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浅谈指纹特征识别技术的应用及发展趋势

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人类历史上在身份确认过程中经历了三个阶段的发展。第一阶段通过“whatyouhave?”来识别,就是采用大家早已熟悉的各种机械钥匙。第二阶段是通过“Whatyouknow?”来验证,也就是由机械钥匙发展到数字密钥如密码、条形码、射频卡等,身份识别模式不能真正认证到人。随着人类社会的不断发展,身份识别变得越来越重要,原有的模式虽然通过技术手段得到很大的提升,但是不能根本解决认证到人的问题,也就是解决“Whoyouare?”的问题。于是利用人体所固有的生物特征和行为特征来识别与验证身份的第三阶段应运而生。

    生物识别技术就是利用人们生理特征和行为特征对个人进行身份识别一项技术。如:
(1)生理特征:指纹、掌纹、手形(掌形)、面相(人脸)、虹膜、视网膜,静脉、耳廓
(2)行为特征:签字、步态、声音、按键力度等。

    基于这些特征,人们已经发展了指纹识别、掌纹识别、手形识别、面相识别、发音识别、虹膜识别、静脉识别、签名识别等多种生物识别技术。

    指纹识别技术是目前国际公认的应用最广泛、价格最低廉、易用性极高的生物认证技术之一,具有如下特点:


1、每个人的指纹都是独一无二的,两人之间不存在相同的指纹。
2、每个人的指纹是相当固定的,不会随着人年龄的增长或身体健康程度的变化而变化。
3、指纹样本便于获取,指纹采样功能的硬件部分也较易实现,易于开发识别系统,实用性强。
4、一个人的十指指纹皆不相同,这样可以方便地利用多个指纹构成多重口令,提高系统的安全性。
5、指纹识别中使用的模板并非最初的指纹图像,而是由指纹图像中提取的关键特征,因此存储量较小,同时也能保护使用者的个人隐私。

    从以上的分析可以看到,指纹识别技术相对于其它身份识别技术,不仅具有许多独到的信息安全角度的优点,更重要的是还具有很高的实用性和可行性,所以,指纹是当之无愧的“物证之首”。

    在IBG(国际生物识别集团)发布了2007-2012年度全球生物识别市场报告中预测了未来5年全球生物识别市场的规模。预计2007年超过30亿美元,2008年达到38亿美元,到2012年将超过74亿美元。报告显示2010年全球指纹识别技术的市场份额(包括AFIS和非AFIS的指纹应用)达到61%,较2007年又有了更多增长,远远超过了其它生物识别技术。这说明人们对指纹识别的接受和应用已经步入快车道。[nextpage]

    据统计,2008年中国生物识别市场的销售收入约23亿,其中超过85%为指纹识别产品,国产指纹设备占主流,并有大量出口。从市场和产业的生命周期看,中国指纹识别市场和产业已经完成了导入期和大部分成长期的演化过程,正在向成熟期逼近。其他识别技术,除掌形识别、面相识别稍有应用外,大都处于初期推广阶段。特别是人脸识别在未来一两年它们将会有全新的市场表现。据分析,2008年中国生物识别市场应用与往年的变化不大,民用方面仍然是以指纹笔记本、指纹考勤机为主。指纹门禁机、指纹门锁发展速度较快。目前国内设计生产的指纹识别考勤和门禁设备很大一部分厂商以贴牌方式销往海外市场。

    行业性应用主要还是以银行市场应用为主,2009年上半年4大国有银行中的农业银行的柜员内控指纹身份认证系统招标结束,标志着指纹识别系统已经在4大国有银行全面应用;另外武警,军队的指纹识别市场也发展迅速,特别是计算机加密信息系统用的指纹系统登录设备有很大的应用,指纹移动硬盘和指纹U盘在部队也有较多应用。另外驾驶员指纹IC卡计时培训管理系统也在不断发展应用,这种有效杜绝黑车、黑教练,防止马路杀手,让学员的学时得到充分的保证,深受学员,行业主管部门的喜欢。指纹在医药行业对药剂师开处方药的身份验证也开始试点应用,指纹考试系统也在教育部职称考试中开始应用。

