如果您不喜欢随身携带钥匙,请想象一下,只要盯着门几秒钟就能解锁,那将有多酷!虹膜扫描技术可能很快使这种事情变得完全常规化,目前虹膜扫描技术已被用于机场和军事基地等场景。
虹膜扫描是生物特征识别 (基于复杂的人体测量结果进行身份检查)最准确的形式——远胜于指纹(可随时间磨损)或DNA分析(不是即时)的形式。
计算机安全系统可以通过解码虹膜(眼睛的彩色部分)中的独特图案来识别您。该手持式扫描仪由SecuriMetrics Inc.为美国军队制造。
为什么要使用生物识别?
地球上比以往任何时候都有更多的人,拥有更多的东西,每天交换更多的信息。安全性从未像现在这样重要,但是具有讽刺意味的是,得益于每个人都可以使用的计算能力,安全破解从未如此简单。
传统上,安全性依赖于难以快速完成的事情:如果没有正确的金属密钥,则锁在物理上很难被打开,而如果没有正确的数学密钥,则很难获得通过加密(计算机加扰)保护的信息。但是这种安全性有一个基本缺陷:使用正确的密钥,即使是错误的 人也可以快速获得访问权限。
扫描仪可以制成手持式且易于携带,就像美国陆军使用的那样,也可以壁挂式安装在机场等地方以方便使用
大多数安全专家认为生物识别(人体测量)就是答案,而不是通过任意的锁和键来限制对事物的访问。我们向人们授予访问权限,如果我们可以通过测量它们身上的一些独特图案来积极地识别它们。
如果您考虑一下,普通的护照照片就是生物识别的粗略示例。当边防人员看着你的脸并将其与护照照片进行比较时,他们所做的就是直观地比较两张图像。一个鼻子比另一个大吗?眼睛分开了吗?那是简单的生物特征识别。麻烦在于我们的脸总是在变化,很多人看起来很相似。
指纹是一种更可靠的生物识别形式,但即使它也不是绝对可靠的:疾病和伤害以及基本的磨损会及时改变我们手指上的脊纹。
虹膜扫描是一种更可靠的识别人员的方法,这就是通过快速拍摄他们的眼睛!
是什么使虹膜扫描与众不同?
虹膜是有色的肌肉环,像照相机的快门一样打开和关闭眼睛的瞳孔。当我们进入子宫时,虹膜的彩色图案是由遗传决定的,但是直到我们大约两岁时才完全形成。它来自一种叫做黑色素的色素, 黑色素含量越高,眼睛就越棕,而蓝色的眼睛就越少。尽管我们谈论的是人们有“蓝眼睛”,“绿眼睛”,“棕眼睛”或其他任何事物,但实际上人们的眼睛的颜色和图案非常复杂且完全独特:一个人的两只眼睛的图案完全不同彼此之间,甚至在基因上相同的双胞胎都有不同的虹膜模式。
谁发明了虹膜扫描?
这是虹膜扫描技术发展的快速历史。
1936年:美国眼科医生Frank Burch提出了在技术可行之前就从虹膜图案中识别人的想法。
1981年:美国眼科专家伦纳德?弗洛姆(Leonard Flom)和阿兰?萨菲尔(Aran Safir)讨论了使用虹膜识别作为生物识别安全形式的想法,尽管技术还不够先进。
1987年:Leonard Flom和Aran Safir获得了虹膜识别系统基本概念的美国专利#4,641,349.
1994年:美国出生的数学家约翰?道格曼(John Daugman,现任英国剑桥大学计算机科学教授)与弗洛姆和萨菲尔合作开发了算法(数学过程),该算法可以将虹膜照片转换为唯一的数字代码。同年,他因“基于虹膜分析的生物特征个人识别系统”而获得美国专利#5,291,560.Daugman被认为是实用虹膜识别的发明者,因为他的算法被用于大多数虹膜扫描系统中。
1996年:宾夕法尼亚州兰开斯特县监狱开始测试虹膜识别功能,以检查囚犯身份。
1999年:德克萨斯州休斯顿的Bank United Corporation将超市的ATM转换为虹膜识别技术。
2000年:北卡罗莱纳州的夏洛特/道格拉斯国际机场和德国的Flughafen法兰克福机场成为首批在日常旅客检查中使用虹膜扫描的机场中的两个。
2006年:在希思罗机场,盖特威克机场,伯明翰机场和斯坦斯特德机场等英国机场安装了虹膜扫描系统。尽管存在隐私问题,成千上万的旅行者还是自愿选择使用机器来避免冗长的护照检查队列。
虹膜扫描在实际中如何工作?
