桃子D
About the Film
我們常說,眼睛是心靈之窗,從眼睛能看到一個人的感情和心靈。電影《I型起源》就圍繞著眼睛講述了一個神秘奇幻的故事:男主角格雷博士是一個研究眼睛進(jìn)化的科學(xué)家,他癡迷于拍攝自己遇見的所有人的眼睛。在一次聚會上,格雷邂逅了一位擁有特殊顏色虹膜的女孩,并拍下了她的眼睛。后來,他重新找到她并與之墜入了愛河。然而在一次電梯事故中,他失去了自己的愛人。悲傷過后,他與自己的科研伙伴走到了一起。又過了很多年,他的兒子出生了,此時對虹膜的研究已經(jīng)發(fā)展到可以為每個新生兒建立虹膜數(shù)據(jù)庫,他的兒子也接受了虹膜掃描。但是奇怪的事情發(fā)生了——他兒子的虹膜數(shù)據(jù)居然和別人重復(fù)了!格雷為此進(jìn)行了調(diào)查,他吃驚地發(fā)現(xiàn),數(shù)據(jù)庫中有和自己死去的愛人的虹膜數(shù)據(jù)一樣的記錄……電影中對眼睛進(jìn)化研究以及虹膜掃描技術(shù)的描述頗為有趣,就此我們來做點小小的分析吧。
Real Story
虹膜的色彩魔法
電影中,女主角的眼睛圖像幾乎貫穿了整個故事,她的虹膜非常美麗,從內(nèi)到外由金色向綠色過渡。我們在生活中看到的虹膜似乎都是單色的,但實際上也擁有顏色過渡,只不過這種過渡沒有女主角的眼睛那樣明顯。亞洲人的虹膜多為棕褐色,歐美一些國家的人的虹膜更多彩,包括紅褐色、綠色、藍(lán)色、灰色、紫色等。其實從人類的進(jìn)化史來說,虹膜顏色的多變,與人類的一個基因突變有關(guān),這個基因突變減少了虹膜中黑色素的合成。如果你打開繪圖軟件Photoshop,在色彩窗口中調(diào)整單項色的數(shù)值,就會發(fā)現(xiàn)這種減少令棕褐色逐漸向藍(lán)色轉(zhuǎn)變。與之類似的原理,因為這個基因突變,靠近藍(lán)色這端色相的虹膜出現(xiàn)了,而單色配比不同,就產(chǎn)生了各種不同顏色的虹膜。
虹膜掃描與生物識別
虹膜是眼睛中瞳孔外的那一圈組織,如果放大了看,你會看到極其復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)幾乎是獨一無二的,理論上來說,找到兩個完全相同的虹膜的概率是120萬分之一。而且,虹膜在人體發(fā)育成熟后終生不變,包括顏色也不會受疾病影響。因此,虹膜掃描成了生物識別技術(shù)中頗為引人注目的領(lǐng)域。
對虹膜進(jìn)行識別,首先要攝入眼睛正面整體的圖像,就像電影里格雷博士癡迷的近距離眼睛攝影一樣,對整個虹膜進(jìn)行識別。把這個圖像放入計算機進(jìn)行預(yù)處理,分離出虹膜的圖像,然后提取出虹膜的特征點,進(jìn)行編碼,儲存到數(shù)據(jù)庫。用掃描的虹膜編碼數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中已有的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,就是虹膜識別技術(shù)。電影中對格雷的兒子進(jìn)行新生兒虹膜掃描的情節(jié),基本與現(xiàn)實技術(shù)相符。
False Tale
虹膜與靈魂的聯(lián)系
然而當(dāng)電影發(fā)展到格雷尋找逝去的愛人的眼睛時,這個故事就進(jìn)入了浪漫的幻想,與科學(xué)沒有什么關(guān)系了。
雖然虹膜掃描技術(shù)具有很高的唯一性,每個人的虹膜結(jié)構(gòu)幾乎都是獨一無二的,但這個獨一無二仍然具有統(tǒng)計學(xué)上的破綻,那就是前文提到的120萬分之一的意外。目前,虹膜掃描技術(shù)還停留在科研機構(gòu)和部分科技公司的推廣項目中,沒有大規(guī)模地進(jìn)行實際應(yīng)用。同樣,虹膜數(shù)據(jù)庫也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能匹配全世界數(shù)十億的人口。在這個世界上,你能找到眼睛一模一樣的兩個人嗎?這個問題在現(xiàn)實中還沒有準(zhǔn)確的答案。
而電影在結(jié)尾也耍了個小花招:格雷千辛萬苦終于尋找到擁有與愛人同樣眼睛的小女孩,他嘗試讓小女孩分辨愛人生前記憶相關(guān)的圖片,小女孩成功與失敗的次數(shù)是隨機的,不具有統(tǒng)計學(xué)意義。如果你傾向于幻想,那心靈之窗就與靈魂相連;如果你追根究底,那虹膜就會給你一個冷冰冰的合乎科學(xué)的答案。
提高成功率的算法
虹膜識別技術(shù)自理論誕生起,已經(jīng)經(jīng)過了近30年的發(fā)展,目前的技術(shù)雖然可以進(jìn)行精確的識別匹配,但要求必須取得虹膜近距離正面高質(zhì)量圖像。而在現(xiàn)實生活中,用戶往往無法滿足其苛刻的條件——眼球不能轉(zhuǎn)動、不能被眼皮或睫毛遮擋、不能運動模糊、光照不能太弱……最要命的是超近距離,有多少人能接受將眼睛幾乎緊貼在攝像頭上來拍照呢?因此,研究這項技術(shù)的科學(xué)家傾向于努力改善虹膜識別的算法。對低質(zhì)量的虹膜圖像進(jìn)行識別,最大的難度往往是預(yù)處理和提取虹膜特征識別的程序。如果讓這兩個程序的靈敏度提高到能無視現(xiàn)實環(huán)境中復(fù)雜的干擾,那么虹膜識別才能從“人遷就機器”向“機器滿足人的需求”轉(zhuǎn)變,成為真正實用的技術(shù)。