眼紋識(shí)別技術(shù)大顯神通 一眼認(rèn)出你

　　網(wǎng)絡(luò)安全不僅需要打響“人民戰(zhàn)爭(zhēng)”，更是科學(xué)技術(shù)問題。不管是網(wǎng)絡(luò)欺詐還是對(duì)應(yīng)的安全措施，都隨著科技的發(fā)展表現(xiàn)出越來越高的科技依賴性。這其中，生物識(shí)別技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)安全、信息認(rèn)證方面扮演起愈發(fā)重要的角色。

　　先開個(gè)玩笑，這里的眼紋，不是眼角的魚尾皺紋。我們今天說的故事，關(guān)于下個(gè)IoT時(shí)代，關(guān)于人類科技的降維演進(jìn)，關(guān)于人類數(shù)字世界的體驗(yàn)升華。從指紋到聲紋到面容等，身上帶有唯一性特征的部位，均被開發(fā)為生物身份認(rèn)證驗(yàn)證的門檻。身份識(shí)別的下一幕，將來自每個(gè)人的生物體征，隨著十年之后整個(gè)IOT產(chǎn)業(yè)的井噴，以及安防領(lǐng)域的日趨重要，生物體征勢(shì)必成為人類分身數(shù)字世界時(shí)最嚴(yán)苛的身份認(rèn)證。

　　其實(shí)說到底，因?yàn)槭謾C(jī)儲(chǔ)存了越來越多的個(gè)人信息，我們的智能手機(jī)好像“電腦外掛”一般，已經(jīng)變成了人的一部分。對(duì)于手機(jī)的過渡依賴與親密帶來諸多隱私問題，人們正在嘗試用新的技術(shù)去解開這個(gè)“死循環(huán)”。這種新的技術(shù)解鎖方式便是生物識(shí)別，生物識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于既能夠簡(jiǎn)化使用過程，提升用戶體驗(yàn)，又可以解決安全性問題。用戶只需做自己，自然刷臉、說話、觸摸，即可完成身份核驗(yàn)。

　　人類的體驗(yàn)需求迭代

　　曾有學(xué)者預(yù)言，人類正在進(jìn)行有史以來第二次最重要的遷徙：第一次是數(shù)萬(wàn)年前人類祖先走出非洲。現(xiàn)在，我們正面臨從物理世界步入數(shù)字世界的“大移民”。而在第二次“移民”過程中，就像人類在現(xiàn)實(shí)生活里對(duì)“我是誰(shuí)”的循環(huán)追問，自信息文明誕生伊始，人類就非常清楚安全告知機(jī)器“我是誰(shuí)”的重要性，并不斷在身份認(rèn)證方式上推陳出新，發(fā)明各種密碼和數(shù)字證書。

　　隨著越來越多的人借助數(shù)字產(chǎn)品管理日常生活，我們希望能夠毫不費(fèi)力地在各種設(shè)備和體驗(yàn)間建立連接，并確保其安全性。人類的身份認(rèn)證識(shí)別，從前幾年賬號(hào)+密碼的時(shí)代轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在手機(jī)號(hào)+驗(yàn)證碼的時(shí)代，多賬號(hào)通用登陸依然過多綁定于電子設(shè)備。隨著人類與機(jī)器共享的“秘密”越來越多，安全系數(shù)越來越大，基于密碼的識(shí)別方式已日趨無(wú)力。人類亟需從“我們主動(dòng)讓系統(tǒng)認(rèn)識(shí)我”，到“系統(tǒng)自主認(rèn)識(shí)我”的方式轉(zhuǎn)變，這將是下一個(gè)認(rèn)證時(shí)代的常態(tài)。生物識(shí)別將打上一條印記，提供新的體驗(yàn)方式。而生物識(shí)別也在這兩年逐漸應(yīng)用于生活之中，如iPhoneX的Face ID，生物識(shí)別已經(jīng)從硬件識(shí)別迭代到軟件級(jí)識(shí)別，云與大數(shù)據(jù)的深度應(yīng)用將帶給人類新的驗(yàn)證時(shí)代。

　　無(wú)論哪種生物識(shí)別技術(shù)，都是在做同一件事：回答“你是誰(shuí)”這個(gè)問題。大體來說，生物特征包括生理特征和行為特征：前者包括指紋、虹膜、人臉和眼紋等;后者對(duì)大眾稍顯陌生，包括步態(tài)和唇語(yǔ)等。這些生物特征都具備很強(qiáng)的穩(wěn)定性和唯一性，可匹配于不同應(yīng)用場(chǎng)景。

