簡介
生物識別是依靠人體的身體特徵來進行身份驗證的一種解決方案。這些身體特徵包括指紋、聲音、面部、骨架、視網膜、虹膜和DNA等人體的生物特徵，以及簽名的動作、行走的步態、擊打鍵盤的力度等個人的行為特徵。生物識別的技術核心在於如何獲取這些生物特徵，並將其轉換為數字信息，存儲於計算機中，利用可靠的匹配算法來完成驗證與識別個人身份的過程。
發展
生物識別的歷史可追溯到古代埃及人通過測量人的尺寸來鑑別他們，像這種基於測量人的身體某一部分或者舉止的某一方面的識別技術一直延續了幾個世紀。而在公元前7000年到公元前6000年以前，古敘利亞和中國已經開始套用指紋作為身份鑑別。考古發現，在這個時代，一些粘土陶器上留有陶藝匠人的指紋，中國的一些檔案上印有起草者的大拇指指紋，在Jercho古城市的房屋中也發現留有磚匠一對大拇指指紋的印記。
19世紀初，科學研究發現了指紋的兩個重要特徵，一是兩個不同手指的指紋紋脊的式樣不同，另外一個是指紋紋脊的式樣終生不改變。這個研究成果使得指紋在犯罪鑑別中得以正式套用，1896年阿根廷首次套用，然後是1901年的蘇格蘭，20世紀初其他國家也相繼套用。20世紀60年代，由於計算機可以有效地處理圖形，人們開始著手研究利用計算機來處理指紋。從那時起，自動指紋識別系統AFIS在法律實施方面的研究和套用在世界許多國家展開，FBI在20世紀60年代末期開始使用一種自動識別指紋的設備，到20世紀70年代末期，已經有一定數量的設備開始在美國大範圍使用。用於商業的高級生物測定設備最早開始於20世紀70年代，一種叫做Identimat的設備出現了，它通過測量手的形狀和手指的長度來用作識別的標誌。
20世紀80年代，個人電腦、光學掃描這兩項技術的革新，使得它們作為指紋取像的工具成為現實，從而使指紋識別可以在其他領域中得以套用，比如代替IC卡。20世紀90年代後期，低價位取像設備的引入及其飛速發展，可靠的比對算法的發現，為個人身份識別套用的增長提供了舞台。
第一個介紹測定視網膜的系統出現於20世紀80年代，劍橋大學的JohoDaughman教授開始了虹膜識別的技術的研究。而對於簽字與面部的識別技術才剛剛開始。
特點
生物識別之所以能夠作為個人身份鑑別的有效手段，是由它自身的特點所決定的：普遍性、惟一性、穩定性、不可複製性。
普遍性--生物識別所依賴的身體特徵基本上是人人天生就有的，用不著向有關部門申請或製作。
惟一性和穩定性--經研究和經驗表明，每個人的指紋、掌紋、面部、發音、虹膜、視網膜、骨架等都與別人不同，且終生不變。
不可複製性--隨著計算機技術的發展，複製鑰匙、密碼卡以及盜取密碼、口令等都變得越發容易，然而要複製人的活體指紋、掌紋、面部、虹膜、掌紋等生物特徵就困難得多。
這些技術特性使得生物識別身份驗證方法不依賴各種人造的和附加的物品來證明人的自身，而用來證明自身的恰恰是人本身，所以，它不會丟失，不會遺忘，很難偽造和假冒，是一種“只認人、不認物”，方便安全的保障手段。
生物識別的種類
指紋
指紋在中國古代就被用來代替簽字畫押，證明身份。大致可分為“弓”、“箕”、“斗”3種基本類型，具有各人不同，終身不變的特性。指紋識別是目前最成熟、最方便、可靠、無損傷和價格便宜的生物識別技術解決方案，已經在許多行業領域中得到了廣泛的套用。
優點：第一是專一性強，複雜程度高。指紋是人體獨一無二的特徵，並且它們的複雜度足以提供用於鑑別的充分特徵。第二是可靠性高。如果我們想要增加可靠性，我們只需登記更多的指紋，鑑別更多的手指，最多可以多達10個，而每一個指紋都是獨一無二的，並且用戶將手指與指紋採集頭直接接觸是讀取人體生物特徵最可靠的方法。第三是速度快、使用方便。掃描指紋的速度很快，使用非常方便。第四是設備小、價格低。指紋採集頭更加小型化，可以很容易地與其他設備相結合，並且隨著電子感測晶片的快速發展，其價格也會更加低廉。
