異質(zhì)虹膜圖像的魯棒識別.pdf

1、隨著社會信息化進程的深入發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)中的光學(xué)圖像獲取裝置呈現(xiàn)泛在發(fā)展的趨勢，同時互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)規(guī)模呈爆炸式增長，為虹膜識別提供了新的數(shù)據(jù)獲取途徑。但在此泛在視覺感知環(huán)境中獲得的虹膜圖像存在光源波段、清晰程度、成像場景、用戶狀態(tài)等方面上的顯著差異，造成了異質(zhì)虹膜圖像識別的問題。這一問題超越了傳統(tǒng)虹膜識別算法的處理能力范圍，我們必須尋求新的解決方案。本文從圖像重建、特征分析、距離度量和信息融合等多個層次研究異質(zhì)虹膜圖像識別的理論

2、和方法，通過圖像處理和模式識別的方法消除成像距離、場景和器件等因素對異質(zhì)虹膜數(shù)據(jù)的外在影響，探尋隱藏在復(fù)雜多變虹膜數(shù)據(jù)中穩(wěn)定不變的身份關(guān)聯(lián)信息，實現(xiàn)穩(wěn)定、準確的異質(zhì)虹膜圖像識別。本文首先分別針對模糊和低分辨率這兩個在異質(zhì)虹膜識別中最為重要的問題進行討論，然后提出普適的識別框架。綜上，本文主要工作包括:
　　模糊虹膜圖像中丟失的紋理細節(jié)是現(xiàn)階段影響識別性能的主要問題之一。以減少清晰和模糊的異質(zhì)虹膜圖像之間的表觀差異為目標，本文提出基

3、于點擴散函數(shù)修正的普適虹膜圖像去模糊算法。首先，將輸入圖像按模糊種類劃分為離焦和運動模糊，在參數(shù)化模型下對兩種情況中的點擴散函數(shù)進行初始化。然后，在像素級自由度上對點擴散函數(shù)進行修正，即對點擴散函數(shù)優(yōu)化、有效區(qū)域選擇和清晰圖像估計三個步驟迭代求解。最終用恢復(fù)后的圖像進行虹膜識別以獲得性能的提升。
　　虹膜圖像作為識別樣本，在去模糊過程中應(yīng)更多考慮與識別相關(guān)的內(nèi)容，而不僅關(guān)注于視覺效果。因此，本文提出了層級化的圖像先驗?zāi)Ｐ?，對不同?/p>

4、途的區(qū)域自適應(yīng)的選擇先驗學(xué)習(xí)方法:虹膜區(qū)域使用基于特征選擇的方法以滿足機器感知的要求，而眼周區(qū)域根據(jù)視覺屬性構(gòu)建先驗?zāi)Ｐ汀榱四軌蛴行Ю眠@一模型且進一步靈活融合其它先驗知識，本文提出基于隱變量的公式化表達。此方法以識別為導(dǎo)向，恢復(fù)出的虹膜圖像充分考慮計算機所敏感的紋理細節(jié)，提供更有價值的圖像增強結(jié)果。
　　實驗證明大尺度運動模糊的虹膜圖像去模糊后進行識別的結(jié)果仍有提升空間。我們通過實驗揭露運動模糊影響識別性能的模式及其本質(zhì)原因之

5、后，提出基于加權(quán)匹配模板的比對策略。在第一種模板生成方式中，對觀測到的影響模式加以利用，根據(jù)每幅圖像的模糊角度自適應(yīng)的設(shè)置加權(quán)模板。在第二種方法中，利用訓(xùn)練得到運動模糊時虹膜編碼中不穩(wěn)定的區(qū)域得到加權(quán)模板。這種運動模糊的解決策略更加直接、穩(wěn)定和高效。
　　除圖像模糊之外，低分辨率是另一個困擾非可控環(huán)境中虹膜識別的重要問題。本文基于度量學(xué)習(xí)將異質(zhì)虹膜樣本映射到特定的度量空間以消除高低分辨率的異質(zhì)虹膜圖像間的差異。在此算法中，我們找到

6、一個變換，將數(shù)據(jù)集中的異質(zhì)比對（高、低分辨圖像間比對）樣本坍塌到對應(yīng)的同質(zhì)比對（高分辨率圖像間的比對）樣本后，再進一步減小類內(nèi)差異并增大類間差異。然后，學(xué)習(xí)一個馬氏距離使其最大程度的繼承理想變換中有用信息。此距離度量能更準確的分別跨分辨率異質(zhì)虹膜識別中的類內(nèi)和類間比對，保證更優(yōu)的識別結(jié)果。
　　以普適異質(zhì)虹膜識別方法為目的，提出一個編碼層的信息映射方法將測試的異質(zhì)編碼映射到對應(yīng)的注冊狀態(tài)，消除不同狀態(tài)編碼間的異質(zhì)性后再識別。我們使

7、用改進后的馬爾科夫網(wǎng)絡(luò)對注冊狀態(tài)和測試狀態(tài)異質(zhì)編碼間的非線性聯(lián)系進行建模。同時，根據(jù)不同編碼位所能取到相容度的最大值來衡量其可靠性，并優(yōu)化得到一個基于統(tǒng)計信息的加權(quán)匹配模板。進一步將此方法擴展到多異質(zhì)源的情況，使得其能夠根據(jù)不同觀測樣本選擇對應(yīng)的先驗知識。所提編碼層方法能在可分性和魯棒性中找到合理的折中。
　　綜上所述，本文以異質(zhì)虹膜識別為主線，在經(jīng)典虹膜識別的框架下，按照所處理異質(zhì)源的不同，提出了一系列異質(zhì)虹膜識別的解決方案，從