心電身份識別技術的警務應用前瞻

摘要：心電身份識別是新型生物識別方案的代表，具有唯一性、可采集性、易處理性和安全性的特點。目前，該識別技術還存在問題和難點需要突破。非接觸式心電身份識別系統(tǒng)的研發(fā)利用能夠為警務工作賦能增效，例如，該系統(tǒng)在較遠距離收集研判活體心臟的外形及運動等特有數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)即可進行身份識別，對于警方來說，它將是針對大規(guī)模蒙面人員展開身份識別認證又一重要利器。同時，該系統(tǒng)衍生的發(fā)展還具有可期待性，能夠衍生出探頭式、手持式、移動式等采集終端，強化警方的偵破能力，有力打擊犯罪，是未來警務應用領域的重要手段。

關鍵詞：心電身份識別;警務應用;前瞻

中圖分類號：TP391.4

文獻標識碼：A

文章編號：CN61-1487-（2020）08-0038-03

傳統(tǒng)識別技術在科學技術的飛速發(fā)展中，越來越體現(xiàn)出局限性。傳統(tǒng)識別技術在使用過程中存在遺失、被盜、被偽造的可能性。因此，生物特征識別技術憑借便捷、可靠、低成本的特點，使得人們更加關注、認可該技術。生物特征身份識別技術（Biometric Identification Technology，BIT）是能夠獲取和分析人體特征，從而進行身份識別的新技術。生活中遇見的生物特征識別技術有：DNA識別技術，根據(jù)DNA結構不同的特點識別身份，結果十分精確。但是該技術受場地、環(huán)境和病理原因的影響，識別結果也會存在差異。步態(tài)識別技術：根據(jù)走路姿勢判斷識別個體，容易遭到外界環(huán)境因素的影響。指紋識別技術，指提取分析手指上的紋理特征后識別個體，很早以前就已經(jīng)出現(xiàn)且應用于實際生活中，但是指紋存在被仿冒的風險。人臉識別技術，通過對面部器官之間的關系來進行身份識別的技術，但是遮擋住面部或光線不佳，會影響識別的準確度。虹膜識別技術，通過提取眼睛虹膜特征，進行身份識別的一種技術，虹膜穩(wěn)定性強，但是識別運算復雜，采集設備造價過高。

現(xiàn)有的生物特征識別技術類型眾多，且方便實用，但是在識別技術上都會存在大大小小的問題和局限，單純的一種識別方式，目前來看已不能完全適應現(xiàn)實社會的發(fā)展。時至今日，識別技術正朝著復合型識別和新生物識別技術的發(fā)展方向前進。心電圖（Electrocardiogram，ECG）是指心電圖儀器通過記錄心臟運動的電位差別，利用機器繪制而形成的圖形。根據(jù)公開資料顯示，1996年美國科學家利用ECG信號，開展識別個體的實驗。

一、心電身份識別技術概述

生物特征體現(xiàn)了人類的身體特征?；谏锾卣鞯淖R別技術在人類生活中發(fā)揮著顯著的作用，而ECG的身份識別方案就是代表。ECG作為心臟時刻發(fā)出的心電規(guī)律信號，是人類心臟活動的顯著表現(xiàn)。ECG是與生俱來的生理信號，心跳伴隨著一生，且蘊含了多項的生物信息。由于心臟構造不一樣，所產(chǎn)生的信號具有明顯差異，且個體心電信號不完全相同，因此個體問心電信號存在的差異性為身份識別打下了基礎。

（一）心電身份識別技術的特點

生物特征識別技術的優(yōu)勢有：安全度高，防丟防忘，防偽防盜，即刻使用。人體的生物特征有很多，滿足身份識別技術需求的必要條件有：唯一性，可采集性，易處理性和安全性。

1.心電信號具有唯一性

個體的健康狀況和生長環(huán)境，決定了個體的心臟形態(tài)存在差異，不同形態(tài)的心臟，產(chǎn)生的信號又具有差別。

2.心電信號具有可采集性

對個體的心電信號收集、研讀和辨別相對方便，最常見的就是醫(yī)院的傳統(tǒng)心電圖儀、手握式心電圖采集設備以及穿戴式心電圖采集設備。目前，已經(jīng)有非接觸式的采集工具問世，這將是心電身份識別技術日后廣泛應用的重要基礎。

