生物最基本特征篇1
1生物特征传感器技术
通过某种原理可以测量生物特征，并将其转化成计算机可以处理的数字信号，这就是生物特征传感器的主要任务，也是生物特征识别的第一步。大部分的生物特征都是通过光学传感器如CCD或CmoS形成图像信号，例如人脸、指纹、虹膜、掌纹、手形、静脉等。但是虹膜和静脉图像需要主动的红外光源才可以得到细节清晰的个性特征。由于外加主动光源能够克服可见光线变化对生物特征的影响，所以最近在人脸识别领域有研究人员设计了红外成像设备，来克服人脸模式随光照变化的类内差异，从而大幅度提高了人脸识别的精度。
为了提高生物识别系统的易用性、舒适性和用户的接受程度，同时又要保证生物特征信号的质量，此外还要小巧精致、成本低廉，生物特征传感器技术还有许多需要改进的地方。例如最近已经有通过非接触方式采集的3D指纹传感器技术。生物特征传感器的核心技术包括:
智能定位技术
生物特征获取装置必须让用户和识别系统处于合适的距离和位置才可以捕获合格的生物特征信号。最理想的方案是让采集装置自动判别用户的位置，然后主动调节光学系统或者直接通过机械装置移动采集设备，这样就可以降低对用户的要求，采集方式更加智能化和人性化。
人机接口设计
生物特征采集系统应该“以人为本”，符合人体工学，设计生物特征和采集装置之间的交互接口。通过开发用户自定位技术让用户在某种方式的导引下很快找到合适的成像位置。例如现有的人脸识别和虹膜识别系统中通常在采集装置上安装一面镜子或者设置一个注视点或者设计比较巧妙的光学系统，用户通过视觉或者语音反馈就可以比较迅速地找到适合成像的位置。
光学系统设计
主要是光学镜头组的设计和加工，如果需要主动光源照明的话还要在镜头上安装滤光片，根据成像距离设置主动光源。
机械控制技术
包括自动变焦的电控单元设计、配合用户的身高和距离进行程序调节的机械单元设计等。
生物特征传感器的核心技术还包括传感器电路设计;信号传输与通信技术;防撬报警技术以及和其他技术的有机结合。
2活体检测技术
为了防止恶意者伪造和窃取他人的生物特征用于身份认证，生物识别系统必须具有活体检测功能，即判别向系统提交的生物特征是否来自有生命的个体。一般生物特征的活体判别技术利用的是人们的生理特征，例如活体指纹检测可以基于手指的温度、排汗、导电性能等信息，活体人脸检测可以基于头部的移动、呼吸、红眼效应等信息，活体虹膜检测可以基于虹膜振颤特性、睫毛和眼皮的运动信息、瞳孔对可见光源强度的收缩扩张反应特性等。
此外，基于生物特征图像的光谱学信息也是进行活体检测的有效途径。例如打印的图像会形成有规律的纸质纹理特征，可以用频谱特征进行检测。此外，还可以通过人机互动的形式检测生物特征的活体特性;使用多模态生物特征识别系统也可以提高伪造的难度。
从现有的技术水平看，活体检测功能一直是生物识别系统的薄弱环节，已经有研究人员使用伪造的指纹和人脸攻破了现有的系统，引发了有些用户对生物识别技术的信任危机。所以活体检测技术将是生物识别系统进入高端安全应用的最大瓶颈。
3生物特征信号质量评价技术
在自动身份识别系统中，生物特征一般是以连续的视频流或者音频流的形式进行获取。由于有效的生物特征采集范围总是有限的，再加上人的运动、姿态变化等因素，传输到计算机的生物特征信号大部分都是不合格的。而高质量的生物特征信号是进行特征表达和身份识别的基础，低质量的生物特征信号有可能引起错误接收或错误拒绝，降低系统的稳定性和鲁棒性（系统的健壮性），浪费大量的计算资源在无效的生物特征信号处理上。
基于上述分析，我们可以从三个方面努力排除低质量生物特征信号对识别性能的影响:
■研究高性能的成像硬件平台;
■提高识别算法的鲁棒性;
■在生物识别系统中引入智能的质量评价软件模块，只容许较高质量的生物特征信号进行注册或识别。
在这些措施中设计有效的质量评价算法最实际。因为再鲁棒的识别算法能够接受的信号质量也是有限的。虽然已经有高性能的生物特征获取装置面世，但是价格十分昂贵，也解决不了根本问题。所以研究生物特征的质量评价算法对于识别系统性能的提高具有重要意义。
生物特征信号的质量评价可看做一个两类模式识别问题――将采集到的生物特征分为合格和不合格两种情况。如果要对合格信号量化打分，还要将评价指标定量化。生物特征信号的质量评价问题是一个比较困难的问题，因为造成特征信号质量差的原因千差万别，即负样本的种类太多，不胜枚举，很难设计一个分类器将所有的正负样本区分开。需要通过质量评价来过滤的低质量生物特征一般包括存在离焦模糊或运动模糊的图像，信噪比太低的信号，遮挡的图像等。一般可以从空域和频域两个角度出发去设计质量评价算法。
从产品实用化的角度考虑，生物识别系统现在遇到的最大的瓶颈之一就是信号的质量评价。一方面，为了拓宽系统的适用范围，提高产品的易用性，对用户更友好，为此，研究人员希望系统能在生物特征质量要求较低的条件下运作，但是同时又要求系统能有稳定的高精度。为了平衡这个矛盾，设计“稳、快、准”的质量评价算法将是必由之路。
4生物信号的定位与分割技术
经过处理后的掌纹纹路更清晰了
从生物特征获取装置采集得到的原始信号一般不仅包括生物特征本身，还包括背景信息，例如原始的虹膜图像中包括虹膜、瞳孔、巩膜、眼皮和睫毛等多个区域，真正能有效鉴别人们身份的图像内容也就在虹膜区域。所以必须从原始信号中分割出感兴趣内容进行特征提取。定位和分割算法一般都是基于生物特征在图像结构和信号分布方面的先验知识。例如人脸检测就是要从图像中找到并定位人脸区域，一直是计算机视觉领域的研究热点。
2001年美国的Viola和Jones提出了用易于计算的Harr小波特征来描述人脸模式，用adaBoost来训练人脸检测分类器，取得了人脸检测领域的突破性进展，实现了实时检测视频中的人脸图像，而且准确率也非常高。这个方法对计算机视觉和生物识别领域的影响都很大，现在商业化的人脸识别系统基本上都是使用这种人脸检测方法或者其变种。而且这种通过机器学习训练弱分类器的方法也被推广到了一般视觉对象的检测和识别上。指纹的分割算法一般是基于指纹区域和背景区域的图像块灰度方差的差异特性;虹膜的定位主要利用瞳孔/虹膜/巩膜存在较大的灰度跳变并且成圆形的边缘分布结构特征;掌纹的定位一般是基于手指之间的参考点来构建参考坐标系。
5生物特征信号增强技术
得到了分割后的特征区域后，有的生物特征识别方法需要在特征提取前对感兴趣区域进行增强，主要目的包括去噪和凸显特征内容。例如人脸和虹膜图像一般用直方图均衡化的方法增强图像信息的对比度;指纹一般用频域的方法得到脊线分布的频率和方向特征后进行纹路增强;对于比较模糊的生物特征信号，可以考虑使用超分辨率的方法或者逆向滤波的方法进行增强。
6生物特征信号的校准技术
为了克服不同时刻采集的生物特征信号之间的平移、尺度和旋转变换，需要将参与比对的两个生物特征进行对齐。有的生物特征校准在特征提取之前完成，例如常用主动形状模型（activeShapemodel）和主动表观模型（activeappearancemodel）进行人脸对齐;有的生物特征校准的过程就是特征匹配的过程。生物特征信号的校准结果对于识别精度的影响很大，所以也有学者认为生物特征识别最重要的问题是校准技术。
7生物特征表达与抽取技术
对于生物特征识别，不管是外行还是内行，人们首先想到的问题就是:机器是用什么特征进行身份识别的？什么是生物特征信号中凸现个性化差异的本质特征？这就是生物识别的基本的、原理性的问题。对于这个问题在个别的生物特征识别领域得到了共识，例如指纹识别，大家都公认细节点（包括末梢点和分叉点）是描述指纹特征的最佳表达方式，所以国际上就有统一的基于细节点信息的指纹特征模板交换标准，给不同厂商的指纹识别系统的兼容性和数据交换带来了便利。但是在其他生物识别领域，例如人脸、虹膜、掌纹等领域研究人员还在不断探索最佳的特征表达模型。虽然这些领域的特征表达方法的种类繁多，部分算法也已经取得了很好的识别性能，但是人脸识别、虹膜识别、掌纹识别的根本问题――“什么是人脸、虹膜或掌纹图像的本质特征及其有效表达？”一直没有得到权威和普遍认同的回答。
这是因为每个人脸、虹膜和掌纹图像的特征表达方法都是基于某种信号处理方法或者某个计算机视觉或者某个模式识别的理论，“公说公有理，婆说婆有理”，大家对于这些图像的本质特征表达还没有进行深入的研究。现在生物特征表达领域的流行趋势是把各种经典的或者新提出的图像分析方法依次去试，有点撞大运的感觉，产生这种现象的根源是大家没有基础理论的指导，不知道向哪个方向努力好。由于各种方法各自为“政”，造成生物特征模板的数据交换格式难以统一和标准化。例如人脸、虹膜和掌纹的数据交换标准只能基于图像，这是因为大家找不到一个统一的、权威的图像特征表达方法。
相对于基于特征的数据交换标准，基于图像的交换标准在计算和存储资源的占用、传输速率等多方面都处于下风。例如在电子护照应用中，统一格式的生物数据都存放在非接触iC芯片中，在识别前需要通过无线读卡器从护照iC中读出生物数据，这时基于特征的方法比基于图像的方法快100倍，而且基于图像的方法还要多一个特征提取的步骤才能得到用户护照中的生物特征。所以不管是对于研究还是应用，生物特征信号本质特征的尽快确定都是最重要的。
通过模拟这些生物体神经细胞对外界视觉刺激的信息编码规则，计算机视觉研究人员提出了ordinalmeasures（定序测量特征）来表达图像内容。中科院自动化所生物识别与安全技术研究中心通过拓展原始的定序测量特征的内涵，提出了多极子滤波器的概念，建立了虹膜图像特征表达的一般框架，证明了虹膜图像区域之间的排序测度特征等价于虹膜物理表面不同位置反光率之间的大小顺序关系，是独立于光照、对比度等外界因素的虹膜图像的本质特征。