　　Face ID

　　在了解其他生物識(shí)別之前，我們先了解一下已經(jīng)大面積應(yīng)用的人臉識(shí)別。如蘋果面部識(shí)別通過 iPhone X 沒有被覆蓋的頂部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)，這一小塊區(qū)域中的紅外鏡頭、泛光感應(yīng)元件(Flood illuminator)和點(diǎn)陣投影器可以向人臉投射看不見的光，形成依附用戶的3D人臉圖，并將它與手機(jī)存儲(chǔ)的機(jī)主人臉圖做對(duì)比，如果相符，手機(jī)就能解鎖。Face ID的錯(cuò)誤匹配率為 100 萬(wàn)分之一，是Touch ID的1/ 20。

　　AI可以將人類進(jìn)化而來的“直覺系統(tǒng)”轉(zhuǎn)為為數(shù)據(jù)分析，根據(jù)眼睛、眉毛、嘴巴、鼻子等器官特征和幾何位置關(guān)系檢測(cè)人臉，將待識(shí)別的人臉特征與已得到的人臉特征模板進(jìn)行比較認(rèn)證。iPhoneX那般“實(shí)時(shí)識(shí)別”遠(yuǎn)非人臉識(shí)別的全部，當(dāng)機(jī)器記住一張人類面孔，它其實(shí)可以做到更多，比如“跨年齡識(shí)別”。

　　多種識(shí)別模式盤點(diǎn)

　　生活中接觸最多的是指紋識(shí)別。2013年，指紋識(shí)別剛出現(xiàn)在 iPhone 5s 里，被很多人稱作 “沒用的設(shè)計(jì)”，而現(xiàn)在卻成了大部分手機(jī)的安全防線。根據(jù) Fingerprints 提供的數(shù)據(jù)，2016 年全球一共賣了 16 億臺(tái)手機(jī)，60% 都有指紋識(shí)別技術(shù)。

　　人臉識(shí)別是目前最接地氣的，以人臉識(shí)別為代表的生物識(shí)別正應(yīng)用于越來越多的場(chǎng)景。

　　虹膜識(shí)別識(shí)別的是眼睛的虹膜部分，虹膜屬于眼球中層，位于血管膜的最前部，在睫狀體前方，可調(diào)節(jié)瞳孔的大小，調(diào)節(jié)進(jìn)入眼內(nèi)光線多少的作用。三星Galaxy S8內(nèi)置了虹膜識(shí)別技術(shù)，它要求用戶以特定的姿勢(shì)出現(xiàn)在鏡頭前系統(tǒng)才能進(jìn)行識(shí)別，不夠方便，導(dǎo)致它的實(shí)用性并不高。

　　眼紋識(shí)別則是識(shí)別眼睛的鞏膜部分。即“眼白”區(qū)域的血管排布情況，后面會(huì)詳細(xì)闡述。

　　視網(wǎng)膜是眼球背部一層非常薄的細(xì)胞層，視網(wǎng)膜識(shí)別的是視網(wǎng)膜上的血管分布。

　　由于虹膜、眼紋、視網(wǎng)膜識(shí)別的對(duì)象不同，因此三種識(shí)別的原理并不相同。虹膜是虹膜紋理來識(shí)別，屈光手術(shù)的虹膜定位就是用這個(gè)原理，因?yàn)槊總€(gè)人的虹膜紋理都不一樣。視網(wǎng)膜識(shí)別是眼底的部位，主要是血管分部和行徑的情況來確定，但是眼底會(huì)隨著人的身體情況變化而變化，所以理論上來說應(yīng)該是虹膜識(shí)別會(huì)更加穩(wěn)定重復(fù)性高，更加精準(zhǔn)一點(diǎn)。

　　聲音識(shí)別：用時(shí)長(zhǎng)，不利隱私保護(hù)，不適用于初次解鎖認(rèn)證，這里不做贅述。

　　步態(tài)識(shí)別與唇語(yǔ)識(shí)別

　　所謂步態(tài)識(shí)別，就是只通過走路姿勢(shì)，在極短時(shí)間內(nèi)，攝像頭就可識(shí)別特定對(duì)象。不同于人臉識(shí)別需要“主動(dòng)配合”，哪怕一個(gè)人在幾十米外背對(duì)攝像頭，機(jī)器也可通過算法把你認(rèn)出來。如果你看過《碟中諜5》，一定會(huì)對(duì)電影中“最后一道安保系統(tǒng)”——步態(tài)識(shí)別印象深刻：它可以對(duì)生物體的身體和步態(tài)進(jìn)行360度無(wú)死角掃描，識(shí)別進(jìn)入者身份。

