【紫冬分享】虹膜的魔法: 让一部分人先看到未来
2018/6/26 17:56:32 中国科学院自动化研究所
电影"少数派报告"中，公民的行踪随时被掌握，无论你到哪里，上天还是入地，虹膜扫描仪总在不远处观察、监视、侦测你的一举一动。更可怕的是，每个人的虹膜信息都储存在电脑里，毫无隐秘可言。最后，主角汤姆·克鲁兹不得不自换眼球以躲避追杀，并在最后时刻换回真眼，英雄救美。
电影"少数派报告"海报
如今，将脸放到识别器前才可被识别的“历史”已然过去，“虹膜扫描仪”在数米开外仍可以完成识别扫描的工作，让人不得不感慨未来已来。虹膜识别，作为当前主要的生物特征识别方式之一，很可能会在不远的几年内，走入我们的日常生活。
虹膜的魔法:让你享受"眨眼服务"的快感
虹膜识别的关键是通过对比虹膜图像特征之间的相似性，来确定人的身份。虹膜识别技术的过程，一般来说包括：
1.虹膜图像的获取。使用特定的摄像器材对整个眼部进行拍摄和扫描，并将拍摄到的图像传输给虹膜识别系统的图像预处理软件，完成第一步工作。
2.图像预处理。对获取到的虹膜图像进行定位、归一和增强处理。所谓定位，是确定内圆、外圆和二次曲线在图像中的位置。其中，内圆为虹膜与瞳孔的边界，外圆为虹膜与巩膜的边界，二次曲线为虹膜与上下眼皮的边界；其次是归一化，将图像中的虹膜大小，调整到识别系统设置的固定尺寸；第三做图像增强，针对归一化后的图像，进行量度、对比度和平滑度的处理，提升识别率。
3.特征提取。采用特定算法对虹膜图像提取出的虹膜识别所需的特征点进行编码。
4. 特征匹配。将特征提取到的特征编码与数据库中的虹膜图像特征编码逐一匹配，判断是否为相同虹膜，从而达到身份识别的目的。
虹膜的应用:全球范围虹膜商业布局的展开
为何通过眨眼就能解决识别问题？了解虹膜识别技术在生物识别中的运用是关键一步。
位于巩膜和瞳孔之间的虹膜，占据了眼睛种面积约65%的部分，外观上，虹膜由许多腺窝、皱褶、色素斑构成。作为人体中最独特，也几乎是最个性的结构之一，虹膜完全可以成为个人的另一张身份证，并且虹膜还能在发育完全后保持相对的生理稳定和外观稳定。
虹膜图像
另外，虹膜是外部可见的，作为身份鉴别的入口，信息极易采集。究其原因，虹膜高度的独特性、稳定性及不可更改的特点，使得虹膜可用作身份鉴别的物质基础而独立存在。
在这个基础上，美国的Iridian、Iritech首当其冲，而后，韩国Jiris公司、北京中科虹霸、中科虹星、北京虹安翔宇、日本松下紧随其后。
其中，美国Iridian公司掌握虹膜识别的核心算法，是目前全球最大的专业虹膜识别技术和产品供应商，它和LG、松下、OKI、NEC等企业合作，以IRISPASS?、BM-ET300、IG-H100?等产品为依托，授权提供虹膜核心算法，支持合作伙伴生产虹膜识别系统。Iridian的核心技术还包括图像处理协议和数据标准PrivateID?，识别服务器KnoWho?开发工具及虹膜识别摄像头等。
产品方面，以Iritech公司为例。Iritech公司和印度政府的合作成为大规模使用的金钥匙。Iritech公司以虹膜识别相机为主，小巧便携的单眼识别相机"Irishield"系列和多模态双眼识别相机"Jemmy"系列。
Irishield系列产品
其中，"Irishield"是USB样式，能够接入电脑、输入板等设备终端，正是由于廉价大规模的销售将会带来巨额的业绩增长。由于印度政府正在登记所有国民的生物ID信息，这个设备已被用于印度政府的生物识别项目、养老金支付的个人身份验证环节。
多模态双眼识别相机"Jemmy"用一个相机传感器进行脸部识别、虹膜验证。脸的正面、侧面左右25度角都可以被扫描、识别。美国政府和军事机构采用了此系列识别仪。
在2000年以前，国内在虹膜识别方面一直没有自己的核心知识产权。经过10年的不断努力，截止2017年，以中科虹霸为代表的北京虹膜研发生产聚集地开始形成。
