隨著現代模式識別技術的發展，模式識別技術的壹些特定分支已經逐漸成熟，其中很多已經達到了應用的水平。當然，這些應用中的大多數仍然基於有限的環境條件。介紹了模式識別專業的壹個子分支——生物識別技術及其在金融行業的應用，並對其進行了分析和比較。
2.生物識別技術分類
所謂生物識別技術就是:通過計算機與光學、聲學、生物傳感器、生物統計學等高科技手段的緊密結合，利用人體固有的生理特征，如指紋、人臉圖像、虹膜等來識別個人身份。、以及行為特征，如筆跡、聲音和步態。傳統的識別方法使用識別物品(如鑰匙、證件、ATM卡等。)和識別知識(如用戶名和密碼)。但由於外物的原因，壹旦證明身份的鑒定物品和鑒定知識被盜或遺忘，其身份就很容易被他人冒名頂替或替代。
生物識別技術比傳統的身份識別方法更安全、保密、方便。生物識別技術具有不遺忘、防偽性能好、不被偽造或竊取、隨身“攜帶”、隨時隨地可用等優點。生物識別技術可以廣泛應用於政府、軍事、銀行、社會福利、電子商務、安全和國防等領域。比如壹個儲戶走進壹家銀行，他直接取錢，沒有銀行卡和密碼。他在ATM機取錢的時候，壹個攝像頭掃描用戶的眼睛，然後快速準確的完成用戶識別，辦理業務。這是發生在美國德州聯合銀行壹家營業部的真實鏡頭。業務部門用的是現代生物識別技術中的“虹膜識別系統”。目前國內外正在研究的相關技術可以分為以下七種具體技術:人臉識別、虹膜識別、指紋識別、掌紋識別、靜脈識別、語音識別、筆跡識別、行為識別、視頻監控。
這七項技術中的前六項屬於身份認證的範疇，就是驗證這個人或者物體是誰。行為識別衍生出的另壹個分支是視頻監控，是身份認證的輔助手段。但發現它的用途比身份認證多，所以逐漸獨立。
2指紋識別技術的優勢:
1，實用性強:指紋樣本容易獲取，很容易開發識別系統。
2.可靠性很容易提高:通過註冊更多的指紋和識別更多的手指，可以提高準確性。
3、便利性好:掃描指紋的速度很快，使用非常方便；
4.應用廣泛:指紋識別技術已經占據了大部分市場。
5.指紋識別產品性價比高:指紋采集頭更加小型化，價格低廉。
7、附著物的影響(眼鏡、胡子)。
8.換相機:同壹個人用不同的相機拍出來的圖像不壹樣。
人臉識別的主要性能指標有:1，錯誤接受率:這是將他人誤認為指定人員的概率；2.錯誤拒絕率:這是將指定的人誤認為另壹個人的概率。
電腦用的閾值不壹樣，這兩個指標也不壹樣。壹般情況下，錯誤識別率遠隨閾值的增大而增大(放松條件)，拒絕率FRR隨閾值的增大而減小。因此，差錯率(等差錯率；；ERR)作為性能指標，這是調整閾值，這樣當FAR和FRR兩個指標相等時，FAR或FRR。人臉識別相比其他生物識別技術有壹個最明顯的優勢，就是後驗容易。基本上靠人眼判斷就可以驗證這個人的身份認證是否有錯誤，而其他技術是無法通過這麽簡單的方法來判斷的，基本上需要專家和特殊設備的配合。
2.2虹膜識別根據臨床醫學觀察，虹膜位於角膜之後、晶狀體之前，具有獨特的結構，其顏色隨著色素的多少和分布而變化，並且這種獨特的虹膜結構具有良好的穩定性。目前虹膜識別系統的主流應用是系統采用黑白電視和視頻方式結合攝像技術和軟件獲取虹膜數字信息，驗證時將掃描信息與預存的模板信息進行比對，進行身份識別。
虹膜識別技術的優勢:
1，生物特征采集更方便。
2.準確率高:據統計，到目前為止，虹膜識別的錯誤率是各種生物識別中最低的。
