生理模态

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如前所述，生理模态基于对人体部分（如虹膜、指纹、手指形状和位置等）的直接测量。

有一些生理特征在人的一生中保持不变。它们可以成为识别个体的极佳资源。

指纹识别系统

它是最知名和最常用的生物识别解决方案，用于在生物识别系统上对人员进行身份验证。它之所以如此受欢迎，是因为有十个可用的生物识别来源，并且易于获取。

每个人都有独特的指纹，它由脊、沟和线条的方向组成。脊的基本模式有三种，即弓形、环形和螺旋形。指纹的唯一性由这些特征以及细节特征（如分叉和点（脊端））决定。

指纹是最古老、最流行的识别技术之一。指纹匹配技术主要有三种：

• 基于细节特征的技术 - 在这些技术中，会找到细节特征点，然后将其映射到手指上的相对位置。有一些困难，例如，如果图像质量较低，则难以正确找到细节特征点。另一个困难是，它考虑了脊和沟的局部位置；而不是全局。

• 基于相关的方法 - 它使用更丰富的灰度信息。它通过能够处理不良质量数据来克服基于细节特征方法的问题。但它也有一些自身的问题，例如点的定位。

• 基于模式（基于图像）的匹配 - 基于模式的算法比较存储模板和候选指纹之间的基本指纹模式（弓形、螺旋形和环形）。

指纹识别系统的优点

• 它是最现代的方法。
• 它是最经济的方法。
• 它非常可靠和安全。
• 它使用小型模板，从而加快了验证过程。
• 它消耗更少的内存空间。

指纹识别系统的缺点

• 疤痕、割伤或手指缺失可能会阻碍识别过程。
• 系统可能会被使用蜡制成的人造指纹欺骗。
• 它涉及与系统的物理接触。
• 它们在输入样本时会留下手指的图案。

指纹识别系统的应用

• 验证驾驶执照的真实性。
• 检查驾驶执照的有效性。
• 边境控制/签证签发。
• 组织中的访问控制。

人脸识别系统

人脸识别是基于确定下颚和下巴的形状和大小、眼睛、眉毛、鼻子、嘴唇和颧骨的形状和位置。二维人脸扫描仪开始读取面部几何形状并在网格上记录它。面部几何形状以点的形式传输到数据库。比较算法执行人脸匹配并得出结果。人脸识别可以通过以下方式执行：

• 面部测量 - 在这种类型中，测量瞳孔之间的距离或从鼻子到嘴唇或下巴的距离。

• 特征脸 - 它是将整体人脸图像分析为许多人脸的加权组合的过程。

• 皮肤纹理分析 - 定位一个人皮肤上独特的线条、图案和斑点。

人脸识别系统的优点

• 它提供在数据库中轻松存储模板的功能。
• 它减少了识别人脸图像的统计复杂性。
• 它不涉及与系统的任何物理接触。

人脸识别系统的缺点

• 面部特征会随着时间推移而发生变化。
• 唯一性无法保证，例如，在同卵双胞胎的情况下。

• 如果候选人的面部表情有所不同（例如轻微微笑），则可能会影响结果。

• 它需要充足的光线才能获得正确的输入。

人脸识别系统的应用

• 通用身份验证。
• 访问控制验证。
• 人机交互。
• 犯罪识别。
• 监控。

虹膜识别系统

虹膜识别基于人眼中虹膜的图案。虹膜是色素化的弹性组织，中心有一个可调节的圆形开口。它控制瞳孔的直径。在成年人中，虹膜的纹理在一生中都是稳定的。左右眼的虹膜图案不同。虹膜图案和颜色因人而异。

