抬起手，對準掃描器，“滴”的一聲，驗證通過。
近日，在重慶軌道交通18號線金鰲山地鐵站，《中國科學報》記者現場體驗了通過掌靜脈識別技術進站這一新方式。
自去年以來，以掌靜脈識別技術為支撐的“刷掌”識別正在加快落地。在深圳大學等大學校園食堂、體育場館等場所，只需要伸手刷掌，就能實現線下支付、門禁識別。而今，掌靜脈識別技術又首次“跑”在了地鐵閘機交控機上，使得重慶軌道交通18號線成為國內首條全線采用掌靜脈識別技術的地鐵線路。
與刷卡和“刷臉”相比，“刷掌”這一智慧出行方式有哪些特色和優勢，應用于軌道交通領域又要克服哪些困難和挑戰？就此，《中國科學報》記者采訪了讓“抬手就進地鐵站”從想象變成現實的幕后團隊。
為何要“刷掌”？
“我們研發掌靜脈識別技術的緣由最早可追溯到2015年。”佛山育脈科技有限公司創始人兼首席營銷官王天明介紹。那年，亞馬遜在它的零售商店推出了“刷掌”技術。經由一個偶然的機會了解后，育脈團隊對此做了進一步研究，并決定研發掌靜脈識別技術。當時，他們就認為，與指紋識別、人臉識別等其他生物特征識別技術相比，“刷掌”更便捷、安全、易用，是未來的一個發展趨勢。
王天明介紹，靜脈生物特征識別技術是基于人體皮膚下靜脈血管的紋理特征進行身份識別的。該技術利用近紅外線照射手掌，而靜脈中的血紅素是失去氧氣的還原血紅素，其對760納米波長的近紅外線會有吸收，造成靜脈部分的反射較小，從而產生靜脈圖像。在王天明看來，非接觸式、衛生是這項技術最大的優勢。而且，它所具備的主動式識別這一特點，也非常尊重用戶的隱私。
2018年開始，育脈組建了專門的團隊，用6年時間研發出第一代產品。與此同時，“經過幾年的發展，我們明顯感覺到推廣掌靜脈識別技術、進入這一市場的時機到來了”。王天明說。
然而，正如參與此次合作的英特爾網絡與邊緣事業部中國區行業銷售總監謝青山所說，“要將一個想象的場景變成現實，一定要有很好的技術支撐。我們日常生活中每一次簡單的技術升級，背后都有一個龐大的生態鏈和合作伙伴群體做支撐”。
此次重慶軌道交通18號線所應用的是由英特爾聯合上海華銘智能終端設備股份有限公司、深圳市銳寶智聯信息有限公司和育脈共同打造的融合掌靜脈特征識別技術的智能城市軌道交通自動售檢票系統（AFC）方案。該系統集成了刷卡、“刷臉”和掌靜脈識別等多種方式，使得軌道交通自動售檢票系統進一步“升級”。
謝青山告訴記者，讓掌靜脈識別技術從實驗室走入日常生活，需要做大量細致的工作，例如算力支撐要跟得上，設備穩定度要高，從靜脈圖像的采集、預處理到靜脈特征的提取、匹配、存儲，乃至設備的安全運行，都需要很強的軟硬件支撐才可以做到，“因此，我們特別高興，在國內有這么好的上下游合作伙伴一起來推進這件事”。在他看來，與指紋識別、人臉識別等相比，掌靜脈識別技術在安全性、唯一性等方面都有很大優勢。
上海華銘智能終端設備股份有限公司研發事業部研發總監付強也表示，掌靜脈信息的獨特性和安全性為他們推廣這一技術帶來了很大信心。例如，掌靜脈圖像可以較好地保護用戶隱私。“作為從業者，在100張掌靜脈圖像中，我也無法精確找到自己的那張。”
為何是交通？
根據交通運輸部的統計數據，截至2023年12月31日，我國31個省份共有55個城市開通運營城市軌道交通線路306條，運營里程達1萬多公里，車站5897座。從全球來看，截至2022年末，中國城市軌道交通無論是運營里程、開通站點和線路數量都穩居世界第一，并且遙遙領先。
正因為此，謝青山所在的英特爾網絡與邊緣事業部在深耕零售、教育和醫療行業后，又進入了交通領域。他告訴記者：“面向未來的智能城市軌道交通系統是智慧城市的重要組成部分。英特爾正在深化面向城市軌道交通的生態建設，銜接上下游生態參與者，構建一體化智能城市軌道交通方案，推動云計算、邊緣計算、物聯網、人工智能等技術深入落地，并催生更多創新應用成果。”