计算机信息安全加密应用
    指纹应用到计算机信息安全加密应用是目前国际公认未来最有前途的新兴市场,我们可以想象,凡是用密码方式验证的都可以统统采用指纹验证模式。传统的计算机身份验证基本上使用“用户ID+密码”的方法来进行用户的身份认证和访问控制的。实际上,这种方案隐含着很多问题。例如,密码容易被忘记,也容易被别人窃取。如果一旦用户忘记了他的密码,他就不能进入系统,虽然可以通过系统管理员重新设定密码,但如果系统管理员自己忘记了密码,则整个系统可能会出现灾难性的后果。据有关机构的调查表明,因为忘记密码而产生的问题已经成为IT厂商售后服务最为常见的问题之一。密码被盗取和被破解则是一件更为可怕的事情,实际上,盗取和破解密码的技术难度并不高,只要留意操作者输入口令时的击键动作就可以知道他的密码,甚至可以通过操作者的姓名、年龄、生日、习惯等信息来猜测或者采用其他一些数字分析的手段来破解出相应的密码。美国一些高度机密的军事机构的计算机网络,曾不止一次被黑客侵入,就是因为黑客们利用计算机网络的某些缺陷与漏洞破解了合法用户的密码而导致的。尽管我们可以通过要求用户经常改变他们的口令来防止口令被破解,但频繁地更换和记忆密码,又给用户带来极大的不便。这种办法也只能减少密码被破解的机会和概率,并不能从根本上解决问题。而通过指纹识别的方式不但解决繁琐密码记忆的问题,还防止别人破解,真正认证到人,目前指纹识别应用在计算机信息安全上已经有很多成功案例和成熟产品。

    例如:用指纹UKey替代密码登录windowsLogon;指纹U盘,指纹硬盘解决移动数据存储的安全;指纹POS机用来作为指纹支付的有效方式;指纹IC卡验证终端来解决社会保险受保人员身份确认,升学考试、职称考试等学员身份确认,驾驶员培训的学院身份确认,食堂售饭指纹管理系统;房地产行业的房屋产权证书的身份管理等。

指纹手机、指纹笔记本
    指纹应用在笔记本电脑和手机目前已经形成较大规模,也是目前指纹传感器厂商主要的市场来源。现在除了国外各大品牌全面推广带指纹传感器的笔记本,国内的各大公司如清华同方、海尔、方正、神舟、七喜、联想也纷纷融入此项技术,截至到目前为止,在中国大陆销售的品牌笔记本电脑中有30多个品牌含有指纹技术,几乎涵盖所有主流笔记本厂商,同时各大品牌的台式机也开始嵌入指纹识别系统。更令人欣喜的是山寨版的笔记本电脑(俗称上网本)市场量非常大,自07年华硕首个推出上网本以来。深圳,广东很多原来做手机的公司也开始设计制造上网本,都配置了指纹识别技术。目前一台上网本的价格只有1500-2800之间,价格相当便宜,外形跟笔记本一样,制作工艺优良。普通文本处理和上网来使用的话速度非常快,深受客户喜爱。也因此一经推出量就非常可观,在上网本上嵌入指纹模块也将在未来几年形成较大规模。[nextpage]

    指纹手机的应用在中国大陆相对笔记本上的应用来讲就少多了,没有行业内大家所预估的那样乐观,可能主要原因还是在价格成本问题上。由于一台手机也一般在几百至2500元之间。加上指纹传感器的成本,利润就很低了。但国内还是有很多品牌手机也尝试性地投入一些指纹手机的生产,如金立公司推出A8、Z6款,采用authentec传感器,中电电子CECT推出的T150款、还有创维V638的折叠手机以及波导公司推出指纹手机,但是市场反应平平。另外国内的3G业务属于推广发展期。3G本身数据业务还没有正式展开,因此利用指纹识别加密一些网上银行账户、股票账户以及其他交易账户还不能形成,也是制约行业发展的瓶颈问题,但我们始终相信随着中国3G业务的不断拓展,高端手机嵌入指纹识别应该有较大的市场规模。

