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安全问题是奥运会的晴雨表，是所有奥运会主办城市需要面对的核心问题。在2008年的北京奥运会中，科技的运用保障了这场盛会的安全。

安全是举办一场好奥运会的必要条件，面对来自世界200多个国家和地区的1万多名运动员、6000多名官员要人、2万多名媒体记者，2008年北京奥运会的安全保障机制就变得相当重要。对人员分级别进行辨识，把危险和犯罪人群从人群中区分出来并及时采取相应的措施，是北京奥运会安全顺利进行的重要保障。其中，生物识别技术将与其他安保手段一起为这次盛会提供可靠的安全保障。

所谓生物特征识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术，它通过把计算机技术与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生物特征来进行个人身份的鉴定。这些用于生物特征识别的信息，都必须满足以下3个必要条件：普遍性、惟一性和永久性。所谓普遍性，是指任何人都具备的；所谓惟一性，是除了本人之外，其他人没有的特征，即人各不同；所谓永久性，是指特征不随时间变化而变化，即终身不变。通常，用于生物识别的生理特征包括：指纹、手形、脸形、脉搏、虹膜、视网膜等，而行为特征则包括笔迹、声音、步态等。根据这些特征，人们已发展了指纹识别、手形识别、面部识别、静脉识别、虹膜识别、语音识别、签名识别等多种生物识别技术。

面部识别：认出你的脸

人脸是区分此人与彼人的重要器官。面部识别主要是利用人脸各器官（如眼、鼻、口) 的几何特征和位置关系来区分被识别者。一个人面部特征的惟一性，可以在脸上某一单一器官或部位上得以体现，更重要的是，这种惟一性也可以在这些单一特征间的距离、角度、数量、形状和模式等相互关系上得以体现，而且这些面部特征都具有一定的稳定性。面部识别技术是在上世纪90年代随计算机和图形识别算法的革命性改进而发展起来，并且以其独特的方便、经济和准确等特点而受到各方面的普遍重视。

面部识别技术主要包括人脸检测定位、人脸特征提取与人脸比对等内容。人脸检测是指在动态的场景与复杂的背景图像中，判断是否存在人脸并分离出人脸图像。由于受人的表情、光照、姿态、摄像角度等因素的影响，人脸特征提取困难较大，但现在随着模式识别技术的发展，人们已经发展出数种人脸特征提取和识别的方法，较好地解决了这个问题。

当前的面部识别技术主要包括标准视频识别和热成像技术两种。标准视频识别是透过普通摄像头记录下被拍摄者眼睛、鼻子、嘴的形状及相对位置等面部特征，然后将其转换成数字信号，再利用计算机系统进行身份识别。视频面部识别是一种最常见的身份识别方式，现已被广泛应用于公共安全领域，但这种识别技术仍有很多不足。例如，双胞胎这类长相比较相似的两个人，用这种方法识别起来就很成问题，另外，从面部的生物特征来看，表情、发型、眼镜、胡须等都会随年龄而变化，这些都会对识别精度产生较大影响。

面孔识别中的虚拟镜

有了热成像面部识别技术，我们就能较好解决这些问题，这种新技术主要通过分析面部毛细血管的血液产生的热辐射生成的面部图像来进行身份识别。人的血液在皮下流动时，会辐射出热量，使血管正上方的皮肤温度总是略高于周边部位。由于人的面部血管丰富，而且具有个体惟一性，根据这一原理，利用红外摄像技术发现皮肤温度的细微变化而进行的面部血管识别的技术即为热成像识别技术，这一技术甚至能够把肉眼难以分辨的双胞胎区分开来，而且对光源没有限制，即使在黑暗的情况下也可使用，并能更好地排除胡须、头发以及化妆引起的面部变化的干扰。