在这个框架下，虹膜特征抽取甚至可以简化成简单的加减运算，成功地解决了虹膜识别从pC向嵌入式平台移植的计算复杂性难题。通过定序测量特征，研究中心还建立了掌纹图像特征表达的一般框架，统一了该领域识别性能最好的三种掌纹识别方法。并针对低分辨率掌纹图像上主线和皱纹线灰度模式特点，提出了新颖的十字架形微分滤波器来抽取掌纹图像中的定序测量特征。实验结果表明新的掌纹识别方法不仅识别精度远高于主流方法，并且计算速度比最好方法快一倍。
8生物特征的匹配技术
特征匹配就是计算两个生物特征样本的特征向量之间的相似度。图匹配算法也在指纹细节点模式、人脸模式、虹膜斑块模式的相似性度量中得到成功应用。
9生物特征数据库检索与分类技术
收集掌纹信息
随着生物特征识别技术在人类日常生活中的普及，使用人数的增长必然导致生物特征数据库的不断扩大。这种规模的扩大不仅仅表现在数据存储量的扩大，还表现在从数据库中搜索某一条记录所耗费的时间的增加。例如在一对多的超大规模（如一个城市、一个国家、一个行业的人群）生物识别应用中，完成一次识别的时间的长度将会让人无法忍受。这是任何一项成熟的生物识别技术从小规模应用向大规模应用转化时不可避免的问题。
虽然可以使用并行计算技术来减少每次识别的时间，如果有一个生物特征粗分类的方法就可以实现分层次的生物识别:根据生物特征向量将数据库中所有的模板分成若干个大类，在大规模识别时首先判断输入生物特征所属的大类，然后首先和这个大类的数据库模板进行比对，这样就可以（至少从期望值）减少等待识别结果的时间。例如指纹可以根据奇异点的个数和位置信息分成拱形、尖拱形、左旋形、右旋形和旋涡形等几个大类。在虹膜识别研究领域也有人利用分形维特征将虹膜数据库分成四大类。这些分类方法的准确率都高于90%，结果是令人鼓舞的。利用生物特征模式，还可以实现人种分类、性别分类等。所以生物特征粗分类和数据库检索技术将是一个很有前途的研究方向，下一步研究的重点是增加类别数，提高分类的准确率。
10生物特征识别系统的性能评价
迄今为止，任何的生物特征识别系统或者方法都有出错的可能。对系统的识别精度给出客观、准确的评估其实是一个很复杂的问题，它受测试样本的数量、质量、评估指标等因素的影响，但是这对应用单位和司法部门却是一个很关注的焦点问题。所以生物特征识别方法的性能测评已成为生物特征识别研究的一个重要方向。对于1∶1比对的身份验证系统，错误有两种情况:一是把不同人的生物特征识别为同一类，称为错误接收;另一种可能是把同一人的生物特征识别为不同类，称为错误拒绝。
一般可以从理论和实验两个方面评估一个生物识别方法的性能指标。从理论方面可以研究生物特征的唯一性，即对影响错误接收和错误拒绝的各种参数进行准确建模，从每种生物特征识别方法的本质和机理出发给出理论上可以取得的错误率的下界。这个工作是很有意义也是难度很大的。例如司法界对通过指纹匹配结果来指认罪犯还存在着很大争议，虽然有研究人员宣称地球上找不到指纹特征完全相同的两个人，但是在自动或者人工指纹识别系统中，到底需要多大的相似度才可以完全确认两枚指纹的同源性？识别出错的准确概率到底是多少？已经有研究人员对这个问题进行了比较深入的研究，但是并没有完全解决好这个问题。
链接:生物识别也需要安全技术
生物最基本特征篇2
关键词：身份鉴别；人体生物特征；发展趋势
1．引言
信息化高速发展的一大特征是个人身份的数字化和隐性化，如何准确鉴定一个人的身份，保护信息安全是当今信息化时代必须解决得一个关键性社会问题。生物特征身份鉴别技术是身份鉴别领域的一个研究热点。生物特征识别技术是指利用人体固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴别认证的技术。生物特征识别技术包括采用人体固有的生理特征（如人脸、指纹、虹膜、静脉、视网膜）进行的身份认证技术和利用后天形成的行为特征（如签名、笔迹、声音、步态）进行的身份认证技术。与传统的身份鉴定手段相比，基于生物特征识别的身份鉴定技术具有如下优点：（1）不会遗忘或丢失；（2）防伪性能好，不易伪造或被盗；（3）“随身携带”，随时随地可用。正是由于生物特征身份识别认证具有上述优点，基于生物特征的身份识别认证技术受到了各国的极大重视。
2. 生物特征识别技术的现状及发展趋势
目前，常用的生物特征识别技术所用的生物特征有基于生理特征的如视网膜、人脸、指纹、虹膜，也有基于行为特征的如笔迹、声音等。下面就这些常见的生物特征识别技术的特点及其发展趋势进行讨论研究。
2.1．视网膜识别
人体的血管纹路也是具有独特性的，人的视网膜表面血管得图样可以利用光学方法透过人眼晶体来测定。用于生物识别的血管分布在神经视网膜周围，即视网膜四层细胞得最远处。如果视网膜不被损伤，从三岁起就会终身不变，如同虹膜识别技术一样，视网膜扫描可能具有最可靠，最值得信赖得生物识别技术，但它运用起来的难度较大。视网膜识别技术要求激光照射眼球的背面以获得视网膜特征得唯一性。
视网膜技术的优点：视网膜是一种及其固定得生物特征，因为它是隐藏的，故而不易磨损，老化；非接触性得；视网膜是不可见得，不会被伪造。缺点是：视网膜技术未经过任何测试，可能会给使用者带来健康的损坏。
2.2.人脸识别
人脸识别作为一种基于生理特征的身份认证技术，与目前广泛应用的以密码、iC卡为媒
介的传统身份认证技术相比，具有不易伪造、不易窃取、不会遗忘的特点；而人脸识别与指纹、虹膜、掌纹识别等生理特征识别技术相比，具有非侵犯性、采集方便等特点。因而人脸识别是一种非常自然、友好的生物特征识别认证技术。
人脸识别技术包括图像或视频中进行人脸检测、从检测出的人脸中定位眼睛位置、然后提取人脸特征、最后进行人脸比对等一系列相关的技术。
为了评测基于面部图像的人脸识别算法的性能。美国aRpa和aRL于1993年至1996年建立了FeRet数据库，用于评测当时的人脸识别算法的性能。共举行了三次测试FeRet94、FeRet95、FeRet96。FeRet测试的结果指出，光照、姿态和年龄变化会严重影响人脸识别的性能。
FeRet的测试结果也表明了基于面部图像的方法的缺点。人脸是一个三维非刚体，具有姿态、表情等变化，人脸图像采集过程中易受到光照、背景、采集设备的影响。这些影响会
降低人脸识别的性能。
为了克服姿态变化对人脸识别性能的影响，也为了进一步提高人脸识别性能，20世纪90年代后期，一些研究者开始采用基于3D的人脸识别算法。这些算法有的本身就采用三维描述人脸，有的则用二维图像建立三维模型，并利用三维模型生成各种光照、姿态下的合成图像，利用这些合成图像进行人脸识别。2000年后，人脸识别算法逐渐成熟，出现了商用的人脸识别系统。为了评测这些商用系统的性能，也作为FeRet测试的延续，美国有关机构组织了FRVt2000、FRVt2002、FRVt2006测试。测试结果表明，人脸识别错误率在FRVt2006上下降了至少一个数量级，这种性能的提升在基于图像的人脸识别算法和基于三维的人脸识别算法上都得到体现。此外，在可控环境下，虹膜、静态人脸和三维人脸识别技术的性能是相当的。此外，FRVt2006还展现了不同光照条件下人脸识别性能的显著提高，最后，FRVt2006表明人脸自动识别的性能优于人。值得一提的是，清华大学电子工程系作为国内唯一参加FRVt2006的评测的学术机构，其人脸自动识别性能优于人类。FRVt2006为人脸识别后续的研究指明了方向，人脸识别中光照、年龄变化依然对人脸识别性能有很大影响，二维人脸识别的性能不比三维人脸识别差。
人脸识别得优点：非接触性的。缺点是：要是比较高级得摄像头才也有效地扑捉面部图像；使用者面部的位置与周围得光环境都可能影响系统的精确性，而且面部识别容易受欺骗；
对于采集图像的设备会比其他技术昂贵得多。
2.2.指纹识别
指纹识别技术是指通过比较不同人指纹中的特征点不同来区分不同人的身份。指纹识别技术通常由三个部分组成：对指纹图像进行预处理；提取特征值，并形成特征值模板；指纹特征值比对。指纹图像预处理的目的是为了减少噪声干扰的影响，以便有效提取指纹特征值。常用的预处理方法有图像增强、图像平滑、二值化、图像细化等。
特征提取的目的就是从预处理后的指纹图像中，提取出能够表达该指纹图像与众不同的特征点的过程。最初特征提取是基于图像的，从图像整体中提取出特征进行比较，但该方法的精度和性能较低。现在一般采用基于特征点的方法，从图像中提取反应指纹特性的全局特征（如纹形、模式区、核心区、三角点、纹数等）和局部特征（如终结点、分叉点、分歧点、孤立点、环点等）。得到特征点后就可以对特征点进行编码形成特征值模板。指纹特征值比对就是把当前获得的指纹特征值与存储的指纹特征值模板进行匹配，并给出相似度的过程。
指纹识别的优点:技术相对成熟；成本较低。缺点是：具有侵犯性；指纹易磨损，手指太干或太湿不易提取图像。
2.3.虹膜识别
虹膜相对而言是一个较新的生物特征。1983年，Flom与Safir申请了虹膜识别专利保护，使得虹膜识别方面的研究很少。1993年，Daugman发表了关于虹膜自动识别算法的开创性工作，奠定了世界上首个商业虹膜自动识别系统的基础。随着Flom和Safir专利在2005年的失效和CaSia及iCe2005中虹膜数据集的提供，虹膜识别算法的研究越来越蓬勃。iCe2006首次对虹膜识别算法性能进行了测试。虹膜识别中需要解决如下两个难点问题：一是虹膜图像的获取，二是实现高性能的虹膜识别算法。
3. 结论
本文讨论了一些常用的生物特征识别技术的技术特点及发展趋势。随着各国对生物特征识别技术的越来越重视，生物特征识别技术必将获得更快的发展。
参考文献：
[1]张敏贵，潘泉，等.多生物特征识别[J].信息与控制,2002,31(6).
[2]杨俊，景疆.浅谈生物认证技术——指纹识别[J].计算机时代，2004,(3）.
[3]侯鸿川.面部温谱图身份识别技术探讨[J].中国人民公安大学学报（自然科学版）,2005,（3）.
