近期于雜志媒體上看到業(yè)內(nèi)人士在探討生物識別產(chǎn)業(yè)時提到：生物識別未來可能陷入困境，筆者頗有感慨，于是有感而發(fā)撰寫此文。文章主要從國內(nèi)生物識別技術(shù)目前的技術(shù)進展、應(yīng)用現(xiàn)狀、研發(fā)上面臨的種種挑戰(zhàn)、未來應(yīng)用前景等方面進行展望。希望通過本文的拋磚引玉，激發(fā)業(yè)內(nèi)外技術(shù)開發(fā)人員的創(chuàng)造激情，同時歡迎各位發(fā)表不同的觀點。

    計算機視覺是當前計算機科學研究的一個非常活躍的領(lǐng)域，該學科旨在為計算機和機器人開發(fā)出具有與人類相當?shù)囊曈X能力。各國學者對于計算機視覺的研究始于20世紀60年代初，但相關(guān)基礎(chǔ)研究的重要進展則是在80年代以后取得的。眾所周知，計算機視覺和模式識別作為機器智能的核心，一旦和交叉領(lǐng)域有機結(jié)合就能展示出亮點和特色。

    近年來，國內(nèi)外關(guān)于生物識別技術(shù)的討論與開發(fā)風起云涌，隨著計算機軟硬件技術(shù)的不斷提高，處理速度的加快，過去想象中的夢幻都相繼成為事實。中國讓外國人瞠目的“北斗星”、無人駕駛汽車、機器人就是例子。

    美國“911”和英國“倫敦大爆炸”說明，現(xiàn)代社會是一個人口密集、高度復雜的社會，面臨的突發(fā)事件和異常事件越來越多，其監(jiān)控的難度與重要性也越來越突出。為此，世界各國政府和學者已開始密切關(guān)注新一代的監(jiān)控技術(shù)，智能視覺監(jiān)控的研究也被提到議事日程上。

生物識別的需求領(lǐng)域在拓寬
    我國目前正處于建國成立以來最突出的社會轉(zhuǎn)型期，在國際大形勢下，社會穩(wěn)定、公共安全面臨著前所未有的新挑戰(zhàn)。

    隨著我國社會經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，以城市交通管理為例，機動車輛和駕駛員保有量的迅猛增長，交通出行帶來的交通流量急劇增加，使得交通堵塞、交通事故、肇事逃逸、機動車盜搶、以機動車為工具流竄作案等案件的頻發(fā)，給人民的生命財產(chǎn)造成了極大的危害，成為我國城市道路交通管理中頗受困擾的突出難題。以2002年全國的77萬起交通事故為例，共死亡11萬人，相當于一個北京工人體育場的可容納觀眾人數(shù)，造成直接經(jīng)濟損失超過33億，相當于10座立交橋的建設(shè)投資；2003年8月5日零時，北京西四環(huán)主路上，一輛高速行駛的銀灰色捷達車，將豐臺交通支隊民警嚴重撞傷，肇事車當場逃逸，根據(jù)目擊者的舉報，公安干警對全市同類車輛逐一排查，通過長時間努力仍無結(jié)果，4個月后，肇事者出于心理重大壓力而自首。

    面對新時期交通管理的特點，如何實現(xiàn)對案件的快速偵破查處，有效打擊犯罪，減少人民群眾的損失，成為提高公安交通管理部門管理水平、適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展要求面臨的一大課題。對于交通肇事逃逸案件的頻繁發(fā)生，除了加強社會道德教育、加大懲罰力度以外，技術(shù)手段的實施以及所產(chǎn)生的威懾力量便成為當務(wù)之急。

    眾所周知，美國“911”和英國連環(huán)大爆炸事件以后，基于國際反恐的需要，智能視覺監(jiān)控、生物特征識別等公共安全技術(shù)備受關(guān)注，世界各國紛紛將其列入重要的研究計劃。曾有報導：美國正在發(fā)展實施一項代號為“戰(zhàn)區(qū)觀察”的計劃，旨在通過這項計劃發(fā)展城市監(jiān)控系統(tǒng)，幫助美國保護軍隊、并保證其在境外展開戰(zhàn)斗。這項計劃利用高科技計算機技術(shù)，可以自動識別被監(jiān)督車輛的型號、顏色、形狀和牌照，甚至可以通過被拍下的駕駛員及乘客面貌識別其身份，從而實現(xiàn)對參與恐怖活動車輛的辨別和控制。[nextpage]