虹膜識別技術的缺點:
1，應用普及方案低:虹膜識別系統已經測試了很多，但是還沒有更大規模的應用。
2.成本高:圖像采集設備難以小型化；同時，妳需要昂貴的相機。
在虹膜識別技術研究方面，中科院自動化所模式識別國家重點實驗室的研究技術處於國際領先水平。他們不僅在軟件算法上具有國際領先地位，而且能夠自行設計制造虹膜識別設備，這在全世界虹膜識別領域都是獨壹無二的。甚至在2004年，他們做了壹個手持微型虹膜采集裝置，大大降低了虹膜設備的硬件成本。2006年，他們還在長距離(三米以上)虹膜采集設備的研究上取得了重大突破。如果這項研究成功，虹膜識別可以遠距離、無幹擾地進行，不需要現在這麽高精度的對準要求。
2.3指紋識別指紋是指手指末端正面皮膚上凹凸不平的紋路。醫學證明，這些線條在圖案、斷點和交叉點上是唯壹的、永久的。目前指紋識別系統的主流應用是用戶將單個手指放在棱鏡面或玻璃板上，通過CCD傳感器進行掃描。獲得的指紋圖像被數字化、處理和分析，並最終被提取為可接受的指紋數字特征信息，然後被存儲在存儲器或卡中作為參考模板。使用時，將指紋閱讀器掃描的信息與模板信息進行比對，進行身份識別。
指紋識別技術的優勢:
1，實用性強:指紋樣本容易獲取，很容易開發識別系統。
2.可靠性很容易提高:通過註冊更多的指紋和識別更多的手指，可以提高準確性。
3、便利性好:掃描指紋的速度很快，使用非常方便；
4.應用廣泛:指紋識別技術已經占據了大部分市場。
5.指紋識別產品性價比高:指紋采集頭更加小型化，價格低廉。
指紋識別技術的缺點:
1，指紋通用性差:個人或某些群體的指紋由於指紋特征少，難以成像，對該技術的應用有壹定影響。
2.用戶接受度差:以前因為犯罪記錄使用指紋，用戶在使用上有壹定的心理障礙。
2.4掌紋識別手掌幾何是基於幾乎每個人的手形都不壹樣，人到了壹定年齡後這個手形不會有明顯變化。當用戶將手放在手部閱讀器上時，手的三維圖像被捕獲，然後可以測量和比較手指和指關節的形狀和長度。
根據用於識別人的數據的不同，手形讀取技術可以分為以下三類:手部血管的圖案和手掌及手指的幾何分析。繪制手的不同特征非常簡單，不會產生大量的數據集。但是，即使有相當數量的記錄，手掌幾何也不壹定能區分人，因為手的特征非常相似。與其他生物識別方法相比，手掌幾何不能獲得最高程度的準確性。當數據庫不斷增加時，就需要在數量上增加手的明顯特征，才能清晰地識別和比對人與模板。
2.5靜脈識別靜脈識別是最近兩年興起的壹項新技術。在這項技術中，主要研究的是人手附近的靜脈血流分布圖，用於身份認證和識別。它壹般采用紅外CCD攝像機采集靜脈圖像。當識別系統通過紅外CCD攝像頭獲取手背靜脈圖像時，會存儲每條靜脈圖像的特征碼。然後，實現現場用戶的靜脈圖譜與存儲的靜脈圖譜特征碼的比較和反饋結果。
靜脈識別系統的特點:
1，靜脈識別系統取決於手背的狀態。
2.即使手背稍有變化，靜脈識別系統的識別也會受到影響。
3.如果用戶患有關節炎或風濕病，則不能使用靜脈識別系統。
4.接觸這個系統可以最大限度的讓妳感到舒適和方便。該系統在濕度、汗液、汙垢、筆痕、輕傷等方面都優於其他生物識別系統。
由於其技術與指紋識別非常接近，適用範圍和應用環境也很相似，所以很多指紋識別公司將其作為壹種新的替代更新技術進行推廣和應用。
