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來源：中國科學院自動化自動化研究所

如何標識獨一無二的你？在傳統(tǒng)社會，身份證、戶口簿、銀行卡……這些包含著身份、住址、財產(chǎn)的資料是你最重要的標簽。可是在互聯(lián)網(wǎng)時代，這些信息只是“身”外之物，每個人真正獨一無二的專屬標簽是各類生物特征，比如：指紋、虹膜……通過對它們的采集識別，就能認出獨一無二的你。 

　　隨著智能化時代的到來，今天，科學家們已經(jīng)讓生物特征識別在我們的身旁大顯身手。近日，基于中科院自動化所核心技術的中國第一款量產(chǎn)的虹膜識別手機問世，開啟了新一代“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的身份認證方式。虹膜手機將成為大家支付的錢包、銀行的金卡、開門的鑰匙、通關的證件、醫(yī)保的憑據(jù)。 

　　虹膜識別移動終端產(chǎn)品：移動互聯(lián)時代的身份證 

　　此次發(fā)布的中國第一款量產(chǎn)的虹膜手機的核心模塊是虹膜識別移動終端產(chǎn)品——IKMobile100，從移動端成像、特征描述與匹配、活體安全防偽、用戶交互等方面對移動虹膜識別方案進行深度優(yōu)化，實現(xiàn)了極致用戶體驗和高安全性的平衡。 

　　在生物特征中，虹膜圖像存在著隨機分布的細節(jié)紋理特征，具有唯一性和穩(wěn)定性，每個人的虹膜都是獨一無二的。同時，相比于大眾熟知的指紋認證，虹膜識別可更好地實現(xiàn)活體檢測，能覆蓋更廣的用戶群體，為終端應用提供更高的安全保障。IKMobile100為虹膜識別手機提供了新的身份認證方式，可以通過內(nèi)置鏡頭來掃描用戶的虹膜特征進行任務身份認定。用戶只需短暫凝視屏幕即可自動解鎖，進行文檔加密、政務系統(tǒng)登陸等。 

　　IKMobile100在硬件上由成像模塊和照明模塊組成，軟件包含算法模塊、用戶交互模塊和應用軟件，其技術難點是突破了微型虹膜成像技術，解決了復雜環(huán)境光線下低分辨率虹膜圖像識別問題，這是虹膜識別技術在軟硬件上的雙飛躍。 

　　雖然已有不少的應用案例，但將虹膜技術用于手機，對科研人員來說還是一個不小的挑戰(zhàn)。由于人的虹膜尺寸很小（直徑10mm 左右），而虹膜識別所需要的圖像分辨率卻很高（至少需要150像 素），如何用小巧的近紅外光攝像頭采集虹膜信息是一個技術難點，必須精心設計成像光路、選擇合適的光學器件、使用合適的入射光線，才能拍攝出分辨率高、信 噪比高的圖像。大到鏡頭的設計、角度的選取，小到紅外光源與攝像頭之間的距離，研發(fā)人員都要精雕細琢。此外，如何利用低質(zhì)量的手機虹膜圖像進行高精度的身 份認證也是一個重大調(diào)整，研發(fā)團隊提出基于定序測量特征的高速虹膜編碼和比對算法，二值化的信息處理模型適用于計算能力相對較弱的移動設備。經(jīng)過不斷改 進，目前最新開發(fā)的IrisKing IKEMB-110雙目近距離虹膜成像儀已經(jīng)可以在20-30cm距離范圍通過語音提示、視覺定位等技術采集到合格的虹膜圖像，圖像識別速度達到1s。 

　　未來，IKMobile100將與多個手機廠商進行合作，并在金融支付、門禁考勤、社保醫(yī)療等多個領域進行拓展應用。 

　　二十年積累：從無到有 虹膜研究世界領跑 

　　作為中科虹霸公司的孕育者，自動化所可以說是國內(nèi)虹膜識別研究的開拓者。1998年，譚鐵牛院士作為“百人計劃”引進回國，認識到對于我國這樣一個人口眾多、人員流動頻繁的大國，虹膜識別技術能夠解決大規(guī)模人群精確身份識別問題，對國家安全和社會穩(wěn)定具有重要的戰(zhàn)略意義。一直以來，他所率領的研究團隊扎根于虹膜識別領域，在國家973計劃、863計劃、國家自然科學基金等科研項目的資助下，組建了一支包括光學、電路、算法、系統(tǒng)等多學科領域精銳力量的科研團隊。 

　　在虹膜識別發(fā)展早期，西方大國禁止虹膜采集設備向我國出口。團隊在深入研究了虹膜圖像采集的技術難點后，立足我國國情、同時結合現(xiàn)有的光學和機械加工水平，經(jīng)過多次光機電實驗，于1999年 成功研制出我國第一臺擁有自主知識產(chǎn)權的虹膜圖像獲取裝置，填補了國內(nèi)空白。該裝置在攝像頭前安裝了電控的紅外主動照明光源，可以清楚地拍攝出虹膜的細節(jié) 紋理，并使用毛玻璃環(huán)有效地消除虹膜上光源的高光反射點，減少了虹膜圖像的噪聲。整個裝置小巧、靈活、成本低，并可以利用可控的主動光源進行活體檢測。第 一代虹膜圖像獲取裝置的推出實現(xiàn)了虹膜圖像實驗數(shù)據(jù)從無到有的歷史性突破，為虹膜識別算法研究搭建了基礎性的實驗平臺。 

