解析三星Note7虹膜識(shí)別的工作原理

　　8月2日三星推出了搭載虹膜識(shí)別的Note 7手機(jī)。為什么指紋識(shí)別普及了這么長(zhǎng)時(shí)間，手機(jī)虹膜識(shí)別才姍姍來遲?虹膜識(shí)別的原理是什么?安全性怎么樣?請(qǐng)看下面的科普文章，為你解答這些問題。

　　一、虹膜識(shí)別的由來與簡(jiǎn)介

　　虹膜識(shí)別的方法最早由美國(guó)的眼科醫(yī)生Leonard Flom 和 Arin Safir在1987年提出來的。虹膜識(shí)別的算法是由劍橋大學(xué)John Dargman博士研究出來的。他提出了對(duì)虹膜進(jìn)行編碼、比較的數(shù)學(xué)算法。

　　虹膜是瞳孔周圍的環(huán)狀顏色組織，它有豐富而各不相同的紋理圖案，構(gòu)成了虹膜識(shí)別的基礎(chǔ)。虹膜識(shí)別技術(shù)是通過一種近似紅外線的光線對(duì)虹膜圖案進(jìn)行掃描成像，并通過圖案象素位的異或操作來判定相似程度。虹膜識(shí)別過程首先需要把虹膜從眼睛圖像中分離出來，再進(jìn)行特征分析。理論上找到兩個(gè)完全相同的虹膜的概率是120萬分之一。這也是目前已知的所有生物識(shí)別技術(shù)中最為精確的。

　　虹膜識(shí)別因?yàn)樵O(shè)備復(fù)雜，掃描距離短(一般要求在7英寸范圍以內(nèi))，以及使用者心理上對(duì)健康的擔(dān)心，而未能在民用市場(chǎng)大量使用。

　　一個(gè)人的虹膜在發(fā)育成熟后終生不變，且具有極高的唯一性，因此，是一種安全性(密切量)極高的人體生物特征。虹膜是與視網(wǎng)膜不同的概念，它存在于眼的表面(角膜下部)，是瞳孔周圍的有色環(huán)行薄膜，人眼的顏色就是由虹膜決定的，不受眼球內(nèi)部疾病的影響。

　　虹膜讀取裝置主要是攝像機(jī)，只要眼睛正視攝像頭就可完成信息讀取。它的特點(diǎn)是不需要接觸識(shí)讀設(shè)備，但也需人體配合(不能閉眼，側(cè)面對(duì)攝像機(jī))才能攝取有用信息，因不便嚴(yán)格規(guī)定人的位置，系統(tǒng)的誤識(shí)率很低，拒識(shí)率則較高。

　　虹膜作為特征的另一優(yōu)勢(shì)是不易仿造，但環(huán)境條件的限制，在安全防范系統(tǒng)中應(yīng)用尚不普遍。

　　二、基于虹膜的人體特征識(shí)別方法研究

　　虹膜識(shí)別技術(shù)的一般過程

　　虹膜識(shí)別技術(shù)的過程一般來說分為：虹膜圖像獲取、圖像預(yù)處理、特征提取和特征匹配四個(gè)步驟。

　　虹膜圖像獲取是指使用特定的數(shù)字?jǐn)z像器材對(duì)人的整個(gè)眼部進(jìn)行拍攝，并將拍攝到的圖像通過圖像采集卡傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中存儲(chǔ)。

　　圖像預(yù)處理是指由于拍攝到的眼部圖像包括了很多多余的信息，并且在清晰度等方面不能滿足要求，需要對(duì)其進(jìn)行包括圖像平滑、邊緣檢測(cè)、圖像分離等預(yù)處理操作。

　　特征提取是指通過一定的算法從分離出的虹膜圖像中提取出獨(dú)特的特征點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行編碼。

　　最后，特征匹配是指根據(jù)特征編碼與數(shù)據(jù)庫(kù)中事先存儲(chǔ)的虹膜圖像特征編碼進(jìn)行比對(duì)、驗(yàn)證，從而達(dá)到識(shí)別的目的。

　　獲取眼部圖像

　　本文的虹膜圖像攝取裝置如所示，采用的是卓為(SOVIC)SP-313 攝像頭。該攝像頭采用的是最新CCD效果的CMOS感光芯片，圖像分辨率為 35萬像素(640×480無軟件插值)，內(nèi)置低照度的輔助光源，能最大限度減少對(duì)人眼的刺激，使用時(shí)配以人工暗室，使人的眼部圖像更清晰、明亮。是本設(shè)計(jì)采用的攝像頭獲取到的人眼部圖像。

　　虹膜圖像攝取裝置

　　獲取到圖片數(shù)據(jù)后，只需要將其按照一定的圖片格式寫入文件，即可完成需要的眼部圖像在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)。本文程序中采用的是BMP格式的圖像文件，因?yàn)锽MP圖像文件存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)沒有經(jīng)過壓縮，方便以后對(duì)圖像進(jìn)行的預(yù)處理。

　　人的眼部圖像