吳倩

摘 ? 要：伴隨著信息技術的日益發(fā)展，信息安全對人們的重要性也日益凸顯，傳統(tǒng)的身份識別及驗證方式已經(jīng)無法滿足當前社會的要求。生物特征識別技術主要基于人體的生物特征進行身份認證和管理，得益于生物特征唯一、可靠和可采集的特點，具有傳統(tǒng)身份驗證方式所無法比擬的優(yōu)勢，得到了世界各國的廣泛認可。在這一基礎之上，文章探討了數(shù)據(jù)挖掘技術在人體生物特征識別中的應用，提出了兩種技術相結(jié)合的研究思路，并詳細描述了使用數(shù)據(jù)挖掘技術的人體生物特征采集和識別認證流程。

關鍵詞：生物特征;特征采集;特征識別;數(shù)據(jù)挖掘

社會中需要進行身份鑒別的場景無處不在，而生物特征識別技術主要利用人體固有的生物或行為特征進行身份認證識別，成了新的研究熱點。

1 ? ?人體生物特征識別技術簡介

1.1 ?人體生物特征識別技術理論

計算機技術和生物特征傳感器的結(jié)合創(chuàng)造出了生物特征識別這一新的研究領域，根據(jù)人體特有的生理或行為特征對其身份進行認證、鑒定的技術就稱為人體生物特征認證識別技術。對每個具體的人來說，其生物特征都是獨一無二的，而且與傳統(tǒng)的方式相比，這種特征具有不可抵賴和便于攜帶等優(yōu)點，認證過程更加便捷且結(jié)果也更加安全可靠，是一種對現(xiàn)有認證技術的有力補充手段。

雖然如此，但并不是所有的生物特征都能用于身份認證，有4個條件是必須要滿足的：（1）唯一性，是最重要的一個條件，即對兩個不同的人來說，所選的生物特征必須存在一定差異。（2）普遍性，指的是所選生物特征是普遍存在的，每個人都有，否則就會出現(xiàn)對部分人群無效的問題。（3）不變性，指的是所選的生物特征在較長的一段時間內(nèi)，是不會發(fā)生變化的。（4）可采集性，所選的生物特征還必須是可以采集并量化分析的。

1.2 ?常見人體生物特征識別技術

1.2.1 ?指紋識別技術

指紋識別是一種起步早、應用較為廣泛的生物特征識別技術，受到了大部分國家的接受與認可，在金融支付、社會保障和安防等領域發(fā)揮了重要作用，而且伴隨著信息化和網(wǎng)絡化的高速發(fā)展，指紋識別的應用場景也會變得更加豐富多樣。就國內(nèi)指紋識別技術的發(fā)展水平來看，中國科學院最新研發(fā)的一對多指紋識別算法，拒識率小于0.1%，誤識率小于0.000 1%，已達國際先進水平[1]。

1.2.2 ?虹膜識別技術

虹膜結(jié)構具有唯一和非遺傳性的特點，成年人的虹膜基本不會發(fā)生變化，這使得虹膜非常適合用于生物識別。據(jù)最新研究結(jié)果顯示，各種生物特征識別技術中，虹膜識別的錯誤率是最低的。與指紋相比，虹膜識別的技術要求相對較高，目前能完全掌握其核心技術的，在國際上僅有我國的一家公司和美國的一家公司，市場前景非常廣闊。

1.2.3 ?人臉識別技術

人臉識別技術包括兩大方面：（1）對面部進行識別，多使用“多重對照法”來實現(xiàn)。（2）對面部進行認證，常用的方法有“攝動空間法”及“適應領域混合對照法”等。人臉識別由于不需要接觸設備，只需要能看到臉部就可以實現(xiàn)，所以在安防、智能卡、設備登錄等領域應用極為廣泛。國內(nèi)對這方面的研究也主要集中在警用和其他安全領域。

2 ? ?數(shù)據(jù)挖掘基本原理

2.1 ?數(shù)據(jù)挖掘技術

數(shù)據(jù)挖掘技術指的通過復雜的數(shù)據(jù)分析工具從海量的數(shù)據(jù)中突出特定數(shù)據(jù)的信息結(jié)構，提取所需信息的一種計算方法[2]。伴隨著信息技術的發(fā)展，生活中的數(shù)據(jù)越來越多，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足數(shù)據(jù)處理的要求，既不能發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的潛在聯(lián)系，也不能對數(shù)據(jù)的未來發(fā)展進行預測，很多有價值的信息被忽略或拋棄，人們迫切需要一種新的數(shù)據(jù)處理手段，對這些數(shù)據(jù)做更進一步的分析，以便進行更加有效地利用，由此就誕生了數(shù)據(jù)挖掘技術。