　　而“遠(yuǎn)距離生物識(shí)別”不只一種，除了腳下步態(tài)，來自人類嘴唇的“唇語(yǔ)識(shí)別”亦可發(fā)揮威力。唇語(yǔ)識(shí)別是一項(xiàng)集機(jī)器視覺與自然語(yǔ)言處理于一體的技術(shù)：通過機(jī)器視覺從圖像中連續(xù)識(shí)別出人臉，提取口型連續(xù)變化特征，隨即將連續(xù)變化的特征輸入到識(shí)別模型中，識(shí)別出講話人口型對(duì)應(yīng)的發(fā)音，計(jì)算出可能性最大的表達(dá)語(yǔ)句。與步態(tài)識(shí)別一樣，唇語(yǔ)識(shí)別在安全領(lǐng)域意義重大。要知道，公安系統(tǒng)中的視頻信息量非常龐大，但很多都以“默片”方式存在，只看得清嘴型，卻不知說些什么。而當(dāng)機(jī)器學(xué)會(huì)“讀唇術(shù)”，即可判斷視頻中的人講出來的關(guān)鍵性內(nèi)容。

　　“遠(yuǎn)距離生物識(shí)別”正在構(gòu)筑一張“數(shù)字天網(wǎng)”，俯視現(xiàn)實(shí)世界。難怪有人會(huì)說，如今人類犯罪率整體下降最根本的原因，就是技術(shù)進(jìn)步提升了犯罪成本。

　　人臉識(shí)別與眼紋識(shí)別的微妙關(guān)系

　　眼紋識(shí)別，是人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別的補(bǔ)充，并不是取代性技術(shù)，技術(shù)路線上算是融合了兩方面的優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。目前的人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)開始大范圍應(yīng)用，而人臉識(shí)別下一個(gè)階段是較優(yōu)的融合點(diǎn)，融合新的技術(shù)到人臉識(shí)別中，作為未來可預(yù)見的人臉識(shí)別可靠性和準(zhǔn)確性的補(bǔ)充。

　　眼紋識(shí)別是利用眼白的可見靜脈圖案進(jìn)行身份識(shí)別，因?yàn)闆]有任何兩個(gè)人的脈管系統(tǒng)完全相同，即便是孿生兄弟或者四胞胎。同卵雙胞胎的人臉識(shí)別一直是生物識(shí)別領(lǐng)域的世界級(jí)難題，在 iPhone X 還在為區(qū)分雙胞胎而困擾的時(shí)候，利用眼紋識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)了同卵多胞胎的精準(zhǔn)識(shí)別。同卵多胞胎雖然長(zhǎng)相極端相似，不過每個(gè)人都有獨(dú)一無(wú)二的眼紋特征。

　　多因子識(shí)別將是未來的趨勢(shì)，因?yàn)楠?dú)立面部識(shí)別，缺少防偽檢測(cè)技術(shù)，有可能被照片或視頻攻擊，將人臉與眼紋識(shí)別技術(shù)相結(jié)合的可行性非常大。

　　眼紋識(shí)別的基礎(chǔ)性條件與可行性

　　身處數(shù)字世界的我們發(fā)現(xiàn)攝像頭、麥克風(fēng)無(wú)處不在。無(wú)論是人臉識(shí)別還是眼紋識(shí)別都是非接觸式識(shí)別，只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的攝像頭就能獲取帶有面部及眼睛特征的圖片。但是，相較于人臉識(shí)別，眼紋識(shí)別需要質(zhì)量和分辨率更高的圖片，對(duì)攝像頭也有一定要求。因?yàn)橹挥羞@樣，才能抓取到眼靜脈的細(xì)微特征，完成后續(xù)算法訓(xùn)練。人臉的圖片沒有這么高的要求，所以，目前人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。不過，現(xiàn)在攝像頭更新?lián)Q代的速度非?？?。每次新手機(jī)推出時(shí)，也會(huì)伴隨更高質(zhì)量的攝像頭，所以，未來，基于計(jì)算機(jī)視覺的生物識(shí)別技術(shù)會(huì)發(fā)揮更大潛力。

　　眼紋識(shí)別的歷史性意義

　　誠(chéng)然，虹膜識(shí)別在容錯(cuò)率，信息量及穩(wěn)定性方面更有優(yōu)勢(shì)，但在工業(yè)界，“脫離成本談技術(shù)”并非睿智之舉。拿手機(jī)來說，虹膜識(shí)別需要專業(yè)硬件支持(遠(yuǎn)紅外攝像頭)，這對(duì)智能手機(jī)的改造以及規(guī)?；逃檬莻€(gè)挑戰(zhàn)——這也是為什么早在90年代虹膜識(shí)別就已商用，但多年來主要應(yīng)用場(chǎng)景只是軍用和一些特定領(lǐng)域。

