【安防知識網(wǎng)】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們對安全防范重要性的認(rèn)識，門禁技術(shù)也在不斷發(fā)展。在需要高安全等級的場合，人們已經(jīng)不滿足單一技術(shù)身份認(rèn)證的門禁系統(tǒng)，多種身份認(rèn)證技術(shù)相結(jié)合的門禁產(chǎn)品已應(yīng)運而生，并成為門禁技術(shù)新的發(fā)展趨勢。下面先介紹目前主流應(yīng)用的幾種認(rèn)證方式。

　　嶄露頭角——人臉識別篇

　　人臉識別技術(shù)在中國的最華麗亮相莫過于北京2008年奧運會了。北京奧運會的開閉幕式入場券進(jìn)行實名制管理，要求入場券持有者提前提交個人信息和身份照片，在觀眾入場時利用人臉識別技術(shù)進(jìn)行實名制身份驗證，旨在消除潛在的安防漏洞，提高奧運安全防范和科技反恐水平，這也是奧運史上首次將人臉識別技術(shù)作為人員身份識別的智能化手段引入奧運安保。

　　隨著人臉識別系統(tǒng)在北京奧運會開幕式上正式使用后，人臉識別技術(shù)在國內(nèi)得到廣泛的關(guān)注，并在門禁、考勤等應(yīng)用領(lǐng)域推廣使用。

　　人臉識別技術(shù)概述

　　人臉識別是基于人的臉部特征，對輸入的人臉圖像或者視頻流，首先辨別臉部各部分的特征，各個主要面部器官的位置信息，并依據(jù)這些信息，進(jìn)一步提取人臉中所蘊涵的生物特征，并將其與已存儲的人臉模板進(jìn)行對比，從而識別人的身份。

　　人臉識別的算法

　　人臉識別技術(shù)中被廣泛采用的區(qū)域特征分析算法，它融合了計算機圖像處理技術(shù)與生物統(tǒng)計學(xué)原理于一體，利用計算機圖像處理技術(shù)從視頻中提取人像特征點，利用生物統(tǒng)計學(xué)的原理進(jìn)行分析建立數(shù)學(xué)模型，即人臉特征模板。利用已建成的人臉特征模板與被測者的臉部圖像進(jìn)行特征分析，根據(jù)分析的結(jié)果給出一個相似值，通過這個值即可確定是否為同一人。

圖1 該門禁一體機集成了人臉識別、指紋識別、密碼認(rèn)證、RFID卡認(rèn)證四種認(rèn)證方式

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　　· 人臉捕獲與跟蹤。人臉捕獲是指在一幅圖像或視頻流的一幀中檢測出人像并將人像從背景中分離出來，自動地將其保存。人像跟蹤是指利用人像捕獲技術(shù)，當(dāng)指定的人像在攝像頭拍攝的范圍內(nèi)移動時自動地對其進(jìn)行跟蹤;

　　· 人臉識別比對。人臉識別分核實式和搜索式兩種比對模式。核實式是將捕獲得到的人像或是指定的人像與數(shù)據(jù)庫中已登記的某人像作比對核實確定其是否為同一人。搜索式的比對是指從數(shù)據(jù)庫中已登記的所有人像中搜索查找是否有指定的人像存在;

　　· 人臉的建模與檢索。可以將登記入庫的人像數(shù)據(jù)進(jìn)行建模提取人臉的特征，并將其生成人臉模板(人臉特征文件)保存到數(shù)據(jù)庫中。在進(jìn)行人臉?biāo)阉鲿r(搜索式)，將指定的人像進(jìn)行建模，再將其與數(shù)據(jù)庫中的所有人的模板相比對識別，最終將根據(jù)所比對的相似值列出最相似的人員列表;

　　· 真人鑒別功能。系統(tǒng)可以識別得出攝像頭前的人是一個真實的人還是一幅照片。以此杜絕使用者用照片作假;

　　· 圖像質(zhì)量檢測。圖像質(zhì)量的好壞直接影響到識別的效果，圖像質(zhì)量的檢測功能能對即將進(jìn)行比對的圖像進(jìn)行圖像質(zhì)量評估，并給出相應(yīng)的建議值來輔助識別。