公安刑侦指纹系统
    指纹技术在公安刑侦领域中的应用已经非常普遍和成熟,国内很多基层派出所都已经安装了此类产品。作为破案的有效科技工具。一直以来,在加快公安部门破案速度,提高破案成功率起了很大的作用。国内也有几家专门做公安刑侦的企业,并且已经形成较大的市场规模,发展速度迅猛。如北京海鑫已经推出系列化生物特征识别产品:指掌纹自动识别系统、指纹移动追逃系统、活体指(掌)纹采集系统等产品。当然涉足刑侦行业对于企业的要求也非常高:第一,技术要求很高,指纹算法要能很好对大型指纹库数据进行快速有效的比对,搜索。第二、公安行业市场运作难度大,关系复杂。第三、前期研发成本要求很大,周期很长。也正因上述原因,目前国内做公安领域的指纹产品公司都是有很深的政府背景,而且基本上集中在北京。

指纹锁
    北京奥运会上,北京“鸟巢”成功应用指纹锁项目,第24届世界大学生冬季运动会,武警部队也成功应用指纹锁项。目前,国际市场受金融危机的影响指纹锁的销量有所下降。但与之相反的是国内指纹锁的应用市场越来越广泛,特别是现在房地产厂商,面对金融危机的影响,大部分民众都持观望态度。房产商不得不在房产的设施上多下点功夫,推出指纹锁。一个楼盘达到几百甚至几千把锁,量十分可观。但是相对指纹锁庞大的潜在市场,现在的一些量实在是沧海一粟。本人觉得指纹锁之所以一直以来没有形成爆炸式的增长,主要有以下的原因:

1、产品的价格高
    虽然指纹锁的价格已经下降了不少,但是相对于传统的机械锁或者电子锁,其价格依然是普通百姓难以承受。如何降低成本,价格上与一般的电子锁基本相差不大的情况下,相信指纹锁的量一定会井喷的。

2、产品质量稳定性一般
    目前虽然国内做指纹锁的厂商非常之多,至少也在100家以上,但是真正采用非常稳定的指纹模块,整个产品做的质量稳定,性能优越的却是不多。也只因为有此原因,很多客户不敢尝试。

3、指纹好用性欠佳
    指纹锁的关键性能指标就在于指纹算法的性能和操作起来的好用性。目前很多技术水平较差的企业也粗制滥造一些指纹模块提供给厂商。严重影响指纹锁的好用性,同时也让锁厂商丧失了信心,当然客户更加伤心。

4、宣传力度缺乏
    虽然今天很多民众对指纹锁有所耳闻,但是让他们说个所以然来恐怕就比较困难了。大部分民众对“指纹锁”有种“敬而远之”的感觉。因此也建议行业厂商要加大市场宣传力度,引导消费,让更多的寻常百姓了解和接触指纹锁。[nextpage]

    虽然指纹锁还没有形成较大规模的爆炸式增长,但是相对于传统的锁具,指纹锁技术产品的应用优势极其明显。单体指纹的唯一性大大提高了用户在安防上的性能要求,而指纹的独特生理附属性,又彻底避免了遗失、被盗、被复制的隐患,同时由于“指纹”随身携带,使用方便,这些巨大的优势使得指纹锁技术本身具有很强的生命力和潜在应用市场。只要产品技术不断的完善,价格体系越来越趋于低廉,民众的认知度也会越来越大。故而有人预测,指纹生物识别产品在未来几年中仍然将保持高速增长的趋势,预计每年大约以300%的速度增长,因此其市场的前景是不可否认、不容置疑的。

指纹门禁机
    指纹门禁机系统可以广泛应用在重要仓库、银行金库、监狱、重要机房、弹药库等重要场合,但目前在国内市场总体还没有形成较大的市场规模。从指纹门禁机潜在客户群来看,应该说指纹门禁机的市场潜力非常巨大,并且这些场地接受指纹门禁机解决方案应该是比较容易,那为什么市场一直没有真正形成起来呢?

