步态识别和虹膜识别

两种技术到底谁更酷? [2015年10月16日 第1258期]

[摘 要]

这两天小编看到了一篇叫《指纹识别什么弱爆了全球首款虹膜识别手机亮相》的新闻,当时我就震惊了,真是好大的口气。小编弱弱的说一句"全球首款"可不是随随便便能用的,早在这之前中国就发布过好几款虹膜识别的手机了。而指纹识别到底是不是弱爆了,专门做过研究的小编同事可能更有发言权,友情链接——《在当下指纹识别真的是弱爆了吗?》 [查看全文]

步态识别和虹膜识别两种技术到底谁更酷?

这两天小编看到了一篇叫《指纹识别什么弱爆了全球首款虹膜识别手机亮相》的新闻,当时我就震惊了,真是好大的口气。小编弱弱的说一句"全球首款"可不是随随便便能用的,早在这之前中国就发布过好几款虹膜识别的手机了。而指纹识别到底是不是弱爆了,专门做过研究的小编同事可能更有发言权,友情链接——《在当下指纹识别真的是弱爆了吗?》

无独有偶,小编不久前看到我男神主演的电影《碟中谍5》中提到了一种叫做"步态识别"的生物识别技术,当时就产生了浓厚的兴趣,正好这几天各路媒体也在大力的鼓吹步态识别是最酷的生物识别技术。那到底谁更酷呢?于是小编便萌生了将两者放到一起来比比的心思。

两种识别方式的技术原理

所以我们还是先看看这两项技术的基本原理。

虹膜识别是利用人体生理特性进行识别的一种技术。"虹膜识别技术是基于眼睛中的虹膜进行身份识别,这类安防设备主要应用于有高度保密需求的场所。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(对于这句话,小编我心里存有一定疑虑,具体问题在下文中会提及),这些特征决定了虹膜特征的唯一性,同时也决定了身份识别的唯一性。因此,可以将眼睛的虹膜特征作为每个人的身份识别对象。"

这是小编在百度百科找到的虹膜识别技术的解释。这段解释对于虹膜识别技术讲解得算是八九不离十。而对于其中的一点小疑虑,我会在后文中进行解释。不过小编还有一点需要补充,在资料搜集的过程中,小编会看到很多网友反馈说,虹膜识别是通过摄像获取图像的,在无光或光线较暗的情况下就然并卵了。事实上,这真是一个误会,虹膜识别虽然是使用特定的摄像器材对人的眼部进行拍摄进行图像获取,但事实上它主要是根据红外线进行图像采集和定位,对于可见光的依赖性并不强。虹膜识别的图像采集并不是简单的摄像设备,有一套特殊的系统,这也就是虹膜识别系统昂贵的主要原因。

接下来我们看一下步态识别,"旨在通过人们走路的姿态进行身份识别与其他的生物识别技术相比,步态识别具有非接触、远距离和不容易伪装的优点。在智能视频监控领域,比面像识别更具优势。"这段百科解释准确的表达出了步态识别的核心优势——就是比面部识别更精确的远距离身份识别技术。

步态识别

步态识别

步态识别技术是基于一个"每个人拥有与他人不同的步态"的行为特征而提出的。也就是说"每个人的步态都是唯一的"。从解剖学角度看,步态唯一性的物理基础是每个人生理结构的差异性,不同的腿骨长度、肌肉强度、重心高度,以及运动神经灵敏度,共同决定了步态的唯一性。这个唯一性的正确性,我们可以从对于熟悉的人我们听他的脚步声就能进行身份判断的生活经验大略判断一番。

两种识别方式几项指标的比较

做完基本的概念介绍,正式开始进入对比。对于生物识别技术来说,最重要的就是准确率,是不是能够准确无误地识别身份是检验一项生物识别技术究竟是不是鸡肋的重要标准。准确率的比较我们从2个方面着手。

误识率

通俗的解释,误识就是把别人误认为是这个人。关于误认率这一项,关键是在于这项技术检验项目的唯一性和数据的可拷贝性。

在唯一性上,目前各项实验室的数据显示,虹膜识别和步态识别的唯一性都是有一定的统计学依据的。但是由于这两项技术在目前为止,都还没有获得非常大范围的应用,所以,两者都没有获得过大量的数据样本。一定要说,世界上一定没有2个人的虹膜或者步态相同,理由并不算很充分。

同时,据虹膜识别专家的描述"虹膜在不改变视力的情况下,基本不可能被改变。",专家原本是希望用这句话来证明虹膜识别的稳定性,但小编恰恰看到了不同的东西,也就是说,如果有人愿意冒视力受损的风险,虹膜还是能够被改变的咯。那么虹膜识别在金融、反恐、国防这样的安全级别极高的场景下的应用就要大打折扣了。而步态识别,很难想象,一个人和另一个人能走路的姿势完全一样啊。当然步态识别也有一个如何破解有意改变步行习惯的问题。

关于数据的可拷贝性,由于虹膜和步态识别都是属于非接触式的识别技术,因此不会像指纹识别那样,用户的指纹可以被拓印,然后仿制。

所以误识率的对比,两项技术就目前的数据来看,排除极端事件的话,表现都算不错。

拒识率

拒识指的就是,原本是某人但是识别系统认不出来是你。就目前的信息来看,虹膜识别在拒识这一项应该是各项生物识别技术里面的翘楚了。目前多方的数据显示,虹膜识别由于是通过红外线对我们的虹膜进行定位,所以无论是在无光、弱光、用户佩戴眼睛、美瞳等等环境下,虹膜识别都极少产生拒识的现象。

