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

如何標(biāo)識(shí)獨(dú)一無(wú)二的你？在傳統(tǒng)社會(huì)，身份證、戶口簿、銀行卡……這些包含著身份、住址、財(cái)產(chǎn)的資料是你最重要的標(biāo)簽。可是在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，這些信息只是“身”外之物，每個(gè)人真正獨(dú)一無(wú)二的專屬標(biāo)簽是各類生物特征，比如：指紋、虹膜……通過(guò)對(duì)它們的采集識(shí)別，就能認(rèn)出獨(dú)一無(wú)二的你。 

　　隨著智能化時(shí)代的到來(lái)，今天，科學(xué)家們已經(jīng)讓生物特征識(shí)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(guó)第一款量產(chǎn)的虹膜識(shí)別手機(jī)問(wèn)世，開啟了新一代“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的身份認(rèn)證方式。虹膜手機(jī)將成為大家支付的錢包、銀行的金卡、開門的鑰匙、通關(guān)的證件、醫(yī)保的憑據(jù)。 

　　虹膜識(shí)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(guó)第一款量產(chǎn)的虹膜手機(jī)的核心模塊是虹膜識(shí)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、用戶交互等方面對(duì)移動(dòng)虹膜識(shí)別方案進(jìn)行深度優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了極致用戶體驗(yàn)和高安全性的平衡。 

　　在生物特征中，虹膜圖像存在著隨機(jī)分布的細(xì)節(jié)紋理特征，具有唯一性和穩(wěn)定性，每個(gè)人的虹膜都是獨(dú)一無(wú)二的。同時(shí)，相比于大眾熟知的指紋認(rèn)證，虹膜識(shí)別可更好地實(shí)現(xiàn)活體檢測(cè)，能覆蓋更廣的用戶群體，為終端應(yīng)用提供更高的安全保障。IKMobile100為虹膜識(shí)別手機(jī)提供了新的身份認(rèn)證方式，可以通過(guò)內(nèi)置鏡頭來(lái)掃描用戶的虹膜特征進(jìn)行任務(wù)身份認(rèn)定。用戶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(tǒng)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、用戶交互模塊和應(yīng)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(fù)雜環(huán)境光線下低分辨率虹膜圖像識(shí)別問(wèn)題，這是虹膜識(shí)別技術(shù)在軟硬件上的雙飛躍。 

　　雖然已有不少的應(yīng)用案例，但將虹膜技術(shù)用于手機(jī)，對(duì)科研人員來(lái)說(shuō)還是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。由于人的虹膜尺寸很?。ㄖ睆?0mm 左右），而虹膜識(shí)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(shè)計(jì)成像光路、選擇合適的光學(xué)器件、使用合適的入射光線，才能拍攝出分辨率高、信 噪比高的圖像。大到鏡頭的設(shè)計(jì)、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(xì)琢。此外，如何利用低質(zhì)量的手機(jī)虹膜圖像進(jìn)行高精度的身 份認(rèn)證也是一個(gè)重大調(diào)整，研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出基于定序測(cè)量特征的高速虹膜編碼和比對(duì)算法，二值化的信息處理模型適用于計(jì)算能力相對(duì)較弱的移動(dòng)設(shè)備。經(jīng)過(guò)不斷改 進(jìn)，目前最新開發(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(shí)別速度達(dá)到1s。 

　　未來(lái)，IKMobile100將與多個(gè)手機(jī)廠商進(jìn)行合作，并在金融支付、門禁考勤、社保醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行拓展應(yīng)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(guó)內(nèi)虹膜識(shí)別研究的開拓者。1998年，譚鐵牛院士作為“百人計(jì)劃”引進(jìn)回國(guó)，認(rèn)識(shí)到對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)人口眾多、人員流動(dòng)頻繁的大國(guó)，虹膜識(shí)別技術(shù)能夠解決大規(guī)模人群精確身份識(shí)別問(wèn)題，對(duì)國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定具有重要的戰(zhàn)略意義。一直以來(lái)，他所率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)扎根于虹膜識(shí)別領(lǐng)域，在國(guó)家973計(jì)劃、863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等科研項(xiàng)目的資助下，組建了一支包括光學(xué)、電路、算法、系統(tǒng)等多學(xué)科領(lǐng)域精銳力量的科研團(tuán)隊(duì)。 

　　在虹膜識(shí)別發(fā)展早期，西方大國(guó)禁止虹膜采集設(shè)備向我國(guó)出口。團(tuán)隊(duì)在深入研究了虹膜圖像采集的技術(shù)難點(diǎn)后，立足我國(guó)國(guó)情、同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有的光學(xué)和機(jī)械加工水平，經(jīng)過(guò)多次光機(jī)電實(shí)驗(yàn)，于1999年 成功研制出我國(guó)第一臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虹膜圖像獲取裝置，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)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(xì)節(jié) 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(cè)。第 一代虹膜圖像獲取裝置的推出實(shí)現(xiàn)了虹膜圖像實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從無(wú)到有的歷史性突破，為虹膜識(shí)別算法研究搭建了基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 

