虹膜：藏在眼睛裡面的「身份證」

06-04

大家都知道，每個人的指紋都是不一樣的，通過指紋可以進行身份識別。可是，你知道嗎，人體有一個比指紋更加適合作為身份識別的結構，就是眼睛裡面的虹膜。指紋可能會因為外傷或者磨損而發生改變，而虹膜是很少會發生變化的。

　　那麼，什麼是虹膜呢?其實，我們平時說人的眼睛的顏色，比如說漢族人是黑眼睛，有些少數民族和外國人是藍眼睛或者棕色眼睛。這裡說的黑色、藍色或者棕色，其實就是虹膜的顏色。從醫學的解剖位置上看，虹膜位於角膜之後，晶狀體之前。我們看到人的眼睛前面是透明的角膜，裡面有一個像是車輪的形狀的黑色或藍色的結構，就是虹膜了。從外觀上看，虹膜位於黑色的瞳孔與白色的鞏膜之間。透過角膜可見虹膜呈圓盤形狀，其中央為瞳孔。瞳孔可隨著外界光線的變化而自動縮小或擴大。

　　每個人虹膜上的紋理、血管、斑點等細微特徵各不相同，世界上幾乎找不出兩個虹膜完全一樣的人，而且這些特徵基本上是終生不變的，所以虹膜可用於身份識別。與其他的生物特徵相比，虹膜具有唯一性、穩定性、防偽性和非侵犯性等諸多優點，因而虹膜識別技術具有了巨大的研究意義和廣泛的應用前景。

　　19世紀，法國科學家最早提出根據人類的生理特徵進行身份識別的思想，並應用於巴黎的刑事監獄中，使用耳朵大小、腳的長度等生理特徵來區分不同的犯人，虹膜也是當時使用的生理特徵之一，不過那時主要利用的是虹膜的顏色信息(與亞洲人不同，歐洲人的虹膜具有各種各樣的顏色)和形狀信息。 1936年，眼科專家Frank Burch指出虹膜具有獨特的信息，可用於身份識別;1987年，眼科專家Aran Safir 和 Leonard Flom首次提出利用虹膜圖像進行自動虹膜識別的概念，但當時並沒有開發出一個實際的應用系統。1991年，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的Johnson 實現了一個自動虹膜識別系統，這是有文獻記載的最早的一個應用系統。隨後，在1993年，英國John Daugman實現了一個高性能的虹膜識別原型系統。(本文作者為眼科醫生李海燕，轉載請註明出處：海燕眼科) 目前，大部分自動虹膜識別系統都是使用Daugman的核心識別演算法。Richard Wildes在1996年同樣成功研製了基於虹膜的身份認證系統。我國的中科院自動化所模式識別國家重點實驗室於2000年成功開發出具有自主知識產權的虹膜識別原型系統，還利用研製的虹膜圖像獲取裝置建立和共享了用於科學研究的虹膜資料庫(CASIA虹膜資料庫)，這是當前世界上最大的共享虹膜資料庫，正逐漸成為虹膜識別研究領域的公共平台。

　　虹膜識別技術可應用於金融、保密、保衛、保安等領域，假如技術再加以改進，價格更為低廉的話，其應用範圍可大為擴展。例如，在辦理出入境手續時，可作人身證件作用。在簽證時採集好虹膜紋絡，傳輸到各出入境關口，就可達到憑目光進出境。在汽車上安裝虹膜識別專用卡，就可能大大提高汽車的防盜性能。甚至一幢樓、一個單元的居民住宅安全也可應用這種技術，普通居民用目光開門將不再是夢。

　　在眼科的近視矯正手術中，現在也開始應用「虹膜識別」技術了。近視激光矯正手術是通過激光改變角膜的形態，從而把角膜製作成「眼鏡」，達到矯正視力的目的。由於目前對激光切削的精確性要求越來越高，激光的光束需要對應到角膜上的每一個點，才能達到最佳的矯正效果。但角膜本身是透明的，沒有血管和紋理，很難進行精確定位，因此可以藉助於虹膜的特點進行識別。患者在手術前進行檢查的時候，是坐著的，但在做手術的時候，是躺著的。(本文作者為眼科醫生李海燕，轉載請註明出處：海燕眼科) 人在坐立位和仰卧位時，眼球會發生一定的旋轉。如果僅僅按照術前檢查的結果進行激光切削，眼睛的一些數據，包括散光軸向、波前像差數據，就會發生一定的偏差。因此科學家發明了帶有虹膜定位功能的準分子激光設備，可以通過虹膜的紋理，發現眼球的旋轉，並進行相應的補償，就很好地解決了這個問題，使激光治療得更精準，當然治療效果也會大大提高。