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生物特征识别:身体即密码

2018-07-19 09:46:22|来源:经济日报|编辑:于苏燕 |责编:韩东林

谭铁牛院士在介绍虹膜识别技术。沈 慧摄

中科虹霸研发的虹膜识别产品已投入应用。 (资料图片)

  伴随着iPhone X引入Face ID,以人脸识别为代表的生物特征识别,一夜间忽然迎来“千树万树梨花开”的“胜景”

  前不久,旷视科技(Face++)宣布获得4.6亿美元C轮融资。无独有偶,商汤科技也于近日宣布获得6.2亿美元C+轮融资。指纹、虹膜、手掌、静脉……当名目繁多的生物特征识别相继涌现,无密码时代渐行渐近。

  “阿富汗少女”

  借助虹膜识别技术,时隔17年后,拍摄者在上千个自称是照片主角的人中找到了那位拥有绿色眼眸的“阿富汗少女”

  在前不久举行的2018中科虹霸产品发布会上,中国科学院院士、中科虹霸创始人谭铁牛再次讲起那个曾经牵动人心的故事——“阿富汗少女”。

  上世纪80年代,美国《国家地理》杂志封面刊登过一张照片,照片中的主角是一位拥有绿色眼眸的阿富汗少女。然而,面对这张闻名于世的面孔,没有人知道她是谁。时隔17年,拍摄者突然萌生寻找神秘少女的念头。几经辗转,他最终借助虹膜识别技术,在上千个自称是照片主角的人中找到了她。

  眼睛是心灵的窗户,也是身份的标识。虹膜是位于人眼表面黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分,包含很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等细节特征。“在很多情况下,虹膜可能是唯一能够识别身份的生物特征,国际上一系列研究表明,虹膜识别是目前最安全、最准确的身份识别。”谭铁牛称。

  根据原公安部物证鉴定中心主任、中国工程院院士刘耀提供的数据,与指纹0.8%、人脸识别2%左右的误识率相比,虹膜识别误识率可低至百万分之一。

  纵观整个世界发展史,身份鉴别技术一直是人类长期致力研究的重要课题。早期的识别技术主要通过人工比对——基于经验对检材和样本进行比较;而随着计算机技术不断发展,以指掌纹、足迹、人脸、虹膜、声纹等为代表的生物特征识别技术,日趋成熟。

  其中,指纹是最古老的生物特征识别技术,1892年,阿根廷警官利用犯罪现场的一枚血指印破获了弗朗西斯卡杀害亲子案,这是世界首例利用指纹侦破的案件。目前,我国省级公安机关指纹自动识别系统存储十指指纹总量已超过1亿人次。近些年,全国利用指纹识别系统破案总数每年在10万余起。

  人脸识别,顾名思义,是基于人脸的面部特征进行身份识别的技术。由于具有非接触、无需配合、应用方便、符合人的认知习惯等优势,目前在出入境管理、公安身份查重、公安重点人群监控等领域有所应用。

  “公安刑侦是生物特征识别的重要应用领域。”刘耀说,近年来以指纹、人脸为代表的生物特征识别技术已经在公安领域得到了广泛应用,但在应用过程中,还存在一些局限性,而虹膜识别的唯一性、稳定性恰恰弥补了这些不足。

  一个眼神确定你

  虹膜纹理具有唯一性、稳定性,因此,虹膜识别成为目前最为精准的生物特征识别技术,可以识别同卵双胞胎

  虹膜识别技术,是通过对比虹膜图像特征之间的相似性来确定人的身份。科学研究表明,虹膜环状区域的细节一岁半之后就定型,它是唯一一个能从外面看到的内部器官,不会像指纹一样存在磨损问题。

  “相比较而言,虹膜是比人脸和指纹更可靠、更难伪造的生物特征。”谭铁牛告诉经济日报记者,指纹比较容易被模仿和伪造,人脸识别会存在双胞胎、父子母女难分辨的问题。“即使同一个人,随着年龄变化,容貌也会发生改变。而且,整容、不同光照下的表情、姿态等也会影响识别效果。”谭铁牛说。

