【文章內(nèi)容簡介】 flora 別技術(shù)直到 90 年代才成為現(xiàn)實(shí) 1987 年眼科專家 Aransafir 和 Leonard 首次提出利用虹膜圖像進(jìn)行自動虹膜識別的概念將虹膜特征用于個人身份鑒 2 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 別但是他們并沒有開發(fā)出一個實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)到 1991 年美國洛斯阿拉莫 斯國家實(shí)驗(yàn)室的Johnson 實(shí)現(xiàn)了一個自動虹膜識別系統(tǒng) 51 這是有文獻(xiàn)記載的第 一個虹膜識別應(yīng)用系統(tǒng)隨后 1993 年 英 國 劍 橋 大 學(xué) 的 John daugman 博士提出 了虹膜識別算法實(shí)現(xiàn)了一個高性能的自動虹膜識別原型系統(tǒng)開創(chuàng)了這一領(lǐng) 域的先河 1996 年 RichardWildes 研制成功基于虹膜的身份認(rèn)證系統(tǒng) 1998 年底中科院自動化所開始虹膜識別方面的研究 2021年成功開發(fā)出具有我國 自主知識產(chǎn)權(quán)的虹膜識別系統(tǒng)目前大部分的自動虹膜識別系統(tǒng)都是使用 Daugmanl61 核心算法 生物識別都是以提取生物特征方式進(jìn)行比對以達(dá)到識別目的基本的要求 就是這些生物特征需具有唯一性或非共同性 [41虹膜是一 種在眼睛中瞳孔狀的織 物狀各色環(huán)狀物每一個虹膜都包含一個獨(dú)一無二的基于像冠水晶體細(xì)絲 斑點(diǎn)結(jié)構(gòu)凹點(diǎn)射線皺紋和條紋等特征的結(jié)構(gòu)兩個不同虹膜的代碼有 75％匹配的可能性是 1106 完全相同的可能性是 l1052 因此沒有兩個虹膜 是一模一樣的即使是雙胞胎同一人左右眼的虹膜圖像也不相剛虹膜的穩(wěn) 定性表現(xiàn)在當(dāng)人出生八個月后就已經(jīng)穩(wěn)定成型終身不變虹膜安全掃描系 統(tǒng)包括一個全自動照相機(jī)來尋找眼睛并在發(fā)現(xiàn)虹膜時就開始聚焦想通過 眨眼睛來欺騙識別系統(tǒng)是行不同的虹膜身份認(rèn)證的可靠性高虹膜認(rèn)證的錯 誤接受和錯誤拒絕率 是最低的虹膜在眼睛的內(nèi)部用外科手術(shù)很難改變其結(jié) 構(gòu)由于瞳孔隨光線的強(qiáng)弱變化想用偽造的虹膜代替活的虹膜是不可能的 虹膜識別身份認(rèn)證還具有很強(qiáng)的實(shí)用性 386以上計(jì)算機(jī) CCD攝像機(jī)即可滿足 對硬件的需求虹膜認(rèn)證不讓受試者有犯罪感或被調(diào)查的感覺在不接觸狀態(tài) 下攝取圖像對人身沒有侵犯因而容易被公眾接受虹膜識別技術(shù)可能成為未 來最可靠的生物識別技術(shù)但它的一個最重要缺點(diǎn)就是技術(shù)沒有指紋成熟而且 造價較高 1． 2． 2虹膜識別技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 近年來國內(nèi)外學(xué)者對虹膜識別技術(shù)進(jìn)行了深入和廣泛的研究并 取得了 較大的進(jìn)展具有虹膜識別功能的自動取款機(jī)出入口虹膜識別系統(tǒng)近年來也 先后在美國日本英國等國家開發(fā)并應(yīng)用我國的虹膜識別技術(shù)由于剛剛起 步投入的人力物力很少目前仍沒有生產(chǎn)出實(shí)用產(chǎn)品中科院自動化研究 所深圳思創(chuàng)集團(tuán)浙江大學(xué)吉林大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)均已開展了虹膜識別技術(shù) 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 