溫馨提示：本文字?jǐn)?shù)約3000字，閱讀時間約15分鐘。

生物識別是目前最方便、最安全的識別技術(shù)。它不需要攜帶任何證書或記住任何密碼。是一種方便、快捷、可靠的鑒別方法。生物特征識別是一種通過個體固有的生理或行為特征來識別個體的技術(shù)。常見的生物特征包括指紋、掌紋、虹膜、視網(wǎng)膜、臉型、聲音、筆跡和 DNA。

虹膜識別技術(shù)是一種我們既熟悉又陌生的感知識別技術(shù)，非常神秘但又比較常見。我們經(jīng)常在科幻小說中看到它，甚至在我們的日常生活中也可能遇到它。虹膜識別技術(shù)號稱是目前最準(zhǔn)確、最不假的感知識別技術(shù)，更增添了它的神秘感。

人眼的外觀由鞏膜、虹膜和瞳孔組成。鞏膜是眼球外圍的白色部分，眼睛的中心是瞳孔部分。虹膜位于鞏膜和瞳孔之間，含有最豐富的紋理信息。顯然，虹膜是人體中最獨(dú)特的結(jié)構(gòu)之一，由許多腺窩、褶皺和色素斑組成。

在脊椎動物眼球的角膜和晶狀體之間，球狀和有色的膜是血管膜的一部分，其中心是瞳孔。虹膜前部覆蓋有一層內(nèi)皮；中間層是疏松結(jié)締組織，富含血管和色素細(xì)胞。不同的色素含量可使虹膜呈現(xiàn)不同的顏色，虹膜無色素時呈藍(lán)色；色素由少到多時，虹膜可呈灰色、棕色至棕黑色。

虹膜后有兩層色素上皮，其內(nèi)部上皮分化為平滑肌。由內(nèi)向外呈放射狀排列的肌纖維稱為瞳孔張開肌。瞳孔受交感神經(jīng)支配，瞳孔擴(kuò)大，肌纖維在瞳孔邊緣呈圓形排列，稱為瞳孔括約肌。受副交感神經(jīng)支配，瞳孔縮小。

每個虹膜所包含的信息是不同的，相同虹膜組織的可能性遠(yuǎn)低于其他組織。英國劍橋大學(xué) John Daugman 教授提出的虹膜相位特征證實(shí)虹膜圖像具有 244 個獨(dú)立的自由度，即每平方毫米的平均信息量為 3.2 位。

虹膜纖維組織的細(xì)節(jié)復(fù)雜而豐富，其形成與胚胎發(fā)生過程中組織局部的理化條件有關(guān)。它具有很大的隨機(jī)性。即使是克隆技術(shù)也無法復(fù)制虹膜。同卵雙胞胎的虹膜紋理信息不同，同一個人左右眼的虹膜紋理也會不同。國家物理實(shí)驗(yàn)室的測試結(jié)果表明，在所有生物特征識別方法中，虹膜識別的錯誤率最低。

虹膜從胚胎期的第三個月開始發(fā)育，到第八個月，虹膜的主要紋理結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成。除非經(jīng)歷過危及眼睛的手術(shù)，否則虹膜幾乎在余生中都將保持不變。由于角膜的保護(hù)作用，發(fā)達(dá)的虹膜不易受到外界的傷害。

虹膜是人眼可見的部分。虹膜受鞏膜保護(hù)，具有很強(qiáng)的生物活性。例如，瞳孔的大小隨著光強(qiáng)的變化而變化；看物體時有一個無意識的調(diào)整過程；每秒無意識的瞳孔放大十次以上；當(dāng)人腦死亡、處于深度昏迷狀態(tài)或眼球組織與人體分離時，虹膜組織完全萎縮，瞳孔擴(kuò)大。這些生物活動與人類的生命現(xiàn)象是共生的，因此無法用照片、視頻或尸體的虹膜來代替活體虹膜圖像，這就保證了生理組織的真實(shí)性。

