊用。谷歌最近加入一個身份驗證技術聯(lián)盟（FIDO），該聯(lián)盟旨在開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)身份證的新技術取代傳統(tǒng)密碼，可選用的手段包括生物特征識別、語音識別、臉部識別、NFC技術等等。這種理念代表了密碼未來發(fā)展的趨勢：將密碼憑證儲存在某種物理介質中，令犯罪者難以得逞。
在未來，一方面指紋識別、面部識別、虹膜識別等應用于安保的技術將普及到日常的消費電子設備上；另一方面，密碼將越來越融入身體，從可穿戴設備，到吞入式電子設備，甚至是身體本身都攜帶密碼。
Iphone 5s將集成指紋識別
近日，Iphone 5s的home鍵被曝光，其沒有采用傳統(tǒng)的正方形圖文設計。
有分析認為，這是為配合在home鍵集成指紋解鎖的功能。去年，蘋果以3.56億美元的價格收購指紋感應器制造商authentec。到此之后，蘋果將在下一代iphone中集成指紋識別功能，移動支付的安全性將會很有保障。
憑指紋“備份”鑰匙
如果下一代iphone集成指紋識別，將大大普及這項技術。而在美國，還有一家名為keyme的公司用另一種方式普及指紋識別帶來的便利。該公司設計了一款機器，可以幫用戶備份鑰匙的相關數(shù)據(jù)。萬一鑰匙丟失、損壞，用戶能用指紋作為身份識別的依據(jù)，通過驗證后，就能利用備份的數(shù)據(jù)直接復制一把鑰匙。
吞進身體里的密碼
比可穿戴設備更“隨身”的密碼可以被吞進肚子里。在5月份，摩托羅拉演示了一個電子藥丸人體身份識別的例子。當藥丸被服下后，胃酸就會作為電解液來驅動藥丸包含的電路中的芯片向外發(fā)射信號。整個人體就成了一個密鑰。
此時用戶就可以拿出智能手機，不必輸入任何密碼隨意使用各種應用。
更進一步的可能性是：吃了藥丸之后，你可以發(fā)動汽車，可以打開門鎖并且無需其他的驗證。
用“意念”驗證密碼
今年4月美國一所學校的研究人員發(fā)明了一種新的密碼驗證方法：用生物傳感技術來驗證密碼。
第7篇：生物特性識別技術范文
關鍵詞：生物傳感器；微生物傳感器；DNA傳感器
中圖分類號：TP212 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）030-000-01
前言
從1967年烏普迪克研制出第一個生物傳感器―葡萄糖傳感器開始，生物傳感器的發(fā)展已經(jīng)有近50年的歷史，已經(jīng)有了第二代，第三代的技術產品，是生物技術必不可少的一種先進的檢測方法與監(jiān)控的方法。隨著社會的發(fā)展，生物傳感器技術在國民經(jīng)濟中的臨床醫(yī)學、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、食品和藥物分析等研究中得到了深度的重視、廣泛的應用并有美好的未來。
一、生物傳感器的組成部分和基本原理
生物傳感器主要是由分子識別部分和轉換部分組合構成，它的敏感元件是生物活性單元，，轉換元件是物理、化學等轉換元件。基本原理是利用生物識別元件中的生物材料特異性來識別待檢測的物質成分，待測物質經(jīng)擴散作用進入固定化生物敏感膜層（分子識別部分），經(jīng)分子識別發(fā)生生物學反應而產生的信號被相應的物理或化學換能器（轉換部分）轉變成可以定量進行處理的電信號，根據(jù)電信號的大小和待檢測物質之間存在相關性經(jīng)過z測放大器進行輸出得到待測物濃度。是一種高效、科學、準確度高的新型傳感器。
二、生物傳感器的主要分類
生物傳感器的分類方法非常多，包括了從被檢測的生命物質，各種生命物質相互的作用，傳感器的器件檢測的原理等等各個方面，各種分類方式有時候會相互交叉，本文從三個方面來給生物傳感器做一個分類，第一是從被測的生命物質本身的特性來看，考慮到敏感物質有酶、微生物、各種細胞組織，傳感器可分酶傳感器、微生物傳感器免疫傳感器等。第二從傳感器的分子識別部分來看，可以分為生物親和型傳感器和代謝催化型生物傳感器等。第三從傳感器的轉換器的部分可以分為電化學生物傳感器、半導體生物傳感器、測熱測溫型生物傳感器等。
三、生物傳感器在我國的產業(yè)現(xiàn)狀