  不仅如此,虹膜还有3大特性:非接触性,中远距离就可以识别;大容量,速度快、实时性强;防伪性,通过瞳孔震颤可实现活体检测。“因虹膜纹理具有每个人都不同的唯一性、在婴儿阶段稳定后终身不变的稳定性,各类公开的对比测试和实际应用表明,虹膜识别是目前最为精准的生物特征识别技术,可以识别同卵双胞胎。”谭铁牛表示。

  不过,要将虹膜识别做到好用、易用、便捷,并不容易。谭铁牛说,虹膜识别主要涉及4大关键技术:一是虹膜成像技术,解决虹膜图像的有无问题;二是活体判别技术,解决虹膜图像的真假问题;三是质量评价技术,解决虹膜图像质量好坏问题;四是特征表达技术,解决虹膜图像的主体问题。

  以虹膜采集为例。与西方人相比,中国人的眼睛普遍较小,很多人还是眯眯眼,而拍摄时不能要求对方一直盯着摄像头,这种情况下,如何方便快捷获取虹膜成为难题。这还只是问题的冰山一角。“采集到的虹膜是不是来自活体,会不会来自玻璃眼球、照片,而不是活生生的人,抑或是义眼虹膜、计算机合成虹膜等,这些特殊情况都需要考虑到,这就涉及虹膜图像真假的问题。”谭铁牛举例说。

  在国外机构不提供数据库用于算法研究,也不出售虹膜采集设备的情况下,中国科学院自动化研究所从零开始,开始了国内虹膜识别的研究。经过多年发展,目前,中国科学院在虹膜图像获取方面完成4大跨越:从无到有,实现了零的突破;实现了从单目到双目的图像获取;实现了由近及远的图像获取;实现了从固定到移动状态的图像获取。

  根据谭铁牛提供的数据,中国科学院自主建设的CASIA虹膜图像数据库是目前国际上使用最广泛的虹膜图像数据库,有来自180个国家的1.6万多个科研团队申请使用。在虹膜特征描述的研究中,中科虹霸还建立了基于定序测量的虹膜图像特征表达一般框架,揭示了虹膜图像的本质特征,统一了主流的虹膜识别方法。

  从“刷脸”到“刷手”

  异军突起的生物特征识别正迎来发展的春天。预计2020年,生物特征识别技术的全球市场规模将达到250亿美元

  不需要银行卡,不需要密码,甚至不再需要手机,就在“刷脸付款”成为热议的话题不久,“刷手支付”再次闯入公众视野——日本大型信用卡公司JCB今年宣布,开发出了扫描手掌即可完成本人确认和信用卡付款的机制。未来,大家只需要在指定的App中注册手掌完成记录,付款时便可直接“刷手”完成支付。

  “手掌几何学识别,是通过测量使用者的手掌和手指的物理特征来进行识别。近几年再次兴起的静脉识别,则是利用静脉分布图进行个人识别,例如手指、手掌、手背的静脉。”刘耀解释。

  与传统的指纹识别相比,指静脉识别技术有一个显著特点——必须活体且有流动的血液,因此信息不能被复制或被盗;而且,不会因为手指潮湿或不干净、破损等情况就无法使用。

  近日,浙江某商业银行上线首批应用“指静脉生物识别技术”的智慧柜员机,办理银行业务不用再携带银行卡、不用输密码,只需“动动手指”。该行相关负责人表示,这项技术未来将逐步在柜面等其他场景中全面推广应用。

  异军突起的生物特征识别正迎来发展的春天。根据前瞻产业研究院统计,2007年至2013年,生物特征识别技术的全球市场规模年均增速为21.7%,预计2020年将达到250亿美元,5年内年均增速约14%。

  “面对实际应用场景,单一生物特征如同一个个‘信息孤岛’,识别准确率和稳定性会下降,如何连通这些‘信息孤岛’,实现多种生物特征信息的综合集成应用和关联融合分析,是未来发展的趋势之一。”刘耀说,国内外研究多集中在利用高质量的生物特征进行身份识别,而现场留下的指纹、足迹、视频人像等生物特征,很多都存在特征不完整、质量受限等问题。“因此,在实际应用中,如何融合低质量的生物特征数据实现高质量的识别,是今后发展的关键。”刘耀说。(沈 慧)

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