生物最基本特征篇3
[关键词]生物特征识别数字签名电子商务身份安全认证
一、引言
在电子商务应用日益广泛的今天，从某种角度看，身份认证技术可能比信息加密本身更加重要。它是网络安全和信息系统安全的第一道屏障，是在信息安全时代备受关注的一个研究领域。
目前的应用主要是以“用户iD+口令＋数字证书”来进行用户的身份认证。从根本上说这种身份认证不能解决访问者的物理身份和电子身份的一致性问题，即无法确认通过身份认证的访问者即获授权者。
启发于人的身体特征具有不可复制的特点，人们开始把目光转向了生物识别技术。人的指纹、虹膜、视网膜等都具有惟一性和稳定性的特征，为实现更安全、方便的用户身份认证提供了有利的物理条件。
用户最关注的问题是因特网的网络安全性和保密性。保障网络中数据传输的安全性通常需要借助信息安全功能来实现。在开放系统中对具有重要价值的信息或私密信息进行通信时，可使用数字签名等密码技术进行加密。
生物识别技术代表着用户身份认证技术的未来，有着广阔的应用前景。如果将生物特征识别技术和数字签名技术有机地结合在一起，可以提供一种更加安全、便捷的用户身份认证技术。
二、生物特征识别技术
生物特征识别技术是通过计算机与光学、声学传感器和生物统计学原理等高科技手段结合，利用人体固有的生理特性来进行个人身份的鉴定。其核心在于如何获取这些生物特征，并将之转换为数字信息，存储于计算机中，利用可靠的匹配算法来完成验证与识别个人身份的过程。
1.指纹识别——成熟的身份认证技术
在网络环境下的身份认证系统中，应用指纹作为身份确认依据是理想的。
第一，理论上，每个人的指纹是独一无二的。
第二，指纹样本便于获取，易于开发识别系统，实用性强。
第三，指纹识别中使用的模板而是由指纹图中提取的关键特征，使系统对模板库的存储量较小。也可以大大减少网络传输的负担，便于支持网络功能。
第四，指纹识别是生物特征识别中研究最早、技术最成熟、应用最广泛的技术，有着坚实的市场后盾。
指纹识别具有很高的实用性、可行性。随着固体传感器技术的发展。指纹传感器的价格正逐渐下降，在许多应用中基于指纹的生物认证系统的成本是可以承受的。
指纹识别原理和过程如下：首先，通过指纹读取设备读取到人体指纹图像，并对原始图像进行初步的处理，使之更清晰。然后，指纹辨识算法建立指纹的数字表示——特征数据。特征文件存储从指纹上找到被称为“细节点”(minutiae)的数据点，也就是那些指纹纹路的分叉点或末梢点。这些数据称为模板（至今仍然没有一种模板的标准，也没有一种标准的抽象算法，各厂商自行其是）。最后，通过计算机把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，得到两个指纹的匹配结果。
2.虹膜和视网膜——更准确、更可靠的身份认证技术
虹膜是一种在眼睛中瞳孔内的织物状各色环状物，每一个虹膜都包含一个独一无二的基于像冠、水晶体、细丝、斑点、结构、凹点、射线、皱纹和条纹等特征的结构。世界上两个指纹相同的几率为1/109，而两个虹膜图像相同的几率是1/1011，虹膜在人的一生中均保持稳定不变。因此，利用虹膜来识别身份能够成为独一无二的标识，其可靠性超过了指纹识别。
从直径11mm的虹膜上，Dr.Daugman的算法用3.4个字节的数据来代表每平方毫米的虹膜信息，一个虹膜约有266个量化特征点，而指纹识别技术只有40多个特征点。266个量化特征点的虹膜识别算法在众多虹膜识别技术资料中都有讲述，在算法和人类眼部特征允许的情况下，Dr.Daugman指出，通过他的算法可获得173个二进制自由度的独立特征点。这在生物识别技术中，所获得特征点的数量是相当大的。
关于虹膜的特征提取方面较有成效的主要有Daugman的利用多分辨率Gabor滤波器提取虹膜纹理的相位信息；wildes的基于4种不同决策标准的拉普拉斯金字塔提取虹膜纹理特征；Boles和Boashash的基于小波变换过零检测虹膜识别算法以及中科院采用Gabor滤波和aubechies-4小波变换相结合的纹理分析方法。
虹膜技术上有一些地方有待完善；当前的虹膜识别系统只是用统计学原理进行小规模的试验，而没有进行过现实世界的惟一性认证的试验；目前图像获取设备相当昂贵。
视网膜是一些位于眼球后部十分细小的神经（一英寸的1/50），它是人眼感受光线并将信息通过视神经传给大脑的重要器官，用于生物识别的血管分布在神经视网膜周围，即视网膜四层细胞的最远处。
在20世纪30年代，通过研究就得出了人类眼球后部血管分布惟一性的理论，进一步的研究的表明，即使是孪生子，这种血管分布也是具有唯一性的，视网膜的结构形式在人的一生当中都相当稳定。所以，同虹膜识别技术一样，视网膜扫描可能是最可靠、最值得信赖的生物特征识别技术。视网膜扫描设备可以从使用者的视网膜上可以获得400个特征点，创建模板和完成确认。由此可见，视网膜扫描技术的录入设备的认假率低于0.0001%。但拒假率（FaR，指系统不正确地拒绝一个已经获得权限的用户）比较高，相信在进一步的研究中可以大大降低。
因为对视网膜难于采样，也无标准的视网膜样本库供系统软件开发使用，这就导致视网膜识别系统目前阶段难以开发，可行性较低。
与指纹识别技术的主要步骤以及原理相似，虹膜识别与视网膜识别一般包括图像采集、图像处理、特征提取、保存数据、特征值的比对和匹配等过程。
综上所述，指纹识别是最容易实现的；而虹膜识别与视网膜识别受到某些限制，目前除了一些高端应用外很难普及应用，但其有着巨大的技术优势和潜在的商业价值，必将是下一代生物特征识别技术的发展方向。
三、基于生物特征识别和数字签名技术的电子商务身份认证系统解决方案
1.方案设计要求
要确保基于指纹特征的用户身份认证系统的整体安全性，必须对基于指纹特征的网络身份认证方案设计一个安全的身份认证协议。良好的身份认证协议应该满足以下几个要求：
(1)能够准确识别被认证对象的身份；
(2)能够明确重要事件的责任人，并实现签名，避免事后抵赖；
(3)能够保障数据在存储和传送时的安全。
2.基于生物特征和数字签名技术的电子商务身份安全认证系统结构
基于秘密信息的身份认证协议：保证通信认证可以防止第三方的重放攻击，但由于客户端密钥存储和管理存在问题。基于生物特征的身份认证：能解决口令窥视和密钥管理难等问题，但很难阻止第三方的重放攻击。因而，笔者提出了综合前述的生物特征识别技术和数字签名后得到的电子商务身份认证系统的解决方案。
在网络环境下(B/S结构），用户（客户端）如果要访问远程服务器所管理的信息资源，在获得相关资源访问权限之前，必须通过生物特征身份认证，所有的信息资源访问权限都在身份认证系统（服务器端）管理之下，未通过身份认证的用户不能访问信息资源。当模板内置于服务器时，通过客户端的生物特征获取仪器获得用户的生物特征信息，该信息被加上数字签名后传送到服务器，在服务器首先校验签名是否有效，再与预先注册的模板进行比较，并完成身份认证。
3.身份认证步骤与协议
在生物认证系统中，为了保证生物特征值这不被非法用户所获得，采用数字签名技术。我们在此对协议中采用的符号做如下定义：a为用户，aS为认证服务器，KUaS为认证服务器公钥，taS为认证服务器的时限，na为a的现时数据，Fa为a的生物特征值，iDa为a的标识。还需说明的是这里采用的是单向认证协议。基本协议如下：
(1)a用自己标识的签名向认证服务器aS请求认证。使用签名技术能有效地阻止一个虚假认证服务器对用户a的欺骗性连接。因为只有合法的认证服务器才保存有用户的公钥，从而能验证这个签名来获得iDa来为下面的认证过程来使用。
(2)认证服务器产生时限taS，现时数据na，并将自己的公钥KUaS、na和时限taS用用户a的公钥KUa加密后返回给客户端的a用户。
(3)客户端a接受到认证服务器公钥、时限和现时数据na，同时在客户端的生物特征传感器读取用户的生物特征图像，并获得特征Fa，把元组{taS，na，Fa}用认证服务器的公钥KUaS加密后发送给认证服务器。
(4)认证服务器aS通过生物特征信息数据库进行比对，若匹配则a的身份通过认证。
这个方案与现时使用的认证体制基本类似，所以电子商务交易系统不必作重大改变。但因为引入了生物特征识别，安全性可以获得有效的加强。
四、结束语
在信息化日趋成为主流的今天，电子商务的业务已随着互联网的普及而飞速发展，与此同时，电子商务的安全性也成为业界的一个热点研究方向。本方案设计将基于生物特征的身份认证技术和数字签名相结合应用于电子商务，加强系统安全性，具有一定的研究和实用意义。
生物最基本特征篇4
关键字：面向对象；信息提取；eCognition
abstract:informationextractionusingremotesensingmethod,canautomaticclassificationmethodofcommonusingspectralinformationofremotesensingdata,andusestheobject-orientedclassificationmethodcanuseremotesensingdataspectrum,texture,topologyandsegmentationobjectshape,area,sizeandotherinformation,throughthefuzzydiscriminantfunctionclassification.inthispaper,throughtheexperimentbyusingtheobject-orientedmethodtoextracttheinformationofthebuildings,theexperimentalresultsshowthat,theobject-orientedclassificationmethodcanimprovetheclassificationaccuracy,hasagreatapplicationpotential.
