尚未入佳境 虹膜识别技术的新进展

　　在苹果推出了iPhone 5S，加入了指纹识别功能后，很多用户都开始关注生物识别类技术。在最近的一些展会上，另一种之前曾被关注、但一直以来没有广泛应用在移动设备上的新技术—虹膜识别，由于技术进一步完善，设备研发更为成熟，又开始了新一轮的热炒。不过，这一次可不是仅仅停留在概念上，2015年有可能是虹膜识别技术的一个起点，从今年开始，厂商会逐渐推出一代代产品和技术，使得虹膜识别技术能够最终真正出现在我们的手机、平板、笔记本电脑等设备上。

　　生物识别技术在最近几年成为业界关注的热点，其中指纹识别技术已经在多款手机上得到了应用，实际效果表现也非常令人满意。接下来的市场热点转向了虹膜识别，相比指纹识别技术，虹膜识别技术的应用更为简单，效果更为出色，适用范围也更为宽广。那么，目前的虹膜识别技术是如何工作的、使用在手机等移动设备上的虹膜识别技术现状如何，未来它能取代指纹识别技术吗？

　　应用很广泛—虹膜识别技术简介

　　有关虹膜识别技术的原理，本刊之前也多次介绍过。从生物学角度来看，指纹、虹膜、耳纹（即耳朵上的褶皱，每个人都完全不同）、面容、掌纹、步态等生物特征在不同的人之间都表现出了极大的差异，因此都可被用作生物识别使用。不过考虑到技术难度，目前发展比较成熟的只有指纹、虹膜和掌纹等技术。

　　指纹识别是利用设备识别人类手指前端的纹路，这些纹路包含着各种各样的形态和断点，除了少部分天生没有指纹的人群外，其他所有人的指纹都各不相同。相比指纹而言，虹膜也是人类最重要的生物识别特征之一。虹膜位于眼球中层，在血管膜的最前部、睫状体的前方，它的功能是调节瞳孔大小。由于虹膜上存在很多褶皱、腺窝、色素斑等，再加上其比较好识别，因此数字化后能显示出大量的特征信息点，因此很容易被用作生物识别的信息。

　　虹膜识别相比指纹识别，优势还是相当明显的。首先，虹膜识别的独特性更高，指纹识别还存在指纹相近甚至没有指纹的人群存在，一旦识别精度不高也可能存在安全漏洞，但是虹膜独特性更为明显甚至一个人的左右眼虹膜都完全不同。其次，虹膜的稳定性更出色，只要不是眼球直接外伤，虹膜都可以经久不变，而指纹容易受到外伤等干扰，长期稳定性不如虹膜可靠。第三，虹膜几乎无法作伪，虹膜的独特位置和结构使得其基本上现存技术无法轻易改变，而虹膜和眼睛的关系也使得外科手术改变虹膜特点变得极为困难，再加上虹膜存在独特的震颤特性以及感光变化等特性，防伪性能几乎绝佳，反观指纹，由于其物理特性和识别过程，存在一定的作伪可能。第四，虹膜识别可以使用非接触性设备，并且不易留下痕迹，指纹则比较容易留下痕迹被人察觉。

　　从技术原理角度来看，虹膜识别技术也已经比较成熟了。目前的技术多分为三步来实现虹膜识别。首先是虹膜定位，寻找到需要识别的虹膜位置。其次是利用红外线等对虹膜进行扫描，获取虹膜的相关纹理特征和识别信息。这一步是最重要的，它涉及了虹膜的识别方式和信息化算法，其中包括去噪、图像增强、信息防伪、特征提取以及信息计算。第三则是利用识别扫描的虹膜信息，对照原有信息，判断识别结果。

　　虹膜识别技术目前在很多场合已经有了非常成熟的应用。比如门禁、银行等重要场合身份识别等。可以说，从技术角度来看，虹膜识别技术应用在移动设备上不存在任何理论上的问题，主要原因还是卡在了产品小型化和应用方面，尤其是目前的技术所带来的应用体验很糟糕才使得虹膜识别技术一直都处于不温不火的地步。不过随着指纹识别技术的大规模应用以及生物识别技术的普及，虹膜识别技术终于在2015年有了兴起的势头。

　　向移动前进—虹膜识别技术的新进展

　　前文说了这么多虹膜识别技术的优势，实际上，只有一项技术和具体产品结合，它才能发挥出强悍的实力。目前的趋势是将虹膜识别技术和手机、平板等设备结合。从MWC 2015上来看，虹膜识别技术逐渐开始向移动设备“进军”，部分厂商开始推出有关虹膜识别技术的设备和产品。

　　目前虹膜识别技术在手机等设备上应用难点在于如何定位虹膜以及如何采集信息。前者可以通过面部识别相关技术来定位用户双眼并保证采集到正确的眼睛位置信息。后者就比较麻烦了。因为目前绝大多数红膜识别技术使用的距离都非常短，要求用户眼球距离识别设备的距离不超过10cm，并且还需要等待一定的时间才能采集完成，这样一来虹膜识别技术就显得颇为麻烦，实用性不高。

