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感測器/MEMS  

利用生物特徵識別技術增強系統安全性

上網時間: 2007年10月31日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:指紋  識別  驗證 

指紋用於人類識別驗證已經有很長時間了,並且在全球已經非常普及。有很多種對人進行識別的方法,但是指紋識別發展非常迅速,這是因為它兼有經實際應用證實了的高可靠性、高精密度和穩定的成本性能。

本文將以NEC公司的指紋驗證及識別軟體為例,說明在這些生物辨識系統設計中所需注意的重要因素。

NEC公司的指紋驗證/識別軟體已通過多個基準測試,包括美國國家標準技術協會組織的基準測試在內。很多人會認為指紋驗證/識別的性能取決於驗證/識別軟體,這些軟體能擷取被識別人的指紋影像,然後將這些影像與儲存在基準資料庫中的指紋特性進行對比。然而,要完成識別,系統還必須考慮參考特性數據,這些來自基準資料庫的數據會達數百萬甚至更多。

因此,識別軟體的性能非常重要,但這並不是實際指紋系統中的唯一要素。比識別軟體更重要的,是在不同的照明條件和皮膚狀態下對指紋影像品質的控制。儘管指紋感測器的角色很重要,但很少有人知道市面上指紋影像擷取設備的差異。

截至目前為止,有很多研發工作旨在開發新的指紋感測器,以確保在各種照明和皮膚狀態下都能擷取高品質的指紋影像。為了達到這個目標,人們依然在尋求和開發更新型的感測器。

基於同樣目的,NEC的工程師們為開發高性能的指紋感測技術進行了許多努力,已開發出獲得優質指紋影像的新方法,甚至在從非常乾到非常濕的手指條件下都可獲得良好影像。這種方法稱為‘手指內幅射光散射讀取法’。圖1描述了這種方法的擷取過程。

透過‘手指內幅射光散射讀取法’,光線從LED發光二極體射入到手指,然後從手指的表面幅射出來,而後被感測器陣列單元直接檢測。峰脊處的光直接進入感測器單元並被識別為明亮部份,峰谷區的光線會在手指表面散射,只能檢測到一部份,因此被識別為黑暗部份。這種感測器即藉此擷取指紋影像。圖2為NEC指紋識別產品PU800,它採用了二維陣列單元。NEC還開發了另外一系列產品 PU700,它使用一維線性陣列感測器掃描指紋表面,並利用全景合成方法合成指紋影像。

指紋系統應用

目前,指紋應用在全球獲得了迅速普及,並被廣泛用於個人用途,如個人電腦的登錄控制以及進入高度安全區域的門禁控制。另一種相對較新應用是新生兒監護房。房間內只需安裝一套這類系統,就能控制陌生人的靠近,有效防止新生兒綁架案件。此外,指紋感測器現在也已經被嵌入到許多行動終端中,因為指紋識別是一種非常適合各種行動應用的生物識別模式,不過,這些應用需要極小尺寸的感測器。

指紋識別現在還被廣泛用於官方應用的認證確認。例如,有幾個國家利用指紋識別技術來確保駕照、養老金支付和很多其他證件不會被非法複製。識別卡不僅能儲存臉部影像數據,還能保存指紋數據,實現安全的社會或技術服務。這種技術還能用來開拓很多新型的自動識別服務,例如國際機場中針對那些經常旅行乘客的特別通道,以確保順利的登機和離機過程。

圖1:‘手指內幅射光散射讀取法’示意圖。
圖1:‘手指內幅射光散射讀取法’示意圖。

圖2: NEC的PU800單元
圖2: NEC的PU800單元

臉部識別與應用

臉部影像識別技術是一種非接觸式技術。它不需要任何特殊的工作來輸入臉部生物特徵識別數據,臉部影像可被作業人員用來直接進行對人的驗證和識別。這種技術還是可以追蹤的,可以有效地遏阻犯罪。臉部生物特徵識別技術並沒有指紋特徵識別技術那樣準確,但仍具有足夠的精密度實現存取控制驗證和用戶認證。

NeoFace是NEC公司針對臉部圖形驗證和識別系統開發的生物特徵識別產品。NEC擁有一套用於監視用戶臉面的個人電腦套裝軟體‘Face Monitor’,該系統會不斷進行驗證以檢查目前的用戶是否為註冊用戶。最近的行動電話大都具備數位相機功能,而現在,某些型號的行動電話還增加了臉部驗證功能,例如NEC公司的N903i行動電話。在國際機場和其他邊界安全出入口,NeoFace臉部圖形識別系統可以幫助移民主管發現非法移民。

安全性和便利性

生物特徵識別系統在設計時通常要組合生物特徵識別、密碼或暗號等多種安全措施。一些安全專家認為這樣並不安全,因為存在著兩個入口。不過,我認為對用戶來說,某些安全系統的弱點在於不夠便利。人們更願意使用簡單的、並不安全的密碼,例如生日或電話號碼,這些可以很容易記住。

對生物特徵識別系統的另一種批評是,一旦所儲存的數據被泄露,結果將是災難性的,因為它不能像密碼或PIN那樣被修改。不過,若所使用的是特徵數據而不是圖形數據,那將變得很難模仿。指紋系統通常只保存加密的特徵數據,並不保存指紋影像本身,以提高安全等級。如果加密足夠,那麼被泄露的資訊也不能用於攻擊。為解決冒名頂替者的入侵,必須進行數據安全設計,包括保護加密消息以及防止篡改設備。模仿本身並沒有盜取密碼那麼容易。未來對這個問題的可能解決辦法是探測生命的技術。這正成為越來越重要的研究課題,但是相關研究依然處於不成熟的階段。

生物特徵識別數據是一種非常私人性的數據。然而,你的臉總是公開的,而且你在日常生活中總是到處留下指紋。因此,生物特徵識別資訊並沒有人們想像中那麼機密。雖然虹膜或皮膚紋理資訊如果在沒徵得別人同意的情況下很難獲得,但是難以保證未經本人同意的情況下,這些資訊能在未經意之間掃描得到。事實上,最近的一個新聞故事告訴我們,目前已經開發出一種新技術,當人走過一個大門時就能對他的虹膜進行掃描,他不會意識到他的虹膜影像已經被別人擷取。

因此,我們應該從風險的角度來評估一個系統的安全性,包括人們動作的傾向性,而不是僅僅從基於數學建模的技術弱點來評估。生物特徵識別數據本身並不一定是什麼機密,但是它應該是一種受保護的人權,在未經本人的同意下不能獲得和使用這種數據。生物特徵識別的這種思想或概念是將來生物特徵識別技術普及的關鍵,是確保個人安全與社會和諧幸福的重要因素。

作者:Masanori Mizoguchi

政府解決方案營運部經理

NEC公司




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