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RFID 联手生物识别打造双保险
作者：赖 熠
来源：《RFID技术与应用》
日期：2009-08-03 09:47:34
摘要：RFID与生物识别各有优势，将两者结合可以大大加强安全管理。本文首先介绍了RFID与生物识别技术，同时分析了两者结合的优点，最后列举了两个典型实例来说明问题。
1 RFID技术
RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据， 识别工作无须人工干预， 可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID是一种突破性的技术：第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体； 第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。
目前国外RFID技术主要集中在车辆的自动识别、高速公路收费、门禁控制、货物跟踪和监控、人流管理、动物的跟踪和管理、生产线自动化及过程控制等领域。随着RFID技术在物流、制造、公共信息服务等行业的普及应用，RFID技术自身的产业化正在稳步发展。
近年来，RFID在国内外受到了前所未有的关注，将极大地促进RFID的应用和发展。据F&S公司预测，全球RFID市场到2009年将猛增到100亿美元，其中安全类的应用将占到全球100亿美元份额中的30亿美元市场，供应链管理的需求量届时会达到40亿美元。
2 常用生物识别技术
生物识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术。生物特征是惟一的（与他人不同），可以测量或可自动识别和验证的生理特性或行为方式，分为生理特征和行为特征。生物识别方法具有共性的地方有三点：① 普遍性：谁都具有；② 唯一性：人人不同；③ 持续性：不随时间变化。用于生物识别的生物特征有手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等，行为特征有签字、声音、按键力度等。基于这些特征，已经出现了许多生物识别技术，如指纹识别、手掌几何学识别、虹膜识别、视网膜识别、面部识别、签名识别、声音识别等。但其中一部分识别手段不是因为技术含量高还处于实验阶段，就是在产品化过程中对使用环境有过高的要求，从而影响了其中很多识别手段的推广与普及。比如虹膜识别和视网膜识别，单纯从安全性上考虑，这两种识别手段的安全性是无可挑剔的，但是因为在提取相应的生物模板时需要对虹膜或视网膜进行光学扫描。这一过程会对很多人的眼睛造成不适感，甚至损伤。所以这两种识别手段只有在有特定高机密要求的情况下使用。就生物识别技术的现状而言，指纹识别技术和面相识别技术在产品中是被使用最多的。
（1）指纹识别
指纹是在手指表面凸凹不平的纹路。每个人的指纹纹路在图案，折点，断点和交叉点上是有很大不同的。每一个上述的点位，都可以作为实现鉴别的特征点。根据权威的统计，在世界范围内，没有任何两个人的同一枚手指的纹路具备8个以上的特征点。这样就为将指纹作为身份识别对象提供了严格的惟一性保证。而严格的惟一性也是实现身份识别的前提。
实现指纹识别有多种方法。其中有些是比较指纹的局部细节；有些直接通过全部特征进行识别； 还有一些使用更独特的方法，如指纹的波纹边缘模式和超声波。但是基于识别速度与识别效率的合理性考虑，多数产品采用纪录指纹特征点的方法将即时采集的指纹与模板指纹进行匹配比对，从而完成对指纹拥有人的身份验证。在这一验证过程中主要涉及四个功能：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。开始通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像，取到指纹图像之后，要对原始图像进行初步的处理，使之更清晰。接下来，指纹辨识软件建立指纹的数字表示特征数据，这是一种单方向的转换，既只可以从指纹转换成对应的特征数据但不能从已有的特征数据转换成为指纹，而两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据。同时，有的算法还将节点的方向信息（这些方向信息表明了各个节点之间的关系）组合产生了更多的数据。所有这些数据称为模板，被保存为几百个到几K 大小的记录。最后，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。