虹膜是一種外部可見的內(nèi)部器官，可以在不依賴采集設(shè)備的情況下獲得合格的虹膜圖像。該識別方法比指紋、手形等需要接觸感知的生物特征更清潔、更健康，并且不會降低成像設(shè)備的性能，也不會影響他人的識別。

在眼睛圖像中，與虹膜相鄰的區(qū)域是瞳孔和鞏膜。這兩者與虹膜區(qū)域之間存在明顯的灰度變化，區(qū)域的兩個邊界都接近圓形，因此虹膜區(qū)域易于擬合、分割和歸一化。虹膜結(jié)構(gòu)有利于具有平移、縮放和旋轉(zhuǎn)不變性的模式表示。

唯一性、穩(wěn)定性和防偽性是二維碼、RFID等其他感知識別技術(shù)無法比擬的。此外，虹膜作為人類唯一可以從外部直接觀察到的內(nèi)部組織，包含著豐富的信息。虹膜識別已經(jīng)成為一種非常重要的環(huán)境感知識別技術(shù)，尤其是對于高保密要求的識別技術(shù)。

虹膜識別通過比較虹膜圖像特征之間的相似性來確定人的身份。虹膜識別的核心是利用模式識別和圖像處理方法對人眼的虹膜特征進(jìn)行描述和匹配，從而實(shí)現(xiàn)自動的個人身份認(rèn)證。虹膜識別的主要步驟包括虹膜圖像采集、預(yù)處理、特征提取、編碼和分類。

虹膜圖像采集是指利用特定的數(shù)碼相機(jī)設(shè)備對整個人眼進(jìn)行拍照，將捕捉到的圖像通過圖像采集卡傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行存儲。虹膜圖像的獲取是虹膜識別的第一步，也是困難的一步。它需要光學(xué)、機(jī)械和電氣技術(shù)的綜合應(yīng)用。

由于人眼的面積較小，如果要滿足識別算法對圖像分辨率的要求，就必須提高光學(xué)系統(tǒng)的放大倍數(shù)，從而導(dǎo)致虹膜成像的景深變小。因此，現(xiàn)有的虹膜識別系統(tǒng)要求用戶停在合適的位置，同時眼睛盯著鏡頭（Stop and Stare）。此外，東方虹膜顏色較深，無法用普通相機(jī)拍攝可識別的虹膜圖像。不同于人臉圖像和步態(tài)等生物特征的圖像采集，虹膜圖像采集需要設(shè)計(jì)合理的光學(xué)系統(tǒng)，配備必要的光源和電子控制單元。

圖像預(yù)處理是指由于捕獲的人眼圖像包含大量冗余信息，在清晰度等方面不能滿足要求，需要進(jìn)行圖像平滑、邊緣檢測、圖像分離等預(yù)處理操作。

虹膜圖像預(yù)處理的過程通常包括虹膜定位、虹膜圖像歸一化和圖像增強(qiáng)。

? 虹膜定位

一般認(rèn)為虹膜的內(nèi)外邊界可以用圓形近似擬合。內(nèi)圈代表虹膜和瞳孔的分界線，外圈代表虹膜和鞏膜的分界線，但這兩個圓不是同心圓。

通常，虹膜靠近上下眼瞼的部分總是被眼瞼覆蓋，因此需要檢測虹膜與上下眼瞼的邊界，從而準(zhǔn)確確定虹膜的有效面積。虹膜與上下眼瞼之間的邊界可以用兩度曲線表示。虹膜定位的目的是確定這兩個圓和兩個度數(shù)曲線在圖像中的位置。常用的定位方法大致可以分為兩類：一類是邊緣檢測與霍夫變換的結(jié)合；另一種是基于邊緣搜索的方法。

這兩種方法的共同缺點(diǎn)是運(yùn)算時間長，所以在上述兩種策略的基礎(chǔ)上有一些改進(jìn)的方法，但是速度并沒有提高一個數(shù)量級。定位仍然是虹膜識別中最長的操作步驟之一。