　　團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持從虹膜圖像信息獲取的源頭進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新，至今已進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)20年的持續(xù)科研攻堅(jiān)，推動(dòng)虹膜圖像采集裝置的迭代發(fā)展。2006年實(shí)現(xiàn)雙目、聲光引導(dǎo)用戶自定位；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(yuǎn)距離虹膜人臉一體化成像技術(shù)；2014年實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)虹膜人臉的計(jì)算光場(chǎng)成像。 

　　團(tuán) 隊(duì)成員先后歷經(jīng)三次技術(shù)革新，成功實(shí)現(xiàn)從單目到雙目、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從近距離到遠(yuǎn)距離虹膜識(shí)別，全面突破了虹膜識(shí)別領(lǐng)域的成像裝置、圖像處理、特征抽取、 識(shí)別檢索、安全防偽等一系列關(guān)鍵技術(shù)，不斷突破虹膜識(shí)別易用性、魯棒性、安全性、實(shí)時(shí)性的應(yīng)用瓶頸，建立了關(guān)于虹膜識(shí)別比較系統(tǒng)的計(jì)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(shí)別算法上也不斷取得突破，先后蟬聯(lián)國(guó)際虹膜識(shí)別算法競(jìng)賽NICE冠軍，負(fù)責(zé)撰寫虹膜識(shí)別領(lǐng)域世界上第一部英文學(xué)術(shù)專著，課題組虹膜識(shí)別相關(guān)科研成果獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、第十一屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)、國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品等榮譽(yù)。 

　　目前，實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)建立了目前國(guó)際上規(guī)模最大的共享虹膜圖像庫(kù)，并在120個(gè)國(guó)家和地區(qū)的15000多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)推廣使用，有力推動(dòng)了全球虹膜識(shí)別學(xué)科發(fā)展?！爱?dāng)我們跨過(guò)了虹膜圖像信息獲取的技術(shù)門檻后，也愿意為國(guó)際上其他學(xué)者提供數(shù)據(jù)資源，讓他們直接站在我們?cè)O(shè)備和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，跨入虹膜識(shí)別研究的大門。”團(tuán)隊(duì)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(xiàng)目一樣，虹膜識(shí)別技術(shù)屬于具有很強(qiáng)應(yīng)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(yīng)用中實(shí)現(xiàn)技術(shù)的價(jià)值。 

　　因其成本和售價(jià)遠(yuǎn)高于指紋識(shí)別，并且加上國(guó)人對(duì)虹膜識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)認(rèn)知尚有不足，在虹膜識(shí)別技術(shù)研發(fā)成功后，如何將虹膜識(shí)別系統(tǒng)和產(chǎn)品賣出去成了團(tuán)隊(duì)一時(shí)面臨的難題。 

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

　　目前，虹膜識(shí)別產(chǎn)品則已廣泛應(yīng)用于礦山安全生產(chǎn)、國(guó)家安全部門、軍隊(duì)門禁控制、監(jiān)獄犯人管理、災(zāi)區(qū)戶籍管理、計(jì)生人員驗(yàn)證、考生身份識(shí)別、銀行客戶認(rèn)證等眾多領(lǐng)域，被20多個(gè)省市的近千萬(wàn)用戶注冊(cè)使用，每天完成幾十億次虹膜比對(duì)，已經(jīng)占據(jù)了國(guó)內(nèi)虹膜識(shí)別市場(chǎng)70%以上的份額，打破了國(guó)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(guó)在虹膜識(shí)別這一戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域受制于人的被動(dòng)局面。 

　　生物識(shí)別技術(shù)既是模式識(shí)別等學(xué)科領(lǐng)域的前沿方向，也是保障國(guó)家和公共安全的戰(zhàn)略高技術(shù)，同時(shí)，還是電子信息產(chǎn)業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。時(shí)至今日，門禁系統(tǒng)越來(lái)越多采用人臉識(shí)別方式，蘋果iPhone5S已經(jīng)實(shí)現(xiàn)home鍵設(shè)置指紋識(shí)別，支付寶也可以采用手勢(shì)語(yǔ)言對(duì)賬號(hào)進(jìn)行管理……這些都是生物識(shí)別技術(shù)給我們提供的現(xiàn)代化生活方式。“生物特征識(shí)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)域以及門禁、考勤、學(xué)校、醫(yī)院、場(chǎng)館、超市等民用領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，成為信息技術(shù)的新興產(chǎn)業(yè)。 

　　面向市場(chǎng)應(yīng)用，在市場(chǎng)中尋求出路，虹膜識(shí)別技術(shù)成功從實(shí)驗(yàn)室走向百姓生活，真正實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研用的結(jié)合，打通了虹膜識(shí)別從科學(xué)研究到產(chǎn)業(yè)化的完整鏈條，虹膜識(shí)別科研成果成功實(shí)現(xiàn)了技術(shù)轉(zhuǎn)移和產(chǎn)業(yè)化。 

　　移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，隨著虹膜手機(jī)的量產(chǎn)，虹膜認(rèn)證、虹膜支付、虹膜解鎖-----甚至是通過(guò)云服務(wù)，實(shí)現(xiàn)云端遠(yuǎn)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)。