統(tǒng)的身份鑒定方法包括身份標(biāo)識物品(如鑰匙、證件、ATM卡等)和身份標(biāo)識知識(如用戶名和密碼)但由于主要借助體外物，一旦證明身份的標(biāo)識物品和標(biāo)識知識被盜或遺忘，其身份就容易被他人冒充或取代。生物識別技術(shù)比傳統(tǒng)的身份鑒定方法更具安全、保密和方便性。生物特征識別技術(shù)具不易遺忘、防偽性能好、不易偽造或被盜、隨身“攜帶”和隨時隨地可用等優(yōu)點。
從鑰匙開鎖到指紋開鎖再到人臉開鎖，生物識別技術(shù)的發(fā)展開始著力于解放人類的雙手。而與此同時，生物識別技術(shù)也開始服務(wù)人們生活的每個環(huán)節(jié)，當(dāng)下開啟的刷臉時代就是最直白的例子。
人臉識別：人臉識別又稱面部識別，是基于人的臉部特征信息進行身份識別的一種生物識別技術(shù)。由于人臉識別所涉及的器官多、面積又大，因此該識別技術(shù)不僅復(fù)雜且易受到較多因素的干擾，如人的表情、姿態(tài)等等，而現(xiàn)在所提及的微表情識別、情緒識別技術(shù)，均屬于人臉識別技術(shù)的分支。
相關(guān)報道顯示，隨著政府推行用戶和數(shù)據(jù)安全舉措的增加、越來越多的移動設(shè)備的使用以及全球?qū)∪钠墼p檢測和預(yù)防系統(tǒng)需求的日益增長，預(yù)計2019年人臉識別市場的規(guī)模預(yù)計為32億美元，五年后即2024年該市場規(guī)模將達到79億美元，復(fù)合年增長率為16.6%。也就是說，人臉識別技術(shù)已成為當(dāng)下最為主流的生物識別技術(shù)。
從技術(shù)層面來看，人臉識別系統(tǒng)主要有四個部分組成，分別為人臉圖像采集及檢測、人臉圖像預(yù)處理、人臉圖像特征提取以及匹配與識別。當(dāng)前隨著各家算力及算法的提升、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)逐漸向架構(gòu)化水平轉(zhuǎn)化，人臉識別算法準(zhǔn)確率平均達到了99.69%，也就是說，人臉識別技術(shù)已經(jīng)達到了較高水平。且在中國。已經(jīng)出現(xiàn)了以云從科技、商湯科技、依圖科技以及曠視科技為代表的中國人臉識別“四小龍”態(tài)勢。
從應(yīng)用層面來看，僅在中國，隨著天網(wǎng)工程、雪亮工程以及國家政策的推動，中國已經(jīng)成為了人臉識別技術(shù)受益最深的國家之一，基于人臉識別技術(shù)的軟硬件產(chǎn)品也持續(xù)更新中，如人臉匝機、人臉識別手機解鎖、人臉識別門禁與考勤、認(rèn)證合一驗證、人臉識別抓逃犯、行人闖紅燈抓排系統(tǒng)、支付寶人臉識別付款、醫(yī)院在線辦卡等等，各種“智慧+”產(chǎn)業(yè)，如智能安防、智慧教育、智慧醫(yī)院、智慧金融、智慧交通等等，都已經(jīng)將人臉識別技術(shù)作為最主流的技術(shù)。
盡管全球已經(jīng)加速進入“刷臉時代”，但人臉識別發(fā)展，依舊面臨不少挑戰(zhàn)：
2D人臉識別技術(shù)
由于2D信息存在深度數(shù)據(jù)丟失的局限性，無法完整的表達出真實人臉，所以其對復(fù)雜人臉的魯棒性并不好，在實際應(yīng)用中也存在著不少難點，如跨視角(跨姿態(tài)、跨年齡、化妝前后等)人臉識別、低分辨率人臉、深度學(xué)習(xí)(樣本欺騙)、人臉反欺騙、復(fù)雜場景(強弱光照、模糊、遮擋等)、外在變化、計算力限制、細(xì)粒度分類(非人體檢測和智能體檢測)等等。
3D人臉識別技術(shù)
目前3D人臉采集技術(shù)包括雙目技術(shù)、結(jié)構(gòu)光技術(shù)和TOF技術(shù)，且3D活體檢測可以有效分辨出偽造圖片、視頻、面具等的攻擊，但其在算法和硬件方面也存在不少挑戰(zhàn)。在算法方面，需要解決如何獲得質(zhì)量較高的3D人臉圖像(深度圖像、點云圖像、網(wǎng)格圖像和如何解決人臉姿態(tài)、表情、遮擋等因素的影響兩大問題;在硬件層面，存在的挑戰(zhàn)包括光照、距離、精度、復(fù)雜度等等。
