虹膜識別 刷眼就夠了
——航天科工二院203所虹膜識別攻關側記

■文/吳巍 郭慧杰

虹膜識別 刷眼就夠了
——航天科工二院203所虹膜識別攻關側記

■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。如今，這看上去有些魔幻的高科技，不僅僅是出現在《碟中諜》里的“傳說”，虹膜產品將逐步成為我們日常生活的重要一部分。航天科工二院203所以航天品質打造出新一代“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。該項目已經申請12項發明專利，1項實用新型專利。目前203所正結合用戶的實際需求，不斷豐富新一代虹膜識別產品的系列化設計方案，正在逐步推出門禁、考勤、電子商務、個人金融等虹膜系列產品，全力爭取更大的市場突破，目前已經銷售了數臺產品。就在前不久二院安全生產培訓上已經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

在互聯網時代，密碼已經成為人們日常生活中不可或缺的部分，無論是網上支付、發微信、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相比，國內長期以來由于投入不足和技術創新力度不夠，虹膜生物識別的產品在關鍵技術、設備性能指標和質量可靠性等方面與國外同類產品相比存在明顯差距。基于新一代虹膜識別技術的高端產品將涉及國家信息安全，使用國外產品是不切實際的，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形區域，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，因此還沒在實戰中投入使用。而虹膜具有復雜的結構和豐富的紋理特征，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可以實現有效的防偽。虹膜識別是目前已知最先進的生物識別技術。203所同時自主研發出虹膜注冊/識別軟件平臺，及虹膜數據庫綜合管理平臺，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。很多參數都是反復進行調試，常規訓練參數多達7至8個，組合起來，非常復雜，而且相互影響，權衡起來非常麻煩。有時遇到調節不下去的情況，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。不會一蹴而就，一遍、兩遍、三遍……不斷投入，持續摸索，通過時間的積累，殫精竭慮思索到一定程度，受到突發靈感啟迪，最終達到質的飛躍。“只要功夫下到了，就會實現量變到質變的過程”，團隊負責人郭慧杰說到。

增強虹膜產品的抗干擾性，獲取高精度虹膜圖像

當虹膜產品置于室外，惡劣的環境下，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據，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，對紅外光源進行優化設計，使紅外光源分布、發光強度和發光頻率更加合理。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”的眼睛區域，抑制噪點，缺失信息用圖像復原技術進行補償，同時進行模糊邊緣細節擬合。

追著太陽跑的人，精準快速獲得虹膜區域定位

別人都是怕曬太陽，團隊成員是追著太陽跑，經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。通過采集各種數據，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，僅僅是關注技術指標的實現，一定要緊跟市場，系列化產品是一脈相承的。

經過不斷地提出方案、驗證方案、比較方案，最終攻克了一個又一個難關，如設計出了景深較大的紅外光學成像系統，采用最適宜人眼虹膜紋理成像的紅外波段光源成像，并設計均勻分布且功率可調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，并結合輔助定位等技術來提高系統運行的高效性。而在軟件方面，團隊利用超分辨率技術和圖像增強技術大大提高了圖像質量，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，從而增強系統的可靠性等。

虹膜識別又快又準，集穩定性、唯一性、防偽性為一體

虹膜產品提取多達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可以實現有效的防偽。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，遠遠優于國內同類產品識別距離小于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據采集，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，虹膜區域很大；有的人瞳孔很大，虹膜區域很小；有的人瞳孔呈現不規則形狀。對這些特例情況，進行數據采集，參數調節，優化算法，針對不同特例進行改進，使得虹膜識別系統的穩定性更強。

目前虹膜識別產品以其良好的用戶體驗及新穎的身份識別技術等特點得到了廣泛的關注，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。