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一米開外掃一眼,百萬人中識身份
來源: 科技日報    時間: 2018-12-07 14:26

  視覺中國

  1.2米處採集清晰虹膜紋理圖像卡通示意圖 受訪者供圖

  近日,依靠國內最頂尖的虹膜識別技術,一款名為“駕駛員生物特徵識別一體機”的儀器正式投産,該機器能在1.2米距離內2秒準確識別駕駛員的虹膜及人臉信息。

  “目前大多數企業只能做25—40厘米的近距離虹膜識別。”虹星科技創始人、中國科學院自動化研究所模式識別國家重點實驗室智能感知與計算研究中心成員侯廣琦近日接受科技日報記者採訪時表示。

  虹膜識別技術一旦普及,每一個人在虹膜識別設備前不用拿出證件就能證明自己的身份。

  那麼,虹膜識別的優勢是什麼?1.2米的識別距離又需克服哪些技術困難?

  精度優于指紋、人臉識別

  虹膜識別技術是基于眼睛中的虹膜進行身份識別的生物特徵識別技術,相較指紋、人臉識別等其他生物特徵識別方式,具有識別準確率更高、誤識率更低、無需重復注冊、非接觸和極難偽造等優勢,被認為是除DNA以外“最可靠的生物識別技術”。

  “人的黑色瞳孔和白色鞏膜之間的環狀區域就是虹膜,在紅外光條件下,可呈現豐富紋理特性,虹膜紋理在人出生後便基本穩定成形,幾乎終身不變,每個生物個體都具有唯一性。”侯廣琦説,因此虹膜具有唯一、防偽和穩定等生物特性,非常適用于身份識別。

  相較之下,指紋識別和人臉識別的穩定性就遜色不少。人的指紋易受磨損、出汗、脫皮、傷痕、幹燥、油膩、污漬、長期遊泳等因素影響,統計學概率上2%的人由于各種原因無法用指紋進行身份識別。而光線、年齡、膚色、姿態、表情、粧容、多胞胎等都會影響人臉識別的穩定性。

  龐大人群中精準找人,是虹膜識別技術的巨大優勢。一般來説,描述一個人特徵點的數量越多,這個人就越容易在龐大規模人群中被識別出來。侯廣琦介紹,人臉穩定的特徵點是30個,指紋是100個,而虹膜有200多個。“這意味著,3種識別方式在數據庫中準確找到一個人的概率差別以量級計。人臉識別、指紋識別和虹膜識別的匹配容量分別是1萬、10萬和100萬。”換句話説,如果想在監控視頻中準確找到一個人,1萬的人群基數中可以用人臉識別,10萬人以下可以用指紋識別,100萬個人中找出這個人應當用虹膜識別。反之,如果使用人臉識別在100萬個人中找人,準確率會大幅下降,誤識率會提高很多。

  在虹膜識別智能閘機前“刷眼”的流程類似刷臉。不過,虹膜僅約1平方厘米,人臉是300平方厘米,識別難度相差300倍。侯廣琦説:“人臉識別採用單反相機或手機鏡頭的分辨率,虹膜識別鏡頭的分辨率是前者的5倍,相當于專業級別的長焦鏡頭。”

  “該項技術搭載高清成像係統,運用高效的核心算法,可快速定位到清晰的虹膜紋理區域,進而提取出具備高區分力的特徵碼。在保持與傳統靜態虹膜識別精度相當的環境下,用戶只需在其設備前掃一眼即可完成識別,無需過多配合,體驗感得到極大提升。”虹星科技技術總監李海青介紹。

  拿下距離遠、配合度低雙難題

  虹膜識別技術1991年才實現應用。一開始,人跟設備的識別距離非常近。“直接貼在眼睛上,像用望遠鏡或者在進行眼科檢查一樣。”侯廣琦告訴記者,虹星科技將25厘米的虹膜識別距離拓展到1米以上,實驗室條件可以做到10米。

  遠距離下採集虹膜圖像,具有無需用戶高度配合和安全性更高的優勢。但是相較于近距離虹膜識別,需要解決更多關鍵技術難題。“人和設備距離太遠,會對虹膜識別造成很多幹擾,比如人本身的前後晃動和眨眼,成像會有不同程度的運動模糊、離焦模糊、光學幹擾、眼皮遮擋等問題。”侯廣琦認為,解決這些難題才能形成真正的技術壁壘。

  經分析,遠距離虹膜識別的難點主要有兩個,一是遠距離場景下的虹膜高清成像。由于虹膜直徑僅11毫米,普通成像設備很難在1.2米處採集到清晰的虹膜紋理圖像,需要特殊的成像係統設計。二是用戶低配合度下的精準識別。用戶在使用遠距離識別設備時不需要像使用近距離設備那樣彎腰湊近,用戶配合度低,這樣便使得成像設備採集到大量低質量的虹膜圖像,這就需要設計高效精準的識別算法,從大量噪聲數據中分析出真正有效的信息。

  “首先,成像階段我們使用千萬像素以上的圖像傳感器保證足夠高的虹膜分辨率。其次,我們精心計算了近紅外光源的角度和強度,保證在不傷害人眼的情況下照亮1米以外的虹膜紋理。最後,為了進一步提高成像質量、加快成像速度,我們將部分以前運行在後端CPU上的智能算法前移到成像設備內,使成像與計算協同作業。”李海青介紹。

  他説:“我們開發了快速圖像質量判斷算法,按質量高、中、低把圖像分成3類。然後,我們丟棄低質量圖像,減少計算資源浪費,把注意力放在提升中等質量圖像的識別精度上。傳統方法只能正確識別高質量虹膜圖像,我們基于深度學習的算法既可以識別高質量虹膜圖像,也可以在中等質量圖像上取得很高的識別精度。最後,我們針對嵌入式芯片內的計算資源進行算法優化,使算法一秒鐘可以處理上百張千萬像素的虹膜圖像。”

  提升虹膜識別技術我國在發力

  印度是全球最大的虹膜採集國家,本土超12億人錄入虹膜,覆蓋度高達99.5%。“印度是沒有身份證的,他們稱得上是一步跨入數字身份證時代。虹膜識別作為印度的身份證發揮著核心作用,與社保、金融等全部綁定在一起。”侯廣琦介紹。

  但最早使用虹膜識別技術的是阿聯酋、沙特阿拉伯等中東國家,由于女士戴面紗、男士留大胡須的文化特徵,人臉識別在那裏並不合適。在我國,最先使用虹膜識別的群體是煤礦工人。出于安全考慮,國家要求煤礦工人打卡,但地下開採煤礦導致煤礦工人“臉黑手黑”,導致指紋識別和人臉識別均不適用,最終採用虹膜識別打卡。

  “通過智能三維機交互和遠距離虹膜識別兩大核心技術,我們打造了全球首款具有‘虹膜識別+活體檢測+人證對比’功能的産品,以及國內首款同時具備虹膜和人臉兩種生物特徵信息採集功能的産品,推出的多種混合生物特徵識別一體機、人車識別一體機等近十款成像係統,廣泛應用于安防設備及高度保密需求的場所,如邊檢、公安司法、反恐維穩、金融、機場、高鐵等行業,為其提供精準智能識別及大數據視覺數據採集、大規模人群身份信息管理等完整解決方案。現在我們的産品可以做到識別距離為1.2—1.8米,用戶高度為1.5—1.9米,識別速度為2秒內。”侯廣琦表示,團隊近期在虹膜識別技術領域再次實現重大突破,研發出“行進中虹膜識別技術”並完成應用測試,這在國內尚屬首次。

(責任編輯:張 雯)
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