Сканер радужной оболочки. Методы аутентификации по сетчатке глаза Как сканируют сетчатку глаза

Радужная оболочка глаза - это тонкая подвижная диафрагма со зрачком в центре, которая расположена за роговицей перед хрусталиком глаза. Она образовывается ещё до рождения человека и не меняется на протяжении всей жизни. По текстуре радужная оболочка напоминает сеть с большим количеством кругов, при этом ее рисунок очень сложен, что позволяет отобрать порядка 200 точек, с помощью которых обеспечивается высокая степень надежности аутентификации.

Сканер радужной оболочки глаза часто ошибочно называют сканером сетчатки. Отличие заключается в том, что сетчатка расположена внутри глаза и просканировать ее оптическим сенсором невозможно, только с помощью инфракрасного излучения. При этом анализируется не сама сетчатка, а узор кровеносных сосудов глазного дна. Называть подобный сенсор иридосканером неправильно, так как iris – это радужка, сетчатка же имеет название retina.


В основе иридосканера современного смартфона лежит высококонтрастная камера, подобная обычной камере. Иногда роль сканера радужной оболочки может выполнять и обычная фронтальная камера. Процесс аутентификации начинается с получения детального изображения глаза человека. Для этой цели используют монохромную камеру с неяркой подсветкой, которая чувствительна к инфракрасному излучению и позволяет работать в условиях недостаточной освещенности. Обычно делается серия из нескольких фотографий, так как зрачок чувствителен к свету и постоянно меняет свой размер. Затем из полученных фотографий выбирается одна наиболее удачная, определяются границы радужки и контрольная область. К каждой точке выбранной области применяют специальные фильтры, чтобы извлечь фазовую информацию и преобразовать рисунок оболочки в цифровой формат. Очки и контактные линзы, даже цветные, не влияют на качество аутентификации.


Внедрение сканера радужной оболочки глаза в смартфоны началось в 2015 году. Первыми его стали устанавливать китайские и японские производители. В частности первопроходцем был V55, так и не поступивший в массовую продажу. Из самых новых устройств, оснащенных иридосканером, можно выделить Samsung Galaxy S8, однако его сканер с легкостью удалось обмануть хакерам, распечатавшим фотографию на принтере и положившим на нее контактную линзу.

Считается, что наиболее точной формой идентификации человека является сканирование радужной оболочки глаза. По мнению специалистов, она в разы превосходит сканирование отпечатка пальцев и в скором времени будет использоваться в каждом смартфоне. Уже сегодня можно купить устройства, в которых используется такая функция. В этой статье мы расскажем об этой технологии подробнее.

Навигация

Технология сканирования радужной оболочки глаза называется IRIS. В скором времени вам не нужно будет носить с собой большие связки ключей, пластиковые карты, пропуски на работу и другие объекты.

Ведь, IRIS-кодом можно будет заменить любой документ идентификации личности. По некоторым данным, эта технология превосходит сравнение отпечатков пальцев и может составить конкуренцию распознание по ДНК.

Зачем использовать биометрические показатели?

Безопасности в наше время уделяется особое место. Все из нас имеют что-то ценное. Материальные ценности можно спрятать под замок или отдать на хранение в банк. Но, что делать с информацией? Ее также можно спрятать под замок, открыть который можно с помощью математического ключа.

Существует масса способов защиты информации.

Одна из них – сканирование радужной сетчатки глаза

Если в вашем смартфоне или планшете имеется информация, которую нужно защитить от посторонних, то сканирование радужной сетчатки глаза это один из способов такой защиты.

С ее помощью можно будет защитить свои оплаты в интернете, фотографии из памяти смартфона, текстовые файлы и т.п.

Кроме отпечатков пальцев сегодня активно используются распознавание по другим биометрическим показателям. Например, на таможне специалист этой службы визуально идентифицирует вас с тем человеком, фотография которого вклеена в ваш паспорт. Он ищет сходство по форме носа, щек, лба, рта, глаз и т.п.

Но, этот способ не может гарантировать на 100%, что человек на фотографии и вы это один и тот же человек.

В наше время, когда с помощью пластиковой хирургии из каждого можно сделать Бреда Пита и Анжелину Джоли. Изменить внешность в угоду своих каких-то потребностей, не составит большого труда. А вот до того, чтобы изменить «рисунок» глаза, технологии еще не дошли.

Как работает этот сканер?

