刷爆眼球的虹膜識(shí)別技術(shù)探密

　　在今年3月巴塞羅那舉辦的世界移動(dòng)大會(huì)上，富士通發(fā)布了一款具有虹膜識(shí)別功能的手機(jī)，可以掃描用戶的眼部特征并用來(lái)解鎖屏幕等功能，技術(shù)非常前衛(wèi)。

　　今天，我們就來(lái)介紹這種更為安全的識(shí)別系統(tǒng)---虹膜識(shí)別技術(shù)。

　　虹膜識(shí)別，安全的生物識(shí)別技術(shù)

　　人的眼睛結(jié)構(gòu)由鞏膜、虹膜、瞳孔晶狀體、視網(wǎng)膜等部分組成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環(huán)狀部分，約占眼睛總面積的65%。外觀上看，虹膜是一種在眼睛中瞳孔內(nèi)的織物狀的各色環(huán)狀物，每一個(gè)虹膜都包含一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的基于像冠狀、水晶體、細(xì)絲、斑點(diǎn)、凹點(diǎn)、射線、皺紋和條紋等特征的結(jié)構(gòu)。

　　高度的獨(dú)特性、穩(wěn)定性及不可更改的特點(diǎn)，是虹膜可作為身份識(shí)別的基礎(chǔ)。

　　虹膜具有以下特性：

　　1.唯一性：生理學(xué)研究表明，虹膜紋理的細(xì)節(jié)特征是由胚胎發(fā)育環(huán)境的隨機(jī)因素決定的，這種紋理細(xì)節(jié)的隨機(jī)分布特性為虹膜的唯一性奠定了生理基礎(chǔ)。研究表明，即使雙胞胎、同一人左右眼的虹膜圖像之間也具有顯著的差異，自然界不可能出現(xiàn)完全相同的兩個(gè)虹膜。

　　2.穩(wěn)定性：虹膜從嬰兒胚胎期的第三個(gè)月前開始發(fā)育，到第8個(gè)月虹膜的主要紋理結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成。同時(shí)，由于角膜的保護(hù)作用，發(fā)育完全的虹膜不易受到外界的傷害。因此，由外部物理接觸而導(dǎo)致虹膜改變的概率十分小?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，除非經(jīng)歷危及眼睛的外科手術(shù)，虹膜紋理幾乎終生不變。

　　3.防偽性好：清晰虹膜紋理的獲取需要專門的虹膜圖像采集裝置和用戶的配合，所以一般情況下（相對(duì)于指紋和人臉）很難盜取其他人的虹膜圖像。此外，眼睛也具有很多優(yōu)良的光學(xué)和生理特性可用于活體虹膜檢測(cè)。

　　4.非接觸性：虹膜是一個(gè)外部可見的內(nèi)部器官，相對(duì)于指紋等需要接觸采集的生物特征更加衛(wèi)生、方便。這一點(diǎn)與指紋、臉像等人體外部器官有很大的區(qū)別：通過非接觸（甚至遠(yuǎn)距離）的采集裝置就能獲取合格的虹膜圖像。這在實(shí)際的應(yīng)用中非常重要。

　　虹膜識(shí)別就是基于虹膜的特點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的一種生物識(shí)別技術(shù)，1885年，Alphonse Bertillon將利用生物特征識(shí)別個(gè)體的思路應(yīng)用在巴黎的刑事監(jiān)獄中，當(dāng)時(shí)所用的生物特征包括：耳朵的大小、腳的長(zhǎng)度、虹膜等。1987年，眼科專家 Aran Safir和Leonard Flom首次提出利用虹膜圖像進(jìn)行自動(dòng)虹膜識(shí)別的概念，到1991年，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Johnson實(shí)現(xiàn)了一個(gè)自動(dòng)虹膜識(shí)別系統(tǒng)。

　　虹膜識(shí)別的流程

　　可簡(jiǎn)單分為虹膜圖像獲取、圖像預(yù)處理、特征提取與編碼、特征匹配與識(shí)別。由于虹膜在紅外條件下能呈現(xiàn)出良好的紋理，因此拍攝所需的攝像頭需要能具備紅外拍攝的條件。

　　1.虹膜圖像獲取

　　虹膜圖像的獲取是虹膜識(shí)別的第一步。虹膜直徑約十幾毫米，不同人種的虹膜顏色有著很大的差別，黃種人的虹膜多為深褐色，紋理不明顯，必須采用專門的虹膜圖像采集裝置才可拍攝出紋理豐富的虹膜圖像。