因為生物傳感器具有成本不高，攜帶方便這些特點所以具有很大的實際應用價值，本文從醫(yī)學檢驗、環(huán)境檢測和食品發(fā)酵工業(yè)來描述其在我國的產業(yè)現(xiàn)狀。
1.醫(yī)學檢驗
醫(yī)學檢驗是現(xiàn)代醫(yī)學的一個重要組成部分，傳統(tǒng)的檢驗方法操作過程繁瑣，周期長，不能夠滿足臨床醫(yī)學的需要，而生物傳感器為建立快速檢驗提供了可能，利用生物傳感器的高度選擇性的生物敏感基元，可以高效快速得檢測體液中的各種化學成分，比如乳酸、尿酸、谷氨酸以及很多致癌的物質，在民用中可以為疾病的預防和醫(yī)生的診斷提供依據(jù)，比如使用比較頻繁的基因傳感器中的DNA傳感器可以快速對結核桿菌、艾滋病毒進行快速檢測，在各大醫(yī)院已經(jīng)普遍推廣和使用。由于可以快速測量出細菌和病毒，在軍事醫(yī)學領域也可以防御生化武器的侵襲。
2.環(huán)境檢測
環(huán)保問題我是我國一個引起關注比較重要的領域，環(huán)境的保護涉及的方面很多，比如酸雨檢測、農藥殘留檢測，水體的安全、大氣污染物檢測等等，目前有大量的生物傳感器被投入到大氣和水體污染物的檢測中，快速得到檢測結果并且能夠實施防御和改進的措施。
3.食品發(fā)酵工業(yè)
在食品發(fā)酵工業(yè)中，由于大規(guī)模的生產，生產過程中對酶的干擾是比較頭疼的問題，需要有一種成本低廉，操作簡單的設備來測量和消除發(fā)酵過程中的的酶的干擾因素，微生物傳感器具有不受發(fā)酵液混濁程度的限制，成本低廉這些特點，目前已經(jīng)被廣泛的用于發(fā)酵工業(yè)，主要是在工業(yè)過程中原料、代謝物測定，微生物細胞的總量測定這些主要的工業(yè)環(huán)節(jié)中起到了至關重要的作用。除此之外還可以檢測食品的營養(yǎng)成分，有害成分，比如檢測葡萄糖的含量和亞硫酸的含量。給企業(yè)提供了方便也給我們的生活提供了保障。
四、發(fā)展前景預測
生物傳感器的發(fā)展和使用是一個多門學科交叉的模式，是社會發(fā)展過程中必不可少的越來越重要的組成部分，滲透到各行各業(yè)中，功能更加地全面，更加地微型化和智能化，未來的生物傳感器將會代替生物的各種感覺器官，將仿生傳感器提高到一個新的層次，并且能夠和計算機完美結合，更加科學準確得提供檢測結果，使用芯片化技術實現(xiàn)檢測的集成化是生物傳感器發(fā)展的必然趨勢，隨著固定化技術的完善，生物傳感器未來一定會有更大的影響力和社會滲透度并且在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中起到更重要的作用。
參考文獻：
[1]張先恩.生物傳感器.化學工業(yè)出版社出版.
第8篇：生物特性識別技術范文
【關鍵詞】結構健康監(jiān)測 損傷識別 振動特性 模型修正
一、基于振動的結構損傷識別方法
結構損傷識別技術可分為靜態(tài)識別方法和基于振動的整體識別方法。靜態(tài)識別方法是通過靜態(tài)測量數(shù)據(jù)對結構損傷進行識別,而基于振動的識別方法則是運用結構的振動特性對損傷進行識別。靜態(tài)識別方法識別結果較為可靠和穩(wěn)定,但試驗時間長、現(xiàn)場工作量大,無法做到實時監(jiān)控;此外當受損結構在特定荷載作用下變形幾乎未受影響時,很難獲得理想的識別結果。而基于振動的結構損傷識別方法應用的條件限制少,效率高,但結構響應信號易受噪聲的影響,準確性有待于提高。
結構的損傷識別可分為四個水平:(l)判斷結構是否損傷。(2)確定結構的損傷位置。(3)定量結構損傷的程度。(4)預測結構的剩余壽命。
1.基于損傷指標直接比較的損傷識別方法
結構損傷引起結構動力特性變化,只要能找到某些反映結構動力特性變化的量,即損傷指標,直接對比其在損傷前后的變化情況即可達到識別損傷的目的。目前,已經(jīng)提出了頻率、振型、曲率模態(tài)、應變模態(tài)、模態(tài)應變能等各種損傷指標。