2.6語音識別人的生理、心理和行為特征都會反映在語音波形中，人的聲音的頻譜，包括曲線的時間變化和駕駛聲源的特征都是不同的。我們可以提取不同人的聲音變化很大而同壹個人的聲音變化很小的特征來進行分析、比較和識別。目前語音識別系統的主流應用是通過麥克風輸入人的語音，通過數字信號處理器數字化並通過軟件壓縮，提取語音圖像信息並存儲在數據庫中，將采集到的語音與數據庫中的特征信息進行匹配，進行身份識別。
語音識別技術的優勢:
1.語音識別是壹種非接觸式的識別技術，用戶自然可以接受。
2.語音識別技術具有很好的方便性、經濟性和準確性。
語音識別技術的缺點:
1，準確率低:聲音變化範圍大，很難準確匹配。
2.技術復雜度高:聲音的音量、速度、質量都會受到壹定條件的影響(比如感冒)，所以需要增加系統功能來適應這種變化。
3.成本較高:聲音采集設備(如高保真麥克風)非常昂貴。
2.7手寫識別字如其人，中國人講究書法。人們在選擇了自己喜歡的書法風格後，融入自己的書寫特點，小到壹個字的書架結構，大到整篇文章的縱橫布局。每個人都有自己的寫作習慣和格式規劃；筆跡已經成為人們識別自己的重要手段之壹。目前筆跡(簽名)識別系統的主流應用是:系統利用有線筆和靈敏的圖形輸入板提取簽名的動態過程信息特征，通過區分簽名的慣用部分和變化部分來確定簽名人的真實身份。
手寫識別技術的優點:接受性好:使用手寫識別是壹種公認的身份識別技術。容易被大眾接受。
手寫識別技術的缺點:1，技術復雜度高:隨著人的氣質和生活方式的改變，簽名也會發生變化，需要增加系統功能來適應這種變化。
2.價格較高:簽名用的手寫板結構復雜，價格昂貴。
2.8行為識別行為識別技術是壹種對物體進行監控、分類、跟蹤和計數的視頻分析系統。行為識別技術是按照壹定的規則進行分析判斷，從而針對特定的行為設置報警。
行為識別是基於壹些專利技術的視頻技術，介紹如下:1。智能視頻識別:壹系列視頻圖像算法，可用於檢測和補償環境和攝像機引起的壹系列變化:攝像機穩定性、背景識別、透視精度、自適應極限、陰影忽略和PTZ攝像機控制。
2.目標分割:該引擎可以準確地將目標從背景中分割出來，忽略非目標物體的變化，如樹木的移動和光線的變化。它還可以將目標群體劃分為單個目標。
3.軌跡跟蹤:當檢測到目標物體超過壹定時限時，建立目標的運動、軌跡和速度函數，從而更精確地確定物體的大小、數量和形狀。顯示的目標軌跡實時更新，從而識別入侵者的入侵方向和入侵後的路徑。
4.目標檢測:主要判斷目標的位置、大小、形狀，高精度過濾非目標物體。
5.行為識別:應用壹定的規則識別目標的位置、速度和方向；此外，還可以判斷目標的數量。
6.高效的開發工具:開發了並行運行模式的多媒體指令集和先進的CPU，給出了業界最高的性價比。
2.9視頻監控視頻監控傳統上稱為智能視頻監控技術。
智能視頻監控技術的應用，除了運動目標檢測等基礎技術外，還必須結合其他算法和技術。在智能視頻分析中，圖像分割和運動目標檢測是基本問題。近年來，圍繞這些問題開展了許多研究，但仍是富有挑戰性的課題。要解決的核心技術問題是運動模糊、背景差法中的光線變化、實時性要求、遮擋等。
早期的鏡頭分割算法是在像素域進行的，但是這種方法對像素的快速運動非常敏感，導致大量的誤檢。後來發展起來的基於幀間直方圖差異的鏡頭分割算法，由於其復雜度低，分割效果好，已經成為壹種流行的方法。