而除了以上難題，人臉識別技術(shù)還面臨多模態(tài)技術(shù)融合問題、人工智能芯片壟斷、數(shù)據(jù)隱私問題等難題。
指紋識別：盡管人臉識別是目前市面較為流行的生物識別技術(shù)，但指紋識別依舊是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的識別方式。
指紋識別主要是通過比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點來進行鑒別，過程主要可概括為指紋采集、指紋特征提取、指紋匹配三個環(huán)節(jié)。目前看來，指紋識別行業(yè)發(fā)展具體可概括為以下幾大態(tài)勢：
指紋識別產(chǎn)業(yè)包括芯片設(shè)計、芯片制造封裝、模組制造以及整機廠商等環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)鏈趨于完善。
近年來，越來越多的智能手機開始采用指紋識別技術(shù)。2013年，具備指紋識別功能的智能手機iPhone 5S、華為面世;
隨著全面屏手機解決方案的推廣與普及，指紋識別傳感器開始轉(zhuǎn)向背面后置或者內(nèi)置在顯示屏下方。
在各類生物識別技術(shù)中，指紋識別仍占據(jù)最高份額。2017年，全球指紋識別技術(shù)規(guī)模約74.56億美元，同比增長7.71%。
可以預(yù)見的是，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與完善，指紋識別將廣泛應(yīng)用在智能終端、身份證、機動車、家居等更多的領(lǐng)域。但指紋識別依舊有不少需要解決的痛點：
質(zhì)量評估：指紋識別很大程度上依賴于獲取的指紋圖像質(zhì)量，解決指紋質(zhì)量評估問題十分關(guān)鍵
數(shù)據(jù)壓縮：指紋庫的存儲數(shù)據(jù)量較大，進行指紋辨認(rèn)時需要對所有指紋進行匹配打分，如何壓縮數(shù)據(jù)實現(xiàn)快速匹配值得考慮。
真?zhèn)舞b別：指紋信息易被假冒仿制，指紋偽造成本低且難以辨別。
隱私安全：目前大多數(shù)指紋識別系統(tǒng)沒有做非可逆加密，一旦指紋信息泄露會對用戶造成損失甚至威脅公共安全。
指紋采集硬件及芯片：目前的屏下指紋識別技術(shù)主要做在OLED面板，難以做在液晶面板(LCD)
此外，指紋識別實際上并不具有終身“唯一性”且“每個人的指紋并非獨一無二“：具有血緣關(guān)系的人會出現(xiàn)指紋極其相似的情況，況且人的指紋隨著年齡增長、皮膚狀況的改變，指紋形狀也會受到不少影響。
虹膜識別技術(shù)是基于眼睛中的虹膜進行身份識別，應(yīng)用于安防設(shè)備(如門禁等)，以及有高度保密需求的場所。
虹膜識別的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、安全性高，相較于指紋識別和人臉識別具有明顯優(yōu)勢，但由于虹膜識別的技術(shù)難度更高、相較于其他生物識別技術(shù)生產(chǎn)成本較高，且對識別距離的要求較高，這些因素在一定程度上阻礙了其進入普通消費市場。
另外，當(dāng)前我國虹膜識別技術(shù)的發(fā)展，還受到不少因素的局限，一是采集技術(shù)、設(shè)備，二是國家政策因素。就目前而言，我國的虹膜采集行為還處于起步階段，要達到與人臉識別同樣的廣泛應(yīng)用，需要國家政策的大力支持;此外，由于虹膜識別需要比人臉識別更為特殊的采集鏡頭，而且易受外部環(huán)境干擾，其普及率還有待提高。
不過，較為慶幸的是，在相關(guān)部門的支持下，我國虹膜圖像識別和鑒定工作已經(jīng)開始，虹膜識別市場未來一定可期!