的研究并取得了一定的理論和實(shí)驗(yàn)成果 1 在國外該技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用例如基因技術(shù)已經(jīng)證明除了傳染 病外來傷害等包括亨廷頓氏舞蹈癥帕金森癥神經(jīng)質(zhì)抑郁癥高 血壓 老年癡呆等在內(nèi)的大部分疾病都有其基因基礎(chǔ)對人進(jìn)行基因識別從而確定 給予何種保險勞務(wù)待遇這已經(jīng)被國外公司廣泛采用例如由于亨廷頓氏 舞蹈癥的基因檢測已經(jīng)相當(dāng)可靠英國政府已經(jīng)允許保險公司使用基因檢測的 結(jié)果拒絕對某些潛在的該病病人提供保險服務(wù)擁有 4 萬多員工的美國北圣菲 鐵路公司己開始采集應(yīng)聘者基因信息并根據(jù)基因分析的結(jié)論招聘適合從事鐵 路工作的員工盡管美國已經(jīng)有 20 多個州通過了禁止根據(jù)基因檢測結(jié)果淘汰應(yīng) 聘者的法案但是全美國每萬家公司中仍然有 30 多家根據(jù)基因檢測的結(jié)果招聘 員工 美 國 Iriscan 公司研制出的虹膜識別系統(tǒng)已經(jīng)在美國得克薩斯州聯(lián)合銀行的 三個營業(yè)部內(nèi)試運(yùn)行儲戶兩手空空地來辦理銀行業(yè)務(wù)無需銀行卡更不需 要輸入煩惱的密碼他們在該取款機(jī)上取錢時一臺攝像機(jī)首先對用戶的眼睛 進(jìn)行掃描然后將掃描圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息與數(shù)據(jù)庫中的資料匹配以鑒別用 戶身份的真實(shí)性 日本沖電氣工業(yè)公司 2021 年依靠最新開發(fā)的移動終端虹膜識別技術(shù)實(shí) 現(xiàn)了利用手機(jī)或掌上電腦等移動終端設(shè)備迸行高精確度的虹膜身份認(rèn)證推 出的移動終端虹膜識別技術(shù)可使手機(jī)或掌上電腦的內(nèi)置通用可見光攝像頭具 備虹膜身份識別的能力采用新技術(shù)的移動終端可在20 厘米范圍內(nèi)對人眼的虹 膜進(jìn)行拍攝然后進(jìn)行識別識別所需時間不到 0． 5 秒誤辨率控制在十萬分之 一以下 出于對國防安全的重大意義虹膜識別技術(shù)的研究已經(jīng)上升到了戰(zhàn)略高度 2021年美國國防高級研究項(xiàng)目署 DAI心 A 就啟動了遠(yuǎn)距離生物特征識別的研 究項(xiàng)目其中也包括虹膜識別 2021年 11月美國中央情報局 c 隊(duì) 也開始 研究用于監(jiān)控目的的虹膜識別系統(tǒng)從 2021 年 4 月中旬開始美國北卡羅來納 州的夏洛特道格拉斯機(jī)場對其工作人員和航空公司乘務(wù)員進(jìn)行了虹膜 注冊把 每個職員的虹膜拍攝成數(shù)字照片存檔職員在進(jìn)入限制區(qū)域前只要看一眼攝像 機(jī)攝像機(jī)就會對用戶的眼睛進(jìn)行掃描然后將掃描圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息與數(shù) 字庫中的資料核對以檢驗(yàn)進(jìn)入者的身份不僅可以大大減輕 機(jī) 場 的 身 份 檢 驗(yàn) 工 作 還 可 以 有 效 保 障 機(jī) 場 和 乘 客 的 安 全 4 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 9． 1l 恐怖襲擊之后西方各國都加大高性能身份認(rèn)證技術(shù)的研發(fā)投入美 國開始在機(jī)場法院體育館等大量公共場 所安裝生物識別裝置用于甄別恐 怖分子很多的公共場所則采用指紋虹膜方法甄別恐怖分子此外美國虹 膜技術(shù)公司的 CN00800544． 3號文獻(xiàn)涉及一種虹膜識別系統(tǒng)和通過識別虹膜識別 人的方法它采集的虹膜信息包括采用頻率變換方法測定的虹膜纖維的密度 和結(jié)構(gòu)瞳孔反射信息瞳孔形狀自主神經(jīng)環(huán)反射信息自主神經(jīng)環(huán)的形狀 暗點(diǎn)的存在位置和形狀等它的CN03802325． 