    至于目前部分業(yè)內(nèi)專家及學者提到的生物識別引發(fā)的隱私問題，筆者認為，在維護國家安全、保障社會穩(wěn)定與代表商業(yè)利益的隱私、人權(quán)之間的選擇只能是唯一的。

    美國在使用生物識別技術(shù)上侵犯的不僅僅是個人的隱私，為了國家安全，不惜侵犯的還有人身的健康（如骨骼識別技術(shù)）。這恰恰是某些大國打著“人權(quán)”的旗號，壓制發(fā)展中國家的伎倆。在大談“自由、人權(quán)”的虛假偽裝下，西方世界其實沒有一刻停止過侵犯人權(quán)的技術(shù)研究和開發(fā)。

為生物學開辟新路，與交叉領(lǐng)域有機結(jié)合
    大家公認的英文Biometrics，通常被譯為生物識別。這個單詞是由希臘文的bios（生命、生物體）加上metrics（計量、測度）而成，也被翻譯為生物測定學，解釋為：測度生物體上特征的學問。

    在通常的理解中，生物識別常常被解釋為是通過計算機對人體所固有的生理特征或行為特征來進行個人身份鑒定。常用的生物特征包括指紋、掌紋、虹膜、面部、聲音、筆跡等。由于身份識別是人們?nèi)粘Ｉ钪袔缀趺繒r每刻都需要相互證明的基本現(xiàn)象，因此被人們廣泛重視。

    到目前為止，出于安全、方便的原因，世界上的學者往往把生物識別技術(shù)的應(yīng)用集中在身份認證上。各種學術(shù)論著，總是把生物識別給人類的工作與生活帶來的成就歸結(jié)在準確地區(qū)分出每一個人上。但是，傳統(tǒng)的身份識別方法正越來越受到局限和限制。2002年美國一位聯(lián)邦法官作出“指紋鑒定不科學”的裁決，推翻了英國科學家高爾頓“在640億人中才能找到一對特征完全相同的指紋”的定論就是一例。

    不容置疑的事實是，當幾乎所有的生物識別研究者在熱衷于利用全部精力和技術(shù)證明人體識別特征的時候，計算機視覺和模式識別的領(lǐng)域已經(jīng)向更新更高的層面發(fā)展了。近年來，世界眾多學者提出“生物學開辟新路（Biology Outside the Box）”的概念，努力以計算機視覺和模式識別作為機器智能的核心，嘗試與交叉領(lǐng)域的有機結(jié)合，將本世紀生物和信息這兩大熱門技術(shù)交匯融合為一體，在新領(lǐng)域展示出亮點和特色。本人參與開發(fā)的“車輛外形自動識別技術(shù)”的突破恰恰證明了這一點。

    我國的科技人員在生物識別技術(shù)上奮斗了若干年，目標很明確，彎路沒少走。

    筆者注意到，作為國內(nèi)生物特征認證技術(shù)研究龍頭單位的中科院自動化所，其組織的IEEE視覺監(jiān)控專題討論會已經(jīng)舉辦了四屆，收錄了大量智能視覺監(jiān)控領(lǐng)域內(nèi)的最新研究成果。作為一名多年從事城市交通管理的工程師，筆者也注意到，中科院自動化所早已將“智能交通技術(shù)和視覺技術(shù)的結(jié)合”作為研發(fā)課題，并于2004年1月開立“基于三維模型的車輛定位與跟蹤”的在研課題，開始對基于交通場景的智能視覺監(jiān)控的研究。