行為識別：伴隨著人臉識別、指紋識別、虹膜識別技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，生物識別技術(shù)也逐漸衍生為現(xiàn)在以姿態(tài)估計、動作識別為主的行為識別技術(shù)。
概括來說，行為識別是一種通過算法，把人的主要活動骨架結(jié)構(gòu)化，根據(jù)人的運動軌跡，定義各種一場行為，通過深度學(xué)習(xí)算法，形成動作體系，能高效的被系統(tǒng)識別到。該識別技術(shù)通過攝像機拍攝，模擬勾勒出人的骨架，針對人的各種動作進行分析出運動軌跡，從而判斷出該運動軌跡是屬于什么動作。再通過后臺服務(wù)器進行計算，一旦吻合系統(tǒng)設(shè)定的管理動作，系統(tǒng)就會立即預(yù)警，以達到了提前預(yù)警的目的。
就目前而言，得益于行為識別技術(shù)的的幾大優(yōu)勢：很多動作可以做到零誤報、能精準(zhǔn)識別場景下人的異常動作行為、服務(wù)器識別分析效率高以及同一攝像機可以同時分析N個異常行為，該技術(shù)可對緊急求救、打架斗毆、高空拋物、聚眾圍觀等異常行為進行分析且提前預(yù)警，可廣泛應(yīng)用于自動駕駛、醫(yī)療、教育、機器人、公共安全、影視娛樂等領(lǐng)域。
但技術(shù)總有缺陷，盡管行為識別技術(shù)將安防逐漸向主動防御靠攏，但當(dāng)下行為識別技術(shù)的發(fā)展，也面臨著算法挑戰(zhàn)和硬件挑戰(zhàn)。
算法挑戰(zhàn)：缺乏端到端的模型，人體姿態(tài)和動作的多樣性、復(fù)雜場景、缺乏標(biāo)注良好的大型數(shù)據(jù)集、個體差異性(不同人表現(xiàn)統(tǒng)一動作的差異);
硬件挑戰(zhàn)：對高精度、小型化傳感器以及高運算、低功耗芯片有一定的要求。
步態(tài)識別：與行為識別一般，步態(tài)識別也是生物識別技術(shù)領(lǐng)域的后起之秀。
步態(tài)識別旨在通過人們走路的姿態(tài)進行身份識別。從解剖學(xué)的角度分析，步態(tài)唯一性的物理基礎(chǔ)是每個人生理結(jié)構(gòu)的差異性，不一樣的腿骨長度、不一樣的肌肉強度、不一樣的重心高度、不一樣的運動神經(jīng)靈敏度，共同決定了步態(tài)的唯一性。此外，由于該技術(shù)支持遠(yuǎn)距離識別、無需硬性配合、環(huán)境適應(yīng)性強等特點開始進入到安防、交通、工業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域展開相關(guān)應(yīng)用。
從技術(shù)層面來看，相比于指紋、人臉、掌紋、靜脈等靜態(tài)生物特征而言，步態(tài)屬于動態(tài)特征，因此在識別流程上更為復(fù)雜 。步態(tài)識別的整個過程分為采集、分析、提取、比對四大環(huán)節(jié)，但其實每個環(huán)節(jié)都面臨著挑戰(zhàn)。比如數(shù)據(jù)樣本的采集，如何獲取數(shù)據(jù)，又如何構(gòu)建步態(tài)識別的數(shù)據(jù)庫?在獲取到數(shù)據(jù)后如何分割前景和背景，讓識別更為精確?在特征表達的階段，又該如何解決跨視角識別的問題等等。
而步態(tài)識別作為一種新興的生物識別技術(shù)，要從實驗室走向商用場景，步態(tài)識別不僅要從識別精準(zhǔn)度、識別速度以及技術(shù)的應(yīng)用成本、便捷程度等方面著手一一攻克，還得與產(chǎn)業(yè)高度融合，取得產(chǎn)業(yè)的認(rèn)可。
相關(guān)報道顯示，預(yù)計到2020年，全球生物識別市場規(guī)模將突破250億美元，我國生物識別市場規(guī)模則達到300億元。
不止于上述提及的五大識別技術(shù)，生物識別技術(shù)還包括聲紋識別、眼紋識別、視網(wǎng)膜識別、靜脈識別、人體識別等等。而所有這些生物識別技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)都源自算法、硬件以及法律法規(guī)三個方面：在算法層，需要標(biāo)注良好的大型數(shù)據(jù)集，滿足深度學(xué)習(xí)模型的解釋性以及實際應(yīng)用場景的復(fù)雜性;在硬件層，需要致力于傳感器的設(shè)計與制造、芯片的設(shè)計與制造以及移動設(shè)備的實時計算的研發(fā)工作;最后，國家及相關(guān)政府哈必須從法律法規(guī)入手，制定相關(guān)政策保障用戶隱私保護，統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
不可否認(rèn)，從指紋認(rèn)證到人臉識別、虹膜識別，生物識別技術(shù)正邁步進入“視覺時代”。技術(shù)在不斷進步是事實，但這種“視覺時代”的背后，多重生物識別才是未來生物識別技術(shù)發(fā)展的王道。
相比單項生物識別技術(shù)，把人臉識別、行為識別、步態(tài)識別與密碼、指紋、虹膜等方式相結(jié)合的多重生物識別技術(shù)，將帶來更高的可靠性和準(zhǔn)確性，同時最大限度保障用戶的隱私問題。
根據(jù)人類生理特征(人臉、指紋、虹膜等)和行為特征(姿態(tài)、動作、情感等)實現(xiàn)身份認(rèn)證的技術(shù)。在進行人體身份認(rèn)證時，其主要通過計算機與光學(xué)、聲學(xué)、生物傳感器和生物統(tǒng)計學(xué)原理等高科技手段密切結(jié)合，利用人體固有的生理特性和行為特征來進行個人身份的鑒定是生物識別。目前，常用的生物識別技術(shù)主要包括：人臉識別、指紋識別、虹膜識別、行為識別以及步態(tài)識別。展望未來，多重生物識別技術(shù)將走向越來越寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域和市場!
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