　　2.虹膜圖像的預(yù)處理

　　主要有虹膜定位、虹膜歸一化和虹膜圖像增強(qiáng)。

　　●虹膜定位：是整個(gè)虹膜識(shí)別過程中最重要的環(huán)節(jié)，虹膜定位就是準(zhǔn)確的確定虹膜的內(nèi)邊界和外邊界，保證每次進(jìn)行特征提取的虹膜區(qū)域不存在較大偏差，定位的速度和準(zhǔn)確性決定了整個(gè)虹膜系統(tǒng)是否實(shí)用可行。

　　●虹膜歸一化：為便于比較，一般虹膜識(shí)別系統(tǒng)都要對(duì)虹膜進(jìn)行歸一化處理，其目的是將每幅原始圖像調(diào)整到相同的尺寸和對(duì)應(yīng)的位置，從而消除平移、縮放和旋轉(zhuǎn)對(duì)虹膜識(shí)別的影響。

　　●虹膜圖像增強(qiáng)：如果采集到的用于虹膜識(shí)別的圖像模糊不清晰，將會(huì)極大地影響虹膜識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別性能，通常利用基于重建的超分辨率方法改善虹膜圖像。

　　3.虹膜特征提取及編碼

　　依靠相應(yīng)的算法對(duì)虹膜圖像中獨(dú)特的細(xì)節(jié)特征進(jìn)行提取，并采取適當(dāng)?shù)奶卣饔涗浄椒ǎ源藰?gòu)成虹膜編碼，最后形成特征模板或者模式模型，這一環(huán)節(jié)的結(jié)果直接關(guān)系到虹膜識(shí)別的準(zhǔn)確率。

　　4.匹配與識(shí)別

　　虹膜識(shí)別是一個(gè)典型的模式匹配問題，即將采集圖像的特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中的虹膜圖像特征模板進(jìn)行比對(duì)，判斷兩個(gè)虹膜是否屬于同一類。虹膜識(shí)別系統(tǒng)的匹配過程可分為識(shí)別和認(rèn)證兩種形式。

　　識(shí)別是把待識(shí)別特征與存儲(chǔ)的所有特征模板進(jìn)行比對(duì)，從多個(gè)類中找出待識(shí)別模式，是一對(duì)多的比較問題。

　　認(rèn)證是把待識(shí)別特征與用戶聲明的身份模板進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷是否屬于同一模式，完成一對(duì)一的比較。認(rèn)證相對(duì)于識(shí)別來(lái)說(shuō)范圍要小得多，速度要快得多。

　　虹膜識(shí)別模組，舜宇已有成熟方案

　　一套完備的虹膜識(shí)別系統(tǒng)，除了算法之外，還有虹膜識(shí)別采集設(shè)備---虹膜識(shí)別模組。舜宇光電已研發(fā)出多套方案，全部可適用于手機(jī)。

　　虹膜識(shí)別應(yīng)用廣泛，手機(jī)搭配虹膜識(shí)別，指日可待

　　虹膜識(shí)別因其唯一性、穩(wěn)定性、擁有大量信息、識(shí)別時(shí)不接觸等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用與移動(dòng)支付及身份認(rèn)證。相比于傳統(tǒng)的支付手段，基于虹膜識(shí)別的移動(dòng)支付充分發(fā)揮了其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。將虹膜識(shí)別技術(shù)與移動(dòng)設(shè)備結(jié)合，將會(huì)時(shí)使虹膜識(shí)別設(shè)備的小型化，從而更好的擴(kuò)展了其應(yīng)用領(lǐng)域。用戶只需擁有具備紅膜識(shí)別功能移動(dòng)設(shè)備，將自己的虹膜信息注冊(cè)之后并上傳云端后，銀行、社保、醫(yī)療、教育等相關(guān)部門便會(huì)建立其個(gè)人身份的數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣可以解決在移動(dòng)商務(wù)和日常支付中不可預(yù)知的諸多安全和個(gè)人認(rèn)證問題，同時(shí)為更廣泛的移動(dòng)商務(wù)提供更高效和精準(zhǔn)的身份認(rèn)證。

　　隨著智能終端快速普及，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，移動(dòng)支付單筆業(yè)務(wù)交易金額不斷上升，移動(dòng)支付系統(tǒng)安全是制約移動(dòng)支付發(fā)展的核心問題和主要瓶頸之一，電子商務(wù)的正常運(yùn)行必須依賴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；然而移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)具有的自由開放就不可避免地使支付行為面臨著各種各樣的安全隱患與威脅。虹膜識(shí)別技術(shù)，由于其在采集、精確度等方面獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，必然會(huì)成為未來(lái)社會(huì)的主流生物認(rèn)證技術(shù)。與智能手機(jī)的結(jié)合，將在個(gè)人移動(dòng)安全支付方面發(fā)揮巨大作用，其應(yīng)用趨勢(shì)，已經(jīng)逐漸開始顯現(xiàn)出來(lái)。