新的生物识别方法:生物声学签名





韩国科学家发明了一种新的生物特征识别方法:通过声波穿过人体(手指)。事实证明,这个信号对于每个人来说都是非常独特的。而且它没有光学生物识别方法的主要漏洞,例如指纹,虹膜或面部扫描。所有这些方法天生就容易受到“生物材料”摄影欺骗的影响。这不适用于声波,无法拍摄。



先进的生物声学频谱分析系统可调节微振动,这些振动会在人体中传播并产生独特的光谱特征。在测试中,该特征保持了两个月,并提供了41位受试者的验证准确性,达到97.16%的水平。



随着物联网和智能事物的普及,预计生物识别技术将变得越来越重要。基本的生物特征认证依赖于人体图像。但是如上所述,这些图像可以被入侵者复制。指纹最容易伪造。



指纹篡改



可以在玻璃表面,智能手机,门把手或其他光滑表面上拍摄人的指纹,然后将其打印,蚀刻到印刷电路板上,然后从明胶上复制下来,然后准备好“人造手指”。使用描图纸和木胶的







更可靠选项可与Apple TouchID配合使用:



  1. 2400 dpi. TouchID, .

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  3. 1200 dpi.

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  5. TouchID.

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基于虹膜的识别系统被认为更准确,尽管使用高分辨率打印机和常规隐形眼镜从人的照片中也可以制造出假虹膜(请参阅Samsung Galaxy S8虹膜扫描仪欺骗视频)。



为了复制虹膜,在夜间模式下(对于红外光谱)从平均距离拍摄的人的照片就足够了。照片在激光打印机上打印,因此虹膜的大小与隐形眼镜的大小匹配。然后,将隐形眼镜放在纸上,并使用此照片将手机解锁。







替代生物识别



为了解决这些问题,研究人员提出了替代性的生物识别技术,包括掌纹静脉耳廓指关节纹鼻孔认证和组合式多模态生物识别但是,所有这些技术仍然依赖于所得光学图像的结构特征,因此易于受到使用复制的生物特征数据的篡改。



生物声学特征



新的生物特征认证平台以根本不同的方式工作。它基于声谱中的生物动力学手指响应。这是第一个建议以这种方式使用双声学的科学工作。以前的声学技术仅限于语音识别和呼吸音签名,而其他选择仍然相对未开发。



以下是使用声音信号特性通过手指的骨骼和组织进行传输的声音识别系统的平台和概念的示意图。





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该图显示了所提出的生物声学传感方案是如何工作的。当人们用手触摸对象时,微振动会通过手指和手传播,并携带有关与之交互的对象的信息。由于每个人体的解剖特征,声音信号的传输方式有所不同。因此,信号包含有关人体结构的解剖信息,即骨骼,软骨,肌腱和肌肉组织-并取决于它们的几何形状以及生物力学特性。



为了进行身份验证,用户将手指放在平台上,信号发射器(换能器)和声学传感器位于平台上。选择激励和探测的位置,使声音信号通过手指的近端和中指骨。尤其是,声传感器位于远侧指间前折痕上方3 mm处,即指骨远端的下端。发射器距离声学传感器50毫米,完全覆盖了手指中指骨的长度。



实验表明,单个波形在不同的手指压力下会保持不变。





不同压紧力(d)下的重复性和波形



在100 Hz至3 kHz的范围内以10 Hz的步长进行测量,这需要15秒。也许,随着硬件的改进,这些特性可以得到优化。



开始实验时,科学家担心由于组织和细胞的变化,信号会发生变化。因此,实验以30天的间隔重复了3次。他们惊讶地发现,在此期间,生物声学特征完全没有改变。尽管可以假定,随着人的成长和衰老,他的解剖结构仍会发生明显变化,足以影响信号的形状。



这项研究也产生了意想不到的效果。生物声频光谱法已被证明在组织分析中是如此精确,以至于发明人甚至已经开始探索其在诊断肌肉骨骼疾病中的用途。



描述生物声学特征的科学文章发表在IEEE控制论交易(doi:10.1109 / TCYB.2019.2941281)中。






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