虹膜识别:“眼球经济”的未来蓝海

2018.04.30 18:00

近日,好莱坞大导演斯皮尔伯格执导的科幻新片《头号玩家》在国内热映,内地票房也已突破10亿大关,相关话题更是成为一时谈资,各路讨论也刷遍了许多人的朋友圈。而将故事设定在2045年的沉浸式全触感VR世界的超现实电影中,反派Boss竟因随手放置记录密码的纸条导致虚拟角色被黑功亏一篑,此处的剧情“BUG”也遭来部分非议——要知道即便倒退回信息安全技术迈入生物识别转型的2018年,仅依靠虹膜识别手段一项就能将妄图冒名顶替的侵入者拒之门外。


载体变迁:身份认证编年史

纵观整个世界发展史,身份鉴别技术一直是人类常年致力研究的重要课题。上至国家管理层面,出现了唐朝的鱼符、明代的路引、清代的腰牌再到如今的身份证;下至民众财产安全,更是有先秦的印章、唐朝的铜钥、宋元的画押再到现在的电子U盾。但这些无外乎都是需随身携带的身外载体,使用过程中常因疏漏造成无法识别的尴尬局面。一旦遗失或被他人盗用,更可能酿成人身财产甚至社会安全的重大危机。


中国最早"身份证": 鱼符

因此,如何利用自身载体数据——人体固有的生理特征(如人脸、指纹、虹膜、静脉、视网膜)及行为特性(如笔迹、声音、步态)来进行身份认证,便成了现代信息安全管理的核心环节,而虹膜识别被认为是最具潜力的生物特征识别技术。

虹膜是人体中最独特的结构之一,它位于瞳孔外的一个环形区域,被透明的角膜层覆盖,呈现出一种由很多腺窝、皱褶、色素斑等构成的复杂的放射状纹理。虹膜自胎儿发育阶段形成后直至死亡终生不变,且不因外部干扰而磨损变化,因此具有极强的唯一性和稳定性。通过虹膜识别,生理特征极为相似的同卵双胞胎也能在1s内进行区分,即便是要分辨《西游记》的“真假美猴王”也不再是个难题。


虹膜

不同于传统生物测定技术只能读取13-16个单位,一个虹膜就有大约266个单位的读取点,因此相较于指纹0.8%、人脸识别2%左右的误识率,虹膜识别误识率可低至百万分之一,想出错都难。并且虹膜作为一个外部可见的内部器官,相对于需要接触感知的指纹、手形等生物特征,不必紧贴采集装置就能获取合格图像,可以说虹膜识别是目前最稳定、最准确、安全系数最高的生物识别技术。

核心产权:中国自主研发之路

既然虹膜具有外部可见的特征,那么虹膜识别是否就是一个简单的图像采集→比对的过程呢?答案是否定的,从虹膜图像的获取到最终的身份匹配,不经过大量的专业计算是无法得以实现的。要保证虹膜识别在黑暗、强光等不同光照下,以及佩戴眼镜等条件下也能正常工作,搭载虹膜识别的设备需配备红外LED以及虹膜识别摄像头。首先红外LED发射红外线,虹膜识别摄像头透过红外线获取虹膜图案信息,对采集的图案信息进行处理编码,然后与预先设置存储的虹膜特征进行精准比对。


虹膜采集

由于自主研发虹膜图像获取装置的技术门槛高,中国虹膜识别研究的开展一度受限。直到2000年中国科学院自动化研究所开发出虹膜识别核心算法,才拥有了国内第一套自己虹膜识别的核心知识产权。

而孵化于中科院自动化所谭铁牛院士团队的虹星科技,也在团队潜心钻研10年的长距离虹膜识别领域后,凭借智能三维人机交互和远距离虹膜识别两大核心技术,和拥有的40多项相关核心发明专利和软件注册权,于近期打造出全球首款具有“虹膜识别+活体检测+人证比对”功能产品,能在长达1米左右的距离对活体实现精准识别,迅速跻身为国内生物特征识别领域的领导者。

市场受限:挣脱困境的“明日之星”

不得不承认的是,虹膜识别技术对于普通大众而言,依然属于比较陌生的领域。究其原因,这与虹膜识别多在煤矿等特殊场景中使用,还尚未得到全面广泛的应用有关。距离与价格是其步履维艰的两个重要因素:一、目前市面其他虹膜识别设备多为近距离虹膜识别产品,工作距离多不足40cm,要用户主动的去配合设备才能完成图像采集,相对于人脸识别用户体验较差;二、由于研发生产成本高昂,其他虹膜识别设备成本至少在几万元以上,接近人脸识别设备的三倍,难以大规模商用,让不少厂商望而却步。而拥有世界上规模最大的远距离虹膜识别研究团队的虹星科技,目前则正在全力攻克这些难题。

在识别距离上,虹星科技推出了国内首款商业化远距离虹膜识别产品,批量产品系列的识别距离达0.8-1.2米,为传统虹膜识别距离的4倍,简化了用户肢体配合步骤,极大提升了操作体验感。与此同时,虹星科技还研发出工作距离长达10米的虹膜识别技术,或将在未来投入量产。