3.心電信號具有易處理性

采集得到的心電信號，可以快速、高效地進行分析、比對。

4.心電信號具有較高的安全性

這與心電信號的活動特性息息相關，心電信號是以復雜的電信號進行表示的，所以很難被仿制。

（二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

當下，傳統(tǒng)領域的生物識別技術發(fā)展遇到了瓶頸，技術的短板也日漸增多，尚未實際應用的人體心電信號是目前身份識別領域新的研究方向。國際上通用的心電身份識別方法目前來說主要由基于心電特征點和基于心電波形形態(tài)這兩大類方法組成。

1.基于特征點的心電身份識別

Israel等人提取了一條心電波形的15個特征信息，在對29個人的識別實驗中，取得了100%的正確識別率。天津理工大學的陳辰、鄭剛等首先提取了26個心電特征，利用篩選出來的9個特征取得了99.7%的正確識別率，利用篩選出來的17個特征在自采的120個健康個體心電數(shù)據(jù)中取得了94.8%的正確識別率。

2.基于波形形態(tài)的心電身份識別

Poree、Fabienne等人記錄了個體不同在乎躺，站立，運動三種不同狀態(tài)下的心電記錄，在對自采數(shù)據(jù)庫的14名健康個體的實驗中，最好的識別率為100%。天津理工大學的麻妙玲等人利用基于高斯混合模型的心電波形篩選方法，建立單心動周期標準心電波形，在對52個個體的識別實驗中取得了91.05%的正確識別率。

二、心電身份識別的問題及難點

國內(nèi)外基于ECG信號身份識別實驗雖然取得了成功，部分實驗甚至擁有較高的識別率，但實驗本身還是存在瑕疵。第一，缺少個體實際采集的心電數(shù)據(jù)支撐;第二，實驗樣本數(shù)量少，不具備代表性。因此，將心電身份識別技術應用到警務活動中還需要解決兩個難點。

（一）難以確保識別的準確率

實驗樣本較少時，個體的心電信號差異顯得比較突出，當樣本增多時，個體心電信號間的特征差異趨向接近，所以從實驗到應用，任重道遠。

（二）難以確保識別的效率

目前，實驗場景下，樣本規(guī)模較小，當數(shù)據(jù)量不斷增大，達到數(shù)千級、數(shù)萬級的時候，識別的時間就必定會大幅度增加，而冗長的識別時間降低工作效率。

三、心電身份識別技術的警務應用

有案例顯示，某地暴亂分子在實施暴亂犯罪行為時，統(tǒng)一穿著黑色服裝、面帶口罩等進行身份掩飾。警方通過各種手段獲取大量暴力犯罪視頻證據(jù)，但因無法對蒙面人員進行身份識別，故很難對其進行精準抓捕、精確打擊，給警方開展行動造成很大的被動。對這種成千上萬人進行面部掩飾的大規(guī)模暴亂，現(xiàn)有的高科技偵查手段，如：人臉識別、聲紋識別、虹膜識別、結構化視頻、手機定位等，都無法發(fā)揮應有作用，而心電身份識別技術就要派上用場了。

（一）非接觸式心電身份識別系統(tǒng)

該系統(tǒng)是指利用多普勒雷達遠程掃描采集人體心臟物理學和生物學特征數(shù)據(jù)，并上傳至身份識別認證數(shù)據(jù)庫，當再次采集到與數(shù)據(jù)庫存儲一致的人體心紋數(shù)據(jù)時，就可以對該人身份進行同一性認證。再輔以人臉識別技術，即可對未知身份人員進行唯一性確認，這是人體生物學非接觸識別技術領域又一最新研究成果。

