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1、手指静脉认证技术在门禁系统中的应用生物识别技术概述随着计算机网络信息技术的飞速发展，在全球经济一体化趋势下，个人信息的保护显得越发重要，如何选择合理的认证技术是保证信息安全的必要因素。早期的认证技术是基于个人密码，而密码被破解或偷窥的概率越来越高，后来又出现了智能IC卡，但这种认证方式同样存在被复制或者偷盗的安全隐患。生物认证技术将带动今后几年IT产业的重要变革，该类技术通过计算机利用人体固有的生理特征或行为特征鉴别个人身份。生物识别包括指纹识别、虹膜识别、人脸识别、掌纹识别、静脉识别、声音识别、签名识别、笔迹识别、手形识别及多种生物特征综合识别等多类，生物识别技术具有不易遗忘和丢失，不易伪造
2、和被盗，可以“随身携带”，随时随地使用等优点，已经被全世界所关注，并应用于身份认证、出入口管理、安防监控、电子商务、电子政务等各个领域。纵观生物识别技术的发展史，20世纪60年代末，美国有人提出用计算机图像处理和模式识别方法进行指纹分析以代替人工对比，这就是最初的指纹识别技术。从20世纪90年代起，掌形识别、脸部识别、虹膜识别的产品也纷纷走向市场，虽然每种认证技术都有各自的优缺点，但也都占据了一定的市场份额。随着手指静脉生物认证产品在市场上的发布，代表着生物认证领域的一项全新技术的诞生。指静脉认证技术通过对手指中静脉图像进行活体识别来达到认证目的，安全性高、识别率高、简单易用，这些优点使其迅速
3、被市场认可。手指静脉识别技术被广泛应用于金融系统、门禁系统、电脑安全等领域。 手指静脉认证系统原理医学研究证明，手指静脉的形状具有唯一性和稳定性，即每个人的手指静脉图像都不相同，同一个人不同手指的静脉图像也不相同，健康成年人的手指静脉形状不再发生变化。认证分以下四个步骤：1、静脉扫描：LED在手指一方发射近红外线，透射手指，在手指另一方，照相机拍摄静脉图像;2、图像校正：调整图像位置和角度，使其符合认证规格;3、特征提取：根据以上得到的图像，提取静脉分布图像，得到特征图(见图2);4、图像对比与匹配：将以上得到的特征图与数据库中的原始模版进行比较，计算相关性。如果相匹配则认证通过，不匹配则认证
4、被拒绝。手指静脉认证优点多现有的生物认证主要有指纹识别、虹膜识别、面部识别技术、签名识别技术、声音识别技术、掌形识别技术、手指静脉识别技术、掌静脉识别技术等，生物认证虽然具有其固有的优点，但对每种识别又分别有其缺点。作为一种安全性高，使用方便的认证方式，手指静脉认证技术有如下一些区别于其它生物认证技术的突出特点：1、安全性高手指静脉认证系统的原理是匹配手指内部静脉的纹路图。因为静脉血管是隐藏在手指内部的，因此极难复制和盗取，与别的利用人体体外特征进行认证的技术相比较，这种方式的安全性更高。同时，静脉认证能感知手指内的血液流动和血压情况，能够在识别的过程同时进行活体检测。2、准确率高采样样本是在
5、人体内部，所以匹配过程中受到外界的干扰非常小。手指静脉认证的准确性很高，根据严格的医学证明和数学统计，FRR(拒真率)小于0.01%，FAR(认假率)小于0.0001%，FTE(登录失败)为0%。3、唯一性根据医学证明，不同人之间的手指静脉分布完全不同，左手和右手的静脉分布也不同，就算是双胞胎的相同手指，其中的静脉分布也是不同的。而且手指静脉的纹路分布在成年后是不会变化的。对于未成年人，当他们手指静脉随着年龄的增长变化后，只需要花30秒就可以完成重新的注册登记。4、非接触式相对于某些生物识别技术，手指静脉认识技术是非接触式的，在公共场合会比较卫生。5、样本文件小由于手指的静脉血管相对稳定并且很