Keywords:object-orientedinformationextraction;eCognition;
中图分类号：C931.6文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
引言
随着越来越多的高空间分辨率卫星影像的出现，影像上的地物景观结构、纹理及细节都很清晰的表现出来，例如，建筑物、绿地、道路、河流等等，这使得利用遥感影像进行大比例尺地形图制图成为可能，从影像上自动识别地物类型并精确量测地物形状、大小，是卫星遥感和摄影测量研究中的难点。传统的遥感信息提取方法是以像素的光谱信息为基础，利用的信息主要是像素的色调及纹理，而对地物的形状、结构等信息的分析很少考虑，尤其是高空间分辨率的影像，纹理信息丰富而光谱信息缺乏，基于像素的分类方法就显的十分困难。而面向对象的分类方法它不是对单个像素而是对影像对象进行分类，把对象特征属性包括色调、形状、面积、大小、纹理、继承信息等信息结合起来用于目标地物的识别，应用于高分辨率影像分类，原则上可以用于典型面状人工地物，如建筑物、耕地等的提取，提高影像分类的精度。目前商业化的软件eCognition是第一个采取了面向对象分类技术的软件，本文主要研究了利用eCognition软件进行建筑物信息的提取。
面向对象分类方法简介
面向对象的分类方法是一种智能化的自动影像分析方法，与传统的基于像素的分类方法的本质不同在于它不是对单个像素而是对影像对象进行分类。影像对象是通过考虑不同的特征属性经过影像分割获得的，它是一组像素的集合。目标对象比单个像素更具有实际意义，特征的定义和分类均是基于目标进行的。
eCognition的全部影像分析处理包括两个步骤：多分辨率分割和模糊逻辑分类。进行影像分割的目的是为了生成影像目标，多分辨率分割是eCognition软件中很重要的一步，它是基于比例参数、光谱和形状等特征将像素群组成像素块即目标，可以以任意分辨率进行影像同质区域的分割，故称多分辨率分割。多分辨率分割可以产生不同的分割水平，以满足不同目的的分类的需要。分割的结果作为目标对象用于下一步的分类。
eCognition有两种分类器——最近邻法和成员函数，二者均作为分类描述符。最近邻分类相似于常规的监督分类，需要选择样本。当无法描述特征空间时，最近邻分类器是最好的选择。成员函数法是基于可利用的目标特征的模糊逻辑来分类的。对比基于像素的统计分类器，模糊分类不像严格分类只用“是”或“不是”来表示，而是用0～1之间的连续数字描述分类成员的一个连续状态。模糊逻辑分类法是一种基于知识和概念的方法，且容易使用，因此，如果仅用一个特征或很少的特征就可以将一个类同其他类区别开时。建议使用成员函数分类器；否则，应该选择最近邻分类器。最近邻分类器比友员函数能更好地处理多维特征空间的联系。
试验影像数据
为了试验面向对象的分类方法对纹理图像的分类效果，选择某地0.6m分辨率的QuickBird影像，截取一块区域作为实验研究区。研究区中包括建筑物、道路、绿地等（见图2）。本研究首先对原始影像进行几何校正、辐射校正等预处理，然后在此基础上利用eCognition面向对象的分类方法提取建筑物。
4、数据处理
4.1研究方法
本文的基本思路是在对卫星影像进行处理的基础上，借助面向对象分类软件通过对影像进行多尺度分割、建立图像对象、模糊分类等图像分析方法，对影像进行分类，从而将目标建筑物信息从影像中提取出来。其技术流程图见图1。
图1卫星影像信息提取流程图
4.2多尺度图像分割
图像分割就是指把图像分成各具特性的区域并提取出感兴趣目标的技术和过程。此处特性可以是像素的灰度、颜色、纹理等。分割的好坏直接影响着分类的精度。本文中采用eCognition软件的多尺度分割技术，对卫星影像进行分割处理。为找到最佳的分割尺度和分割方法，通过反复试验，确定本次分割参数为：scale为35，shape为0.3，color为0.7，compactness为0.6，smoothness为0.4。分割结果见图3。
图2原始影像图3分割影像图4分类结果
4.3对图像对象进行分类
在实验中还需将分割后的图像建立多边形，生成图像对象，供后续分析处理。在eCognition中有两种基于图像对象的分类方法,一种是基于样本的分类方法,即选取样本后再分类;另一种是基于规则的分类方法,即通过图像的光谱、形状、纹理特征等信息,建立规则模型进行分类。
本文采用基于规则的分类方法进行分类。选择线性特征模型进行分割，然后用目标的特征函数进行二次模糊逻辑分类。本试验我们只关心建筑物类别的分类精度，为此在定义函数时首先考虑适用建筑物类的相关特征，根据建筑物的特征（光谱、形状、纹理等）设置描述函数。比如在光谱特征的描述上，根据建筑物顶部不同颜色定义在不同光谱信息层上的函数。线性函数可以综合使用长宽比length/width、面积area、值value等，确定阈值进行二次分类，分类结果见图4。
4.4分类后处理及结果输出
分类后处理主要包括分类精度评价、类合并、颜色指派等。分类后的建筑物、绿地等信息可以栅格或矢量的形式导出，以用于制图或其他目的。
5、结论与讨论
本文采用面向对象的分类方法，通过模糊分类提取影像中建筑物信息，分类过程包括基于光谱信息的影像分割（初次分类）和基于子目标的再次分类两个阶段。经实验表明，面向对象的分类方法可以灵活地运用地物本身的几何信息和结构信息，通过考虑高空间分辨率影像的形状和纹理因素可以有效的识别河道、道路、建筑物的形状。充分利用高分辨率遥感影像丰富的空间信息，弥补传统的基于像素统计特征分类方法的不足。
基于面向对象的分类结果精度关键在于图像对象的生成是否合理,而图像分割对图像对象的合理性具有决定作用。在分类之前，根据研究区域地物特征和用户的要求调整图像分割尺度是必要的，从而适合与不同精度要求的分类，也可以在不同的图层上进行分割尺度的分类。在光谱统计和多尺度分割的基础上建立的分类体系，图斑小而破碎（如耕地）在比较小的分割尺度(层1)上分类，面积相对比较大（如植被）在教大的分割尺度（层2）的基础上分类。充分利用影像的光谱信息、拓扑关系、纹理信息等建立成员函数，从而极大地提高了高分辨率遥感影像自动识别的精度。
参考文献：
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[3]明冬萍,等．高分辨率遥感影像信息提取与目标识别技术研究[J]．测绘科学．2005．3．
生物最基本特征篇5
关键词：支持向量机；粒子群优化算法；人脸识别；语音；特征层融合
中图分类号：tp391
单一模态的生物特征识别技术容易受到噪声的影响和单一算法自身稳定性的影响，很难保证在取得较高识别率的同时保持高的鲁棒性。多生物特征的识别技术同时采用多种生物特征作为识别依据，使得身份识别系统具有更好的安全性、可靠性和有效性，为解决单一模态生物特征识别的缺陷提供了较好的解决方案[1]。在这种情况下，多生物特征认证已经成为国内外的研究热点。
SVm是统计学理论的一个分支，在解决小样本，高维数及非线性问题中表现出特有的优势。已经被成功的运用模式识别的各个领域，在多生物特征识别中也得到应用[2]。但SVm本质上求解二次规划问题，当训练样本数很多的时候，可能会导致训练速度变慢。粒子群优化算法（pSo）[3]是一种群聚性智能优化算法，由于其出色的表现和很好的收敛性越来越受到人们的关注，许多学者从不同的角度对算法进行了改进。文献[4]和文献[5]从不同角度提出了多粒子群协同进化算法，使粒子更容易跳出局部极小值，提高了收敛精度。然而，粒子群的中心位置是一个非常重要的位置，随着粒子的进化，所有粒子都向该方向收缩，中心粒子更有可能成为全局最优解[6]。为此，在文献[5]的基础上本文提出一种改进的多粒子群协同进化（pSCo）方法，并将其用于训练SVm来实现人脸和语音特征层融合的多生物特征识别系统，取得了较好的识别效果。
1基于pCa的人脸识别方法
主成分分析（principalComponentanalysis，pCa）[7]，是统计学中数据分析的一种方法，其目的是在最小均方意义下寻找最能代表原始数据的投影方向，来获得逼近原图像空间的最低识别空间。基于pCa的人脸识别算法一般分为三个阶段：第一个阶段利用训练样本图像数据构建特征脸空间；第二个阶段是训练阶段，主要是将训练样本图像投影到特征脸空间上；最后一个阶段是人脸识别阶段，即将待识别的人脸图像投影到特征脸空间，并且和投影后的训练样本图像相比较，得到识别结果[8]。
假设人脸图像i（x，y）是大小为m×n的灰度图像，将其每列相连组成一个大小为维的列向量D=m×n。人脸图像向量的维数就是D，图像空间的维数也是D。在人脸识别问题中，通过将2维人脸灰度矩阵的各行级联起来，可以得到一个1维的长向量[9]。
设p个原始观测指标向量x=（x1，x2，…xp）t，给定的一个样本x=（xi1，xi2，…xip）t，i=1，2，…n，则样本数据的协方差矩阵为：
（1）
其中，μ为这组随机向量的均值矢量，近似
表示为：（2）
计算协方差矩阵Cx的特征值，将前n个特征值从大到小的顺序排序，λ1≥λ2≥…λn，对应的特征矢量为：w1，w2，…，w，则存在正交矩阵a使得atCxa=Λ。其中，Λ=diag（λ1，λ2，…λn）为对称矩阵。由pCa变换定义得：Y（i）=wtX`（i），重构特征向量X`=wtY（i），则X`为该图像在特征空间中投影得到的新图像向量，有n维大小，且保留了原始图像的绝大部分信息。
2基于fisher鉴别准语音特征提取[10]
对说话人识别来说，受录音环境的影响，采集到的数据集难免有噪音存在，而这些噪音属性会直接影响识别的准确性，从而使得分类器的性能下降。另外一方面，特征矢量在特征空间中有一定的重叠，识别过程中如果所提取的特征包含过多的语义信息，就不能很好地反映原始结构信息，识别结果很差。
Fisher鉴别分析其核心思想是从高维空间中提取最具有分类能力的低维空间，并使得类间离散度最大且保证类内离散度最小。给定一个数据集{xi}，i=1，2……n将其分为c类，类内离散度和类间离散度分别定义为：
（3）
（4）
其中，
上式中，xik表示第i类中的第k个训练样本，li表示第i类的样本数，则有，表示所有训练样本的均值，第i类样本的均值。定义St=SB+Sw，St为总体散度矩阵。则Fisher准则函数定义为：
（5）
问题转化为找到一个最佳投影方向ω，使得F（ω）取得最大值。引入lagrange函数：
L（ω，λ）=ωtSBω-λ（ωtSwω-ξ）（6）
其中λ为lagrange乘子，则问题转化为求L（ω，λ）的极值问题，对上式中ω求偏导并令偏导数为零，则SBωi=λiSwωi。设λi为对应矩阵Sw-1SB大于零的特征值，则所对应的特征向量ωi（i=1，2，…c-1）即为投影空间。该矩阵最多只有c-1个非零特征值，故ωi（i=1，2，…c-1）构成了c-1维最佳辨识矢量空间w，即w={ω1，ω2…ωc-1}。
3改进的pSCo方法在多生物特征识别中的应用
特征层融合方法大致分为两类，一类是将多组特征向量首尾相连生成一个新的特征向量，利用新向量进行分类；另一类是利用复向量将多组特征向量合并在一起，在复向量空间进行分类[11]。在训练阶段把不同身份的人脸和语音的样本作为输入，人脸图像和语音分别经过特征提取以后分别形成语音特征和人脸图像特征。之后，我们对这两个特征进行组合，形成新的特征。一般来说，这个特征是以向量的形式存在的。
3.1改进多粒子群协同进化（pSCo）方法
针对基本粒子群优化算法容易陷入局部极值、进化后期的收敛速度慢和精度低等缺点。文献[12]提出了简化的pSo算法。简化的pSo优化算法方程可以由下式来表达：