　　人臉識別的優(yōu)勢

　　人臉識別的優(yōu)勢在于其自然性和不被被測個體察覺的特點。

　　所謂自然性，是指該識別方式同人類(甚至其他生物)進(jìn)行個體識別時所利用的生物特征相同。人類也是通過人臉來鑒別人，因此人臉識別是最為自然、可視化、極具潛力的一種生物特征身份識別方式，它符合人類自身的習(xí)慣，也能被使用者廣泛接受。

　　不被察覺的特點對于一種識別方法也很重要，這會使該識別方法不令人反感，并且因為不容易引起人的注意而不容易被欺騙。人臉識別具有這方面的特點，它完全利用可見光獲取人臉圖像信息，而不同于指紋識別或者虹膜識別，需要利用電子壓力傳感器采集指紋，或者利用紅外線采集虹膜圖像，這些特殊的采集方式很容易被人察覺，從而更有可能被偽裝欺騙。

　　圖2 與DVR的集成

　　如日中天——指紋識別篇

　　指紋識別技術(shù)的應(yīng)用已有較長的一段時間，它有著與生俱來的方便性與唯一性的優(yōu)勢。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，指紋識別設(shè)備的穩(wěn)定性、識別率已達(dá)到較高水平，成本也不斷降低，更是大大促進(jìn)了它在安保、門禁、考勤等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。目前指紋識別技術(shù)應(yīng)用發(fā)展迅猛，大有取代RFID技術(shù)的勢頭。

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　　指紋識別門禁系統(tǒng)是利用人體生物特征指紋來進(jìn)行身份安全識別，具有不可替代、不可復(fù)制和唯一性的特點，其采用高科技的數(shù)字圖像處理、生物識別及DSP算法等技術(shù)，用于門禁安全、進(jìn)出人員識別控制，是符合現(xiàn)代安防要求的門禁系統(tǒng)。它利用人體指紋的各異性和不變性，以手指取代傳統(tǒng)的鑰匙及現(xiàn)有的IC、ID卡功能，而且避免了傳統(tǒng)機械鎖、識別卡、密碼鎖等由于鑰匙的丟失與盜用、識別卡的偽造或密碼鎖的破譯所造成的損失。

　　指紋識別的算法

　　每個指紋都有幾個獨一無二、可測量的特征點，每個特征點都有大約5-7個特征，十個手指產(chǎn)生最少4900個獨立可測量的特征，這足以說明指紋識別是一個可靠的鑒別方式。

　　指紋識別門禁技術(shù)并不直接存儲指紋的圖像，而是使用數(shù)字化算法在指紋圖像上找到并比對指紋的特征，生成識別指紋的模板(樣本)，存儲指紋模板的存儲量要遠(yuǎn)小于存儲指紋圖。

　　識別指紋主要從兩個方面展開：總體特征和局部特征。

　　1、總體特征?？傮w特征是指用人眼直接就可以觀察到的特征。包括紋形、模式區(qū)、核心點、三角點和紋數(shù)等。

　　· 紋形：指紋專家在長期實踐的基礎(chǔ)上，根據(jù)脊線的走向與分布情況一般將指紋分為三大類——環(huán)型(loop，又稱斗形)、弓形(arch)、螺旋形(whorl);

　　· 模式區(qū)：即指紋上包括總體特征的區(qū)域，從此區(qū)域就能夠分辨出指紋是屬于哪一種類型的。有的指紋識別算法只使用模式區(qū)的數(shù)據(jù)，有的則使用所取得的完整指紋;

　　· 核心點：其位于指紋紋路的漸進(jìn)中心，在讀取指紋和比對指紋時作為參考點。許多算法是基于核心點的，即只能處理和識別具有核心點的指紋;

　　· 三角點：位于從核心點開始的第一個分叉點或者斷點，或者兩條紋路會聚處、孤立點、折轉(zhuǎn)處，或者指向這些奇異點，三角點提供了指紋紋路的計數(shù)跟蹤的開始之處;

