虹膜识别 数码产品的下一站热点技术？

对于我们来说，指纹识别早就不是什么陌生的名词。至今为止，我们已经在很多设备上看到过它，比如指纹门禁机、笔记本电脑的指纹解锁甚至包括近大热的iPhone 5s指纹识别设备。实际上，除了指纹识别外，相信你一定听说过虹膜识别技术，那么未来它是否能出现在我们的数码产品上呢？

事实上，指纹识别并非那么万能。就目前而言，它依旧还有一些不确定因素，比如指纹仿造、识别率不足等问题。除了指纹外，还有什么人类特征可以方便的用于辨识身份呢？虹膜，这个人眼构造中复杂多变的结构，也可以作为特征点帮助人们识别身份。

很多科幻电影中，在进入一些保密级别很高的场所时，主人公总是将眼睛贴在某些机器面前（或者一道光线扫过眼球表面），于是那道大门就这么打开了。应用在这里的并非什么面部识别等技术，而是很多读者都非常熟悉的虹膜扫描技术。

虹膜——天然的安全代码

虹膜是人眼中非常重要的功能组织。虹膜中心有一个圆形开口，这就是大家都很熟悉的瞳孔，虹膜的功能就是通过放大和缩小瞳孔控制进入眼球的外部光线的强度，让眼球的感光器管（视网膜）始终处于比较安全的光线照射量的范围内，所以也有人说虹膜就像相机的光圈一样控制着通光亮的大小。

和相机光圈比较简单的构造所不同的是，虹膜的结构极其复杂，光是虹膜控制瞳孔大小的肌肉就分为控制瞳孔缩小的“瞳孔括约肌”和控制瞳孔放大的“瞳孔开大肌”，此外还有比较复杂的神经、血管等结构。

由于虹膜复杂的结构，再加上人类基因千变万化，因此在人类发育过程中，虹膜就顺理成章的成为人类身体中复杂、变化多的外在特征系统之一。相比其他的识别信息，虹膜具有以下的天然优势：

人类的虹膜位于我们的眼球前中部，稳定性很好。

为虹膜数字化后的信息图

1. 结构复杂，信息唯一

虹膜表面的凸起、凹陷、皱褶、腺窝、色素斑等各种结构，构成了不同人的虹膜完全不同、充满差异化的外形。就像指纹那样，全世界没有任何两个人的虹膜是完全相同的（除去没有指纹的极少部分人）。

虹膜上至少存在24 4个独立的自由度（也就是特征点），每平方毫米的平均信息量是3.2bit，总计约有300bit的信息量。信息量越大，意味着两个虹膜存在相同信息的可能性越低。即使是克隆人、同卵双胞胎、同一个人的左眼和右眼的虹膜信息都存在着可以识别的显著差距。

这大大加强了使用虹膜信息作为安全机制的认证系统的安全性。并且随着识别技术的加强，虹膜上能够被识别的信息越来越多，其唯一性和安全性还会得到大幅度的提升。

2. 稳定性好，终身不变

由于结构特殊，虹膜本身具有相当高的稳定性。虹膜从人发育到八个月开始就呈现基本稳定的外形，从婴幼儿期开始直到中老年期甚至死亡，虹膜都维持着基本稳定的形态和特征，这样长时间、稳定的外形，非常适合用作识别特征。

此外，由于虹膜位于角膜后，受伤害的可能性不高，而且由于其本身结构复杂又精密，因此任何试图用手术改变虹膜外形或者模拟虹膜外形的手段成功风险都非常高，甚至高到让人难以尝试。而虹膜的复杂特性，又使得试图复制虹膜特征的各种手段困难度直线上升。

总的来看，由于虹膜本身拥有长期稳定的特异性、自身又很难改变，复制显然又不太可能，因此用作身份识别目标显然是顺理成章的了。

3. 适合作为信息处理

虹膜还具有非常令人满意的信息识别度。无论是人类的虹膜和巩膜之间显著的灰度差异，还是虹膜本身接近正圆的外形都非常适合计算机进行处理。

相比虹膜，还有一些差异化信息就很难作为信息处理，比如人的步态。每个人走路的步态也是唯一的，但是计算机很难在应用场景下快速筛选、识别出目标的特异性信息，因此步态目前比较难作为识别信息使用，但是虹膜就不存在这个问题，它使用简单，信息识别方便，推广应用也相对简单。

4. 安全性好

虹膜的安全性要比指纹高很多。这里的安全性首先是指虹膜很难被取得。和指纹不同的是，很多情况下人们的指纹会留存在各种各样的物件表面，因此相对比较容易被盗取。但是虹膜本身是非接触性的，不会有虹膜和物体发生交互从而留下信息的可能。

其次，虹膜的颜色也决定了虹膜很难在可见光下被清晰的识别出特异性信息，而且识别也需要一个比较稳定的环境和一定的时间。此外，虹膜本身就算信息泄露，他人也难以复制。如果虹膜识别再加上面部识别、生命识别等手段，其信息几乎就无法被盗取、复制了。

