准确率超指纹百倍 理工宅男研发指静脉识别

03.06.2016  13:38

制图/杨仕成

6月1日,罗敏团队正在试验“指静脉识别”的准确性和快速性。

罗敏(中)和“指静脉识别”技术团队部分成员。

华西都市报记者吴柳锋 李寰 摄影 吴小川

还有几天,高考将正式拉开帷幕。2015年11月1日,刑法修正案(九)正式实施。其中规定,在高考等国家考试中作弊将被追究刑责,最高可处以7年有期徒刑。针对作弊入刑后的首次高考,教育部极为重视,接连发文要求各地做好作弊防控系统。目前,为严防替考,确定考生真实身份,四川、广东、辽宁、河南等多省已采取指纹识别,内蒙古甚至在去年已率先采用指静脉生物识别技术,用以验证高考考生信息。

而在川内,电子科大的一群理工宅男组团研究“指静脉识别”,截至目前已斩获11个奖项。6月1日,华西都市报记者走近该团队,揭开了指静脉识别的神秘面纱。采用这一识别系统,只需将手指放在识别器上,短短70毫秒,就能验证出个人独有的手指静脉图像是否和身份信息相匹配,比传统指纹识别准确率高出百倍。

实验名称

“指静脉识别”系统测试

实验单位

电子科大指静脉实验项目组

实验目的

“指静脉识别”系统准确率测试

实验结果

1秒内完成身份识别自动开锁

A

生物识别

指纹识别存在漏洞内蒙古高考引入指静脉识别

今年3月8日,教育部就做好2016年普通高校招生工作下发通知,要求结合各地实际,采用二代身份证现场报名确认、现场采集照片和指纹或指静脉等生物特征、及时进行信息比对等措施严防替考。这是教育部首次正式在文件中提及高考可引入指静脉识别技术。

事实上,指静脉识别作为防替考利器首次走进公众视野,是内蒙古在去年高考中率先引入了这一高科技识别技术。

在日常生活中,指纹识别已被广泛应用于上班打卡、智能手机解锁等领域。但专家研究发现,指纹识别仍存在一定安全漏洞,容易被低成本复制和伪造。一方面,有些人的指纹采集不易,另一方面,指纹裸露在体表,可以被复制利用。

华西都市报记者发现,可用来代替本人指纹的指纹膜硅胶在网上居然有人公开叫卖。这种指纹膜硅胶可以在采集指纹后,再将其倒入模板里面成型。

2014年,央视《新闻直播间》曝光的河南高考替考事件中,“枪手”就是将指纹膜套在手指上,成功骗过了验证机器。

准确率超指纹百倍大学生研发指静脉识别获奖

国外的一些大片中,曾有这样的镜头:有人为进入一些特殊区域,甚至切断他人手指,以解码指纹锁。6月1日,电子科大研三学生罗敏笑言,随着指静脉识别的大量运用,这种情节以后很难再现了。

从2014年11月开始,罗敏和几个同学开始研究指静脉识别技术。一年半后,他们的研究成果先后获得了“菁蓉杯全球创新创业大赛”季军、“互联网+大学生创新创业大赛”金奖等11个奖项。

医学研究证明,指静脉的血管纹路具有稳定性和唯一性,7-70岁人群指静脉血管形状不会改变。因此,与指纹识别相比,指静脉识别是一种识别安全性更高的技术,利用人体血管在特殊光照下形成的结构图像,作为身份识别依据。“指静脉识别属‘活体检测’,如果像电影中演的那样切断手指,血红蛋白会停止流动,就无法形成指静脉成像。”罗敏说。

国际上曾做过生物识别的准确性研究,专门对比了声纹、指纹、人脸、指静脉及虹膜识别的安全级别,结果发现,声纹识别安全级别最低,“指静脉识别跟虹膜识别属同一安全级别,超指纹识别百倍左右。”罗敏说。

B

华西实验

红外线照射手指

静脉微弱反射形成纹路图像

从最初的4人发展到11人,现在,罗敏的团队已在电子科大清水河校区附近成立了工作室,专注于提高指静脉识别的速度和精度。

6月1日,在工作室内,罗敏团队进行了一组指静脉识别的身份认证实验。指静脉识别系统包括信息采集、信息处理和指令终端三部分。其中,一个拳头大小的黑盒子负责信息采集,信息处理交由一台平板电脑完成,而指令终端则是一个特制的小型门锁。

实验开始前,记者在电子科大随机找了3名学生作为此次实验的志愿者。一切准备就绪后,实验人员开始对3人的右手食指进行指静脉采集。

当3人的右手食指陆续放在黑盒子内时,电脑上清晰地出现了形状各异的血脉纹路。罗敏说,这个黑盒子的最上方内置了一个LED灯,手指放在滤光片上时,下方的红外相机就开始发出红外光线照射手指,而只有静脉部分会发出微弱反射,这样就形成了手指静脉的纹路图像。

