生物識別技術在智能家居中的應用研究

楊佳

（中南林業科技大學家具與藝術設計學院 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，生物識別技術產品均借助于現代計算機技術實現，應用于智能家居領域，很容易配合電腦和安全、監控、管理系統整合，實現自動化管理，為人們帶來極大便利。

1 智能家居及生物識別技術概述

1.1 智能家居概述

智能家居又稱智能住宅，是在物聯網的影響下的物聯化體現。智能家居通過物聯網技術將家中的各種設備（如音視頻設備、照明系統、窗簾控制、空調控制、安防系統、數字影院系統、網絡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、室內外遙控、防盜報警、環境監測、暖通控制、紅外轉發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，實現家庭生活的安全、節能、智能、便利和舒適。

1.2 生物識別技術概述

生物識別技術就是通過計算機與光學、聲學、生物傳感器和生物統計學原理等高科技手段密切結合，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、遺傳性或終身穩定等特點，因此生物識別技術與傳統識別技術相比存在較大的優勢。

生物識別系統對生物特征進行取樣，提取其唯一的特征并且轉化成數字代碼，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，生物識別技術逐漸應用于智能家居領域，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用。

2 生物識別技術在智能家居中的應用

用于生物識別的生物特征有手形、指紋、臉形、虹膜、視網膜、脈搏、耳廓等，行為特征有簽字、聲音、按鍵力度等。基于這些特征，人們已經發展了手形識別、指紋識別、面部識別、發音識別、虹膜識別、簽名識別等多種生物識別技術，但其中一部分技術含量高的生物識別手段還處于實驗階段。我國應用于智能家居中的生物識別技術產品是相對發展比較成熟的，如應用最為廣泛的指紋識別，研究發展基本與國外同步，早在80年代初就開始了研究，并掌握了核心技術，產業發展相對比較成熟。

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生的紋線，紋線有規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。指紋識別技術是目前最成熟且價格較便宜的生物特征識別技術，在智能家居領域應用廣泛，比如指紋門禁。指紋門禁系統以手指取代傳統的鑰匙，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，操作十分簡便，避免了其它門禁系統（傳統機械鎖、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，計算機系統在獲取圖像后與數據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用也是以門禁為主，面部識別系統通過攝像機識別裝置，在捕捉面部圖像后與后臺設置存儲的面部信息數據進行對比、分析、鑒別和確認。當有陌生人進入安防領域被攝像頭捕捉到，在后臺存儲數據并及時通知業主，也可從數據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。現今，雖然已經有一些聲音識別產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，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未來將取得重大進展。

2.4 步態識別

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

3 生物識別技術未來發展趨勢分析

隨著現代信息技術的發展，各種生物識別技術不斷發展和提高，在全球信息化、網絡化的大背景下，生物特征識別技術的應用面會越來越廣，深度會不斷深入，并將呈現出網絡化和整合趨勢。

3.1 生物多模型化識別

單項生物識別技術很難全部滿足普遍性、唯一性、穩定性和不可復制性的要求。例如，指紋識別技術相對于用戶手部殘缺，聲音識別系統相對于嘈雜環境，人臉識別系統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的系統，經常因為某些特殊的用戶，而影響其系統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，即可應對以上問題。

3.2 生物識別技術融合

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

4 結語

生物識別技術在我們的社會生活中應用十分廣泛，比如銀行、刑偵、交通、車站、小區等，但在智能家居領域中生物識別技術所發揮的作用必須是以人為本，除了常用的安防，門禁作用外，應順應智能家居發展趨勢，更關注用戶的心理體驗、健康體驗、娛樂體驗。作為21世紀的朝陽產業，生物識別技術已經滲透到我們日常生活的方方面面，這些技術的發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。