　　不过在MWC 2015上，富士通开发了一款虹膜识别系统方案，这个方案依靠一个单独的红外LED灯发射出红外线，照射在眼睛虹膜上，再由相关的摄像头采集反射回来的红外信息。这套系统的优势在于它的使用距离比较长，可以在普通的观看距离内完成虹膜识别，也就是大约20cm到30cm以内都可以基本保证成功性。在安全性方面，富士通表示LED灯发射的红外线瓦数非常低，照射在视网膜上都可以保证足够安全，也完全符合IEC 62471生物安全检测标准。此外，数据安全方面富士通表示他们的所有数据都会存储在专门的安全区域中，除了系统外不会有第三方接触到相关生物识别信息。

　　从富士通的演示和相关展示内容来看，虽然富士通的方案相比传统虹膜识别技术有了极大的提高，但是离实际使用还需要一定的改进，问题的主要原因还是识别时间和识别距离。富士通表示这项识别技术需要在短时间内拍摄多张照片来对比，并确保拍摄的是生物态的人眼而不是什么其他信息。时间方面，相比指纹识别目前0.5s左右的识别时间，虹膜识别不但较慢（甚至需要数秒），还需要保持头部相对稳定，这和人们预想中的“一看就解锁”差距还是比较明显的，因此使用便捷性上还需要进一步加强。此外，对配戴眼镜、角膜接触镜的用户应该如何使用、效果怎样，目前还没有相关资料。尤其是眼镜，很可能会直接反射或者吸收特征光线使得识别失败，这对于庞大的眼镜用户人群来说不是一个好消息。

　　除了富士通外，国内厂商天诚盛业也在推广有关虹膜识别的方案。据厂商相关资料，天诚盛业推出了一款虹膜识别模组，产品长宽大约只有4mm。这款虹膜识别方案能够在17cm到30cm左右识别虹膜信息，只要眼睛定位准确，一秒左右就可以完成识别。尤其值得一提的是，即使用户带了眼镜或者普通的角膜接触镜，这款方案也同样可以认出啦。

　　从天诚盛业的相关资料来看，他们的虹膜识别方案应该是采用自然光或者外部光源照亮虹膜来实现识别，其中需要用户对准虹膜镜头，一旦确认虹膜成功，识别过程倒是非常迅速。使用外部光源相比富士通的LED红外线光源，在遇到眼镜等阻碍物时有比较明显的优势，但一旦环境光变差，虹膜识别可能失败。这也是这类识别方案的最大问题。此外，这类识别方案需要用户对准虹膜镜头，使用体验上也存在一定的问题。

　　由于虹膜技术目前尚不够成熟，因此厂商也只是发布了一些方案，没有具体产品推出。但也有一些厂商另辟蹊径，比如中兴发布的一款手机，宣称使用了相关“眼纹”识别技术。从产品来看，这款“眼纹识别手机”结构和普通手机没有太大差别，也没有额外的LED红外线灯等，只是依靠原生的前置800W像素摄像头进行信息采集，最终公布的技术显示，中兴采用了摄像头采集用户眼白上的血管进行识别，并非使用虹膜。相比虹膜而言，眼白上的血管虽然可以作为生物识别信号，但是考虑眼白血管本身的生物稳定性和可靠性，相比虹膜还是差了不止一个等级，尤其是在昏暗的环境下就非常难以识别成功了。

　　总的来看，虽然厂商目前在生物识别技术上都纷纷加强了投入，但是诸如虹膜识别这样真正的生物特征识别技术，在短期内出现巨大的变化还是比较困难的，这还需要厂商进一步研发相关新技术才能真正将其实用化。

　　就差“最后一击”，虹膜识别技术前景广阔

　　虽然虹膜识别技术有这么多的优势，但是目前看来各种相关的技术还不是很成熟，最接近成功的富士通和天诚盛业也都需要在识别方式和信息采集上做出进一步的加强，这是不是就说明虹膜识别技术没有前景了呢？或者说，为什么大家这么热衷于虹膜识别技术呢？

　　答案很简单，虹膜识别技术是一种安全级别更高、更方便、更优秀的生物识别技术。如果这项技术成功的话，那么用户只要扫描眼睛就可以确认独一无二的安全信息，这在一些高级别的安全场合中相比指纹识别显然更具有优势。目前据传微软对虹膜识别技术也非常感兴趣，打算在Windows 10中集成有关虹膜识别的技术和模块，并在下一代Lumia手机和Surface上使用全新的虹膜识别技术来加强安全性，这说明生物识别技术尤其是虹膜识别技术是未来发展的一个重要方向。目前虹膜识别技术前期的所有技术准备和算法等都基本成熟，只是卡在临门一脚的应用方案上，这样的状态应该不会持续太久，相信不远的将来，相关技术突破就会给虹膜识别技术带来全新的应用空间。

　　文/李德修