虹膜识别：移动互联时代的身份证

2016年1月，基于中科院自动化所核心技术的中国第一款虹膜识别手机正式量产，标志着人眼虹膜将成为“互联网+”时代的身份入口，虹膜手机也将成为大家支付的钱包、银行的金卡、开门的钥匙、通关的证件以及医保的凭据。

移动互联时代的身份证

这款虹膜手机的核心模块，是自动化所持股公司——中科虹霸研发的虹膜识别移动终端产品，其从移动端成像、特征描述与匹配、活体安全防伪、用户交互等方面对移动虹膜识别方案进行了深度优化，实现了极致的用户体验。

“在生物特征中，虹膜图像存在着随机分布的细节纹理特征，具有唯一性和稳定性，每个人的虹膜都是独一无二的。”自动化所研究员孙哲南告诉记者，虹膜识别能覆盖更广的用户群体。

虹膜识别手机提供了新的身份认证方式，可以通过内置镜头来扫描用户的虹膜特征进行身份认定。

虽然已有不少应用案例，但将虹膜技术用于手机，对自动化所科研人员来说还是一个不小的挑战。由于人的虹膜尺寸很小，而虹膜识别所需要的图像分辨率却很高，如何用小巧的近红外光摄像头采集虹膜信息是一个技术难点，必须精心设计成像光路、选择合适的光学器件、使用合适的入射光线。

为此，如何利用低质量的手机虹膜图像进行高精度身份认证是个重大挑战，对此，研发团队提出了基于定序测量特征的高速虹膜编码和比对算法。

从无到有 世界领跑

作为中科虹霸的“孕育者”，中科院自动化所是国内虹膜识别研究的开拓者。

1998年，中科院院士谭铁牛回国后即率领团队开始虹膜识别研究，在国家“973”“863”计划、国家自然科学基金等科研项目的资助下，该团队集结了一支包括光学、电路、算法、系统等多学科领域的精锐科研力量。

在虹膜识别发展早期，西方大国曾禁止虹膜采集设备向我国出口。团队在深入研究虹膜图像采集的技术难点后，立足我国国情、同时结合现有光学和机械加工水平，经过多次光机电实验，于1999年研制出我国第一台拥有自主知识产权的虹膜图像获取装置，填补了国内空白。

孙哲南说，该装置在摄像头前安装了电控红外主动照明光源，可以清楚地拍摄出虹膜的细节纹理，并使用毛玻璃环消除虹膜上光源的高光反射点，减少了虹膜图像的噪声。

第一代虹膜图像获取装置的推出实现了虹膜图像实验数据从无到有的历史性突破，为虹膜识别算法研究搭建了基础性的实验平台。

团队坚持从虹膜图像信息获取的源头进行系统创新，至今已进行了长达20年的持续科研攻坚，推动了虹膜图像采集装置的更迭发展。

从实现双目、声光引导用户自定位到液晶实时反馈、嵌入式、网络化再到远距离虹膜人脸一体化成像技术，2014年团队成功实现了多目标虹膜人脸的计算光场成像。

研究人员先后历经三次技术革新，实现从单目到双目、从静态到动态、从近距离到远距离虹膜识别，全面突破了虹膜识别领域的成像装置、图像处理、特征抽取、识别检索、安全防伪等一系列关键技术。

“当我们跨过了虹膜图像信息获取的技术门槛后，也愿意为国际上其他学者提供数据资源，让他们直接站在我们的设备和数据基础上，跨入虹膜识别研究的大门。”孙哲南介绍。

打造产学研用生态链

和自动化所的很多科研项目一样，虹膜识别技术具有很强的应用性。这就注定了其归宿是走向市场，在广阔的市场应用中实现技术的价值。

孙哲南告诉记者，因其成本和售价远高于指纹识别，再加上国人对虹膜识别技术的优点认知不足，在虹膜识别技术研发成功后，如何将虹膜识别系统和产品卖出去成了团队一时面临的难题。

为此，团队首先在煤矿人员的上下井考勤和安全监测方面找到突破口，推出的基于虹膜识别的矿井人员安全监测考勤产品取得了良好效果，成功应用于100多万位煤矿人员的上下井考勤和安全监测。

目前，虹膜识别产品已广泛应用于矿山安全生产、国家安全部门、军队门禁控制、金融支付管理、灾区户籍管理、计生人员验证、考生身份识别等众多领域，每天完成几十亿次虹膜比对，占据了国内虹膜识别市场绝对的份额，打破了国外早期的技术封锁和产品垄断。

“生物识别技术既是模式识别等学科领域的前沿方向，也是保障国家和公共安全的战略高技术，同时，还是电子信息产业新的增长点。”中科虹霸总经理马力告诉记者，如今，生物特征识别技术和产品在多个领域得到了广泛应用。

面向市场应用，在市场中寻求出路，虹膜识别技术成功从实验室走向百姓生活，真正实现了产学研用的结合，打通了虹膜识别从科学研究到产业化的完整链条。
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