缺點：某些人或某些群體的指紋因為指紋特徵很少，故而很難成像。此外，由於現在的指紋鑑別技術都可不存儲任何含有指紋圖像的數據，而只是存儲從指紋中得到的加密的指紋特徵數據，每一次使用指紋時都會在指紋採集頭上留下用戶的指紋印痕，而這些指紋痕跡存在被用來複製指紋的可能性。
眼睛
分析眼睛的複雜和獨特特徵的生物識別技術主要包括了虹膜識別技術、視網膜識別技術和角膜識別技術。
虹膜是環繞著瞳孔的一層有色的細胞組織。每一個虹膜都包含一個獨一無二的基於像冠、水晶體、細絲、斑點、結構、凹點、射線、皺紋和條紋等特徵的結構。虹膜掃描安全系統在發現虹膜時，就開始聚焦，捕捉到虹膜樣本後由軟體來對所得數據與儲存的模板進行比較。想通過眨眼睛來欺騙系統是不行的。
虹膜識別比較便於用戶使用，可靠性好，用戶與設備之間也無需物理的接觸；但其設備尺寸較大，並且因聚焦的需要而採用的攝像頭很昂貴，黑眼睛極難讀取，此外還需要一個比較好的光源。
視網膜是眼睛底部的血液細胞層。視網膜掃描是採用低密度的紅外線去捕捉視網膜的獨特特徵，血液細胞的惟一模式就因此被捕捉下來。某些人認為視網膜是比虹膜更為惟一的生物特徵。
視網膜識別的優點就在於它是一種極其固定的生物特徵，因為它是“隱藏”的，故而不可能受到磨損、老化等影響；使用者也無需和設備進行直接的接觸；同時它是一個最難欺騙的系統，因為視網膜是不可見的，故而不會被偽造。另一方面，視網膜識別也有一些不完善的，如：視網膜技術可能會給使用者帶來健康的損壞，設備投入較為昂貴，識別過程的要求也高，因此角膜掃描識別在普遍推廣套用上具有一定的難度。
掌紋
手掌幾何學是基於這樣一個事實：幾乎每個人的手的形狀都是不同的，而且這個手的形狀在人達到一定年齡之後就不再發生顯著變化。當用戶把他的手放在手形讀取器上時，一個手的三維圖像就被捕捉下來。接下來，對手指和指關節的形狀和長度進行測量。
根據用來識別人的數據的不同，手形讀取技術可劃分為下列3種範疇：手掌的套用，手中血管的模式以及手指的幾何分析。映射出手的不同特徵是相當簡單的，不會產生大量數據集。但是，即使有了相當數量的記錄，手掌幾何學不一定能夠將人區分開宋，這是因為手的特徵是很相似的。與其他生物識別方法相比較，手掌幾何學不能獲得最高程度的準確度。當資料庫持續增大時，也就需要在數量上增加手的明顯特徵來清楚地將人與模板進行辨認和比較。
面部
面部識別系統是通過分析面部特徵的惟一形狀、模式和位置來辨識人。其採集處理的方法主要是標準視頻和熱成像技術。標準視頻技術通過一個標準的攝像頭攝取面部的圖像或者一系列圖像，在面部被捕捉之後，一些核心點被記錄，例如眼睛、鼻子和嘴的位置，以及它們之間的相對位置，然後形成模板。熱成像技術通過分析由面部的毛細血管的血液產生的熱線來產生面部圖像，與視頻攝像頭不同，熱成像技術並不需要在較好的光源條件下，因此即使在黑暗情況下也可以使用。
面部這項生物識別技術的吸引力在於它能夠人機互動，用戶不需要和設備直接的接觸。但相對來說，這套系統可靠性較差，使用者面部的位置與周圍的光環境都可能影響系統的精確性，並且設備十分昂貴，只有比較高級的攝像頭才可以有效高速地捕捉面部圖像，設備的小型化也比較困難。此外，面部識別系統對於人體面部的頭髮、飾物、變老以及其他的變化，需要通過人工智慧來得到補償，機器知識學習系統必須不斷地將以前得到的和現在的得到的圖像進行對比，以改進核心數據和彌補微小的差別。鑒於以上各種因素，此項技術在推廣套用上還存在著一定的困難。
語音
語音識別主要包括了兩個方面：語言和聲音。聲音識別是對基於生理學和行為特徵的說話者嗓音和語言學模式的運用，它與語言識別不同在於不對說出的詞語本身進行辨識，而是通過分析語音的惟一特性例如發音的頻率，來識別出說話的人。聲音辨識技術使得人們可以通過說話的嗓音來控制能否出入限制性的區域。舉例來說，通過電話撥人銀行、資料庫服務、購物或語音郵件，以及進入保密的裝置。語言識別要對說話的內容進行識別，主要可用於信息輸人、資料庫檢索、遠程控制等方面。現在身份識別方面更多的是採用聲音識別。
