來(lái)源：中國科學(xué)院自動(dòng)化自動(dòng)化研究所

如何標識獨一無(wú)二的你？在傳統社會(huì )，身份證、戶(hù)口簿、銀行卡……這些包含著(zhù)身份、住址、財產(chǎn)的資料是你最重要的標簽?？墒窃诨ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代，這些信息只是“身”外之物，每個(gè)人真正獨一無(wú)二的專(zhuān)屬標簽是各類(lèi)生物特征，比如：指紋、虹膜……通過(guò)對它們的采集識別，就能認出獨一無(wú)二的你。 

　　隨著(zhù)智能化時(shí)代的到來(lái)，今天，科學(xué)家們已經(jīng)讓生物特征識別在我們的身旁大顯身手。近日，基于中科院自動(dòng)化所核心技術(shù)的中國第一款量產(chǎn)的虹膜識別手機問(wèn)世，開(kāi)啟了新一代“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的身份認證方式。虹膜手機將成為大家支付的錢(qián)包、銀行的金卡、開(kāi)門(mén)的鑰匙、通關(guān)的證件、醫保的憑據。 

　　虹膜識別移動(dòng)終端產(chǎn)品：移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代的身份證 

　　此次發(fā)布的中國第一款量產(chǎn)的虹膜手機的核心模塊是虹膜識別移動(dòng)終端產(chǎn)品——IKMobile100，從移動(dòng)端成像、特征描述與匹配、活體安全防偽、用戶(hù)交互等方面對移動(dòng)虹膜識別方案進(jìn)行深度優(yōu)化，實(shí)現了極致用戶(hù)體驗和高安全性的平衡。 

　　在生物特征中，虹膜圖像存在著(zhù)隨機分布的細節紋理特征，具有唯一性和穩定性，每個(gè)人的虹膜都是獨一無(wú)二的。同時(shí)，相比于大眾熟知的指紋認證，虹膜識別可更好地實(shí)現活體檢測，能覆蓋更廣的用戶(hù)群體，為終端應用提供更高的安全保障。IKMobile100為虹膜識別手機提供了新的身份認證方式，可以通過(guò)內置鏡頭來(lái)掃描用戶(hù)的虹膜特征進(jìn)行任務(wù)身份認定。用戶(hù)只需短暫凝視屏幕即可自動(dòng)解鎖，進(jìn)行文檔加密、政務(wù)系統登陸等。 

　　IKMobile100在硬件上由成像模塊和照明模塊組成，軟件包含算法模塊、用戶(hù)交互模塊和應用軟件，其技術(shù)難點(diǎn)是突破了微型虹膜成像技術(shù)，解決了復雜環(huán)境光線(xiàn)下低分辨率虹膜圖像識別問(wèn)題，這是虹膜識別技術(shù)在軟硬件上的雙飛躍。 

　　雖然已有不少的應用案例，但將虹膜技術(shù)用于手機，對科研人員來(lái)說(shuō)還是一個(gè)不小的挑戰。由于人的虹膜尺寸很?。ㄖ睆?0mm 左右），而虹膜識別所需要的圖像分辨率卻很高（至少需要150像 素），如何用小巧的近紅外光攝像頭采集虹膜信息是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，必須精心設計成像光路、選擇合適的光學(xué)器件、使用合適的入射光線(xiàn)，才能拍攝出分辨率高、信 噪比高的圖像。大到鏡頭的設計、角度的選取，小到紅外光源與攝像頭之間的距離，研發(fā)人員都要精雕細琢。此外，如何利用低質(zhì)量的手機虹膜圖像進(jìn)行高精度的身 份認證也是一個(gè)重大調整，研發(fā)團隊提出基于定序測量特征的高速虹膜編碼和比對算法，二值化的信息處理模型適用于計算能力相對較弱的移動(dòng)設備。經(jīng)過(guò)不斷改 進(jìn)，目前最新開(kāi)發(fā)的IrisKing IKEMB-110雙目近距離虹膜成像儀已經(jīng)可以在20-30cm距離范圍通過(guò)語(yǔ)音提示、視覺(jué)定位等技術(shù)采集到合格的虹膜圖像，圖像識別速度達到1s。 

　　未來(lái)，IKMobile100將與多個(gè)手機廠(chǎng)商進(jìn)行合作，并在金融支付、門(mén)禁考勤、社保醫療等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行拓展應用。 

