[發(fā)明專利]一種從視頻流中選取到了質(zhì)量合格的虹膜圖像的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810030096.0
• 申請日: 2008-08-07
• 公開（公告）號: CN101339603A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬爭;駱麗
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)中山學(xué)院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 中山市科創(chuàng)專利代理有限公司
• 代理人: 尹文濤

1、一種從視頻流中選取到了質(zhì)量合格的虹膜圖像的方法，其特征在于其包括下列步驟：

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

步驟2、統(tǒng)計步驟1中得到的圖像中灰度值為0～85、86～170、171～255三個范圍內(nèi)的像素和，分別計算三者占總像素和的比例r₁、r₂、r₃來判斷圖像的明暗度，與預(yù)先設(shè)定的用于判斷虹膜圖像是否過亮或過暗的閥值T₁、T₂和T₃進(jìn)行比較，若r₁＞T₁、r₂＜T₂或者R₃＞T₃，認(rèn)為圖像亮度不合格，舍棄該圖并重新采集，符合要求的圖像則進(jìn)入下一步驟；

步驟3、選取一個固定的閾值V_b，將原始虹膜圖像進(jìn)行二值化，原始灰度圖像中灰度值大于閾值V_b的像素點(diǎn)的灰度值賦為1，小于閾值V_b的像素點(diǎn)的灰度值賦為0；

步驟4、對步驟3中得到的二值圖像，進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中的閉合運(yùn)算來消除二值圖像中的小空洞；具體來說，閉合運(yùn)算為：即先對原始圖像A用結(jié)構(gòu)元素B進(jìn)行膨脹運(yùn)算，然后再進(jìn)行腐蝕運(yùn)算；結(jié)構(gòu)元素B為一個7×7的矩陣，中間近似圓形區(qū)域內(nèi)的元素的值為1，其余元素的值為0。為閉合運(yùn)算符，為膨脹運(yùn)算符，Θ為腐蝕運(yùn)算符；

步驟5、計算步驟4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(biāo)為x的灰度投影值，S_v(y)表示縱坐標(biāo)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)的像素點(diǎn)的灰度值；

步驟6、搜索步驟5中的水平灰度投影S_h(x)取最小值時的橫坐標(biāo)x_o和垂直灰度投影S_h(y)取最小值是的縱坐標(biāo)y_o，將(x_o，y_o)視為瞳孔的粗略中心；根據(jù)(x_o，y_o)判斷虹膜是否位于圖像的中心，若(x_o，y_o)不滿足x_Left＜x_o＜x_Right，y_Top＜y_o＜y_Bellow，認(rèn)為可能存在虹膜紋理不完整和斜視的情況，舍棄該圖并重新采集，符合要求的圖像則進(jìn)入下一步；

步驟7、搜索(x_o，y_o)左右兩側(cè)一定區(qū)域內(nèi)的白色像素個數(shù)N，若某一側(cè)的N＜N_small，說明圖像中沒有眼睛或者存在眨眼情況，若某一側(cè)的N＞N_Big，說明可能由于晃動導(dǎo)致了圖像模糊，圖像均不合格；只有瞳孔兩側(cè)均有大小合適的反光點(diǎn)的圖像才能進(jìn)入下一步；

步驟8、在縱坐標(biāo)為y_o這一行上，以(x_o，y_o)為中心，沿水平方向向左搜索像素灰度值大于T的點(diǎn)，當(dāng)搜索到像素灰度值大于T時立即停止搜索，記下此時的坐標(biāo)(x_l，y_o)作為瞳孔邊界點(diǎn)的坐標(biāo)，再按同樣的方式進(jìn)行沿水平方向向右的搜索，得到另一邊界點(diǎn)坐標(biāo)(x_r，y_o)；

步驟9、取坐標(biāo)點(diǎn)(x_o，y_o)附近的若干行，在取出的每一行上進(jìn)行瞳孔邊界點(diǎn)的搜索，方法與步驟6中在y_o一行進(jìn)行的搜索方法相同，最終可以得到一系列瞳孔邊界點(diǎn)的坐標(biāo)；

步驟10、由于瞳孔的內(nèi)邊緣非常類似于一個圓，因此，對步驟8中得到的一系列瞳孔邊界點(diǎn)進(jìn)行圓擬合，具體來說：圓方程為x²+y²+cx+dy+e＝0，c，d和e是關(guān)于圓曲線的半徑和圓心坐標(biāo)點(diǎn)的參數(shù)，(x，y)為圓曲線上的點(diǎn)的坐標(biāo)值，那么相對于這些坐標(biāo)點(diǎn)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(diǎn)的坐標(biāo)，最后得到瞳孔的精確圓心(x_p，y_p)和半徑r_p；

步驟11、統(tǒng)計瞳孔兩側(cè)虹膜區(qū)域中有效像素點(diǎn)的個數(shù)，具體的計算公式為：K=ΣxΣyn(x,y),]]>其中n(x,y)=1,Vlash≤I(x,y)≤Veyelid0,I(x,y)>VeyelidorI(x,y)<Vlash,]]>其中V_lash和V_eyelid是判定是否為位于睫毛區(qū)域和眼瞼區(qū)域的像素點(diǎn)的門限，I(x，y)為圖像的灰度；

步驟12、將步驟11中得到的有效像素點(diǎn)的個數(shù)K與預(yù)先設(shè)定的用于判斷虹膜圖像是否存在眼瞼和睫毛遮擋問題的閥值V_k進(jìn)行比較，若K＜V_k，則認(rèn)為虹膜圖像的可見度不滿足系統(tǒng)的要求，舍棄該圖并重新采集，符合要求的圖像則進(jìn)入下一步；

步驟13、計算瞳孔下側(cè)一定區(qū)域內(nèi)的虹膜紋理的邊緣梯度能量，具體計算公式為：f=Σi=1m×nΣj=18(dI/dx)2/m×n,]]>其中dI為圖像中某一點(diǎn)的8-鄰域內(nèi)像素點(diǎn)的灰度值與該點(diǎn)的灰度值的差值，dx為相鄰點(diǎn)的距離，m和n分別為區(qū)域的高和寬；

步驟14、將步驟13中的到的虹膜紋理的邊緣梯度能量值f與預(yù)先設(shè)定的用于判斷虹膜紋理是否清晰的閥值V_f進(jìn)行比較，若f≥V_f，則認(rèn)為圖像的清晰度滿足系統(tǒng)的要求，否則，認(rèn)為不滿足系統(tǒng)的要求，從而完成了攝像頭采集到的視頻流中選取到了質(zhì)量合格的虹膜圖像。