虹膜識別:「眼球經濟」的未來藍海
近日,好萊塢導演斯皮爾伯格執導的科幻新片《頭號玩家》在國內熱映,內地票房也已突破10億大關,相關話題更是成為一時談資,各路討論也刷遍了許多人的朋友圈。而將故事設定在2045年的沉浸式全觸感VR世界的超現實電影中,反派Boss竟因隨手放置記錄密碼的紙條導致虛擬角色被黑功虧一簣,此處的劇情「BUG」也遭來部分非議——要知道即便倒退回信息安全技術邁入生物識別轉型的2018年,僅依靠虹膜識別手段一項就能將妄圖冒名頂替的侵入者拒之門外。
「回溯國內的虹膜識別發展道路,是中科院自動化研究所開啟了自主研究從無到有的嶄新局面,並在計算機視覺與模式識別上辛勤耕耘近20年。「日前,在接受《中國科學報》記者採訪時,中科院自動化所副研究員侯廣琦表示,未來應用虹膜識別的產品將隨處可見,小到街頭安置的智能機,大到國家的居民身份證,都離不開這項技術。尤其在孵化於中科院自動化所的虹星科技突破應用距離限制後,虹膜識別在改造人類未來生活方式上將大有可為。
突破虹膜識別核心演算法
縱觀整個世界發展史,身份鑒別技術一直是人類常年致力研究的重要課題。如何利用自身載體數據——人體固有的生理特徵如人臉、指紋、虹膜、靜脈、視網膜及行為特性如筆跡、聲音、步態等來進行身份認證,便成了現代信息安全管理的核心環節,而虹膜識別被認為是最具潛力的生物特徵識別技術。
中科院自動化所模式識別國家重點實驗室研究員孫哲南介紹,虹膜是人體中最獨特的結構之一,自胎兒發育階段形成後直至死亡終生不變,且不因外部干擾而磨損變化,因此具有極強的唯一性和穩定性。通過虹膜識別,生理特徵極為相似的同卵雙胞胎也能在1s內進行區分,即便是要分辨《西遊記》的「真假美猴王」也不再是個難題。相較於指紋0.8%、人臉識別2%左右的誤識率,虹膜識別誤識率可低至百萬分之一。
既然虹膜具有外部可見的特徵,那麼虹膜識別是否就是一個簡單的圖像採集比對的過程呢?
「答案是否定的,從虹膜圖像的獲取到最終的身份匹配,不經過大量的專業計算是無法得以實現的。」侯廣琦介紹,要保證虹膜識別在黑暗、強光等不同光照下,以及佩戴眼鏡等條件下也能正常工作,搭載虹膜識別的設備需配備紅外LED以及虹膜識別攝像頭。首先紅外LED發射紅外線,虹膜識別攝像頭透過紅外線獲取虹膜圖案信息,對採集的圖案信息進行處理編碼,然後與預先設置存儲的虹膜特徵進行精準比對。
由於自主研發虹膜圖像獲取裝置的技術門檻高,中國虹膜識別研究的開展一度受限。直到2000年中科院自動化所開發出虹膜識別核心演算法,才擁有了國內第一套虹膜識別的核心知識產權。
而孵化於中科院自動化所譚鐵牛院士團隊的虹星科技,也在團隊潛心鑽研10年的長距離虹膜識別領域後,憑藉智能三維人機交互和遠距離虹膜識別兩大核心技術,和擁有的40多項相關核心發明專利和軟體註冊權,於近期打造出全球首款具有「虹膜識別+活體檢測+人證比對」功能產品,能在長達1米左右的距離對活體實現精準識別。
急需掙脫困境的「明日之星」
不得不承認的是,虹膜識別技術對於普通大眾而言,依然屬於比較陌生的領域。究其原因,這與虹膜識別多在煤礦等特殊場景中使用,還尚未得到全面廣泛的應用有關。
「距離與價格是其步履維艱的兩個重要因素。」侯廣琦介紹,目前市面其他虹膜識別設備多為近距離虹膜識別產品,工作距離多不足40厘米,要用戶主動的去配合設備才能完成圖像採集,相對於人臉識別用戶體驗較差。同時,由於研發生產成本高昂,其他虹膜識別設備成本至少在幾萬元以上,接近人臉識別設備的三倍,難以大規模商用,讓不少廠商望而卻步。而擁有世界上規模最大的遠距離虹膜識別研究團隊的虹星科技,目前則正在全力攻克這些難題。
目前,在識別距離上,虹星科技推出了國內首款商業化遠距離虹膜識別產品,批量產品系列的識別距離達0.8-1.2米,為傳統虹膜識別距離的4倍,簡化了用戶肢體配合步驟,極大提升了操作體驗感。與此同時,虹星科技還研發出工作距離長達10米的虹膜識別技術,或將在未來投入量產。在成本控制上,虹星科技採用前沿的計算+成像的人工智慧框架,同時在硬體和演算法上做整體優化,致力做出售價萬元以內的商用遠距離虹膜識別方案。
值得一提的是,虹星科技掌握的長距離虹膜識別技術,與人臉識別的工作距離處於重合區域,這意味著虹膜、人臉識別可同步進行,識別效果將疊加比對。
將導致生活方式的全面顛覆
毋庸置疑,未來應用虹膜識別的產品將隨處可見,小到街頭安置的智能機,大到國家的居民身份證,都離不開這項技術。目前包括美國、歐洲、日本等在內的很多發達國家,尤其是國土安全、反恐防暴、社會安全等高安全需求場景,虹膜識別其實早已廣泛使用。
侯廣琦認為,對國人而言,第三代居民身份證或將是我們迎來虹膜識別浪潮的先機。據報道,政府目前已在研究相關政策的下發,今後人們在辦理身份證時,很有可能除了照片信息,也會將個人虹膜信息添加進去。在交通出行領域上,虹膜識別將全方位打破傳統安檢手段的桎梏。引入虹膜識別系統後,在機場、車站或者港口,乘客的票務信息與證件信息都可與自身虹膜實現綁定,目光一掃輕鬆過關,短時間便可實現大批次通關,出行再也不用擔憂延誤卡關的狀況。
「虹膜識別還可根據個人身份實行許可權分配,管控檔案室、實驗室、會議室等重要區域的機密安全,學校考試中還能杜絕替考等作弊現象。在公共安全事務上,虹膜識別將令罪犯或潛在危險分子無處遁形。」侯廣琦還指出,在如火災、地震等自然災害或其他突發事件發生時,虹膜識別也可以幫助救援人員快速疏散人群,並第一時間對傷難者進行身份確認,避免事態擴大化,做到信息的及時通報與反饋
金融支付領域上,虹膜識別勢也將引領金融支付方式的全新變革。在中東部分地區,已有銀行推出了ATM虹膜取款功能,配置虹膜識別模塊的ATM機將掃描用戶虹膜來進行身份認證交易。
「可以說,虹膜識別將會對未來生活進行全方位滲透。我們也希望這項技術能夠對構建智慧城市、平安城市有所助力,向每一位公民提供最精準、最安心的保障。」侯廣琦表示。彭科峰
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