生物识别技术在智能家居中的应用研究

杨佳

（中南林业科技大学家具与艺术设计学院 湖南长沙 410004）

引言

人体特征具有人体所固有的不可复制的唯一性，这一生物密钥无法复制，失窃或被遗忘，利用生物识别技术进行身份认定，安全、可靠、准确。而常见的钥匙、口令、IC卡、磁卡或钥匙则存在着丢失、遗忘、复制及被盗用等诸多不利因素。因此采用“生物钥匙”，您可以不必携带大串的钥匙，也不用费心去记或更换密码，生物识别技术产品均借助于现代计算机技术实现，应用于智能家居领域，很容易配合电脑和安全、监控、管理系统整合，实现自动化管理，为人们带来极大便利。

1 智能家居及生物识别技术概述

1.1 智能家居概述

智能家居又称智能住宅，是在物联网的影响下的物联化体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。其以住宅为平台安装有智能家居系统，实现家庭生活的安全、节能、智能、便利和舒适。

1.2 生物识别技术概述

生物识别技术就是通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性（如指纹、脸像、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。人类的生物特征通常具有唯一性、可测量或可自动识别验证、遗传性或终身稳定等特点，因此生物识别技术与传统识别技术相比存在较大的优势。

生物识别系统对生物特征进行取样，提取其唯一的特征并且转化成数字代码，并进一步将这些代码组成特征模板。由于微处理器及各种电子元器件成本不断下降，精度逐渐提高，生物识别技术逐渐应用于智能家居领域，给人们的生活带来了便利，同时也因其具有良好的安全性能被广泛应用。

2 生物识别技术在智能家居中的应用

用于生物识别的生物特征有手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等，行为特征有签字、声音、按键力度等。基于这些特征，人们已经发展了手形识别、指纹识别、面部识别、发音识别、虹膜识别、签名识别等多种生物识别技术，但其中一部分技术含量高的生物识别手段还处于实验阶段。我国应用于智能家居中的生物识别技术产品是相对发展比较成熟的，如应用最为广泛的指纹识别，研究发展基本与国外同步，早在80年代初就开始了研究，并掌握了核心技术，产业发展相对比较成熟。

2.1 指纹识别

指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线，纹线有规律的排列形成不同的纹型，指纹由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征识别的代名词。指纹识别技术是目前最成熟且价格较便宜的生物特征识别技术，在智能家居领域应用广泛，比如指纹门禁。指纹门禁系统以手指取代传统的钥匙，使用时只需将手指平放在指纹采集仪的采集窗口上，即可完成开锁任务，操作十分简便，避免了其它门禁系统（传统机械锁、密码锁、识别卡等）有可能被伪造、盗用、遗忘、破译等的弊端。

2.2 面部识别

面部识别又称人脸识别、面像识别、面容识别等等，面部识别使用通用的摄像机作为识别信息获取装置，以非接触的方式获取识别对象的面部图像，计算机系统在获取图像后与数据库图像进行比对后完成识别过程。面部识别在智能家居中的应用也是以门禁为主，面部识别系统通过摄像机识别装置，在捕捉面部图像后与后台设置存储的面部信息数据进行对比、分析、鉴别和确认。当有陌生人进入安防领域被摄像头捕捉到，在后台存储数据并及时通知业主，也可从数据库中已登记的所有人像中搜索查找是否有指定的人像存在。

2.3 声音识别

声音识别就是通过分析使用者的声音的物理特性来进行识别的技术。现今，虽然已经有一些声音识别产品进入智能家居市场，主要是一些语音命令，但使用起来还不太方便，这主要是因为传感器和人的声音可变性都很大。另外，比起其他的生物识别技术，它使用的步骤也比较复杂，在某些场合并不方便。很多研究工作正在进行中，我们相信声音识别技术未来将取得重大进展。

2.4 步态识别

步态识别是一种新兴的生物特征识别技术，旨在通过人们走路的姿态进行身份识别，与其他生物识别技术相比，具有非接触、远距离和不容易伪装等优点，在安防反恐中，通过步态识别能远距离判断异常行为并提前预警。因此，步态识别可以很好地和其他生物识别技术融合使用，在远距离识别方面为其他生物识别技术“补短”，进一步提高识别精度和识别效率，在家庭安防中发挥重要作用。

3 生物识别技术未来发展趋势分析

随着现代信息技术的发展，各种生物识别技术不断发展和提高，在全球信息化、网络化的大背景下，生物特征识别技术的应用面会越来越广，深度会不断深入，并将呈现出网络化和整合趋势。

3.1 生物多模型化识别

单项生物识别技术很难全部满足普遍性、唯一性、稳定性和不可复制性的要求。例如，指纹识别技术相对于用户手部残缺，声音识别系统相对于嘈杂环境，人脸识别系统相对于双胞胎和面部损伤人群等，这些基于单项生物特征识别技术的系统，经常因为某些特殊的用户，而影响其系统的整体地实用性和安全性。显然，多模型化生物特征识别技术将会使这些问题迎刃而解。即综合利用来自同一生物特征的模型，对同一生物可采用多种识别技术，即可应对以上问题。

3.2 生物识别技术融合

智能家居系统是一个基于计算机技术的信息化系统，生物识别技术的应用为用户带来了便利，但是如果在一套智能系统中综合采用这些生物识别技术，就伴随着成本过高、操作复杂、系统交叉的问题，对于这种高技术的家居系统，老人和儿童就会很难操控。因此各种生物识别系统走向融合，进一步提升智能系统的整体效果，是未来智能家居生物识别技术的发展趋势，各技术的融合可以简化使用过程的复杂性、提高系统的安全性、创造功能的多样性，以及带来使用体验的愉悦感，达到1+1＞2的效果。

4 结语

生物识别技术在我们的社会生活中应用十分广泛，比如银行、刑侦、交通、车站、小区等，但在智能家居领域中生物识别技术所发挥的作用必须是以人为本，除了常用的安防，门禁作用外，应顺应智能家居发展趋势，更关注用户的心理体验、健康体验、娱乐体验。作为21世纪的朝阳产业，生物识别技术已经渗透到我们日常生活的方方面面，这些技术的发展必然会把生物识别带入到一个新的高度，并把人们的智能生活带入到一个崭新的天地之中。