最常用的指標是結構的頻率。頻率屬于系統(tǒng)全局量,局部損傷也可以反映到頻率的改變上,但是使用頻率作為損傷指標也有其局限性。第一,結構不同部位的損傷可能造成相近的頻率變化,使其不能反映空間結構變化信息。第二,結構頻率的變化對于結構損傷,尤其是早期的低水平損傷很不敏感。相對頻率而言,模態(tài)振型的變化對損傷較為敏感,早期的大多數(shù)方法是基于直接比較模態(tài)振型。相對于位移模態(tài),應變模態(tài)對結構損傷較為敏感。由位移到應變是微分過程,位移的微小改變將被放大,從而導致應變參數(shù)的顯著變化。再者,應變在實際工程中容易測得。目前,利用應變模態(tài)進行損傷識別還停留在實驗研究階段,很少見應用于工程實際。還有幾個問題急需解決:(1)結構損傷是局部的,在損傷部位出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象。只有將應變片貼于損傷區(qū)域附近,才能有效捕捉到,這一點很難執(zhí)行。(2)應變測量系統(tǒng)受環(huán)境影響較大,同時易產生蠕變、老化,這將影響應變片在構件上長期檢測的可靠性。
2.基于模型修正的損傷識別方法
模型修正方法的提出是為了建立更準確的有限元模型,結構的有限元模型和實際結構存在誤差,必須根據(jù)實驗模態(tài)分析的結果對有限元模型進行修正。基于模型修正的損傷識別方法的原理是通過測量結果反向識別結構剛度、質量、阻尼及荷載變化,從而識別損傷,其本質是一個約束優(yōu)化問題。模型修正方法有最優(yōu)矩陣修正法、靈敏度法和特征結構配置法和混合法等。
結構損傷識別的最優(yōu)矩陣修正法、靈敏度法和特征結構配置法都在某些方面存在不足,因此,一些學者嘗試將這些方法結合起來或將這些方法與其他方法結合起來使用,以提高算法的計算效率和準確程度。
二、智能損傷識別方法
隨著計算技術、數(shù)據(jù)處理技術和信號處理技術的快速發(fā)展,為研究者提供了更多的解決損傷識別問題的思路和方法,盡管這些理論在損傷識別領域的研究剛剛展開,但這些方法具有各自獨特的優(yōu)點,它們的應用為解決結構損傷識別提供了一些新的解決途徑。
1.神經(jīng)網(wǎng)絡
人工神經(jīng)網(wǎng)絡是對人腦功能的簡化、抽象和模擬后演變出來的抽象數(shù)學模型。它具有集體運算的能力、自適應的學習能力和很強的容錯性、魯棒性,能進行聯(lián)系、綜合和推廣,并且具有很強的非線性映射能力?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡的損傷識別方法通過不斷迭代的訓練算法來使數(shù)據(jù)和神經(jīng)網(wǎng)絡之間的誤差準則得以滿足。神經(jīng)網(wǎng)絡在損傷識別中的基本思路是:首先用無損傷系統(tǒng)的振動測量數(shù)據(jù)來訓練網(wǎng)絡,用適當?shù)膶W習方法確定網(wǎng)絡的參數(shù);然后將系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)送入網(wǎng)絡,網(wǎng)絡就有對應的輸出。因此,應用神經(jīng)網(wǎng)絡檢測損傷的邏輯思想非常簡單,只要合適地選擇一種測試量,系統(tǒng)和網(wǎng)絡輸出的差異對損傷是靈敏的,它并不涉及原來的系統(tǒng)是線性的還是非線性的。
2.遺傳算法
遺傳算法的發(fā)展是生命科學與工程科學相互交叉的結果,和神經(jīng)網(wǎng)絡一樣是人工智能發(fā)展的成果,它啟迪于生物的進化過程,其本身是一種高效并行優(yōu)化搜索方法,追求搜索全局最優(yōu)解。遺傳算法應用于損傷識別分析,比傳統(tǒng)的優(yōu)化方法有優(yōu)勢,能得到與實際損傷位置很接近的識別結果。
三、無模型損傷識別方法
無模型損傷識別方法是通過分析比較直接從振動響應的時程或相應的Fourier譜或其他變換得到的特征量,從而識別損傷的方法。該方法已被成功應用于檢測旋轉機械損傷的存在、位置、類型以及程度。對于橋梁、大跨空間結構、海洋平臺等大型土木工程結構,不依賴模型的僅基于環(huán)境激勵下振動響應數(shù)據(jù)的損傷識別方法是非常吸引人的,也非常適合用于結構健康監(jiān)測系統(tǒng)中的自動損傷識別。