（2）面相识别
随着计算机性能的提高和多媒体图形识别算法的完善，面相识别技术具备了应用普及的前提条件。在实际应用中，识别的前提是首先要确认人脸的位置。可以分为静态面相检测和动态面相检测。也可以称为被动面相检测和主动面相检测。在检测出面相并分离出面相后，将对被检测到的面相进行身份确认或在面相库中进行目标搜索。比对的过程实质上是将即时截取面相与库存的面相依次比对并找出最佳匹配对象。多数情况下比较常用的比对方法是特征向量描述方法。该方法先确定眼球、鼻翼、嘴角等特征部位的大小、位置、距离、角度等属性，然后计算出它们的相对应的几何特征量，经过计算形成描述该面相的特征向量。比对时，利用人脸各器官及特征部位的方位、比例、对应几何关系等数据形成识别参数，与数据库中所有原始参数比较、判断、确认。随着识别算法的发展与完善，面相识别产品的识别速度和识别率已经有了极大的提高。
常用生物识别方法的对比如下表1：
表1 生物识别方法的对比
RFID与生物识别这两种自动识别技术，都是随着现实生活中需要快速、准确地识别流动性的人和物应运而生的。所谓流动性，包含了多个方面的内容：数量多、经常移动、可能变更、多源头多目的地、有序流动、时间限制等等。单靠一种自动识别技术，不能满足现实生活中的复杂要求。
目前，传统的身份认证技术并不是真正对人本身进行认证。而是通过对密码或某种物品（标识卡）的认证，间接确认了输入密码或持有特定物品的人的身份。对于本人，需要牢记密码、随身携带标识卡或证件等有效物品，容易形成忘记密码或记忆混乱错误、遗忘或丢失标识卡和证件的局面。对于非法者，可以通过猜测或穷举密码、借用、盗用或伪造标识卡和证件的方法，欺骗认证系统。
若将密码、IC卡和生体认证三种本人认证方式进行比较，可以得到表2所示的结果：
表2 本人认证方式的比较
关于RFID与Biometrics的技术融合，可以作一个形象的比喻：RFID 识别“流动的人、物、事”，Biometrics 识别“正确的人”，RFID与Biometrics技术近乎完美的整合解决方案，最终可以达到“流动的财、物、事与正确的人的有序安全管理”，从而实现客户更高更精确的安全防范要求。将无线射频识别（RFID）技术与生物识别（Biometrics）技术完美结合在一起实施行业应用，有效构建了一个对流动的物体与经特定生物识别的个人信息共同实时监管的立体识别安全网络，这是独立的R FID技术难以达到的，它将或正在逐步成为行业领域里一个崭新的业务模式。
RFID和生物识别技术相结合，可以生产出多种融合RFID和生物识别技术的安防产品。例如， 在门禁系列产品上集成有RFID识别模块、指纹识别模块、面相识别模块，实现多种认证控制机制，满足不同安全级别下的人员身份认证需求。利用RFID技术实现各环节的资产和货物信息采集，生物识别技术保障资产和货物的物理上安全、货物数据的信息化安全，达到安全有序地管理人、财、物、事的目标。
新的业务模式往往通过独创性产品或者服务赢得用户认可，进而通过全新的商业模式扩大原有市场， 甚至创造一个全新的市场。伴随着RFID和生物识别技术的发展以及市场不断提出的更高更精确的安全要求，RFID与Biometrics的结合无疑是一种市场必然，甚至可能发展成为行业安防领域最为重要的技术应用手段之一。
4 RFID与生物识别结合的典型应用
（1）生物护照快速通关系统
911事件之后，边境安全受到各国的广泛重视，纷纷制定法律要求采用生物认证技术鉴别出入境人员的身份。为了实现全球的互操作性，国际民用航空组织（ICAO）在2003年6月向其188个成员国公布了生物技术应用规划，以帮助各国建立一个全球化、标准化的身份验证系统，规划提出在护照中加入生物特征，包括脸像、指纹、虹膜。目前欧、美、日本以及世界上的很多国家都准备在短期内逐步使用这种护照。
这种新型的护照被形象的称为“生物护照”，又名“电子护照”或“智能护照”。这种护照除了可以加速机场及边境的出入境检查之外，还可望有助于侦查出失窃的护照和识别伪造的护照。生物护照整合了特殊的RFID芯片功能，可以储存基本的信息，例如持照者的姓名，生日，出生地等，也有足够的容量储存生物特征等信息，如：脸像、指纹以及虹膜信息。
生物护照采用的RFID芯片经过特殊的设计加工，比普通的RFID芯片要复杂的多，并采取了多种安全措施。首先，生物护照RFID芯片读取信息的距离较短，约在10cm以内，能防止在远距离非法获取护照信息，而RFID芯片读取信息的最远距离可达100多米；其次，生物护照RFID芯片内建有加密引擎，能有效的保护生物护照内部信息的安全；同时，生物护照RFID芯片还有多种防破解保护的措施，如遇破解RFID芯片将自动关闭，有效保障护照信息安全。
