虹膜识别、虹膜+人脸多模态生物识别的各场景应用

 项目名称：虹膜识别、虹膜+人脸多模态生物识别的各场景应用 

转移转化方式：□转让 ✔许可 □作价入股 □其他   

技术成熟度：□实验室 □小试 □中试 □小批量生产 ✔工业化生产

技术领域：✔人工智能 □生物医药 □新材料 □节能环保 □其他

申报高校:        上海电力大学             

1. 项目总体介绍:虹膜识别的安全性和准确性比人脸识别高出千倍，比指纹识别高出百倍，我国的虹膜识别技术已经实现400万亿人次，才可能出现一次识别错误。虹膜识别、虹膜+人脸识别等多模态身份识别，将迭代单指纹、单人脸识别，成为身份识别 的主流。另外，虹膜识别是非接触式的生物识别方式，洁净卫生，在防疫抗疫常态化的背景下，避免细菌、病毒的接触性传播。 虹膜识别是一项新兴的个人身份识别前沿技术。如果说，指纹识别、人脸识别是传统的指纹、人脸-证照识别鉴证+AI（人工智能计算机视觉识别技术），那么虹膜识别是非传统的，AI+身份识别，两者技术能级不同。虹膜识别具有非接触性、唯一性、稳定性等特点，具有“三高”优点，即高准确率、高安全性、高便捷性，适合大规模人群、高精度、非接触的身份识别要求，并能广泛应用于从高级别安全要求的特定场景到日常生活场景，经济、社会活动各个领域。人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔三部分构成，巩膜即眼球外围的白色部分，眼睛中心为瞳孔部分，虹膜位于巩膜和瞳孔之间，包含了最丰富的纹理信息，其信息丰富性表现在采集识别的特征点上，是人脸识别的300多倍，而且每秒10多次震颤，外观上看，虹膜由许多腺窝、皱褶、色素斑等构成，是人体中最独特的结构之一。由于每个人的每只眼睛具有唯一性，从婴儿期10个月始终身不变，这就使得虹膜可以成为身份认证的最可靠的生物特征之一。虹膜识别技术流程：提取虹膜纹理信息，通过模型进行特征编码，然后利用该编码结果在库内进行身份比对。一个完整的虹膜识别流程首先从获取图像开始，使用专业的采集设备采集到用户的虹膜图像，然后对图像中的虹膜区域进行定位，获取到圆环状的虹膜区域。对虹膜区域进行图像预处理，去除眼睑、睫毛、光斑等干扰后，最终获取到有效的虹膜区域。将有效虹膜区域归一化并提取关键特征，将形成的特征值模板与数据库中的模板进行对比，得到对比分数，根据比对分数判定比对结果，从而实现身份识别的目标。 （图：虹膜识别技术流程示意）   （图：虹膜识别算法开发流程示意）
2. 技术创新点:虹膜识别技术主要包含虹膜图像采集、虹膜图像预处理、虹膜特征提取（虹膜编码）和特征匹配。其中，虹膜图像预处理包括虹膜定位、分割、质量评估和归一化等步骤，特征提取是将虹膜纹理转化为方便比较匹配的特征向量，是挖掘虹膜丰富纹理信息的核心步骤，特征匹配则是比较两幅虹膜图像的特征相似度，以确定它们是来自不同对象还是相同对象，从而达到识别身份的目的。图像采集的目标任务是要在较大距离范围内快速采集到高质量的虹膜图像，即采集景深大，采集要快，质量要高。由于虹膜尺寸比较小，虹膜图像采集相当于是微距拍摄，跟人脸采集有很大不同，且需要主动红外照明，要采集到高质量的图像景深要求比较高，红外灯的发光效率比较讲究，图像传感器的选型和照明策略需要特殊设计；同时由于各种不同的应用场景，对于采集模块的尺寸也会有一定要求，因此需设计不同应用场景下对应的采集模块，需要依赖多年的经验知识的积累。预处理技术的难点在于需要多样性比较丰富的虹膜图像库，包括各种族、各年龄段、不同采集质量、不同光照下、不同使用场景下拍摄的虹膜图像，根据该具有丰富多样性的图像研究对应的预处理方法，包括瞳孔、虹膜、眼睑定位技术，虹膜像素精确分割技术，图像质量评估技术，虹膜属性分类技术，美瞳侦测，活体识别技术等。上述图像预处理技术应具有各种较强的泛化能力，对于各类图像都能排除干扰，做到精确定位、分割以及分类。同时所使用的算法性能要好，且容易移植至各种类型的硬件和系统平台中，硬件包括x86、arm、mips、dsp、npu等；系统平台包括windows、linux、android、麒麟等。虹膜特征提取技术也依赖多样性比较丰富的虹膜图像库，需要积累足够多的经验才能找到比较适合的特征提取算法，可以同时采用传统特征提取算法和深度神经网络的特征提取算法，并采用适当的融合技术以取得最优的效果。特征匹配技术的难点和壁垒主要在于大数据量和高并发上，需要针对特征匹配原理做对应的优化和特殊处理，另外在包含GPU的服务器上做相应的匹配算法移植和优化，以适应大数据量的特征快速匹配。
3. 知识产权归属及相关专利说明:后续详谈。
