一文了解虹膜识别技术原理、优势、供应链构成

因应移动支付的需求崛起,三星最新旗舰智能手机Note 7已将虹膜识别功能列为标准配备,可望带动其他品牌展开导入相关规格应用的硬件军备竞赛。

到底什么是虹膜识别技术?目前发展状况如何?下文总结了虹膜识别的相关技术原理、发展潜力、厂商布局情况。

虹膜识别部分构成

虹膜识别系统主要包含虹膜图像采集装臵、活体虹膜检测算法、特征提取和匹配三大模块。

虹膜图像的获取是虹膜识别中的第一步,虹膜面积小,而且不同人种的虹膜颜色有着很大差别。这些使得普通的摄像头无法拍摄出可以用于识别的清晰虹膜图像。因此必须采用专用的虹膜图像采集装臵,包括红外光学成像系统、电子控制单元和适当的软件算法(如图像恢复与增强、聚焦判断等算法)。

特征提取和匹配则是虹膜识别系统中核心的部分,即使用有效的特征对虹膜图像进行描述,并刻画特征向量之间的相似性。最终由系统将采集的信息与数据库内的信息进行比对,决定用户的身份和权限等。


Note 7虹膜识别构成

就Note 7而言,虹膜识别由两部分构成:一个红外LED 发射装臵和一个专门负责虹膜扫描的红外摄像头,两者配合完成扫描、识别的过程。因此在Note 7 的正面上方,除了传统的前臵摄像头之外,还有红外LED 和红外摄像头两个孔。

根据韩国媒体的报道,本次三星发布的Note 7 搭载的虹膜识别主要的算法来自三星自家研发,红外摄像头模组来自于韩国厂商Patron,红外LED 由欧司朗提供。

虹膜身份识别系统流程


虹膜身份识别系统流程

例如:Note 7的虹膜识别的工作方式主要是通过红外扫描来实现虹膜的解锁,实际应用的时候则利用一个发光二极管(红外光)和光接收传感器工作,在虹膜检测时,首先打开红外LED,红外LED发出红外光,打到人的眼球上再反射回来,由红外摄像头Camera捕捉图片,供后端算法进行识别。

虹膜识别原理


虹膜识别原理

例如三星Note 7的虹膜识别系统包含一个特定红外LED光源,以此发射红外线辅助扫描,可以保证晚间虹膜识别的正常使用。

有人不免担心,既然有额外的红外线参与,使用虹膜识别是否也会对眼睛造成伤害?实际上并不会,用于虹膜识别的红外线波长在800-900纳米之间,能量小,复合国际安全标准,保持一定的距离使用大可放心。

虹膜识别相比于其他生物识别技术优势

虹膜识别技术是基于眼睛中的虹膜进行身份识别。虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分,其包含有很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等的细节特征。

而且虹膜在胎儿发育阶段形成后,在整个生命历程中将是保持不变的。这些特征决定了虹膜特征的唯一性,同时也决定了身份识别的唯一性。因此,可以将眼睛的虹膜特征作为每个人的身份识别对象。

我们需要指出眼纹识别和虹膜识别是不同的两个概念,虹膜识别在容错率、信息量以及稳定性上均完胜眼纹识别。眼纹识别是针对眼白(巩膜)进行的识别,而虹膜识别则是针对瞳孔外圆环部分(虹膜)进行的识别。

此前,微软、中兴、TCL、VIVO均推出过眼纹识别手机,反响不佳,主要原因是眼纹识别由于采集的是眼白的信息,存在较大的信息误差,同时眼纹识别借助现有的普通前置相机,首先环境光线的影响非常大,其次相机的识别速度慢。


眼纹识别技术有别于虹膜识别技术/虹膜的纹理

生物识别技术主要是指通过指纹、人脸、虹膜、掌纹、步态等人类生物特征进行身份认证的一种技术,其最重要的目的就是保障安全。而虹膜识别之所以能够脱颖而出,得益于其具有最高级别的安全性能。


虹膜识别的五大优势

相比当下流行的指纹识别与人脸识别,虹膜识别在准确性、稳定性、可复制性、活体检测等综合安全性能上占据绝对优势。


三种主流生物特征识别的性能对比

譬如相比指纹识别,虹膜识别的准确度更高。虹膜测定技术可以读取266个特征点,而其他生物测定技术只能读取13-60个特征点。根据富士通方面的数据,虹膜识别的错误识别可能为1/1500000,而苹果TouchID 的错误识别可能为1/50000,虹膜识别的准确率高达当前指纹方案的三十倍。

虹膜识别与指纹识别的特点对比


虹膜识别的特征点 


指纹识别的特征点

除了安全性能优越,虹膜识别手机的用户体验也是可圈可点的。对于具备指纹识别功能的手机,手指潮湿或脱皮甚至受损,都会影响指纹识别,而且由于识别精度问题,通常要识别数次才能通过验证,降低了用户体验。而虹膜识别只需要对准备镜头,不用刻意配合,在30 厘米的自然条件下,哪怕是戴着眼镜,也可以不到1 秒可完成身份认证。

在生物识别方面,目前最主流的是指纹识别,指纹识别已经大量普及,渗透到了隐私加密、支付等场景,使用十分方便。但是这并不代表虹膜识别就一定处于劣势,虹膜识别的安全性无可附加,因此在一些高层级安全场景中可以发挥重要作用。比如支付认证的情景,用户仅需要给手机一个眼神,就可以完成支付,既安全又方便。因此,指纹与虹膜各有优势,适用于不同场景,是一种互补的存在。

整体来说,指纹识别的产业成熟,应用生态完善,依旧是移动端的主要选择。而虹膜识别作为一种更加先进的存在,会持续完善,为高层级的安全认证提供有力的支持。随着生态系统的逐步完善,虹膜识别也将成为主流的选择之一。

虹膜识别的应用范围

可广泛应用于金融、医疗、安检、安防等领域。

虹膜扫描的最初应用主要是访问控制,如今,安防设备制造商都在努力占据生物特征识别市场,包括桌面验证、银行安全、电子支付、文件加密等,甚至是远程授权、云服务认证。

目前,虹膜识别凭借其超高的精确性和使用的便捷性,已经开始应用于金融、医疗、安检、安防、特种行业考勤与门禁、工业控制等领域,相信随着技术的逐渐成熟和认可度逐步提升,虹膜识别未来的渗透率和应用领域将继续提升,市场空间仍然有非常大的空间。

同时,虹膜识别在金融、医疗、安检、安防等领域的广泛使用,也为消费电子端的普及提供了生态基础,不同应用场景的交互与交融将有效提高虹膜识别的渗透加速和生态系统的丰富。


虹膜识别技术的应用范围

附:虹膜识别产业链结构

 



来源:海通证券、CNLED网

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