（7）
结合文献[5]和[12]，本文提出了一种新的多粒子群协同进化方法，设有n个粒子，将其划分为m堆，每堆的粒子数可以不一样，分别代表m-1个从粒子群和1个主粒子群。从粒子群按简化的pSo进化，主粒子群不但要借鉴自身经验、从粒子群的全局最优解，还要考虑中心粒子的位置，按（7）进化。设主粒子群有n个粒子，每个粒子都按（8）进化。
（8）
其中mtbesti，mg表示主粒子群的局部最优解和全局最优解，mc表示主粒子群的中心位置，
（9）
pg表示在每一次迭代过程中m-1个从粒子群各粒子群全局最优解中的最优值，且λ按下面取值。
（10）
在该方法中，有从粒子群和主粒子群，从粒子群按简化的pSo优化算法进化，主粒子群按（8）式进化。ci表示学习因子，mtbesti，mg分别为局部最优解和全局最优解，mtc为中心离子的最优解。右边第三项和第四项同时考虑了主粒子群的全局最优位置和粒子中心位置对搜索结果的影响，实现粒子间的信息共享与合作。右边第5项表示m-1个从粒子群的最优解对主粒子群进化的影响。中心粒子靠近全局最优解但不完全等价于全局最优解，且中心粒子最有可能找到最优解，在该方法中充分考虑了二者对算法的影响，每次迭代都找到的是最优解来指导整个粒子群的进化[10]。这样，从粒子群按简化pSo方法进化时可以保证粒子在更大的空间范围进行搜索，从而保证粒子的多样性。而主粒子群始终追逐主自身当前最优位置、中心粒子位置以及从粒子群全局最优解，保证了其收敛性，快速找到最优解，从而可以兼顾算法开采范围和精度。
3.2改进的pSCo方法步骤
Step1：确定群体规模n，（a1，a2…，an），初始化从粒子群数目（m1，m2…mm-1）和主粒子群mm，最初权重值ωinit，设定算法总的迭代次数iter总。
Step2：对各个从粒子群按简化的pSo进行寻优，评价每个粒子的适应值；每次迭代完成后比较每个粒子群的全局最优值，选出最优解设为pg保留。
Step3：按（9）求主粒子群的中心位置，并按（10）和（8）式更新主粒子群位置。
Step4：将每个粒子的适应值与其经过最好的位置mtbesti作比较，如果较好，将其作为最好的位置。否则，更新mtbesti。
Step5：将更新后的每个粒子的mtbesti与全局极值mg比较。如果较好，将其值保留。否则，更新mg；
Step6：如果达到结束条件，执行步骤8，否则，转向步骤7；
Step7：将迭代次数加1，并返回步骤2；
Step8：输出mg，算法结束。
3.3改进pSCo方法训练SVm
pSCo算法简单，所需代码和参数少，容易实现。再者，它在一定搜索空间从不同位置同时找出问题的最优解，收敛能力强。将pSCo算法应用于训练SVm，可以很好解决二次规划问题。
由SVm的数学模型可知，需要求解的是支持向量系数a1，（i=1，2，…m），自适应函数为：（11）
根据pSo算法和SVm的要求，粒子的初始位置应满足条件和0≤ai≤C（i=1，2，…n）。pSo在优化前期收敛速度很快，但在优化后期收敛速度变慢，收敛精度低。本文提出一种多粒子群协同优化算法，在算法中把整个粒子群划分为m-1个从粒子群和1个主粒子群，主粒子群不但要根据自身的经验进化，同时要考虑其中心粒子的位置和从粒子群全局最优解中的最优值进化。这样，可以保证搜索的多样性从而增强其全局搜索能力，找出最优的支持向量系数，从而提高SVm的训练速度和性能。用pSCo训练SVm的过程如下：
Step1：按3.2的方法对粒子群进行初始化，设置当前迭代数iter=1；
Step2：对每个粒子，按式（8）计算各粒子的适应度，更新相应的mtbesti和mg；按式（9）计算中心粒子位置mtc，并根据上面的步骤5更新粒子的位置；
Step3：iter=iter+1，如果达到结束条件，则mg即为SVm的训练结果。否则返回第2步重复上述过程；
Step4：根据更新的各粒子的适应值，计算支持向量系数ai（i=1，…m）；
Step5：计算决策函数：
。
4实验结果与分析
实验中用的数据库是采用实验室30个（15男15女）人脸图像和语音数据库。同一组中每人6张人脸图像，为256×256的彩色正面脸像图，3张作为训练样本，三张作为测试样本。采用winDowS自带的录音软件录音，采样频率11025HZ，16bit量化，普通环境下，他们进行录音，每名录音人员用普通话随机朗读刊物进行录音，每个人选择6句话（大约40秒）进行训练，测试语音长度3秒。数据分三次采样，每次间隔半个月左右，每次所录数据一部分用于训练，一部分用于识别，两者不重叠。对得到的语音数据去静音，预加重1-0.97z-1，加窗（Hamming窗，帧长32ms，帧移16ms），每帧提取12维的mFCC倒谱系数（不包括0阶）及其一、二阶差分系数，形成36维的语音特征矢量序列。在实验中，粒子数都取为20，实验独立运行20次，最大迭代次数为400，c1=c2=c2=c4=2，惯性权重ω设置为0.7。在实验中我们选择径向基函数，在RBF中惩罚系数C为100，参数σ=1.3。图1给出了在不同人数情况下，单独采用语音、人脸及融合人脸和语音特征进行识别的识别率。同时对比了直接采用SVm进行分类和采用改进pSCo方法训练SVm进行混合模式识别的结果。
由图1可以看出，将语音和人脸特征融合进行识别时，识别率明显高于单个特征时的识别率。随着说话人数的增加，各种方法识别率都有所下降，但总体来说用改进的pSCo算法训练SVm时识别效果较好，这就说明了采用pSCo算法对支持向量机参数进行寻优，使训练的SVm具有较高的分类正确率。
图1用不同方法在不同说话人数下识别率
5结论
本文就人脸和语音两种生物特征技术，实现了人脸和语音特征层的融合。从pSo陷于局部极值的原因入手，提出了一种训练SVm的pSCo算法，在该算法中将整个种群分为若干从粒子群和一个主粒子群，从粒子群仍然按简化的pSo优化算法进化，而主粒子群借鉴自身经验和中心粒子位置和所有从离子群全局最优解中的最优值进行进化，在保证其搜索多样性的同时提高了其收敛速度和精度，增强其全局优化能力，并将其用来训练SVm实现了语音和人脸特征层的融合。实验结果表明，采用改进pSCo训练SVm对语音和人脸特征进行身份识别时，相对单个特征识别，可以大大提识别率。
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作者简介：骆瑞玲（1980-），女，讲师，硕士研究生，主要研究方向：生物身份识别，模式识别。
生物最基本特征篇6
十九世纪以前，生物学基本上属于观察生物生命活动表面现象的描述性科学，只是着重于研究生物的形态和分类。十九世纪三十年代以后，由于显微镜的应用，生物学才进入到细胞水平，同时达尔文也建立了进化论学说。到二十世纪五十年代以来，由于现代物理学和化学等新成就的促进，生物学在微观方面达到了分子水平；宏观方面发展了生态学。生物学与数学、物理、化学等学科互相渗透，出现了生物力学、电子仿生学等各种新的研究内容。从此，生物学不仅与农、医，而且与各个理工学科都建立了密切联系。所以，高考理工科一定要考生物学。由于1981年，生物学刚刚开始列入高考内容，因此作为过渡办法，只考高中生物学的内容。下面就对高中生物学的复习方法提几点参考意见：
一、生物学是研究生命的科学。生命的基本特征是新陈代谢、生长发育、生殖、遗传和变异。而生命的物质基础是原生质，结构基础是细胞。所以，课本首先讲述这方面的知识，然后在这一知识基础上讲述生命的基本特征。生命的基本特征是课本的中心内容。新陈代谢是生物的最基本特征，一切生命活动都是在这个基础上进行的，新陈代谢一旦停止，生命即告终结。生物在新陈代谢的基础上进行生长发育、生殖后代，并表现出遗传和变异的特征来。因而-，课本也就按照新陈代谢、生殖与发育、生长发育的调节和控制，以及遗传和变异的顺序来安排、内容。在掌握了关于生命的基本特征的基础上，探讨生命的起源问题。最后，是在前面知识基础上讲述生物科学研究的现代成就和展望，以扩大眼界。全课本的体系如此，各细节内容亦有其内在联系。在复习时，就要处处注意其内在联系，这样所记住的知识就不再是孤立的条文了。
二、在全面复习的基础上抓住重点和难点深入理解、重点复习。就全课本来讲，生命的基本特征一章是中心内容，生命的物质基础和结构基础一章又是学习生命的基本特征一章的基础知识，这两章是复习的重点。在生命的基本特征一章中，新陈代谢、遗传和变异这两节则又是这一章的重点和难点。在生殖与发育一章中，有关减数分裂的内容是学习遗传部分的基础，也是重点内容。
三、在重点复习时，一些内容可不必再按照课本安排分散复习，可以集中起来复习。例如细胞的有丝分裂和减数分裂是分别在不同的章节讲述的。在复习时，则可把减数分裂的内容提前到有丝分裂内容后复习。又如关于核酸的内容，在第一章中仅简略地指出核苷酸是组成核酸的基本单位，核酸分核糖核酸(Rna)和脱氧核糖核酸(Dna)两大类，核酸对生物的生长、遗传和变异等生命现象都起着重要的决定作用，而具体的内容主要在遗传和变异一节中讲述。现在进行复习，不受知识基础的限制，可以把分散在各有关章节的这方面内容集中于第一章复习。这样，对于这一部分内容可以完整地、系统地掌握住。
四、在复习时，一要经常地运用比较方法，把有关的内容进行比较，找出它们的异同。例如，在复习有丝分裂和减数分裂的内容时'要进行比较，有丝分裂和减数分裂在哪些方面有共同处，它们之间的本质区别是什么。又如在复习异化作用时，比较呼吸(需氧呼吸)和发酵(缺氧呼吸)的异同。这样，可以抓住本质，区别清楚，避免混淆而发生错误。
五、要注意理论联系实际。例如复习到有关激素的内容时，要联系到激素在生产上和医药事业上的应用。特别是在遗传和变异一章中，要注意遗传原理在育种工作中的实际应用。理论联系实际，可以加深对理论的理解。
生物最基本特征篇7
人教版高二政治必修3实践及其作用教案
教学目标
知识方面
识记：实践的概念，即实践概念的两层含义。
理解：比较实践的三种基本形式及它们对社会发展所起的不同作用。
(1)实践是客观的物质性的活动。
(2)实践是有意识、有目的的能动性活动。
(3)实践是社会性、历史性的活动。
运用：依据实践的三个基本特征能用具体实例给予阐释。
能力方面
通过教学，培养和提高分析理解能力。
使学生养成分析和综合的思维能力，以及历史地、辩证地分析问题的能力。
觉悟方面
(1)通过实践观点的学习，使学生树立马克思主义的科学实践观。
(2)结合实践第一个特征的学习，使学生在实践问题上坚持唯物主义的世界观。
(3)联系实践第二个特征的学习，培养学生在实践中的创新意识。
教学重点
实践是有意识有目的的能动活动。这是实践的第二个特征，它最能表现实践本质的特征。因为实践是人们改造客观世界的活动，是主观见之于客观的活动。它受意识能动性的指导，有目的有计划地进行，最终要引起客观世界的改变，创造出客观世界原来没有的物质形态、物质关系。意识的目的性、结果的创造性，这就是实践最重要的特征，是其他什么东西绝不会具有的，只有实践才独有的本质特征。所以说，实践的第二个特征是教学重点。教学中要分析好这个特征，可以引导学生更深刻地理解实践的含义。
教学难点
实践是客观物质性活动与实践是有意识有目的的能动性活动的关系。实践的第一个特征强调客观性、物质性，第二个特征强调有意识有目的的主观性，学生学习中容易形成这二者是自相矛盾的，或者是用一个特征否定另一个特征的看法。如何把二者统一起来，是理解中的一个难点问题。
教学方法
讲述分析相结合法。
教具准备
投影材料
课时安排
一课时
教学过程排
[复习提问]
师：1.什么是理想?
2.理想与现实的关系?理想怎样才能转化为现实?
