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生物識別新貴 靜脈識別開啟“后指紋”時代

作者:成舸 張曼芝
來源:中國科學報
日期:2013-03-20 10:10:41
摘要:技術已趨成熟且獲廣泛應用的指紋識別技術,仍存在其自身難以克服的安全漏洞。由于指紋裸露于體表,無法避免被復制及竊取,急需更加安全且同樣便捷的安防技術。靜脈識別技術因此應運而生。

  話題背景:國防科學技術大學日前成功研制出一種手指靜脈特征識別認證系統,經測試“識假率”可低至十萬分之一。目前該研究已取得5項國家發明專利授權,打破了日、韓等國的技術壟斷。

  持刀片割斷獄警的喉嚨,切掉其右手指頭,換上警服后用獄警的工作卡打開第一道門,再用被割下來的手指打開指紋識別門禁系統,接著通過紅外線門……最后成功越獄。這些似乎只有在科幻片中才發生的劇情,卻曾在內蒙古某監獄真實上演。而現實中,用印泥盜取他人指紋的情形更是屢屢發生。

  上述種種危險傳遞出一個信號:技術已趨成熟且獲廣泛應用的指紋識別技術,仍存在其自身難以克服的安全漏洞。由于指紋裸露于體表,無法避免被復制及竊取,急需更加安全且同樣便捷的安防技術。靜脈識別技術因此應運而生。

  生物識別新貴

  在“繽紛多彩”的生物特征識別技術中,指紋識別因其成本低、體積小、采集方便等特點,在目前的生物識別市場上獨占鰲頭。不過,它并不需要“活體”—— 一張復制下來的指紋圖像,或一段被砍下來的手指,都能輕易騙過識別設備的“火眼金睛”。

  此外,有統計表明,還有大約5%的人因指紋淺而不能被識別;著名歌手李宗盛也曾因彈吉他磨掉了指紋而開不了門。這些都給指紋識別留下了“盲區”。

  而作為一種“活體識別”技術,靜脈識別的生物特征載體——靜脈血管位于表皮以下、手指內部,依靠流動的血液形成血管圖像,即便是復制一根活體手指,血液一旦凝固之后圖像也將面目全非。

  靜脈識別技術可追溯至1983年。當時,柯達公司的約瑟夫·萊斯(Joseph Rice)在研究紅外條形碼技術時,產生了利用人手背血管紅外成像作為身份識別的想法,發明了最早的手靜脈特征識別技術。1987年,約瑟夫·萊斯獲得此項技術的第一個專利,但在安防領域并未引起足夠重視。

  1992年,日本北海道大學的K.Shimizu撰文指出,可以利用人體手血管紅外成像作為身份識別依據。此文章被認為是日、韓等國大力開展手靜脈識別技術研發的源頭。5年后,韓國的BK System公司發布了亞洲第一個手背靜脈識別的商用產品BK-100。靜脈識別逐漸成為生物識別技術中的“新寵”。

  彼時,為了繞開韓國的手背靜脈識別專利,在日本興起了基于手掌和手指的靜脈識別技術研發。日立公司推出了一系列手指靜脈識別產品,富士通公司則推出了手掌靜脈識別產品。在21世紀初前十余年,兩者各自迅速占領了國際靜脈識別市場的主要份額。后續跟進的還有索尼公司。

  此后,靜脈識別技術發展進入研究和產業化交織不清的狀態。由于企業早期的介入和過度的專利保護,一度大大降低了研究的活躍度和水平。2007年,約瑟夫·萊斯,這位手靜脈識別技術的先鋒撰文,對該技術的應用進展緩慢表示焦慮,建議開發可穿戴式靜脈采集設備。遺憾的是,直到現在,這種產品仍未公開面世。

  一份由國際生物識別集團(IBG)撰寫的《生物識別市場與產業報告2009-2014》顯示,目前在各種生物特征識別技術中,指紋識別所占份額最大,為66.7%;人臉識別占到11.4%;虹膜識別、語音識別、靜脈識別和掌形識別各占8.0%、3.0%、2.4%和1.8%。對此,富士通公司全球事業管理部顧問北條秀樹表示:雖然靜脈識別系統目前市場占有率只有2.4%,但隨著靜脈識別系統應用的多元化,成長到10%的市場占有率指日可待。面對指紋識別隱患留出的巨大市場空間,已有數十年技術積累的靜脈識別技術,會是最有力的競爭者嗎?

  走向應用的關鍵

  在我國,對靜脈識別技術的研究起步較晚。2003年,《清華大學學報》報道了該校利用自行設計的近紅外血管圖像采集儀提取血管的原始圖像及識別結果。之后,北京大學、哈爾濱工程大學、山東大學、中國民航大學等大學和科研機構也紛紛開始加入靜脈識別研究行列。

  據記者了解,在過去的十年里,國內靜脈識別市場看似無風無浪,實際上,一批有實力的科研機構正在實驗室里埋頭苦干,“中國力量”在暗暗蓄力。

  2012年9月21日,《科學》雜志在目錄頁以圖片導讀的方式,刊登了題為《中國高速發展生物特征識別》的文章。該文指出,盡管美國早期禁止對中國出口生物特征識別設備和技術,使得中國“從零起步”開始研究,但中國依靠一批高素質研究團隊突破了“封鎖”,在核心算法等方面取得了長足進步。生物特征識別研究在中國正處于高速發展階段。

  北京大學、國防科技大學等一流大學正是這批高素質研究團隊中的佼佼者。2012年1月,國防科技大學謝劍斌團隊正式宣布,該校經過近十年的攻關,成功研制出一種手指靜脈特征識別認證系統,經測試“識假率”可低至十萬分之一,并已取得5項國家發明專利授權,打破了日、韓等國的技術壟斷。與此同時,北京大學李文新團隊也開發出了靜脈識別技術,并應用于該校的體育鍛煉考勤系統。

  2012年11月,由中國科學院自動化研究所發起的國家生物識別產業技術創新戰略聯盟成立,為產學研合作和產業發展帶來了良機,包括靜脈識別在內的生物識別技術領域,各自為戰、缺乏合作的局面得到緩解。

  該聯盟秘書長、中科院自動化所副研究員孫哲南向記者表示,在眾多生物識別技術中,靜脈識別的安全性較高,在我國已經開始應用于門禁、考勤等領域,但市場上的產品絕大多數源自日本。從研發來看,總體上還處于起步階段,核心技術和專利已成為制約我國靜脈識別產業發展的關鍵因素。該聯盟中還沒有一家以靜脈識別產品為主營業務的公司參與即是例證。

  “靜脈識別技術走向應用的關鍵,在于保證安全、性能穩定、使用方便、外觀小巧。該技術在實驗室階段的難度并不大,但要實現大規模的商用還存在一定難度,因為其中涉及到數據庫的容量等問題。”孫哲南介紹說,“但不可否認,它因具備安全性高于指紋識別、成本低于虹膜識別等優勢,或將在未來的金融、交通、醫療等領域被廣泛應用。”

  據了解,國防科技大學研制的商用產品已在進行最后的調試,很快將投入正式應用。一旦經過了市場檢驗,將有望在市場上拼殺出一塊屬于國產品牌的新天地。

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