6、容易拍摄下来，因此使用低分辨率的摄像头就可以达到取样要求。这样生成的静脉模板文件小，匹配速度快。手指静脉认证应用广随着近代生物技术的发展，现代化安全防范系统要求原始的使用钥匙或卡片的门禁系统转化为以人体特征为基础的高安全性、高可靠性的系统。指静脉认证由于其安全性高、准确率高、唯一性认证、非接触认证等优点被广泛应用于门禁安全领域，为从办公环境到安居环境提供了一个理想的安全解决方案。 公司、工厂办工环境是门禁系统应用最广泛的领域，并对安全性提出更高的要求。目前大部分公司与工厂采用IC卡门禁系统，但是出现如下几点不足之处：员工需要随身携带IC卡片，可能发生丢失、损坏的情况;对于大型公司或者工厂，在人
7、数上千人的情况下，需要为每位员工配备IC卡片，这将提高系统的成本和工作流程繁锁程度;由于IC卡并不是与人体生物特征相互依存，因此会经常出现员工代打卡的情况，对公司、工厂的管理造成混乱。应用了生物认证技术的门禁系统更方便员工使用，不需要员工使用或携带额外的认证标志，比如密码、IC卡等。指纹技术最早应用于门禁系统，但是指纹识别方式本身存在比较严重的安全隐患，这种暴露在人体外部的生物特征比较容易被复制，另外在公司这样用户比较多的场合，接触式的指纹认证方式并不符合卫生要求。而应用了手指静脉认证技术的门禁系统相对于指纹技术来讲，使用更加方便、卫生，更加人性化。目前也有些企业重要部门应用了虹膜识别技术，我
8、们知道这种技术和手指静脉一样，是隐藏在人体内部的生物特征，因此极难复制，并且不容易受外界影响。但是虹膜识别系统要求对人的眼球扫描，会让用户的内心存在一定的抗拒感，同时戴眼镜的用户也不太方便使用。在实际的使用环境中，手指静脉认证系统能够和企业安防系统以及考勤系统相结合，详细记录员工出入管理日志，可按照不同的查询条件查询，并在发生危险的时候报警。公共场所随着社会的发展和生活节奏的加快，办公楼大厅，图书馆等公共场所的人流量越来越大，控制这些场所的正常运行和保障公众安全成为管理机构的重要任务。这类场所的人数比在某个企业的员工数量多，使用IC卡片式的出入管理装置会导致较低的效率。目前，手指静脉在新加坡的
9、日立塔已经得到应用，这座写字楼有近2000名各公司员工。在上下班的高峰期，认证快速的手指静脉系统解决了拥堵的现象，并且将日立塔提升为高安全性的公共场所。智能楼宇系统近年来，中国的房地产市场飞速发展，人们对住宅的要求也越来越高，期望一种舒心、便利，同时更安全的居住条件。人们在享受高科技带来的高质量生活的同时，居住环境的安全成为这一切的根本。目前某些高档住宅已经使用IC卡控制电子锁。但是老人和小孩忘记携带卡片的情况频频发生，给居民生活造成一些不便，另外使用IC卡也更加容易被别有用心之人复制或者盗窃，造成财产的损失甚至影响人身安全。而应用了手指静脉认证系统的智能楼宇系统，能够给住户带来更加方便和安全
10、的居住体验。主人回家只需要轻轻将手指插入静脉认证系统。系统就能够验证有效性，并记录出入日志，甚至可以将手指静脉认证系统和智能楼宇系统中的电梯联动。当用户在大堂门插入手指通过认证的瞬间，电梯将会自动降到一楼，并在住户进入电梯的时候，根据手指静脉认证系统数据库的记录，自动运行到住户所在楼层。而整个过程中，住户不用按任何按钮，就能够方便快捷地回到家，这将是一种全新的生活体验。与智能住宅系统类似，将手指静脉认证系统应用于酒店管理也将会是非常方便，并且能够有效提升酒店的安全管理水平。 手指静脉门禁系统的特点： 1、安全系数更高： 手指静脉血管隐藏在手指内部，形状错综复杂，所以其伪造难度就是所有生物识别技
