生物識別技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用研究

楊佳

（中南林業(yè)科技大學家具與藝術(shù)設(shè)計學院 湖南長沙 410004）

引言

人體特征具有人體所固有的不可復制的唯一性，這一生物密鑰無法復制，失竊或被遺忘，利用生物識別技術(shù)進行身份認定，安全、可靠、準確。而常見的鑰匙、口令、IC卡、磁卡或鑰匙則存在著丟失、遺忘、復制及被盜用等諸多不利因素。因此采用“生物鑰匙”，您可以不必攜帶大串的鑰匙，也不用費心去記或更換密碼，生物識別技術(shù)產(chǎn)品均借助于現(xiàn)代計算機技術(shù)實現(xiàn)，應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域，很容易配合電腦和安全、監(jiān)控、管理系統(tǒng)整合，實現(xiàn)自動化管理，為人們帶來極大便利。

1 智能家居及生物識別技術(shù)概述

1.1 智能家居概述

智能家居又稱智能住宅，是在物聯(lián)網(wǎng)的影響下的物聯(lián)化體現(xiàn)。智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備（如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電以及三表抄送等）連接到一起，提供家電控制、照明控制、窗簾控制、電話遠程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報警、環(huán)境監(jiān)測、暖通控制、紅外轉(zhuǎn)發(fā)以及可編程定時控制等多種功能和手段。其以住宅為平臺安裝有智能家居系統(tǒng)，實現(xiàn)家庭生活的安全、節(jié)能、智能、便利和舒適。

1.2 生物識別技術(shù)概述

生物識別技術(shù)就是通過計算機與光學、聲學、生物傳感器和生物統(tǒng)計學原理等高科技手段密切結(jié)合，利用人體固有的生理特性（如指紋、臉像、虹膜等）和行為特征（如筆跡、聲音、步態(tài)等）來進行個人身份的鑒定。人類的生物特征通常具有唯一性、可測量或可自動識別驗證、遺傳性或終身穩(wěn)定等特點，因此生物識別技術(shù)與傳統(tǒng)識別技術(shù)相比存在較大的優(yōu)勢。

生物識別系統(tǒng)對生物特征進行取樣，提取其唯一的特征并且轉(zhuǎn)化成數(shù)字代碼，并進一步將這些代碼組成特征模板。由于微處理器及各種電子元器件成本不斷下降，精度逐漸提高，生物識別技術(shù)逐漸應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域，給人們的生活帶來了便利，同時也因其具有良好的安全性能被廣泛應(yīng)用。

2 生物識別技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

用于生物識別的生物特征有手形、指紋、臉形、虹膜、視網(wǎng)膜、脈搏、耳廓等，行為特征有簽字、聲音、按鍵力度等?；谶@些特征，人們已經(jīng)發(fā)展了手形識別、指紋識別、面部識別、發(fā)音識別、虹膜識別、簽名識別等多種生物識別技術(shù)，但其中一部分技術(shù)含量高的生物識別手段還處于實驗階段。我國應(yīng)用于智能家居中的生物識別技術(shù)產(chǎn)品是相對發(fā)展比較成熟的，如應(yīng)用最為廣泛的指紋識別，研究發(fā)展基本與國外同步，早在80年代初就開始了研究，并掌握了核心技術(shù)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對比較成熟。

2.1 指紋識別

指紋是指人的手指末端正面皮膚上凸凹不平產(chǎn)生的紋線，紋線有規(guī)律的排列形成不同的紋型，指紋由于其具有終身不變性、唯一性和方便性，已幾乎成為生物特征識別的代名詞。指紋識別技術(shù)是目前最成熟且價格較便宜的生物特征識別技術(shù)，在智能家居領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，比如指紋門禁。指紋門禁系統(tǒng)以手指取代傳統(tǒng)的鑰匙，使用時只需將手指平放在指紋采集儀的采集窗口上，即可完成開鎖任務(wù)，操作十分簡便，避免了其它門禁系統(tǒng)（傳統(tǒng)機械鎖、密碼鎖、識別卡等）有可能被偽造、盜用、遺忘、破譯等的弊端。