　　二十年積累：從無(wú)到有 虹膜研究世界領(lǐng)跑 

　　作為中科虹霸公司的孕育者，自動(dòng)化所可以說(shuō)是國內虹膜識別研究的開(kāi)拓者。1998年，譚鐵牛院士作為“百人計劃”引進(jìn)回國，認識到對于我國這樣一個(gè)人口眾多、人員流動(dòng)頻繁的大國，虹膜識別技術(shù)能夠解決大規模人群精確身份識別問(wèn)題，對國家安全和社會(huì )穩定具有重要的戰略意義。一直以來(lái)，他所率領(lǐng)的研究團隊扎根于虹膜識別領(lǐng)域，在國家973計劃、863計劃、國家自然科學(xué)基金等科研項目的資助下，組建了一支包括光學(xué)、電路、算法、系統等多學(xué)科領(lǐng)域精銳力量的科研團隊。 

　　在虹膜識別發(fā)展早期，西方大國禁止虹膜采集設備向我國出口。團隊在深入研究了虹膜圖像采集的技術(shù)難點(diǎn)后，立足我國國情、同時(shí)結合現有的光學(xué)和機械加工水平，經(jīng)過(guò)多次光機電實(shí)驗，于1999年 成功研制出我國第一臺擁有自主知識產(chǎn)權的虹膜圖像獲取裝置，填補了國內空白。該裝置在攝像頭前安裝了電控的紅外主動(dòng)照明光源，可以清楚地拍攝出虹膜的細節 紋理，并使用毛玻璃環(huán)有效地消除虹膜上光源的高光反射點(diǎn)，減少了虹膜圖像的噪聲。整個(gè)裝置小巧、靈活、成本低，并可以利用可控的主動(dòng)光源進(jìn)行活體檢測。第 一代虹膜圖像獲取裝置的推出實(shí)現了虹膜圖像實(shí)驗數據從無(wú)到有的歷史性突破，為虹膜識別算法研究搭建了基礎性的實(shí)驗平臺。 

　　團隊堅持從虹膜圖像信息獲取的源頭進(jìn)行系統創(chuàng )新，至今已進(jìn)行了長(cháng)達20年的持續科研攻堅，推動(dòng)虹膜圖像采集裝置的迭代發(fā)展。2006年實(shí)現雙目、聲光引導用戶(hù)自定位；2008年液晶實(shí)時(shí)反饋、嵌入式、網(wǎng)絡(luò )化；2009年研發(fā)出遠距離虹膜人臉一體化成像技術(shù)；2014年實(shí)現多目標虹膜人臉的計算光場(chǎng)成像。 

　　團 隊成員先后歷經(jīng)三次技術(shù)革新，成功實(shí)現從單目到雙目、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從近距離到遠距離虹膜識別，全面突破了虹膜識別領(lǐng)域的成像裝置、圖像處理、特征抽取、 識別檢索、安全防偽等一系列關(guān)鍵技術(shù)，不斷突破虹膜識別易用性、魯棒性、安全性、實(shí)時(shí)性的應用瓶頸，建立了關(guān)于虹膜識別比較系統的計算理論和方法體系。 

　　在虹膜采集裝置研究的同時(shí)，課題組在識別算法上也不斷取得突破，先后蟬聯(lián)國際虹膜識別算法競賽NICE冠軍，負責撰寫(xiě)虹膜識別領(lǐng)域世界上第一部英文學(xué)術(shù)專(zhuān)著(zhù)，課題組虹膜識別相關(guān)科研成果獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎、第十一屆中國專(zhuān)利優(yōu)秀獎、國家重點(diǎn)新產(chǎn)品等榮譽(yù)。 

　　目前，實(shí)驗室設計建立了目前國際上規模最大的共享虹膜圖像庫，并在120個(gè)國家和地區的15000多個(gè)科研團隊推廣使用，有力推動(dòng)了全球虹膜識別學(xué)科發(fā)展?！爱斘覀兛邕^(guò)了虹膜圖像信息獲取的技術(shù)門(mén)檻后，也愿意為國際上其他學(xué)者提供數據資源，讓他們直接站在我們設備和數據基礎上，跨入虹膜識別研究的大門(mén)?！眻F隊成員孫哲南研究員介紹說(shuō)。 

