虹膜識別 刷眼就夠了
——航天科工二院203所虹膜識別攻關(guān)側(cè)記

■文/吳巍 郭慧杰

虹膜識別 刷眼就夠了
——航天科工二院203所虹膜識別攻關(guān)側(cè)記

■文/吳巍 郭慧杰

一道紅光閃過，阿湯哥完成了用虹膜解鎖拯救世界的緊急任務(wù)。如今，這看上去有些魔幻的高科技，不僅僅是出現(xiàn)在《碟中諜》里的“傳說”，虹膜產(chǎn)品將逐步成為我們?nèi)粘Ｉ畹闹匾徊糠帧：教炜乒ざ?03所以航天品質(zhì)打造出新一代“刷眼”利器——遠距離虹膜識別一體機，掃一眼即能識別出人的真實身份，使身份認證快速而精準。該項目已經(jīng)申請12項發(fā)明專利，1項實用新型專利。目前203所正結(jié)合用戶的實際需求，不斷豐富新一代虹膜識別產(chǎn)品的系列化設(shè)計方案，正在逐步推出門禁、考勤、電子商務(wù)、個人金融等虹膜系列產(chǎn)品，全力爭取更大的市場突破，目前已經(jīng)銷售了數(shù)臺產(chǎn)品。就在前不久二院安全生產(chǎn)培訓上已經(jīng)采用虹膜考勤機進行考勤，學員只要自助掃描，1秒即可完成虹膜識別考勤。

密碼都是浮云，虹膜才是王道

在互聯(lián)網(wǎng)時代，密碼已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡牟糠郑瑹o論是網(wǎng)上支付、發(fā)微信、甚至是進家門，那都少不了密碼，當下，幾乎到了無碼寸步難行的份。但是各種各樣的密碼，不僅難記，還容易泄露，可靠性難以保障。

與國外已有較為成熟的虹膜識別技術(shù)相比，國內(nèi)長期以來由于投入不足和技術(shù)創(chuàng)新力度不夠，虹膜生物識別的產(chǎn)品在關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備性能指標和質(zhì)量可靠性等方面與國外同類產(chǎn)品相比存在明顯差距?；谛乱淮缒ぷR別技術(shù)的高端產(chǎn)品將涉及國家信息安全，使用國外產(chǎn)品是不切實際的，203所勇挑重擔，虹膜識別項目組應運而生。

“虹膜是眼睛瞳孔和眼白之間的環(huán)形區(qū)域，具有豐富的紋理特征，它在人一歲半以后就終身不變了，因此穩(wěn)定性很好，并且很難被偽造”，虹膜識別是目前準確度僅次于DNA的生物特征識別手段，但由于DNA檢測時間較長，因此還沒在實戰(zhàn)中投入使用。而虹膜具有復雜的結(jié)構(gòu)和豐富的紋理特征，從而確保了虹膜識別的準確性。由于瞳孔的大小會隨外界光線強弱而變化，因此虹膜識別利用活體檢測技術(shù)可以實現(xiàn)有效的防偽。虹膜識別是目前已知最先進的生物識別技術(shù)。203所同時自主研發(fā)出虹膜注冊/識別軟件平臺，及虹膜數(shù)據(jù)庫綜合管理平臺，兼顧了用戶體驗和可移植性，可以方便地集成到其他大型安防系統(tǒng)中，市場前景廣闊。

沉下心來，進行苦算，精細測試

虹膜識別的準確度一直是研究的難點，如果算法稍有偏差，精度將受到影響。這條路沒有什么前車之鑒，團隊人員摸著石頭過河，通過查閱國外大量文件，對先進算法進行理解、仿真，通過大量的推理驗算。這個過程需要全身心地投入，一旦被打斷，就要重新開始。團隊人員就利用下班時間，辦公室清靜下來的這一段寶貴時間，進行公式推算，編程仿真。但是理論與實現(xiàn)有所差距，實際中虹膜識別易受到眼皮、睫毛、光斑等遮擋干擾。很多參數(shù)都是反復進行調(diào)試，常規(guī)訓練參數(shù)多達7至8個，組合起來，非常復雜，而且相互影響，權(quán)衡起來非常麻煩。有時遇到調(diào)節(jié)不下去的情況，就回到學校請教教授和專家。有時候做夢都會夢見還在緊張地驗算，十分糾結(jié)。不會一蹴而就，一遍、兩遍、三遍……不斷投入，持續(xù)摸索，通過時間的積累，殫精竭慮思索到一定程度，受到突發(fā)靈感啟迪，最終達到質(zhì)的飛躍?！爸灰Ψ蛳碌搅?，就會實現(xiàn)量變到質(zhì)變的過程”，團隊負責人郭慧杰說到。

