[發(fā)明專利]一種基于雙彈簧模型的虹膜紋理歸一化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210124620.7
• 申請(qǐng)日: 2012-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102663372A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚鵬;方益平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00
• 代理公司: 北京維澳專利代理有限公司 11252
• 代理人: 馬佑平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及眼睛虹膜識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種虹膜紋理歸一化方法。

背景技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的發(fā)展，個(gè)人身份鑒別得到前所未有的重視，也面臨著越來(lái)越嚴(yán)重的考驗(yàn)。生物特征識(shí)別(Biometrics)是以人體固有的各種生理和形態(tài)特征作為識(shí)別介質(zhì)，從而達(dá)到唯一識(shí)別個(gè)人身份，進(jìn)行個(gè)人身份認(rèn)證的新興研究學(xué)科。與傳統(tǒng)的身份鑒定手段相比，基于生物特征識(shí)別的身份鑒定技術(shù)具有不易遺忘或丟失、防偽性能好、隨身攜帶等優(yōu)點(diǎn)。

虹膜，作為重要的生物特征，用于身份鑒別具有天然的被保護(hù)特性、高復(fù)雜性、高穩(wěn)定性、高防偽性等優(yōu)點(diǎn)。與其他生物特征識(shí)別技術(shù)相比，虹膜識(shí)別是準(zhǔn)確率最高的方法之一。因此基于虹膜的身份鑒別技術(shù)得到學(xué)術(shù)界和企業(yè)界越來(lái)越多的重視。虹膜位于人眼黑色瞳孔和白色鞏膜之間的環(huán)狀部分，其中呈現(xiàn)一種由里向外的放射狀結(jié)構(gòu)，包括許多相互交錯(cuò)的類似于斑點(diǎn)、細(xì)紋、冠狀、隱窩等形狀的細(xì)微特征，稱為虹膜的紋理信息。

如圖1所示，現(xiàn)有的虹膜識(shí)別身份認(rèn)證方法包含以下幾個(gè)步驟：虹膜圖像采集步驟、圖像預(yù)處理步驟、虹膜定位步驟、虹膜歸一化步驟、特征提取步驟和特征匹配步驟。其中，虹膜圖像采集步驟用于采集包含有豐富細(xì)節(jié)信息的可供識(shí)別的虹膜圖像；圖像預(yù)處理步驟用于判斷采集到的虹膜圖像中是否有虹膜，圖像是否清晰以及是否是活體采集；虹膜定位步驟用于定位虹膜的內(nèi)外圓以及眼瞼；虹膜歸一化步驟用于將虹膜圖像歸一化成固定分辨率的矩形圖像，其中，矩形圖像中包含了全部可用的虹膜紋理信息；特征提取步驟負(fù)責(zé)將虹膜紋理信息編碼為合適的可用來(lái)識(shí)別的模式信息；特征匹配步驟用于將兩個(gè)虹膜特征編碼進(jìn)行比對(duì)，以確定是否是來(lái)自于同一個(gè)眼睛。

目前，大多數(shù)虹膜識(shí)別身份認(rèn)證方法中的虹膜歸一化方法都是虹膜紋理的線性歸一化方法，即都是以線性映射的方式將虹膜從環(huán)形映射到固定尺度的矩形。該類方法對(duì)虹膜內(nèi)外圓周上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行線性等分，然而在拍攝虹膜圖像的時(shí)候，由于外界光照等的變化，會(huì)引起瞳孔的縮放，瞳孔的縮放會(huì)引起虹膜紋理發(fā)生相應(yīng)的縮放變化，這種縮放是不均勻的，是非線性的。因此，虹膜紋理的線性歸一化方法無(wú)法消除這種不均勻縮放，從而會(huì)降低后續(xù)的虹膜識(shí)別的準(zhǔn)確率。其中，虹膜紋理的不均勻縮放是由虹膜的生理特點(diǎn)決定的。眼科學(xué)研究表明，瞳孔的收縮和放大主要是虹膜的環(huán)狀肌纖維和放射狀肌纖維共同作用的結(jié)果。環(huán)狀肌纖維分布在虹膜的內(nèi)邊緣附近，放射狀肌纖維分布在虹膜外邊緣附近。其中，環(huán)狀肌纖維是構(gòu)成虹膜紋理的主要部份。當(dāng)瞳孔收到光照刺激進(jìn)行收縮和擴(kuò)張的時(shí)候，靠近虹膜內(nèi)邊緣的環(huán)狀肌纖維大幅度的伸縮，而外圍的放射狀肌纖維伸縮幅度卻很小，此時(shí)虹膜內(nèi)邊緣的紋理會(huì)隨之明顯的壓縮或者伸張，而虹膜的外邊緣的紋理卻幾乎沒(méi)有什么變化。所以虹膜紋理的收縮和擴(kuò)張并不是均勻的線性，而是非線性的，不具有仿射不變性。如圖2所示，可以清楚看到近瞳區(qū)和遠(yuǎn)瞳區(qū)不同的伸縮狀況。

由于虹膜紋理的線性歸一化方法的不足，人們提出了虹膜紋理的非線性歸一化方法。如名稱為“人體虹膜紋理的非線性歸一化方法”，公開(kāi)號(hào)為CN1776710A的專利公開(kāi)了一種非線性的虹膜紋理歸一化方法，該方法首先利用圓弧結(jié)構(gòu)進(jìn)行徑向非線性歸一化環(huán)形虹膜區(qū)域，使得所有的虹膜圖像具有相同的瞳孔縮放程度。再如名稱為“虹膜紋理歸一化處理方法”公開(kāi)號(hào)為CN1445714A的專利，其采用的方法是采用矯正函數(shù)，以虹膜內(nèi)外邊緣半徑比為參數(shù)，進(jìn)行徑向的非線性采樣，從而對(duì)虹膜紋理的不均勻縮放進(jìn)行校正。上述兩種非線性歸一化方法，較傳統(tǒng)的線性歸一化方法有所改進(jìn)，均采用了相關(guān)的數(shù)學(xué)模型對(duì)虹膜的非線性壓縮進(jìn)行矯正，但是上述兩種計(jì)算方法都較為繁復(fù)，計(jì)算量大，不易工程化，并且實(shí)際效果不夠精確。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有方法的問(wèn)題之一，本發(fā)明提供了一種基于彈簧模型的虹膜紋理歸一化方法，相比現(xiàn)有的線性歸一化方法更加精確可靠，相比現(xiàn)有的非線性歸一化方法更加簡(jiǎn)便實(shí)用，能夠很好的減少由于瞳孔的縮放所帶來(lái)的誤差，為后續(xù)的虹膜特征提取提供了便利，并進(jìn)以提高虹膜識(shí)別總體的識(shí)別率。

本發(fā)明為一種基于雙彈簧模型的虹膜紋理歸一化方法，包括如下步驟：