近红外光条件下拍摄的虹膜图像,各种细节特征清晰可见。
近日有消息称,预计于2023年发布的苹果MR(混合现实)头戴式显示设备,或将支持虹膜识别功能,它通过内置摄像头扫描用户虹膜信息进行比对,有利于帮助用户快速登录、支付和多人使用同一设备。
什么是虹膜识别?与大家熟悉的刷脸识别有何不同?仅靠“刷眼”,又是如何解锁电子设备的?
虹膜:藏在眼睛里的身份证
电影《碟中谍》中,有一项神奇科技,通过扫描眼睛就能确认身份,这全靠藏在眼睛里的“身份证”——虹膜。虹膜是什么?如果说眼睛是一扇窗户,那么虹膜就是这扇窗户的窗帘。
从外观上看,它是眼球中心的瞳孔和眼白之间的圆环状薄膜,正是因为有了虹膜,才让人们拥有了黄、蓝、棕、灰等多彩的眼睛。
对着镜子,仔细观察,瞳孔会随着光线的强弱放大和缩小,虹膜上的斑点、条纹、细丝、冠状、隐窝等细节特征清晰可见。在出生之前,这些特征就以随机组合的方式确定下来,一旦形成,终身不变。这张特殊的“身份证”,每个人都不相同,就连双胞胎也不例外。所以将虹膜作为密码,有着更好的长期安全性。
中科虹霸总经理马力介绍,红外光条件下,虹膜可呈现丰富的纹理特性,稳定特征点有200多个,刷眼后,仪器提取出具备高区分度的特征码,与数据库进行比对,这一过程便是虹膜识别,比人脸识别和指纹识别具有更难伪造的生物特性。
简单来说,虹膜识别过程,就是将一幅图像变成一串编码,一般包含虹膜图像获取、图像预处理、特征提取和特征匹配四个步骤。
据介绍,虹膜识别技术目前具备五大特征:①稳定性:人类虹膜的独特纹理特征,在婴儿时期便发育完成,并在一生中保持不变。②高精准性:每个人都具有独一无二的虹膜纹理,生理特征极为相似的同卵双胞胎,通过虹膜,也能在1秒钟内进行区分。③抗欺骗性:获取清晰的虹膜纹理图像,需要专用的采集装置和用户的配合,很难被盗取,目前尚无方法能够攻破虹膜识别算法。④活体性:虹膜对不同光线有不同的反射特性,瞳孔会随着光线刺激放大与缩小。⑤防伪性:通过瞳孔震颤可实现活体检测。目前虹膜识别系统在受控条件下,可高精度确认用户身份。
虹膜误识率低至百万分之一
下井采煤,需要准确知道是哪位工人下井了。以前煤矿使用的是卡片,很容易发生代人刷卡的情况。换成人脸或指纹识别怎么样?由于煤矿工人的脸和手经常沾有很多煤灰,所以也不准确。在此情况下,虹膜识别就有了“施展才华”的机会。不论脸、手怎么脏,眼睛都是明亮和干净的。如今,全国数百家矿山企业都用上了虹膜识别安全管理监测系统。
煤矿企业当然不是虹膜识别唯一的用武之地。对银行和金融支付企业来说,支付加密如果采用数字密码很容易泄密,使用指纹和人脸识别又存在一定的误识率。
在虹膜识别技术专家、虹星科技创始人侯广琦博士看来,如今,人脸识别虽然普及,却也存在诸多弊端。比如在识别精准度方面,遇到双胞胎,人脸识别就很难分辨,特别是当人微整、衰老时,人脸识别的弱势就体现出来了。
公安部物证鉴定中心原主任、中国工程院院士刘耀表示,指纹误识率大约是0.8%,人脸误识率大约为2%,而虹膜识别误识率可低至百万分之一。这些年,虹膜识别以30%以上的速度快速增长,在生物特征识别市场所占比重逐步提升。
戴口罩也能轻松解锁手机
疫情之下,人脸识别技术也遭遇尴尬,因为一旦用户戴上口罩,就难以实现人脸解锁。这种情况下,虹膜识别又是如何解锁手机的?
中国科学院自动化研究所研究员孙哲南介绍,手机若前置虹膜成像模块和近红外主动光源,就可获取用户双眼的近红外虹膜图像,通过比对事先注册模板之间的相似性,来确认用户是否为手机访问的授权人员,具有精度高(>99.9%)、速度快(1-2秒)、安全可靠(很难伪造他人虹膜)等特点,即使戴着口罩也能轻松解锁手机。
在人山人海中找人,是虹膜识别相较其他生物识别技术的另一优势。如果想在视频中准确找到一个人,1万的人群基数中可用人脸识别,10万人以下可用指纹识别,百万到亿量级的人群规模应当用虹膜识别。相反,如果使用人脸识别技术,想在100万人中找到某个人,准确率会大幅下降,误识率也会快速增加。
“眼球经济”前景广阔
如今,5G、云计算、区块链和物联网应用的兴起,对于更复杂、更便捷环境下面临的身份识别,提出更高要求,“眼球经济”市场前景广阔。
据中国产业信息网公布的数据,中国虹膜识别的市场规模从2014年的5.68亿迅速增长至2018年的30.91亿,并且增长趋势仍在持续,预计2022年可以达到74.52亿。
据新思界产业研究中心发布的《2019-2023年中国虹膜识别市场可行性研究报告》,全球生物识别技术中,虹膜识别市场份额排名第三,位于指纹识别和人脸识别之后。但从增速来看,全球虹膜识别市场发展更为迅速,市场份额将超越人脸识别排名第二。
虹膜识别核心算法走向成熟,应用场景趋向多元化,已广泛应用于国民证照、金融证券、边检通关、社保福利、教育考试、门禁考勤、互联网络、信息安全等重要领域。
“刷眼”时代悄然而至
在信息安全领域,越来越多的设备开始支持虹膜识别,微软的win10系统可以选择虹膜识别代替密码,移动设备如手机,也都开始支持虹膜解锁。在教育和考试方面,虹膜识别可以认证考生身份,是反作弊的一大利器。在考勤门禁方面,虹膜考勤识别迅速,无需接触,可以大幅提高考勤的准确度与工作效率。在银行、重要岗位等要害部位,虹膜是刷眼进入的唯一通道。
疫情期间,已经有企业针对市场需求,推出了集红外热成像、门禁、考勤等多种功能于一体的虹膜识别设备。“智能虹膜识别考勤一体机,配备了红外热成像测温模块,可与门禁控制、考勤系统集成,将上下班考勤记录、体温等数据实时发送至考勤系统,提供多维度考勤数据。”中科虹霸总经理马力介绍,目前该设备已经应用于政府机关、医院、商务楼宇、社区等出入口。
随着远距离和“人脸+虹膜”融合识别技术的发展,虹膜识别应用领域更加广泛,例如智能交通收费站直接刷车主虹膜扣费,超市和饭店刷虹膜结账,手机刷虹膜处理移动银行、证券等事务,可以说规模化应用箭在弦上。
虹膜技术还可以应用到儿童安全领域,目前中国儿童虹膜防丢网络平台已经在全国建立了多个工作站,大兴工作站是北京市的第一个工作站,已有1000多个孩子完成了虹膜采集。一个属于远距离虹膜人脸融合识别的应用时代,正悄然走来。
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