依托于中科院自动化研究所谭铁牛院士带领的模式识别国家重点实验室，该实验室具有的自主知识产权的虹膜识别活体检测技术，不仅填补了中国活体虹膜识别技术在国际领域的空白，而且完全可以和世界主流算法相媲美。
正是因为如此，2005年，实验室的虹膜识别科研成果荣获"国家科学技术发明二等奖"。2006年9月，模式识别国家重点实验室作为中国虹膜识别技术的权威，参加了由国际生物识别组织举办的生物识别技术测评(2006 Biometric Consortium Conference and 2006 Biometrics Technology experiment), 其虹膜识别算法的速度和精度得到了国际同行的认可。
此外，模式识别国家重点实验室的虹膜图像数据库已成为国际上最大规模的虹膜共享库。已有70个国家和地区的2000多个研究机构申请使用，其中国外单位1500多个。
另外，远距离虹膜识别产品提供商"虹星科技"也即将启动新一轮融资。虹星科技又名中科虹星，同样出自中科院自动化所谭铁牛院士团队，团队以工作距离长达10米的虹膜识别技术为核心，推出了国内首款商业化远距离虹膜识别的产品。
市场上大多虹膜识别都属于近距离识别(工作距离一般不超过40cm)，但近距离识别对于用户体验而言并不理想，人们需要花费特别多的时间和精力，采用特别的行为和动作，才能完成图像采集。所有需要用户主动配合的人工智能产品，其运用领域必然受到限制。
和当前市面上的虹膜识别产品有很大的不同，远距离虹膜识别很好的解决了这个问题，并且可以在用户不采取特别动作的前提下完成虹膜的采集和识别。远距离虹膜识别设备，需要采集接近一米处的直径1厘米大小的虹膜图像，并进行快速的高精度识别，技术复杂程度非常高，即使能够在科研场景下实现，成本也在几万元左右，大规模商用显得非常困难。
远距离虹膜识别
此前，美国的Iridian、Iritech和韩国的Jiris公司都尝试生产远距离虹膜识别的产品，但是售价非常昂贵，难以商用。作为以远距离虹膜识别为主要竞争武器和商业定位的虹星科技来说，采用前沿的计算+成像的AI框架，同时在硬件和算法上进行整体优化是必经之路，而最后在商业上完成售价万元以内的高性价比定位，才是虹星在市场上竞争的最大武器。
毕竟万元以下的商业化远距离虹膜识别的产品，仅以闸机为例，在安防、反恐、金融、智能出行、智慧交通、智慧校园、社区等领域都有商业化落地的可能。
要完成售价万元以内的高性价比定位，整机可能并不是最佳的选择。虹星科技结合现有的市场真实需求和客户反馈，将现有的产品确定在标准版设备S200、旗舰版设备S200P、闸机S200G、二次开发模组S200M几款产品上。
中科虹星主要产品
在传统闸机上略加改造，他们的产品便可以基本完成防、反恐、金融、智能出行、智慧交通、智慧校园、社区等领域的覆盖，让虹膜技术在闸机领域得到广泛的普适性应用。
结语
通过近年的资本渗透和品牌推广，AI技术也在逐渐走向高性价比、商业化落地的正确方向。从虹膜识别的层面上讲，人们也已慢慢适应被AI产品主动服务，在用户授权的前提下读取个人的生物数据完成AI的理解和学习，最终完成AI反向关怀人类的目的。
所以，从电影出现全脸贴合屏幕完成虹膜扫描还能被称之为科幻的瞬间开始，现有远距离虹膜扫描商业设备都可到万元以下级别，仿似时空完成了不经意的物换星移。
当AI主动服务在机器学习和商业落地的时代被徐徐打开后，也就意味着AI会有更多变革的可能。智能，从此被赋予了更加丰富的含义。这远远不是自动化执行人类指令的一种期待，而是经过数据积累，最终能够体察人类灵魂和情感的心灵交换，在这种似人非人的空间中辅助着人类用全新的方式改变和体察整个世界。
未来已来，未来终究不再会是未来。
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