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        虹膜識別 刷眼就夠了
        ——航天科工二院203所虹膜識別攻關(guān)側(cè)記

        2016-09-28 04:39:28吳巍郭慧杰
        中國工人 2016年8期
        關(guān)鍵詞:虹膜瞳孔產(chǎn)品

        ■文/吳巍 郭慧杰

        虹膜識別 刷眼就夠了
        ——航天科工二院203所虹膜識別攻關(guān)側(cè)記

        ■文/吳巍 郭慧杰

        一道紅光閃過,阿湯哥完成了用虹膜解鎖拯救世界的緊急任務(wù)。如今,這看上去有些魔幻的高科技,不僅僅是出現(xiàn)在《碟中諜》里的“傳說”,虹膜產(chǎn)品將逐步成為我們?nèi)粘I畹闹匾徊糠帧:教炜乒ざ?03所以航天品質(zhì)打造出新一代“刷眼”利器——遠距離虹膜識別一體機,掃一眼即能識別出人的真實身份,使身份認(rèn)證快速而精準(zhǔn)。該項目已經(jīng)申請12項發(fā)明專利,1項實用新型專利。目前203所正結(jié)合用戶的實際需求,不斷豐富新一代虹膜識別產(chǎn)品的系列化設(shè)計方案,正在逐步推出門禁、考勤、電子商務(wù)、個人金融等虹膜系列產(chǎn)品,全力爭取更大的市場突破,目前已經(jīng)銷售了數(shù)臺產(chǎn)品。就在前不久二院安全生產(chǎn)培訓(xùn)上已經(jīng)采用虹膜考勤機進行考勤,學(xué)員只要自助掃描,1秒即可完成虹膜識別考勤。

        密碼都是浮云,虹膜才是王道

        在互聯(lián)網(wǎng)時代,密碼已經(jīng)成為人們?nèi)粘I钪胁豢苫蛉钡牟糠?,無論是網(wǎng)上支付、發(fā)微信、甚至是進家門,那都少不了密碼,當(dāng)下,幾乎到了無碼寸步難行的份。但是各種各樣的密碼,不僅難記,還容易泄露,可靠性難以保障。

        與國外已有較為成熟的虹膜識別技術(shù)相比,國內(nèi)長期以來由于投入不足和技術(shù)創(chuàng)新力度不夠,虹膜生物識別的產(chǎn)品在關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備性能指標(biāo)和質(zhì)量可靠性等方面與國外同類產(chǎn)品相比存在明顯差距?;谛乱淮缒ぷR別技術(shù)的高端產(chǎn)品將涉及國家信息安全,使用國外產(chǎn)品是不切實際的,203所勇挑重?fù)?dān),虹膜識別項目組應(yīng)運而生。

        “虹膜是眼睛瞳孔和眼白之間的環(huán)形區(qū)域,具有豐富的紋理特征,它在人一歲半以后就終身不變了,因此穩(wěn)定性很好,并且很難被偽造”,虹膜識別是目前準(zhǔn)確度僅次于DNA的生物特征識別手段,但由于DNA檢測時間較長,因此還沒在實戰(zhàn)中投入使用。而虹膜具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和豐富的紋理特征,從而確保了虹膜識別的準(zhǔn)確性。由于瞳孔的大小會隨外界光線強弱而變化,因此虹膜識別利用活體檢測技術(shù)可以實現(xiàn)有效的防偽。虹膜識別是目前已知最先進的生物識別技術(shù)。203所同時自主研發(fā)出虹膜注冊/識別軟件平臺,及虹膜數(shù)據(jù)庫綜合管理平臺,兼顧了用戶體驗和可移植性,可以方便地集成到其他大型安防系統(tǒng)中,市場前景廣闊。

        沉下心來,進行苦算,精細(xì)測試

        虹膜識別的準(zhǔn)確度一直是研究的難點,如果算法稍有偏差,精度將受到影響。這條路沒有什么前車之鑒,團隊人員摸著石頭過河,通過查閱國外大量文件,對先進算法進行理解、仿真,通過大量的推理驗算。這個過程需要全身心地投入,一旦被打斷,就要重新開始。團隊人員就利用下班時間,辦公室清靜下來的這一段寶貴時間,進行公式推算,編程仿真。但是理論與實現(xiàn)有所差距,實際中虹膜識別易受到眼皮、睫毛、光斑等遮擋干擾。很多參數(shù)都是反復(fù)進行調(diào)試,常規(guī)訓(xùn)練參數(shù)多達7至8個,組合起來,非常復(fù)雜,而且相互影響,權(quán)衡起來非常麻煩。有時遇到調(diào)節(jié)不下去的情況,就回到學(xué)校請教教授和專家。有時候做夢都會夢見還在緊張地驗算,十分糾結(jié)。不會一蹴而就,一遍、兩遍、三遍……不斷投入,持續(xù)摸索,通過時間的積累,殫精竭慮思索到一定程度,受到突發(fā)靈感啟迪,最終達到質(zhì)的飛躍?!爸灰Ψ蛳碌搅?,就會實現(xiàn)量變到質(zhì)變的過程”,團隊負(fù)責(zé)人郭慧杰說到。

