生理模態

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如前所述，生理模態基於對人體部分（如虹膜、指紋、手指形狀和位置等）的直接測量。

有一些生理特徵在人的一生中保持不變。它們可以成為識別個體的極佳資源。

指紋識別系統

它是最知名和最常用的生物識別解決方案，用於在生物識別系統上對人員進行身份驗證。它之所以如此受歡迎，是因為有十個可用的生物識別來源，並且易於獲取。

每個人都有獨特的指紋，它由脊、溝和線條的方向組成。脊的基本模式有三種，即弓形、環形和螺旋形。指紋的唯一性由這些特徵以及細節特徵（如分叉和點（脊端））決定。

指紋是最古老、最流行的識別技術之一。指紋匹配技術主要有三種：

• 基於細節特徵的技術 - 在這些技術中，會找到細節特徵點，然後將其對映到手指上的相對位置。有一些困難，例如，如果影像質量較低，則難以正確找到細節特徵點。另一個困難是，它考慮了脊和溝的區域性位置；而不是全域性。

• 基於相關的方法 - 它使用更豐富的灰度資訊。它透過能夠處理不良質量資料來克服基於細節特徵方法的問題。但它也有一些自身的問題，例如點的定位。

• 基於模式（基於影像）的匹配 - 基於模式的演算法比較儲存模板和候選指紋之間的基本指紋模式（弓形、螺旋形和環形）。

指紋識別系統的優點

• 它是最現代的方法。
• 它是最經濟的方法。
• 它非常可靠和安全。
• 它使用小型模板，從而加快了驗證過程。
• 它消耗更少的記憶體空間。

指紋識別系統的缺點

• 疤痕、割傷或手指缺失可能會阻礙識別過程。
• 系統可能會被使用蠟製成的人造指紋欺騙。
• 它涉及與系統的物理接觸。
• 它們在輸入樣本時會留下手指的圖案。

指紋識別系統的應用

• 驗證駕駛執照的真實性。
• 檢查駕駛執照的有效性。
• 邊境控制/簽證簽發。
• 組織中的訪問控制。

人臉識別系統

人臉識別是基於確定下顎和下巴的形狀和大小、眼睛、眉毛、鼻子、嘴唇和顴骨的形狀和位置。二維人臉掃描器開始讀取面部幾何形狀並在網格上記錄它。面部幾何形狀以點的形式傳輸到資料庫。比較演算法執行人臉匹配並得出結果。人臉識別可以透過以下方式執行：

• 面部測量 - 在這種型別中，測量瞳孔之間的距離或從鼻子到嘴唇或下巴的距離。

• 特徵臉 - 它是將整體人臉影像分析為許多人臉的加權組合的過程。

• 皮膚紋理分析 - 定位一個人皮膚上獨特的線條、圖案和斑點。

人臉識別系統的優點

• 它提供在資料庫中輕鬆儲存模板的功能。
• 它減少了識別人臉影像的統計複雜性。
• 它不涉及與系統的任何物理接觸。

人臉識別系統的缺點

• 面部特徵會隨著時間推移而發生變化。
• 唯一性無法保證，例如，在同卵雙胞胎的情況下。

• 如果候選人的面部表情有所不同（例如輕微微笑），則可能會影響結果。

• 它需要充足的光線才能獲得正確的輸入。

人臉識別系統的應用

• 通用身份驗證。
• 訪問控制驗證。
• 人機互動。
• 犯罪識別。
• 監控。

虹膜識別系統

虹膜識別基於人眼中虹膜的圖案。虹膜是色素化的彈性組織，中心有一個可調節的圓形開口。它控制瞳孔的直徑。在成年人中，虹膜的紋理在一生中都是穩定的。左右眼的虹膜圖案不同。虹膜圖案和顏色因人而異。