    不能說我們的研究人員在回避世界性技術(shù)難題，盡管難題確實存在。但當成功者已經(jīng)將成果應(yīng)用在各個領(lǐng)域之中并發(fā)揮重要作用時，誰還能否定識別技術(shù)的定義呢？從廣義的角度理解，從一只水杯到一輛汽車，從一只香煙到一枚導彈，無一不留下人類創(chuàng)作行為的特征和痕跡，將識別范圍擴展到這些領(lǐng)域，無疑會具有重大的意義。這就是筆者在《生物識別與測量技術(shù)在現(xiàn)代交通管理中的開發(fā)應(yīng)用探討》一文中提供“生物識別與交通應(yīng)用分類”框圖的目的（如圖1）。

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技術(shù)研發(fā)面臨的挑戰(zhàn)
    智能視覺監(jiān)控的研究對象很廣泛，理論上說，凡是動態(tài)場景中的運動目標都可以作為被研究對象。但人們的理想和現(xiàn)實的差距是要通過努力、辛勤換來的。

    筆者曾經(jīng)在車輛牌照自動識別的基礎(chǔ)上，與國內(nèi)專門研究機構(gòu)、著名大學、專業(yè)研發(fā)公司提出識別移動物體特征的想法和思路，但是幾個月后，研發(fā)均無結(jié)果。其中的困難來自：技術(shù)人員開設(shè)的課題往往得不到關(guān)鍵的支持；國內(nèi)缺少有力的軟件保護措施；舒適的生活條件和艱苦研發(fā)的沖突，我們似乎缺少些什么。于是，高新技術(shù)的研發(fā)變得漫漫無期，年度科研計劃暫停、延緩，無奈之下，有識之士大批外流。于是，在痛感創(chuàng)新之“容易”和成功之艱難之際，也切身體驗了創(chuàng)造理論和身心投入的痛苦和快樂。

    多年來，國內(nèi)習慣按照外國人的思路跟行，在生物識別領(lǐng)域也是如此，我們跟隨著他們的理解，稱為“根據(jù)人體生理特征和行為特征來識別身份的技術(shù)”，根據(jù)指紋、掌紋、虹膜、面部、力度、筆跡等出現(xiàn)了一大批識別技術(shù)，而實際上由國人真正發(fā)明出來的少之又少。

    眾所周知，保持科技工作者先進性的最好方法就是在最高級別的國際會議上發(fā)表文章。目前，計算機視覺領(lǐng)域影響最大的兩個學術(shù)會議是由IEEE每年主辦的CVPR（國際計算機視覺與模式識別大會）和逢奇數(shù)年舉辦的ICCV（國際計算機視覺大會），兩者都是被國際公認的計算機視覺和模式識別方面水平最高的會議。于是各類與國際水平接軌的計算機視覺和模式識別論文每年都發(fā)表在國際學術(shù)會議上，成為中國學術(shù)界評價學者水平的重要標志。任務(wù)完成了，學位拿到手，課題開展了，卻沒有任何進展，也無人追究與過問。陳舊的理論推導和傳統(tǒng)保守思維對現(xiàn)代科研進程毫無幫助，重復的試驗過程和前途無望的課題令人意冷，終于在2009年爆出有院士參與的國際醫(yī)學論著涉及“抄襲”丑聞，令人汗顏赤面。因此引發(fā)了人們對中國自基礎(chǔ)至高深科研水準的強烈關(guān)注。

    中國科協(xié)副主席、中國科學院常務(wù)副院長白春禮院士在“2007年中國科協(xié)學術(shù)建設(shè)發(fā)布會”上，對我國自主創(chuàng)新與發(fā)達國家的差距精辟總結(jié)認為，目前的研究工作存在著“三多三少”現(xiàn)象：證明西方學者提出的假說和理論的研究多，提出我國自己的假說和理論少；單一學科封閉式研究多，真正意義上的多學科交叉與綜合集成研究少；模仿性研究多，獨創(chuàng)性的成果少。

前途光明
    2005年7月12日，在北京20萬計算機網(wǎng)民遭遇突然斷網(wǎng)帶來的前所未有的災難時，北京豐臺云崗地區(qū)的一個紅綠燈路口，正在進行著一次對生物識別領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響的革命性試驗。

    “識別正確！” “識別正確！”??隨著各類車輛的飛駛而過，在計算機屏幕上隨即顯示出來的快速比對結(jié)果：“奧迪”、“桑塔納”、“捷達”、“羚羊”、“東風”??操作員興奮地一一宣布識別結(jié)果。

