虹膜辨識應搭配紅外線 LED 與紅外線濾鏡相機

大約一年前，我在「臉部辨識系統經驗談」提到虹膜辨識系統的可用性與照相鏡頭有很大的關係。當時，我認為日本 NTT 尚未徹底解決虹膜辨識系統的手機照相需求。

規劃將虹膜辨識應用於行動設備或家用消費級產品時，我們首先會想到一般的相機是否可用？遺憾的是，一般相機並不適合用於虹膜辨識。各位可以用自己的手機相機自拍眼睛周圍。從照片可以看出，由於反光等因素，甚至會在虹膜區域出現相機的倒影。故取出的虹膜特徵品質極差。

實務上，仍然需要透過紅外線特製鏡頭，才能順利拍下適合虹膜辨識用途的照片。從一年前的日本 NTT 虹膜辨識手機，到今年發表的 Samsung Galaxy Note 7 ，它們都加裝了紅外線相機。 Samsung 特別詳述了其紅外線 LED 和特製鏡頭的細節。參考此文「從三星Note7談談，手機終端的虹膜識別是如何實現的？」。

從相機結構來說，虹膜識別要求的相機規格與一般相機的差異在:

• 一般相機的鏡頭或感光元件上裝了一片低通濾光片(low pass filter)，擋掉紅外線。
• 虹膜識別相機則移除低通濾光片，改裝紅外線帶通濾光片(band pass filter)，擋掉可見光。
• 虹膜識別相機還會搭配紅外線 LED (IR LED) 作補光燈，強化眼睛部份的紅外線反射光。
• 虹膜識別相機可考慮搭配長焦微距鏡。這樣使用者才不用把眼睛貼近鏡頭。

網路上可查到一些利用 WebCam 改裝紅外線相機的文章，例如「webcam改裝紅外線攝影機 」(此文作者搞反了濾光片名稱，他說的紅外線濾鏡的意思是”不讓紅外線通過”，其實正式說法是”低通濾光片”。而正式說法的紅外線濾鏡則是”讓紅外線通過”，即”帶通濾光片”)。

配合適當規格的紅外線 LED 相機後，虹膜辨識的辨識率才能達到可靠程度。附帶一提，紅外線 LED 相機對臉部辨識的辨識率幫助也很大，參考「各大巨頭布局臉孔辨識，IR LED 廠有肉吃」。

偽造虹膜

2017-05-25 新聞 Galaxy S8 的虹膜掃瞄用隨處可見的東西就能騙過 報導駭客團體 Chaos Computer Club 測試了 Samsung Galaxy S8 的虹膜辨識功能。他們使用數位相機夜間濾鏡模式拍攝，再將虹膜相片印出後貼在隱形眼鏡鏡上，就可能騙過 Galaxy 。

論其原理，我認為重點有二項。

一、最近的相機，會為了取得更銳利的影像品質而不裝低通濾鏡。再配合軟體的夜間濾鏡模式，剛好帶來近似紅外線照相的效果。成也蕭何、敗也蕭何。虹膜辨識需要好的相機，但新一代相機的高解析度感光元件與鏡頭設計，卻又降低了偽造虹膜的難度。

二、考慮到使用者操作手機的環境有很多干擾照相的因素，還要讓使用者有「辨識很快」的感覺，我認為 Samsung 設置的辨識門檻偏低。以我在公司使用正規虹膜辨識軟體的經驗，依其預設的辨識門檻 (FAR/threshold)，不好的照相結果就會識別不過或得到過低的分數 (score)。有時程式內部得要重複數次「拍照-辨識」的動作，就會拉長使用者得到的反應時間。亦即較高的辨識門檻，會有較高的正確性，但也很容易讓使用者覺得「辨識很慢」。