它涉及使用能夠拍攝虹膜照片的相機拍攝虹膜照片，將其儲存起來，並使用數學演算法將其與候選人的眼睛進行比較。

虹膜識別系統的優點

• 它非常準確，因為兩個虹膜匹配的機率是十億分之一。

• 它具有很強的可擴充套件性，因為虹膜圖案在人的一生中保持不變。

• 候選人無需摘掉眼鏡或隱形眼鏡；它們不會影響系統的準確性。

• 它不涉及與系統的任何物理接觸。

• 由於模板尺寸小，它提供即時驗證（2 到 5 秒）。

虹膜識別系統的缺點

• 虹膜掃描器價格昂貴。
• 高質量的影像可能會欺騙掃描器。
• 為了進行準確掃描，需要使用者保持頭部不動。

虹膜識別系統的應用

• 國家安全和身份證件，例如印度的Aadhaar 卡。
• Google 使用虹膜識別來訪問其資料中心。

手形幾何識別系統

它包括測量手掌的長度和寬度、表面積、手指的長度和位置以及手的整體骨骼結構。每個人的手都是獨一無二的，可以用來將一個人與其他人區分開來。手形幾何系統主要有兩種：

• 接觸式 - 手放在掃描器的表面上。這種放置由五個銷釘定位，這些銷釘引導候選人的手正確地定位到相機前。

• 非接觸式 - 在這種方法中，獲取手部影像不需要銷釘或平臺。

手形幾何識別系統的優點

• 它堅固耐用且使用者友好。
• 皮膚水分或紋理的變化不會影響結果。

手形幾何識別系統的缺點

• 由於手形幾何結構並不唯一，因此它並不十分可靠。
• 它對成年人有效，但不適用於正在發育的兒童。

• 如果候選人的手上戴著珠寶、石膏或患有關節炎，則可能會出現問題。

手形幾何識別系統的應用

• 核電站和軍隊使用手形幾何識別進行訪問控制。

視網膜掃描系統

視網膜是眼球后部的內襯層，覆蓋了眼球內表面 65%。它包含感光細胞。由於供應血液的複雜血管網路，每個人的視網膜都是獨一無二的。

它是一種可靠的生物識別技術，因為視網膜圖案在人的一生中保持不變，除了患有糖尿病、青光眼或某些退行性疾病的人的圖案除外。

在視網膜掃描過程中，會要求使用者摘掉隱形眼鏡或眼鏡。將低強度的紅外光束照射到使用者眼睛中 10 到 15 秒。在掃描過程中，紅外光會被血管吸收，形成血管圖案。然後將此圖案數字化並存儲在資料庫中。

視網膜掃描系統的優點

• 它無法偽造。

• 它非常可靠，因為錯誤率為千萬分之一（幾乎為 0%）。

視網膜掃描系統的缺點

• 它不十分使用者友好，因為使用者需要保持穩定，這可能會造成不適。

• 它往往會揭示一些健康狀況不佳的情況，例如高血壓或糖尿病，從而導致隱私問題。

• 結果的準確性容易受到白內障、青光眼、糖尿病等疾病的影響。

視網膜掃描系統的應用

• 一些政府機構（如 CID、FBI 等）正在實踐它。

• 除了安全應用外，它還用於眼科診斷。

DNA 識別系統

脫氧核糖核酸 (DNA) 是存在於人體內的遺傳物質。除了同卵雙胞胎外，每個人都可以透過其 DNA 中發現的特徵來唯一識別，這些特徵位於細胞核中。可以從許多來源收集 DNA 模式，例如血液、唾液、指甲、頭髮等。

在細胞內，DNA 以稱為染色體的長雙螺旋結構組織。人類有 23 對染色體。在總共 46 條染色體中，後代從每個生物學父母那裡繼承 23 條染色體。後代 99.7% 的 DNA 與其父母共享。剩下的 0.3% 的 DNA 包含對個體唯一的重複編碼。

DNA 分型的基本步驟如下：

• 1. 從血液、唾液、頭髮、精液或組織等任何來源獲得的樣本中分離 DNA。

• 2. 將 DNA 樣本分離成較短的片段。
• 3. 根據大小對 DNA 片段進行排序。
• 4. 比較來自不同樣本的 DNA 片段。

樣本越詳細，比較越精確，從而越能準確識別個人。

DNA 生物識別與所有其他生物識別技術的不同之處在於：

• 它需要有形的物理樣本而不是影像。

• DNA 匹配是在物理樣本上完成的。沒有特徵提取或模板儲存。

DNA 識別系統的優點

它提供最高的準確性。

DNA識別系統的缺點

• 從樣本採集到結果的程式長度較長。
• 由於資訊量更大，它帶來了隱私問題。
• 它需要更多的儲存空間。
• 樣本汙染或樣本降解可能會影響結果。

DNA識別系統的應用

• 它主要用於證明有罪或無罪。
• 它用於物理和網路安全。