生物护照快速通关系统是一套完整的生物护照应用解决方案，涵盖护照持有者个人信息录入、生物特征采集、护照制作发放、快速自助通关等各个环节，是国内第一套完整的生物护照解决方案。
该系统的基本原理是，首先采集护照持有者的生物信息并存储在RFID芯片中，通关时，系统现场采集通关者的生物信息，然后比较生物护照RFID芯片中的人体生物特征和现场采集的人体生物特征来进行身份鉴定。
生物护照快速通关系统具有以下显著的特点：
① 采用RFID技术，不需要人工干预，通关速度快；
② 使用多种安全防伪技术，安全性高，难以伪造；
③ 利用生物特征进行身份鉴定，可靠性高；
④ 核心技术可用于护照，签证，银行信用卡以及其它机器可读证件；
（2）基于虹膜识别和RFID的枪库管理系统
枪库管理是一个严格和非常有章程的过程，每件武器都是一件危险的资产，都需要准确的识别和管理，同样也需要准确的识别和管理每件武器的使用者，以及进出枪库的人员和管理人员的身份。
基于虹膜识别和RFID的枪库管理系统，能为枪械管理提高管理透明度及流畅性；每枝枪械均植入RFID芯片，以编制独立的号码，方便管理辨认。通过高安全性的虹膜识别准确鉴别每支枪械的使用者，并建立人与枪的一一对应关系。
细小的RFID 芯片植入在不同种类的枪柄，各警员持有个人 RFID 卡于枪库提取枪械时，必须先以虹膜识别及个人RFID卡双重确认，系统实时作核对，以保证提取正确的枪械，当执行任务完毕后，系统更可确保有关警员交还同一把枪。
各枪械详细使用记录、来源、型号均会记录在枪械RFID芯片及管理系统内，一旦有枪械失效、发生故障、损毁或零件失窃记录即可轻易搜索辨认。枪械数据库更可提供枪械详细资料，若对枪械资料有任何疑问时，能快速搜索相关资料。
生物护照快速通关系统和基于虹膜识别和RFID的枪库管理系统只是生物认证和RFID技术结合应用的两个典型的应用案例，随着公共安全意识的提供，“Biometrics＋RFID”的应用模式必将可以应用到“人和物”安全管理的很多领域。
5 应用前景
RFID和生物识别作为两种新兴的智能识别技术有着各自的优势，生物识别依据人体自身的生理特征对人的身份进行识别，具有高安全性的显著特点，在对人的身份认证领域有着广阔的应用空间；RFID无需接触和人工干预，在物品的管理上有独到的优势。将RFID和生物识别技术结合将极大的加强“人和物”的安全管理，有非常大的市场应用空间。
RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据， 识别工作无须人工干预， 可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID是一种突破性的技术：第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体； 第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。
目前国外RFID技术主要集中在车辆的自动识别、高速公路收费、门禁控制、货物跟踪和监控、人流管理、动物的跟踪和管理、生产线自动化及过程控制等领域。随着RFID技术在物流、制造、公共信息服务等行业的普及应用，RFID技术自身的产业化正在稳步发展。
近年来，RFID在国内外受到了前所未有的关注，将极大地促进RFID的应用和发展。据F&S公司预测，全球RFID市场到2009年将猛增到100亿美元，其中安全类的应用将占到全球100亿美元份额中的30亿美元市场，供应链管理的需求量届时会达到40亿美元。
2 常用生物识别技术
生物识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术。生物特征是惟一的（与他人不同），可以测量或可自动识别和验证的生理特性或行为方式，分为生理特征和行为特征。生物识别方法具有共性的地方有三点：① 普遍性：谁都具有；② 唯一性：人人不同；③ 持续性：不随时间变化。用于生物识别的生物特征有手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等，行为特征有签字、声音、按键力度等。基于这些特征，已经出现了许多生物识别技术，如指纹识别、手掌几何学识别、虹膜识别、视网膜识别、面部识别、签名识别、声音识别等。但其中一部分识别手段不是因为技术含量高还处于实验阶段，就是在产品化过程中对使用环境有过高的要求，从而影响了其中很多识别手段的推广与普及。比如虹膜识别和视网膜识别，单纯从安全性上考虑，这两种识别手段的安全性是无可挑剔的，但是因为在提取相应的生物模板时需要对虹膜或视网膜进行光学扫描。这一过程会对很多人的眼睛造成不适感，甚至损伤。所以这两种识别手段只有在有特定高机密要求的情况下使用。就生物识别技术的现状而言，指纹识别技术和面相识别技术在产品中是被使用最多的。
