解析三星Note7虹膜識(shí)別的工作原理

　　眼部圖像的預(yù)處理

　　BMP圖像文件格式主要有1、4、8、16、24和32位等圖像格式。32位BMP圖像文件格式表示該圖像有232種顏色，圖像中的每個(gè)像素用32位表示，一般情況下該文件格式?jīng)]有調(diào)色版，32位中的最高8位保留，其余8位表示紅色，8位表示綠色，8位表示藍(lán)色。8位BMP圖像文件表示該圖像有256種顏色。圖像中的每個(gè)像素用8位表示，并用這8位作為索引在彩色表中查找該像素的顏色，8位BMP圖像一般也叫做灰度圖像。

　　在本文獲取到的圖像是32位的彩色BMP圖像。32位的彩色圖像存儲(chǔ)的圖像色彩數(shù)據(jù)較多，圖像文件的尺寸也較大。但是從本文圖像識(shí)別的要求來(lái)看，這些都是不必要的，因此有必要將其轉(zhuǎn)換為8位的灰度圖像。

　　轉(zhuǎn)換公式如下所示。

　　其中Gray (i， j)為轉(zhuǎn)換后的黑白圖像在(i，j)點(diǎn)處的灰度值，由于公式中綠色所占的比重最大，所以轉(zhuǎn)換時(shí)可以自接使用G值作為轉(zhuǎn)換后的灰度。轉(zhuǎn)換后的灰度圖像如所示。從圖像上看與32位RGB圖像沒(méi)有大的不同，但是圖像文件的尺寸從1.17Mb縮小到了301Kb。

　　人眼部圖像的灰度圖像

　　將獲取到的眼部圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像之后，還需要對(duì)灰度圖像進(jìn)行去噪聲處理。本文采用的是空域法中的加權(quán)均值濾波，它是用一個(gè)有奇數(shù)點(diǎn)的滑動(dòng)窗口在圖像上滑動(dòng)，將窗口中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖像像素點(diǎn)的灰度值用窗口內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)的灰度值的平均值代替，如果滑動(dòng)窗口規(guī)定了在取均值過(guò)程中窗口各個(gè)像素點(diǎn)所占的權(quán)重，也就是各個(gè)像素點(diǎn)的系數(shù)。

　　提取虹膜圖像

　　此過(guò)程需要讀取眼部圖像的數(shù)據(jù)，檢測(cè)虹膜圖像的內(nèi)外邊緣，提取內(nèi)圓圓心坐標(biāo)及短半徑，再求出虹膜長(zhǎng)半徑，建立極坐標(biāo)系，分離虹膜圖像，最后進(jìn)行特征提取。

　　和眼睛的其他部分相比，瞳孔的灰度值要小得多，也就是顏色要暗得多，而且在灰度級(jí)上有一個(gè)明顯的突變，也就是說(shuō)在瞳孔的灰度級(jí)要比其他部分的灰度級(jí)“黑得多”。因此，可以充分利用這個(gè)特性，對(duì)圖 2進(jìn)行直方圖分析，結(jié)果如圖 4所示。

　　灰度直方圖

　　對(duì)計(jì)算結(jié)果可以得出，圖像灰度值從 62開(kāi)始，且圖中存在若干個(gè)峰值點(diǎn)。我們已知瞳孔的顏色最暗，因此可以判定第一個(gè)波峰為瞳孔的灰度分布。具體觀察第一個(gè)峰值，其基本呈正弦函數(shù)狀分布，以72為波峰(值：884)，左側(cè)62(值：0)為波谷，1/4 周期為10。據(jù)此，我們確定右側(cè)的波谷為82。根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)圖 4進(jìn)行二值化，閾值為 82，可以求出虹膜的長(zhǎng)半徑，如所示。

　　虹膜長(zhǎng)半徑

　　三、手機(jī)虹膜識(shí)別

　　手機(jī)應(yīng)用虹膜解鎖是否實(shí)用

　　既然前面網(wǎng)友問(wèn)到了是否靠譜的問(wèn)題，那么我們就接著這個(gè)問(wèn)題來(lái)延伸著談一談，不考慮技術(shù)問(wèn)題，如果虹膜解鎖能夠克服環(huán)境的影響，那么將其應(yīng)用在手機(jī)中還是比較實(shí)用的。

　　如果可以實(shí)現(xiàn)百分百的識(shí)別，從生物特性來(lái)說(shuō)，虹膜解鎖，要比指紋掃描、Touch ID更加安全，理論上來(lái)說(shuō)，只有DNA才能超過(guò)它。在人體生物特征識(shí)別領(lǐng)域，認(rèn)假率是十分重要的指標(biāo)，它的數(shù)值越低，就代表識(shí)別越精確，也就越能減少出錯(cuò)的可能性。虹膜識(shí)別的認(rèn)假率為1/1500000，而TouchID的認(rèn)假率為1/50000。而從唯一性來(lái)說(shuō)，當(dāng)人到兩歲以后，人類眼睛的虹膜就幾乎不會(huì)再發(fā)生變化，所以將虹膜作為“密碼”有著更好的“長(zhǎng)期安全性”。