要通过虹膜扫描系统,必须识别出您的眼睛的独特图案,以便您能够被正确识别。这意味着虹膜扫描必须涉及两个不同的阶段:注册(首次使用系统时,系统会学会识别您)和验证/识别(在以后的情况下对您进行检查)。
虹膜是眼睛中间黑色瞳孔周围的彩色部分。像这样的“蓝眼睛”中黑色素(棕色色素)较少。如果虹膜扫描不能清楚地识别关键特征,则可以使用多种图像增强算法(处理数字图像的数学方法)使它们更加清晰。
注册
首先,系统需要了解的所有人员都必须对其眼睛进行扫描。这个一次性过程称为注册。每个人都站在相机前,用普通光和不可见红外光(夜视系统中使用的一种波长比普通红光更长的光)对数字化的眼睛进行拍照。在虹膜识别中,红外线有助于显示深色眼睛的独特功能,这些深色眼睛在普通光线下无法清晰显示。然后用计算机分析这两张数码照片去除不必要的细节(例如睫毛),并识别约240个独特功能(是指纹系统使用的“比较点”的大约五倍)。这些特性对于每个人来说都是唯一的,它们变成了一个简单的512位数字,称为IrisCode,并与您的姓名和其他详细信息一起存储在计算机数据库中。注册过程是完全自动的,通常不超过几分钟。
验证
将您存储在系统中后,只需检查一下您的身份即可。您只需站在另一台虹膜扫描仪前面,然后再次拍照即可。在将其与数据库中存储的数百,数千或数百万个图像进行比较之前,系统会快速处理图像并提取IrisCode?。如果您的代码与存储的代码之一匹配,则可以肯定地识别您;如果没有,那么运气不好!这要么意味着您不被系统所认识,要么就不是您声称的身份。
仔细研究虹膜扫描
虹膜扫描将一组极坐标叠加在眼睛的扫描图像上,以便可以识别关键特征并将其转换为强大的IrisCode。来自美国专利#5,291,560: John Daugman提供的基于虹膜分析的生物特征个人识别系统,由美国专利和商标局提供。
入学和验证都涉及拍摄一个人的虹膜并提取其关键特征。这是计算机科学家John Daugman在1990年代开发的扫描过程的简单概述:
1. 照相机扫描人的眼睛并产生数字图像。
2. 图像处理软件试图通过绘制两个圆来隔离虹膜,一个在其内边界(在瞳孔和虹膜之间),另一个在其外边界(在虹膜和白色外巩膜之间称为角膜缘)。内边界相对容易检测,因为它通常是一个亮度突然变化的圆,瞳孔移至虹膜。尽管必须考虑到眼睑阻塞虹膜部分的可能性,但使用大致相似的过程来查找外部边界。
3. 然后将极坐标(从其原点开始的同心圆和径向线)添加到图像中,以定义单独的“分析区域”,以便可以在二维空间中准确定位和比较虹膜的关键特征。该系统巧妙地允许虹膜随瞳孔在不同的光照条件下生长(扩张)和收缩(收缩)而变化的方式。
4. 然后,使用带通滤镜将虹膜中的亮区和暗区的模式转换为数字形式(严格地说,如果给定区域中的亮度大于一定量,则滤镜可能会注册1,否则会注册0 ),然后进行一些数学运算,就可以生成唯一的数字IrisCode?。不管眼睛是否散瞳,特定的眼睛都会生成大致相同的代码。
虹膜扫描的优缺点
虹膜扫描的最大优势在于它的准确性和可靠性:据估计,它至少比指纹识别准确度高十倍(据称产生的误匹配率约为1-2百万,而指纹识别的误匹配率则为100,000的十分之一。英国国家物理实验室于2003年进行的一项研究),尽管SRI(这项技术的开发者) 声称其准确性“可能高出1000倍以上”。[1] 当指纹不断暴露并容易受损时,虹膜自然受到角膜(眼睛的透明前涂层)的保护,其图案似乎可以可靠地保持数十年不变(尽管不一定是终身的)。与需要直接接触并且必须保持一尘不染的指纹扫描仪不同,虹膜扫描可以在距眼睛一定距离的地方安全卫生地进行。
照片:SecuriMetrics Inc.制造的美国陆军手持虹膜扫描仪的另一幅视图。美国陆军礼貌用Jason T. Bailey摄。
虹膜扫描的缺点包括较高的初始成本以及它仍然是一种相对未尝试的技术(例如,一些试验发现错误匹配的比率比最初声称的要大得多)。尽管虹膜扫描适用于所有年龄段的人,但对于年幼的孩子 (1-4 岁),其 准确性要比成人低。公民自由运动家也表达了对隐私的担忧-未来的虹膜扫描技术可以被开发出来,这将使人们在不知情或不合作的情况下被秘密跟踪(几米的距离)。
隐私和安全也是关注点。生物识别技术的支持者声称,与传统的,非常脆弱的技术(例如简单的密码和PIN码)相比,它可以自动使计算机和ATM访问等事物更加安全。但是批评家们强调了犯罪分子通过使用高分辨率的眼睛照片甚至一个人的死眼球(虽然听起来听起来很恐怖)损害虹膜扫描安全性的风险。最新的虹膜扫描系统试图通过检测眼睛的运动或查看人的眼睛在不同光照条件下的变化来解决这个问题。还有黑客和数据泄露的问题,如果所窃取的信息是生物特征信息,则可能会更加严重。如果您的指纹被盗,然后可以用来访问使用指纹访问功能的任何其他系统,您可能会怎么做?您无法像更改房屋钥匙或计算机密码那样来改变手指。另一方面,请务必记住,生物识别系统通常不会存储原始生物特征信息。例如,虹膜扫描使用的是源自您的虹膜的编码模式,而不是虹膜本身,即使被盗,也有可能为同一个人生成不同的虹膜代码,这等效于更改锁定入室盗窃后的家。
总而言之,虹膜扫描在准确性和安全性方面得分很高,在长期有效性方面得分较高,在易用性以及用户对它们的满意程度方面得分中等。