(一)算法与软件决定识别的速度与准确性
在虹膜识别技术领域,算法和软件起着至关重要的作用,原因在于虹膜识别最大的难度在于信息采集和比对的准确性,这很大程度上依赖于自身算法的先进程度。
目前在虹膜识别算法方面,美国的公司处于领先的地位,美国在该领域的知名公司有 Iridian(隶属于 Oberthur Technology 公司)、Iritech、Princeton Identity(三星合作方)、EyeLock、Iris ID(LG 子公司),尤其是 Iridian 是全球最知名的虹膜识别算法与软件公司。
中国方面,目前主要是有聚虹光电、中科虹霸、释码大华、武汉虹识、思源科安、天诚盛业等,其中聚虹光电和中科虹霸技术先进,处于国内领先地位。
(二)红外摄像头与传统摄像头大不同
传统的摄像头模组(CCM)主要的组成部分有: 镜头(Lens)、马达(VCM)、滤光片(Filter)、图像传感器(CIS)、软板(PCB)、图像处理(ISP),以及其他零部件(镜座、连接器、辅料等)。在 CCM 整个产业链中还包括设备提供商、模组和封装供应商。
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由于虹膜面积小,而且不同人种的虹膜颜色有着很大差别,尤其是黑色虹膜人群(亚洲人为主)的识别一直是技术难题。这些使得普通的摄像头无法拍摄出可以用于识别的清晰虹膜图像,必须采用专用的虹膜图像采集装臵(红外摄像头)。虹膜识别所需要的红外摄像头与传统摄像头不同的地方,主要在于图像传感器、镜头和滤色片。
1)图像传感器:
一般来说,虹膜算法需要 100 个像素就可以做虹膜识别,考虑到易用性,需要同时采集用户的双眼才能比较自然的使用,一般会选用 2M 至 5M 的摄像头。不过虹膜对摄像头是有一定的要求的,类似双摄像头里面那颗黑白摄像头一样,需要在摄像头生产时,不用普通的 Color filter(即只通过可见光的滤光片),而采用只过红外光的滤光片,同时在 COMS 上需要对近红外光线有非常好的敏感度。
影响虹膜发展的原因之一是虹膜开孔多,增加虹膜识别会严重影响手机外观。有机会解决此方法就是做成 RGBIR 摄像头,即将其中一个 G 的光线采集变成 IR(红外)的光线采集。这样的好处是,做前摄像头的时候,对 RGB 的光线进行采集;而做虹膜摄像头时,通过 IR 来采集红外 LED 折射回来的光线。
但这样做,一方面需要特殊的 ISP 才能准确进行光线采集,另一方面,目前 RGBIR的图像传感器在做普通摄像头时,因为少了一个 R 的光线采集,暗光表现较差,还需要图像传感器供应商继续优化性能。目前,包括索尼、佳能、尼康、松下的相机厂商在RGBIR 相机方面正进行大量的研发工作。
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光学镜头决定了摄像头对光线能量的捕捉,是成像质量的关键,虹膜模组需要专用的镜头,只经过红外光而过滤其他光。这对光学镜头和滤色片厂商而言提出新的要求,必须经过全新的技术设计。
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(三)红外 LED 是虹膜识别重要基础硬件
红外主要波长是 700nm-2500nm。摄像头图像传感器对 900nm 以上的红外光感应差,需要更强的光才能感测到,这就要求红外 LED 更大的电流,更多的功耗。而 800nm以下的波长,太靠近可见光,用户使用时可以看到红光。所以一般虹膜识别使用的波长在 800nm-900nm。
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目前红外 LED 的主要供应商是国际 LED 大厂 OSRAM。针对不同虹膜识别算法的要求,OSRAM 可提供 810nm,850nm 等不同波长的红外 LED。相对来说,若对黑/棕眼球进行虹膜检测,需要用红外光,可见光不适合;而蓝绿眼球则用可见光更好,而红外光也行,只是性能稍差。所以 810nm 的近红外光比较适合做虹膜检测。
2015 年 OSRAM 专门推出了针对虹膜识别的新款 SFH4780S 红外 LED(IRED),波长为 810nm,且辐射强度极高,仅需一颗即可捕捉到高对比度的眼睛图像。此元件为节能且省空间的设计提供了基石,有助于在手机和平板电脑中实现可靠的虹膜识别功能。
(四)综合方案与集成
正如我们在前文的分析,由于纯集成商需要向算法企业获得授权,因而在产品的先进性和性价比方面具有劣势,随着松下、NEC、OKI 等企业的逐渐退出,算法授权+硬件集成的模式逐渐消失。掌握核心算法的公司,开始向产业链下游延伸,通过集成各类电子硬件,具备了向终端客户直接销售的能力。
中国市场目前的主角是聚虹光电、中科虹霸、LG 和其他中国本土企业,聚虹光电、中科虹霸、LG 三家公司处于领先地位,可以说是“三强争霸”的局面,尤其是聚虹光电近年来发展迅速。国内其他算法类公司(如释码大华、武汉虹识、思源科安、天诚盛业等)也都有终端类产品。
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