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來源：中國科學院自動化自動化研究所

如何標識獨一無二的你？在傳統社會，身份證、戶口簿、銀行卡……這些包含著身份、住址、財產的資料是你最重要的標簽。可是在互聯網時代，這些信息只是“身”外之物，每個人真正獨一無二的專屬標簽是各類生物特征，比如：指紋、虹膜……通過對它們的采集識別，就能認出獨一無二的你。 

　　隨著智能化時代的到來，今天，科學家們已經讓生物特征識別在我們的身旁大顯身手。近日，基于中科院自動化所核心技術的中國第一款量產的虹膜識別手機問世，開啟了新一代“互聯網+”時代的身份認證方式。虹膜手機將成為大家支付的錢包、銀行的金卡、開門的鑰匙、通關的證件、醫保的憑據。 

　　虹膜識別移動終端產品：移動互聯時代的身份證 

　　此次發布的中國第一款量產的虹膜手機的核心模塊是虹膜識別移動終端產品——IKMobile100，從移動端成像、特征描述與匹配、活體安全防偽、用戶交互等方面對移動虹膜識別方案進行深度優化，實現了極致用戶體驗和高安全性的平衡。 

　　在生物特征中，虹膜圖像存在著隨機分布的細節紋理特征，具有唯一性和穩定性，每個人的虹膜都是獨一無二的。同時，相比于大眾熟知的指紋認證，虹膜識別可更好地實現活體檢測，能覆蓋更廣的用戶群體，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，可以通過內置鏡頭來掃描用戶的虹膜特征進行任務身份認定。用戶只需短暫凝視屏幕即可自動解鎖，進行文檔加密、政務系統登陸等。 

　　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、用戶交互模塊和應用軟件，其技術難點是突破了微型虹膜成像技術，解決了復雜環境光線下低分辨率虹膜圖像識別問題，這是虹膜識別技術在軟硬件上的雙飛躍。 

　　雖然已有不少的應用案例，但將虹膜技術用于手機，對科研人員來說還是一個不小的挑戰。由于人的虹膜尺寸很小（直徑10mm 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技術難點，必須精心設計成像光路、選擇合適的光學器件、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。大到鏡頭的設計、角度的選取，小到紅外光源與攝像頭之間的距離，研發人員都要精雕細琢。此外，如何利用低質量的手機虹膜圖像進行高精度的身 份認證也是一個重大調整，研發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設備。經過不斷改 進，目前最新開發的IrisKing IKEMB-110雙目近距離虹膜成像儀已經可以在20-30cm距離范圍通過語音提示、視覺定位等技術采集到合格的虹膜圖像，圖像識別速度達到1s。 

　　未來，IKMobile100將與多個手機廠商進行合作，并在金融支付、門禁考勤、社保醫療等多個領域進行拓展應用。 

　　二十年積累：從無到有 虹膜研究世界領跑 

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

　　在虹膜識別發展早期，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難點后，立足我國國情、同時結合現有的光學和機械加工水平，經過多次光機電實驗，于1999年 成功研制出我國第一臺擁有自主知識產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，并使用毛玻璃環有效地消除虹膜上光源的高光反射點，減少了虹膜圖像的噪聲。整個裝置小巧、靈活、成本低，并可以利用可控的主動光源進行活體檢測。第 一代虹膜圖像獲取裝置的推出實現了虹膜圖像實驗數據從無到有的歷史性突破，為虹膜識別算法研究搭建了基礎性的實驗平臺。 

　　團隊堅持從虹膜圖像信息獲取的源頭進行系統創新，至今已進行了長達20年的持續科研攻堅，推動虹膜圖像采集裝置的迭代發展。2006年實現雙目、聲光引導用戶自定位；2008年液晶實時反饋、嵌入式、網絡化；2009年研發出遠距離虹膜人臉一體化成像技術；2014年實現多目標虹膜人臉的計算光場成像。 

　　團 隊成員先后歷經三次技術革新，成功實現從單目到雙目、從靜態到動態、從近距離到遠距離虹膜識別，全面突破了虹膜識別領域的成像裝置、圖像處理、特征抽取、 識別檢索、安全防偽等一系列關鍵技術，不斷突破虹膜識別易用性、魯棒性、安全性、實時性的應用瓶頸，建立了關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，課題組在識別算法上也不斷取得突破，先后蟬聯國際虹膜識別算法競賽NICE冠軍，負責撰寫虹膜識別領域世界上第一部英文學術專著，課題組虹膜識別相關科研成果獲得國家技術發明二等獎、第十一屆中國專利優秀獎、國家重點新產品等榮譽。 

　　目前，實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個國家和地區的15000多個科研團隊推廣使用，有力推動了全球虹膜識別學科發展。“當我們跨過了虹膜圖像信息獲取的技術門檻后，也愿意為國際上其他學者提供數據資源，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。”團隊成員孫哲南研究員介紹說。 

　　從技術到產品：打造產學研用的生態鏈 

　　和自動化所的很多科研項目一樣，虹膜識別技術屬于具有很強應用性的高新技術。這就注定了其最優的歸宿——走向市場，在廣闊的市場應用中實現技術的價值。 

　　因其成本和售價遠高于指紋識別，并且加上國人對虹膜識別技術的優點認知尚有不足，在虹膜識別技術研發成功后，如何將虹膜識別系統和產品賣出去成了團隊一時面臨的難題。 

　　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年通過技術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想控股的投資。團隊彼時推出的基于虹膜識別技術的礦井人員安全監測考勤產品取得良好效果，廣泛應用在河南、黑龍江、新疆、內蒙古、山西、陜西等產煤省市以及神華集團、龍煤集團、中煤集團等大型煤炭企業的數百個煤礦，成功應用于100萬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、難民管理等領域數百萬用戶使用中國創造的虹膜識別算法。 

　　目前，虹膜識別產品則已廣泛應用于礦山安全生產、國家安全部門、軍隊門禁控制、監獄犯人管理、災區戶籍管理、計生人員驗證、考生身份識別、銀行客戶認證等眾多領域，被20多個省市的近千萬用戶注冊使用，每天完成幾十億次虹膜比對，已經占據了國內虹膜識別市場70%以上的份額，打破了國外早期的技術封鎖和產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領域受制于人的被動局面。 

　　生物識別技術既是模式識別等學科領域的前沿方向，也是保障國家和公共安全的戰略高技術，同時，還是電子信息產業新的增長點。時至今日，門禁系統越來越多采用人臉識別方式，蘋果iPhone5S已經實現home鍵設置指紋識別，支付寶也可以采用手勢語言對賬號進行管理……這些都是生物識別技術給我們提供的現代化生活方式。“生物特征識別技術和產品在邊檢通關、居民證照、公安司法、金融證券、電子商務、社保福利、信息網絡等公共安全領域以及門禁、考勤、學校、醫院、場館、超市等民用領域都得到了應用，成為信息技術的新興產業。 

　　面向市場應用，在市場中尋求出路，虹膜識別技術成功從實驗室走向百姓生活，真正實現了產學研用的結合，打通了虹膜識別從科學研究到產業化的完整鏈條，虹膜識別科研成果成功實現了技術轉移和產業化。 

　　移動互聯網+時代已經到來，隨著虹膜手機的量產，虹膜認證、虹膜支付、虹膜解鎖-----甚至是通過云服務，實現云端遠程服務，虹膜技術將為人們帶來更為便捷和安全的生活服務。