(设计此问题的目的在于通过复习，引出新课学习的内容)(学生回答后，教师归纳)
理想是关于未来的蓝图和设想。理想源于现实，又高于现实。理想属于社会意识，是社会存在的反映。理想产生于现实的需要，是时代的产物，是现实的发展方向。理想是比现实更高远、更美好的目标。理想可以转化为现实。但不是今天的现实，而是明天的现实。要把社会理想或职业理想转化为现实，需要多方面的条件，特别需要艰苦奋斗。需要人们创造性的劳动。
[导入新课]
马克思主义认为，人们对客观世界的认识和改造，人生价值和理想的实现，都离不开社会实践。
师：什么是实践?为什么要投身社会实践?怎样才能更好地投身社会实践?为解决这些问题我们来学习第八课。
[讲授新课]
第八课自觉投身社会实践(板书)
同学们先粗读一下第一课的引语、节标题、框标题。从总体上大致了解一下这一课要学习哪些知识。
(学生阅读后，教师用投影仪或幻灯出示第八课知识框架结构)
(放投影)
这堂课，我们先学习第一节中第一课时的内容。
第一节实践及其作用(板书)
一、实践的特征(板书)
引言中河北农大的师生们为什么要开展走“太行山道路”的活动，这个活动从哲学的角度说叫什么活动，(学生回答后，教师归纳)知识分子与实践相结合，与人民群众相结合，才能有所作为。这个活动从哲学角度说叫实践。(紧接着提问并板书)
1.什么是实践?(板书)
师：对实践的观点历史上唯物主义与马克思主义哲学有什么不同?
(1)历史上唯物主义者关于实践含义的观点(板书)
(放投影)
荀子说：“不闻不若闻之，闻之不若见之，见之不若知之，知之不若行之。学至于行而止矣。行之，明也。”
(《荀子•儒效》)
师：如何理解?(学生回答)历史上许多唯物主义者提出了一些有价值的思想，还指出了实践或与实践相近的概念。如行、行动、行为、力行、活动、生活、践履等。但始终没有对实践作出解释。
(放投影)课件展示若干命题，进行判断分析：
①实践是人们的感官与客观世界接触的活动。
②实践是应付环境的本能活动。
③实践是人们改造主观世界的一切活动。
④实践就是认识，认识就是实践。
⑤实践就是履行诺言的行为。
⑥实践就是经商赚钱的活动。
⑦实践是人们改造自然的活动。
⑧实践是人们日常生活中的一切活动。
学生分组讨论，推荐代表发言。
教师点拨、释题：
①感官与客观世界接触的活动，有的是实践活动，有的就不是实践活动。例如，植树种花与观赏花木，都是人的感官与客观世界接触的活动。然而，前者是改造客观世界的活动，是实践活动，而后者是认识世界的活动，不属于实践活动。
②把实践看成是动物的本能活动，混淆了两者的本质区别。
③实践是人们改造客观世界的一切活动。改造主观世界的活动不是实践活动。
④把实践与认识混为一谈，划上等号，显然是错误的。
⑤履行诺言的行为，有的是实践，有的不是实践活动。
⑥经商活动只是实践活动中的一种具体形式。
⑦实践是人们改造客观世界的一切活动，包括改造自然、改造社会的活动。.
⑧把实践看做是人们日常生活中的一切活动，缩小了实践概念的外延，连实践的三种基本形式都未包括在内。
师生交流，共同导出什么是实践?并说明为什么?教师必须紧扣实践含义的两个方面来说明。
(2)马克思主义哲学对实践含义的理解(板书)(学生回答，教师归纳)马克思主义哲学第一次对实践作出了科学的说明，认为实践就是人们改造客观世界的一切活动。它有两层含义：一是指实践是人类所特有的活动，与其他动物消极适应自然的本能活动有根本的区别;二是指实践是人们变革客观事物的活动，它必然引起客观对象的变化，不是纯主观的思维活动。
具体内容如下：
①“人们”——实践的主体(板书)
这意味着实践是人类特有的活动，不同于动物的本能活动。
②“改造客观世界”——实践的对象(板书)
这意味着实践以客观世界(包括自然界和人类社会)为对象，是发生在人与自然界、社会之间的活动。而停留在人的头脑中或口头上的活动——如思考、修行、辩论等——不是实践。
实践不是纯粹的思维活动、认识活动。
③“活动”——实践的性质(板书)
这意味着实践不是物质的具体形态。以“盖房子”为例，作为一种实践，盖房子不能等同于房子本身(当然也不等同于设计方案)，它是把设计方案变为“房子”的过程。可见，实践是介于主观世界和客观世界之间的桥梁，是“主观见之于客观的活动。”
(教师补充分析)掌握实践概念必须注意：
不能扩大其外延。如认为“实践是人们认识世界和改造自然界的活动”或“实践是人们改造整个社会的活动。”
不能缩小其外延。如认为“实践是人们改造自然界的活动”或“实践是人们改造社会的活动。”
为了更深入地理解“实践”，我们必须分析实践的基本特征。
2.实践的基本特征(板书)
人类产生以后，整个世界就分为两大领域：物质世界(客观世界)和精神世界(主观世界)。人的意识是人脑对客观物质世界的反映，但人脑怎样反映物质、物质如何“进入”到人脑中形成意识，则离不开沟通这两大领域的“桥梁”——实践。
正因为实践所处的这一特殊地位，使它具备了以下特征。
(1)实践是客观的物质性的活动(板书)
这是因为构成实践的要素都是客观的物质的。实践的基本要素有：实践的主体、实践的对象、实践的手段。(阅读教材)(联系自己的实践活动、理解主体、对象、手段)。
人是自然界的一部分，像自然界的其他物质形态一样，也是客观实在的，人总是处于客观的社会关系中的人。人的智力和体力是在社会发展中客观形成的。它的状况归根到底是由客观条件决定的。所以，实践主体是客观的。
然而实践总是有一定的客观对象，否则，巧妇难为无米之炊。究竟什么是实践的对象呢?
师：它是由什么决定的呢?(请同学们阅读课文后回答)(学生回答后教师归纳)
生产活动的对象是自然界，其中既有自然物，又有人工制成品。改造社会活动的对象是社会关系。可见，实践的对象就是自然界和社会，它们都是客观的物质性的东西。在自然界和社会的万事万物中，究竟哪些事物能够成为人们当时、当地的实践对象?归根到底不是由人们意识所决定的，而是由生产力发展的状况和其他客观条件决定的。
实践的物质手段是工具和其他设备。人们进行实践活动不仅需要发挥其体力和智力的作用，而且只有使用某种物质手段，才能把自身的体力和智力作用于实践对象，以达到实践的目的，实践越发展，越需要物质手段这个基本要素。构成实践手段的材料是物质的东西;制造实践手段不能随心所欲。它们都是由客观历史条件决定的。可见，实践的手段也是客观的。
总之，由实践主体、实践对象、实践手段有机结合而构成的实践活动，是客观的物质性的活动。坚持实践的客观性，就是在实践问题上坚持了唯物主义。
(2)实践是有意识、有目的的能动性的活动(板书)
师问：人改造自然界和动物适应自然界的活动有什么异同?举例说明(学生回答，教师归纳)
虽然实践活动是客观的物质性活动，但它与动物的纯粹适应自然界的本能活动有着本质的区别。实践是在意识指导下的有目的的活动。因为人是有思维、有理性的社会性动物，人在行动之前会有明确的目的和方案，然后才动用一定的物质手段去改造客观世界，从而达到自己的目的。人们在实践中变革客观事物，就是把原有的东西改造为新的东西，创造出新的东西。改造社会的实践，就是要不断地创造新的社会关系。这种有目的的创造就充分显示了实践的能动性。意识的目的性、结果的创造性是实践最重要的特征，也是实践才独有的本质特征。
实践是有意识、有目的的能动性的活动，这与实践是客观的物质性的活动，二者是统一的，这个关系实质是实践中主客观的关系。(请同学们回忆一下物质和意识的辩证关系原理)。实践的第一个特征主要体现了唯物主义的观点，第二个特征主要体现了辩证法的观点。二者互相渗透。因为意识的目的性、计划性、创造性都以客观性为基础;而主体的客观性又渗透着能动性。夸大第一个特征否定第二个特征，会导致机械唯物主义;夸大第二个特征否定第一个特征，会导致唯心主义。意识根源于物质，只有人们的意识符合客观的要求，人们才能达到改造世界的目的，实践的创造性才能真正发挥出来。
(投影或多媒体展示文字)
a.“蜘蛛的活动与织工的活动相似，蜜蜂建筑蜂房的本领使人间的许多建筑师感到惭愧。但是，最蹩脚的建筑师从一开始就比最灵巧的蜜蜂高明的地方，是在他用蜂蜡建筑房以前，已经在自己的头脑中把它建成了。”
B.“劳动终结时取得的成果，已经在劳动过程开始时存在于劳动者的观念中了。”
可见，人类从远古开始就从事的实践活动，都是按人的目的、意识、想法去改造客观世界，以适应自身生存和发展的需要。如果没有“能动性”这个特点，某种活动和行为即使改变了客观世界，也不能被称为实践。所以，这一特征是最能体现实践本质的特征。
(教师总结)以上两个基本特征是统一和相互渗透的。由于实践所处的特殊地位——是联系客观事物同主观认识的“桥梁”，因此它同时兼有客观性和能动性两个特征。其中“客观性”使其区别于纯粹的意识活动，“能动性”使其区别于动物的本能活动。
如果就实践的自身性质而言，它还具有第三个特征。
(3)实践是社会性历史性的活动(板书)
旧唯物主义哲学中，有的哲学家把实践看做是孤立的个人的活动。马克思主义哲学认为实践不是孤立的个人的活动，而是处于一定社会关系中的人所进行的活动。
“实践的社会性”是指任何实践都是在一定社会关系(如经济关系、政治关系)中进行的，是处于一定社会关系中的人才能进行的活动，必然带有一定社会的烙印。
“实践的历史性”是指历史上每一阶段实践的内容、范围和水平都不相同，都受到一定历史条件的制约，是一定历史条件的产物。
(投影展示)
a.农业生产中工具和耕作方法的变化：刀耕火种——青铜工具，铁制、木制农具(中国古代)——农业机械化;
B.通信工具和手段的变化：古代的烽火传信和驿书——传统的邮递马车——现代的电话、电报——当代的互联网;
C.建筑方法的变化：中国古代堆土砌塔——现代重型建筑机械。
时代的发展变迁为我国社会主义建设实践注入新的内容。过去自力更生搞建设，在当今时代已远远不够。现代社会发展要求各国实行对外开放，加强国际间的合作与交流，我国同样不能例外。这同样体现了实践的历史性。
附：重难点分析
[实践是有意识、有目的的能动性活动]是学习的重点。
从全框的内容看，一个是讲了实践的含义，一个是讲了实践的特征。课本中仅对实践的含义略作解释，只有进一步理解实践的几个特征，特别是这个根本特征，才能深刻理解实践的含义。
从三个特征与实践的相关性来说，实践的客观物质性，不是实践单独具有，自然界、人类社会、规律、运动等都具有这一特征。当然，实践这一特征的具体内容，即构成实践的要素则是“特别”的，因而实践的客观物质性是实践的第一个特征。同样，第三个特征，实践的社会性、历史性也不是实践所独有。因而最能体现实践本质的特征，只能是第二个特征：实践是有意识的、有目的的能动性的活动。因为实践是人们改造客观世界的活动，是主观见之于客观的活动，它受意识能动性的指导，有目的、有计划地进行，最终引起客观世界的变化，创造出世界原来没有的物质形态、物质关系。这就是实践最重要的、区别于其他事物的本质特征。
[实践的第一个特征与第二个特征的关系]是难点。
实践的客观性、物质性与实践的有意识、有目的的能动性是一致的。这两个特征之间的关系实质上是实践中主客观的关系。实践的第一个特征体现了唯物主义的观点：意识是物质的产物，是人脑的机能，是对物质的反映，意识依赖于物质;第二个特征体现了辩证法的思想，意识的目的性、计划性、创造性都以客观为基础，而主体的客观性又渗透着能动性，实践的要素应该是“活”的，而不是“死”的，只有能动地使用它、改造它，才能真正成为实践的要素。我们不能用第一个特征去否定第二个特征，夸大第一个特征而否定第二个特征，会导致机械唯物主义(形而上学的唯物主义);夸大第二个特征否定第一个特征，显然会导致唯心主义。第一个特征与第二个特征并不矛盾，两者相互渗透，统一于、根源于世界的物质性，不能用一个特征去否定另一个特征。
[课堂小结]
本课作为全书的总结，又是全书的根本落脚点。学习本课应把握一个根本观点——实践的观点;实践的观点是辩证唯物主义认识论首要的和基本的观点。强调一个结合——世界观与人生观、价值观的结合;贯彻一个思想教育中心——提高参加社会实践，走与人民群众相结合道路的自觉性。第一课时，重点把握实践及其特征，学生重在理解。本课时的学习使我们初步了解了什么是实践、实践的基本特征及其密切联系。这是学习全课的重要的理论基础，对这些问题的正确理解将有助于今后的深入学习。(放投影)
