張玲峰 肖忠良 曾舜 姚晉

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)與人工智能、大數(shù)據(jù)等技術的快速發(fā)展之下，網(wǎng)絡設備融入人們的日常生活當中，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)領域發(fā)揮了重要的安全保障作用。由于每個人都有唯一的生理特性與行為特點，在物聯(lián)網(wǎng)領域中也能體現(xiàn)出不同的特征。文章研究了生物識別技術在物聯(lián)網(wǎng)領域的安全應用及防護，引入生物識別技術，也能提升認證流程的安全性，提升防護作用。

關鍵詞：生物識別技術；物聯(lián)網(wǎng)；安全應用

1 物聯(lián)網(wǎng)與生物識別技術

眾所周知，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展一直都是高歌猛進，不過在形勢一片大好的表象之下，隱藏著不小的安全隱患。而生物識別技術已經(jīng)在安全領域取得了不小的成果，應用于物聯(lián)網(wǎng)，能夠為物聯(lián)網(wǎng)安全保駕護航。業(yè)界對于物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵的定義為：物體之間特定屬性的感知與交流分析，而人正是物聯(lián)網(wǎng)運作的主體角色。物聯(lián)網(wǎng)時代之下，我們需要面臨的安全問題眾多，不僅包含生命安全、設備安全，還包含信息安全等。人工智能技術與生物識別技術的出現(xiàn)有效地解決了這些方面的問題，結合人的生物特征，依靠數(shù)據(jù)與建模進行分析。例如通過對車輛駕駛者的體內(nèi)酒精含量判定是否酒駕。通過指紋提取判定犯罪行為，通過血糖含量分析健康情況等，這些都是物聯(lián)網(wǎng)技術下的生物識別技術。

2 生物識別技術與生物特征在物聯(lián)網(wǎng)中的實際應用

2.1 面部識別

基于攝像頭傳感器對輸入的視頻流與圖像進行分析，可以對人臉狀態(tài)進行判斷，并提取面部器官的位置和信息，結合各個器官的不同特征來提取“符號”的身份特征，最終確定被識別人的身份。人臉識別技術主要包含3個部分：人臉檢測、人臉跟蹤和人臉比對。人臉檢測是指在動態(tài)場景或者復雜的背景中判斷是否存在人臉圖像，并從這些圖片或者視頻流中分離出人臉圖像。面部識別應先建立人臉檔案，儲存面紋編碼之后，在獲取被識別人的信息之后，按照面紋來獲得結果。該識別方案原先一直是社會公認的最有效身份鑒別方式，但考慮到年齡增長產(chǎn)生的容貌變化、面部整容等印象因素，其準確性與有效性也受到了一定程度的挑戰(zhàn)[1]。

隨著科技的迅速發(fā)展，人臉識別已經(jīng)逐漸成了新時期生物識別技術應用的重要領域，忘記密碼了？沒事兒，咱還可以“刷臉”。傳統(tǒng)的人臉識別技術主要是基于可見光圖像的人臉識別，人們也比較熟悉這樣的識別方式。不過，這種方式的缺點其實非常明顯，光線的限制性非常大，并不能滿足實際的需要。解決光照問題的方案有三維圖像人臉識別和熱成像人臉識別。但這兩種技術還遠不成熟，識別效果不盡人意。迅速發(fā)展起來的一種解決方案是基于主動近紅外圖像的多光源人臉識別技術。它可以克服光線變化的影響，已經(jīng)取得了卓越的識別性能，在精度、穩(wěn)定性和速度方面的整體系統(tǒng)性能超過三維圖像人臉識別。這項技術在近兩三年發(fā)展迅速，使人臉識別技術逐漸走向?qū)嵱没?/p>

2.2 指紋、掌紋識別

該識別技術的原理是通過光學元件獲取手部圖像之后，對手部進行建模，根據(jù)傳感器來獲取上肢等區(qū)域的肌肉組織，從而表現(xiàn)出不同的手掌形態(tài)。

據(jù)報道，比利時微電子研究中心（Interuniversity Microelectronics Centre，IMEC）和霍爾斯特中心（Holst Centre）展示了新型柔性薄膜傳感器，該傳感器基于薄膜圖像傳感技術可實現(xiàn)對指紋和掌紋識別。該薄膜傳感器的厚度只有0.2 mm，可以安裝在任何物體上進行身份的驗證，比如門把手、手機屏幕、汽車方向盤等。該薄膜傳感器的兩種示范機，如圖1所示。第一個示范機（a）尺寸大小為6 cm×8 cm，它可以同時檢測4根手指，分辨率為200 ppi。第二個示范機（b）是為單個指紋設計的，分辨率為500 ppi，可以提供更高的圖形質(zhì)量。其精準度達到聯(lián)邦調(diào)查局（Federal Bureau of Investigation，F(xiàn)BI）身份識別的標準。其圖像傳感器可以檢測到皮膚表面反射的波長在400～700 nm的可見光。它們還可以檢測到反射之前的穿透皮膚的部分光。后面這一特征對于心臟跳動的檢測很有價值，因為它提供了一種額外的安全檢測手段。

