虹膜定位、形變及特征提取研究.pdf

1、生物特征識別技術是依據(jù)人類自身所固有的生理或行為特征進行識別的一種技術。生理特征是與生俱來，多為先天的；而行為特征則是習慣使然，多為后天形成的。與傳統(tǒng)的身份識別相比，基于生物特征的身份識別技術的主要優(yōu)點是：(1)無需刻意記憶；(2)防偽性能好，不易偽造或被盜；(3)“隨身攜帶”，使用便捷。虹膜識別主要基于虹膜紋理的細微結構，如細絲、斑點、溝壑、射線、皺紋和條紋等特征進行識別。虹膜識別是最可靠的生物特征識別之一，據(jù)統(tǒng)計，其誤識率是各種生物

2、特征識別中最低的。本文從虹膜自身的生理結構特性出發(fā)，對虹膜識別中的關鍵技術進行了研究，且提出了一些新的思想和算法。主要貢獻及創(chuàng)新性工作如下： (1)虹膜圖像的采集與建庫。虹膜識別算法的評價依賴于測試虹膜圖像庫，選擇適合的庫可以更好的測試出算法的優(yōu)劣。如果庫圖像過于單一，會使算法具有片面性。本文對國內(nèi)外已有虹膜數(shù)據(jù)庫，例如CASIA、Ubiris、Bath、ICE、MMU、UPOL、WVU以及模擬虹膜庫等，進行了全面的分析。另外，

3、利用自主研發(fā)的虹膜采集設備進行了大量的虹膜圖像采集和建庫工作。隨著虹膜采集設備的不斷更新，從接觸式原型采集設備不斷改進到主動/被動、有線/無線的非接觸式的采集設備。建立了上海交通大學虹膜圖像庫SJTU-IDB version1，version2和version3，其數(shù)量、多樣性都具有較高實用性。 (2)提出魯棒的虹膜定位算法和雙閾值睫毛檢測方法。虹膜圖像中除了包含圓環(huán)狀的虹膜，還有瞳孔、鞏膜、睫毛、光斑、眼瞼等。本文方法采用最小

4、均方誤差來進行圓的擬合，克服了眼瞼、睫毛等干擾因素對定位的影響，簡單有效。 (3)提出了基于網(wǎng)狀結構的虹膜歸一化方法。虹膜的生理作用是通過其紋理結構的徑向縮放來調(diào)節(jié)瞳孔的大小，從而控制進入瞳孔的光照量。在虹膜識別算法中，需要對虹膜的徑向形變進行補償，通常此形變被簡化為簡單的線性伸縮。但是虹膜形變本身很復雜，線性伸縮的方法在外界環(huán)境變化較大的情況下會造成無法識別。由于虹膜的微觀結構更接近于網(wǎng)狀，本文實現(xiàn)了一種基于網(wǎng)狀結構的虹膜紋理

5、歸一化方法，通過構成網(wǎng)狀結構的弧線的伸縮從而達到瞳孔大小的縮放。實驗表明該方法能更好的表示虹膜的形變。 (4)提出二維相位一致的虹膜形態(tài)特征提取的方法。從虹膜生理結構特性看，虹膜紋理蘊含著大量的局部形態(tài)特征。本文實現(xiàn)二維相位一致進行虹膜特征提取，此方法更符合人類的視覺特性，能夠不受光照、對比度等影響，更有效、穩(wěn)定的提取虹膜的細微形態(tài)特征，實驗表明能夠達到很高的識別率。 (5)提出了虹膜子區(qū)域特征提取的方法。通常，人們僅把

6、虹膜圖像作為一般的紋理圖像進行處理，并未考慮到虹膜本身的生理特性。尤其對于東方人，其虹膜并不像西方人那么豐富，所以在特征提取方面更應該充分利用其本身的特性。本文按照虹膜紋理分布的特點，對虹膜進行有效的劃分和特征提取，使虹膜紋理微細特征更明顯。利用多閾值匹配策略判斷虹膜匹配。實驗表明子區(qū)域的方法與多閾值的匹配策略能夠進一步降低誤識率。 (6)虹膜特征穩(wěn)定性的討論與測試。首先分析了虹膜識別與虹膜診斷的關系。為了進一步驗證虹膜紋理的穩(wěn)