運動目標檢測和跟蹤是自動或半自動視頻監控的高級應用的基礎，如事件檢測、行為識別、視頻圖像壓縮編碼和語義索引。目前，運動目標檢測的方法有時間微分法、背景差分法和光流法。
背景差分法是壹種基於灰度的運動目標檢測方法，常用的是基於特征的方法。基於特征的檢測是根據特征組成的圖像或模型(多邊形、多面體)的特征(點、線、矩)來檢測運動物體。常用於目標較大，特征容易提取，或者有標準目標模型庫進行匹配的場合。背景差法可以提取出非常完整的目標，但是容易受到光照引起的背景變化的影響。近年來，壹些統計方法被引入來實現背景建模和背景去除，這大大增強了背景減法對光照變化和陰影等噪聲的魯棒性。根據模型特征進行背景建模的方法很多，其中基於像素強度的統計模型建模可以適應漸變光照，但對於突變光照存在問題。卡爾曼濾波作為壹種簡單的方法，在目標跟蹤中得到了廣泛應用。
基於光流場和運動參數估計的紋理分析是另壹種常用的運動區域檢測算法，但由於孔徑和遮擋問題，光流的可靠性較差。基於貝葉斯概率統計的運動分割方法可以同時進行運動分割和運動估計，效果較好，但計算復雜且量大，不適合實時處理。
目前，國內外的數字視頻監控系統主要有兩種，壹種是基於數字視頻記錄設備，另壹種是基於嵌入式智能視頻監控系統。嵌入式視頻監控系統是以應用為中心，適應應用系統對功能、可靠性、成本和體積的嚴格要求的專用計算機系統。數字信號處理器(DSP)是壹種用於高速實時處理數字信號的專用處理器。其處理速度比最快的CPU快10-50倍，在視頻監控系統中得到了廣泛的應用。前端壹體化、視頻數字化、監控網絡化和系統集成是智能視頻監控系統的發展方向，數字化和網絡化是智能視頻監控發展的主要特征。
3.生物識別技術的應用現狀
通過分析生物識別技術的特點，我們可以看到，生物識別技術的應用對象幾乎都是相似的，應用環境只是略有不同。但是，由於技術與技術發展的差異，不同的技術產生了不同的具體應用場景。這裏可以分為以下幾個方面:1，超越防禦認證:用於門禁、通道管理、銀行取款ATM等應用；2.事後分析鑒定:根據案發後在現場獲取的特征信息進行分析驗證的方式，如警方對案發現場的指紋、DNA采集分析；3.現場行為分析:根據運動物體的行為和周圍物體的屬性，得出物體行為的判斷分析結果，如道路交通事故分析、闖紅燈車輛違規變道判斷、監獄禁區報警等。
3.1銀行ATM應用分析鑒於生物識別技術在金融行業的應用，北京市準備將人臉識別分析應用於銀行ATM。先說人臉識別技術。
壹般來說，在ATM上采用人臉識別技術的過程分為兩種應用形式:采用人臉識別作為身份認證的手段(屬於先驗防禦認證):當壹個人靠近ATM設備插卡時，攝像頭在輸入密碼的過程中拍攝人臉的正面照片，並將照片傳回服務器進行比對驗證，並將信息傳回ATM，然後ATM系統同時進行密碼判斷，決定是否進行後續操作。人臉作為數據采集的手段(屬於後驗分析識別):當壹個人靠近ATM設備插卡時，攝像頭在輸入密碼的過程中拍攝人臉的正面照片，照片傳回服務器存儲。ATM系統在判斷密碼後執行正常操作。
