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指纹识别被破解?深入皮下提高锁安全
发布时间:2021-08-26   点击次数:
  将每个人独一无二的指纹作为识别身份的特征应用于各种“锁”中,已经不止是科幻作品中的情节。无论是指纹门锁还是手机等电子产品的指纹解锁,指纹识别在日常生活中早已获得了广泛应用。这种旁人难以复制的“钥匙”极大提高了现代电子锁的安全性。
 
  然而自古锁与开锁技术就在不断互相斗争,当指纹成为特殊的钥匙后,指纹锁的破解技术也在不断发展。在影视作品中,利用特殊材料仿造指纹破解指纹锁屡见不鲜,而在现实生活中,随着3D打印等技术的发展,仿造指纹的方法也已经成为现实。当指纹锁的安全性受到挑战,作为目前使用最广的生物识别技术,指纹识别技术也需要进一步发展。
 
  如何使指纹识别技术能够分辨出仿造指纹?浙江工业大学计算机科学与技术学院的研究团队与公安部第一研究所合作提出了一种解决方案——将指纹识别的识别深度深入到手指皮肤表现下1至3毫米,除了手指表面的指纹信息之外,还能够采集高分辨率的三维皮下结构信息。
 
  指纹是表皮层与真皮层之间的真皮组织向表皮的凸起。皮肤表面的指纹只是表皮层顶部角质层的轮廓,而在角质层之下依然存在内部指纹。指尖内部指纹是外部指纹的来源,一方面受到角质层的保护,不容易被破坏,并且不会受到灰尘、汗水等外部环境因素的影响,采集内部指纹避免了现有的指纹识别技术获取表面图形,识别精度较差等问题。另一方面,目前的指纹仿造技术仅能伪造表面指纹纹路,没有角质层下面的内部指纹以及汗腺等皮肤内部组织结构信息,可以大幅提高现有指纹识别技术的安全性。
 
  浙江工业大学与公安部第一研究所研发的新一代手指内部多模态生物特征采集技术可以立体扫描出内外指纹及汗腺汗孔的图像,既加强了对指纹仿造技术的防御,也加强了指纹信息采集的效果,提高识别精度。在试验中,设备可以识别出没有内部指纹和皮下三维结构数据的特制假手指和指纹膜,如果指纹膜极薄甚至可以提取到真实的指纹信息。
 
  据介绍,这新的指纹识别设备包括棱镜、滤光片、荧光光源、工业相机、光纤耦合器等器件,利用全内反射(TIR)技术采集外部指纹,同时利用光学相干断层扫描(OCT)同步采集内部指纹。两个完全不同的光路系统通过自制的梯形棱镜融合,以实现相同的测量面积和同步采集。为保证光学相干层析成像的面积,团队还采用了小光斑光纤准直器和长焦透镜。此外,研究团队针对每个人的角质层厚度不一的问题还特别开发了深度自适应多卷积融合技术,即使每个人的人体组织深度不同,也可以通过智能算法正确获取皮下组织结构信息。
 
  目前,国产智能手机基本都采用了指纹解锁技术,而指纹智能门锁市场规模也在不断扩大。随着指纹识别技术的应用越来越广,其安全性以及信息采集能力也需要更加重视。不仅需要加强识别假指纹的能力,还需要保证老人、小孩或者天生指纹不明显的人也能够顺利解锁。新的技术为实现这两项能力提供了可能,目前这一技术还未投入实用,但团队下一步将联合企业对设备性能进行持续验证,也许不久之后我们就能用上更安全的指纹锁。
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