2.2 面部識別

面部識別又稱人臉識別、面像識別、面容識別等等，面部識別使用通用的攝像機作為識別信息獲取裝置，以非接觸的方式獲取識別對象的面部圖像，計算機系統(tǒng)在獲取圖像后與數(shù)據(jù)庫圖像進行比對后完成識別過程。面部識別在智能家居中的應(yīng)用也是以門禁為主，面部識別系統(tǒng)通過攝像機識別裝置，在捕捉面部圖像后與后臺設(shè)置存儲的面部信息數(shù)據(jù)進行對比、分析、鑒別和確認。當有陌生人進入安防領(lǐng)域被攝像頭捕捉到，在后臺存儲數(shù)據(jù)并及時通知業(yè)主，也可從數(shù)據(jù)庫中已登記的所有人像中搜索查找是否有指定的人像存在。

2.3 聲音識別

聲音識別就是通過分析使用者的聲音的物理特性來進行識別的技術(shù)。現(xiàn)今，雖然已經(jīng)有一些聲音識別產(chǎn)品進入智能家居市場，主要是一些語音命令，但使用起來還不太方便，這主要是因為傳感器和人的聲音可變性都很大。另外，比起其他的生物識別技術(shù)，它使用的步驟也比較復雜，在某些場合并不方便。很多研究工作正在進行中，我們相信聲音識別技術(shù)未來將取得重大進展。

2.4 步態(tài)識別

步態(tài)識別是一種新興的生物特征識別技術(shù)，旨在通過人們走路的姿態(tài)進行身份識別，與其他生物識別技術(shù)相比，具有非接觸、遠距離和不容易偽裝等優(yōu)點，在安防反恐中，通過步態(tài)識別能遠距離判斷異常行為并提前預警。因此，步態(tài)識別可以很好地和其他生物識別技術(shù)融合使用，在遠距離識別方面為其他生物識別技術(shù)“補短”，進一步提高識別精度和識別效率，在家庭安防中發(fā)揮重要作用。

3 生物識別技術(shù)未來發(fā)展趨勢分析

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，各種生物識別技術(shù)不斷發(fā)展和提高，在全球信息化、網(wǎng)絡(luò)化的大背景下，生物特征識別技術(shù)的應(yīng)用面會越來越廣，深度會不斷深入，并將呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化和整合趨勢。

3.1 生物多模型化識別

單項生物識別技術(shù)很難全部滿足普遍性、唯一性、穩(wěn)定性和不可復制性的要求。例如，指紋識別技術(shù)相對于用戶手部殘缺，聲音識別系統(tǒng)相對于嘈雜環(huán)境，人臉識別系統(tǒng)相對于雙胞胎和面部損傷人群等，這些基于單項生物特征識別技術(shù)的系統(tǒng)，經(jīng)常因為某些特殊的用戶，而影響其系統(tǒng)的整體地實用性和安全性。顯然，多模型化生物特征識別技術(shù)將會使這些問題迎刃而解。即綜合利用來自同一生物特征的模型，對同一生物可采用多種識別技術(shù)，即可應(yīng)對以上問題。

3.2 生物識別技術(shù)融合

智能家居系統(tǒng)是一個基于計算機技術(shù)的信息化系統(tǒng)，生物識別技術(shù)的應(yīng)用為用戶帶來了便利，但是如果在一套智能系統(tǒng)中綜合采用這些生物識別技術(shù)，就伴隨著成本過高、操作復雜、系統(tǒng)交叉的問題，對于這種高技術(shù)的家居系統(tǒng)，老人和兒童就會很難操控。因此各種生物識別系統(tǒng)走向融合，進一步提升智能系統(tǒng)的整體效果，是未來智能家居生物識別技術(shù)的發(fā)展趨勢，各技術(shù)的融合可以簡化使用過程的復雜性、提高系統(tǒng)的安全性、創(chuàng)造功能的多樣性，以及帶來使用體驗的愉悅感，達到1+1＞2的效果。

4 結(jié)語

生物識別技術(shù)在我們的社會生活中應(yīng)用十分廣泛，比如銀行、刑偵、交通、車站、小區(qū)等，但在智能家居領(lǐng)域中生物識別技術(shù)所發(fā)揮的作用必須是以人為本，除了常用的安防，門禁作用外，應(yīng)順應(yīng)智能家居發(fā)展趨勢，更關(guān)注用戶的心理體驗、健康體驗、娛樂體驗。作為21世紀的朝陽產(chǎn)業(yè)，生物識別技術(shù)已經(jīng)滲透到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，這些技術(shù)的發(fā)展必然會把生物識別帶入到一個新的高度，并把人們的智能生活帶入到一個嶄新的天地之中。