在众多生物识别方法中，人脸识别技术在进行个体身份识别和验证时具有诸多优点：

一是它不需要使用者特意配合，操作起来隐蔽性强，特别适合于安全防范、罪犯监控、罪犯抓捕。而且，采用非接触式采集，没有侵犯性，易被接受。

二是事后追踪能力强，普通人即可进行判断核实。而普通人一般不具备对指纹、虹膜的判别能力。

三是更符合人类的识别习惯，可交互性强，适合于改善人机界面。

四是实现设备通用、简单，尤其是采集设备成本较低。

静脉识别：生物识别的新领域

静脉识别安防管理系统的原理是根据血液中的血红素有吸收红外线光的特质，将具红外线感应度的小型照相机对着手指进行摄影，即可将血管的阴影处摄出图像来。将血管图样进行数字处理，制成血管图样影像。静脉识别系统就是首先通过静脉识别仪取得个人静脉分布图，利用这些分布图进行比对，从而对个人进行身份鉴定，确认身份。全过程采用非接触式。

目前，静脉识别技术分为两种：一种是手背静脉识别，一种是手指静脉识别。二者各有优势：较之于手背的静脉认证，手指静脉识别的设备工艺要求高，体积较小。手指静脉认证的可信度较高，而且有更多保障，因为手只有两只，而手指却有10根，极端的话，将两手10指共10份的数据注册后，即使因为受伤有几根手指不能使用也没有关系。而相较于手指静脉识别，手背静脉识别的范围更大，准确率也更高，通常，手背识别时，为了容许手背位置的偏差，容错率的上限通常为0.01%。另外，为了能提供使用者高度的保障与准确识别率，其设备体积会做得比较大。

与其他生物识别技术相比，静脉识别具有很多优点：

一是数据表明，所有人的静脉是不同的，静脉特征完全相同的人几乎没有，即使长相非常相像的双胞胎，其静脉图形也完全不同，而且这种差异在他们一生中都不会消失。虽然，人的成长过程中，静脉也在长，却不会发生根本性变化；但到了成年阶段，静脉就是稳定而且几乎不发生变化的。因为静脉的成长变化非常缓慢，为适应此种缓慢的变化，对成长过程中的被测者，静脉识别系统有一种“动态模型更新”功能。每次比对时，使用者的静脉图形数据会得到更新，动态模型更新功能使得静脉识别系统对身份识别更准确。

二是由于静脉藏匿于身体内部，其特征属天赋密码，不会遗失也不会遗忘，使用起来简单方便，所以不存在仿制或失窃的风险。由于不排除凶残的歹徒可能会不择手段，将目标人的静脉载体砍下来通过测试，系统设备已设计成只扫描有温暖血液流过的静脉血管，也就是只对活体进行识别，断指将会失效，所以不存在被盗的可能性。

三是高精密判断，不受外部污染、轻伤影响，人类手部表面的皮肤条件不会对认证工作造成影响。对于被其他物体覆盖、脱皮、有伤痕、一些手上老茧较多的体力劳动者等的皮肤以及无法辨识的毁伤肌肤识别起来也不会受到干扰，不存在识别率低的问题，而且速度极为迅速。此外，静脉识别系统对手指的湿度和温度的变化不敏感，对手指清洁度也没有要求，不会受脏油、水等因素的影响，也减少了误读的可能。

四是非侵入性和非接触性成像技术对红外线的采用，可以确保使用者的便捷性和清洁性。不需要直接接触，使用者只要将手掌展开，在识别器上晃一下即可。非接触性使用方式不会被复制和窥视，使用更安全。而且非接触性在减少设备被污染的同时，也避免了细菌的交叉传播，既卫生又安全，容易被大众接受，非常适用于公共场所使用，并且极大地提高了识别速度。举例来说，在传染病流行期内，这种非接触性的感应方式是最安全的，甚至在医院的手术室，医生都可以戴着外科手套通过感应进行身份认证。

五是由于静脉形状的相对稳定性和捕捉影像的清晰性，所以，这种方法可对低分辨率相机拍摄的图样资料进行小型的简单数据影像技术处理。准确率比指纹识别还高。实验显示，其识别率已经达到了99.9%，出现错误的概率则只有0.00008%。

（本文发表于《科学世界》2008年第8期）