虹膜識別捕獲設備設計中的四大關鍵挑戰(zhàn)

這是一項高度精確的技術，因為人的虹膜圖案不會隨年齡而變化，并且對偽造的挑戰(zhàn)更大。但是，虹膜的合格圖像要比面部或指紋更具挑戰(zhàn)性。

虹膜識別正在追趕其他流行的生物識別應用程序，例如在全世界范圍內使用的指紋和面部識別。這是一項高度精確的技術，因為人的虹膜圖案不會隨年齡而變化，并且對偽造的挑戰(zhàn)更大。但是，虹膜的合格圖像要比面部或指紋更具挑戰(zhàn)性。

一般而言，虹膜生物識別系統(tǒng)的實現(xiàn)包括三個主要部分：圖像采集設備（虹膜相機）；用于模板創(chuàng)建，注冊和匹配的生物識別軟件；以及通常用于護照控制，機場售貨亭，訪問控制和執(zhí)法應用程序的數(shù)據(jù)庫管理平臺（圖1）。本文重點介紹圖像采集設備的設計。

虹膜生物識別系統(tǒng)具有這三個主要組成部分

讓我們看一下虹膜識別捕獲設備設計中的一些關鍵挑戰(zhàn)。

1、目標距離

從相機到被攝對象眼睛的距離越大，捕獲設備將越復雜和昂貴。因此，虹膜照相機根據(jù)其拍攝范圍被分為幾類。在這里10-30厘米是最常見的范圍。系統(tǒng)的圖像傳感器特性和調制傳遞函數(shù)（MTF）對于將攝像機進一步細分為注冊和/或驗證的手段至關重要。前者需要更高的MTF。

2、多種眼睛顏色

由于使用圖像對比度來提取虹膜的圖案，因此捕獲光的波長必須支持多種顏色。因此，必須考慮功耗，符合IEC-62471的眼睛安全輻射以及脈沖光與照相機積分時間的同步性來選擇傳感器的光譜響應和照明波長。

3、運動模煳

該設備必須能夠承受一定程度的目標運動，因此在設備的光學系統(tǒng)中設計的捕獲量起著至關重要的作用，尤其是攝像機的景深。鏡頭的光圈，在捕獲時間內輻射的光量，光的波長以及鏡頭的特性決定了相機保持對焦的目標距離之下和之上的深度。

4、匹配能力和互操作性

良好的虹膜圖像采集指標可比較使用同一相機捕獲的同一對象的圖像，并計算成功匹配的圖像百分比。這個概念稱為匹配能力。當使用來自不同供應商的相機拍攝的同一主題的圖像進行匹配時，該概念稱為互操作性。

匹配圖像的百分比表示被測相機能否與同一系統(tǒng)中的其他虹膜相機配合使用。同時，圖像之間的漢明距離是用于測量匹配能力的度量。漢明距離的范圍是0到1。距離0越近，圖像越相同。調整用于圖像增強的相機設置以設置最佳條件，在該條件下，所捕獲的圖像將獲得很高的匹配能力和互操作性。

5、虹膜識別標準

有兩個ISO標準設定了虹膜圖像質量和虹膜圖像信息交換的要求：ISO/IEC29794-6和ISO_IEC_19794-6。沒有適用于虹膜照相機選擇的官方生物統(tǒng)計標準，例如，聯(lián)邦調查局的指紋附錄F。但是，NIST通過大量出版物和研究為標準化和開發(fā)該技術提供了指導。

虹膜識別的關鍵部分當然是生物識別軟件，該軟件具有從虹膜圖像中提取獨特圖案以創(chuàng)建虹膜模板的算法。虹膜模板是用于注冊和匹配的工具。當前，模板創(chuàng)建是專有的，這意味著使用一個生物識別軟件創(chuàng)建的模板文件只能由該軟件包進行編碼和解碼，該軟件包是擁有該軟件的公司專有的。

用于虹膜圖像質量分級，模板創(chuàng)建，注冊和匹配的算法開發(fā)本身就是一個完整的領域。一些公司同時使用圖像采集設備和生物識別軟件，而另一些公司則同時使用其中之一。隨著這項技術的不斷發(fā)展，可以與多種第三方生物識別軟件產品一起使用的圖像采集設備和訪問控制嵌入式平臺的機會也在不斷擴大。

虹膜相機對注冊和驗證（匹配）的要求不同。前面提到的ISO標準確實適用于注冊攝像機；但是，不需要驗證相機遵循標準。旨在開發(fā)一種既能完成注冊又能進行驗證的低成本注冊相機，它是虹膜識別解決方案集成商的替代產品，因為他們可以用虹膜相機和來自不同供應商的軟件平臺構建解決方案。

對于尋求小型工廠或學校訪問控制的小型集成商來說，這將是一種預算解決方案。同時，對于大型集成商（例如政府或軍方）而言，這將是可行的采購策略。

采集設備的主要任務是在實時視頻流中定位一個人的虹膜，并將其傳遞給生物特征識別軟件進行分割，然后再分割成虹膜模板以用于注冊或驗證。因此，除了捕獲量規(guī)格外，采集設備的板上處理還必須在運行時執(zhí)行任務組合，這可以由Arm處理器，FPGA或嵌入式Linux板執(zhí)行。這就是某些獨立系統(tǒng)在訪問控制應用程序中的功能。
編輯：hfy