一文看懂当下六大生物识别技术!(附产业链供应商)

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楼主 2019-06-27 01:46:53
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来源|睿慕课

编辑|七七

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生物识别技术主要是指通过人类生物特征进行身份认证的一种技术,人类的生物特征通常具有唯一性、可以测量或可自动识别和验证、遗传性或终身不变等特点,生物识别技术产品均借助于现代计算机技术实现,很容易配合电脑和安全、监控、管理系统整合,实现自动化管理,因此生物识别认证技术较传统认证技术存在较大的优势。

 

根据美国咨询机构 TransparencyMarket Research 的预计,全球生物识别技术市场规模将从 2015 年的 112.4 亿美元,增长至 2020 年的 233 亿美元,复合年均增速为15.7%。生物识别市场正处在快速增长当中。

 

目前,在工作生活中应用比较广泛和大家熟知的生物识别技术主要有以下六种:指纹识别、掌纹识别、人脸识别、虹膜识别、语音(声纹)识别、静脉识别等。

 

根据美国智库 Acuity MarketIntelligence 发表的《生物识别的未来 The Future of Biometrics》报告显示,2015 年全球生物识别市场结构中,指纹识别份额达到 58%,人脸识别的份额为 18%,紧随其后的是新兴的虹膜识别,份额为 7%,此外还有与指纹识别类似的掌纹识别,以及声纹识别和静脉识别等。

 

一、指纹识别


指纹识别技术是把一个人同他的指纹对应起来,通过比较指纹和预先保存的指纹进行比较,验证其真实身份。每个人(包括指纹在内)皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同,也就是说,是唯一的,并且终身不变。依靠这种唯一性和稳定性,我们才能创造指纹识别技术。这是生物识别阵营中的中流砥柱,也是目前应用最为广泛的生物技术。



优点:技术成熟,成本较低,使用广泛。

缺点:可被轻易伪造。

 

当前,我国第二代身份证便实现了指纹采集,且各大智能手机都纷纷实现了指纹解锁功能。与其他生物识别技术相比,指纹识别早已经在消费电子、安防等产业中广泛应用,通过时间和实践的检验,技术方面也在不断的革新。

 

产业链方面目前国内早已形成了完整的指纹识别产业链,并涌现出了多家业界领先的领军企业。比如,从事指纹芯片设计的上市企业汇顶科技。此外还有思立微、费恩格尔、迈瑞微等一众国产指纹识别芯片厂商。


二、掌纹识别


掌纹是指手指末端到手腕部分的手掌图像。其中很多特征可以用来进行身份识别,如主线、皱纹、细小的纹理、脊末梢、分叉点等。掌纹的形态由遗传基因控制,即使由于某种原因表皮剥落,新生的掌纹纹线仍保持着原来的结构。掌纹识别也是一种非侵犯性的识别方法,用户比较容易接受,对采集设备要求不高。并且在低分辨率和低质量的图像中仍能够清晰的辨认。



优点:跟指纹识别相似,对设备要求不高。

缺点:机器维护率高,磨损后易产生误差。


三、人脸识别


人脸识别,是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流,并自动在图像中检测和跟踪人脸,进而对检测到的人脸进行脸部的一系列相关技术,通常也叫做人像识别、面部识别。 



优点:最便捷,用户不需要专门配合人脸采集设备,不需要和设备直接接触,同一场景下可以进行多个人脸的分拣、判断及识别。

缺点:安全性相对较弱,准确率会受到环境的光线、识别距离等多方面因素影响,化妆、整容等对于面部进行改变时也会影响识别的准确性。

 

产业链方面,人脸识别技术已经非常成熟,国内产业链也趋于完善,比如镜头方面有舜宇等、算法上有旷视科技等、硬件解决方案上有奥比中光等企业。现在,人脸识别的应用也已经不仅限在商务场所中,它已经以各种智能家居的形式逐步渗透到平常百姓家,一些手机厂商也开始将人脸识别应用到智能手机上了。


四、虹膜识别


人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔晶状体、视网膜等部分组成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分,其包含有很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等的细节特征。而且虹膜在胎儿发育阶段形成后,在整个生命历程中将是保持不变的。一般性疾病不会对虹膜组织造成损伤,不会因职业等因素造成磨损。虹膜识别技术的过程一般来说包含如下步骤:虹膜图像获取-图像预处理-虹膜定位-虹膜图像归一化-特征提取-特征匹配。