　　· 紋數(shù)：即模式區(qū)內(nèi)指紋紋路的數(shù)量。在計算指紋的紋路時，一般先連接核心點和三角點，這條連線與指紋紋路相交的數(shù)量即可認(rèn)為是指紋的紋數(shù)。

　　2、局部特征。局部特征是指指紋上節(jié)點的特征，這些具有某種特征的節(jié)點稱為細(xì)節(jié)特征或特征點。兩枚指紋經(jīng)常會具有相同的總體特征，但它們的細(xì)節(jié)特征，卻不可能完全相同。指紋紋路并不是連續(xù)的、平滑筆直的，而是經(jīng)常出現(xiàn)中斷、分叉或轉(zhuǎn)折。這些斷點、分叉點和轉(zhuǎn)折點就稱為“特征點”，就是這些特征點提供了指紋惟一性的確認(rèn)信息，其中最典型的是終結(jié)點和分叉點，其它還包括分歧點、孤立點、環(huán)點、短紋等。特征點的參數(shù)包括：方向(節(jié)點可以朝著一定的方向)、曲率(描述紋路方向改變的速度)、位置(節(jié)點的位置通過x/y坐標(biāo)來描述，可以是絕對的，也可以是相對于三角點或特征點的)。

　　指紋識別的相關(guān)技術(shù)與功能

　　1、采集指紋圖像的技術(shù)。獲得良好的指紋圖像是一個十分復(fù)雜的問題。因為用于測量的指紋僅是相當(dāng)小的一片表皮，所以指紋采集設(shè)備應(yīng)有足夠好的分辨率以獲得指紋的細(xì)節(jié)。目前所用的指紋圖像采集設(shè)備，基本上基于三種技術(shù)基礎(chǔ)：光學(xué)技術(shù)、半導(dǎo)體硅技術(shù)、超聲波技術(shù)。

　　2、光學(xué)技術(shù)。借助光學(xué)技術(shù)采集指紋是歷史最久遠(yuǎn)、使用最廣泛的技術(shù)。將手指放在光學(xué)鏡片上，手指在內(nèi)置光源照射下，用棱鏡將其投射在電荷耦合器件(CCD)上，進(jìn)而形成脊線(指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線)呈黑色、谷線(紋線之間的凹陷部分)呈白色的數(shù)字化的、可被指紋設(shè)備算法處理的多灰度指紋圖像。

　　3、硅技術(shù)(CMOS技術(shù))。20世紀(jì)90年代后期，基于半導(dǎo)體硅電容效應(yīng)的技術(shù)趨于成熟。硅傳感器成為電容的一個極板，手指則是另一極板，利用手指紋線的脊和谷相對于平滑的硅傳感器之間的電容差，形成8bit的灰度圖像。

　　4、超聲波技術(shù)。超聲波指紋采集原理是利用超聲波具有穿透材料的能力，且隨材料的不同產(chǎn)生大小不同的回波(超聲波到達(dá)不同材質(zhì)表面時，被吸收、穿透與反射的程度不同)，因此，利用皮膚與空氣對于聲波阻抗的差異，就可以區(qū)分指紋脊與谷所在的位置。

　　5、特征拾取、驗證和辨識。一個高質(zhì)量的圖像被拾取后，需要許多步驟將它的特征轉(zhuǎn)換到一個復(fù)合的模板中，這個過程，被稱為特征拾取過程，它是手指掃描技術(shù)的核心。當(dāng)一個高質(zhì)量的圖像被拾取后，它必須被轉(zhuǎn)換成一個有用的格式。如果圖像是灰度圖像，較淺的部分會被刪除，而相對較深的部分被變成了黑色。脊的像素有5-8個被縮細(xì)到一個像素，這樣就能精確定位脊斷點和分岔了。微小細(xì)節(jié)的圖像便來自于這個經(jīng)過處理的圖像。在這一點上，即便是十分精細(xì)的圖像也存在著變形細(xì)節(jié)和錯誤細(xì)節(jié)，這些變形和錯誤細(xì)節(jié)都要被濾除。