虹膜识别的算法和应用

在了解到虹膜本身的优秀特性后，很多研究机构就在考虑使用虹膜作为身份认证的特征目标。和指纹识别技术类似的是，虹膜识别技术也是通过光学手段采集到虹膜上的特征点，然后将其转化为特征信息后保存。一般情况下，一个虹膜可以提供至少240个以上的特征点
（指纹的特征点大约只有60个），但是究竟如何取得、应用虹膜的信息呢？

从目前成熟的虹膜识别技术来看，虹膜识别至少需要下列四个步骤：

1． 图像采集

2． 虹膜图像预处理

3． 特征提取

4． 特征匹配

虹膜识别的图像采集往往使用特殊的高精度摄像设备取得。大部分人的虹膜的直径仅为11毫米，其上的信息由于只能依靠光学差异来获得，因此对摄像设备有一定要求。

早期虹膜识别的摄像设备价格比较高，不过由于发展迅速，虹膜识别的摄像设备也开发出了不同的档次：一些高安全性场合会使用更高精度的摄像设备以便获得更强的安全性，这样的设备价格很高，甚至超过五万元人民币；而部分场合对安全性的要求比较低的话，可以使用简单的摄像头即可完成图像采集，这样的识别镜头目前不但已经小型化，价格也低至几百元。

图像处理方面，虹膜识别设备目前开发出了多种算法以提取虹膜上的特征值。据一些专业刊物信息，目前的虹膜特征识别算法有图像幅度特征、图像统计特征、图像变换系数特征和图像纹理特征等多种算法。不过常用的是Daugman的利用多尺度Gabor滤波器分解出虹膜纹理相位再进行进行编码的算法。此外还有使用拉普拉斯——高斯滤波器转换信息后进行相关性比较的算法、利用小波变换分解信号后提取纹理特征的算法等。

在技术发展的推动下，目前的虹膜识别应用已经比较广泛。除了常见、要求低的虹膜门禁系统、一般的安全识别系统外，虹膜识别还被应用在诸如金融、军事、科研、机密部门等诸多安全性较高的行业中。在一些国家的海关，已经开始使用虹膜识别设备来记录进出海关的人员的虹膜信息，相比指纹设备而言，虹膜信息的安全性和稳定性都要好很多，能够更有效的控制人员流动。此外，虹膜门禁也是近兴起的一种新型门禁设备，相比指纹打卡机较低的识别率和有一定的安全漏洞而言，虹膜门禁识别快速，几乎没有太大的安全缺陷，得到了很多企业的青睐。

如今许多国外的警察局、海关等场所已经开始采用的虹膜识别设备。

目前在应用上普及的就是采用了虹膜技术的门禁系统。

虹膜识别和数码产品

目前数码产品的安全性也很值得业内关注。一些针对商务应用的设备开始使用诸如指纹识别等手段加强设备的安全性，那么虹膜识别是否会应用在数码产品上呢？

答案是：还需要一定时间发展。当然短期内也不排除部分厂商为了炒作而额外增添这样的新功能，但重要的是从长期来看，虹膜识别技术相当有发展潜力。

虹膜识别技术的优势是非常明显的，它不需要接触，识别安全性高，数据采集简单方便，识别精度高，这都是虹膜识别技术能胜出于目前比较看好的指纹识别技术的优势所在。

不过，对于我们关注的移动数码产品来说，如何在数码产品上恰当的配置虹膜识别的设备，并保证其使用的方便性和安全性，就需要厂商们多想办法、深入研究了。

此外，除了生物识别技术本身以外，对于数据安全性还需要考虑的是优秀的数据加密技术。对一些敏感信息而言，我们是否可以考虑使用生物密码来进行数据全盘加密，而不是使用目前的启动密码来防止信息泄露呢？

道理其实很简单，密码保障启动安全的技术，总归还是得将数据放在暴露风险下，只有加入了生物信息的数据加密技术，才能真正确保数据的安全和可靠。加入了生物特征信息的数据加密技术，也使得密码破解变得更为困难，毕竟人很难记住6 4位密码，而生物特征完全可以帮助人类做到这一点。虹膜识别特征点多而稳定，肯定会很好的推动类似产品的发展和前景。

那么，总的来说，虹膜识别可以说是是一种在产品安全性上非常有意义的技术，它的技术本质决定了它未来发展空间很广泛。

虽然在目前的数码产品上，虹膜识别技术想要在短期内得到普及的可能性不大，在一段时间内我们也许很难看到真正具有实用性价值和意义的虹膜识别移动产品出现。但从长期来看，安全技术和加密技术的发展总是应用越来越广泛，且要求越来越高的，尤其是在不久前的“窃听门”、“棱镜门”等事故频繁曝光后，数据安全、个人隐私已经成为我们所有人为关心的问题之一了。而我们有理由相信，凭借出色的安全性，虹膜识别在这些应用中，定然会有大展身手的地方，这着实让人期待。

在移动平台上虽然还没有非常明确的应用需求出现，但我们期待着虹膜技术在数码产品上的良好应用。

“虹膜识别综合信息管理系统”成功用于青海玉树地震灾区受灾群众身份识别，解决了大部分受灾群众的身份证和户口本都在地震中遗失而无法对其身份进行准确识别的问题，以便统计伤亡情况以及发放救济金和救济物资。