11 四月 2008

虹膜识别知识

人的眼睛近似球形,位于眼眶内。正常成年人其前后径平均为24mm,垂直径平均23mm。最前端突出于眶外12--14mm,受眼睑保护。眼球包括眼球壁、眼内腔和内容物、神经、血管等组织。眼球壁主要分为外、中、内三层。外层由角膜、巩膜组成。中层又称葡萄膜,色素膜,具有丰富的色素和血管,包括虹膜、睫状体和脉络膜三部分。内层为视网膜,是一层透明的膜,也是视觉形成的神经信息传递的第一站,具有很精细的网络结构及丰富的代谢和生理功能。

在所有生物特征中,指纹相对稳定但录取指纹不是非侵犯性的。脸像特征具有很多优点(如主动性、非侵犯性和用户友好等),但脸像随年龄变化,而且容易被伪装。声音特征具有与脸像特征相似的优点,但它随年龄、健康状况和环境等因素变化,而且说话人识别系统也容易被录音所欺骗,容易被伪造。虹膜特征识别的优点在于:

每个人的虹膜结构都不相同(即使是一模一样的双胞胎之间也各不相同。

虹膜在人出生六个月后开始形成,一年后定型,之后终生不变。

虹膜几乎无法仿造。

虹膜结构很容易捕捉和进行编码。

虹膜,作为重要的身份鉴别特征,具有唯一性、稳定性、可采集性、非侵犯性等优点。非侵犯性(或非接触式)的生物特征识别是身份鉴别研究与应用发展的必然趋势,与脸像、声音等非接触式的身份鉴别方法相比,虹膜具有更高的准确性。据统计,到目前为止,虹膜识别的错误率是各种生物特征识别中最低的。基于虹膜的身份鉴别技术日益得到学术界和企业界的重视。

对于每个人来说,虹膜的结构都是各不相同的,并且这种独特的虹膜结构在人的一生中几乎不发生变化。这个观点有两方面的依据:第一个依据来源于临床的观察。眼科学家和解剖学家经过大量的观察发现虹膜具有独特的结构,即便对于同一个人,左眼和右眼的虹膜区别也是十分明显的。经过进一步持续的观察,科学家们发现,自童年以后,虹膜在人的一生中所发生的变化十分微小。支持这一观点的第二个证据来源是发育生物学。科学家发现,尽管虹膜的基本结构是由内在的遗传基因决定的,但是外界的环境却对虹膜独特的细微结构起着决定性作用。这种外部环境是指在生命初期,虹膜形成之前的胚胎发育环境。因此,自然界不可能出现完全相同的两个虹膜。发育生物学家通过大量观察发现当虹膜发育完全以后,它在人的一生中是稳定不变的,因而具有稳定性。另外,由于虹膜的外部有透明的角膜将其与外界相隔离,因此发育完全的虹膜不易受到外界的伤害而产生变化。所有这些证据表明,每个人都有不同的虹膜结构,并且这种独特的虹膜结构是稳定的。

综上所述,虹膜适合于作为身份鉴别的特征,基于虹膜的身份鉴别不仅可行,而且必要。英国剑桥大学计算机专家约翰·道格曼教授是世界上第一个研制成功虹膜识别系统的科学家。他首先利用红外线对人眼虹膜进行录像,然后再把录下的虹膜纤维图案输入计算机并转换成数字信息,最后再将这一数字信息与原先储存在计算机中的虹膜纤维图案相对照,如果两者相符,那么这个数字信息便成为可供个人使用的密码。日本武藤消费贷款公司已成为世界上第一家使用眼球虹膜来鉴别客户身份的金融机构。客户到该公司取款时,不再需要诸如信用卡、存款单、现金支票等取款凭证,更无需记住自己的帐户密码。只要对着银行的虹膜鉴定取款机看上一眼,就可以在自己的帐户里取钱了。

首先在航空公司和机场亮相的虹膜识别通行系统是美国北卡罗来纳州夏洛特道格拉斯国际机场。该虹膜识别通行系统为机场、航空公司的每个职工和乘务人员出入机场提供了极大的便利。当机场职工或航空公司职员、乘务人员需要进入机场管制区域时,只要朝入口处的一个照相机看上一眼,照相机就能通过虹膜识别系统立刻识别出此人是否有资格进入该管制区域。如果可以进入的话,其入口处的闸门就会自动打开,否则就会将其拒之于门外。这样不仅可以免去工作人员出入管制区域时需要出示相关证件、接受检查的麻烦,更可以有效地防止别有用心的人持假冒证件进入管制区域,大大地提高了机场的可靠性和安全性。

基于虹膜的身份鉴别系统由以下几个部分构成:虹膜获取、虹膜图像预处理、虹膜图像特征提取、匹配与识别.虹膜图象的获取需要通过特殊的设备。

虹膜识别技术识别率较高。据开发商美国Iridian Technologies引用英国国立物理研究所(NPL)的调查结果说:“与其它的人体测量系统(如脸型、指纹、手型、静脉类型、声音识别)相比虹膜识别技术的识别率最高”。 这是在办公室环境中对上述6种人体检测系统的识别精度和处理速度进行测试后得出的。据其介绍,虹膜识别技术在2735529人的比较试验中,误识率(将他人误认作本人的比率)0.0%,拒识率(将本人误认作他人的比率)1.8% 在处理速度的测试中,虹膜识别技术每分钟可进行150万件匹配操作,这个速度比其它系统要快20倍以上。

“在对企业而言至为关键的精度、速度和扩展性方面,与其它所有的人体测量技术相比,虹膜识别技术显示出了高超的性能”(Iridian公司总裁兼首席执行官Bill Votmer)

就整体生物识别应用领域而言,虹膜识别有着特殊的作用。但因其普通样本采集量小,大规模的识别应用将不是主流,而安全要求较高的验证应用将是其主要市场。