在苹果手机上实现虹膜识别（通过改装实现）

一．概要

本文会详细的介绍如何改装苹果手机，使其具有虹膜识别的功能

二．目标、成果

使用苹果手机实现虹膜的注册、登录、匹配识别的功能，

在苹果4s可以进行真机验证、在苹果6s上的速度<0.05s

跳转到视频（如果产生疑惑可回来看解答）

三．改装简介

1. 硬件

a. 改装手机的摄像头，使摄像头可以实现红外拍摄

b. 改装闪光灯，改成红外灯

2. 软件

a.      获取摄像头拍摄的视频流

b.      对获取的图片进行虹膜特征的提取、识别

c.      实现各种用户交互

四．详细的步骤

好的，本文的大致思路已经理清楚，现在开始。

为了更加直观的给大家讲解，这里需要先介绍一下本次将要实现虹膜识别，下图就使用的虹膜识别的流程

那么我们的识别设备就可以简化为一个相机，如下图所示：

既然虹膜识别设备就是一个相机，那么用手机自带的摄像头可以实现吗？答案当然是不可以，如果可以的话，本文就没有意义了。

虹膜识别要求高质量虹膜图片，需要相机采集到非常丰富的虹膜图像纹理。可见光拍摄是无法采集到虹膜图像的，只有红外拍摄才可以，下面就是效果，一看便知

上图显示：

1. 可见光拍摄的照片，眼球是黑色的，无法看到纹理，即便的采用超高像素+近距离拍摄也不行，根本就没法提取虹膜纹理

2. 红外拍摄可以提取到丰富的虹膜纹理，（上图的中间那张是500W像素的，放大后就可以看到清晰的虹膜纹理）

那么问题来了，我们的手机是可以见光相机，无法进行红外拍摄，难道要就此打住？不！，下面看一下相机尽头的结构，看看是否可以突破。

我们发现，相机的镜头组中有一层镜片是红外光阻止镜片，它原本的作用是阻止红外光进入相机照射到感光芯片上，这样相机的感光芯片上就只会接受到可见的光谱，少了红外线的干扰，成像的质量会提升很多。

这里做个补充：苹果4s上的红外光阻止镜片效果比小米Note的好，我用两个手机同时拍一个打开的红外灯，苹果拍照片和肉眼一样（看不出来红外灯是开着、还是关着），小米的照片就会看出红外灯发出了红色的光（如果灯开着的话）。所以看一个红外灯是否工作可以用手机相机拍照试试。

回归正题，如果我们把这层镜片拆掉（红外光阻止镜片），是否相机就可以进行红外成像了能？我们看看成像芯片的资料。

我淘宝买的的红外灯的波长就是850的，上面的曲线显示，成像芯片对850波长的响应还是非常不错的，但可惜这不是苹果摄像头的资料，它的资料也不会找得到。于是把镁光、ov、索尼芯片个找十几个，找到芯片资料的这个图，惊喜发现了，几乎所有的芯片都对850的光谱有响应，只是有多有少罢了。所以初步的估计苹果的成像芯片很大的可能可以对850的红外光进行响应。

淘宝上还可以找到截止可见光通过红外光的帯通滤光片，这就再好不过了。实际发现即便是不加这种镜片也是可以红外成像的，因为成像芯片在850时，rgb三种感光器的响应都比较高的值，叠加后更高（我需要的是亮度图），并且我使用的就是850的补光灯，但是最好还是加上，加上后效果会好一些。

总结：摄像头理论上是可以改装的，至少有希望，虽然有几个地方不确定。

理论分析完毕，开始实际操作：拆！

拆解步骤：

第一步. 取出摄像头

第二步. 撬开闪光灯板

第三步. 分离镜头和sensor板

第四步. 拆除红外光阻止镜片

如上图所示，有点偏蓝色的那块玻璃就是我们要拆除的东西。这里的坑比较多，首先你需要慢慢的打磨四个角、四条边，然后尝试着把他翘起，这里有几个需要注意的地方：

1.      不能碰到旁边的任何原件，有的很容易掉（重新焊接上基本不可能），有的很容易碎。

2.      下面的塑料方框上是有走线的，所以必须保证不被划到。

3.      不能把玻璃给弄碎掉。

a.      碎掉的话很肯能会划伤成像芯片，如果碎掉就没希望了，因为很难保证拆除碎片的玻璃时不碰到其他的地方（sensor）。

b.      不能有玻璃碎片、残渣落在了上面时，因为你是没有办法清除碎片颗粒的，有的体积极小看不见，但是拍照后发现全是点点。

4.      如果有大块的东西掉到了sensor上，切记不能用嘴吹，你的唾液它来说有腐蚀性，并且不纯，所以干了之后会有程沉淀，如果拍照就会有一大块褐色斑停留在上面