指静脉识别系统

1秒之内即可完成验证开锁

3名志愿者的指静脉纹路采集完成 后,实验人员将其分别命名,然后储存到已有2000多个指静脉数据的系统库中。

接下来,实验人员开始进行验证。一名志愿者将右手手指伸进信息采集的盒子,贴紧滤光片,信息处理系统当即进行高速运转,电脑左下角的数字不断交替滚动,试图寻找相同纹路并进行匹配。很快,系统找到了名为“yysl1”的静脉图像。随即,信息处理系统发出“开门”指令,特制的小型门锁马上亮起绿灯,“咔嚓”一声,小门应声开启。

随后,另一名志愿者开始“戏耍”静脉识别系统,他将左手食指贴紧滤光片,门上很快就亮起红灯,小门无法开启。“在进行一对一匹配识别时,信息处理只需要70毫秒。”实验人员说,换句话说,如果系统储存了100个用户,从采集到信息处理再到最终开锁,1秒之内即可完成。

焦点问答

相比指纹

指静脉纹路 很难被窃取

华西都市报:在生物识别中,哪一种安全级别最高?

罗敏:声纹识别的安全级别最低,为1:500,即每500人中,最多出现1个相同的样本。此外,人脸识别的安全级别为1: 1000;指纹识别为1:10000;指静脉识别为1:100万;虹膜识别为1:150万。最高的是DNA,安全级别是1:800万亿。

华西都市报:目前,指静脉识别的应用程度如何?

罗敏:截至2015年,指纹识别的应用最为广泛,占到58%,其次是语音识别占22%,静脉识别仅占2%。不过,现在研发指静脉识别的越来越多,有的省份已经用到了高考上,未来几年,它占有的市场会越来越大。

华西都市报:指纹识别应用不久,网上就有了指纹膜硅胶售卖。指静脉识别容易出现类似替代品么?

罗敏:指静脉识别与指纹识别最大的不同,就是“活体采集”,必须要在血红蛋白流动的情况下,才能形成静脉纹路图像。此外,指静脉图像也不会像指纹那样,容易留下痕迹。因此,除非你主动,否则别人很难窃取到你的指静脉图像。

C

创客故事

外行思维帮助找到突破口

余翊森,江西九江人,研发团队的关键先生,就读于电子科大信息与信号处理专业,今年研二。

他与师兄罗敏相识,源于2013年的一次数学竞赛,两人惺惺相惜。2014年,罗敏说出研究静脉识别的想法后,两人一拍即合。

“但我是研究雷达信号处理的,和静脉识别只关注二维成像有很大的差别。”余翊森说,事后证明,正是这种“外行”的思维,让他找到了“从无到有”的突破口。

在师兄的鼓动下,几人说干就干。2014年11月,研究正式开始。最开始的时候,大家两眼一抹黑,只看到日本有研究成功的先例,却得不到关键的信息。

经过一段时间的摸索后,他们发现,最关键的是信息处理的算法,如果在算法上找到突破口,下一步的研发就好办了。2015年初,在和朋友的一次聊天中,余翊森突然开了窍。

“我记得很清楚,那是一个下午,一个朋友聊天时说到其他领域的一种较为普遍的算法,我一下就找到了灵感。”余翊森说,之前他根本没考虑过这种算法,因为速度太慢,如果用这种算法做成产品,根本无法适应市场。但经朋友点拨,他开始从这个算法切入,一下就找到了突破口,“当天我们试了一下,速度提升了10倍。”

埋头研发一度冷落了女友

攻克了这个技术难题,往后的研发就相对容易多了。

算法的速度提上去后,余翊森和罗敏最想知道的是准确度有没有受到影响。他们联系到国内一个指静脉数据库进行验证,最终,在2万多个数据中,验证结果全部正确。

“经过无数次算法升级后,一比一匹配,整个过程只需要70毫秒。”罗敏说,自此,他们打通了指静脉采集和信息处理的前两关。而将处理后的信息通过指令的方式发送到终端,又是整个环节中最为容易的。

很快,他们实现了用指静脉识别开锁。接下来,他们想把指静脉识别用到ATM机取款、社保认证、静脉支付、考试身份认证等领域。“我们正在研究将采集到的数据进行分类处理,就像指纹通过簸箕形和斗形来进行大致分类一样。”罗敏说,一旦分类成功,信息处理的速度又将大幅提高。

研发成功后,余翊森迫不及待地把女友叫到实验室,可被冷落了很久的女友显然还有些情绪,“最开始展示时,她还有点新鲜感,之后就不感兴趣了。”余翊森说,女友还给他泼凉水:“你们花这么长时间,就是研究这个小玩意儿?”

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