Технология распознавания радужной оболочки глаза
2026-01-23
Характеристики радужной оболочки
Радужная оболочка глаза состоит из чрезвычайно сложной волокнистой ткани, детальная структура которой определяется случайным образом еще до рождения. Технология распознавания радужной оболочки преобразует визуальные характеристики радужки в Iris Code (код радужной оболочки) объемом 512 байт. Этот шаблон кода сохраняется для последующей идентификации. 512 байт — это очень компактный шаблон для биометрии, однако он содержит огромный объем информации, полученной из радужной оболочки. Исходя из диаметра радужки 11 mm, алгоритм д-ра Даугмана (Dr. Daugman) использует 3.4 байта данных для представления информации о каждом квадратном миллиметре. Таким образом, одна радужная оболочка имеет около 266 квантованных характерных точек, тогда как обычные биометрические технологии используют только от 13 до 60 точек. Алгоритм распознавания с 266 точками описывается во многих материалах по данной технологии. Д-р Даугман отмечает, что при условиях, допускаемых алгоритмом и характеристиками человеческого глаза, можно получить 173 независимых двоичных степеней свободы. Это чрезвычайно большое количество характерных точек для биометрических технологий.
Алгоритм
Первым шагом является определение местоположения радужной оболочки с помощью прецизионной камеры, расположенной на расстоянии 3 дюймов от глаза. После наведения камеры на глаз алгоритм постепенно фокусируется на левой и правой сторонах радужной оболочки, определяя ее внешние границы; этому горизонтальному методу могут препятствовать веки. Одновременно алгоритм фокусируется на внутренней границе радужки (т.е. зрачке) и исключает влияние слезной жидкости и мелких тканей.
Монохромная камера использует видимый свет и инфракрасное излучение, диапазон инфракрасного излучения составляет 700-900 nm (это нижний предел ИК-технологий; Американская академия офтальмологии использует тот же диапазон в своих исследованиях макулярных кист). В верхней части радужной оболочки, как показано на рисунке выше, алгоритм использует метод двумерных вейвлетов Габора (2D Gabor wavelet) для разделения и реконструкции изображения радужки. Первая разделенная часть называется фазором (phasor). Для понимания принципа работы двумерных вейвлетов Габора требуются глубокие математические знания.
Точность
Поскольку Iris Code (код радужной оболочки) получается путем сложных вычислений и обеспечивает большое количество характерных точек, технология распознавания радужной оболочки является наиболее точной среди биометрических технологий. Конкретное описание приведено ниже:
Вероятность совпадения информации двух разных радужных оболочек на 75% составляет 1:10^6.
Коэффициент равной вероятности ошибок (Equal Error Rate): 1:1 200 000.
Вероятность того, что две разные радужные оболочки создадут одинаковый Iris Code, составляет 1:10^52.
Регистрация и распознавание
Весь процесс на самом деле очень прост: позиционирование радужной оболочки может быть выполнено менее чем за 1 секунду, время генерации Iris Code также занимает всего 1 секунду, а время поиска в базе данных также довольно мало, даже при поиске среди тысяч и десятков тысяч записей. Кто-то может усомниться в такой высокой скорости, и действительно, алгоритмы распознавания радужной оболочки ограничены существующими технологиями. Известно, что скорость процессора является узким местом для масштабного поиска, кроме того, производительность сети и аппаратного оборудования также ограничивает скорость поиска. Конечно, поскольку технология распознавания радужной оболочки использует монохромную визуализацию, некоторые изображения трудно отделить от изображения зрачка. Однако алгоритм, используемый в данной технологии, допускает определенные изменения качества изображения. Один и тот же Iris Code одной и той же радужной оболочки может иметь вариации до 25%. Это может показаться фатальным недостатком технологии, но в процессе распознавания эти вариации Iris Code составляют лишь 10% от всего кода, что является весьма незначительной долей.