优点:高度防伪,具有极强的生物活性,生物认证技术的“宠儿”,安全性居于首位。

缺点:镜头可能产生图像畸变而使可靠性降低。



虹膜识别作为最先进的生物识别技术之一,相比于指纹识别和人脸识别高达0.8%和2%的误识率。其误识率低至百万分之一,是目前安全性较高的生物识别技术。而它在手机上的应用给生物识别提供了另一种可能,是目前众多方案之中的最佳方案。虹膜识别技术被广泛认为是21世纪最具有发展前途的生物认证技术,可用于未来的安防、国防、电子商务等多种领域的应用。

 

根据美国智库Acuity MarketIntelligence的报告显示,虹膜识别在手机、平板电脑等消费级终端市场规模将增长的更快。预计 2020年全球生物识别市场将达到 218.7亿美元,其中虹膜识别技术占全球生物特征识别的市场份额,将从2015年的7%提升至2020年的16%,2020年的总产值将达到35亿美元,对应复合年均增速为36.6%。

 

产业链方面,国内也已经形成了成熟的产业链体系。国内在虹膜识别领域代表厂商有中科虹霸、聚虹光电、武汉虹识、释码大华等等。

 

五、语音(声纹)识别


所谓声纹(Voiceprint),是用电声学仪器显示的携带言语信息的声波频谱。人类语言的产生是人体语言中枢与发音器官之间一个复杂的生理物理过程,人在讲话时使用的发声器官—舌、牙齿、喉头、肺、鼻腔在尺寸和形态方面每个人的差异很大,所以任何两个人的声纹图谱都有差异。由于每个人的发音器官都不尽相同,因此在一般情况下,人们仍能区别不同的人的声音或判断是否同一人的声音。



优点:

1、声纹提取方便,可在不知不觉中完成,因此使用者的接受程度也高;

2、获取语音的识别成本低廉,使用简单,一个麦克风即可,在使用通讯设备时更无需额外的录音设备;

3、适合远程身份确认,只需要一个麦克风或电话、手机就可以通过网路(通讯网络或互联网络)实现远程登录;

4、声纹辨认和确认的算法复杂度低;

5、配合一些其他措施,如通过语音识别进行内容鉴别等,可以提高准确率。这些优势使得声纹识别的应用越来越受到系统开发者和用户青睐。

 

缺点:

同一个人的声音具有易变性,易受身体状况、年龄、情绪以及外在其他因素干扰;比如不同的麦克风和信道对识别性能有影响;比如环境噪音对识别有干扰;又比如混合说话人的情形下人的声纹特征不易提取等等。

 

产业链方面,目前国内的科大讯飞、思必驰都有推出相应的声纹识别技术。声纹识别目前主要被应用于如今比较热门的智能音箱。


六、静脉识别


静脉识别系统一种方式是通过静脉识别仪取得个人静脉分布图,依据专用比对算法从静脉分布图提取特征值,另一种方式通过红外线 CCD摄像头获取手指、手掌、手背静脉的图像,将静脉的数字图像存贮在计算机系统中,实现特征值存储。静脉比对时,实时采取静脉图,运用先进的滤波、图像二值化、细化手段对数字图像提取特征,采用复杂的匹配算法同存储在主机中静脉特征值比对匹配,从而对个人进行身份鉴定,确认身份。



优点:高度防伪、简便易用、快速识别及高度准确。

缺点:背静脉仍可能随着年龄和生理的变化而发生变化,永久性尚未得到证实;仍然存在无法成功注册登记的可能;由于采集方式受自身特点的限制,产品难以小型化;采集设备有特殊要求,设计相对复杂,制造成本高。


虹膜识别产业链


虹膜识别的产业链主要由四部分构成:算法与软件、红外 LED、红外摄像头、综合方案与集成。


1、在算法与软件层面,目前国内主要公司包括:聚虹光电、中科虹霸、释码大华、武汉虹识、思源科安、天诚盛业等,其中聚虹光电与中科虹霸较为领先,尤其是聚虹光电近年来发展迅速。

 

2、在系统方案与集成方面,在国内方面,目前担任综合方案提供商是以掌握核心算法的企业为主,主要供应商为聚虹光电和中科虹霸,另外释码大华、武汉虹识等也有相关产品。如欧菲光成立南昌生物识别子公司,正在进行虹膜识别系统方案方面的研发,蓝思科技在虹膜识别系统与模组集成方面经验丰富。

 

3、在红外 LED 方面,三安光电、联创光电走在国内公司的前列,新三板公司旭晟股份也是一家主营业务为红外LED的企业。

 

4、在红外摄像头方面,得益于智能手机时代大陆厂商的发展,目前国内相关上市公司较多,在红外摄像头方面比较积极的公司主要有:摄像头模组——舜宇光学、欧菲光,红外 CIS——思比科,滤色片——水晶光电,光学镜头——舜宇光学、联创电子,CIS封装——晶方科技、华天科技等。


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