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1.  引言

    一個公平、安定和高效的社會離不開安全可靠的身份認證解決方案。尤其在網(wǎng)絡(luò)高度發(fā)達、人員交往和流動頻繁的現(xiàn)代社會里，人們對身份識別技術(shù)提出了更高的要求。在需求的驅(qū)動下，基于人臉、指紋、虹膜、手形、筆跡等生物特征的識別技術(shù)應(yīng)用而生。其中虹膜識別是一個新興的熱門發(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、條紋、細絲、隱窩等細節(jié)特征。在上個世紀首先是由眼科醫(yī)生發(fā)現(xiàn)了人眼虹膜的獨特性，到1993年英國劍橋大學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別產(chǎn)業(yè)化的進程。現(xiàn)有國外的商業(yè)虹膜識別產(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、社會福利發(fā)放、建筑物的進出控制、銀行自動提款機。從已經(jīng)公布的大規(guī)模實驗室測試和實際應(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構(gòu)。這幾年國際虹膜識別市場已經(jīng)進入了高速發(fā)展期，預(yù)計到2008年的年收入將達到3.66億美元。

2  國內(nèi)研究成果

    出于對國防安全的重大意義，虹膜識別的研究已經(jīng)上升到了戰(zhàn)略高度。2000年美國國防高級研究項目署（DARPA）就啟動了遠距離生物特征識別的研究項目，其中也包括虹膜識別。2003年11月，美國中央情報局（CIA）也開始研究用于監(jiān)控目的的虹膜識別系統(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證技術(shù)的研發(fā)投入。對于我國這樣一個人口眾多的國家，研究和開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的虹膜識別系統(tǒng)具有深遠的意義。
可喜的是，在我國越來越多的科研工作者正投身于虹膜識別國產(chǎn)化的進程，雖然起步較晚，但是部分研究成果已經(jīng)達到了國際領(lǐng)先水平。中國科學院自動化研究所（以下簡稱中科院自動化所）的模式識別國家重點實驗室是國內(nèi)最早從事虹膜識別研究的單位之一，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。從硬件到軟件都實現(xiàn)了完全自主知識產(chǎn)權(quán)的目標，突破了早期西方國家的技術(shù)壟斷與封鎖。我國的虹膜識別研發(fā)的進展已經(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等高級別刊物。實驗表明，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。截至目前為止，已有70個國家和地區(qū)的800多個研究單位申請使用此虹膜圖像數(shù)據(jù)庫，大大提高了我國在該領(lǐng)域的學術(shù)影響和國際地位。
    ?  美國國家自然科學基金委組織的美國生物特征識別發(fā)展戰(zhàn)略研討會主動提出要和中國開展虹膜識別研究的合作。
    ?  中科院自動化所組織開發(fā)的“便攜式虹膜識別系統(tǒng)”2003年榮獲國家五部委頒發(fā)的“國家重點新產(chǎn)品證書”，國際權(quán)威學術(shù)評論MIT Technology Review也高度評價了此虹膜識別系統(tǒng)。
    ?  國際上首次虹膜識別算法競賽在我國舉行，為了積累經(jīng)驗，這次競賽主要對國內(nèi)的研發(fā)人員開放。

3  應(yīng)用領(lǐng)域

    現(xiàn)在國內(nèi)的虹膜識別應(yīng)用已經(jīng)開始啟動，去年的銷售額估計在1 000萬人民幣左右，發(fā)展勢頭強勁。可以預(yù)計，我國虹膜識別產(chǎn)業(yè)化將迎來一個明媚的春天。國內(nèi)虹膜識別的主要應(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)銷售的國外虹膜識別產(chǎn)品也主要安裝在高檔的房地產(chǎn)項目上用于訪問控制。
    (2)  金融和證券  中科院自動化所、模識科技公司和寧波八一集團共同研發(fā)的基于虹膜識別的銀行保險箱/柜已經(jīng)投入市場，國內(nèi)第一臺虹膜識別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。
    (3)  電子護照和第二代身份證  2003年國際民航組織公布的規(guī)劃將要求在個人護照中加入生物特征（面相識別、虹膜識別、指紋識別）并在進入各個國家的邊境時進行個人身份的確認。我國遲早會加入這個計劃，出于國家安全的考慮，國產(chǎn)虹膜識別系統(tǒng)將有較大的競爭優(yōu)勢。我國的第二代身份證也為生物認證技術(shù)的實施預(yù)留了空間。
    (4)  醫(yī)療保險和養(yǎng)老保險的發(fā)放  我國的社會保障事業(yè)正在蓬勃發(fā)展中，由于虹膜特征能夠保持終身不變，虹膜識別技術(shù)將可用于參保人員的身份確認，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)出臺電子簽名法，如果在數(shù)字簽名方案中引入虹膜識別，必將增加網(wǎng)上交易的安全性。
    (7)  信息安全  如文件加密，密碼學和虹膜識別的結(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，必須采用虹膜識別。

4  結(jié)語

    人們也應(yīng)該清醒地認識到和國外優(yōu)秀的虹膜識別產(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)在虹膜識別系統(tǒng)在實際應(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。所以未來虹膜識別的發(fā)展趨勢是提高系統(tǒng)人機接口的友好性，降低采集設(shè)備的成本。從硬件方面，可以設(shè)計景深較大的光學鏡頭組，引入自動變焦技術(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。在安全級別要求較高的應(yīng)用環(huán)境中，虹膜圖像的活體檢測也是一個重要的方面，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，促進各種計算機應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)共享，方便研究人員之間的交流，支撐虹膜識別產(chǎn)品的評測，應(yīng)該盡早投入力量開展虹膜識別標準化方面的工作。