生物識別技術(shù)在電子終端領(lǐng)域落地應用的過程中,安全性能一直是備受矚目的問題。據(jù)媒體報道,10月24日舉行的GeekPwn國際安全極客大賽上,便有團隊破解了賽事中提供的人臉識別算法,成功誤導識別效果。而這一算法的API接口來自于亞馬遜名人鑒別系統(tǒng)(Rekognition)。

這一定程度反映出在人臉識別領(lǐng)域,算法仍有不斷完善的空間。當前被重點研發(fā)和運用的生物識別技術(shù)主要為指紋、面部和虹膜識別三種。但指紋和面部識別更為廣泛被運用,虹膜則由于信息采集和軟硬件配套等問題,目前尚未大規(guī)模普及。

“針對虹膜圖像的研究已經(jīng)有近20年歷史,第一步解決了從無到有,近距離高清虹膜圖像采集問題;第二步是從單目到雙目;第三步將解決識別遠近難題;第四步則可以將識別形態(tài)從固定深化到移動階段?！?0月19日舉行的一場業(yè)內(nèi)論壇上,中科院自動化研究所研究員孫哲南表示,目前針對虹膜識別技術(shù)開展的成像技術(shù)框架已和過往有很大區(qū)別。

研發(fā)走向成像識別一體化

虹膜識別技術(shù)一直以來被認為是生物識別技術(shù)中安全性更高的一種。這是源于,無論指紋還是面部,在外部環(huán)境乃至于人的心態(tài)等變化之下,或多或少會有所改變,但若非經(jīng)歷危及眼睛的外科手術(shù),人的虹膜幾乎會終生不變。

因此虹膜識別相比其他兩種技術(shù),相對更穩(wěn)定、防偽特征更高?！昂缒け旧硎莿討B(tài)的,瞳孔會隨著光線而變化,因此從防偽角度就有很大的價值?！敝锌坪绨钥偨?jīng)理馬力如此解釋,主要是通過紅外光下呈現(xiàn)的如斑點、條紋、隱窩等虹膜中的細節(jié)特征,識別人的身份。

“相比其他采集的信息,虹膜的物理尺寸小,人的虹膜直徑僅約11毫米,因此虹膜識別的圖像分辨率要求較高,導致虹膜成像景深比較小,用戶眼睛必須放在光圖上,特別是東方人都是褐色虹膜色素細胞,采用近紅外光才能看清虹膜紋理細節(jié)特征?！睂O哲南如此解釋道。

虹膜識別的關(guān)鍵技術(shù)主要包括四個部分:虹膜成像技術(shù)、活體判別技術(shù)、質(zhì)量評價技術(shù)和特征表達技術(shù)。具體而言,分別解決的是虹膜信息有無問題、圖像真假判斷問題、虹膜圖像的好壞問題以及圖像主體問題。

也即隨著虹膜技術(shù)未來的更大范圍應用,不止人臉,運用在以動物為代表的其他生物等領(lǐng)域中同樣可期。

據(jù)孫哲南介紹,目前其所在團隊研究的成像技術(shù)框架,是在成像過程中,引入認知任務對光學系統(tǒng)的參數(shù)和計算成像算法采用自適應處理。“我們把光場成像的研究成果運用進來,既記錄光的強度也記錄光的方向,可以得到四維光感數(shù)據(jù),然后進行計算成像的處理、擴展景深。 光場成像對虹膜識別的價值在于,可以實現(xiàn)多目標、大景深?！?

算法層面的其中一個關(guān)鍵,是如何有效分割虹膜圖像的有效區(qū)域。進行睫毛、眼睛遮擋的分割,表達虹膜的特征、進行合理檢測。

“傳統(tǒng)算法基本只能解決虹膜的分割,對圖像中的像素進行語義標準,定義是虹膜區(qū)還是非虹膜區(qū),在此基礎(chǔ)上,我們提出多任務的神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡,并且?guī)Я酥鲃右曈X注意機制。不管是可見光虹膜成像分割、跨設備、跨場景的虹膜分割,都得到很好的效果?！睂O哲南表示。

雖然當前在移動終端的應用尚未普及開,但據(jù)介紹識別效果已有大幅提升?！耙苿咏K端光靠虹膜識別還達不到非常好的效果,通過虹膜和眼珠問題特征的收集融合,識別錯誤率可以降低50%左右,在移動終端錯誤率可以達到千分之五左右,足夠滿足移動終端身份識別的需求?！睂O哲南表示。