增強虹膜產(chǎn)品的抗干擾性，獲取高精度虹膜圖像

當虹膜產(chǎn)品置于室外，惡劣的環(huán)境下，在強光照條件下，畫面非常亮，虹膜無法進行識別。當強光照到臉上，存在雜光干擾，成像受到影響。項目組通過大量的采集數(shù)據(jù)，詳細研究不同光照條件下虹膜成像的特點。通過硬件抑制雜光干擾，對紅外光源進行優(yōu)化設(shè)計，使紅外光源分布、發(fā)光強度和發(fā)光頻率更加合理。由于下眼皮干擾少，上眼皮、睫毛干擾比較多，虹膜下半部分遮擋比較少，就給遮擋少的部分分配更多的光源，使成像更加清晰，并且選擇參數(shù)更加合適的濾光片，濾掉大部分雜光，只接受可用光源。

圖像干擾小了，就開始分析雜光干擾的特性，圖像用軟件去噪，突出增強“感興趣”的眼睛區(qū)域，抑制噪點，缺失信息用圖像復原技術(shù)進行補償，同時進行模糊邊緣細節(jié)擬合。

追著太陽跑的人，精準快速獲得虹膜區(qū)域定位

別人都是怕曬太陽，團隊成員是追著太陽跑，經(jīng)常是在中午十點至十二點期間，還有下午兩點左右迎著太陽進行測試，不一會衣服就伴隨著汗水貼在了身上。通過采集各種數(shù)據(jù)，分析虹膜成像變化，走廊的自然光，黑漆漆的情況下，朝陽、夕陽、正午的太陽等各種光照情況。團隊負責人郭慧杰說道，做產(chǎn)品，必須要走出去，要注重用戶體驗度，不能悶在實驗室里，僅僅是關(guān)注技術(shù)指標的實現(xiàn)，一定要緊跟市場，系列化產(chǎn)品是一脈相承的。

經(jīng)過不斷地提出方案、驗證方案、比較方案，最終攻克了一個又一個難關(guān)，如設(shè)計出了景深較大的紅外光學成像系統(tǒng)，采用最適宜人眼虹膜紋理成像的紅外波段光源成像，并設(shè)計均勻分布且功率可調(diào)的自適應紅外光源陣列，同時嵌入防抖動處理模塊、人體移動探測模塊和雜光過濾模塊，并結(jié)合輔助定位等技術(shù)來提高系統(tǒng)運行的高效性。而在軟件方面，團隊利用超分辨率技術(shù)和圖像增強技術(shù)大大提高了圖像質(zhì)量，通過語音提示或者視頻實時顯示的方式增強人機交互的友好性，對采集到的虹膜序列圖像進行虹膜分類判別，降低虹膜特征識別錯誤匹配的風險，從而增強系統(tǒng)的可靠性等。

虹膜識別又快又準，集穩(wěn)定性、唯一性、防偽性為一體

虹膜產(chǎn)品提取多達200個特征點，識別精確。防偽性好，由于瞳孔的大小會隨外界光線強弱而變化，因此虹膜識別利用活體檢測技術(shù)可以實現(xiàn)有效的防偽。另外，這款儀器還可以通過瞳孔隨光線的大小變化，檢測出被測試的是活體還是死體，是真人還是照片，直接“揪出”身份造假者。虹膜識別距離遠，可達1米，識別時間小于1秒，誤識率低于千萬分之一，性能指標達到國際先進水平，遠遠優(yōu)于國內(nèi)同類產(chǎn)品識別距離小于0.5m，抗干擾性差的識別性能。

通過對不同虹膜特征人員進行大量的數(shù)據(jù)采集，通過對虹膜的紋理特征進行提取，如溝壑、線斑、回溝、線體、肌肉組織放射狀紋理等，有的瞳孔很小，虹膜區(qū)域很大；有的人瞳孔很大，虹膜區(qū)域很??；有的人瞳孔呈現(xiàn)不規(guī)則形狀。對這些特例情況，進行數(shù)據(jù)采集，參數(shù)調(diào)節(jié)，優(yōu)化算法，針對不同特例進行改進，使得虹膜識別系統(tǒng)的穩(wěn)定性更強。

目前虹膜識別產(chǎn)品以其良好的用戶體驗及新穎的身份識別技術(shù)等特點得到了廣泛的關(guān)注，并取得了多個市場需求意向。也許當下還是一個刷臉的時代，未來，定會是一個刷眼的時代。