美國布法羅大學華人科學家許文耀團隊，經(jīng)過科研攻關，已經(jīng)成功試制出基于雷達波掃描原理的識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在較遠的距離收集研判活體心臟的外形以及心臟運動等特有數(shù)據(jù)，通過研讀分析數(shù)據(jù)進行身份識別。該技術的雷達信號強度比目前普遍使用的Wi-Fi信號還弱，系統(tǒng)功率只有5毫瓦，輻射強度不及智能手機的1%，因此不會對人體健康構成威脅。研究人員通過對78人檢驗發(fā)現(xiàn)，平均掃描精準度能夠達到98.61%，誤差率僅為4.42%。隨著人工智能技術的飛速發(fā)展，其精準度還能得到更大提升，誤差率也將會極大地下降。對警方來說，“非接觸式心電身份識別系統(tǒng)”將是對大規(guī)模蒙面人員開展身份識別認證的又一重要利器，再復合應用現(xiàn)場高清攝像頭固定的暴力犯罪行為視頻證據(jù)，就能夠對蒙面人員的行為和身份開展1：1確認，進而對蒙面犯罪人員進行卓有成效地精準打擊。

（二）非接觸式心電身份識別系統(tǒng)的未來展望

目前，根據(jù)相關研究結論，“非接觸式心電身份識別系統(tǒng)”能夠衍生出探頭式、手持式、移動式的采集終端，甚至會繼續(xù)減小終端的尺寸，以便使其能被安裝在計算機鍵盤、ATM機的某個角落。探測角落可以從設計之初的30米延伸到更遠。如果應用得當，該系統(tǒng)不僅能夠給警方精準識別大規(guī)模蒙面人員的真實身份提供強力支撐，也可以為其他案件的偵查提供證據(jù)支持。

綜合理論研究和相關結論，通過“非接觸式心電身份識別系統(tǒng)”，能夠為警方提供強力支撐，幫助警方精準識別大規(guī)模群體事件中的蒙面人員的真實身份，同時，結合高清攝像頭、執(zhí)法記錄儀等設備固定案件現(xiàn)場的視頻證據(jù)，輔助警方對蒙面人員的真實身份進行比對確認，進而對蒙面人員的暴力違法行為開展高效準確的打擊。下面，以H地大規(guī)模蒙面暴亂為例，模擬“非接觸式心電身份識別系統(tǒng)”的警務實戰(zhàn)應用。

面對人員大規(guī)模聚集且蒙面的情況，政府應及時采取高效措施，積極應對，控制事態(tài)蔓延，遏制事件的進一步惡化。一是準確判斷事件的性質(zhì)。不同性質(zhì)的聚集事件，處置的方式手段不一樣。二是及時決策并采取有效措施加以控制。要堅持“現(xiàn)場第一”原則，迅速控制事態(tài)。應對危機的反應要及時，在第一時間、第一現(xiàn)場作出反應;領導和相關人員不要回避，應及時到位，積極疏導，與群眾對話，了解群眾有什么訴求，哪些是合理的，哪些是不合理的，有針對性地展開思想工作，講清政策。如果現(xiàn)場出現(xiàn)了暴力，就要果斷制止。要堅持“依法處置”原則，在整個事件處置過程中，警方既要做到依法依規(guī)，嚴懲違法犯罪，維護社會公平正義和法治權威，又要準確運用法律，依法保護公民的合法權益。

某日，H地街頭再次發(fā)生大規(guī)模蒙面暴亂，警方通過“非接觸式心電身份識別系統(tǒng)”，在游行示威現(xiàn)場遠程采集相關蒙面人員的心紋數(shù)據(jù)，并同步匹配采集暴亂犯罪現(xiàn)場高清視頻證據(jù)。在第二天，警方在機場、車站、海港、商業(yè)街、大型居住區(qū)等人員密集區(qū)，使用“非接觸式心電身份識別系統(tǒng)”秘密采集過往行人的心紋數(shù)據(jù)和人臉特征圖像并上傳至心紋識別數(shù)據(jù)庫比對，當發(fā)現(xiàn)“行人甲”的心紋數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫“蒙面人員A”的心紋數(shù)據(jù)一致時，即可對“行人甲”和“蒙面人員A”進行身份同一陛認定。因警方在秘密采集“行人甲”的心紋數(shù)據(jù)的同時，通過高清攝像頭已經(jīng)采集“行人甲”的人臉照片，再通過人臉識別技術，可以立即鎖定“行人甲”的真實身份，也就等于間接鎖定“蒙面人員A”的真實身份，辦案部門利用心紋識別情報，即可擇機對“蒙面人員A”（即“行人甲”）進行抓捕審訊。