它涉及使用能够拍摄虹膜照片的相机拍摄虹膜照片，将其存储起来，并使用数学算法将其与候选人的眼睛进行比较。

虹膜识别系统的优点

• 它非常准确，因为两个虹膜匹配的几率是十亿分之一。

• 它具有很强的可扩展性，因为虹膜图案在人的一生中保持不变。

• 候选人无需摘掉眼镜或隐形眼镜；它们不会影响系统的准确性。

• 它不涉及与系统的任何物理接触。

• 由于模板尺寸小，它提供即时验证（2 到 5 秒）。

虹膜识别系统的缺点

• 虹膜扫描仪价格昂贵。
• 高质量的图像可能会欺骗扫描仪。
• 为了进行准确扫描，需要用户保持头部不动。

虹膜识别系统的应用

• 国家安全和身份证件，例如印度的Aadhaar 卡。
• Google 使用虹膜识别来访问其数据中心。

手形几何识别系统

它包括测量手掌的长度和宽度、表面积、手指的长度和位置以及手的整体骨骼结构。每个人的手都是独一无二的，可以用来将一个人与其他人区分开来。手形几何系统主要有两种：

• 接触式 - 手放在扫描仪的表面上。这种放置由五个销钉定位，这些销钉引导候选人的手正确地定位到相机前。

• 非接触式 - 在这种方法中，获取手部图像不需要销钉或平台。

手形几何识别系统的优点

• 它坚固耐用且用户友好。
• 皮肤水分或纹理的变化不会影响结果。

手形几何识别系统的缺点

• 由于手形几何结构并不唯一，因此它并不十分可靠。
• 它对成年人有效，但不适用于正在发育的儿童。

• 如果候选人的手上戴着珠宝、石膏或患有关节炎，则可能会出现问题。

手形几何识别系统的应用

• 核电站和军队使用手形几何识别进行访问控制。

视网膜扫描系统

视网膜是眼球后部的内衬层，覆盖了眼球内表面 65%。它包含感光细胞。由于供应血液的复杂血管网络，每个人的视网膜都是独一无二的。

它是一种可靠的生物识别技术，因为视网膜图案在人的一生中保持不变，除了患有糖尿病、青光眼或某些退行性疾病的人的图案除外。

在视网膜扫描过程中，会要求用户摘掉隐形眼镜或眼镜。将低强度的红外光束照射到用户眼睛中 10 到 15 秒。在扫描过程中，红外光会被血管吸收，形成血管图案。然后将此图案数字化并存储在数据库中。

视网膜扫描系统的优点

• 它无法伪造。

• 它非常可靠，因为错误率为千万分之一（几乎为 0%）。

视网膜扫描系统的缺点

• 它不十分用户友好，因为用户需要保持稳定，这可能会造成不适。

• 它往往会揭示一些健康状况不佳的情况，例如高血压或糖尿病，从而导致隐私问题。

• 结果的准确性容易受到白内障、青光眼、糖尿病等疾病的影响。

视网膜扫描系统的应用

• 一些政府机构（如 CID、FBI 等）正在实践它。

• 除了安全应用外，它还用于眼科诊断。

DNA 识别系统

脱氧核糖核酸 (DNA) 是存在于人体内的遗传物质。除了同卵双胞胎外，每个人都可以通过其 DNA 中发现的特征来唯一识别，这些特征位于细胞核中。可以从许多来源收集 DNA 模式，例如血液、唾液、指甲、头发等。

在细胞内，DNA 以称为染色体的长双螺旋结构组织。人类有 23 对染色体。在总共 46 条染色体中，后代从每个生物学父母那里继承 23 条染色体。后代 99.7% 的 DNA 与其父母共享。剩下的 0.3% 的 DNA 包含对个体唯一的重复编码。

DNA 分型的基本步骤如下：

• 1. 从血液、唾液、头发、精液或组织等任何来源获得的样本中分离 DNA。

• 2. 将 DNA 样本分离成较短的片段。
• 3. 根据大小对 DNA 片段进行排序。
• 4. 比较来自不同样本的 DNA 片段。

样本越详细，比较越精确，从而越能准确识别个人。

DNA 生物识别与所有其他生物识别技术的不同之处在于：

• 它需要有形的物理样本而不是图像。

• DNA 匹配是在物理样本上完成的。没有特征提取或模板保存。

DNA 识别系统的优点

它提供最高的准确性。

DNA识别系统的缺点

• 从样本采集到结果的程序长度较长。
• 由于信息量更大，它带来了隐私问题。
• 它需要更多的存储空间。
• 样本污染或样本降解可能会影响结果。

DNA识别系统的应用

• 它主要用于证明有罪或无罪。
• 它用于物理和网络安全。