虹膜識別技術演算法解讀

人的眼睛外觀由鞏膜、虹膜和瞳孔三部分構成（如圖1所示）。虹膜是位於鞏膜和瞳孔之間的環形區域，約佔眼睛總面積的65%，包括凹點、放射紋、色素點和其他斑點等豐富的紋理信息。並且自8個月年齡開始，虹膜信息趨於穩定，終身不再變化。

圖1 虹膜區域示意圖

虹膜識別技術最早在1987年由眼科專家FLOM和SAFIR提出並申請了相關核心專利，2005年FLOM和SAFIR的專利到期後，國內外虹膜識別技術迅速發展起來。虹膜身份識別系統可以粗略劃分為圖像採集、預處理和識別三大環節，每個環節中又包括了若干步驟（如圖2所示）。

圖2 虹膜識別的基本流程

1.虹膜圖像採集模塊主要功能是藉助光電設備，以友好的人機介面採集到高質量的虹膜圖像。與人臉和指紋不同，虹膜屬於小目標物體，圖像獲取困難，圖像採集是虹膜識別面臨的首要難點問題。目前國內虹膜識別設備主要在近紅外光（波長約為850nm）下採集虹膜圖像，對設備的補光設計和用戶配合度有較高要求。國內虹膜識別設備應用距離多在60cm以內，景深可達5～15cm，對用戶配合度要求較低；也有應用距離在60～150cm範圍的虹膜識別設備，但對用戶配合度要求較高，成本也較高；應用距離在150cm以上的虹膜識別設備尚處於實驗室研究階段。

2.虹膜圖像預處理包括虹膜檢測、分割和歸一化等。虹膜檢測是指檢測當前輸入圖像中是否含有虹膜，以及虹膜在圖像中的位置和大小。虹膜圖像分割是指定位虹膜的內外邊界並檢測可能的遮擋物，排除瞳孔、鞏膜、眼皮、睫毛、光斑等非虹膜紋理圖像區域對虹膜特徵提取的影響。虹膜圖像歸一化則是指將不同的虹膜圖像從直角坐標系映射到極坐標系下固定大小的矩形中，消除虹膜大小和形變對識別性能的影響。

3.虹膜圖像識別模塊包括虹膜特徵抽取和特徵比對，從歸一化後的虹膜圖像中抽取魯棒的個性化信息，並且用計算機能夠存儲和讀取的格式進行編碼形成虹膜模板，然後利用神經網路、支持向量機等機器學習的方法兩兩比對虹膜模板，最終完成身份識別和驗證。

來源：中國安全防範產品行業協會

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