? 虹膜圖像標(biāo)準(zhǔn)化

虹膜圖像歸一化的目的是將虹膜調(diào)整到固定大小。到目前為止，還沒有得到虹膜紋理隨光照變化的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型。因此，從事虹膜識別的研究人員主要采用映射方法對虹膜圖像進(jìn)行歸一化。如果能夠近似模擬或模擬虹膜紋理隨光照強(qiáng)度變化的過程，將有助于提高虹膜識別系統(tǒng)的性能。

? 照片增強(qiáng)

圖像增強(qiáng)的目的是解決人眼圖像光照不均導(dǎo)致歸一化圖像對比度低的問題。為了提高識別率，需要對歸一化圖像進(jìn)行增強(qiáng)。

特征提取是通過一定的算法從分離的虹膜圖像中提取獨(dú)特的特征點(diǎn)并對其進(jìn)行編碼。主要的虹膜特征提取和識別方法可以分為八類。

1）基于圖像，將虹膜圖像視為二維量場，像素的灰度值形成聯(lián)合分布，圖像矩陣之間的相關(guān)性衡量相似度。

2）基于相位，該方法認(rèn)為圖像中的大部分重要細(xì)節(jié)，如點(diǎn)、線、邊緣等“事件”的位置信息，都包含在相位中，因此幅度信息反映了光照強(qiáng)度和對比度在特征提取中被丟棄。

3）基于奇異點(diǎn)，虹膜圖像有兩種奇異點(diǎn)：零交叉點(diǎn)和極值點(diǎn)。

4）基于多通道紋理濾波的統(tǒng)計(jì)特征，虹膜圖像可以看成二維紋理，在頻域不同尺度和方向上會有很強(qiáng)的判別統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行識別，這也是一種常用的識別方法。紋理分析中使用的方法。

5) 基于頻域的分解系數(shù)，可以將一幅圖像看作是由許多不同頻率和方向組成的基。通過分析圖像各個基投影值的分布，可以深入了解圖像中信息的規(guī)律性。

6）基于虹膜信號的形狀特征，虹膜信號的形狀特征包括兩個方面：虹膜凹凸表面的二維形狀信息和虹膜周邊的一維形狀信息。

7）基于方向特征，方向或定向是一個相對值，對光照和對比度變化具有魯棒性，可以描述局部灰度特征。是一種更適合虹膜圖像特征表達(dá)的形式。

8）基于子空間，子空間方法需要根據(jù)定義的最優(yōu)準(zhǔn)則在一個大的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集上找到幾個最優(yōu)基，然后在最優(yōu)基上取原始圖像的投影系數(shù)作為降維的圖像特征。

特征匹配是指將當(dāng)前獲取的虹膜圖像的特征編碼與預(yù)先存儲在數(shù)據(jù)庫中的特征編碼進(jìn)行比較驗(yàn)證，從而達(dá)到識別的目的。

為提高電廠的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化、管理效率和安全性，采用國際先進(jìn)的虹膜識別技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)檢索和系統(tǒng)控制等方面的優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)主要通道（出入口）的門禁管理和人員考勤管理。根據(jù)變電站設(shè)備狀態(tài)，可改造為帶有虹膜身份認(rèn)證的防誤鎖系統(tǒng)，大大提高了操作安全性。

礦井虹膜考勤系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)管理的重要組成部分?？梢允蛊髽I(yè)管理人員及時了解井下生產(chǎn)情況和人員構(gòu)成，有效改進(jìn)安全生產(chǎn)管理和勞動組織模式。是提高安全生產(chǎn)效率的重要手段。