　　另外，人類虹膜的采集過程需要用戶較高的配合度，這對(duì)普通小白用戶來說學(xué)習(xí)成本更高。相較之下，眼紋識(shí)別對(duì)攝像頭沒有特殊要求，手機(jī)前置攝像頭就能滿足要求，采集過程中只需要用戶自然看著手機(jī)就可以。所以，從用戶體驗(yàn)和成本上來說，都更有利于規(guī)?；逃煤痛蟊娖占?。

　　眼紋識(shí)別技術(shù)幾乎可以在所有平臺(tái)和智能設(shè)備上部署、擴(kuò)展和使用。以較低成本，從線下認(rèn)證搬到線上認(rèn)證，取代PIN、密碼和線下身份驗(yàn)證，用戶將創(chuàng)建全面的云上數(shù)字身份，這些身份將用于各種應(yīng)用程序和服務(wù)，淘汰過時(shí)的密碼技術(shù)并使身份驗(yàn)證變得毫不費(fèi)力。簡(jiǎn)單來說，不需要獨(dú)立的線下硬件，只需要配合攝像頭，眼紋識(shí)別可以通過軟件算法達(dá)到蘋果硬件的精準(zhǔn)度，讓普適性更好。

　　市面上常見生物識(shí)別的缺陷

　　iPhoneX的Face ID，人臉識(shí)別依然有“臉盲”困惑，人臉做精確識(shí)別的制約太多，作為核心認(rèn)證手段暫時(shí)很難靠得住。人臉識(shí)別需要在不理想的環(huán)境、角度和光線之下，準(zhǔn)確的識(shí)別，難度非常大，技術(shù)要求非常高。

　　虹膜識(shí)別獲取眼睛前部的彩色部分，需要一種近紅外光攝像頭，在如今的智能手機(jī)或平板電腦上不標(biāo)配。但虹膜安全性高于人臉識(shí)別，畢竟可以整容。

　　視網(wǎng)膜解決方案，拍攝眼睛后部里面的靜脈圖案，同樣需要昂貴的硬件。視網(wǎng)膜識(shí)別速度慢，并且需要用戶保持靜止的狀態(tài)，目前沒有手機(jī)提供視網(wǎng)膜技術(shù)。

　　指紋解決方案很常見，但需要獨(dú)立支持硬件。

　　眼紋識(shí)別僅需用普通前攝，拍清楚眼部就能夠達(dá)到近乎虹膜的識(shí)別水準(zhǔn)，對(duì)于目前方興未艾的“人臉支付”、“人臉登錄”的各類APP上面非常有吸引力，手機(jī)前攝的分辨率越來越高，畫質(zhì)會(huì)越來越好。在充足的可見光下，用戶自然看著手機(jī)的前置攝像頭就可以進(jìn)行眼紋識(shí)別，而不用像虹膜識(shí)別需要特殊的攝像頭。目前還沒有解決眼球反光、眨眼、眼睫毛等干擾因素，現(xiàn)在還屬于實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品階段。

　　點(diǎn)評(píng)

　　作為全世界首批上線人臉識(shí)別技術(shù)的國(guó)家，國(guó)內(nèi)的人臉識(shí)別技術(shù)精度已達(dá)到金融交易的級(jí)別，刷臉支付進(jìn)入成熟期。時(shí)至今日，沒人會(huì)懷疑，國(guó)內(nèi)生物識(shí)別技術(shù)已整體性領(lǐng)先世界，且擁有全球最豐富的識(shí)別方式和應(yīng)用場(chǎng)景。其實(shí)縱觀整個(gè)人機(jī)交互的歷史，就是一個(gè)人機(jī)交互難度下降的過程，在未來，隨著生物識(shí)別的日趨主流，人類與機(jī)器之間的“信任關(guān)系”勢(shì)必將邁向一個(gè)新篇章。“密碼”將成為過去式，人類歷史上那些與密碼驚心動(dòng)魄的故事，也將成為未來博物館講解員的談資。我也相信，就像“無(wú)現(xiàn)金”在中國(guó)的飛速普及，人們期許中的“無(wú)密碼”社會(huì)，也將在中國(guó)率先來臨，徹底擺脫銀行卡、智能手機(jī)、驗(yàn)證碼、密碼、現(xiàn)金、按鍵甚至?xí)r間的束縛。