5.      如果真的有东西在上面，最好用纯净水清洗，然后立刻弄干。

第五步.装回去

第六步：

把相机自带的闪光灯换成红外灯就比较简单了，大家自行补脑即可。

整体的流程是这样的：

我拆毁大概20~30个，如果你们有兴趣要尝试，请准备至少20个（因为你已经有了我的经验），当然不是所有的手机摄像头都可以拆,

因为红外阻止镜片的位置有多种：

1.      红外阻止镜片直接和成像芯片一体的 =>   放弃

2.      红外阻止镜片在镜头组的内部 =>   放弃

3.      红外阻止镜片在镜头组的顶层 =>   放弃

4.      红外阻止镜片在镜头组的底部 =>   可拆（没遇到过）

5.      苹果4s、三星Note、荣耀7i 这几款都可拆，其他的就不清楚了

注意事项：

1.      镜头sensor的分离、滤光片的拆除，这两个的难度最大，成功率极低，只要保证不激动、冷静、不骂脏话、多试几次就会成功

2.      如果发现拆坏了，就不要在插回去开机，会导致手机发烫、不能开机、严重的会手机报废

3.      确定没问题再装机，因为摄像头的排线不在最上面，相当于手机基本拆完了，才能拆摄像头，尽量减少次数。我的主板壳掉了，挂了一次，发现有东西掉了，后来又被焊可回去，险胜

4.      很多时候要把后壳装上，才能开机。好几次误以为挂了

5.      镜头是有自动变焦功能的，不能把它弄坏了，所以：所有以前拆开的触点还是要焊接回去，尽量不要使用胶水。如果没有对焦功能，采集到的图片全是模糊的，就失去了意义

大功告成！先看看效果

左边的图片，可以看到相机是能工作正常的，只是有点偏黄，自动对焦功能管用。可以很清晰的看到上面有一个黑色的点点，那就是落在sensor上的污染物，已经没救了，不过虹膜识别还是可以实现的。

右边的图片，是用6s拍的一张4s正在显示4s拍的6s的照片(4s是改装过的)，同样可以看出颜色偏向红色的方向。细心的朋友可能已经注意到了，听筒的上面感觉有一个红色的灯，没错！那就是手机自带的红外灯（用来进行距离识别）。如果再加上可见光截止镜片的话就只能看到那个小灯，屏幕就是一片漆黑。

Ok！硬件准备完毕，至少勉强达到了虹膜识别的最低要求。

接下来进行软件的开发！

1.      安装xcode、opencv、sql…

PS:codex安装opencv超级方便，直接拖进去就可以，根本就不需要整什么包括目录、库目录、连接、dll之类的东西。页面跳转页很好写，直接拖拽即可。页面的跳转逻辑可视。很可视化。

2.      移植虹膜识别算法，xode它竟然支持c++,直接拷贝进去，失败！竟然是因为文本格式问题，改掉格式之后，只有很少的错误，随便改改就可以。

3.      开始写代码，结果发现一个叫code4app的网站，竟然会有如此神奇的网站，上面什么样的ios例子都有，并且几乎全部随便下载，可以说99.99%下载后绝对可用（因为下载好的工程基本不需要任何配置）。

4.      从来没有做什么东西如此顺畅，结果2个星期左右就写好了全部的东西（我是从0开始object-c的，主要是感谢牛逼的code4app），但是装虚拟的Mac同样花了2个星期,这就有点尴尬了（注意：必须配240G的固态，不然会卡爆的，经验告诉我必须这样，内存12G就够了，i5CPU即可，这样的话同时开VS2017、Xcode、Matlab、Ps都不会卡）。

五．真机测试

所有需要做的工作都已近完成。

接下来有两个视频（请看完再描述再点击）

1.      4S的视频，因为经过了改装所以可以进行真实的测试（识别人的虹膜），有活体识别功能（照片、视频、模型不能通过），但是速度特别慢（因为4S的CPU很慢）

2.      6s的视频，因为没有改装过摄像头（无法进行红外拍摄），所以我只能先把虹膜的活体识别功能去掉，用照片进行演示。这个视频主要的目的是给大家看看虹膜识别的速度，速度非常的快，0.03秒就可以完成一次识别，这要比很多手机的指纹速度快很多（比如R9广告语：“0.2秒，一瞬间解锁”，网上显示大多都比这个长（2017）），6s的单核速度基本已近逼近i3处理器（对我的算法来说）

3.      注意下面所列出的问题和回答：

为什么速度差那么多？=> 上面已近解释。

为什么照片也能识别？=> 上面已近解释。

6s识别超快是不是因为没有加活体识别？=>不是，活体识别消耗资源很少！……

手机上有多个人的虹膜信息速度会下降吗？=>不会，1个人和1000个人识别时间上基本不会有任何的区别，因为匹配、检索算法更快！）活体识别是怎么实现的？算法可以开源码？=>实在不好意思

0.03秒就可以完成一次识别指的是什么时间？=>从获取到一张有虹膜信息的图像数据流开始，到分析出结果（通过、失败）

视频的前半部分是6s的，后半部分是4s的

跳转到视频

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