市場上常見的是磁卡、IC卡、射頻卡等實(shí)現(xiàn)的考勤機(jī)，不能解決替代問題，指紋等生物識別技術(shù)不能適應(yīng)苛刻的環(huán)境。地下環(huán)境，因?yàn)樗淖R別精度不夠。設(shè)備維修困難等問題不能滿足需要。虹膜識別考勤系統(tǒng)從根本上杜絕了考勤替代現(xiàn)象，安全性高。性能、快速識別及其在地下礦井中的獨(dú)特用途是其他生物識別系統(tǒng)無法比擬的。

• 監(jiān)獄：緩沖區(qū)訪問控制：虹膜認(rèn)證和出入口區(qū)域的識別。

• 流動人員管理：采集虹膜，來訪后識別虹膜，判斷是否為同一人

• 刑偵：準(zhǔn)確識別犯罪嫌疑人；快速識別犯罪分子；核實(shí)死囚身份。

• 出入境管理：身份證/護(hù)照：虹膜識別。

• 道路巡邏系統(tǒng)：查出可疑人員

• 反恐：捕捉虹膜信息，與反恐信息進(jìn)行比對。

• 社保社會化后，因單位搬遷、變更、關(guān)閉，參保人員流動分散。因此，在社會保險(xiǎn)繳費(fèi)結(jié)算工作中，確定參保人的生存狀況一直是一個難題。解決這個問題的唯一方法是使用生物特征識別技術(shù)來識別被保險(xiǎn)人。

• 社保社會化后，因單位搬遷、變更、關(guān)閉等原因，造成參保人流動、分散。因此，確定被保險(xiǎn)人的生活狀況一直是社保繳費(fèi)和理賠中的一個難題。解決這個問題的唯一方法是使用生物特征識別技術(shù)進(jìn)行識別。

• 可以使用的生物識別技術(shù)有很多種，例如指紋、掌紋、聲紋、虹膜、面部、耳形、體味、DNA（人類細(xì)胞遺傳基因）等等。生物特征是客觀獨(dú)特的，人因人而異，終生不變，不可復(fù)制。

• 與其他生物識別技術(shù)相比，從技術(shù)成熟度和便捷性來看，虹膜自動識別特別適合社保系統(tǒng)的使用，也是最安全、最準(zhǔn)確的生物技術(shù)。

• 新型農(nóng)村合作醫(yī)療：在新型農(nóng)村合作醫(yī)療管理過程中進(jìn)行虹膜采集，之后每次進(jìn)行虹膜核驗(yàn)，核對后才能辦理相關(guān)業(yè)務(wù)。

• 隨著金融業(yè)的發(fā)展，金融市場的競爭越來越激烈，****的管理越來越規(guī)范，安全問題成為最重要的問題。虹膜識別在****業(yè)的應(yīng)用是大勢所趨。

• ****金庫門禁：可以保存有權(quán)進(jìn)入****金庫的人的虹膜信息，每次進(jìn)入金庫都要進(jìn)行虹膜驗(yàn)證，只能通過驗(yàn)證才能訪問。還可以設(shè)置多人驗(yàn)證和遠(yuǎn)程驗(yàn)證，加強(qiáng)****金庫的安全管理。

• 收銀車管理：收集并保存收銀員相關(guān)人員的虹膜信息，在值班時進(jìn)行虹膜校驗(yàn)，同時還可以設(shè)置打開收銀柜的權(quán)限，只有持有人權(quán)限可開啟現(xiàn)金柜，有效保證資金安全。

• 信貸人員身份驗(yàn)證：首先對每個借款人進(jìn)行虹膜驗(yàn)證。如果有借款人的虹膜信息，則表示借款人已經(jīng)借款，應(yīng)停止發(fā)放貸款?？梢苑乐乖俅谓杩?，有效阻止資金流失。如果沒有此人的虹膜信息，則保存。