事后，按照《突發(fā)事件應對法》，社會安全事件發(fā)生后，采取高效穩(wěn)妥的應急處置措施：第一，面對持械對抗，或以暴力相向的違法犯罪當事人，必須及時強制隔離，妥善解決和制止矛盾糾紛;第二，特別是針對重要建筑、交通工具和涉及群眾生活的燃料、燃氣、電力、供水等場所，要進行特別保護和控制;第三，及時封鎖事件發(fā)生的場所、道路，驅離圍觀人員，查驗核實參與人員的身份，并限制參與人員隨意在相關區(qū)域內(nèi)的活動;第四，重視易受沖擊的核心機關和單位的警衛(wèi)工作，特別是要在政府部門、軍事機關、新聞機構和外國使領館等單位附近設置臨時警戒區(qū)域;第五，在法律法規(guī)賦予的職權范圍內(nèi)履行必要職責以外，同時，政府還要注重新聞宣傳和輿論導向。政府要發(fā)揮媒體的導向作用，正視問題、開誠布公，及時占領輿論的最高點，充分利用宣傳陣地，傳播真實、準確的信息，保證第一時間向社會公布事件處理的最新情況，及時辟謠，把流言控制在最小的范圍內(nèi)。事件平息后，要進一步做好群眾工作，要注重總結反思，避免隱患再次出現(xiàn)。為此，一要做好總結反思，總結經(jīng)驗教訓;二要完善問責糾錯機制，在日常工作中強化崗位責任意識，避免實際工作中因某些干部玩忽職守、官僚主義、行政腐敗、制度漏洞等原因，使群體事件發(fā)生和災害影響擴大。三要做好相關善后工作，避免事件再次發(fā)生。

事后的精準抓捕不僅減輕警方現(xiàn)場處置難度，提升了警方打擊此類違法犯罪活動的效率，更能夠對違法人員進行徹底打擊，讓膽敢以身試法的違法人員無處逃遁，彰顯“天網(wǎng)恢恢、疏而不漏”的法律權威，強力震懾其他心存僥幸的違法人員主動投案自首，同時，敦促其他蠢蠢欲動的人員必須理性表達訴求。

四、結語

警方利用“非接觸式心電身份識別系統(tǒng)”大數(shù)據(jù)，能夠精準識別大規(guī)模游行示威的蒙面人員。隨著時間的推移，技術的升級發(fā)展，該項技術還將衍生出各種高端應用。當然，該技術也存在一些弊端，例如蒙面人員穿著“心電信號屏蔽”設備，能夠對抗警方偵查。但是，無論其掩飾得多么復雜、多么徹底，也無法逃脫法律的制裁?！澳Ц咭怀叩栏咭徽伞?，技術的革新和發(fā)展，伴隨著需求的不斷升級。雖然心電身份識別技術的應用剛剛起步，還存在不少問題和困難，克服技術的局限，發(fā)揮技術的效能，為警方消滅犯罪、止亂制暴提供了一個全新的視角。包括心電身份識別數(shù)據(jù)在內(nèi)的基礎要素信息是警方偵查破案的重要依據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化采集、數(shù)字化存儲、智能化應用，能夠助力警務人員更全面、更徹底、更高效地打擊大規(guī)模蒙面人員，實現(xiàn)人民群眾日益增長的美好生活需要，必將推動社會管控體系建設跨入人工智能發(fā)展新階段。

作者簡介：辛昊（1986-），男，漢族，陜西扶風人，中國人民警察大學（廣州）講師，研究方向為治安管理。

（責任編輯：李直）