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生物最基本特征篇8
关键词：形象特征；形体结构；概念化；表现风格
中图分类号：J205文献标识码：a文章编号：1005-5312（2013）21-0022-02
达芬奇的名作《蒙娜丽莎》几百年来打动着无数人的心，一方面当然由于他精湛的写实能力，而更重要的是出于他对人物形象特征准确的表达和人物内心情感细腻的体会。人们早已不仅仅把它看做一张普通的人物肖像画，而当成画家精神的载体。蒙娜丽莎那令人既熟悉又陌生的微笑吸引着我们不断地探寻人物背后的故事，这也许就是人物画真正的魅力。而我们在人物画教学过程中往往忽视了人物形象特征的重要性，对其缺乏感受力和掌控力，以致创作出来的作品多数流于一般习作，难以给人留下更多的遐想。那我们如何才能更好地把握人物的形象特征呢？本人尝试从以下三个方面进行分析：
一、正确处理形象特征与形体结构之间的关系
从哲学角度分析，人物形体结构与形象特征之间的关系可以归纳为共性与个性。具体来说，人物形体结构是由骨架和肌肉组成，正常人不管高矮胖瘦身体的各部分形体结构的组成方式大致是相同的，这是共性。然而，生活中我们之所以能够很清晰地辨认出“你、我、他”是因为我们每个人都有自己独特的长相，从体型、五官、发型等都有异于他人，这也就是个性。在人物画创作中如何把握形体结构与形象特征间这种共性与个性的关系是一个难题。笔者上课时经常发现一些这样的现象，面对着的是一个眉清目秀的少女模特，画出的却是一个轮廓清晰、肌肉发达的中年妇女形象。之所以会出现这种情况，就是由于学生们没有很好地处理共性与个性的关系，过分地强调人的形体结构，忽略了少女应有的气质。本人认为：人物画创作中，形体结构是基础，只有充分理解人体结构中各部分的形状、位置以及穿插关系才能准确地捕捉到模特的基本形和姿势动态，离开形体结构谈形象特征是很难站得住脚的，即使在创作中出现一些形体结构不到位，但形象特征很生动的情况，那也是偶然因素所促成，属于不可控的方式。相反地，注重形象特征地刻画可以增添画面的趣味感，为作品注入生命力，如果一味地强调形体结构的准确性忽视形象特征的趣味性，容易使画面显得呆板，缺乏灵气。
在处理这两者间的关系上，本人认为：《论语・雍也》中有一句“质胜文则野，文胜质则史，文质彬彬，然后君子。”其中的“文质彬彬”一词可以给我们提供借鉴。当然，从文化人类学的角度来理解，“文质彬彬”中的“质”指人类朴素的本质，而“文”指文化积累。那么，“质胜文则野”是指人没有文化，就会像原始人一样粗野、落后。“文胜质则史”是指文化过于发达后人类失去了原来朴素的本质，显得虚浮而没有根基，所以这里的“文质彬彬”就是指：文化的发展要与人类的本质相适应，相协调。然而如果我们用“文”指代有着不同年龄、不同长相、不同身份等社会属性的“人”的精神气质，用“质”指代由骨骼和肌肉组成的无差异自然属性中“人”的形体结构，那么“文质彬彬”就可以理解为：人物画中模特的形象特征与形体结构需要恰如其分的表现，使两者协调、到位。安格尔的作品《大宫女》就是一个典型的案例，仔细研究这件作品，我们会发现画面中的女人体上半身的比例过长，但我们在欣赏时又不会觉得突兀。相反地，这种夸张的手法使女人体那种修长优雅的气质得到了充分的展现。因此，我们可以看出人物画中形象特征与形体结构两者间并不矛盾，只要处理得当，两者可以浑然一体、相得益彰。
二、避免人物形象特征“概念化”
“概念化”问题是艺术创作的致命伤，一般来说，艺术创作追求形象生动自然、情感真实合理、创意新颖独特等，而“概念化”的处理手法往往无视本应该鲜活的形象和生动的情节，生搬硬套，把艺术作品中最精华的部分完全抹杀。所以好的作品往往能够规避常人的思维模式，以独特的面貌给人留下深刻的印象。电影《辛德勒的名单》可以作为例证。相较于普通的歌颂英雄形象类型的电影，无论从人物形象塑造或剧情安排上，电影《辛德勒的名单》无疑是出类拔萃的。影片里，导演史蒂文・斯皮尔伯格没有俗套地设置一个正义凛然、时时刻刻准备为他人冲锋陷阵的英雄形象，也没有给英雄捏造一段苦大仇深的身世或除恶惩凶的事迹。相反地，影片中的主人公辛德勒是纳粹党人，为求发战争财他不惜贿赂党卫队官员，他也不是天生的慈善家，没有一技之长的避难者他是不太欢迎的，然而当目睹了党卫队惨无人道的屠杀行为，他没有泯灭良知，决定以自己的所有财产为代价去换取工人们生存的机会。
这种英雄形象更能打动人心，因为它告诉我们：作为一个普通人，即使平时行为没那么光明磊落，即使内心仍有许多的私欲，但在危难关头，只要我们心存善念，尽自己最大的能力去挽救他人，每个人都有机会成为英雄。因为真实自然所以耐人寻味，这也许正是艺术的真正魅力。
人物形象“概念化”也是人物画教学和创作过程中最为常见的问题之一。最突出的表现就是人物形象“千人一面”。在几年的人物画教学过程中本人时常发现一个奇怪的现象，有些学生画出的人物形象，不管男女老幼，除了发型和服饰不同以外，五官的特征和人物表情基本是一个摸样。究其原因也许是对局部形体特征的理解不到位，只能凭想象对形体做简单地概括，又或是对人物形象特征缺乏感受力，无法敏锐地扑抓最具有特点的部位加以刻画。而本人认为造成这种奇怪现象出现最直接的原因是入门时的学习方法不科学。由于高考竞争激烈，许多学生不太愿意花心思去系统的学习基础知识，而将考试的常规项目作为平时训练的重点。同时，为了提高升学率，老师们也乐见于此，并积极地引导学生掌握一些应试的技能。在人物画教学中就表现为：要求学生参照某些速成法的教学模式进行训练，死记硬背五官的形状和作画的套路，考试时不管模特是老是幼，将平时储存的“料”拼凑在一起就算大功告成。这种教学方式短期内确实有明显的效果，但从长远的角度看是不利于学生个人发展的。因为学生所掌握的知识不是经过自己仔细地分析思考，并在系统的学习过程中逐渐获得，而是简单地套用别人的经验，长此以往，学生将逐渐养成思维惰性，对人物形象特征毫无感知能力，对惯用的作画方式又恋恋不舍，这样“概念化”问题的出现也就不难预见了。所以本人认为要解决人物形象“概念化”问题关键要调整教学方法。具体有以下几点：
1、开拓眼界，感受人物形象的多样性
解决人物形象“概念化”问题首先要改变固有的思维模式，这一点很重要，因为科学的思维方式方能正确引导我们开展创作实践，而通过广泛地研习前人的优秀作品，感受大师们的精湛的技法和对人物形象细腻的体验和巧妙的表达。可以让我们拓宽思维，深入地体会人物形象特征的多样性。
2、整体观察，捕捉人物形象的独特性
作画时，不用急于用笔，先要观察模特，感受其形象特点。同时要遵循从整体到局部的观察方法。比方说面对一位老年男性模特，缺乏经验的学生通常会将注意力集中在老人脸部的皱纹和白头发上，以为只要抓住这两个特征就能将老年人的形象表现到位，其实这种理解方式很表面的，我们应该从普遍特征和个人特征进行整体观察。从普遍特征上观察，老年人由于肌肉松弛，各部位的形体结构清晰，外形轮廓起伏也比较明显，体型也不似年轻人那样挺拔有力，然而能观察到这些普遍特征仍然是不够的，我们还需注意模特个人的体型特征、五官特征、发型、神态等等。只有多方面、多角度的观察体验，我们才能更准确的捕捉到模特的形象特征。
3、科学训练，注重人物形象的整体性
通过采用短期作业与长期作业相结合的训练方式，可以有效地提高我们对人物形象特征掌控力。一方面采用短期作业的形式，使我们忽略表面无关紧要的形体结构，快速地记录人物的动态特征和形象特征，提高整体的归纳能力。另一方面，采用长期作业形式，我们便可以深入观察和刻画局部的形体特征。另外，不管采用短期或长期方式，都要注重形象特征的整体性，避免出现五官特征与身形不相符，如老人脸孩子身或性别特征不明确，如男人脸女人身等问题。
三、使人物形象特征与表现风格相统一
在人物画创作中，能够将人物形象气质生动地表现出来，可以说是很不容易的，而能使作品中人物形象气质与个人的表现风格达到和谐统一的境界，那就不仅仅是有扎实的绘画功底就能实现的。它反映的是作品在精神层面上的追求，需要画家具有丰富的情感体验、敏锐的艺术感受力和扎实的绘画能力。我们在经典的人物画作品中就可以看出这一点，如挪威艺术家爱德华・蒙克的作品《呐喊》，画中采用了鲜明的色彩、游动的笔触和人物形象夸张的处理手法，使整个画面带有强烈的不安感和悲伤压抑的情调。而画家在叙述这幅画的由来时说到：“一天晚上我沿着小路漫步――路的一边是城市，另一边在我的下方是峡湾。我又累又病，停步朝峡湾那一边眺望――太阳正落山――云被染得红红的，象血一样。”由此，我们更能深入地体会到画家是如何将情感巧妙地融入到作品当中。
而在人物画教学过程中怎样处理人物形象气质与表现风格间的关系，使两者相统一？本人认为：
1、我们应该尽可能完善个人的知识结构，尤其需要扩充文学、心理学等方面的知识，通过这些知识可以加深我们对人性的理解，使我们对人物画创作中模特的形象气质有了更为细腻地体验。
2、个人的绘画风格不是偶然间灵感爆发所形成，也不是苦思冥想的产物。需要我们根据自身对艺术的理解以及个人偏好的表现方式，在长期的创作实践中逐渐形成。在此过程中，我们有意识地结合个人的绘画特点，深入地挖掘模特的形象气质，通过不断地调整和尝试，使作品更具韵味。另外，在有条件的情况下，尽可能根据个人风格选择相应的模特，因为对模特形象的选择也是个人风格的一部分，体现了画家的艺术取向。
3、人物画创作中使人物形象气质与表现风格相统一不能采用过于刻意或直接的方式，如为了凸显画面中人物形象的张力，就将人物造型进行漫画式的夸张处理或刻意地设置一些笔触，这种创作方式过于取巧，缺乏考究。因此，我们应当注重对模特形象的观察，感受其独特的气质，同时，在表现技法上做到张弛有度。这样才能丰富作品的内涵。
生物最基本特征篇9
abstract：therearemanyadvantagesforthebiologicalcharacteristicsofotheridentificationintermsofpalmprint，soithasbeenwidelyusedinvariousfields.inthispaper，thecharacteristicsofpalmprint，proposedonekindbasedontheGaborwaveletandenhancedFisherlineardiscriminantmodel（eFm）palmprintFeatureextractionalgorithm.thefirsttreatmentofthepalmprint，onthepalmgrayimagebyGaborwavelettransformbasedalgorithm，getthepalmprintfeaturevectorGabor.then，throughtheprincipalcomponentanalysistransformhigh-dimensionalfeaturevectorsintoalowdimensionalspace，thenthespacebyeFmtransformmatrixtoextractthepalmprintfeatures.DuetotheGaborfunctionintheaspectoffeatureextractionwithexcellentperformance，dimensionalityreductionofhighdimensionalfeaturecanbesolvedeffectively，atthesametime，thealgorithmcanimprovetheFisherlineardiscriminant（FLD）generalizationability，canbetterachievethepalmprintFeatureextraction.
