刷眼时代 虹膜识别能否引领解锁新潮流

    据最新消息，即将在下月发布的三星Note系列新品Note 7（具体名称未知）或将搭载虹膜识别功能，泄露的疑似正面图显示了新机正面顶部除了前置摄像头外还有两个圆形开孔，和虹膜识别功能很接近。那么究竟什么是虹膜识别，用虹膜解锁和熟悉的指纹解锁相比哪个更方便？希望今天的文章能带给你答案。

    什么是虹膜识别？

    说起虹膜识别，大家肯定马上就能脑补出使用情景，毕竟在科幻大片里已经反复出现过（如X战警系列），但相信大部分人都不能仔细描述这项技术的原理。

    虹膜技术可以简单理解为一种条形码、二维码识别技术，只不过它识别的不是简单的条码而是人眼虹膜位置的信息。人眼外部由巩膜、虹膜和瞳孔三部分构成；巩膜即眼球外围白色部分，眼睛中心为瞳孔部分，虹膜位于巩膜和瞳孔之间，包含丰富的纹理信息。（和指纹联系起来就很好理解了）

用图片说明虹膜的位置（原图引自Linkedin，作者Saurabh Pandey）

    除了信息丰富，虹膜还有哪些特点使之能够成为一项生物识别工具呢？总结来看有以下三项：

    ·唯一性：每个虹膜所包含的信息都不相同，出现形态完全相同的虹膜组织的可能性远低于其他组织。虹膜的纤维组织细节复杂丰富，具有极大随机性。同卵双胞胎的虹膜纹理信息不同，同一个人左右眼的虹膜纹理也不会相互认同。

    ·稳定性：虹膜从胚胎期第三个月开始发育，到第八个月虹膜的首要纹理构造成型，之后基本终生不变。一般性疾病不会对虹膜组织造成损伤，不会因职业等因素造成磨损，虹膜识别误识率可低至百万分之一。

    ·防伪性：虹膜是人眼的可见部分，具有极强的生物活性。使用照片、录像、尸体的虹膜代替活体的虹膜图像基本不可能，保证了生理组织的真实性。

常用生物认证技术里指纹和虹膜对比（图片引自中国知网）

    上面这张统计图，是笔者查阅的一篇题为《虹膜识别技术中小波变化的应用原理与方法》的文献资料给出的，可以看到标黄的两项是指纹识别和虹膜识别各项性征的比较。除了设备成本这一项，其他各项虹膜识别都要比指纹识别功能更强大。那么虹膜识别的原理是怎样的呢，除了成本高真的没有其他缺点了吗？让我们继续来看。

扫码看“中关村内部手机零利润报价”

    虹膜识别的简单过程

    了解了虹膜的特点之后，下面让我们来看看，想要完成一个完整的虹膜识别过程，需要经历哪些操作步骤。

虹膜识别过程

   为了便于理解，笔者将文献资料中的整个虹膜识别过程通过上面这张图进行了总结，从左到右的是虹膜识别的主要环节。

    首先来看虹膜图像获取，这个过程需要使用特定的数字摄像器材对人的整个眼部进行拍摄，并将拍摄到的图像经过图像采集卡传输到计算机中存储。

    接下来的图像预处理指的是由于拍摄到的眼部图像包括了多余信息，并且清晰度较差，需要对其进行包括图像平滑、边缘检测、图像分离等预操作。其中虹膜定位是虹膜识别过程中运算时间最长的步骤之一。虹膜图像归一化目的是将虹膜大小调整到固定尺寸。图像增强的目的是为了解决由于人眼图像光照不均匀造成归一化后图像对比度低的问题。

    特征提取是指通过一定的算法从分离出的虹膜图像中提取出独特的特征点，并对其进行编码。编码结束后，就是对已有的数据进行比对或者新数据录入完成了。

配备虹膜识别的门禁装置（图片引自史丹利EYELOCK官网）

    虹膜识别的优缺点有哪些

    明晰了虹膜识别的过程之后，让我们来总结下虹膜识别有哪些优势。相比于指纹识别来说，其最大的优势当然是更安全。指纹识别安全性虽然很高，但使用特殊材料仍然可以进行复制，而“眼球识别技术”只能检测活体人类。

