生物認証

 

生物認証

Biometric Recognition

簡  介

  目前人類的社會習於使用密碼、或者是鎖匙等認証方式,來保有各種不同等級的安全需求、或者隱私保障等等。每個人或多或少都有幾張信用卡、提款卡、或者鎖匙。然而,一方面是愈來愈多的密碼需要記憶,愈來愈多的鎖匙需要保管。另一方面因應於愈來愈科技化的生活方式,更有效率的認証方式的需求被提出來。也因此,生物認証(Biometrics Recognition)成為了目前相當熱門的技術之一。

  生物認証可以分為以下數種:Finger(指紋)、Facial(臉型)、Iris(視虹膜)、Retina(視網膜)、Hand(手型)、Vioce(聲音)、Signature(簽名)。目前,本實驗室針對臉型、指紋、與簽名三個方面作研究。

臉型
  臉型辨識為一個相當典型的生物辨識方法。一般來說,由於基因的唯一性,使得每個人的臉部具有獨立的特徵。臉型辨識即為透過影像處理方式,找出這些獨立特徵的內容,並進而加以辨識。

  臉型辨識最主要的問題是,每個人雖然有唯一的臉型,但是表情以及各種時空因素會影響到辨識的困難度。

  目前本實驗室所研究的方法,包括了使用膚色作為辨識的基底,再輔以臉部特徵的比對,藉以達到辨識的目的。

圖 1: 臉型擷取範例

指紋

  指紋辨識為一種相當傳統的方式。也是目前比較成熟的生物辨認方式之一。基本上,指紋辨識之原則為透過影像處理方式,找出指紋的紋路,並進而找到各紋路之分?點、中斷點位置。對每一個獨立個體而言,這些分岔點、中斷點位置的分佈具有唯一性。因此用來作為生物辨識的標地是非常適合的。

  然而,指紋比對雖然是相當成熟的技術,但是在增進比對速度以及改進比對演算法,仍然有相當的改進空間。

圖 2: 指紋擷取範例

簽名

簽名辨識是一種比較直觀的辨識方式。基本上是希望能發展出某種即時的演算法用以辨識特定人所寫的文字。例如支票上的簽名,或者是信用消費時的簽名。目前本實驗室的研究,是透過Tablet繪圖版以擷取使用者寫字時的習慣。包括筆觸、書寫速度、壓力、持筆姿勢、以及持筆角度等等。透過分析這些資訊,找出每個特定使用者獨有的習慣,並進而加以辨識。

圖 3: Tablet繪圖版

圖 4為由本實驗室同仁所寫之樣本,圖 5則為對所輸入之筆劃作資訊粹取。

圖 4: 寫入文字。

圖 5: 對每個筆劃作輸入資訊的分析

  目前遇到比較大的問題,是當環境因素不同,例如情緒差異,或者外在氣候所造成的影響等等,這些影響會造成使用者的寫字習慣些微的差異。要如何避免這些不穩定性造成辨識上的困擾,將是未來相當重要的課題之。

聲紋辨識

  

在許多場合當中,常需要去知道某些人的身分。最為人所知的就是門禁系統,當某人要求通過時,系統必須判斷此人是否能夠通過,在這個時候所要進行的工作就是辨識此人的身分,再與系統中的資料比對,才能確定是否能夠放行。

關於辨識這個步驟,目前採用的大多是利用刷卡(卡片中已儲存身分資料)、輸入密碼、及指紋辨識等方法,在此所建議的用法是使用聲紋辨識,也就是以每個人說話的聲音來進行身份的辨識。

利用聲紋辨識,擁有與指紋一樣的優點-自然(與生俱來)、不會忘記(不用記密碼)、不會重複(每個人皆不同);然而在使用上,聲紋卻比指紋來的方便,使用時只需開口說話,連將手放到儀器上的動作皆可省略,而且較經濟,聲紋辨識可能只需軟體的費用。

聲紋辨識系統用途廣泛,可用於:各種門禁系統、電話服務系統、ATM等。

圖 6: 聲紋擷取範例

圖 7: 語者辨認架構圖