（1）指纹识别
指纹是在手指表面凸凹不平的纹路。每个人的指纹纹路在图案，折点，断点和交叉点上是有很大不同的。每一个上述的点位，都可以作为实现鉴别的特征点。根据权威的统计，在世界范围内，没有任何两个人的同一枚手指的纹路具备8个以上的特征点。这样就为将指纹作为身份识别对象提供了严格的惟一性保证。而严格的惟一性也是实现身份识别的前提。
实现指纹识别有多种方法。其中有些是比较指纹的局部细节；有些直接通过全部特征进行识别； 还有一些使用更独特的方法，如指纹的波纹边缘模式和超声波。但是基于识别速度与识别效率的合理性考虑，多数产品采用纪录指纹特征点的方法将即时采集的指纹与模板指纹进行匹配比对，从而完成对指纹拥有人的身份验证。在这一验证过程中主要涉及四个功能：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。开始通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像，取到指纹图像之后，要对原始图像进行初步的处理，使之更清晰。接下来，指纹辨识软件建立指纹的数字表示特征数据，这是一种单方向的转换，既只可以从指纹转换成对应的特征数据但不能从已有的特征数据转换成为指纹，而两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据。同时，有的算法还将节点的方向信息（这些方向信息表明了各个节点之间的关系）组合产生了更多的数据。所有这些数据称为模板，被保存为几百个到几K 大小的记录。最后，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。
（2）面相识别
随着计算机性能的提高和多媒体图形识别算法的完善，面相识别技术具备了应用普及的前提条件。在实际应用中，识别的前提是首先要确认人脸的位置。可以分为静态面相检测和动态面相检测。也可以称为被动面相检测和主动面相检测。在检测出面相并分离出面相后，将对被检测到的面相进行身份确认或在面相库中进行目标搜索。比对的过程实质上是将即时截取面相与库存的面相依次比对并找出最佳匹配对象。多数情况下比较常用的比对方法是特征向量描述方法。该方法先确定眼球、鼻翼、嘴角等特征部位的大小、位置、距离、角度等属性，然后计算出它们的相对应的几何特征量，经过计算形成描述该面相的特征向量。比对时，利用人脸各器官及特征部位的方位、比例、对应几何关系等数据形成识别参数，与数据库中所有原始参数比较、判断、确认。随着识别算法的发展与完善，面相识别产品的识别速度和识别率已经有了极大的提高。
常用生物识别方法的对比如下表1：
表1 生物识别方法的对比
RFID与生物识别这两种自动识别技术，都是随着现实生活中需要快速、准确地识别流动性的人和物应运而生的。所谓流动性，包含了多个方面的内容：数量多、经常移动、可能变更、多源头多目的地、有序流动、时间限制等等。单靠一种自动识别技术，不能满足现实生活中的复杂要求。
目前，传统的身份认证技术并不是真正对人本身进行认证。而是通过对密码或某种物品（标识卡）的认证，间接确认了输入密码或持有特定物品的人的身份。对于本人，需要牢记密码、随身携带标识卡或证件等有效物品，容易形成忘记密码或记忆混乱错误、遗忘或丢失标识卡和证件的局面。对于非法者，可以通过猜测或穷举密码、借用、盗用或伪造标识卡和证件的方法，欺骗认证系统。
若将密码、IC卡和生体认证三种本人认证方式进行比较，可以得到表2所示的结果：
表2 本人认证方式的比较
关于RFID与Biometrics的技术融合，可以作一个形象的比喻：RFID 识别“流动的人、物、事”，Biometrics 识别“正确的人”，RFID与Biometrics技术近乎完美的整合解决方案，最终可以达到“流动的财、物、事与正确的人的有序安全管理”，从而实现客户更高更精确的安全防范要求。将无线射频识别（RFID）技术与生物识别（Biometrics）技术完美结合在一起实施行业应用，有效构建了一个对流动的物体与经特定生物识别的个人信息共同实时监管的立体识别安全网络，这是独立的R FID技术难以达到的，它将或正在逐步成为行业领域里一个崭新的业务模式。
