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    前言

    隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，身份識別的重要性正日益顯現，而傳統的身份識別方式由于其固有的局限性已遠遠不能滿(mǎn)足要求，鑰匙、卡片和身份證等容易丟失和仿造，密碼則容易遺忘，更為嚴重的是這些傳統識別方式無(wú)法區分真正的擁有者和取得身份標識物的冒充者，一旦他人獲得了這些身份標識物，就可以擁有相同的權力。在需求的驅動(dòng)下，基于人臉、指紋、虹膜、手形、筆跡等生物特征的識別技術(shù)應運而生。

    虹膜識別技術(shù)是近幾年興起的生物認證技術(shù)。虹膜的形成由遺傳基因決定，人體基因表達決定了虹膜的形態(tài)、生理特性、顏色和總的外觀(guān)，是最可靠的人體生物終身身份標識。虹膜識別就是通過(guò)這種人體生物特征來(lái)識別人的身份。在包括指紋在內的所有生物特征識別技術(shù)中，虹膜識別是當前應用最為精確的一種。虹膜識別技術(shù)以其高精確度、非接觸式采集、易于使用等優(yōu)點(diǎn)得到了迅速發(fā)展，被廣泛認為是二十一世紀最具有發(fā)展前途的生物認證技術(shù)，未來(lái)的安防、國防、電子商務(wù)等多種領(lǐng)域的應用，也必然的會(huì )以虹膜識別技術(shù)為重點(diǎn)。這種趨勢，現在已經(jīng)在全球各地的各種應用中逐漸開(kāi)始顯現出來(lái)，市場(chǎng)應用前景非常廣闊。

    1.什么是虹膜

    人眼的外觀(guān)由鞏膜、虹膜、瞳孔三部分構成，鞏膜即眼球外圍的白色部分，眼睛中心為瞳孔部分，虹膜位于鞏膜和瞳孔之間，包含了最豐富的紋理信息。外觀(guān)上看，虹膜由許多腺窩、皺褶、色素斑等構成，是人體中最獨特的結構之一。

    虹膜作為身份標識具有許多先天優(yōu)勢：

    1) 唯一性，由于虹膜圖像存在著(zhù)許多隨機分布的細節特征，造就了虹膜模式的唯一性。英國劍橋大學(xué)John Daugman教授提出的虹膜相位特征證實(shí)了虹膜圖像有244個(gè)獨立的自由度，即平均每平方毫米的信息量是3.2比特。實(shí)際上用模式識別方法提取圖像特征是有損壓縮過(guò)程，可以預測虹膜紋理的信息容量遠大于此。并且虹膜細節特征主要是由胚胎發(fā)育環(huán)境的隨機因素決定的，即使克隆人、雙胞胎、同一人左右眼的虹膜圖像之間也具有顯著(zhù)差異。虹膜的唯一性為高精度的身份識別奠定了基礎。英國國家物理實(shí)驗室的測試結果表明：虹膜識別是各種生物特征識別方法中錯誤率最低的。

    2) 穩定性，虹膜從嬰兒胚胎期的第3個(gè)月起開(kāi)始發(fā)育，到第8個(gè)月虹膜的主要紋理結構已經(jīng)成形。除非經(jīng)歷危及眼睛的外科手術(shù)，此后幾乎終生不變。由于角膜的保護作用，發(fā)育完全的虹膜不易受到外界的傷害。

    3) 非接觸，虹膜是一個(gè)外部可見(jiàn)的內部器官，不必緊貼采集裝置就能獲取合格的虹膜圖像，識別方式相對于指紋、手形等需要接觸感知的生物特征更加干凈衛生，不會(huì )污損成像裝置，影響其他人的識別。

    4) 便于信號處理，在眼睛圖像中和虹膜鄰近的區域是瞳孔和鞏膜，它們和虹膜區域存在著(zhù)明顯的灰度階變，并且區域邊界都接近圓形，所以虹膜區域易于擬合分割和歸一化。虹膜結構有利于實(shí)現一種具有平移、縮放和旋轉不變性的模式表達方式。

    5) 防偽性好，虹膜的半徑小，在可見(jiàn)光下中國人的虹膜圖像呈現深褐色，看不到紋理信息，具有清晰虹膜紋理的圖像獲取需要專(zhuān)用的虹膜圖像采集裝置和用戶(hù)的配合，所以在一般情況下很難盜取他人的虹膜圖像。此外眼睛具有很多光學(xué)和生理特性可用于活體虹膜檢測。