3 號文獻(xiàn)涉及一種利用立體人臉 進(jìn)行識別的虹膜識別系統(tǒng)和方法它可以用立體人臉識別來識別虹膜進(jìn)而識 別用戶身份它包括兩個以上的個人臉部識別相機(jī)用于拍攝用 戶兩幅或更多 幅臉部圖像還包括識別系統(tǒng)用于從多個人臉識別相機(jī)接收后者拍攝的多幅 臉部圖像并根據(jù)多幅臉部圖像產(chǎn)生立體人臉信息還包括一個或多個虹膜識 別相機(jī)能利用上述立體人臉信息拍攝被聚焦的用戶虹膜最終進(jìn)行身份識別 l 美國戴維德芽沙諾夫研究中心的CN95195628． 0 號文獻(xiàn)涉及一種無侵害的虹膜自 動識別系統(tǒng)和方法它允許用戶將自己的眼球放置在虹膜成像器的視野內(nèi)而不 必與識別系統(tǒng)有任何物理接觸的對準(zhǔn)裝置 ll 20 世紀(jì) 90 年代末期 Iridiall 虹膜識別的研究中來 在我國從事虹 膜識別的研究起步較晚但是越來越多的科研工作者正投 身于虹膜識別國產(chǎn)化的進(jìn)程部分研究成果已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平主要研 究單位有中國科學(xué)院自動化研究所 以下簡稱中科院自動化所 華中科技大 學(xué)浙江大學(xué)等中科院自動化所的模式識別國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是國內(nèi)最早從事 虹膜識別研究的單位之一從 1998 年至今已經(jīng)開發(fā)了三代虹膜識別系統(tǒng)包括 虹膜采集裝置圖像預(yù)處理特征抽取和匹配等基本模塊從硬件到軟件都實(shí) 現(xiàn)了完全自主知識產(chǎn)權(quán)的目標(biāo)突破了早期西方國家的技術(shù)壟斷與封鎖他們 還利用研制的虹膜圖像獲取裝置建立和共享了用于研究 的虹膜數(shù)據(jù)庫 cAs 認(rèn)虹膜數(shù)據(jù)庫這是當(dāng)前國際上最大的共享虹膜數(shù)據(jù)庫正逐漸成為 虹膜識別研究領(lǐng)域的公共平臺我國的虹膜識別研發(fā)的進(jìn)展已經(jīng)引起了國際同 行的關(guān)注 現(xiàn)在國內(nèi)的虹膜識別應(yīng)用已開始啟動發(fā)展勢頭強(qiáng)勁可以預(yù)計(jì)我國虹 膜識別產(chǎn)業(yè)化將迎來一個明媚的春天國內(nèi)虹膜識別的主要應(yīng)用領(lǐng)域有嗍 1 門禁和考勤這也是國內(nèi)其它生物認(rèn)證產(chǎn)品的最大應(yīng)用方向目前國內(nèi) 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 銷售的國外虹膜識別產(chǎn)品也主要安裝在高檔的房地產(chǎn)項(xiàng)目上用于訪 問控制 2 金融和證券中科院自動化所模識科技公司和寧波八一集團(tuán)共同研發(fā) 的基于虹膜識別的銀行保險箱保險柜已經(jīng)投入市場國內(nèi)第一臺虹膜識別 ATM 也已研制成功參加了中國國際金融 銀行 技術(shù)暨設(shè)備展覽會 3 電子護(hù)照和第二代身份證 2021 年國際民航組織公布的規(guī)劃將要求在個 人護(hù)照中加入生物特征 面相識別虹膜識別指紋識別 并在進(jìn)入各個國家 的邊境時進(jìn)行個人身份的 確認(rèn)我國遲早會加入這個計(jì)劃出于國家安全的考慮國產(chǎn)虹膜識別系 統(tǒng)將有較大的競爭優(yōu)勢我國的第二代身份證也為 生物認(rèn)證技術(shù)的實(shí)施預(yù)留了 空間 4 醫(yī)療保險和養(yǎng)老保險的發(fā)放我國的社會保障事業(yè)正在蓬勃發(fā)展中由 于虹膜特征能夠保持終身不變虹膜識別技術(shù)將可用于參保人員的身份確認(rèn) 防止冒領(lǐng) 5 公安和司法如逃犯追蹤司法刑偵等方面的應(yīng)用 6 電子商務(wù)我國已經(jīng)出臺電子簽名法如果在數(shù)字簽名方案中引入虹膜 識別必將增加網(wǎng)上交易的安全性 7 信息安全如文件加密密碼學(xué)和虹膜識別的結(jié)合 8 特殊行業(yè)如采礦行業(yè)的工人下井歸來臉部和手部的生物特征提取都受 影響必須 采用虹膜識別 1． 