Радужная оболочка человеческих глаз не только предопределяет их цвет, но и имеет уникальный для каждого «рисунок». При очень близком приближении можно заметить в глазном яблоке множество уникальных линий, которые индивидуальны не только для каждого человека, но и для каждого глаза. У левого «рисунок» один, а у правого другой.

Еще один важный фактор выбора сетчатки глаза для идентифицирования человека заключается в том, что «рисунок» этой части глаза со временем практически не меняется.

То есть, его можно использовать, как и отпечатки пальцев, сверяя с ранее сохраненными «эталонами»

Для сканирования «рисунка» сетчатки глаза используется инфракрасное излучение. Ему не страшны очки и контактные линзы. Кроме того, ИК-излучение можно использовать в полной темноте.

После того, как сканер считает «рисунок» сетчатки глаза, он его переведет в цифровой код. Затем система сравнит этот код с тем, который есть у нее в памяти и, в случае смартфона, разблокирует содержимое устройства.

Сегодня биометрические сканеры установлены на некоторые смартфоны далеки от идеала. Но, такие устройства постоянно улучшаются. Уже есть смартфоны, в которых сканируется не только радужная оболочка, но и все лицо в целом. Что повышает безопасность.

В Play Market уже сегодня можно скачать и установить на свой Android-смартфон специальное приложение-сканер сетчатки глаза. Оно работает от камеры и имеет большую погрешность. Поэтому, редко используется в современных гаджетах.

А вот у специального датчика, которым в скором времени будут снабжать все больше устройств, перспективы довольно большие.

Что уникального в такой технологии?

Главная функция радужной оболочки – сжимание и разжимание зрачка. Эта мускульная ткань действует как затвор камеры фотоаппарата. Ее «рисунок» формируется на генетическом уровне и проявляется еще тогда, когда ребенок находится в утробе матери. Но окончательное формирование происходит через два года после рождения ребенка.

У человека принято различать 10 цветов глаз от коричневого до голубого. Цвет зависит от количества меланина. Чем больше этого пигмента, тем ближе цвет глаз к коричневому цвету, а чем меньше, тем ближе к голубому.

Хоть цветов глаз всего 10, его узор уникален для каждого человека. Даже у генетических близнецов узор радужной оболочки различен.

Как работает эта технология?

Для того, чтобы использовать такое сканирование на своем смартфоне, необходимо, чтобы такая функция в нем присутствовала. При первом запуске сканера он должен считать информацию и запомнить «рисунок» радужной оболочки.

После чего, при каждом последующем сканировании, он программа будет сверять цифровой код «рисунка» с тем, который имеется в ее базе данных.

А теперь о стадиях сканирования более подробно.

Получение снимка вашего глаза

Для того, чтобы такая система работала, ей нужен снимок радужной оболочки глаза. Поэтому, перед тем, как воспользоваться такой системой верификации человек должен разово сфотографировать свой глаз.

Система создаст два снимка. Один обычный, второй в невидимым, инфракрасном свете. Эту систему разработал в 90-х годах прошлого века компьютерный инженер Джон Догманн.

Специальное ПО «отделит» радужную оболочку от зрачка и внешних границ. После чего, на изображение накладываются специальные круги и линии, разбивающие «рисунок» на сектора.

Таким образом радужная оболочка разбивается на отдельные фрагменты, которые затем будут использоваться для повторной идентификации.

Полученные фрагменты «рисунка» конвертируются в цифровой код. Для этого его прогоняют через применяют полосно-пропускной фильтр. Участкам по степени затемнения придают значения от 0 до 1. Из полученного набора цифр генерируется уникальный Iris-код.

Благодаря инфракрасному свету, длина волны которого больше, чем длина волны обычного красного света, можно более точно распознать уникальность «рисунка» глаза.

После чего, эти две фотографии, выполненные в цифровом виде, анализируются. Из них удаляются все ненужные детали, а уникальные оставляются. На сегодняшний день при таком сканировании используются более 240 оригинальных особенностей.

Для сравнения, при сканировании отпечатка пальцев, выделяются в 5 раз меньше особенностей узоров кожи.

После того, как система проанализирует все особенности глаза она присвоит цифровой код (IrisCode) владельцу такого глаза. Он состоит из 512 цифр.

Этот номер сохранится в памяти устройства, которым пользуется его владелец. Вся вышеописанная процедура длиться не больше нескольких минут.

Подтверждение подлинности глаза

IRIS-технология

После того, как фотографии радужной оболочки глаза занесены в базу вашего устройства, процесс верификации будет проходить за считанные секунды. Необходимо посмотреть на датчик-сканер. Он повторно сфотографирует глаз, а система преобразует его в цифровой код.