11、术中最高的，目前已知技术无法复制手指静脉血管，这一点上静脉门禁超过虹膜门禁，虹膜门禁是识别虹膜表面形状，理论上可以伪造出来。 静脉门禁是一种真正的活体识别技术，也就是说如果手指脱离人体，血液流失或者不流动，就无法形成静脉识别的技术条件。这一点，其他生物识别技术（包括虹膜、掌型、脸型等）也是难以望其项背。某些指纹门禁虽也号称活体识别，其实据我了解是通过温度来感知的，要是把假指纹加热接近人体正常温度，就能通过识别，这不算真正的活体生物识别。 静脉有很好的唯一性，唯一性指标是衡量一项生物识别技术安全系数的一个很重要的参数。美国IBG（国际生物组织）研究表明：手指静脉具有很好的唯一性。客观地说：唯一性
12、最好的是虹膜，静脉紧随其后。其实所有生物识别技术都是经过唯一性认证后，才能进一步研发应用，所以市场上的所有生物识别技术的唯一性都应该可以达到要求。 2、方便性能提升： 一种门禁技术用起来不是很方便，将很难被市场认可。个人经过实践认为，指纹和脸型其实 最方便（在不考虑识别率的情况下）。静脉门禁的使用方法和指纹几乎一样，方便性和指纹可以说不相上下。掌型门禁略差，因为英格索兰的掌型机必须输入ID号，再放手掌（也就是说它只支持1：1识别模式），还有五个手指必须夹紧，舒服程度一般。虹膜方便性一般，这个用过人都知道。 3、抗干扰能力优异： 一种好的生物识别门禁技术，应该具有很好的抗干扰能力。静脉门禁具有非
13、常优异的，其他生物识别技术无法比拟的抗干扰能力。 比如，指纹门禁的抗干扰能力就一般，手指不可避免的会有污渍，划伤，长茧子，蜕皮，干燥，出汗，冷，热，这些都对指纹识别造成一定程度的不可抗拒的技术干扰。再比如脸型，人脸总是需要有客观的变化，长胡子，发型改变，化浓妆，年龄变化，还有其他的一些意外变化，这些都从技术上影响了识别率。 掌型的抗干扰能力相对比较强。手型的变化一般不是很大，一些小的污渍也不会有什么影响。掌型的缺陷：（1）只能注册右掌，（2）右掌如果缺少手指，将无法注册，（3）使用的便捷度一般 静脉门禁的抗干扰能力相对来说是空前绝后的，静脉纹路不会受任何疾病的影响而改变，成年人的静脉纹路可以终
14、生不变。手指的少量污渍，长茧子，蜕皮，干燥，出汗，冷，热不会对静脉识别有任何影响。当然，静脉门禁抗干扰能力虽然说是所有生物识别中最强的，但也并非完美的，它受低血压的影响，理论上，一个人如果血压低到需要看医生的程度，就可能会造成静脉门禁识别不灵敏（高血压人较多，低血压者极少，我目前没有碰到过种这传说中的人）。另外手指中段划伤超过3毫米，伤及到静脉血管时可能会对静脉门禁识别率造成影响，伤愈后，能自动回复正常。这时候建议启用备用手指。另外：手指上有少量污渍对静脉识别不会造成干扰，但污渍如果是黑色的，因为黑色容易吸收红外线，对识别造成一定程度的干扰。 4、速度快捷 识别速度的快慢主要取决于核心算法和采样大小。举个例子：同样的算法的情况下，指纹会比掌纹识别速度快很多。所有生物识别中指纹和手指静脉采样最小。 个人尝试过各种生物识别的速度：在100人（1：n模式）情况下，手指静脉是最快的，在0.5秒。掌型不支持1：n,所以不在讨论范围内,某个脸型品牌100人左右时几乎无法忍受其速度。大多虹膜品牌不支持100以上的注册量，也不再讨论。 5、容量更大： 静脉门禁的注册人数达到5600人，能适应更多的领域。
