虹膜识别技术综述

虹膜识别技术综述

——生物认证技术

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【引言】

生物认证技术又称为生物识别技术，是通过计算机利用人体所固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴定。这是我们已经熟知的概念，然而，生物认证技术是一个很广泛的学术研究范围，我们需要深入了解的则是其下的各个研究分支，而其中的虹膜识别技术则是非常重要的一个分支，同时这种技术也是应用非常广泛的生物认证与识别技术之一

【知识简介】

首先，我们来了解一下虹膜——

人眼睛的外观图由巩膜、虹膜、瞳孔三部分构成。虹膜位于巩膜和瞳孔之间，包含了最丰富的纹理信息，占据65%。外观上看，由许多腺窝、皱褶、色素斑等构成，是人体中最独特的结构之一。虹膜的形成由遗传基因决定，人体基因表达决定了虹膜的形态、生理、颜色和总的外观。另一方面，要改变虹膜外观，需要非常精细的外科手术，而且要冒着视力损伤的危险。虹膜的高度独特性、稳定性及不可更改的特点，是虹膜可用作身份鉴别的物质基础。

在包括指纹在内的所有生物识别技术中，虹膜识别技术可以说是当前应用最为方便和精确的一种技术。它被广泛认为是二十一世纪最具有发展前途的生物认证技术，未来的安防、国防、电子商务等多种领域的应用，也必然的会以虹膜识别技术为重点。这种趋势已经在全球各地的各种应用中逐渐开始显现出来，市场应用前景非常广阔。

【个人理解】

虹膜其实和我们人体的指纹一样，具有高度的“特异性”，这是作为“认”的根本与基础，同时它也同样具有良好的“稳定性”，这就意味着它具有防伪性，它奠定了“证”的可靠性!

许多资料包括刚才的简介中都提到这样类似的话“要改变虹膜外观，需要非常精细的外科手术，而且要冒着视力损伤的危险”。在我看来，其实这就是一种高度可信的“防伪性能”，因为特别是在一般商业用途中，伪造（或者称之为“修改”）虹膜的代价可能远远高于骗取识别系统的信任所带来的利益，换句话说这就是“得不偿失”！

虽然我们可能对指纹识别更为熟悉一些，但是实质上虹膜识别的精确性丝毫不逊于指纹识别！——根据各种资料的介绍，我得到了这样一种认知：“虹膜结构是非常复杂而精细的”，对于在鲜活人体上的虹膜与虹膜之间而言，它们的区别可以说是非常大的（超过了指纹间特征点的区别程度），就像一个完全独立于其他任何事物的精细工艺品，要“确认”它非常容易，同时要发现“雷同”的却基本是不可能的！在我看来，这就是虹膜可以作为真正识别身份的生物特征并且这种识别技术应用越来越广泛，实用性与适用性越来越强的原因！

【查阅数据库文献后的认识与收获】“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。与指纹识别相比，虹膜识别具有非侵犯性、活体验证等特性；和语音、人脸等非接触式等身份鉴别方法相比，虹膜具有更高的准确性。因此，虹膜识别具有广阔的应用前景”

——摘自[1] 王川, 汪超, 司玉林, 等. 基于TMS320DM6446和TVP5158的虹膜识别系统[J]. 数据采集与处理, 2012(6).【维普】

首先我们知道的一点是，无论是怎样的识别技术，唯一性和稳定性一般都是最重要而且必不可少的特性，唯一性保证这样的身份识别有效，而稳定性保证了这样的识别技术现实可用，然而，正如我所查阅的资料所叙述的一样，虹膜识别技术也有它独特的魅力所在。

指纹识别的确广泛应用于各种商业、政治领域，但是遗憾的是，它不具有非侵犯性，同时，指纹可以脱离活体、可以被拷贝、挪用等等，这些并不让人满意的缺陷，虹膜识别都已经完美弥补了——我认为，举例来说比如“活体验证”，虹膜不是一种“痕迹”，不像指纹识别中的“手印”一样可以脱离活体单独存在，它是人（而且是当前生存状态良好的人）眼球里当前处于鲜活状态的不可脱离人体的生物特征，在通常（排除一些极端情况）情形下，企图伪造或者仿冒的人没有办法单独使用虹膜以逃避识别系统的验证！

“对于每个人来说"虹膜的结构各不相同"并且这种独特的虹膜结构在人的一生中几乎不发生变化!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"而且自童年以后"虹膜在人的一生中所发生的变化十分微小!发育生物学界的科学家们同时发现"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!”

——摘自[1] 王蕴红, 朱勇, 谭铁牛. 基于虹膜识别的身份鉴别[J]. 自动化学报, 2002(1).【万方】

我是这样来理解上面这段话的——

它的总体意思在于虹膜这种生物特征具有十分良好的“稳定性”，这种稳定性又建立在了不同人之间的“差异性”之上，这是作为生物识别身份验证非常理想的一种情况

文中提到“自然界不可能出现完全相同的两个虹膜”，这是我们一直寻求的“唯一性”；另外“发育完全的虹膜不易受到外界的伤害而产生变化”则是我们十分期待的“稳定性”

简而言之：虹膜的上述特点为其作为身份鉴别的特征提供了有说服力的依据！

【相关技术与操作流程】

（1）虹膜图像的获取

“虹膜识别的第一步"同时也是最困难的一步就是虹膜图像的获取!虹膜是一个很小的器官"直径约十几毫米"不同人种的虹膜颜色有着很大的差别!白种人的虹膜颜色浅"纹理显著；而黄种人的虹膜则多为深褐色"纹理非常不明显!虹膜图像获取有很多困难"在普通的条

件下"使用CCD摄像头很难拍摄到可用的图像!经过反复实验"我们研制出了一套小型，简易，灵活，能够清晰采集虹膜图像的装置"并已获得实用新型专利!”

“我们的装置拍摄的虹膜图像为4位灰度图像,图1（a是拍摄到的典型的经过处理后的虹膜图像样本&其中图中所示圆环部分即是虹膜区域，图1(b和(c是同一个人在时间间隔为两周拍摄的左眼的虹膜图像0图1(d是此人的右眼虹膜图像0图1(e,(f,(g分别是另外三个人的虹膜图像!从图中可看出"同一人的同一只眼睛虹膜几乎是一样的"具有稳定性"有些人的左眼和右眼虹膜具有一定的相似性"不同人的虹膜区别很大!”