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1.  引言

    一個(gè)公平、安定和高效的社會(huì)離不開安全可靠的身份認(rèn)證解決方案。尤其在網(wǎng)絡(luò)高度發(fā)達(dá)、人員交往和流動(dòng)頻繁的現(xiàn)代社會(huì)里，人們對(duì)身份識(shí)別技術(shù)提出了更高的要求。在需求的驅(qū)動(dòng)下，基于人臉、指紋、虹膜、手形、筆跡等生物特征的識(shí)別技術(shù)應(yīng)用而生。其中虹膜識(shí)別是一個(gè)新興的熱門發(fā)展方向，虹膜是位于人眼表面黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環(huán)狀區(qū)域，在紅外光下可以看到豐富的紋理信息，如斑點(diǎn)、條紋、細(xì)絲、隱窩等細(xì)節(jié)特征。在上個(gè)世紀(jì)首先是由眼科醫(yī)生發(fā)現(xiàn)了人眼虹膜的獨(dú)特性，到1993年英國劍橋大學(xué)Daugman博士提出了一套成功的虹膜特征描述和相似性判別算法，從此就開始了虹膜識(shí)別產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。現(xiàn)有國外的商業(yè)虹膜識(shí)別產(chǎn)品的核心軟件大都是基于Daugman的算法，已經(jīng)成功地用于大規(guī)模人群的身份鑒定，如海關(guān)的出入境檢查、社會(huì)福利發(fā)放、建筑物的進(jìn)出控制、銀行自動(dòng)提款機(jī)。從已經(jīng)公布的大規(guī)模實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和實(shí)際應(yīng)用的結(jié)果來看，虹膜是最可靠和最穩(wěn)定的生物特征。虹膜識(shí)別應(yīng)用的廣闊前景吸引了松下、LG、OKI等國際著名公司和許多科研機(jī)構(gòu)。這幾年國際虹膜識(shí)別市場(chǎng)已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展期，預(yù)計(jì)到2008年的年收入將達(dá)到3.66億美元。

2  國內(nèi)研究成果

    出于對(duì)國防安全的重大意義，虹膜識(shí)別的研究已經(jīng)上升到了戰(zhàn)略高度。2000年美國國防高級(jí)研究項(xiàng)目署（DARPA）就啟動(dòng)了遠(yuǎn)距離生物特征識(shí)別的研究項(xiàng)目，其中也包括虹膜識(shí)別。2003年11月，美國中央情報(bào)局（CIA）也開始研究用于監(jiān)控目的的虹膜識(shí)別系統(tǒng)。“9?11”恐怖事件發(fā)生后，西方各國都加大了高性能身份認(rèn)證技術(shù)的研發(fā)投入。對(duì)于我國這樣一個(gè)人口眾多的國家，研究和開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虹膜識(shí)別系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)的意義。
可喜的是，在我國越來越多的科研工作者正投身于虹膜識(shí)別國產(chǎn)化的進(jìn)程，雖然起步較晚，但是部分研究成果已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所（以下簡(jiǎn)稱中科院自動(dòng)化所）的模式識(shí)別國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是國內(nèi)最早從事虹膜識(shí)別研究的單位之一，從1998年至今已經(jīng)開發(fā)了三代虹膜識(shí)別系統(tǒng)，包括虹膜采集裝置、圖像預(yù)處理、特征抽取和匹配等基本模塊。從硬件到軟件都實(shí)現(xiàn)了完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的目標(biāo)，突破了早期西方國家的技術(shù)壟斷與封鎖。我國的虹膜識(shí)別研發(fā)的進(jìn)展已經(jīng)引起了國際同行的關(guān)注，下面僅列出一些近期國內(nèi)虹膜識(shí)別方面比較重要的事件：
    ?  我國科研人員這兩年在國際權(quán)威期刊發(fā)表了多篇虹膜識(shí)別方面的文章，包括IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE Transactions on Image Processing, Pattern Recognition等高級(jí)別刊物。實(shí)驗(yàn)表明，我國科研人員算法的整體性能已經(jīng)超過國際上最好方法。
    ?  利用自主開發(fā)的采集設(shè)備，我國科研人員建立了目前世界上規(guī)模最大的共享虹膜圖像數(shù)據(jù)庫CASIA Iris Image Database，為國內(nèi)外同行提供了研究平臺(tái)。截至目前為止，已有70個(gè)國家和地區(qū)的800多個(gè)研究單位申請(qǐng)使用此虹膜圖像數(shù)據(jù)庫，大大提高了我國在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響和國際地位。
    ?  美國國家自然科學(xué)基金委組織的美國生物特征識(shí)別發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)主動(dòng)提出要和中國開展虹膜識(shí)別研究的合作。
    ?  中科院自動(dòng)化所組織開發(fā)的“便攜式虹膜識(shí)別系統(tǒng)”2003年榮獲國家五部委頒發(fā)的“國家重點(diǎn)新產(chǎn)品證書”，國際權(quán)威學(xué)術(shù)評(píng)論MIT Technology Review也高度評(píng)價(jià)了此虹膜識(shí)別系統(tǒng)。
    ?  國際上首次虹膜識(shí)別算法競(jìng)賽在我國舉行，為了積累經(jīng)驗(yàn)，這次競(jìng)賽主要對(duì)國內(nèi)的研發(fā)人員開放。