1.頻域方法
常用的頻域分析方法有Fourier譜分析、多譜分析、倒譜分析等。
2.時域方法
常用的時域方法一般采用直接基于信號的無監(jiān)督學習或建立利用ARMA類模型進行結構損傷識別。
3.基于小波分析的損傷識別方法
傳統(tǒng)的傅里葉變換屬于一種純頻域的分析方法,其反映的是整個信號全部時間下的整體頻域特征,而不能提供任何局部時間段上的頻率信息,即無時域分辨能力。而小波變換在時域、頻域都具有表征信號局部特征的能力,基于小波變換的小波分析利用一個可伸縮和平移的可變視窗,能夠聚焦到信號的任意細節(jié)進行時頻域處理,既可看到信號的全貌又可分析信號的細節(jié),并且可以保留數(shù)據(jù)的瞬時特性?；谛〔ㄗ儞Q的方法,根據(jù)小波變換所起的作用不同,可分為如下幾類:基于小波奇異性檢測的方法、基于損傷前后小波變換系數(shù)變化的方法、基于小波變換和彈性波傳播理論的方法和基于小波包變換的方法。
四、總結
第9篇：生物特性識別技術范文
關鍵詞：用戶認知 DNA識別 產品設計 特征設計
基金項目：河北省教育廳人文社科指導項目 項目編號：SZ128009
在世界經(jīng)濟出現(xiàn)不穩(wěn)定的大環(huán)境下，產品的銷售量就決定了區(qū)域性的經(jīng)濟發(fā)展，在我國有些沿海地區(qū)的小企業(yè)受到經(jīng)濟環(huán)境的沖擊較為明顯，從以往單一接單，完成任務的工廠模式，一下就變成了無單可接的情況，不僅是市場競爭的激烈，也是在這些小企業(yè)當中沒有自身品牌的特點，因此，在企業(yè)的長期發(fā)展中，樹立正確、良好的品牌價值是十分重要的，同時品牌的價值還需要得到用戶的廣泛識別。
一.用戶認知的產品DNA識別的重要性
DNA概念是生物學中遺傳的定義，引用在商品營銷學中就是對于企業(yè)中生產商品識別特征方面的延續(xù)性。從生物學的角度來看，DNA是生物染色體中的一部分，也是基因圖中最為主要的物質成分。在生物的遺傳當中有著連接生物本質特性的功能，也是遺傳中信息。在企業(yè)產品設計生產中，每一系列或是每一年代的產品之間都是有一定的連帶關系，這與DNA的遺傳方式較為相似，因此在產品的延續(xù)上也可以用DNA來進行解釋。用這樣的方式使得用戶在眾多商品中對于有很強特征的商品有較高的識別度，也就是我們通常情況下將的認知程度。這也是企業(yè)在發(fā)展中要面臨的很大問題，提高商品的識別度也是增加產品競爭力，改善商品形象最為有利的營銷行為。
在現(xiàn)代的很多企業(yè)當中，對于產品的設計多是講究創(chuàng)新，沒有按照企業(yè)大發(fā)展理念進行。社會中發(fā)展的趨勢和容易對于廠家造成影響。設計師也會完全按照消費者的想法來設計出商品，這就導致在市場當中，品牌越來越多，種類越來越少，人們的選擇性降低，同時商品的認同度也就大大降低。使得很多企業(yè)因此無法經(jīng)營，更不能說有更好的傳承。因此，良好的品牌效應是企業(yè)未來發(fā)展的目標，良好的產品自身價值會比企業(yè)短期的受益更為有價值。消費者在眾多商品中會選擇信賴度高，被人們所廣泛推崇的產品，也會表現(xiàn)出強烈的識別度，擁有核心設計價值的品牌企業(yè)就能在長期的市場份額中占據(jù)很大的比例，因此，有良好的企業(yè)產品DNA設計與用戶的高認知識別有著如此重要的作用。
二.產品DNA的設計理念
產品的設計需要在一定的周期內進行，一個企業(yè)需要在一個時間段過后重新對于產品進行設計或是改良，這也是對于企業(yè)發(fā)展最為基本的環(huán)節(jié)。在企業(yè)相同品牌設計當中，產品的功能和視覺形象會在長期的過程中出現(xiàn)重復，但是這種重復往往就是企業(yè)所流傳下來的設計理念，不同的樣品之間雖然樣式不同，但是都是秉承一樣的設計理念，消費者可以從很多類型的商品當中認識到該企業(yè)不同其他的設計概念，這也是設計師在長期設計中和用戶之間的一種互動，在品牌的效應當中，來用設計的相同語言進行交流。