在成本控制上,虹星科技采用前沿的计算+成像的人工智能框架,同时在硬件和算法上做整体优化,致力做出售价万元以内的商用远距离虹膜识别方案。现阶段,虹星科技对外提供的产品主要包括:标准版设备S200、旗舰版设备S200P、闸机S200G、二次开发模组S200M。目前产品标准版设备售价在万元左右,旗舰版产品售价高于万元,闸机只需在传统闸机上略加改造即可,可以适用于机场、地铁、高铁和边检等人流密度高,安全性要求高的公共场所。

但无论是何种生物识别,本身都属于模糊识别,即只能判断“有多像”,而无法确定“一定是”,即使在实验环境下可达到非常高的识别率,但在复杂的实际环境中,单一技术仍存在一定局限性,只有结合多种生物识别技术,才能实现身份识别的安全验证。

因此,虹星科技实际落地的的远距离虹膜识别产品,也是集虹膜识别、人脸识别、活体检测于一体的多模态识别产品,以远距离虹膜识别为主,人脸识别为辅。值得一提的是,虹星科技掌握的长距离虹膜识别技术,与人脸识别的工作距离处于重合区域,这意味着虹膜、人脸识别可同步进行,识别效果将叠加比对,精准度远超单一的虹膜、人脸同类识别产品。

未来应用:生活方式的全面颠覆

毋庸置疑,未来应用虹膜识别的产品将随处可见,小到街头安置的智能机,大到国家的居民身份证,都离不开这项技术。目前包括美国、欧洲、日本等在内的很多发达国家,尤其是国土安全、反恐防暴、社会安全等高安全需求场景,虹膜识别其实早已广泛使用。尤其在虹星科技突破应用距离限制后,虹膜识别在改造人类未来生活方式上将大有可为。

对国人而言,第三代居民身份证或将是我们迎来虹膜识别浪潮的先机。据报道,政府目前已在研究相关政策的下发,今后人们在办理身份证时,很有可能除了照片信息,也会将个人虹膜信息添加进去。

事实上,印度身份证管理局(UIDAI)早在2010年9月开启的AADHAR身份识别项目,就融入了虹膜识别技术为11亿人提供12位的身份证明编号,编号可与个人手机号及银行账户绑定,公民通过互联网进入数据库进行身份识别和手机实时验证,同时享受医疗、社保、培训、电信等服务。该项目已覆盖印度90%以上的人口,是世界上最大的生物识别数据项目。


印度办理身份证采集虹膜

在交通出行领域上,虹膜识别将全方位打破传统安检手段的桎梏。无论是机场、车站或是港口,都需要在应对庞大的客流的同时保障旅客的安全,现有的人工核查方式饱受诟病,旅客大规模滞留事件也层出不穷。而引入虹膜识别系统后,乘客的票务信息与证件信息都可与自身虹膜实现绑定,目光一扫轻松过关,短时间便可实现大批次通关,出行再也不用担忧延误卡关的状况。

在工作居住方面上,安全管理将上升到一个前所未有的全新层级。诸如办公楼宇、校园片区、住宅小区等门禁要求较严格的区域,利用虹膜识别进行出入人员管理,可保障白名单人员无证通行,并对未登记者或黑名单人员实时预警。除此之外,虹膜识别还可根据个人身份实行权限分配,管控档案室、实验室、会议室等重要区域的机密安全,学校考试中还能杜绝替考等作弊现象。


门禁应用虹膜识别

在公共安全事务上,虹膜识别将令罪犯或潜在危险分子无处遁形。公安司法机关依托公安部门嫌犯采集/识别一体化系统、监狱虹膜门禁管理系统等,对外在关卡、检查站、人流聚集地等场所实行身份排查和电子追捕,对内在看守所、监狱、矫正中心等区域实行人员监管和出入管控。而在如火灾、地震等自然灾害或其他突发事件发生时,虹膜识别也可以帮助救援人员快速疏散人群,并第一时间对伤难者进行身份确认,避免事态扩大化,做到信息的及时通报与反馈。

在金融支付领域上,虹膜识别势将引领金融支付方式的全新变革。在中东部分地区,已有银行推出了ATM虹膜取款功能,配置虹膜识别模块的ATM机将扫描用户虹膜来进行身份认证交易。可以预想到,今后将实现真正的“无人银行”,人们只需要一双眼睛,就能轻松完成过去需要人工柜台才能完成的繁琐操作,进一步降低金融机构运营成本和客户办理业务的时间成本。在移动端支付领域,随着搭载虹膜识别系统的手机大批推向市场,届时不必再依附指纹按压和密码输入,只需要给手机摄像头一个“深情款款”的眼神,就能开启一段支付的全新支付体验。


虹膜识别手机

预见到虹膜识别对未来生活的全方位渗透,虹星科技也已积极与各产业先行者开展洽谈合作,目前已与安防、边检、公安司法、反恐维稳、机器人、金融、互联网、零售、房地产等行业的近百家领军企业建立合作关系,为其提供精准智能识别及大规模视觉数据采集、大规模身份信息管理等整套解决方案。这也是虹星科技一直以来不懈追求的企业愿景,即铸就国际一流、国内最大规模、最安全的智能识别数据库,真正构建智慧城市、平安城市,向每一位公民提供最精准、最安心的保障。

回溯国内的虹膜识别发展道路,是中科院自动化研究所开启了自主研究从无到有的崭新局面,并在计算机视觉与模式识别上辛勤耕耘近20年。如今传承中科院自动化所薪火的虹星科技,未来将在虹膜识别领域开创出怎样的新天地,我们翘首以盼。

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