虹膜識別系統(tǒng)在很多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，例如機(jī)場和港口海關(guān)之間的自動生物特征清關(guān)系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)和警察使用的身份檢測設(shè)備等。 虹膜識別系統(tǒng)可以使用在需要的重點(diǎn)防御區(qū)域、通道和口岸，對經(jīng)過認(rèn)證的人員授予不同的權(quán)限，并自動采取措施將試圖強(qiáng)行通過的未授權(quán)人員封閉在警戒空間內(nèi)。

自動快速通關(guān)是虹膜識別的典型應(yīng)用。不僅提高了機(jī)場的安全水平，緩解了客流壓力，還為機(jī)場帶來了經(jīng)濟(jì)效益。在公共安全成為熱點(diǎn)問題的今天，虹膜識別技術(shù)在機(jī)場的應(yīng)用將成為國際上的發(fā)展趨勢。

1. 虹膜識別有什么用？

虹膜識別是一種生物特征識別的自動化方法，它使用數(shù)學(xué)模式識別技術(shù)對個人眼睛的一個或兩個虹膜的視頻圖像進(jìn)行識別，虹膜的復(fù)雜模式是獨(dú)特的、穩(wěn)定的，并且可以在一定距離內(nèi)看到。

2. 虹膜識別是如何工作的？

虹膜掃描測量虹膜中的獨(dú)特圖案，即人眼中的彩色圓圈。生物特征虹膜識別掃描儀的工作原理是用不可見的紅外光照射虹膜，以獲取肉眼看不到的獨(dú)特圖案。

3. 是什么讓虹膜掃描成為識別人的有效技術(shù)？

虹膜識別是一種生物識別方法，可根據(jù)眼睛瞳孔周圍環(huán)形區(qū)域內(nèi)的獨(dú)特模式識別人。每個虹膜對個人來說都是獨(dú)一無二的，使其成為生物特征驗(yàn)證的理想形式。

4. 為什么虹膜識別最好？

虹膜掃描比指紋更具包容性，無法以可接受的質(zhì)量提供它們的人更少。它們對于身份驗(yàn)證也更加精確，在接受和拒絕錯誤之間具有更好的權(quán)衡曲線。

5、虹膜識別的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？

虹膜識別的優(yōu)缺點(diǎn)

? 掃描時沒有身體接觸（更衛(wèi)生）。

? 準(zhǔn)確的匹配性能。

? 可以遠(yuǎn)距離捕獲（使用高級軟件和光學(xué)器件）。

? 虹膜受角膜保護(hù)，因此不會隨著年齡的增長而發(fā)生太大變化。

? 難以欺騙。

6. 虹膜和指紋哪個更安全？

贏家是虹膜掃描儀。指紋掃描儀更便宜，而且安全性較低。我們在我們接觸的每個表面上都會留下指紋。該傳感器也不適用于過度臟污或潮濕的手指。

7. 虹膜會隨時間變化嗎？

假設(shè)虹膜作為生物識別標(biāo)識符在一段時間內(nèi)是穩(wěn)定的。... 雖然現(xiàn)有結(jié)果對于錯誤拒絕隨時間的增加是正確的，但我們觀察到這主要是由于其他協(xié)變量的存在，例如模糊、噪聲、遮擋和瞳孔擴(kuò)張。

8. 你的虹膜和指紋一樣獨(dú)特嗎？

用于虹膜 ID 掃描的算法針對虹膜中的大約 240 個獨(dú)特特征來確定身份。這大約是指紋識別的 5 倍。錯誤率大約為百萬分之一——當(dāng)您將其與另一項(xiàng)生物識別掃描（如指紋識別和面部識別）相關(guān)聯(lián)時，錯誤率甚至更低。

9. 什么是虹膜碼？

虹膜代碼是一組位，每個位指示在虹膜圖像上的給定點(diǎn)應(yīng)用的給定帶通紋理濾波器是否具有負(fù)或非負(fù)結(jié)果。

10. 最常見的虹膜圖案是什么？

你的虹膜是顏色和圖案的萬花筒。三種最常見的虹膜圖案是色素環(huán)、隱窩和溝紋。