聲音識別也是一種非接觸的識別技術，用戶可以很自然地接受，使用方便。但由於非人性化的風險、遠程控制和低準確度，它並不可靠；並且聲音的變化範圍大(如音量、速度和音質等方面)直接會影響採集與比對的精確度，一個患上感冒的人有可能被錯誤地拒認從而無法使用該聲音識別系統。同時隨著數位化技術的發展，音頻數字處理技術很可能欺騙聲音識別系統，其安全性受到了挑戰。
簽名
簽名識別，也被稱為簽名力學辨識，它是建立在簽名時的力度上的。它分析的是筆的移動，例如加速度、壓力、方向以及筆劃的長度，而非簽名的圖像本身。簽名識別和聲音識別一樣，是一種行為測定學。簽名力學的關鍵在於區分出不同的簽名部分，有些是習慣性的，而另一些在每次簽名時都不同。
簽名作為身份認證的手段已經用了幾百年了，套用範圍從獨立宣言到信用卡都可見到，是一種能很容易被大眾接受而且是一種公認的較為成熟的身份識別技術。然而，簽名辨識的問題仍然存在於獲取辨識過程中使用的度量方式以及簽名的重複性。簽名系統已被控制在某種方式上去接受變數。但是，如果不降低接受率，它就無法持續地衡量簽名的力度。因為簽名的速度不快，我們也無法在Internet上方便使用它。
系統
所有的生物識別系統都包括如下幾個處理過程：採集、解碼、比對和匹配。生物圖像的採集包括了高精度的掃瞄器、攝像機等光學設備，以及基於電容、電場技術的晶體感測晶片、超音波掃描設備、紅外線掃描設備等。在數字信息處理方面，高性能、低價格的數位訊號處理器(DSP)已開始大量地套用於民用領域，其對於系統所採集的信息進行數位化處理的功能也越來越強。在比對和匹配技術方面，各種先進的算法技術不斷地開發成功，大型資料庫和分散式網路技術的發展使得生物識別系統的套用得以順利實現。
一個優秀的生物識別系統要求能實時迅速有效地完成其識別過程，但不同的生物識別系統的採集方式和以及計算機處理算法等都不一樣。下面以較為成熟的指紋識別系統為例來介紹一下生物識別系統的關鍵技術。
(1)指紋圖像的採集
光學錄入技術：最成熟也是最古老的指紋錄人技術。只要將手指放在一個台板(通常是用加膜的玻璃製成)上，就能完成手指圖像的錄入。在過去幾年中，這種設備已經變得越來越小，價格也越來越便宜了。光學錄入設備的生產廠家大約有50家。
超音波錄人技術：已經存在多年，但它的套用範圍始終不是十分廣泛。手指在放在玻璃台板上，超音波掃描開始時會聽到蜂鳴聲並感覺到震動。由於使用了聲波，因此在錄入圖像時，手指不必直接接觸台板。
晶片錄入技術：基於晶片的感測器，面積只有一枚郵票那么大，使用者直接將手指放在矽晶片的表面來完成指紋圖像的錄人。
(2)解碼
當通過上述3種方式得到一幅指紋圖像後，接下來就是對圖像的解碼，這就需要對圖像特徵進行提取、分析。指紋基本特徵就是如嵴、谷和終點、分叉點或分歧點。平均每個指紋都有幾個獨一無二可測量的特徵點，每個特徵點都有大約7個特徵，我們的10個手指產生最少4900個獨立可測量的特徵點，足以確認指紋識別的可靠性。
(3)比對和匹配
當指紋圖像的特徵值被提取後，就可依照特徵值與資料庫中原來存儲的指紋圖像特徵進行比對和匹配。當然在這過程中，快速可靠的算法是一個關鍵，如何對於殘缺圖像進行匹配以及傷疤等處理都要依賴於算法技術。儘管指紋只是人體皮膚的一小部分，但用於識別的數據量相當大，對這些數據進行比對也不是簡單的相等與不相等的問題，而是使用需要進行大量運算的模糊匹配算法。現代電子集成製造技術使得我們可以製造相當小的指紋圖像讀取設備，同時飛速發展的個人計算機運算速度提供了在微機甚至單片機上進行兩個指紋的比對運算的可能。另外，匹配算法可靠性也不斷提高，指紋識別技術已經非常實用。
其他生物識別的過程與上述指紋識別系統的過程基本是一致的，區別在於：