Затем система сравнит два кода и если они одинаковы укажет на то, что верификация прошла удачно. Если коды между собой не совпадут, значит вы не обладаете такой радужной оболочкой, которая принята за оригинал.

Какая технология лучше?

Во-первых, сканирование оболочки глаза проходит комфортнее, чем идентификация по отпечатку пальца. Перед тем как пройти такую процедуру необходимо, чтобы палец был сухим и чистым.

Поэтому, в дождь или после того, как вы перебрали двигатель любимого авто сразу пройти идентификацию по отпечатку пальца не получится. В идеале, если установить смартфон на док-станцию, при сканировании радужной оболочки глаза его даже в руки брать не нужно.

Сканер может получить нужную ему информацию даже с небольшого расстояния.

Датчики распознания отпечатков пальцев используются в цифровой технике уже около десяти лет. В то время как датчики распознания радужной оболочки глаза на момент написания статьи были установлены только в Lumia 950 и Lumia 950 XL. Но, уже сейчас на подходе Galaxy Note 7 и несколько флагманов других компаний.

Отпечатки пальцев это сложный, но не идеальный биометрический способ идентификации. На изменения рисунка папиллярных линии могут повлиять травмы и некоторые болезни.

Сканирование радужной оболочки глаза – это более надежный способ идентификации человека. Достаточно просто сфотографировать глаз.

Преимущества и недостатки технологии

Главным преимуществом этой технологии является точность. По сравнению все с тем же отпечатками пальцев, эта технология более надежна. По статистике 1-2 млн проверок приходится всего один отказ.

В то время как, при распознавании по отпечатку пальца 1 ошибка происходит каждые 100 тысяч раз.

Что касается недостатком такого сканирования, то к ним можно отнести стоимость датчиков, применяемых в этой технологии. Что конечно добавит стоимости устройств, где будет применяться эта технология.

Кроме того, есть некоторые люди, которые опасаются инфракрасного воздействия на роговицу глаза. А также те, кто считает, что с помощью таких датчиков можно сканировать данные даже по фотографии. Но, до сих пор, никому не удалось это сделать.

Видео. Обзор Microsoft Lumia 950 XL — Windows Hello — вход пользователя по Iris

Технология сканирования радужной оболочки глаза была впервые предложена в 1936 году офтальмологом Франком Буршем. Он заявил, что радужная оболочка глаза каждого человека является уникальной. Вероятность ее совпадения составляет примерно 10 в минус 78-ой степени, что значительно выше, чем при дактилоскопии. Согласно теории вероятности, за всю историю человечества еще не было двух людей, у которых бы совпал узор глаза. В начале 90-х Джон Дафман из компании Iridian Technologies запатентовал алгоритм для обнаружения различий радужной оболочки глаза. На данный момент этот способ биометрической аутентификации является одним из наиболее эффективных и производится с помощью специального сенсора - иридосканера.

Радужная оболочка глаза - это тонкая подвижная диафрагма со зрачком в центре, которая расположена за роговицей перед хрусталиком глаза. Она образовывается ещё до рождения человека и не меняется на протяжении всей жизни. По текстуре радужная оболочка напоминает сеть с большим количеством кругов, при этом ее рисунок очень сложен, что позволяет отобрать порядка 200 точек, с помощью которых обеспечивается высокая степень надежности аутентификации.

Сканер радужной оболочки глаза часто ошибочно называют сканером сетчатки. Отличие заключается в том, что сетчатка расположена внутри глаза и просканировать ее оптическим сенсором невозможно, только с помощью инфракрасного излучения. При этом анализируется не сама сетчатка, а узор кровеносных сосудов глазного дна. Называть подобный сенсор иридосканером неправильно, так как iris – это радужка, сетчатка же имеет название retina.

В основе иридосканера современного смартфона лежит высококонтрастная камера, подобная обычной камере. Иногда роль сканера радужной оболочки может выполнять и обычная фронтальная камера. Процесс аутентификации начинается с получения детального изображения глаза человека. Для этой цели используют монохромную камеру с неяркой подсветкой, которая чувствительна к инфракрасному излучению и позволяет работать в условиях недостаточной освещенности. Обычно делается серия из нескольких фотографий, так как зрачок чувствителен к свету и постоянно меняет свой размер. Затем из полученных фотографий выбирается одна наиболее удачная, определяются границы радужки и контрольная область. К каждой точке выбранной области применяют специальные фильтры, чтобы извлечь фазовую информацию и преобразовать рисунок оболочки в цифровой формат. Очки и контактные линзы, даже цветные, не влияют на качество аутентификации.