壹般情況下，作為壹個發展了人臉識別技術，並對國內外相關技術和設備有所了解的技術人員，我們建議在對相關金融ATM設備進行認證時，主要將人臉識別作為數據采集的手段，也就是上面的第二種形式。這是由ATM設備的應用環境特點決定的。ATM設備的應用環境特點如下:1，用戶量大。由於目前的人臉識別技術很少對真實人臉數據進行大數據量的對比實驗，目前進行的數據實驗都是在實驗室環境下采集的，周圍環境相對穩定，人臉的角度和配合度較高，不能作為現有實際環境應用的實際數據參考。
2.他們中的大多數人在戶外和少數有遮蔽的地方工作。人臉識別技術對光線的要求相對嚴格，尤其是可見光。光是光源的差異，如方向、大小、形狀、色溫、距離、光照強度等因素，就可以使采集到的人臉圖像有很多不同的差異，使人臉看起來像壹千張臉，從而使識別系統產生誤識別。室外光照條件太復雜，特別是太陽光譜會覆蓋所有可見光和不可見光，所以室外人臉識別設備的研究壹直處於不可能的狀態。
3.2生物特征識別技術的特征分析和其他識別技術的采用只能完全依靠識別設備本身的判斷，不可能通過壹般銀行或金融行業的員工直接做出判斷。這裏可以整理壹下相關技術中可能出現的壹些問題:1，虹膜識別:最準確的生物識別技術，但是要求的對準精度高。另外，人生病吃藥的時候，虹膜會因為藥物在壹定時間內發生變化。
2.指紋識別:手指可能因為油漬或自身分泌物而無法被指紋識別設備識別。
3、掌紋識別:手掌面積大，雖然準確率遠高於指紋，甚至號稱接近虹膜識別，但也會出現類似指紋的問題。它的設備也比指紋識別設備大很多。
4、靜脈識別:即使手背有輕微的變化，靜脈識別系統也會受到影響。如果用戶患有關節炎或風濕病，則不能使用靜脈識別系統。
5、語音識別:生病，尤其是咽喉疾病會使聲帶發生變化而無法識別。同時，在磁帶等錄音設備上錄音也容易被騙。
6.手寫識別:會因為人的心情和年齡而改變，也會在短期的專項訓練後改變人的手寫習慣。
7.行為識別:目前識別準確率最低的識別技術，由於影響因素太多，還沒有達到實驗室可用的水平，更談不上商用。
3.3智能視頻監控技術上面我們分析了生物識別在認證技術中的應用分類，這裏我們要分析的是智能視頻監控作為壹種輔助認證手段。
目前，成熟的智能視頻監控技術可以分析物體的行為。這種行為分析目前還不能分析打鬥等細節行為，但可以分析物體的整體行為，比如物體的形態軌跡、顏色、形狀、行駛速度、速度變化、體積等。通過這些分析數據的使用，可以實現以下功能:1、禁區報警:用在銀行金庫和壹些需要限制人員的區域。當有人未經正常身份認證進入該區域時，系統自動報警，並保存相關圖像、視頻資料作為證據或啟動相關抓拍設備進行抓拍分析細節。
2.方向控制:監控財務管理中心及周邊所有物體的移動方向。在壹定時間內，如夜間或某壹警戒時間，任何人不得進入或接近安全機構或相關設施。如果有人接近這些安全機構或相關設施，系統可以自動報警並將相關圖像和視頻數據保存為證據或啟動相關快照設備捕捉並分析細節。
3.數量計算:智能視頻監控技術可以計算出攝像頭覆蓋範圍內有多少移動物體，可以限制進入金庫等區域的人數。當數量超過限制時，即使認證通過，門禁系統也無法啟動開門。
該技術的應用可以作為認證的輔助手段，認證設備也可以作為該技術的輔助手段，實現整個區域的安全控制。
3.4在金融行業的可能應用分析3.4.1銀行ATM等外圍獨立設備使用人臉識別技術進行人臉捕捉和輔助認證，但不作為唯壹的認證手段。智能視頻監控技術用於獲取可能破壞ATM和其他設備的行為和對象特征。
