人工智能新科技：深度解析指静脉识别的源起、应用与发展

如果要证明“你”是“你”,你会选择什么方式？人脸识别or指纹识别or密码、卡片?

可是,如果遇上万能指纹、你的照片、卡片遗失、密码被盗,还能轻易证明“你”是“你”吗？

▲图为《e-zones》杂志2017年4月20日第975期报导

进入人工智能时代,一项利用手指静脉特征进行比对识别、不可复制、高安全性的精准活体识别新科技开始进入大众的视野,它叫做指静脉识别。

然而,即使是曾经使用过该技术的人,对指静脉识别技术也都是一知半解。笔者将在本文系统整理指静脉识别技术的“前世今生”,告诉大家指静脉识别是什么。

指静脉识别:利用手指静脉特征进行比对的精准活体识别技术

指静脉识别,是通过近红外光对手指进行照射,流动血液中的血红素吸收了近红外光后,获得了清晰的手指静脉图像,再使用特定的算法从图像中提取出特征值,识别时将提取的特征值数据与存储的特征值数据进行比对,给出识别比对的结果,从而达到身份识别的功能。

▲图为指静脉识别技术原理

手指静脉特征与人脸、指纹等其他生物特征相比,有以下几大特点:

1、稳定:手指静脉是人体最稳定的生物特征之一,同一个人的手指静脉分布特征在成年之后终身不变。

2、唯一:两个人手指静脉结构相同的几率是34亿分之一,即使是具有相同DNA的同卵双胞胎的手指静脉形态也不相同。

3、难获取:手指静脉分布在皮肤之下,形状错综复杂,难以窃取,而且指静脉识别是基于活体手指中的血红素能够吸收近红外光才形成静脉图像。

4、必须活体获取:如果手指脱离人体后,静脉血管中的血液特性会发生变化,致使无法获取静脉图像并通过静脉识别设备的验证。

因此,相比于人脸识别、指纹识别,指静脉识别具有活体识别、体内特征不可复制、唯一稳定、无法破解等特点,是人工智能时代最安全、最精准的生物识别技术。

指静脉识别技术发展大事记

在查阅了众多指静脉识别技术的文献期刊后,笔者发现,指静脉识别技术并非由中国学者/企业的首次提出,早在20世纪80年代,世界影像巨头的科学家便首次提出手背静脉识别技术,再由日本企业研发并发扬推广手指静脉识别。

笔者总结,指静脉识别技术的发展可分为想法萌芽期(1983-1996年)、技术初创期(1997-2007年)、技术成长期(2008-2014年)、应用爆发期(2015年至今)4个阶段。

▲图为笔者整理的指静脉识别发展大事记

阶段	主要事件
想法萌芽期(1983-1996)	▪1983年,柯达公司的科学家Joseph Rice发明手背静脉特征识别技术,并在1987年获得世界范围内指静脉识别技术的第一个专利。 ▪1992年,有报道指出,日本北海道大学的K.Shimizu提出,可以将人体手内血管红外成像作为身份识别依据。
技术初创期 (1997-2007)	▪1997年,韩国BK System公司发布亚洲第一个手背静脉识别的商用产品BK-100。 ▪2000年,日本学者Kono等人提出,可以利用近红外光采集指静脉图像实现身份识别,并给出了一种有效的提取特征方法。这是指静脉识别技术研究方面最早可见的公开权威学术文献。由此,日本开始成为全球指静脉识别技术最先进的国家,日立与索尼专注于手指静脉识别,富士通专注于手掌静脉识别。 ▪2003年,中国学者开始研究指静脉识别技术。《清华大学学报》报道了该校利用自行设计的近红外血管图像采集仪提取血管的原始图像及识别结果。之后,北京大学、哈尔滨工程大学、中国民航大学等大学和科研机构也纷纷加入静脉识别研究行列。
技术成长期 (2008-2014)	▪进入21世纪,日本国内采用生物识别技术的银行ATM中,手指静脉识别技术的市场占有率已达70%。 ▪2008年,日立指静脉识别产品进入中国,正式启动了中国指静脉识别的应用市场。同时,中国民营企业也开始进入指静脉识别市场。 ▪2008年,微盾科技创始人之一陈建昌开始以团队方式研发指静脉识别技术。 ▪从2008年开始,国内指静脉识别的主要厂家均陆续成立。2009年,依托于北京大学实验室研发成果的燕南科技成立;2011年,鑫保泰开始转型研发指静脉产品；2011年,圣点科技成立,专注指静脉解决方案。 ▪2012年,由中国科学院自动化研究所发起的国家生物识别产业技术创新战略联盟成立,为指静脉识别技术的产学研合作和产业发展带来了良机。
应用爆发期 (2015至今)	▪从2008年日立进入中国开始,经过几年的技术积累与产品开发,中国指静脉识别技术从2015年开始逐渐进入应用爆发期,成为全世界指静脉识别技术应用最丰富的国家。 ▪2015年,微盾科技成立子公司释金石科技,专注于指静脉识别技术在健身房行业的应用。 ▪2015年,内蒙古全省高考采用燕南科技提供的指静脉识别技术。 ▪2016年,智慧眼成立子公司脉迪,专注于在指静脉识别技术在社保行业的发展。 ▪2016年,李克强总理参观山西圣点科技,并现场体验指静脉识别技术。 ▪2017年,微盾科技成立子公司金洛克,并推出行业内第一把指静脉门锁,正式将指静脉识别技术引入家居/门锁行业。2017年,也被行业内定义为指静脉锁元年。 ▪2017年5月1日, GB/T 33135-2016《信息技术 指静脉识别系统 指静脉采集设备通用规范》正式实施。 ▪2018年7月1日,(GB/T35742-2017《公共安全指静脉识别应用图像技术要求》、GB/T35676-2017《公共安全指静脉识别应用算法识别性能评测方法》正式实施)