新型指紋傳感器由一層氧化物薄膜晶體管構成，頂層為有機光電二極管。這些光電二極管可以通過使用不同的有機材料來進行“調(diào)諧”，以使它們可以檢測到不同的波長，例如近紅外光。通過近紅外光檢測可以將手部的靜脈圖像顯示出來，這些圖像甚至比掌紋的識別更精確。解決了部分人員的指紋和掌紋特性并不適用于當前的技術識別，使其在高精度要求下的識別工作中發(fā)揮有效作用，解決了部分人員掌形的不穩(wěn)定性問題。

（a）

（b）

圖1 薄膜指紋識別傳感器示范機

2.3 聲紋識別

人的發(fā)音器官相同，但語言作為中樞與發(fā)音器的物理過程，每個人的器官構成存在一定的差異，舌、喉等在存在形態(tài)上有所區(qū)別，不同人在聲紋方面的差異情況較大。但對于一個人來說，從年輕期到老年期的聲紋卻不會發(fā)生改變。聲紋識別過程主要通過特征提取與模式識別兩個過程，且識別的準確率較高。不過也可能存在一些因疾病或年齡因素所導致的識別特征變異情況。

2.4 行動特征識別

對于人員行動過程的提取和識別，也是當前進行身份鑒別的新生物識別技術，在不同的領域內(nèi)發(fā)揮了重要作用。以手勢識別為例，可以通過傳感器收集手勢的原始數(shù)據(jù)，然后按照三維坐標與時間軸的信息來進行起始狀態(tài)的特征分析。此外，還包括步態(tài)特征、筆記特征等，前者是以攝像機拍攝步態(tài)過程的方法來進行記錄分析，以結果作為判定依據(jù)，但對于一些受傷人員、殘疾人等步態(tài)失常者并不適用。后者則是根據(jù)筆跡記錄進行對照分析等。

3 生物識別技術的深層次表達

3.1 實時定位監(jiān)測

物聯(lián)網(wǎng)應用中，對于各種物體狀態(tài)的監(jiān)測也是物聯(lián)網(wǎng)元素特征的體現(xiàn)，是人作為“符號”融入互聯(lián)網(wǎng)的過程，其位置信息也可以在物聯(lián)網(wǎng)之中得到準確反映。采用其他功能系統(tǒng)可以實現(xiàn)對特定區(qū)域內(nèi)的特定人員進行狀態(tài)監(jiān)測，例如以移動狀態(tài)為例，所處區(qū)域是否符合授權要求、速度和加速度行為是否能進行狀態(tài)監(jiān)測等，都是其中的重要內(nèi)容。

3.2 生命狀態(tài)監(jiān)測

生命狀態(tài)監(jiān)測即對人內(nèi)在狀態(tài)的一種分析。通過溫度傳感器可以獲取人的體溫信息、壓力傳感器獲取血壓、脈搏信息，微電信號傳感器進行心電圖、腦電圖分析等，這些都是生命體征監(jiān)測的重要組成部分。目前，快速準確的身份識別與生命體征監(jiān)測不僅可以在醫(yī)療領域發(fā)揮重要作用，還可以促進新型醫(yī)療領域的誕生，對人的疾病預防、身體狀態(tài)改善與養(yǎng)護工作進行指導。

3.3 安防與安全監(jiān)測

人臉識別和指紋識別等生物識別技術當下受熱議，用戶安全的問題，僅僅依賴生物識別技術，還不夠成熟，可以疊加其他安全手段，以保證身份真實性以及交易私密性等。快速準確的身份識別信息可以提升傳統(tǒng)型安防的作用，也能促進新的安防領域誕生，讓傳統(tǒng)型安全監(jiān)管的作用和職能進一步體現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)的新元素下，物聯(lián)網(wǎng)不再是空洞的概念，可以通過抽象的理論來促進新興行業(yè)與產(chǎn)業(yè)的應用[2]。

4 結語

基于生物特征的生物識別技術在社會領域發(fā)揮了重要作用，人工智能技術的發(fā)展之下，在物聯(lián)網(wǎng)領域的安全應用與防護工作也將成為未來技術發(fā)展的必然趨勢。目前識別技術已經(jīng)在商業(yè)領域得到了高度重視，解決了智能認證問題，這也是未來研究的重點。

[參考文獻]

[1]邱亮南，曾偉.物聯(lián)網(wǎng)時代生物識別技術加快人“符號化”進程[J].中國公共安全（學術版），2012（15）：165-168.

[2]盧陽，鮑淑娣，劉小東，等.應用于動態(tài)心電監(jiān)測的自動身份識別系統(tǒng)[J].信息網(wǎng)絡安全，2013（12）：71-74.