虹膜識(shí)別技術(shù)的過(guò)程_虹膜識(shí)別的發(fā)展歷程

　　虹膜識(shí)別技術(shù)是基于眼睛中的虹膜進(jìn)行身份識(shí)別，應(yīng)用于安防設(shè)備（如門禁等），以及有高度保密需求的場(chǎng)所。虹膜識(shí)別技術(shù)是人體生物識(shí)別技術(shù)的一種。

　　人的眼睛結(jié)構(gòu)由鞏膜、虹膜、瞳孔﹑晶狀體、視網(wǎng)膜等部分組成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環(huán)狀部分，其包含有很多相互交錯(cuò)的斑點(diǎn)、細(xì)絲、冠狀、條紋、隱窩等的細(xì)節(jié)特征。而且虹膜在胎兒發(fā)育階段形成后，在整個(gè)生命歷程中將是保持不變的。這些特征決定了虹膜特征的唯一性，同時(shí)也決定了身份識(shí)別的唯一性。因此，可以將眼睛的虹膜特征作為每個(gè)人的身份識(shí)別對(duì)象。

　　虹膜識(shí)別就是通過(guò)對(duì)比虹膜圖像特征之間的相似性來(lái)確定人們的身份。虹膜識(shí)別技術(shù)的過(guò)程一般來(lái)說(shuō)包含如下四個(gè)步驟：

　　1．虹膜圖像獲取

　　使用特定的攝像器材對(duì)人的整個(gè)眼部進(jìn)行拍攝，并將拍攝到的圖像傳輸給虹膜識(shí)別系統(tǒng)的圖像預(yù)處理軟件。

　　2．圖像預(yù)處理

　　對(duì)獲取到的虹膜圖像進(jìn)行如下處理，使其滿足提取虹膜特征的需求。

　　虹膜定位：確定內(nèi)圓、外圓和二次曲線在圖像中的位置。其中，內(nèi)圓為虹膜與瞳孔的邊界，外圓為虹膜與鞏膜的邊界，二次曲線為虹膜與上下眼皮的邊界。

　　虹膜圖像歸一化：將圖像中的虹膜大小，調(diào)整到識(shí)別系統(tǒng)設(shè)置的固定尺寸。

　　圖像增強(qiáng)：針對(duì)歸一化后的圖像，進(jìn)行亮度、對(duì)比度和平滑度等處理，提高圖像中虹膜信息的識(shí)別率。

　　3．特征提取

　　采用特定的算法從虹膜圖像中提取出虹膜識(shí)別所需的特征點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行編碼。

　　4．特征匹配

　　將特征提取得到的特征編碼與數(shù)據(jù)庫(kù)中的虹膜圖像特征編碼逐一匹配，判斷是否為相同虹膜，從而達(dá)到身份識(shí)別的目的。

　　追溯至19世紀(jì)80年代。1885年，ALPHONSEBERTILLON將利用生物特征識(shí)別個(gè)體的思路應(yīng)用在巴黎的刑事監(jiān)獄中，當(dāng)時(shí)所用的生物特征包括：耳朵的大小、腳的長(zhǎng)度、虹膜等。

　　1987年，眼科專家ARAN SAFIR和LEONARDFLOM首次提出利用虹膜圖像進(jìn)行自動(dòng)虹膜識(shí)別的概念，到1991年，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的JOHNSON實(shí)現(xiàn)了一個(gè)自動(dòng)虹膜識(shí)別系統(tǒng)。

　　1993年，JOHNDAUGMAN實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高性能的自動(dòng)虹膜識(shí)別原型系統(tǒng)。今天，大部分的自動(dòng)虹膜識(shí)別系統(tǒng)使用DAUGMAN核心算法。

　　虹膜是位于眼睛黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環(huán)狀部分，總體上呈現(xiàn)一種由里到外的放射狀結(jié)構(gòu)，由相當(dāng)復(fù)雜的纖維組織構(gòu)成，包含有很多相互交錯(cuò)的類似于斑點(diǎn)、細(xì)絲、冠狀、條紋、隱窩等細(xì)節(jié)特征，這些特征在出生之前就以隨機(jī)組合的方式確定下來(lái)了，一旦形成終生不變。虹膜識(shí)別的準(zhǔn)確性是各種生物識(shí)別中最高的。

　　·采集

　　從直徑11mm的虹膜上，Dr.Daugman的算法用3.4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)來(lái)代表每平方毫米的虹膜信息，這樣，一個(gè)虹膜約有266個(gè)量化特征點(diǎn)，而一般的生物識(shí)別技術(shù)只有13個(gè)到60個(gè)特征點(diǎn)。266個(gè)量化特征點(diǎn)的虹膜識(shí)別算法在眾多虹膜識(shí)別技術(shù)資料中都有講述，在算法和人類眼部特征允許的情況下，Dr. Daugman指出，通過(guò)他的算法可獲得173個(gè)二進(jìn)制自由度的獨(dú)立特征點(diǎn)。在生物識(shí)別技術(shù)中，這個(gè)特征點(diǎn)的數(shù)量是相當(dāng)大的。

　　·算法：

　　第一步是通過(guò)一個(gè)距離眼睛3英寸的精密相機(jī)來(lái)確定虹膜的位置。當(dāng)相機(jī)對(duì)準(zhǔn)眼睛后，算法逐漸將焦距對(duì)準(zhǔn)虹膜左右兩側(cè)，確定虹膜的外沿，這種水平方法受 到了眼瞼的阻礙。算法同時(shí)將焦距對(duì)準(zhǔn)虹膜的內(nèi)沿（即瞳孔）并排除眼液和細(xì)微組織的影響。 單色相機(jī)利用可見(jiàn)光和紅外線，紅外線定位在700-900mm的范圍內(nèi)（這是IR技術(shù)的低限，美國(guó)眼科學(xué)會(huì)在他們對(duì)macularcysts研究中使用同樣的范圍。） 在虹膜的上方，算法通過(guò)二維Gabor子波的方法來(lái)細(xì)分和重組虹膜圖象，第一個(gè)細(xì)分的部分被稱為phasor，要理解二維gabor子波的原理需要很深的數(shù)學(xué)知識(shí)。

　　·精確度：

　　虹膜識(shí)別技術(shù)是精確度最高的生物識(shí)別技術(shù)，具體描述如下：兩個(gè)不同的虹膜信息有75%匹配信息的可能性是1:106等錯(cuò)率：1:1200000兩個(gè)不同的虹膜產(chǎn)生相同虹膜代碼的可能性是1:1052。

　　·錄入和識(shí)別：

　　虹膜的定位可在1秒鐘之內(nèi)完成，產(chǎn)生虹膜代碼的時(shí)間也僅需1秒的時(shí)間，數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索時(shí)間也相當(dāng)快。處理器速度是大規(guī)模檢索的一個(gè)瓶頸，另外網(wǎng)絡(luò)和硬 件設(shè)備的性能也制約著檢索的速度。由于虹膜識(shí)別技術(shù)采用的是單色成像技術(shù)，因此一些圖像很難把它從瞳孔的圖像中分離出來(lái)。但是虹膜識(shí)別技術(shù)所采用的算法允許圖像質(zhì)量在某種程度上有所變化。相同的虹膜所產(chǎn)生的虹膜代碼也有25%的變化，這聽(tīng)起來(lái)好像是這一技術(shù)的致命弱點(diǎn)，但在識(shí)別過(guò)程中，這種虹膜代碼的變化只占整個(gè)虹膜代碼的10%，它所占代碼的比例是相當(dāng)小的。