產品DNA是企業(yè)發(fā)展中的重要知道思想，當企業(yè)中產品分特征發(fā)生很大的變化時，一直傳承下來的設計理念不能有任何的改變。也就是產品的設計理念風格不發(fā)生本質上的改變。這就是產品DNA在產品中的遺傳所需的介質，產品自身的識別特征就會以不同的形態(tài)在產品中儲備起來。因此，產品DNA的設計理念要在不同的元素當中保持穩(wěn)定性，這才是企業(yè)品牌長期的發(fā)展中最為主要的部分。在企業(yè)商品的生產中，需要建立合理的產品DNA，就是要樹立企業(yè)獨有的特征。在此之中，用戶認知的產品識別特征包含了內部認知的和外部的識別。內部的認知是對產品的內在含義有一定的了解，包括對于產品的使用功能和操作方式，對于品質和模式上有很多的認識。而外部的識別包括產品的外部形態(tài)、色彩，結構樣式等，用于產品最為直觀的認識。
三.產品DNA設計的具體實例
在眾多發(fā)展較為成功的企業(yè)當中，根據(jù)市場調查中可以看出，具有良好的產品認知識別度的產品大多有很高的銷量，同時企業(yè)也會受這些商品銷量上升的影響而更好的發(fā)展。早這些成功企業(yè)當中，我們以APPLE 公司設計的產品作為案例來進行分析研究，對產品DNA的識別方式進行詳細的說明。在蘋果公司中，將成功產品的視覺特征元素完整進行復制在其他不同品類的產品中，形成相似性的視覺特征，完成產品整體形象的標準化，其中 iPod 是絕對的經(jīng)典。在第一代產品成功的基礎上，繼續(xù)開發(fā)了新的一系列產品，成為促進再購買及飾品消費的 APPLE 公司 iPod 系列。iPod 在品牌與產品推廣上精心策劃，成功的將 iPod簡約的圓角矩形與圓形線條塑造成了時尚的代名詞，這就是 iPod 的識別特征。其后相繼推出的 U2、SHUFFLE、NANO 等系列產品幾乎完全復制了這一造型語言，再結合 iPod在產品材質、色彩中純粹的表現(xiàn)力。
APPLE 公司產品的特征：
（1）設計哲學的一貫性：“不同凡響”設計新的文化關鍵詞，以使用者為中心的設計出發(fā)點，設計出功能強大，品質超群的產品。
（2）有機形態(tài)的設計：擺脫了類似箱子形狀的一般電腦等產品形態(tài)的有機形態(tài)。
（3）強調簡單化的設計：簡潔光滑的外觀，把線和形態(tài)最小化，成為一貫性的設計戰(zhàn)略——“最少限度的設計”。
四.用戶認知的產品DNA識別研究
4.1產品 DNA 的提取
研究企業(yè)產品 DNA 的內容，其中最重要的就是產品 DNA 的提取，對于產品設計、企業(yè)產品品牌規(guī)劃都是有著不可估量的意義。企業(yè)產品 DNA 的提取可以從宏觀和微觀兩個方面出發(fā)：宏觀來看，從市場研究、企業(yè)文化、品牌、產品開發(fā)、心理學、視覺識別特征等方面出發(fā)，提取出符合企業(yè)自身發(fā)展的設計 DNA 的外在和內在特征，用以指導產品家族化的開發(fā)設計；微觀方面，從產品語意學角度出發(fā)，找出構成產品 DNA 的繼承和創(chuàng)新的設計元素，經(jīng)過各個方面因素的推敲，把這些適合的，也可以說，能夠代表企業(yè)特征的元素，運用到產品家族每一代的產品當中去。
4.2產品 DNA 的編碼
上面提取出來了可以代表企業(yè)特征的元素，也就是企業(yè)產品 DNA，那么下一步就是對 DNA 元素進行編碼，這一步也是至關重要的。編碼的目的，是通過產品 DNA 之間的不同組合形成有些細微差別的產品，主要研究企業(yè)產品的特性與消費者的認知特性是否能接軌，產生共識，進而形成多樣化。
五.結束語
在產品設計當中，每一個產品的形態(tài)，甚至每個結構的設計都需要在核心的部位來作為產品DNA進行設計，將不同的設計元素融入在不同的產品當中，將產品的獨特性，形成具體的連續(xù)性來表現(xiàn)出來，讓不同的設計形成不可復制的特性。對于一些高端的產品中，要對產品的外觀元素形成強烈的識別感，讓產品的DNA特性更加的顯現(xiàn)。
參考文獻
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