但他也指出,目前虹膜成像模式存在成像和認知計算分離問題,即成像和識別算法尚未一體化。目前的研究方向便是,在成像過程中,引入認知任務的驅(qū)動,比如在成像過程中采用動態(tài)可變的傳感框架,可以自適應選擇最優(yōu)波段、成像光學參數(shù)、計算成像算法等,對運動的目標主動式成像。

“在未來,從受控場景到復雜場景的生物特征,一定會在感知模式、采集難度等方面進一步優(yōu)化。尤其是數(shù)據(jù)量很大的時候,對于深度學習的算法需要繼續(xù)革新。同時我們也在做遠距離、多模態(tài)、高通量、無感知的設備。”中科虹霸總經(jīng)理馬力總結(jié)道。

應用場景加速落地

技術(shù)逐步成熟之后,落地的進展最先與國家標準建立有關(guān)。“十三五”以來,大量虹膜識別相關(guān)的國家和行業(yè)標準開始發(fā)布或立項。

據(jù)馬力介紹,目前已發(fā)布的標準,內(nèi)容指向包括圖像技術(shù)要求、數(shù)據(jù)交換格式、算法測評方法、程序接口規(guī)范等方面;對于采集設備通用技術(shù)要求方面正在報批過程中。

實際上目前政府級別單位掌握的虹膜數(shù)據(jù)遠比想象中龐大。馬力在前述論壇中介紹,目前全球通過指紋、人臉、虹膜技術(shù)已面向十億以上人口做過采集,而虹膜在全球到目前為止有不到20億的采集數(shù)據(jù)在政府手中。

至于目前在生活中落地較慢的原因,主要與信息采集難度和終端應用有關(guān)。拓墣產(chǎn)業(yè)研究院分析師陳彥尹25日告訴21世紀經(jīng)濟報道記者,由于虹膜辨識技術(shù)早期的整體技術(shù)尚不夠成熟、建置成本過高,因此只有如金融機構(gòu)這類最在意安全性及隱私的地方采用居多。這幾年隨著各類型生物辨識技術(shù)成本下降,全球都更重視以此帶來的價值。

“虹膜辨識與人臉辨識的確是最常被拿來做對比,因為兩種技術(shù)都屬于不需要像指紋辨識一樣碰觸感測設備的技術(shù)。但針對國內(nèi)政府近幾年想在眾城市推行的安防概念來說,其推行難度比人臉辨識大許多。雖然兩者都是針對拍回的圖像進行辨識,但在相對遠的距離之下,拍眼睛及人臉所傳回的圖片大小、清晰度等都會有較大落差,容易造成虹膜辨識所需要的生物特征值不足問題?！彼忉尩馈?

若從移動終端的應用角度分析,則與終端本身的軟硬件配套有關(guān)。手機就是最直接的場景,如面部識別之所以在今年開始大規(guī)模采用,很大程度來自于去年底,蘋果推出的iphone X開始大規(guī)模運用到面部識別技術(shù)。此后軟件配套不斷豐富,才有了更多使用場景落地的可能。

當然這是消費終端,在許多海外國家,其實早已開始虹膜識別的場景應用。“虹膜識別整體增長速度非?？?每年復合增長率可以達到20%以上?！睂O哲南介紹道,除了常規(guī)2G(政府)方面落地較快的安檢通關(guān)、反恐等領(lǐng)域,針對特殊人群的識別、在海外銀行的落地也在快速推進。

比如備受關(guān)注的兒童安全方面,當前國內(nèi)主要通過DNA驗證,但該方式成本較高、檢測時間長。馬力介紹道,作為公益性項目,中科虹霸已在全國超過20個省市派出所、幼兒園建立虹膜采集點,面向0-12歲兒童采集數(shù)據(jù),正是為解決兒童丟失、拐騙等問題。

在印度、印尼、墨西哥、菲律賓等,尤其是東南亞和非洲國家,已經(jīng)出臺政策推動全民采集生物特征。這是把技術(shù)落地在海外的契機。

“我們已授權(quán)一些國外公司把虹膜識別技術(shù)用在聯(lián)合國難民營管理,采用虹膜識別+區(qū)塊鏈技術(shù),用于管理聯(lián)合國幾百萬難民?！睂O哲南介紹道,目前已運用在中東、敘利亞、埃及等國家的難民管理。

與人體形態(tài)接近的動物領(lǐng)域也有探索,比如寵物狗。“對寵物狗的身份管理,傳統(tǒng)是打電子標簽,但這對狗是一個傷害。現(xiàn)在已有地方采用虹膜對狗建立檔案,運用在寵物醫(yī)院、日常管理等方面?！睋?jù)孫哲南介紹,經(jīng)過實驗,準確率可達99.9%以上。