RFID和生物识别技术相结合，可以生产出多种融合RFID和生物识别技术的安防产品。例如， 在门禁系列产品上集成有RFID识别模块、指纹识别模块、面相识别模块，实现多种认证控制机制，满足不同安全级别下的人员身份认证需求。利用RFID技术实现各环节的资产和货物信息采集，生物识别技术保障资产和货物的物理上安全、货物数据的信息化安全，达到安全有序地管理人、财、物、事的目标。
新的业务模式往往通过独创性产品或者服务赢得用户认可，进而通过全新的商业模式扩大原有市场， 甚至创造一个全新的市场。伴随着RFID和生物识别技术的发展以及市场不断提出的更高更精确的安全要求，RFID与Biometrics的结合无疑是一种市场必然，甚至可能发展成为行业安防领域最为重要的技术应用手段之一。
4 RFID与生物识别结合的典型应用
（1）生物护照快速通关系统
911事件之后，边境安全受到各国的广泛重视，纷纷制定法律要求采用生物认证技术鉴别出入境人员的身份。为了实现全球的互操作性，国际民用航空组织（ICAO）在2003年6月向其188个成员国公布了生物技术应用规划，以帮助各国建立一个全球化、标准化的身份验证系统，规划提出在护照中加入生物特征，包括脸像、指纹、虹膜。目前欧、美、日本以及世界上的很多国家都准备在短期内逐步使用这种护照。
这种新型的护照被形象的称为“生物护照”，又名“电子护照”或“智能护照”。这种护照除了可以加速机场及边境的出入境检查之外，还可望有助于侦查出失窃的护照和识别伪造的护照。生物护照整合了特殊的RFID芯片功能，可以储存基本的信息，例如持照者的姓名，生日，出生地等，也有足够的容量储存生物特征等信息，如：脸像、指纹以及虹膜信息。
生物护照采用的RFID芯片经过特殊的设计加工，比普通的RFID芯片要复杂的多，并采取了多种安全措施。首先，生物护照RFID芯片读取信息的距离较短，约在10cm以内，能防止在远距离非法获取护照信息，而RFID芯片读取信息的最远距离可达100多米；其次，生物护照RFID芯片内建有加密引擎，能有效的保护生物护照内部信息的安全；同时，生物护照RFID芯片还有多种防破解保护的措施，如遇破解RFID芯片将自动关闭，有效保障护照信息安全。
生物护照快速通关系统是一套完整的生物护照应用解决方案，涵盖护照持有者个人信息录入、生物特征采集、护照制作发放、快速自助通关等各个环节，是国内第一套完整的生物护照解决方案。
该系统的基本原理是，首先采集护照持有者的生物信息并存储在RFID芯片中，通关时，系统现场采集通关者的生物信息，然后比较生物护照RFID芯片中的人体生物特征和现场采集的人体生物特征来进行身份鉴定。
生物护照快速通关系统具有以下显著的特点：
① 采用RFID技术，不需要人工干预，通关速度快；
② 使用多种安全防伪技术，安全性高，难以伪造；
③ 利用生物特征进行身份鉴定，可靠性高；
④ 核心技术可用于护照，签证，银行信用卡以及其它机器可读证件；
（2）基于虹膜识别和RFID的枪库管理系统
枪库管理是一个严格和非常有章程的过程，每件武器都是一件危险的资产，都需要准确的识别和管理，同样也需要准确的识别和管理每件武器的使用者，以及进出枪库的人员和管理人员的身份。
基于虹膜识别和RFID的枪库管理系统，能为枪械管理提高管理透明度及流畅性；每枝枪械均植入RFID芯片，以编制独立的号码，方便管理辨认。通过高安全性的虹膜识别准确鉴别每支枪械的使用者，并建立人与枪的一一对应关系。
细小的RFID 芯片植入在不同种类的枪柄，各警员持有个人 RFID 卡于枪库提取枪械时，必须先以虹膜识别及个人RFID卡双重确认，系统实时作核对，以保证提取正确的枪械，当执行任务完毕后，系统更可确保有关警员交还同一把枪。
各枪械详细使用记录、来源、型号均会记录在枪械RFID芯片及管理系统内，一旦有枪械失效、发生故障、损毁或零件失窃记录即可轻易搜索辨认。枪械数据库更可提供枪械详细资料，若对枪械资料有任何疑问时，能快速搜索相关资料。
生物护照快速通关系统和基于虹膜识别和RFID的枪库管理系统只是生物认证和RFID技术结合应用的两个典型的应用案例，随着公共安全意识的提供，“Biometrics＋RFID”的应用模式必将可以应用到“人和物”安全管理的很多领域。
5 应用前景
RFID和生物识别作为两种新兴的智能识别技术有着各自的优势，生物识别依据人体自身的生理特征对人的身份进行识别，具有高安全性的显著特点，在对人的身份认证领域有着广阔的应用空间；RFID无需接触和人工干预，在物品的管理上有独到的优势。将RFID和生物识别技术结合将极大的加强“人和物”的安全管理，有非常大的市场应用空间。
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