2.2 ?數(shù)據(jù)挖掘的一般過程

數(shù)據(jù)挖掘一般包括業(yè)務理解、數(shù)據(jù)理解、數(shù)據(jù)預處理、提取特征、構建模型、評估模型和應用模型7個步驟。

3 ? ?生物特征識別中數(shù)據(jù)挖掘技術的應用

3.1 ?生物特征識別過程

一個完整的生物特征識別過程，最少應包括生物特征注冊和生物特征識別認證兩個方面：（1）生物特征的注冊過程：首先，通過生物特征采集平臺收集用戶的生物特征信息;其次，對數(shù)據(jù)進行特征提取、編碼;最后，將用戶的生物特征保存為模板并存入數(shù)據(jù)庫。（2）生物特征識別及認證過程：將需要認證的生物特征提取后與預先保存在數(shù)據(jù)庫中的特征模板比對，根據(jù)匹配程度決定待識別用戶身份是否通過校驗。

3.2 ?生物特征識別技術主要性能指標

受生物特征在采集的時候傳感器精度、外部環(huán)境及成像圖畸變等因素的影響，即使是同一用戶的同一特征，在不同時間段采集得到的數(shù)據(jù)也存在一定的差異性，對識別的正確率造成影響。所以，要對系統(tǒng)的準確性進行衡量，常見的指標主要有：錯誤接受率（False Acceptance Rate，F(xiàn)AR），錯誤拒絕率（False Rejection Rate，F(xiàn)RR），正確接受率（Genuine Acceptance Rate，GAR）和正確拒絕率（Genuine Rejection Rate，GRR），具體含義如表1所示。

這4個指標有如下的對應關系：

GAR = 1﹣FRR （1）

GRR = 1﹣FAR （2）

由公式（1）和（2）可知，只需要計算出FRR和FAR的值，就可以準確衡量系統(tǒng)的性能。FRR和FAR的值越小，表明系統(tǒng)的準確性和實用性越高。

3.3 ?生物特征識別中數(shù)據(jù)挖掘技術的應用

基于數(shù)據(jù)挖掘的生物特征識別，是一個從歷史特征數(shù)據(jù)中提取模型的過程，主要包括處理采集數(shù)據(jù)、分類并對數(shù)據(jù)進行挖掘和評價識別效果等3個步驟。

3.3.1 ?處理采集數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)處理包括對生物特征樣本的數(shù)據(jù)采集、預處理和生物特征的提取，這也是生物特征數(shù)據(jù)挖掘的基礎。

（1）數(shù)據(jù)采集：對不同的識別技術來說，有著不同的數(shù)據(jù)采集設備，例如人臉識別和虹膜識別等，使用的是高清晰度攝像機，而指紋和掌紋識別則使用特制的光學或電容采集設備。在這一階段，應注意盡可能地減少噪音和誤差。

（2）預處理：數(shù)據(jù)采集的過程中，由于環(huán)境或人工誤差等原因的影響，總會存在一些噪音，甚至是已經(jīng)損壞的數(shù)據(jù)，這會導致不可靠的數(shù)據(jù)挖掘輸出。因此，必須在進行挖掘之前對這些數(shù)據(jù)進行預處理，主要包括數(shù)據(jù)清洗、集成、轉(zhuǎn)換和消減等步驟。

（3）提取生物特征：這也是整個過程中最為關鍵的一步，提取的效果將直接影響到整個系統(tǒng)的最終性能。在提取出生物特征點之后，需要對其進行編碼，最后保存到生物特征數(shù)據(jù)庫中去。

3.3.2 ?分類并對數(shù)據(jù)進行挖掘

一般采用K鄰近方法對圖象類的生物特征進行分類，使用神經(jīng)網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)進行挖掘。

3.3.3 ?評價識別效果

評價識別效果是對數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果進行測試和評價，并據(jù)此提出改進建議。

4 ? ?結(jié)語

生物特征識別是一個較為復雜的交叉學科，涉及物理、化學、電子技術等眾多領域，發(fā)展和應用需要盡可能多地結(jié)合各個領域出現(xiàn)的最新成果，以提高生物特征識別系統(tǒng)的可靠性和準確性。隨著數(shù)據(jù)挖掘技術的飛速發(fā)展，將數(shù)據(jù)挖掘技術應用于生物特征識別中的條件已經(jīng)成熟。因此，本文在分析兩者特點的基礎上，提出了將數(shù)據(jù)挖掘技術應用于生物特征識別中的研究思路，并給出了詳細的采集和認證流程，希望能對行業(yè)的發(fā)展進步提供一個有益的參考和借鑒。

[參考文獻]

[1]佚名.漢王指紋識別技術簡介[J].金卡工程，2000（12）：61-62.

[2]張愛國.基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術與應用[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2017（3）：86-87.