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1.  引言

    一個公平、安定和高效的社會離不開安全可靠的身份認證解決方案。尤其在網絡高度發達、人員交往和流動頻繁的現代社會里，人們對身份識別技術提出了更高的要求。在需求的驅動下，基于人臉、指紋、虹膜、手形、筆跡等生物特征的識別技術應用而生。其中虹膜識別是一個新興的熱門發展方向，虹膜是位于人眼表面黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環狀區域，在紅外光下可以看到豐富的紋理信息，如斑點、條紋、細絲、隱窩等細節特征。在上個世紀首先是由眼科醫生發現了人眼虹膜的獨特性，到1993年英國劍橋大學Daugman博士提出了一套成功的虹膜特征描述和相似性判別算法，從此就開始了虹膜識別產業化的進程。現有國外的商業虹膜識別產品的核心軟件大都是基于Daugman的算法，已經成功地用于大規模人群的身份鑒定，如海關的出入境檢查、社會福利發放、建筑物的進出控制、銀行自動提款機。從已經公布的大規模實驗室測試和實際應用的結果來看，虹膜是最可靠和最穩定的生物特征。虹膜識別應用的廣闊前景吸引了松下、LG、OKI等國際著名公司和許多科研機構。這幾年國際虹膜識別市場已經進入了高速發展期，預計到2008年的年收入將達到3.66億美元。

2  國內研究成果

    出于對國防安全的重大意義，虹膜識別的研究已經上升到了戰略高度。2000年美國國防高級研究項目署（DARPA）就啟動了遠距離生物特征識別的研究項目，其中也包括虹膜識別。2003年11月，美國中央情報局（CIA）也開始研究用于監控目的的虹膜識別系統。“9?11”恐怖事件發生后，西方各國都加大了高性能身份認證技術的研發投入。對于我國這樣一個人口眾多的國家，研究和開發具有自主知識產權的虹膜識別系統具有深遠的意義。
可喜的是，在我國越來越多的科研工作者正投身于虹膜識別國產化的進程，雖然起步較晚，但是部分研究成果已經達到了國際領先水平。中國科學院自動化研究所（以下簡稱中科院自動化所）的模式識別國家重點實驗室是國內最早從事虹膜識別研究的單位之一，從1998年至今已經開發了三代虹膜識別系統，包括虹膜采集裝置、圖像預處理、特征抽取和匹配等基本模塊。從硬件到軟件都實現了完全自主知識產權的目標，突破了早期西方國家的技術壟斷與封鎖。我國的虹膜識別研發的進展已經引起了國際同行的關注，下面僅列出一些近期國內虹膜識別方面比較重要的事件：
    ?  我國科研人員這兩年在國際權威期刊發表了多篇虹膜識別方面的文章，包括IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE Transactions on Image Processing, Pattern Recognition等高級別刊物。實驗表明，我國科研人員算法的整體性能已經超過國際上最好方法。
    ?  利用自主開發的采集設備，我國科研人員建立了目前世界上規模最大的共享虹膜圖像數據庫CASIA Iris Image Database，為國內外同行提供了研究平臺。截至目前為止，已有70個國家和地區的800多個研究單位申請使用此虹膜圖像數據庫，大大提高了我國在該領域的學術影響和國際地位。
    ?  美國國家自然科學基金委組織的美國生物特征識別發展戰略研討會主動提出要和中國開展虹膜識別研究的合作。
    ?  中科院自動化所組織開發的“便攜式虹膜識別系統”2003年榮獲國家五部委頒發的“國家重點新產品證書”，國際權威學術評論MIT Technology Review也高度評價了此虹膜識別系統。
    ?  國際上首次虹膜識別算法競賽在我國舉行，為了積累經驗，這次競賽主要對國內的研發人員開放。

3  應用領域

    現在國內的虹膜識別應用已經開始啟動，去年的銷售額估計在1 000萬人民幣左右，發展勢頭強勁。可以預計，我國虹膜識別產業化將迎來一個明媚的春天。國內虹膜識別的主要應用領域有： 
    (1)  門禁和考勤  這也是國內其它生物認證產品的最大應用方向，目前國內銷售的國外虹膜識別產品也主要安裝在高檔的房地產項目上用于訪問控制。
    (2)  金融和證券  中科院自動化所、模識科技公司和寧波八一集團共同研發的基于虹膜識別的銀行保險箱/柜已經投入市場，國內第一臺虹膜識別ATM也于去年研制成功，參加了中國國際金融（銀行）技術暨設備展覽會。
    (3)  電子護照和第二代身份證  2003年國際民航組織公布的規劃將要求在個人護照中加入生物特征（面相識別、虹膜識別、指紋識別）并在進入各個國家的邊境時進行個人身份的確認。我國遲早會加入這個計劃，出于國家安全的考慮，國產虹膜識別系統將有較大的競爭優勢。我國的第二代身份證也為生物認證技術的實施預留了空間。
    (4)  醫療保險和養老保險的發放  我國的社會保障事業正在蓬勃發展中，由于虹膜特征能夠保持終身不變，虹膜識別技術將可用于參保人員的身份確認，防止冒領。
    (5)  公安和司法  如逃犯追蹤、司法刑偵等方面的應用。
    (6)  電子商務  我國已經出臺電子簽名法，如果在數字簽名方案中引入虹膜識別，必將增加網上交易的安全性。
    (7)  信息安全  如文件加密，密碼學和虹膜識別的結合。
    (8)  特殊行業  如采礦行業的工人下井歸來臉部和手部的生物特征提取都受影響，必須采用虹膜識別。

4  結語

    人們也應該清醒地認識到和國外優秀的虹膜識別產品相比，國產系統還是有較大的差距，尤其在虹膜圖像采集硬件裝置方面。現在虹膜識別系統在實際應用中的主要問題就是獲取高質量的虹膜圖像需要用戶的良好配合，硬件成本也比較高。所以未來虹膜識別的發展趨勢是提高系統人機接口的友好性，降低采集設備的成本。從硬件方面，可以設計景深較大的光學鏡頭組，引入自動變焦技術和輔助定位技術來提高系統的易用性；從軟件方面，可以利用超分辨率技術和圖像增強技術來提高圖像質量，通過語音提示或者視頻的方式提醒用戶配合采集設備。在安全級別要求較高的應用環境中，虹膜圖像的活體檢測也是一個重要的方面，防止假冒者盜用他人的虹膜圖像。為了規范虹膜圖像的數據格式，統一硬件提供商、軟件開發商和系統集成商之間的數據接口，促進各種計算機應用之間的數據共享，方便研究人員之間的交流，支撐虹膜識別產品的評測，應該盡早投入力量開展虹膜識別標準化方面的工作。