3  應(yīng)用領(lǐng)域

    現(xiàn)在國內(nèi)的虹膜識(shí)別應(yīng)用已經(jīng)開始啟動(dòng)，去年的銷售額估計(jì)在1 000萬人民幣左右，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。可以預(yù)計(jì)，我國虹膜識(shí)別產(chǎn)業(yè)化將迎來一個(gè)明媚的春天。國內(nèi)虹膜識(shí)別的主要應(yīng)用領(lǐng)域有： 
    (1)  門禁和考勤  這也是國內(nèi)其它生物認(rèn)證產(chǎn)品的最大應(yīng)用方向，目前國內(nèi)銷售的國外虹膜識(shí)別產(chǎn)品也主要安裝在高檔的房地產(chǎn)項(xiàng)目上用于訪問控制。
    (2)  金融和證券  中科院自動(dòng)化所、模識(shí)科技公司和寧波八一集團(tuán)共同研發(fā)的基于虹膜識(shí)別的銀行保險(xiǎn)箱/柜已經(jīng)投入市場(chǎng)，國內(nèi)第一臺(tái)虹膜識(shí)別ATM也于去年研制成功，參加了中國國際金融（銀行）技術(shù)暨設(shè)備展覽會(huì)。
    (3)  電子護(hù)照和第二代身份證  2003年國際民航組織公布的規(guī)劃將要求在個(gè)人護(hù)照中加入生物特征（面相識(shí)別、虹膜識(shí)別、指紋識(shí)別）并在進(jìn)入各個(gè)國家的邊境時(shí)進(jìn)行個(gè)人身份的確認(rèn)。我國遲早會(huì)加入這個(gè)計(jì)劃，出于國家安全的考慮，國產(chǎn)虹膜識(shí)別系統(tǒng)將有較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。我國的第二代身份證也為生物認(rèn)證技術(shù)的實(shí)施預(yù)留了空間。
    (4)  醫(yī)療保險(xiǎn)和養(yǎng)老保險(xiǎn)的發(fā)放  我國的社會(huì)保障事業(yè)正在蓬勃發(fā)展中，由于虹膜特征能夠保持終身不變，虹膜識(shí)別技術(shù)將可用于參保人員的身份確認(rèn)，防止冒領(lǐng)。
    (5)  公安和司法  如逃犯追蹤、司法刑偵等方面的應(yīng)用。
    (6)  電子商務(wù)  我國已經(jīng)出臺(tái)電子簽名法，如果在數(shù)字簽名方案中引入虹膜識(shí)別，必將增加網(wǎng)上交易的安全性。
    (7)  信息安全  如文件加密，密碼學(xué)和虹膜識(shí)別的結(jié)合。
    (8)  特殊行業(yè)  如采礦行業(yè)的工人下井歸來臉部和手部的生物特征提取都受影響，必須采用虹膜識(shí)別。

4  結(jié)語

    人們也應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到和國外優(yōu)秀的虹膜識(shí)別產(chǎn)品相比，國產(chǎn)系統(tǒng)還是有較大的差距，尤其在虹膜圖像采集硬件裝置方面。現(xiàn)在虹膜識(shí)別系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的主要問題就是獲取高質(zhì)量的虹膜圖像需要用戶的良好配合，硬件成本也比較高。所以未來虹膜識(shí)別的發(fā)展趨勢(shì)是提高系統(tǒng)人機(jī)接口的友好性，降低采集設(shè)備的成本。從硬件方面，可以設(shè)計(jì)景深較大的光學(xué)鏡頭組，引入自動(dòng)變焦技術(shù)和輔助定位技術(shù)來提高系統(tǒng)的易用性；從軟件方面，可以利用超分辨率技術(shù)和圖像增強(qiáng)技術(shù)來提高圖像質(zhì)量，通過語音提示或者視頻的方式提醒用戶配合采集設(shè)備。在安全級(jí)別要求較高的應(yīng)用環(huán)境中，虹膜圖像的活體檢測(cè)也是一個(gè)重要的方面，防止假冒者盜用他人的虹膜圖像。為了規(guī)范虹膜圖像的數(shù)據(jù)格式，統(tǒng)一硬件提供商、軟件開發(fā)商和系統(tǒng)集成商之間的數(shù)據(jù)接口，促進(jìn)各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)共享，方便研究人員之間的交流，支撐虹膜識(shí)別產(chǎn)品的評(píng)測(cè)，應(yīng)該盡早投入力量開展虹膜識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)化方面的工作。