作為城市交通體系的重要組成部分，城市軌道交通在提升通行效率、帶動城市經濟發展等方面具有重要優勢。其中，城軌站點是承擔乘客進站、出站、換乘等功能的重要交通樞紐，為了管理乘客并規范乘客的出入，就需要引入“自動檢票機”這一重要設備。而伴隨移動互聯網、近場通信等技術的發展，城軌自動檢票機正在集成更多數字化功能，以加速乘客出入檢票機的效率，并為更多乘客提供便利，這使得AFC系統應運而生。
付強介紹：“如今，AFC系統在加速交通運行效率、方便乘客等方面發揮著重要價值。而AFC系統的數智化變革則依賴于掌靜脈特征識別等更多創新技術的應用。”
然而，AFC系統在發展過程中也面臨諸多挑戰。例如，性能不足以支撐生物特征識別等新型數字化應用負載、寬溫和震動等因素影響設備穩定性與可用性，以及設備成本壓力影響城軌運營收益等。
為應對上述挑戰，一直專注于自動售檢票系統與終端設備研發的華銘推出了應用掌靜脈特征識別技術的檢票機注冊、識別、驗證一體化系統解決方案。該方案以育脈掌靜脈特征識別算法為核心，以基于英特爾架構的銳寶智聯新一代高速、高可靠邊緣計算盒為載體，共同應用于華銘智慧檢票機系統。這一方案能夠對乘客手掌靜脈特征進行快速精準檢索，實現用戶手掌快速識別并過閘通行，可有效緩解高峰期用戶擁擠問題，同時避免二維碼等驗證方式存在的不穩定、盜刷等問題。
在將掌靜脈識別技術應用于交通領域之前，育脈也曾在其他行業做過一些嘗試，但為什么最后專注于軌道交通？王天明告訴記者，因為這個領域最能體現這一技術的優勢。掌靜脈識別技術可以在1：100萬、1：1000萬乃至更大范圍內實現精準識別，相比指紋識別技術等，更具備大規模應用的可能。
下一代會怎樣？
據王天明介紹，當下融合了掌靜脈特征識別技術的AFC系統誤識率為千萬分之一，誤拒率為十萬分之一，準確度極高。而在識別時間上，重慶AFC方案是按照百萬級的需求規劃的，單次識別速度可以達到100毫秒~200毫秒。
付強告訴記者，目前在實驗室中掌靜脈識別的單次識別速度實際上已可以做到30毫秒~50毫秒，但在實際體驗中卻還沒有達到，需要產業鏈各環節進一步去完善。例如，提高掌靜脈特征識別的速度以及將特征與數據庫中的圖像比對的速度等。
據悉，育脈掌靜脈特征識別由靜脈特征提取、加密、壓縮和海量特征高速匹配兩部分組成。在此次應用的系統中，靜脈特征提取、加密和壓縮部分在基于英特爾凌動處理器/英特爾酷睿處理器的銳寶智聯邊緣計算盒上運行。在特征提取的技術方案選擇上，育脈使用了基于深度學習模型的掌靜脈特征提取算法，并采用了OpenVINO工具套件作為推理框架，以實現基于邊緣計算盒的推理部署。
此外，育脈掌靜脈特征提取算法還使用英特爾oneAPI工具包進行優化，以提升在基于英特爾架構服務器上的運行性能。與此同時，海量特征高速匹配部分則在基于第三代英特爾至強可擴展處理器的邊緣服務器上運行，以便更好地應對海量特征匹配所帶來的性能壓力。
付強表示，他們正在與英特爾合作，嘗試在下一代產品中進一步提升性能。
王天明告訴記者，目前在掌靜脈技術應用過程中，會明顯感覺男性用戶的通過率較高，而女性用戶的通過率則偏低。這是因為女性用戶的膚色相對偏白一點，當設備沒有加入偏振片及紅外消光技術時，對靜脈的識別就可能存在不太清晰的情況，這是硬件方面的一個難點。他透露，對于這一現象，他們已經做了針對性的研發，并于今年第一季度將偏振片方案應用于育脈第二代掌靜脈識別產品中。
此外，育脈第二代產品中還加入了判斷手掌與傳感器距離的功能，并通過氛圍燈加以提示，讓采集信息時手掌處于采集效果最好的位置。例如，手掌不在識別范圍之內，指引燈可能是紅色，或者當手放得特別低的時候，指引顏色可能是藍色或是橙色等。
最近兩年來，大模型技術的發展推動了人工智能應用的迭代。謝青山希望，不久的將來，大模型也可以應用到銳寶智聯開發的交控機上，使得掌靜脈識別產業鏈可以享受到大模型的“紅利”。“當然，這需要合作伙伴們一起來協商和努力。”
“刷掌”進站現場。計紅梅攝