4.商业化概述 (市场前景):生物特征识别产品目前主要以单生物特征识别为主，市场主流的指纹识别、人脸识别、虹膜识别，以及非主流的声纹、掌静脉、步态识别等均属单生物特征识别。指纹识别、人脸识别在安全性、准确性、便捷性方面的弊端，因其极易仿冒、伪造，内生技术升级、迭代需求。虹膜识别虽在安全性、准确性、便捷性方面占有绝对优势，但不可能覆盖100%人群，而且传统指纹、人脸证照身份识别方式还将持续，因此以虹膜识别主导、搭配其他生物特征识别技术形成复合生物识别，是行业主流发展趋势之一。虹膜识别的应用场景遍及人民群众的经济社会活动与日常生活。防疫抗疫常态化的今天，虹膜识别就是在指纹识别的接触性不利于公共卫生、人们佩戴口罩 人脸识别受阻的情形下，作为新一代人工智能技术而被人们认识与应用。 近年来虹膜识别市场份额增长明显。预计 2022 年我国的虹膜市场将达 75 亿元。 按国家经济社会发展“十四五”规划，启动的居民数字身份国家统一认证系统， 将全民采集虹膜信息，并进入新一代身份证，更安全、更准确、更便捷的虹膜 识别将在经济社会生活中得到广泛的应用。 受政策、行业技术迭代内生动力、新市场需求刺激、推动，虹膜识别将以计算机视觉生物特征识别主导地位，以虹膜识别与虹膜识别+多模态身份识别形态，在经济社会生活各个领域全场景应用。虹膜识别已在政府机关、医院、煤矿、学校、大小企业等场景应用。虹膜识别应用场景将扩展到各个领域，将服务以亿为单位的大规模人群。 虹膜识别对亿万群众从事经济社会活动的生命财产安全与健康具有重大社会效益。 这些社会效益通过高科技的手段识别和管控身份，确保人员身份识别、核验的 绝对安全，利于防疫抗疫，而且在于巨大的溢出效益——虹膜识别、虹膜+人脸多模态生物识别在新一代人工智能细分领域率先应用，达到与领先国际先进水平，对经济社会活动与 14 亿人民全面小康生活的智能化，都具人工智能迭代技术溢出影响。
5. 优先使用产业领域及地方区域:经济活动的每一笔交易、社会活动的每一次参与，从最高级别的安全管控场景，到最日常的人们每天乘坐、使用交通工具出行、上班考勤、回家进门，都需要身份识别、认证，虹膜识别、虹膜+人脸多模态生物识别行业处于人们经济社会生活的入口。目前已在公安、信息安全、煤矿、核电军工、教育、消费电子、AR/VR、智能汽车、金融、民航机场、等领域有效突破，并向多个领域迅速延展深入经济、社会、生活各个应用场景。技术的迭代升级与产业融合的加速实施下，虹膜识别可以被进一步运用到智慧城市、智慧安防、民生政务、智能家居等领域，广泛的应用场景将推动虹膜识别产业进一步发展，虹膜识别在经济社会生活中全场景应用窗口打开，正处于井喷前夕。
6. 初步意向交易方式及金额:    后续详谈。
7.行业状况虹膜识别行业属于人工智能重要分支——计算机视觉识别-生物特征识别行业一个细分领域。生物特征识别行业主流是指纹识别、人脸识别、虹膜识别，其他生物特征识别形态，如声纹、步态、掌静脉识别等属于非主流。从生物特证识别主要指标安全性、准确性、便捷性来看，指纹、人脸识别准确率低，极易仿冒、伪造，特别在防疫抗疫期间，指纹识别的接触性不利于公共卫生、人脸识别因人们佩戴口罩受阻，便捷性也相应降低。虹膜识别在生物特征识别行业中地位跃升，正成为主流中的主导。虹膜识别及虹膜识别+多模态生物识别将迭代广泛应用的指纹、人脸识别。据知名咨询机构F.Sullivan关于虹膜识别专项报告，全球生物特征识别市场，得益指纹、人脸证照识别身份的悠久传统，指纹识别占比50%，人脸识别18%，其他各种识别形态19.8%，新兴的虹膜识别12.5%，由于指纹、人脸识别在准确性、安全性、便捷性关键评价指标上弊端逐步显现，而虹膜识别具有高准确性、高安全性、高便捷性的优点在全球新冠疫情中凸显， 指纹、人脸与虹膜识别此消彼长态势明显，未来几年将各自三分天下有其一，并以虹膜识别为盟主，主导虹膜识别+多模态生物识别。预计2025年全球虹膜识别设备出货量将从2016年的1070万部增长至6160万部。又根据Tractica与中国信通院的报告预测，2025年全球虹膜识别市场收入将从2016年的6.8亿美元增长至41亿美元，其中亚太地区成为最主要市场。中国计算机视觉识别行业市场规模从2016年的11.4亿元，快速增长到2020年的755.5亿元。其中，虹膜识别市场规模市场份额在10%左右，打破“卡脖子技术”、进口替代的国产虹膜识别设备，从无到有，在公安、矿山等领域有效突破，向多个领域迅速延展。受全国人大、政协的国家智库委托，呈报高层领导的关于《采用虹膜识别新技术，建设居民数字身份国家统一认证系统，提升社会法治化治理水平》专项报告等系列著名专家的报告，被中共中央关于“十四五规划”建议所采纳，“十四五规划”建议已将采用虹膜识别等生物特征识别技术，建设国家统一的居民身份认证系统列入国家重大工程建设任务清单。国家建设全民虹膜数据库，第三代身份证采用虹膜识别等生物特征识别技术，虹膜识别全面应用的窗口期将来临。
展示方式：✔实物（或模型）   □展板图文  □多媒体演示
展示要求：有现场演示，有实物。实物尺寸：虹膜识别储物柜：尺寸可定制；虹膜安全箱：670*500*180mm；虹膜人脸识别门禁：180*56.5*169mm；虹膜模块：130*71*33.6mm、193.5*117.5*26mm、166*149.5*33.4mm；手持式多模态生物识别终端：166×79×27mm。展示需要电源。