①採集設備不同。每種生物識別技術所需的採集設備是不同的，如視網膜識別就需要紅外線掃瞄器，面部識別需要高精度的攝像機，聲音識別需要高解析度的麥克風等等。因此，採集設備的精度、解析度及可靠性等各種性能指標都是直接影響識別效果的重要因素。
②提取的特徵點不同。每種生物識別技術都會根據不同的識別對象而確定不同的特徵類型，如靜脈識別和視網膜識別都是提取不同部位的血管分布等特徵，聲音識別提取的不同頻率等。所以特徵類型的選取也是決定該生物識別系統識別效率高低的一個方面。
③在計算機處理方面，各種生物識別系統的算法都不同，就是指紋識別中，採用不同的掃描方式所採用的算法也不同。另一方面，大型的生物識別系統都牽涉到資料庫技術和網路技術，成千上萬的採集樣本存儲不可能在同一個服務甚至同一個地方，怎樣快速地在異地網路上檢索、比對、匹配所採集的樣本特徵是一個重要的技術關鍵。
身份證套用
印度
印度向12億國民派發身份證印度計畫從2010年9月起為全國12億人口建立國民身份資料庫，在全球首開用生物識別系統的先例。
報導稱，印度政府正計畫為12億民眾配發個人專有的12位身份證號碼，須蒐集所有人的指紋及掃描虹膜，被專家視為在技術和邏輯運算上極為複雜的龐大工程。政府宣稱，這獨一無二的身份證號碼有助於確保福利支出的分發，也能讓數億窮人取得身份證明，從此能到銀行開戶或申請駕照。
本計畫已於9月29日在印度全國展開，2010年3月之前發出1億張身份證，4年內將完成6億人身份證的分發。印度總理辛格已任命印度軟體巨擘Infosys公司前執行長尼勒卡尼主持這項空前的工程。
印度約有三分之二的成人沒有銀行賬戶，不少窮人因為缺乏身份證明或居住地檔案，無法享有這類服務。此外，政府為貧窮民眾提供食物和就業機會的補助物資，有40%被持有偽造身份證明的“幽靈人口”領走，然後被不法商人轉入黑市牟利。
不過批評人士擔心，以印度不甚穩固的網路基礎建設，這些機密數據在傳輸過程中恐有資料外泄之憂，而人口統計資料也可能淪為商人的行銷資料庫。
美國
美國在2006年10月開始給聯邦機構雇員發放新的生物識別身份卡，並計畫下一步給運輸工人、急救人員和外國遊客也發放類似的卡片，以應對反恐需要，加強邊境檢查，防止個人身份被盜。據悉，這種卡片裡不僅包含使用者的指紋、視網膜或其他生物辨別信息，還有一張容量很大的晶片，可以存儲更多的個人資料。專家估計，未來五年內，更換身份識別體系將給美國的技術公司帶來80億美元的收入。
據有關機構透露，這個新型身份證裡面全是生物識別數據，比如指紋、視網膜、虹膜、臉部等信息，還有一個具有擴展信息存儲空間的計算機晶片，裡面存儲了個人身份號碼、數碼照片。由於證明個人身份的信息不會占用晶片太多空間，因此還可以往晶片里輸入更多信息。比如，一名職員的能力、工作時間、醫療記錄以及工作評估等，都可以輸進卡片裡。另外，卡片上還可能有磁條和防偽造的水印。
英國
英國首相布萊爾2004年10月25日宣布，英國計畫開發一種含有生物識別技術的智慧型身份證，這種新型的智慧型身份證將對反恐起到關鍵作用。
針對英國政府的這一新決定，國內呼籲保障公民權利的人士表示，身份證件會侵犯個人隱私。而其他的反對者則認為，開發高科技的智慧型身份證會耗費大量資金，而其最終的實施效果也令人懷疑。
但布萊爾指出，這種含有生物識別技術的智慧型身份證件里包含電子指紋、遠距離虹膜識別數據等信息，它可以控制犯罪、打擊恐怖主義及非法移民。布萊爾說：“我們會通過議會立法，儘快開發出這種智慧型身份證。我相信，安全問題才是我們所有立法者應該優先考慮的。我們一定能為全體英國人開發出一種安全的生物識別智慧型身份證，對此我充滿信心。”
報導說，英國政府於2004年初曾表示，計畫在2007年以前，公民在自願的前提下辦理和持有這種身份證，並希望在2012年前後，每位公民都能夠持有這種身份證。
