桃子D

About the Film

我們常說，眼睛是心靈之窗，從眼睛能看到一個人的感情和心靈。電影《I型起源》就圍繞著眼睛講述了一個神秘奇幻的故事：男主角格雷博士是一個研究眼睛進化的科學家，他癡迷于拍攝自己遇見的所有人的眼睛。在一次聚會上，格雷邂逅了一位擁有特殊顏色虹膜的女孩，并拍下了她的眼睛。后來，他重新找到她并與之墜入了愛河。然而在一次電梯事故中，他失去了自己的愛人。悲傷過后，他與自己的科研伙伴走到了一起。又過了很多年，他的兒子出生了，此時對虹膜的研究已經(jīng)發(fā)展到可以為每個新生兒建立虹膜數(shù)據(jù)庫，他的兒子也接受了虹膜掃描。但是奇怪的事情發(fā)生了——他兒子的虹膜數(shù)據(jù)居然和別人重復了！格雷為此進行了調(diào)查，他吃驚地發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫中有和自己死去的愛人的虹膜數(shù)據(jù)一樣的記錄……電影中對眼睛進化研究以及虹膜掃描技術(shù)的描述頗為有趣，就此我們來做點小小的分析吧。

Real Story

虹膜的色彩魔法

電影中，女主角的眼睛圖像幾乎貫穿了整個故事，她的虹膜非常美麗，從內(nèi)到外由金色向綠色過渡。我們在生活中看到的虹膜似乎都是單色的，但實際上也擁有顏色過渡，只不過這種過渡沒有女主角的眼睛那樣明顯。亞洲人的虹膜多為棕褐色，歐美一些國家的人的虹膜更多彩，包括紅褐色、綠色、藍色、灰色、紫色等。其實從人類的進化史來說，虹膜顏色的多變，與人類的一個基因突變有關(guān)，這個基因突變減少了虹膜中黑色素的合成。如果你打開繪圖軟件Photoshop，在色彩窗口中調(diào)整單項色的數(shù)值，就會發(fā)現(xiàn)這種減少令棕褐色逐漸向藍色轉(zhuǎn)變。與之類似的原理，因為這個基因突變，靠近藍色這端色相的虹膜出現(xiàn)了，而單色配比不同，就產(chǎn)生了各種不同顏色的虹膜。

虹膜掃描與生物識別

虹膜是眼睛中瞳孔外的那一圈組織，如果放大了看，你會看到極其復雜的組織結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)幾乎是獨一無二的，理論上來說，找到兩個完全相同的虹膜的概率是120萬分之一。而且，虹膜在人體發(fā)育成熟后終生不變，包括顏色也不會受疾病影響。因此，虹膜掃描成了生物識別技術(shù)中頗為引人注目的領(lǐng)域。

對虹膜進行識別，首先要攝入眼睛正面整體的圖像，就像電影里格雷博士癡迷的近距離眼睛攝影一樣，對整個虹膜進行識別。把這個圖像放入計算機進行預處理，分離出虹膜的圖像，然后提取出虹膜的特征點，進行編碼，儲存到數(shù)據(jù)庫。用掃描的虹膜編碼數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中已有的編碼數(shù)據(jù)進行比對，就是虹膜識別技術(shù)。電影中對格雷的兒子進行新生兒虹膜掃描的情節(jié)，基本與現(xiàn)實技術(shù)相符。

False Tale

虹膜與靈魂的聯(lián)系

然而當電影發(fā)展到格雷尋找逝去的愛人的眼睛時，這個故事就進入了浪漫的幻想，與科學沒有什么關(guān)系了。

雖然虹膜掃描技術(shù)具有很高的唯一性，每個人的虹膜結(jié)構(gòu)幾乎都是獨一無二的，但這個獨一無二仍然具有統(tǒng)計學上的破綻，那就是前文提到的120萬分之一的意外。目前，虹膜掃描技術(shù)還停留在科研機構(gòu)和部分科技公司的推廣項目中，沒有大規(guī)模地進行實際應(yīng)用。同樣，虹膜數(shù)據(jù)庫也遠遠不能匹配全世界數(shù)十億的人口。在這個世界上，你能找到眼睛一模一樣的兩個人嗎？這個問題在現(xiàn)實中還沒有準確的答案。

而電影在結(jié)尾也耍了個小花招：格雷千辛萬苦終于尋找到擁有與愛人同樣眼睛的小女孩，他嘗試讓小女孩分辨愛人生前記憶相關(guān)的圖片，小女孩成功與失敗的次數(shù)是隨機的，不具有統(tǒng)計學意義。如果你傾向于幻想，那心靈之窗就與靈魂相連；如果你追根究底，那虹膜就會給你一個冷冰冰的合乎科學的答案。

提高成功率的算法

虹膜識別技術(shù)自理論誕生起，已經(jīng)經(jīng)過了近30年的發(fā)展，目前的技術(shù)雖然可以進行精確的識別匹配，但要求必須取得虹膜近距離正面高質(zhì)量圖像。而在現(xiàn)實生活中，用戶往往無法滿足其苛刻的條件——眼球不能轉(zhuǎn)動、不能被眼皮或睫毛遮擋、不能運動模糊、光照不能太弱……最要命的是超近距離，有多少人能接受將眼睛幾乎緊貼在攝像頭上來拍照呢？因此，研究這項技術(shù)的科學家傾向于努力改善虹膜識別的算法。對低質(zhì)量的虹膜圖像進行識別，最大的難度往往是預處理和提取虹膜特征識別的程序。如果讓這兩個程序的靈敏度提高到能無視現(xiàn)實環(huán)境中復雜的干擾，那么虹膜識別才能從“人遷就機器”向“機器滿足人的需求”轉(zhuǎn)變，成為真正實用的技術(shù)。