Внедрение сканера радужной оболочки глаза в смартфоны началось в 2015 году. Первыми его стали устанавливать китайские и японские производители. В частности первопроходцем был ViewSonic V55, так и не поступивший в массовую продажу. Из самых новых устройств, оснащенных иридосканером, можно выделить Samsung Galaxy S8, однако его сканер с легкостью удалось обмануть хакерам, распечатавшим фотографию на принтере и положившим на нее контактную линзу.

Цена которого составляет всего $229,99. Это первый в мире смартфон который будет оснащен технологией распознавания глаза 2-го поколения.

Однако, когда речь идет о распознавании радужки глаза, люди склонны путать его с другим видом технологии идентификации под названием “сканирование сетчатки”. Сегодня в этой статье мы хотели бы обсудить сходства и различия в деталях между видами сканирования глаз.

Как определяются две технологии идентификации на основе глаз?

Распознавание радужки глаза

Распознавание радужки глаза, как биологическая система аутентификации, представляет собой автоматизированный метод, который использует математические методы распознавания образов на видеоизображении одного или обоих зрачков глаз индивидуума, чей комплекс случайных моделей являются уникальными, стабильными, и их можно увидеть с некоторого расстояния.

Сканирование сетчатки

Сканирование сетчатки – это совсем другое, основана но глазной биометрической технологии, которая использует уникальные узоры на сетчатке глаза кровеносных сосудов человека. Человеческая сетчатка представляет собой тонкую ткань которая состоит из нервных клеток, расположенных в задней части глаза.

Сходства между распознаванием радужки и сканированием сетчатки глаза.

В биометрии, радужная оболочка и сканирование сетчатки глаза являются “глазной основой” технологии идентификации, которые основаны на уникальных физиологических характеристиках глаза для идентификации личности.

Разница для лучшего понимания

Хоть сканирование радужной оболочки и сетчатки глаза являются “глазно-основанными” биометрическими технологиями,есть еще определенные различия, которые помогут различить два метода. Радужная оболочка глаза всегда описывается как идеальная часть человеческого тела для биометрической идентификации. Причины указанны ниже:

1. Распознавание радужки глаза применяет алгоритм, который может идентифицировать до 200 точек в том числе кольца, борозды и веснушек внутри радужной оболочки, гораздо более точно чем любая другая технология биометрической идентификации. Таким образом, технология распознавания радужной оболочки рассматривается как технология биометрической идентификации высокой точности. Она позволит значительно снизить уровень ложных совпадений и усилит безопасность личной жизни.
2. Радужная оболочка каждого человека уникальна и текстура остается удивительно стабильной, которая вряд ли может измениться в течении как минимум двух лет. Точность измерения может зависеть от заболевания.
3. Распознавание радужки глаза позволяет разблокировать ваш телефон более удобно и быстро. Возьмите свой телефон, сканируйте радужную оболочку, и ваш телефон будет разблокирован в течении одной секунды, быстрее и гораздо удобнее, чем когда-либо. Распознавание радужки глаза ничем не сложнее, чем фотографирование и занимает всего секунду, чтобы разблокировать телефон.
4. Говорят, что сканирование сетчатки глаза вредно из-за видимого света в глаза; и некоторые ограничения будут происходить в темноте. В то же время, распознаванию радужки глаза нужно всего сделать фотографию для идентификации и так же годна для использования в темной окружающей среде, например в низкой освещенности в помещении или ночью.

Что же касается других преимуществ Распознавание радужки глаза , есть гораздо больше пунктов о которых заслуженно следует упомянуть. С запуском HOMTOM HT10 это принесет более экстраординарный и удивительный опыт для всех.

Не так давно был представлен новый флагман Samsung Galaxy Note 7. Одной из его ключевых функций стала возможность разблокировки устройства при помощи сканирования радужки глаза.

Как выглядит общая схема сканирования радужной оболочки глаза

Радужная оболочка наших глаз, как и отпечаток пальца имеет свой неповторимый рисунок. Поэтому это удобное средство аутентификации. Биометрические гражданские паспорта, если вы помните, фиксируют именно эту информацию, потому что в отличие от отпечатка пальцев, радужку глаза подделать пока не представляется возможным. Кроме того со временем она не изменяется.