    另一项比较明显的优势在于，虹膜识别不需要物理接触，不必紧贴采集装置就能获得合格的虹膜图像，相比于指纹等更加干净卫生。

虹膜识别技术看上去更加炫酷（图片引自govtech）

    阳光背后必有阴影，在优势明显的背后虹膜识别也有着一系列的功能缺陷或技术不足，主要表现在以下几点：

    ·黑色眼睛很难读取：黑色虹膜由于纹理少、表面色素多、光线原因导致不稳定性强等因素，被虹膜识别理论创立者Daugman定为最难识别的眼球，这也决定了黑色虹膜在可见光下是不能被看到的，必须用到红外光识别

    ·硬件工艺成本等：实现虹膜识别的图像获取设备较难小型化，而使用普通镜头产生的图像畸变让识别可靠性降低，改用定制设备又会增加成本

    ·软硬件两大模块：目前指纹识别可以做到零点几秒之内成功，但虹膜识别需要处理大量的数据，所以对软硬件要求会比较高，而且相应的分析算法也需要经过大量的实验进行完善

    虹膜识别核心算法存在着识别距离远近、复杂光线环境、睫毛遮挡、异形瞳孔等问题影响虹膜识别的精准度。尤其是双Camera的虹膜识别，相当于是建立一个双目立体视觉系统，对高质量图像采集，两路数据的同步传输都是很大挑战，也让成本更高。

    读到这里可能有朋友会问，之前中兴、Vivo已经推出过支持“眼纹识别”的机型了，难道这不就是虹膜识别吗？对具体概念分不清的朋友有兴趣可以参考这篇文章《傻傻分不清 眼纹/眼球/虹膜识别差哪儿了》，简单来说眼纹识别就是之前提到的巩膜识别，和虹膜识别是有本质的区别的，其安全等级和识别率都比虹膜识别低。

中兴等品牌的眼纹识别并不是虹膜识别

    搭载虹膜识别的手机已经出现

    那么除了即将发布、可能会搭载这项技术的三星Note 7之外，是否有支持虹膜识别的手机出现呢？答案是肯定的。2015年富士通推出的新款机型Arrows NX F-04G，是全球首款量产的具备虹膜识别技术的智能手机。

2015年富士通推出的虹膜识别手机Arrows NX F-04G

    Arrows NX F-04G在屏幕上方设置有红外线LED和红外摄像头，在录入虹膜信息时，通过红外线LED来照射眼球，同时通过红外摄像头来进行摄影，记录信息。

    这款手机的虹膜识别系统最佳录入距离为25cm，之后的虹膜认证距离在20--30cm之间，而小于15cm时会提示“无效”，虹膜识别过程可以达到最快0.6秒的识别速度。

    关于这款手机更详细的体验视频，可以回顾本站的这篇文章《"一眼"乾坤 富士通手机虹膜识别技术体验》

    虹膜技术发展简述

    虽然大部分人对这项技术并不了解，但虹膜技术的起源却有着上百年的历史。最早可追述到19世纪80年代，在巴黎的刑事监狱中使用了包括“耳朵的大小”、“脚的长度”、“虹膜”等在内的生物特征。

    1993年，John Daugman实现了高性能的自动虹膜识别原型系统，并被今天大部分自动虹膜识别系统作为核心算法。2000年初，中科院自动化所开发出虹膜识别核心算法，成为世界少数几个掌握虹膜识别核心算法的单位之一。

国产舜宇光学制造的虹膜识别模组（图片截取自舜宇光学官网）

    资料显示，目前虹膜识别研究机构主要有美国的Iridian，Iriteck，韩国的Jiris公司、北京中科虹霸、北京虹安翔宇，日本松下。还不了解三星Note 7搭载的虹膜识别使用的是哪家公司的技术，或者是自主开发的算法，但整体使用方式及效果可以参见富士通的Arrows NX F-04G手机。

    关于虹膜技术应用的简单总结：

    对比了虹膜识别和指纹识别的差异，又了解各自的优缺点之后，笔者认为：短期之内出现比较成熟的、单独依赖虹膜解锁的手机不太可能，最有可能的结果是在新款手机上传统的数字解锁、图形解锁、指纹解锁及虹膜解锁同时存在。毕竟虹膜解锁即便解决了技术和成本问题，在正常使用中能否被人迅速地接受是个大问题。

    使用指纹识别，只需要手指放在固定区域就可以完成；而虹膜识别需要原本盯在屏幕上的两只眼球移动到识别区域，并且等待一定时间，如果一次识别失败，还需要调整头部位置、睁大双眼再次识别，无形之中麻烦了许多。所以，虹膜识别虽然在各方面比指纹识别更先进、安全性更高，但普及开来的难度想必也更大。