刷爆眼球的虹膜识别技术探密

　　在今年3月巴塞罗那举办的世界移动大会上，富士通发布了一款具有虹膜识别功能的手机，可以扫描用户的眼部特征并用来解锁屏幕等功能，技术非常前卫。

　　今天，我们就来介绍这种更为安全的识别系统---虹膜识别技术。

　　虹膜识别，安全的生物识别技术

　　人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔晶状体、视网膜等部分组成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分，约占眼睛总面积的65%。外观上看，虹膜是一种在眼睛中瞳孔内的织物状的各色环状物，每一个虹膜都包含一个独一无二的基于像冠状、水晶体、细丝、斑点、凹点、射线、皱纹和条纹等特征的结构。

　　高度的独特性、稳定性及不可更改的特点，是虹膜可作为身份识别的基础。

　　虹膜具有以下特性：

　　1.唯一性：生理学研究表明，虹膜纹理的细节特征是由胚胎发育环境的随机因素决定的，这种纹理细节的随机分布特性为虹膜的唯一性奠定了生理基础。研究表明，即使双胞胎、同一人左右眼的虹膜图像之间也具有显着的差异，自然界不可能出现完全相同的两个虹膜。

　　2.稳定性：虹膜从婴儿胚胎期的第三个月前开始发育，到第8个月虹膜的主要纹理结构已经形成。同时，由于角膜的保护作用，发育完全的虹膜不易受到外界的伤害。因此，由外部物理接触而导致虹膜改变的概率十分小。科学家们发现，除非经历危及眼睛的外科手术，虹膜纹理几乎终生不变。

　　3.防伪性好：清晰虹膜纹理的获取需要专门的虹膜图像采集装置和用户的配合，所以一般情况下（相对于指纹和人脸）很难盗取其他人的虹膜图像。此外，眼睛也具有很多优良的光学和生理特性可用于活体虹膜检测。

　　4.非接触性：虹膜是一个外部可见的内部器官，相对于指纹等需要接触采集的生物特征更加卫生、方便。这一点与指纹、脸像等人体外部器官有很大的区别：通过非接触（甚至远距离）的采集装置就能获取合格的虹膜图像。这在实际的应用中非常重要。

　　虹膜识别就是基于虹膜的特点而发展起来的一种生物识别技术，1885年，Alphonse Bertillon将利用生物特征识别个体的思路应用在巴黎的刑事监狱中，当时所用的生物特征包括：耳朵的大小、脚的长度、虹膜等。1987年，眼科专家 Aran Safir和Leonard Flom首次提出利用虹膜图像进行自动虹膜识别的概念，到1991年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的Johnson实现了一个自动虹膜识别系统。

　　虹膜识别的流程

　　可简单分为虹膜图像获取、图像预处理、特征提取与编码、特征匹配与识别。由于虹膜在红外条件下能呈现出良好的纹理，因此拍摄所需的摄像头需要能具备红外拍摄的条件。

　　1.虹膜图像获取

　　虹膜图像的获取是虹膜识别的第一步。虹膜直径约十几毫米，不同人种的虹膜颜色有着很大的差别，黄种人的虹膜多为深褐色，纹理不明显，必须采用专门的虹膜图像采集装置才可拍摄出纹理丰富的虹膜图像。

　　2.虹膜图像的预处理

　　主要有虹膜定位、虹膜归一化和虹膜图像增强。

　　●虹膜定位：是整个虹膜识别过程中最重要的环节，虹膜定位就是准确的确定虹膜的内边界和外边界，保证每次进行特征提取的虹膜区域不存在较大偏差，定位的速度和准确性决定了整个虹膜系统是否实用可行。

　　●虹膜归一化：为便于比较，一般虹膜识别系统都要对虹膜进行归一化处理，其目的是将每幅原始图像调整到相同的尺寸和对应的位置，从而消除平移、缩放和旋转对虹膜识别的影响。

　　●虹膜图像增强：如果采集到的用于虹膜识别的图像模糊不清晰，将会极大地影响虹膜识别系统的识别性能，通常利用基于重建的超分辨率方法改善虹膜图像。

　　3.虹膜特征提取及编码

　　依靠相应的算法对虹膜图像中独特的细节特征进行提取，并采取适当的特征记录方法，以此构成虹膜编码，最后形成特征模板或者模式模型，这一环节的结果直接关系到虹膜识别的准确率。

　　4.匹配与识别

　　虹膜识别是一个典型的模式匹配问题，即将采集图像的特征与数据库中的虹膜图像特征模板进行比对，判断两个虹膜是否属于同一类。虹膜识别系统的匹配过程可分为识别和认证两种形式。

　　识别是把待识别特征与存储的所有特征模板进行比对，从多个类中找出待识别模式，是一对多的比较问题。

　　认证是把待识别特征与用户声明的身份模板进行比对，根据比对结果判断是否属于同一模式，完成一对一的比较。认证相对于识别来说范围要小得多，速度要快得多。

　　虹膜识别模组，舜宇已有成熟方案

　　一套完备的虹膜识别系统，除了算法之外，还有虹膜识别采集设备---虹膜识别模组。舜宇光电已研发出多套方案，全部可适用于手机。

　　虹膜识别应用广泛，手机搭配虹膜识别，指日可待

　　虹膜识别因其唯一性、稳定性、拥有大量信息、识别时不接触等优点，广泛应用与移动支付及身份认证。相比于传统的支付手段，基于虹膜识别的移动支付充分发挥了其技术优势。将虹膜识别技术与移动设备结合，将会时使虹膜识别设备的小型化，从而更好的扩展了其应用领域。用户只需拥有具备红膜识别功能移动设备，将自己的虹膜信息注册之后并上传云端后，银行、社保、医疗、教育等相关部门便会建立其个人身份的数据库，这样可以解决在移动商务和日常支付中不可预知的诸多安全和个人认证问题，同时为更广泛的移动商务提供更高效和精准的身份认证。

　　随着智能终端快速普及，通信网络技术成熟，移动互联网经济发展迅猛，移动支付单笔业务交易金额不断上升，移动支付系统安全是制约移动支付发展的核心问题和主要瓶颈之一，电子商务的正常运行必须依赖计算机网络技术；然而移动互联网具有的自由开放就不可避免地使支付行为面临着各种各样的安全隐患与威胁。虹膜识别技术，由于其在采集、精确度等方面独特的优势，必然会成为未来社会的主流生物认证技术。与智能手机的结合，将在个人移动安全支付方面发挥巨大作用，其应用趋势，已经逐渐开始显现出来。