        增強虹膜產(chǎn)品的抗干擾性,獲取高精度虹膜圖像

        當(dāng)虹膜產(chǎn)品置于室外,惡劣的環(huán)境下,在強光照條件下,畫面非常亮,虹膜無法進行識別。當(dāng)強光照到臉上,存在雜光干擾,成像受到影響。項目組通過大量的采集數(shù)據(jù),詳細(xì)研究不同光照條件下虹膜成像的特點。通過硬件抑制雜光干擾,對紅外光源進行優(yōu)化設(shè)計,使紅外光源分布、發(fā)光強度和發(fā)光頻率更加合理。由于下眼皮干擾少,上眼皮、睫毛干擾比較多,虹膜下半部分遮擋比較少,就給遮擋少的部分分配更多的光源,使成像更加清晰,并且選擇參數(shù)更加合適的濾光片,濾掉大部分雜光,只接受可用光源。

        圖像干擾小了,就開始分析雜光干擾的特性,圖像用軟件去噪,突出增強“感興趣”的眼睛區(qū)域,抑制噪點,缺失信息用圖像復(fù)原技術(shù)進行補償,同時進行模糊邊緣細(xì)節(jié)擬合。

        追著太陽跑的人,精準(zhǔn)快速獲得虹膜區(qū)域定位

        別人都是怕曬太陽,團隊成員是追著太陽跑,經(jīng)常是在中午十點至十二點期間,還有下午兩點左右迎著太陽進行測試,不一會衣服就伴隨著汗水貼在了身上。通過采集各種數(shù)據(jù),分析虹膜成像變化,走廊的自然光,黑漆漆的情況下,朝陽、夕陽、正午的太陽等各種光照情況。團隊負(fù)責(zé)人郭慧杰說道,做產(chǎn)品,必須要走出去,要注重用戶體驗度,不能悶在實驗室里,僅僅是關(guān)注技術(shù)指標(biāo)的實現(xiàn),一定要緊跟市場,系列化產(chǎn)品是一脈相承的。

        經(jīng)過不斷地提出方案、驗證方案、比較方案,最終攻克了一個又一個難關(guān),如設(shè)計出了景深較大的紅外光學(xué)成像系統(tǒng),采用最適宜人眼虹膜紋理成像的紅外波段光源成像,并設(shè)計均勻分布且功率可調(diào)的自適應(yīng)紅外光源陣列,同時嵌入防抖動處理模塊、人體移動探測模塊和雜光過濾模塊,并結(jié)合輔助定位等技術(shù)來提高系統(tǒng)運行的高效性。而在軟件方面,團隊利用超分辨率技術(shù)和圖像增強技術(shù)大大提高了圖像質(zhì)量,通過語音提示或者視頻實時顯示的方式增強人機交互的友好性,對采集到的虹膜序列圖像進行虹膜分類判別,降低虹膜特征識別錯誤匹配的風(fēng)險,從而增強系統(tǒng)的可靠性等。

        虹膜識別又快又準(zhǔn),集穩(wěn)定性、唯一性、防偽性為一體

        虹膜產(chǎn)品提取多達200個特征點,識別精確。防偽性好,由于瞳孔的大小會隨外界光線強弱而變化,因此虹膜識別利用活體檢測技術(shù)可以實現(xiàn)有效的防偽。另外,這款儀器還可以通過瞳孔隨光線的大小變化,檢測出被測試的是活體還是死體,是真人還是照片,直接“揪出”身份造假者。虹膜識別距離遠,可達1米,識別時間小于1秒,誤識率低于千萬分之一,性能指標(biāo)達到國際先進水平,遠遠優(yōu)于國內(nèi)同類產(chǎn)品識別距離小于0.5m,抗干擾性差的識別性能。

        通過對不同虹膜特征人員進行大量的數(shù)據(jù)采集,通過對虹膜的紋理特征進行提取,如溝壑、線斑、回溝、線體、肌肉組織放射狀紋理等,有的瞳孔很小,虹膜區(qū)域很大;有的人瞳孔很大,虹膜區(qū)域很??;有的人瞳孔呈現(xiàn)不規(guī)則形狀。對這些特例情況,進行數(shù)據(jù)采集,參數(shù)調(diào)節(jié),優(yōu)化算法,針對不同特例進行改進,使得虹膜識別系統(tǒng)的穩(wěn)定性更強。

        目前虹膜識別產(chǎn)品以其良好的用戶體驗及新穎的身份識別技術(shù)等特點得到了廣泛的關(guān)注,并取得了多個市場需求意向。也許當(dāng)下還是一個刷臉的時代,未來,定會是一個刷眼的時代。

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