三分鐘深度解讀虹膜識別手機

這年頭,你還沒聽過虹膜識別嗎?

前幾年,智能手機領域被蘋果玩了個新花樣,把指紋識別加入到手機解鎖中,結果一發不可收拾,現在沒有指紋識別的手機那都不能算手機了。

三星心裡不平衡了,也在手機里引入了虹膜識別,當然,其實在國內市場上最先加入虹膜手機應該算曾經的Nokia,後來的微軟Lumia系列,再後來不痛不癢地消失了,筆者有幸用過那款手機。其實虹膜識別也蠻好用的,缺點是照片、假眼照樣能註冊進去。

現在市面上還比較火爆的手機是三星s8,自帶虹膜識別。可能沒體驗過的同學不知道虹膜識別是個甚,下圖可以參考下。

進入解鎖界面的瞬間,打開虹膜攝像頭和人臉攝像頭,此時紅外照明LED也點亮,然後瞬間識別完成,進入手機主頁。

今天就給大家說說虹膜識別是什麼。

一、虹膜是啥

首先,人眼分為鞏膜、虹膜和瞳孔。鞏膜是眼鏡里兩側的白色部分,而瞳孔就是眼睛裡面那個黑色的會收縮的小圓圈。鞏膜和瞳孔之間的圓環狀區域就是虹膜。

這張圖應該看得很清楚了。一般來說,你看自己的眼睛裡虹膜和瞳孔一起像個黑葡萄。誰叫咱是黑眼睛呢。也有人的虹膜紋理肉眼可以分辨的出來,另外有的色目人的虹膜紋理也可以看見。

筆者往往聽到虹膜識別,就是視網膜識別,就是照眼睛。視網膜識別,是不對的,照眼睛嘛也勉強算對。因為虹膜識別首先要做的就是要保存人眼的圖像。

二、虹膜採集

根據虹膜的生理特徵,一般亞洲人的虹膜顏色偏深,肉眼是看不見虹膜紋理,當然用手機拍也拍不出來,因為手機一般對非可見光進行屏蔽了。但是虹膜的生理特徵對近紅外光束是反射的。

根據這個特點,可以使用一些小紅外光源照射到虹膜,虹膜將照射過來的紅外光束反射到攝像頭裡,而且恰好這個攝像頭又是可以在近紅外光下使用,那麼根據虹膜反射回來的光束,就可以被拍攝到清晰的虹膜了。

拍到了一整張人眼的圖像之後,然後再通過圖像的邊界特徵的提取,根據虹膜圓和瞳孔圓的外徑提取,把虹膜區域進行精準分割,從而完成了虹膜的採集。

三、虹膜編碼

分割之後對該圖像進行編碼處理,通過特定的編碼方式,得到一些字元串,這些字元串就是虹膜的模板,這個過程就稱之為虹膜編碼過程。整個過程通過計算機軟體或者相關的硬體來完成。

三、虹膜識別過程

保存了編碼好的模板之後,則可以開始虹膜識別了。通過一樣的方式,不斷地對採集的虹膜圖像進行編碼,同時將實時編譯的虹膜代碼和保存的模板進行匹配,這個匹配的過程就是虹膜的識別過程。

四、虹膜識別結果

既然是一個匹配的過程,那麼結果只有兩個:匹配成功和匹配失敗。

對手機來說,匹配成功那麼就解鎖完成,失敗則解鎖失敗。

所以虹膜識別主要用來解鎖、身份認證。認證成功之後用的應用,又可以衍生很多行業了。如過虹膜門鎖,虹膜考勤,虹膜閘機等。

一些答疑:

  1. 虹膜識別的過程其實是黑白的圖像。

    因為虹膜識別需要近紅外照明,近紅外照明一打過來,基本上就成了黑白的圖像了,不知道大家看沒看過夜視儀或者夜間的監控畫面,嗯,其實就是下圖這個樣子:

夜視儀拍攝的效果

監控相機夜間拍攝的效果

因為夜間需要使用紅外增強照明,所以就是這個樣子。哈哈,不知道那些可夜視的動物所看到的是不是這樣的圖像呢?

