虹膜识别:进入慧眼“识”人新时代

张力  廖芮

2020年08月05日14:29  来源:人民网-舆情频道
 

突如其来的疫情影响让所有人都戴上了口罩,与此同时,也给依靠人脸识别设备确认身份的用户带来一个难题——识别失效;有消息表示,苹果公司iOS系统的更新版将推出一个重要功能,就是“戴口罩也可使用Face ID”。同时,国内科技厂商也表示,已经开发出虹膜识别作为替代方案,可以实现戴着口罩解锁手机。与大众熟知的指纹识别和人脸识别相比,虹膜识别虽起步较早,却一直发展得不温不火,面对疫情的延续,虹膜识别行业没有停下开发的脚步,用稳定和高效的技术赢来了属于自己的黄金时代。

从人脸识别到虹膜识别

纵观整个世界发展史,身份鉴别技术一直是人类常年致力研究的重要课题。如何利用自身载体数据——人体固有的生理特征,如人脸、指纹、虹膜、静脉、视网膜及行为特性如笔迹、声音、步态等来进行身份认证,便成了现代信息安全管理的核心环节,而虹膜识别被认为是最具潜力的生物特征识别技术。其算法实现过程就是将一幅图像变成一串编码,一般包含虹膜图像获取、图像预处理、特征提取和特征匹配四个步骤。

与人脸、指纹识别相比,虹膜识别具备更强大的优势。一是伤痕、干燥、油腻、污渍甚至长期游泳,都可能影响指纹识别效果;二是人脸识别容易受到光线、年龄、肤色、姿态、表情、妆容等多方面因素的影响,双胞胎的人脸识别也一直是个难题;三是人脸特征和指纹特征的活体特性和易用性相比虹膜来说也要少得多;四是在当下疫情防控期间,接触式识别存在病毒传染风险,有可能污损成像装置,影响他人识别,佩戴口罩、护目镜、帽子等也会导致脸部信息缺失。

综合中国科学院院士谭铁牛、中国科学院研究员孙哲南观点,虹膜识别技术目前具备五大特征:一是稳定性,人类虹膜的独特性纹理特征在婴儿10个月的时候发育完成,并在人的一生中始终保持不变;二是高精准性,每个人都具有独一无二的虹膜纹理,即使是同一个人的左右眼或者是同卵双胞胎;三是抗欺骗性,获取清晰的虹膜纹理图像需要专用的采集装置和用户的配合,很难实现盗取,目前尚无方法能够攻破虹膜识别算法;四是活体性,如对不同光线有不同的反射特性,瞳孔会随着光线刺激放大与缩小;五是防伪性,通过瞳孔震颤可实现活体检测。

虹膜识别的推广困境

研究表明,虹膜识别是最精确、最难伪造、处理速度最快的生物特征识别技术。其识别精准度比人脸识别高100倍,比指纹识别高1000倍。然而,与其占绝对优势的安全性能不相匹配的,却是虹膜识别行业发展步履维艰的现状。

尽管苹果、三星、谷歌、微软等大厂早对这一技术青睐有加并且积极投入,与此同时国内厂商异军突起,“虹膜+人脸”生物识别技术应用场景在不断拓宽,例如,矿山人员虹膜识别安全管理监测平台已经应用于数百家矿山企业,在实际应用中取得优异效果。然而在消费级市场中依然难觅虹膜识别的影踪,多数时候普罗大众对该技术“只闻其声不见其形”。究其原因,这与虹膜识别多在特殊场景中使用,尚未得到全面广泛的应用有关。

与此同时,虹膜识别的技术普及面临困境,四大瓶颈亟待解决。一是图像获取设备的大型化。与人脸识别相比,虹膜图像采集需要专业的硬件设备来实现。二是虹膜设备造价高。由于研发生产成本高昂,虹膜识别设备成本至少在几万元以上,难以大规模商用。三是镜头可能产生图像畸变而使可靠性降低等问题。四是识别距离较短。目前市面其他虹膜识别设备多为近距离虹膜识别产品,工作距离多不足40厘米,要用户主动去配合设备才能完成图像采集,用户体验相对较差。

“全民口罩”背景下:虹膜识别凸显技术优势

新冠肺炎疫情来势汹汹,口罩成为人们抵御病毒的关键防线,却阻挡了人员身份的安全有效识别。如此一来虹膜识别的价值优势得以成功凸显:一方面,它能够保证在不摘口罩的前提下高效精准地完成身份核验,让防疫工作实现智能化和无人化,减少一线人员暴露风险;另一方面,作为人体自带的天然密码,它能够做到迅速便捷全程无接触,有效提高关键位置人员精准防控效率。可以说,技术水平的持续升级和市场环境的趋于成熟,为虹膜识别发展送来了春风。