2． 3 虹膜識別技術(shù)面臨的問題 虹膜識別技術(shù)是集數(shù)學(xué)光學(xué)電子學(xué)生理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科交 叉的高新技術(shù)該技術(shù)的研究雖然取得了很大成績但由于我國起步晚仍然 面臨著許多困難具體表現(xiàn)在硼 1 虹膜紋絡(luò)是否具有穩(wěn)定性有待研究目前醫(yī) 學(xué)理論認(rèn)為虹膜紋絡(luò)具有終身不變的穩(wěn)定性但這一認(rèn)識還有待于接受嚴(yán)格 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)論證因?yàn)楹缒ぜy絡(luò)識別技術(shù)誕生不久很難獲得同一個人 lO 年乃 至于更長時間間隔的虹膜圖像有資料顯示在眼部或其他部分發(fā)生病變的情 況下虹膜紋絡(luò)會發(fā)生部分或全部改變大致有破裂脫落 穿孔炎癥增生 萎縮血管新生等多種情況 2 虹膜采集技術(shù)有待提高獲取高質(zhì)量的虹膜圖 像是制約虹膜識別技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的一個瓶頸圖像獲取設(shè)備的小型化與方便 化高分辨率攝像頭及其照明技 術(shù) 是 推 廣 虹 膜 識 別 技 術(shù) 的 主 要 障 礙 鏡 頭 可 6 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 能會使圖像畸變而使得可靠性大為降低黃種人多為深褐色紋理非常不明顯 很難獲取細(xì)節(jié)清晰對比度高的虹膜圖像 3 高重復(fù)性的虹膜識別算法有待 進(jìn) 一步開發(fā)當(dāng)前的虹膜識別算法還不能很好地提取因人而異的特征向量存在 著匹配還不精細(xì)計(jì)算量大等問題 4 性能評價體系有待建立虹膜識別系統(tǒng) 性能評價應(yīng)該由國家甚至世界性的專門檢測機(jī)構(gòu)來進(jìn)行該機(jī)構(gòu)應(yīng)該擁有一個 樣本容量足夠大的虹膜數(shù)據(jù)庫制定一套科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試方案能夠?qū)Ω鞣N虹 膜識別系統(tǒng)的性能給出準(zhǔn)確統(tǒng)一權(quán)威的評價但是目前對虹膜特征識別 尚無評價機(jī)構(gòu)尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)及足夠大的虹膜數(shù)據(jù)庫仍然處于無序狀 態(tài) 5 系統(tǒng)的可行性有待驗(yàn)證當(dāng)前的虹膜識別系統(tǒng)只是用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理進(jìn)行 J 規(guī)模的試驗(yàn)而沒有進(jìn)行過現(xiàn)實(shí) 世界的唯一性認(rèn)證的試驗(yàn) 為使虹膜識別技術(shù)迅速發(fā)展成為身份鑒別的重要手段在實(shí)際中得到廣 泛應(yīng)用可考慮從如下幾方面入手 1 從生理學(xué)色度學(xué)光學(xué)等角度對人眼 及虹膜進(jìn)行理論研究建立照明光源虹膜 CCD 攝像頭之間的成像系統(tǒng)確 定它們之伺的最佳匹配關(guān)系以便在虹膜圖像采集方面產(chǎn)生突破構(gòu)建高精度 自動化小體積和低成本的虹膜圖像采集裝置 2 虹膜識別算法 包括圖像預(yù)處