2.真實的虹膜圖像是什麼樣的?

嗯,說了這麼多,實際採集到的虹膜圖像就是下面這個樣子。

哈哈,沒見過的小朋友一定會覺得有點小害怕,怎麼會那麼丑!!!這是因為人眼看習慣了彩色圖像,而且人眼只能看到光譜中的小部分有色光譜。而自然界很多光譜咱都看不見。

也別太在意。三星的手機里,把人臉相機截取一部分眼睛的圖像給你看,所以你看不到虹膜的圖像而是普通的人眼睛,這時候需要自拍攝像頭和虹膜攝像頭同時工作。

而別的虹膜手機,沒增加這項功能,畢竟還要增加一個工程師對彩色相機和虹膜相機的做一個完美的調試,這都需要燒錢的,兩個攝像頭一起工作也需要耗電的。所以有的虹膜手機看到的是你的彩色眼睛,而有的是看到黑白的眼睛哦!!

3.虹膜採集的攝像頭在哪裡,為什麼不和自拍頭搞一起呢?

上圖所示,紅色圈圈內部是兩個攝像頭,左邊的攝像頭為自拍頭,右邊那個小小又帶點藍色的攝像頭,就是虹膜頭了。為什麼不和自拍頭集成為一個,因為自拍頭過濾掉了紅外,這樣拍出來的圖像符合我們的審美;而虹膜頭,必須要拍清楚虹膜而不需要照顧我們人眼只能看可見光的需求,所以只對紅外成像而過濾掉可見光等其他光束。所以虹膜手機的成本要高一些哦。

4.虹膜手機還需要一個紅外光源。

嗯,上面那個圖片手機里光源沒有點亮,咱換一張圖來看。

這張圖中綠色圈圈就是點亮的紅外LED。嗯,這個光源有點費電,所以只有在抓取虹膜圖像的時候才點亮,用完了虹膜就立即熄滅。具體如何使用請參考前文中的小動畫,在使用的時候有個燈會閃一下。說到這裡,會有一個疑問,虹膜識別不是紅外光照明嗎,為什麼會有個紅色的小燈點亮呢?

這是因為,虹膜識別使用的是近紅外光LED,而LED的發光的光譜曲線並沒有那麼線性,而是呈現一個二次分布曲線狀的光譜,而恰好有一截光譜停留在肉眼可見的紅光區域,所以會看到一個光源狀的小紅斑。

5.晚上能不能用虹膜識別?

虹膜識別是用的單獨的紅外照明,所以不管在白天還是晚上,都是可以正常使用的。

6.戴隱形眼鏡戴美瞳能不能使用?

隱形和美瞳,並不能改變虹膜的紋理,隱形眼鏡是透明的,沒有覆蓋虹膜紋理,所以是可以使用,但是如果隱形眼鏡壓到了虹膜,而且剛好對虹膜紋理造成了改變,也有可能會導致和註冊的虹膜圖像存在差異而帶來識別失敗。關於美瞳,美瞳的紋理會覆蓋虹膜紋理,在虹膜識別中是不允許的,高級一些的虹膜演算法會對美瞳進行甄別,如果帶有美瞳,可做到採集失敗。而且就算是可以戴著美瞳採集和識別,如果你能夠保證每次虹膜識別的時候都能把美瞳的紋理和虹膜紋理保持不變,或者美瞳一直不摘除,那麼也是可以正常使用虹膜識別哦。而一般人每次用美瞳不可能保證紋理的位置固定不變,所以還是別用美瞳做虹膜識別了。在網上也看到有的人說美瞳不影響虹膜識別,這種說法是不夠嚴謹的。

好了,今天先說到這裡。

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