　　團隊堅持從虹膜圖像信息獲取的源頭進行系統(tǒng)創(chuàng)新，至今已進行了長達20年的持續(xù)科研攻堅，推動虹膜圖像采集裝置的迭代發(fā)展。2006年實現(xiàn)雙目、聲光引導用戶自定位；2008年液晶實時反饋、嵌入式、網(wǎng)絡化；2009年研發(fā)出遠距離虹膜人臉一體化成像技術；2014年實現(xiàn)多目標虹膜人臉的計算光場成像。 

　　團 隊成員先后歷經(jīng)三次技術革新，成功實現(xiàn)從單目到雙目、從靜態(tài)到動態(tài)、從近距離到遠距離虹膜識別，全面突破了虹膜識別領域的成像裝置、圖像處理、特征抽取、 識別檢索、安全防偽等一系列關鍵技術，不斷突破虹膜識別易用性、魯棒性、安全性、實時性的應用瓶頸，建立了關于虹膜識別比較系統(tǒng)的計算理論和方法體系。 

　　在虹膜采集裝置研究的同時，課題組在識別算法上也不斷取得突破，先后蟬聯(lián)國際虹膜識別算法競賽NICE冠軍，負責撰寫虹膜識別領域世界上第一部英文學術專著，課題組虹膜識別相關科研成果獲得國家技術發(fā)明二等獎、第十一屆中國專利優(yōu)秀獎、國家重點新產(chǎn)品等榮譽。 

　　目前，實驗室設計建立了目前國際上規(guī)模最大的共享虹膜圖像庫，并在120個國家和地區(qū)的15000多個科研團隊推廣使用，有力推動了全球虹膜識別學科發(fā)展。“當我們跨過了虹膜圖像信息獲取的技術門檻后，也愿意為國際上其他學者提供數(shù)據(jù)資源，讓他們直接站在我們設備和數(shù)據(jù)基礎上，跨入虹膜識別研究的大門。”團隊成員孫哲南研究員介紹說。 

　　從技術到產(chǎn)品：打造產(chǎn)學研用的生態(tài)鏈 

　　和自動化所的很多科研項目一樣，虹膜識別技術屬于具有很強應用性的高新技術。這就注定了其最優(yōu)的歸宿——走向市場，在廣闊的市場應用中實現(xiàn)技術的價值。 

　　因其成本和售價遠高于指紋識別，并且加上國人對虹膜識別技術的優(yōu)點認知尚有不足，在虹膜識別技術研發(fā)成功后，如何將虹膜識別系統(tǒng)和產(chǎn)品賣出去成了團隊一時面臨的難題。 

　　團隊首先在煤礦人員的上下井考勤和安全監(jiān)測方面找到了突破口，在2006年通過技術轉(zhuǎn)移成立了中科虹霸公司，其后又得到了林州重機集團控股和聯(lián)想控股的投資。團隊彼時推出的基于虹膜識別技術的礦井人員安全監(jiān)測考勤產(chǎn)品取得良好效果，廣泛應用在河南、黑龍江、新疆、內(nèi)蒙古、山西、陜西等產(chǎn)煤省市以及神華集團、龍煤集團、中煤集團等大型煤炭企業(yè)的數(shù)百個煤礦，成功應用于100萬名煤礦人員的上下井考勤和安全監(jiān)測。虹膜識別核心算法和軟件授權美國Sarnoff公司和歐洲IrisGuard公司，監(jiān)獄司法、銀行ATM、難民管理等領域數(shù)百萬用戶使用中國創(chuàng)造的虹膜識別算法。 

　　目前，虹膜識別產(chǎn)品則已廣泛應用于礦山安全生產(chǎn)、國家安全部門、軍隊門禁控制、監(jiān)獄犯人管理、災區(qū)戶籍管理、計生人員驗證、考生身份識別、銀行客戶認證等眾多領域，被20多個省市的近千萬用戶注冊使用，每天完成幾十億次虹膜比對，已經(jīng)占據(jù)了國內(nèi)虹膜識別市場70%以上的份額，打破了國外早期的技術封鎖和產(chǎn)品壟斷并已出口歐美，改變了我國在虹膜識別這一戰(zhàn)略高技術領域受制于人的被動局面。 

　　生物識別技術既是模式識別等學科領域的前沿方向，也是保障國家和公共安全的戰(zhàn)略高技術，同時，還是電子信息產(chǎn)業(yè)新的增長點。時至今日，門禁系統(tǒng)越來越多采用人臉識別方式，蘋果iPhone5S已經(jīng)實現(xiàn)home鍵設置指紋識別，支付寶也可以采用手勢語言對賬號進行管理……這些都是生物識別技術給我們提供的現(xiàn)代化生活方式。“生物特征識別技術和產(chǎn)品在邊檢通關、居民證照、公安司法、金融證券、電子商務、社保福利、信息網(wǎng)絡等公共安全領域以及門禁、考勤、學校、醫(yī)院、場館、超市等民用領域都得到了應用，成為信息技術的新興產(chǎn)業(yè)。 

　　面向市場應用，在市場中尋求出路，虹膜識別技術成功從實驗室走向百姓生活，真正實現(xiàn)了產(chǎn)學研用的結合，打通了虹膜識別從科學研究到產(chǎn)業(yè)化的完整鏈條，虹膜識別科研成果成功實現(xiàn)了技術轉(zhuǎn)移和產(chǎn)業(yè)化。 

　　移動互聯(lián)網(wǎng)+時代已經(jīng)到來，隨著虹膜手機的量產(chǎn)，虹膜認證、虹膜支付、虹膜解鎖-----甚至是通過云服務，實現(xiàn)云端遠程服務，虹膜技術將為人們帶來更為便捷和安全的生活服務。