一方面,疫情成为虹膜识别应用爆发式增长的“催化剂”。疫情防控期间,虹膜识别因其独特的技术优势越来越被重视,虹膜识别得到了更加广泛的推广应用,渗透到人们日常生活各个场景助力疫情防控,例如,用于机场、车站、码头、医院、单位、小区出入口的流动人员身份识别及体温健康检测,确保人员规范有序活动。由于虹膜具有惟一性,随身携带,甚至可以将虹膜作为“健康码”“行程码”,比手机卡、证件等身外之物更加安全可靠、不易造假。

另一方面,疫情也在倒逼虹膜识别关键技术的升级迭代。为应对安全防控要求,我国有关虹膜研究机构克服原有缺陷,上线应用了“远距离虹膜识别测温一体机”,能够在人员不摘下口罩的情况下进行体温测量,同时进行身份识别验证,并且与门禁控制、考勤系统集成,疫情过后还可以作为打卡机和门禁控制系统使用。目前设备已应用于政府机关、医院、商务楼宇、社区等出入口。以中国航天科工集团二院203所为例,其上线应用的系统识别距离超过1米,远大于国内同类型产品的识别范围,填补了国内远距离虹膜识别技术领域的空白。

未来已来:“眼球经济”的蓝海

未来5G、云计算、区块链和物联网应用的兴起,对于更复杂、更便捷的环境下面临的身份识别将提出更高的要求。在呼吸道传染病和信息安全的双重威胁下,非接触虹膜生物特征识别也将成为物联网的标准配置,虹膜识别行业有望迎来穿越周期的成长,凭借其巨大优势实现广泛应用,开拓出一片广阔蓝海。

人工智能热潮推动,“眼球经济”市场前景广阔。据中国产业信息网公布的数据显示,中国虹膜识别的市场规模从2014年的5.68亿迅速增长至2018年的30.91亿,并且增长趋势仍在持续,预计到2022年可以达到74.52亿。据新思界产业研究中心发布的《2019-2023年中国虹膜识别市场可行性研究报告》显示,全球生物识别技术中,虹膜识别市场份额排名第三,位于指纹识别和人脸识别之后。但从增速来看,全球虹膜识别市场发展更为迅速,预计到2020年底,市场份额将超越人脸识别排名第二。

核心算法走向成熟,应用场景趋向多元化。目前虹膜识别系统在受控条件下可以高精度确认用户身份,已广泛应用于国民证照、金融证券、边检通关、社保福利、教育考试、门禁考勤、互联网络、信息安全等重要领域。随着远距离和移动端虹膜识别技术发展,虹膜识别应用领域更加广泛,例如智能交通收费站直接刷车主虹膜扣费,大型超市和饭店刷虹膜结账,手机刷虹膜处理移动银行、证券等事务,可以说规模化应用箭在弦上。

安全级别不断提高,身份认证成为未来发展方向。近年来,虹膜识别得到了来自学术界、产业界、政府和军队的广泛关注,被认为是未来身份认证的流行趋势所在。国内层面,三代居民身份证或将是我们迎来虹膜识别浪潮的先机。国际层面,世界各国都加大了身份认证技术的研发投入,印度、印尼、墨西哥等国家已在国民身份证上开始使用以虹膜识别为核心的生物识别技术,建成了国家基础生物特征数据库。

进一步维护国家安全,打造高科技输出典范。在以中科院自动化研究所为代表的研发单位努力下,我国虹膜识别技术创新取得了长足进步,攻克了多项核心技术难关,成功打破了国际垄断,精度、速度、图像质量等关键技术指标比国外虹膜产品更有优势。未来,国家级虹膜识别平台和国家重要领域的虹膜识别应用都将采用国产自主可控虹膜识别技术,防范数据窃取和信息泄露,维护国家安全和个人信息安全。随着“一带一路”倡议的深入贯彻,中国自主知识产权的虹膜厂商开始输出虹膜技术和解决方案,如印尼、伊朗,并将扩展到缅甸、菲律宾、马来西亚等国。

毋庸置疑,未来应用虹膜识别的产品将随处可见,小到街头安置的智能机,大到国家的居民身份证,都离不开这项技术。目前我国的虹膜识别行业已经步入发展关键期,市场需求逐步显现,但要达到指纹和人脸识别的普及程度,还需要政府、产业界和行业方的共同努力。作为一项具有变革性改变的核心驱动技术,期待它能够在不久的未来赋能人工智能及传统行业,助力智慧城市、平安城市建设,为人民生活带来真正的便捷、安心的保障。

(作者:人民网新媒体智库研究员 张力、见习助理研究员 廖芮)  

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