    “我們成功了！”
    在有資料可查的、到目前為止尚沒有商品化的計算機圖像自動處理與識別技術(shù)終于誕生了；計算機視覺與模式識別領(lǐng)域中的重大突破實現(xiàn)了。
（以上內(nèi)容摘自《中國交通信息產(chǎn)業(yè)》2005年第十一期） [nextpage]

    2004年，在項目主創(chuàng)者的指導下，北京某外企公司毅然接受了這一挑戰(zhàn)，組織了由大學教授、計算機專家、圖像處理專家等參加的攻關(guān)隊伍，試用各種技術(shù)手段，采集數(shù)十萬張基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖片，歷經(jīng)18個月的研發(fā)，失敗、修改、再失敗、再修改，反復調(diào)整技術(shù)方案、反復更換硬件設(shè)備，使系統(tǒng)自動識別正確率不斷提高，從開始的60%一直達到項目主創(chuàng)者提出的“必須超過80%”的當前水平。

    這個被命名為“車輛特征識別與測量解決方案”（Vehicle Characteristic Biometrics Measure Solution Project，縮寫VCBMS）的系統(tǒng)已經(jīng)通過國家級標準測試，并取得國家發(fā)明專利申請。

    2003年，筆者以在交通管理行業(yè)從事技術(shù)工作近30年的經(jīng)驗，曾在《中國交通信息產(chǎn)業(yè)》發(fā)表《生物識別與測量技術(shù)在現(xiàn)代交通管理中的開發(fā)應(yīng)用探討》一文，就生物識別領(lǐng)域的定義及識別技術(shù)在交通管理中的多種應(yīng)用進行探討，并預見在不久的將來會出現(xiàn)的結(jié)果，真切盼望“通過本文的拋磚引玉，激發(fā)起業(yè)內(nèi)外技術(shù)開發(fā)人員的創(chuàng)造激情，敢于走前人沒走過的路，攀前人沒有涉足過的峰，在交通事業(yè)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展進程中，留下自己一串閃光的腳印?！蔽暮蠊P者不無感慨地呼吁：“廣大從事交通科研的研發(fā)、工程技術(shù)人員，應(yīng)克服困難、樹立信心、刻苦鉆研、不懈努力，要向研發(fā)‘兩彈一星'的科研人員學習，具有遠離安逸、甘于寂寞、耐受艱苦和頑強不息的奉獻精神。在前人鋪墊的道路和經(jīng)驗基礎(chǔ)上，繼續(xù)擴大知識領(lǐng)域，‘超思維'、‘換角度'、調(diào)整思路，瞄準填補技術(shù)空白、占領(lǐng)科技高峰的目標，為交通事業(yè)、為人類進步做出貢獻?！?

    2007年，筆者收到《第四屆中國國際機器視覺展覽會暨第四屆機器視覺技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用研討會》VisionChina 2007即將召開的通知，看過之后，異常興奮，終于等到了這一天！

    正如邀請函中所云：“一場視覺國產(chǎn)品牌風暴即將席卷而來”，自認為已經(jīng)卷入這場“風暴”的我，立即表態(tài)愿意“與廣大參會代表一起探討自主知識產(chǎn)權(quán)對于行業(yè)發(fā)展的重要性，為中國機器視覺的‘中國制造'之路出謀劃策?！?

    在2007年6月“第四屆中國國際機器視覺工業(yè)應(yīng)用研討會”和2008年11月“第五屆中國國際機器視覺展覽會暨研討會”兩次會上，筆者關(guān)于車型識別的介紹打破了沉寂的例會氣氛，贏得與會者熱烈響應(yīng)，這說明大家對該領(lǐng)域投入熱切關(guān)注。

    在計算機視覺技術(shù)發(fā)展過程中，也確實充滿了荊棘，更充滿了挑戰(zhàn)。只有那些既有實力又敢于開拓并能付出辛勤勞動的先行者，才能在未來無限的產(chǎn)業(yè)機會中取得主動權(quán)，占領(lǐng)制高點。

    借一句話以勉勵各位及我自己：跟隨別人，不愿超越，永遠得不到第一。