3.4.2人臉識別技術用於金庫等封閉空間的人臉抓拍和輔助認證，但不是唯壹的認證方式，* * *認證可以考慮其他生物識別技術，避免鑰匙和RFID卡丟失等可能的威脅。人臉捕捉到的圖像，未來可以作為後驗技術。
利用智能視頻監控技術計算門禁附近的人數，可以通過規則設置，比如:如果門禁附近多少米範圍內有兩人以上，即使認證也無法開啟門禁系統。
3.4.3銀行營業廳通過對等候業務人員進入營業廳時獲取的人臉圖像信息進行分析，得到排隊號，可以為部分VIP客戶提供特殊的優先服務。同時，將該人到服務窗口辦理業務時的兩個圖像進行比對後，可以發現業務人員與取號人是否為同壹人，以及這兩個人是否是這張卡的主人，從而避免客戶因銀行卡丟失而遭受重大損失。
4.金融行業應用方案分析
這裏我們按照技術控制區的大小來分類分析。基本上，生物識別技術的應用範圍可以分為基於點的訪問控制和基於區域的控制。
4.1門禁主要是指門禁，比如銀行的金庫大門、重要場所的通道等需要認證的關鍵點。將訪問控制分為壹般訪問控制系統和重要訪問控制系統來分析系統架構。
4.1.1壹般門禁壹般門禁是對車庫門、公園大門、壹般辦公室門或者壹些不太重要的出入口的管理。在這些場景下，可以考慮其他與人臉識別相關的高精度認證技術(如虹膜識別或RFID卡)進行身份認證。同時可以利用智能視頻監控技術和DVR設備，輔助記錄人員進入現場的行為，為輔助認證分析和後續分析提供基礎數據。
4.1.2重要出入口的控制重要出入口是檔案館、金庫、財務室、總經理室等重要核心機構的出入口管理。在這種場景下，可以采用最完善的認證分析系統:使用其他與人臉識別相關的高精度認證技術(如虹膜識別或RFID卡)進行身份認證，使用智能視頻監控技術控制訪客數量和相關信息，實現身份認證和安全報警的連鎖管理，避免因人員脅迫或外人闖入而引發事故。可以說這樣的門禁系統基本無可挑剔。
4.2區域安全管理所有的訪問控制技術都是整個區域安全管理的組成部分，區域安全管理是保證金融行業相關機構安全穩定運行不發生事故的有效措施。這裏我們將提供壹套我們認為有效的區域安全管理措施。
針對區域安防管理，建議將整棟樓/小區監控與門禁控制相結合，實現整體智能控制管理系統。
我們采用多種生物識別技術來實現這個系統:1，通過智能視頻監控技術監控圍欄和異常通道，記錄所有異常情況並及時報警；2.對於大門和出入口，采用4.1節提到的兩種形式進行安全防禦；3.對進入區域的所有物體，采用攝像機融合技術進行全程跟蹤記錄，標記所有物體的移動軌跡和行為，當出現異常情況時，立即反向查詢相關有意義物體的來源，避免事態進壹步惡化，直接控制可疑物體；4.每臺攝像機將有壹個本地圖像和視頻存儲空間和壹個位於計算機房的集中存儲空間；5.智能視頻監控技術可以大大減少DVR存儲視頻圖像的時長和占用空間，有效提高設備利用率，使後續分析問題更有針對性和可操作性；6.整個系統的軟肋主要在於功耗問題。如果電路中斷，整個系統將無法運行。
以上是我們認為比較實用可行的區域安全控制系統，采用的相關技術比較成熟，可以直接投入實踐。
作者簡介:白惠東，筆名青潤，獨立軟件技術顧問，著有《軟件工程全過程建模與實現》壹書。作為國內某研究所的高級軟件架構師/高級項目經理，參與了生物識別技術產品的研發、管理和規劃。