关键词：Gabor小波；增强Fisher线性判别模型（eFm）；主成分分析（pCa）；掌纹；特征提取
Keywords：Gaborwavelet；enhancedFisherDiscriminantmodel（eFm）；principalComponentanalysis（pCa）；palmprint；featureextraction
中图分类号：tp391.4文献标识码：a文章编号：1006-4311（2013）12-0185-03
0引言
生物识别技术是利用人体生物特征进行身份识别的一种技术，掌纹识别[1]是生物特征识别中又一新兴技术，它利用人的掌部纹理作为生物特征了来进行身份的自动确认，掌纹识别具有“人人不同，终生不变，随身携带”的特点，其研究始于1998年，与常见的指纹、人脸、虹膜等生物特征识别技术相比，掌纹识别[2]主要具有以下优势：1）指纹具有很强的稳定性：胎儿六个月就会形成完整的指纹，一直到人死腐烂之前，虽然随着年龄的增长，纹理会有一些变化，但是总体上同一个手指的指纹类型以及细节特征的总体布局等始终没有明显的变化。即使手指受伤只要不伤到真皮，等伤口愈合后纹理仍旧恢复原状；如果伤到真皮愈合后形成伤疤破坏了原来的纹理，但是伤疤本身也增加了新的稳定特征。2）指纹的唯一性，指纹具有很明显的特定性。根据指纹学理论，两枚指纹匹配上12个特征的几率为10-50。至今即使是孪生兄弟姐妹也没有两个指纹完全相同的人，不仅是人与人就算是一个人的十指之间，指纹也有明显的区别。由于指纹具有这样的特点，因此应用指纹进行身份鉴定提供了客观的依据。
因此，掌纹同其他应用于身份识别的生物特征相比，具有诸多先天优势，其应用领域非常广阔。在掌纹识别中，有两个基本问题要解决好，一个是特征的提取，另一个是相似度的测量。所以一个掌纹识别算法要解决这两个问题：一是掌纹特征的提取和选择，二是特征分类器的设计。其中第一个问题是至关重要的，因为它会强烈地影响到第二个问题的解决，乃至最终的识别性能。
现有文献中涉及的掌纹特征提取算法大致可以分为4大类：第一大类是基于结构的特征提取[3，4]；第二大类是基于空域-频域变换的特征提取[5，6]；第三大类是基于统计的特征提取[7]；第四大类是基于子空间的特征提取[8]。本文将第二大类基于时频变换和第四大类子空间的特征提取算法结合起来，提出了一种利用Gabor小波和增强Fisher线性判别模型（eFm）来实现掌纹特征提取的新方法。
4结论
本文主要对掌纹特征提取和特征分类进行了深入的探讨和研究，在Gabor小波技术结合eFm判别模型的基础上，提出了一种基于上述方式实现的掌纹特征提取方法。该方法利用Gabor小波捕获对应一定频率（尺度）、空间位置和方向选择性的局部结构，便于实现无对应的识别，而且使得掌纹的Gabor表示对光照的变化具有一定的鲁棒性，实现方法同时利用pCa变换和eFm判别模型提取信息量中的主要成分作为新的特征，与Fisher线性判别式（FLD）相比，eFm判别模型通过同时对角化类内与类间离散度矩阵提高了FLD的推广能力。因而，该算法具有一定理论和现实意义。
参考文献：
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生物最基本特征篇10
关键词：高中美术素描教学思路
在美术素描教学中，结构观念在造型艺术的意义上是指对描绘物象在解剖结构和形体结构上的认识与理解，是实现形态结构造型化的主观思维方式。结构观念的建立，旨在素描基础训练中从理解形态开始，从结构造型起步的较高的学习起点以理性的、科学的观察方法和思想方法，破除习惯的视觉经验和思维方式。下面谈谈笔者在高中美术素描教学中的基本思路。
一、素描教学中结构观念的建立
构成形体的要素是点、线、面，而点、线、面又是相互转换的，点的重复排列成线，线重复排列成面，而在一定的视距内看面则成点，如果面拉长则成线。人类起初认识万物侧重的是形状，形状用线来表现最直接。所以，线的造型能力是很强的。在素描基础训练中，培养和建立造型上的结构观念，加深对所描绘物象在解剖结构上的研究与理解，弄懂结构原理并运用结构造型对学生来讲，都是在素描基础上有待解决的课题。这关系到学生在习画过程中能否获得正确的理性思维方式和深入体察形态内在结构的能力，能否尽快走出模仿客观表象的误区，在造型上得到理性的升华。
在基础训练中，经常会出现这样的情况，学生面对所描绘的课题，兴趣和注意力往往集中在物象吸引人的某些细节上或咀暗变化丰富的光影上，并不加选择地试图把这些客观因素表现出来，虽然花费了很大精力，结果却事倍功半，要么画面仅有肖似的轮廓和浮华的外表，缺少具有溯艮性的内在骨架，要么画面整体缺少必要的联系，形象单薄，内容空泛等。这些问题的存在，固然有习画者手头技巧不熟练的因素，但究其根本原因是结构造型观念淡漠，缺乏对物象在结构本质上的深入观察和深刻理解使然。这种急功近利的学习态度和盲目模仿客观表象的习画方法，必然导致学习上的弯路，甚至使学习停滞不前，因此，必须建立造型的结构观念。应当明确素描基础训练的目的并不只是在技巧上表现物象，更重要的是学会正确观察和理解物象的造型特征，把握物象的本质结构和普遍的造型规律，这实际上是一个理性思维过程，它强调的是对物象本质特征的洞察能力和分析能力。
在素描基础训练中，建立自觉的结构形态观念，是对所描绘物象观察、认识、理解、表现等诸多方面的综合调整过程，综合调整的目的，就是要强化对象造型结构因素在理性上的感知能力，掌握造型的主动性。
二、素描教学中必须让学生认识形状与结构
形状与结构是物体在空间中存在形式的客观反映，它们是相互依存的，共同支配着物体的形态特征和结构特征。并在空间上和力学上始终保持着协调一致的形式一体感、量感、质感和运动方式，它们共同构成了物象形态的基础，把握着自然界一切物体的平衡。
就视觉经验而言，眼睛可以毫不费力地把握物象形状的基本特征，这是每个视力健全的人都可以做到的，但是，在造型活动中，仅以看到的形状当做物象特征的全部，显然是错误的，一双没有经过训练的普通人的眼睛和画家的眼睛，对同一物体的形状在特征上会有着显著不同的认识，前者可能注意形状的表面因素，而后者可能更注重物体形状的本质结构特征。
因此，在素描基础训练中，学生首先要打破以往认识物象形状的习惯方法和视觉经验。加强对象实体上的凸起、凹进、转折等形态特征，在解剖上深入研究与分析，提高和发展对所描绘物象本质特征的观念能力与综合能力，并从中提炼出物象可塑的结构型因素——使素描基础训练由盲目模仿对象转变为主动表现对象与创造对象的积极实践过程，从根本上扭转被动造型的局面，改善和提高学习质量。
三、素描教学中结构的几何形成因素
结构是物象组合秩序和搭配关系在结构形式上的客观反映，它具有支配物象形状本质特征的功能。不同的物象都有其自身的组合秩序和描配形式，构成丰富多彩的形态结构样式，但无论它们的形态变化如何复杂，都具有构成其基本特征的总体形式规律——几何式结构形式。
人们所熟知的几何形体是经过科学分析从万物繁杂的形体结构中提炼、概括出来的最筒约和最具有代表性的普遍规律的结构形式。任何个体的物象不过是这基本结构规律个别秩序的重新排列与组合，它们在构造上存在着几何式的结构因素。我们所描绘的物象在结构上可能是抽象的、内在的，有的甚至是不可视的，只要我们以造型的结构观念区别观察它、研究它，就能够发现其复杂形态中几何式结构特征，从而把握住它在造型上的结构要点，并通过个性鲜明的艺术语言把物象还原到关键的结构形态之中。
几何式结构形式在造型上的应用，是一个分析理解、提炼和概括物象复杂结构的实验过程，这个过程在于把物象丰富的多样化的结构形式组织在一个简明、统一的结构形式之中，从而在素描基础训练中提高习画者对物象结构本质的观察能力和分析能力，在基础训练与创作实践中超越自然表象，转化为自己心灵的构造。
素描是诸多绘画形式的基础，是一门单独艺术素描形式，也可以独立表达艺术家某种特有的观念。独立的语言与表现力传达着画者的情感，在传达中完成自己的作品。一方面细心地追求模仿自然，另一方面决不失掉心里的感受。现实的东西只不过是艺术的一部分，只有感性才能使它完整，只有你受感动，你才能把直接的感受传给别人。所以，在素描学习中只有用真情来表现你的感受，才能获得。形式永远是为内容服务的，素描教学只是素描艺术中的过程。
综上所述，在素描教学的基础训练中，建立和强化结构观念是提高造型艺术技能、掌握造型基本规律的有效途径，它对完善素描基础训练，培养具有坚实造型基本功和较强创造力的美术人才有一定的作用。