    一般提供指纹门禁机的制造厂商在这类潜在客户中没有比较优势的客户关系,因此需要通过渠道商或者系统集成商来市场运作,并且指纹系统是一卡通系统、弱电等系统里面一个非常小的组成部分,故而,项目一般由集成商自己来实施和安装。这就要对集成商的能力和水平的要求比较高了,甚至有些项目还需要集成商自己进行二次开发。这个时候问题就出现了,集成商会从项目实施的复杂程度、推广难易程度、投标报价的高低等原因就不主动推广指纹门禁机了。这便让我们知道了为什么指纹门禁机目前没有大幅度得到推广的原因。

    当然,只要指纹门禁机形成一定的市场份额,培训好集成商。其市场是具有很大的生命力的。目前,国外呈2个方向,一则是中端产品:诸如中控产品,还有台湾的2-3个品牌。二则高端产品:主要是中国的MIAXIS,法国Sagem,美国Secugen,韩国Superma,加拿大Bioscrpt品牌。

指纹考勤机
    指纹考勤机的市场目前一般的企业并不陌生,很多企业都采用这种方式来考勤,也是目前国内指纹市场最大的来源之一。

    员工的考勤管理是现代企业内部管理的重要环节工作,迟早、早退是大多数企业考勤的关注问题。它直接涉及到人事管理、工资管理、员工纪律管理等重要方面,因此,考勤管理系统是一个企业必不可少的现代化管理手段。传统的打卡钟、射频考勤机的方式普遍存在代打卡现象,致使考勤结果不能真实反映实际的出勤情况。而采用指纹识别技术,有效杜绝了代打卡、假冒等现象。彻底改变了认卡不认人的疏漏情况,避免人事纠纷,提高统计效率。为企业综合管理提供先进、科学、可靠的管理手段。[nextpage]

    目前国内做指纹考勤机的厂家有中控、中正、科密等一线品牌,还有尚吉、浩顺晶密、安威士、金典、齐心、真地、易通、瞬通、能达佳、汉王、新力宝、三科达、优玛仕、IDWORLD(艾迪沃德)、科达、广州明诚、厦门青松的厂商。

    同时未来的指纹考勤机将向着多品牌,多极化发展,产品也将根据厂商品牌、规模,产品性能,产品外观设计等因素形成高、中、低端不同档次的产品。同时有彩色屏幕,黑白液晶屏幕,落地式,桌面式,挂式等多种指纹考勤机供用户选择。同时功能方面也将会将加入薪资管理系统进行智能计算薪资报酬,软件方面也将从单机版本发展到多机联网甚至到基于web页面的统一后台管理模式。减少用户的管理复杂程度和维护工作量。

金融银行领域
    在金融银行领域,指纹应用已经非常广泛,主要是集中在银行内控管理上。比方说:最大装机量的银行柜员内控指纹管理系统,以及指纹二道门禁管理系统,还有银行押运管理系统也有较多应用。目前国内银行指纹市场做得最大的3家企业当属杭州中正、浙江维尔、北京天诚盛业。由于杭州中正起步早,又具备指纹的核心技术,目前基本占据了银行市场的60%市场份额。 [nextpage]

    当前工商银行、农业银行、中国银行、建设银行四大国有银行的内控柜员指纹管理系统已经全部上线应用。另外交通银行、上海浦发银行、华夏银行、中信银行、民生银行、上海银行、浙商银行、北京商业银行,包头商业银行,全国农村信用社等全国性的银行基本实施完毕或者正在实施。

    从目前银行市场的指纹成熟应用来看,银行有进一步加大市场投入,拓宽指纹设备的应用面。从外挂式指纹设备(不改变原有银行业务系统)到银行内部建立独立指纹数据库。银行客户已经深入感受到了指纹识别给他们带来的管理上的安全和便捷。现在指纹在金库门禁、主机管理、网点二道门禁等应用也在不断加快。

    指纹存取款机(指纹ATM机)、指纹POS机、指纹网上银行、指纹支付等“指纹银行”将在未来几年逐步应用,并且会快速普及。如果哪一天我们去海边度假,想买些东西,不用再带一大堆现金和卡,只需要到商家那里的指纹POS机上按一下指纹即轻松实现指纹支付,那是一件多么愉快的事情。

    未来几年,金融领域给国内将从内部安全防范为主逐步发展到给广大储户提供全面的产品及服务。到那个时候,作为普通的银行用户或者储户将会全面的接触及享受生物识别技术带给大家的安全及便捷。(本文由杭州中正生物认证技术有限公司严玉才提供)



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