　　從技術(shù)到產(chǎn)品：打造產(chǎn)學(xué)研用的生態(tài)鏈 

　　和自動(dòng)化所的很多科研項目一樣，虹膜識別技術(shù)屬于具有很強應用性的高新技術(shù)。這就注定了其最優(yōu)的歸宿——走向市場(chǎng)，在廣闊的市場(chǎng)應用中實(shí)現技術(shù)的價(jià)值。 

　　因其成本和售價(jià)遠高于指紋識別，并且加上國人對虹膜識別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)認知尚有不足，在虹膜識別技術(shù)研發(fā)成功后，如何將虹膜識別系統和產(chǎn)品賣(mài)出去成了團隊一時(shí)面臨的難題。 

　　團隊首先在煤礦人員的上下井考勤和安全監測方面找到了突破口，在2006年通過(guò)技術(shù)轉移成立了中科虹霸公司，其后又得到了林州重機集團控股和聯(lián)想控股的投資。團隊彼時(shí)推出的基于虹膜識別技術(shù)的礦井人員安全監測考勤產(chǎn)品取得良好效果，廣泛應用在河南、黑龍江、新疆、內蒙古、山西、陜西等產(chǎn)煤省市以及神華集團、龍煤集團、中煤集團等大型煤炭企業(yè)的數百個(gè)煤礦，成功應用于100萬(wàn)名煤礦人員的上下井考勤和安全監測。虹膜識別核心算法和軟件授權美國Sarnoff公司和歐洲IrisGuard公司，監獄司法、銀行ATM、難民管理等領(lǐng)域數百萬(wàn)用戶(hù)使用中國創(chuàng )造的虹膜識別算法。 

　　目前，虹膜識別產(chǎn)品則已廣泛應用于礦山安全生產(chǎn)、國家安全部門(mén)、軍隊門(mén)禁控制、監獄犯人管理、災區戶(hù)籍管理、計生人員驗證、考生身份識別、銀行客戶(hù)認證等眾多領(lǐng)域，被20多個(gè)省市的近千萬(wàn)用戶(hù)注冊使用，每天完成幾十億次虹膜比對，已經(jīng)占據了國內虹膜識別市場(chǎng)70%以上的份額，打破了國外早期的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品壟斷并已出口歐美，改變了我國在虹膜識別這一戰略高技術(shù)領(lǐng)域受制于人的被動(dòng)局面。 

　　生物識別技術(shù)既是模式識別等學(xué)科領(lǐng)域的前沿方向，也是保障國家和公共安全的戰略高技術(shù)，同時(shí)，還是電子信息產(chǎn)業(yè)新的增長(cháng)點(diǎn)。時(shí)至今日，門(mén)禁系統越來(lái)越多采用人臉識別方式，蘋(píng)果iPhone5S已經(jīng)實(shí)現home鍵設置指紋識別，支付寶也可以采用手勢語(yǔ)言對賬號進(jìn)行管理……這些都是生物識別技術(shù)給我們提供的現代化生活方式?！吧锾卣髯R別技術(shù)和產(chǎn)品在邊檢通關(guān)、居民證照、公安司法、金融證券、電子商務(wù)、社保福利、信息網(wǎng)絡(luò )等公共安全領(lǐng)域以及門(mén)禁、考勤、學(xué)校、醫院、場(chǎng)館、超市等民用領(lǐng)域都得到了應用，成為信息技術(shù)的新興產(chǎn)業(yè)。 

　　面向市場(chǎng)應用，在市場(chǎng)中尋求出路，虹膜識別技術(shù)成功從實(shí)驗室走向百姓生活，真正實(shí)現了產(chǎn)學(xué)研用的結合，打通了虹膜識別從科學(xué)研究到產(chǎn)業(yè)化的完整鏈條，虹膜識別科研成果成功實(shí)現了技術(shù)轉移和產(chǎn)業(yè)化。 

　　移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，隨著(zhù)虹膜手機的量產(chǎn)，虹膜認證、虹膜支付、虹膜解鎖-----甚至是通過(guò)云服務(wù)，實(shí)現云端遠程服務(wù)，虹膜技術(shù)將為人們帶來(lái)更為便捷和安全的生活服務(wù)。