虽然最新面世的富士通虹膜手机建议在户外强光下,需通过使用备选的密码或图形解锁方式来解锁手机。强光下虹膜难以识别的原因有二:一是强光下瞳孔急剧收缩,让虹膜分割变得极为困难;二是太阳光的近红外部分光强极易让图像传感器达到饱和,从而让虹膜图像信噪比不可控从而导致识别失败。但是富士通手机强光下难以识别主要是其目前技术并不是很完善,其实在国内这种强光环境的算法已经得以解决,大家如果感兴趣可以自行百度。

数据显示,虹膜识别的错误率远远低于指纹、人脸等。虹膜识别的错误率极低,出色的虹膜识别算法可以达到120万分之一,甚至500万分之一。虹膜识别系统的性能算得上是非常优异的了。但是,虹膜识别技术应用还有一个障碍,是眼盲而不能注册。毕竟哪项身份识别技术都不是万能的。

而步态识别技术在这项指标上的表现就有点尴尬了。由于步态识别的判断依据是步态信息,那么对步态而言,看不到识别对象的腿,就然并卵了。寒冷的冬季,人们穿上厚重的羽绒服,裹得跟粽子似的,根本扫描不到腿,步态识别就有点摆设的意思了。这感觉简直是中东歧视啊,大家都知道由于宗教信仰和气候环境的原因,中东人几乎常年都裹着白袍子,从头裹到脚。面对完全被长袍完全遮挡的腿,步态分析就没辙了。

从上文来看,虹膜识别无论是在认假和拒假上都表现很好,而步态识别在拒假上略逊一筹。

时间稳定性

这两项技术能经得住时间的考验吗?外部环境会对它造成影响吗?显而易见,一个人的步态会因为疾病、衰老、受伤、体重增减、着装舒适程度等各种因素而改变,所以步态识别的时间稳定性还有不足。

说虹膜识别"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",这是虹膜识别的拥趸者经常用来鼓吹的。然而最新的科学研究表明,虹膜有可能并非是终身不变的。

科学家鲍耶尔和同在圣母大学的同事塞缪尔(SamuelFenker)使用一种先进的商业化虹膜匹配软件,测试了2008年至2011年间,对644个虹膜拍下的2万多张不同照片的差异性进行比较。将拍摄时间间隔约1个月的照片匹配质量,与时间间隔为1年、2年和3年的照片匹配质量相对比。结果发现,该系统无法匹配相同虹膜的两张照片的不同的概率——即不匹配率在3年时间里增加了153%。

所有的虹膜识别系统都有一定的误差范围,这是因为原始的虹膜图像,即人们首次参加虹膜识别计划时创建的数字模板和之后用于确认个人身份的图像有微小的区别。如果虹膜不会老化,那么不匹配率就应该不变。但是鲍耶尔测试的结果很清晰地显示事实并非如此。

软件将不同个体的两个虹膜错误匹配到一起的概率是200万分之一(即不匹配率)。鲍耶尔的结果显示,实际情况中,一个系统的不匹配率在3年后可以达到200万分之2.5。鲍耶尔说道,尽管一年或者两年里,你可能不会意识到问题的存在,但是5年或者10年之后,它就不容忽视了。

小编认为,虹膜技术的研究时间并不长,凡事说得太满,这种绝对性的语言,并不是做研究的好态度。在时间稳定性上的表现,两者都并不尽如人意,当然,就目前的情况来看,虹膜识别相对更稳定些。

检验距离

虹膜识别是需要采集虹膜的图像的,所以检验的极限距离有多远就可想而知了,而步态识别,据说能检测的极限距离能达到100步。暂且不说,这项数据是否属实,但我们可以很直观的感受出来,步态识别一定是比指纹识别、虹膜识别的距离更远的。步态识别和人脸识别都属于远距离识别范畴。远距离识别从某种意义上来说,算是步态识别最大的优势了。

这样的远距离识别优势,使得步态识别可以远远的通过一些监控设备拍摄到的画面,进行数据分析和比对。这就让步态识别在一些公共环境的治安识别、刑侦识别等方面的应用可以有突出表现。

综上所述,就是小编闲来对于自己感兴趣的两种生物识别技术的一个简单比对,仅供有兴趣的人一起探讨。虹膜识别技术和步态识别技术都是非常优秀的生物识别技术,指纹识别、静脉识别、视网膜识别、语音识别等识别技术也是如此。一项技术的发明是为了让人类生活更方便、更安全,并不是一定要评出个谁是最酷的,谁又弱爆了。尺有所长,寸有所短,发挥每项技术的长处与其他技术合作弥补其短处,才是正理。

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结语

综上所述,就是小编闲来对于自己感兴趣的两种生物识别技术的一个简单比对,仅供有兴趣的人一起探讨。虹膜识别技术和步态识别技术都是非常优秀的生物识别技术,指纹识别、静脉识别、视网膜识别、语音识别等识别技术也是如此。一项技术的发明是为了让人类生活更方便、更安全,并不是一定要评出个谁是最酷的,谁又弱爆了。尺有所长,寸有所短,发挥每项技术的长处与其他技术合作弥补其短处,才是正理。

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