　　就應(yīng)用方法而言，指紋識別技術(shù)可分為驗證和辨識。

　　驗證就是通過把一個現(xiàn)場采集到的指紋與一個已經(jīng)登記的指紋進(jìn)行一對一的比對來確定身份的過程。指紋以一定的壓縮格式存儲，并與其姓名或其標(biāo)識(ID，PIN)聯(lián)系起來。隨后在對比現(xiàn)場，先驗證其標(biāo)識，然后利用系統(tǒng)的指紋與現(xiàn)場采集的指紋比對來證明其標(biāo)識是合法的。

　　辨識則是把現(xiàn)場采集到的指紋同指紋數(shù)據(jù)庫中的指紋逐一對比，從中找出與現(xiàn)場指紋相匹配的指紋。這也叫“一對多匹配”。辨識其實是回答了這樣一個問題：“他是誰?”

　　指紋識別的優(yōu)勢

　　1、指紋是人體獨一無二的特征，并且它們的復(fù)雜度足以提供用于鑒別的足夠特征。

　　2、每個人的指紋都是相當(dāng)固定的，很難發(fā)生變化。

　　3、易于獲取指紋樣本、易于開發(fā)識別系統(tǒng)、實用性強。

　　4、一個人的十指指紋都不相同，可提高系統(tǒng)的安全性。

　　5、識別指紋的模板(樣本)不是指紋圖，而是從指紋圖中提取的關(guān)鍵特征，這樣使得存儲指紋模板的存儲量要遠(yuǎn)小于存儲指紋圖。

　　6、讀取指紋時，用戶必須將手指與指紋采集頭相互接觸，與指紋采集頭直接接觸是讀取人體生物特征最可靠的方法，這也是指紋識別技術(shù)能夠占領(lǐng)大部份市場的一個主要原因。

　　7、指紋采集頭可以更加小型化，并且價格會更加的低廉。

　　由此可見，指紋識別技術(shù)是目前最方便、可靠、非侵害和價格便宜的生物識別技術(shù)解決方案，在大規(guī)模應(yīng)用方面有著很大的潛力。

[nextpage]　　寶刀未老——RFID篇

　　雖然RFID技術(shù)應(yīng)用已久，原理較簡單，面對爭相亮相的各種高技術(shù)生物識別系統(tǒng)，似乎有“廉頗老矣”的感嘆，但無論從RFID卡的保有量，還是應(yīng)用的廣泛程度，它仍然是門禁認(rèn)證技術(shù)的主流。特別是近年非常熱門的“一卡通”系統(tǒng)，更是為RFID技術(shù)的應(yīng)用燃起新的熊熊烈火。

　　RFID技術(shù)原理

　　· RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別;

　　· RFID 由兩部份組成：RF讀取設(shè)備(讀卡器)和RF標(biāo)簽(卡)，RF標(biāo)簽(卡)又分二種：無源或有源標(biāo)簽，所謂有無源即卡本身是否含有電源;

　　· RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：無源標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收讀卡器發(fā)出的射頻信號，憑借自身生成的感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的信息(Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽)，或者有源標(biāo)簽?zāi)苤鲃影l(fā)送某一頻率的信號(Active Tag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽);讀卡器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

　　最新多合一識別技術(shù)門禁產(chǎn)品一窺

　　門禁一體機，同時集成了人臉識別、指紋識別的先進(jìn)生物識別技術(shù)和密碼認(rèn)證、RFID卡認(rèn)證方式，并且多種認(rèn)證方式可自由組合，為門禁系統(tǒng)提供了前所未有的高安全性。

　　多合一識別門禁集合了兩種或多種識別技術(shù)，既可以使用人臉識別、指紋識別等尖端的生物識別方式，也可以使用廉價的RFID認(rèn)證方式，或者密碼認(rèn)證方式，更可以多種技術(shù)靈活組合使用，加強了門禁系統(tǒng)的安全性，大大提高解密難度。目前這種新型產(chǎn)品正悄然成為高端門禁市場的寵兒，不難預(yù)料，在不久的將來，這種多合一身份認(rèn)證技術(shù)將成為主流趨勢。