截止发稿之前,笔者了解到,当前指静脉识别技术已经衍生出来的产品包括:模块、采集仪/认证仪、门禁/考勤机、门锁、保险柜、智能柜、闸机、后端认证云平台等。

指静脉识别在社保、安防领域应用广泛

通过查阅国内较大的指静脉识别厂商微盾、脉迪、圣点等公司的官网,并与行业内的销售人员沟通后了解到,出于个人隐私保护、安全性的考虑,当前指静脉识别主要的应用场景还是在社保、安防行业。

1、社保行业:指静脉识别让老人证明自己身份更方便

由于有一定比例的60岁以上老人存在指纹浅、手指脱皮、有茧等问题,且生存认证时主要以老人身份证照片进行人脸比对,但老人容貌变化与年轻时(身份证照片)普遍相差较大,导致指纹识别、人脸识别在社保养老生存认证上无法更准确、更便捷地证明老人的身份。因此,指静脉识别成为证明老人身份的最好的技术方案,指静脉识别终端机、手持指静脉识别终端成为社保行业应用较多的产品。

▲图为退休老人正在办理养老审核(生存认证)

2、安防行业:指静脉识别让出入控制的身份识别更精准

安防领域的指静脉识别产品包括指静脉识别门禁、闸机、签到设备等,主要还是用于区域的出入身份识别。由于指静脉识别对识别环境要求较低,因此相比于其他生物识别技术,指静脉识别的精准率更高。

指静脉识别距离高市场接受度、大规模应用还有多远?

虽然指静脉识别技术源自日本,且至今在社保、安防行业应用也较为广泛,但指静脉识别技术与大规模应用之间还有一定距离。根据行业观察,笔者认为,要让指静脉识别技术进入高速爆发期,行业内企业需要重点关注以下三个方面:

1、联合大企业,指静脉识别技术的市场教育才能更高效、更持久

相比于人脸识别、指纹识别,指静脉识别在商家与消费者的知名度还比较低,大家对于指静脉识别技术是什么、怎么用、靠不靠谱都存在疑惑。因此,笔者常看到微盾、圣点科技、释金石等行业领先公司所到之处均积极推广宣传、做指静脉识别的技术普及与应用普及。

笔者认为,市场教育需要财力,指静脉识别企业应寻求与大企业合作的机会,新技术的市场教育才能更高效、更持久。

2、指静脉识别模块小型化是大规模市场应用的前提

指静脉识别作为一项底层识别技术,要大规模应用,必须要嵌入到不同品类、特别是消费人群广的消费电子产品中,好比人脸、指纹嵌入在手机当中。模块小型化是指静脉识别技术嵌入消费电子产品的关键前提,但由于小型模块对识别的精准率影响较大,行业厂家需要思考两者之间如何平衡。

▲图为某指静脉智能锁,小型化指静脉模块的延伸终端产品

3、企业需要找到百亿、千亿甚至万亿消费级大行业的技术应用点

当前阶段,指静脉识别技术主要还是应用在社保行业与安防行业,但社保行业与安防行业较为封闭,投资者、消费者对行业所知甚少,因此,虽然应用广泛,但技术却不为行业外人所知。

▲图为某企业指静脉智能健身场馆解决方案图示

笔者认为,如果企业找到了百亿、千亿的消费级大市场作为技术应用点,技术知名度提升指日可待。所幸的是,在2017年,我们已经看到了指静脉识别技术在健身行业与家居行业成功落地推广。释金石在行业内首推以指静脉识别技术为核心的智能健身房解决方案,进军健身市场;金洛克在行业内首推指静脉智能门锁,进军智能家居市场。这两个千亿级大市场的应用,或许将帮助指静脉识别技术更为大众所知。