[發明專利]一種基于邊界點搜索和SUSAN邊緣檢測的虹膜定位方法

無效

• 申請號: 200810026104.4
• 申請日: 2008-01-24
• 公開（公告）號: CN101246544A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 解梅;魯劍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學中山學院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/38
• 代理公司: 中山市科創專利代理有限公司
• 代理人: 尹文濤

1、一種基于邊界點搜索和SUSAN邊緣檢測的虹膜定位方法，其特征在于其包括以下步驟：

步驟1、通過攝像裝置，對人眼中的虹膜進行圖像采集，得到含有虹膜圖像的原始灰度圖像；

步驟2、選取一個固定的閾值V_b，將原始虹膜圖像進行二值化，原始灰度圖像中灰度值大于閾值V_b的象素點的灰度值賦為1，小于閾值V_b的象素點的灰度值賦為0；

步驟3、對步驟2中得到的二值圖像，進行數學形態學中的閉合運算來消除二值圖像中的小空洞，具體來說，閉合運算為：AB＝(AB)ΘB，即先對原始圖像A用結構元素B進行膨脹運算，然后再進行腐蝕運算，結構元素B為一個7×7的矩陣，中間近似圓形區域內的元素的值為1，其余元素的值為0，為閉合運算符，為膨脹運算符，Θ為腐蝕運算符；

步驟4、計算步驟3中得到圖像的水平和垂直灰度投影，水平投影的計算公式為：Sh(x)=Σy=1NI(x,y),]]>垂直灰度投影的計算公式為：Sv(y)=Σx=1MI(x,y),]]>其中S_h(x)表示橫坐標為x的灰度投影值，S_v(y)表示縱坐標為y的灰度投影值，M，N為圖像的寬度和高度，I(x，y)為位置(x，y)的象素點的灰度值；

步驟5、搜索步驟4中的水平灰度投影S_h(x)取最小值時的橫坐標x_o和垂直灰度投影S_h(y)取最小值是的縱坐標y_o，將(x_o，y_o)視為瞳孔的粗略中心；

步驟6、在縱坐標為y_o這一行上，以(x_o，y_o)為中心，沿水平方向向左搜索象素灰度值大于T的點，當搜索到象素灰度值大于T時立即停止搜索，記下此時的坐標(x_l，y_o)作為瞳孔邊界點的坐標，再按同樣的方式進行沿水平方向向右的搜索，得到另一邊界點坐標(x_r，y_o)；

步驟7、取坐標點(x_o，y_o)附近的若干行，在取出的每一行上進行瞳孔邊界點的搜索，方法與步驟6中在y_o一行進行的搜索方法相同，最終可以得到一系列瞳孔邊界點的坐標；

步驟8、由于瞳孔的內邊緣非常類似于一個圓，因此，對步驟7中得到的一系列瞳孔邊界點進行圓擬合，具體來說：圓方程為x²+y²+cx+dy+e＝0，c，d和e是關于圓曲線的半徑和圓心坐標點的參數，(x，y)為圓曲線上的點的坐標值，那么相對于這些坐標點的最佳圓曲線就是使誤差方差和最小；誤差方差和的公式為：ϵ2=Σi(xi2+yi2+cxi+dyi+e)2,]]>其中，ε²是指誤差方差和，(x_i，y_i)是已知點的坐標，最后得到瞳孔的精確圓心(x_p，y_p)和半徑r_p；

步驟9、虹膜圓心和瞳孔圓心位置相近，可把瞳孔圓心作為虹膜圓心；限制SUSAN檢測的范圍，具體范圍公式為：100＜x＜N-5，y_p+r_p＜y＜y_p+3*r_p。其中y_p表示坐標點(x_p，y_p)的垂直坐標值，r_p表示瞳孔的半徑，該檢測區域為一矩形區域；

步驟10、用半徑為三個像素點的共37個像素的模板遍歷整個檢測區域；模板形狀如示例模板0011100011111011111111111111111111101111100011100,]]>數字1表示位于模板內的像素點，數字0表示不屬于模板的像素點，模板中心的像素點就是所要檢測的像素點；統計出每個像素點的USAN值；

步驟11、把經過SUSAN檢測的每個像素點的USAN值與USAN閾值作比較，如果該像素值大于USAN閾值，則把該像素點的灰度值設為255，否則保持像素點原來的灰度值不變；

步驟12、選取合適的二值化閾值T_u，二值化圖像檢測區域；整個檢測區域中，灰度值大于T_u的像素點被賦值為1，灰度值小于T的像素點被賦值為0；

步驟13、運用方向檢測，沿瞳孔圓心從瞳孔外邊緣開始進行四個方向的檢測，有檢測公式公式1表示在檢測方向-30°，-150°時水平方向和垂直方向的像素點檢測時變化快慢的比例關系，公式2表示在檢測方向-45°，-135°時水平方向和垂直方向的像素點檢測時變化快慢的比例關系，方向檢測中如遇像素點灰度值為1，則停止檢測取該像素點作為虹膜外緣邊界點，檢測完畢后比較四個方向的虹膜外緣邊界點，取四個外緣邊界點據圓心距離的平均值為虹膜外邊緣半徑r_r；

步驟14、由于虹膜的外邊緣也非常類似于一個圓，因此，通過步驟13中得到的虹膜外邊緣邊界點以及得出的虹膜外邊緣半徑r_r，再加上步驟8中得到的圓心(x_p，y_p)，通過畫外圓，即可以得到虹膜的外邊緣。

2、根據權利要求1所述的一種基于邊界點搜索和SUSAN邊緣檢測的虹膜定位方法，其特征在于步驟4得到的一階差分水平投影曲線毛刺很多，不利于方法的精確定位，采用高斯函數對投影值進行平滑處理。