Однако сканер не просто фотографирует ваш глаз, а потом сверяет с исходником. На практике процедура начинается с направленного инфракрасного луча ближнего спектра. Этот свет для идентификации подходит гораздо лучше, чем дневной, потому что камере легче захватить рисунок радужки, подсвеченный именно ИК-светом. Кроме того, такой сканер может работать в темноте. При этом процедуре идентификации радужной оболочки могут подвергаться даже люди с плохим зрением, так как ИК-луч свободно проходит через прозрачные очки и линзы. После того, как рисунок радужки зафиксирован, алгоритм переводит рисунок радужной оболочки глаза в код, который сравнивается с имеющейся базой.

Захват изображения глаза — полученная картинка — определение радужки и века — выделение этой области — удаление века с картинки — нормализация этой области — транскодирование — сравнение с базой данных

В чём особенность сканера Samsung Galaxy Note 7?

По большей части, сканер нового фаблета от Samsung работает по описанной выше схеме, любопытная деталь заключается в том, что на фронтальной панели Galaxy Note 7 располагается камера, которая занимается исключительно распознаванием радужной оболочки глаза. Почему же фронтальная камера не может выполнять эту задачу? Потому что камера должна быть чувствительна к ИК спектру. В обычных камерах ИК свет фильтруется, так как он портит обычные фотографии. Кроме этого считывающая камера имеет более узкий угол обзора, чтобы видеть глаз пользователя лучше, особенно на расстоянии.

Насколько это безопасно?

Некоторые пользователи выразили озабоченность по поводу того, что такой сканер в Samsung Galaxy Note 7 может быть небезопасен, в частности, не приведёт ли его частое использование к необратимому повреждению глаз. Такие вопросы вполне резонны, ведь для сканирования смартфон отправляет луч света прямо в ваш глаз, и так как этот свет невидим для человека, то зрачок никак не пытается от него защититься, поэтому свет попадает на сетчатку, не встречая никаких преград.

На самом деле мы не можем быть на 100% уверенными, что частое использование сканера радужки глаза Samsung Galaxy Note 7 не будет иметь какого-то влияния на наши глаза. Если сейчас эту статью читает окулист, мы будем рады услышать ваше экспертное мнение в этом вопросе.

Сама компания предупреждает пользователей, что подносить смартфон слишком близко к глазам во время идентификации не нужно, если следовать этому предостережению всё должно быть хорошо. Однако так как считывание радужки не такое частое явление, массового тестирования и результатов, сделанных на основе людей, пока нет. Когда они появятся, может быть уже слишком поздно кого-то предупреждать, а может быть и наоборот — придёт подтверждение, что функция полностью безопасна.

Это тоже самое, что сканер сетчатки?

Если вы запутались — проясню, да сканирование радужки и сетчатки — процессы схожие, но различаются по основному принципу. При сканировании сетчатки, алгоритм считывает не рисунок сетчатки, а изображение глазного дна. Но для бытовых условий гораздо проще пользоваться сканером радужной оболочки, так как для считывания сетчатки устройство нужно подносить вплотную к глазу. В случае со смартфоном это выглядело бы очень глупо.

Зачем это нужно?

В смартфонах уже давно есть считыватели отпечатков пальцев, они быстрые надёжные безопасные и достаточно дешёвые, чтобы быть установленными даже в китайских смартфонах дешевле $200. Зачем тогда нам сканеры радужной оболочки? Главным образом затем, что они в несколько раз более надёжны и безопасны. Главным доводом является то, что отпечатки пальцев мы оставляем почти на каждой поверхности, к которой прикасаемся, а значит копию отпечатка гораздо проще достать. При этом мокрые и грязные пальцы устройству часто тяжело распознать. Получить копию радужной оболочки крайне тяжело, а глаза изнутри никогда не заляпаны грязью, поэтому владельцу воспользоваться аутентификацией в любых условиях гораздо проще. Хотя, в кино уже давно придумали способ, как обойти эту защиту:

Есть ли у технологии будущее?

Я считаю, что сканер Samsung Galaxy Note 7 не сделает его хитом. Да, эта технология работает и ей можно лихо хвастаться друзьям, но для большинства — использование сканера отпечатка пальцев будет достаточно. Однако не исключено, что новинку оценит, в первую очередь, корпоративный сегмент, которому необходимо лучше, чем остальным защищать информацию на своём смартфоне. Для простых обывателей, думается мне, будет слишком лениво подносить смартфон на определённое расстояние, при этом совершая необходимые действия. Но это не говорит о том, что Samsung не разовьёт технологию или о том, что она неожиданно не выстрелит и перекочует даже в iPhone. Шансы у этой серьёзной игрушки есть.