[發明專利]一種人耳認證系統及方法

無效

• 申請號: 201210227413.4
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN102831390A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 穆志純;王凱;邢騰飛;袁立;曾慧;徐國清;張子璐;李琛
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明涉及人耳識別領域，尤其涉及一種人耳認證系統及方法。

背景技術

生物特征識別技術具有良好的安全性和可靠性，隨著其發展越來越成熟，已開始應用到各種領域，如電子商務、電子政務、刑事偵探等，目前基于生物特征識別技術的認證系統也層出不窮，如常見的指紋認證系統、人臉認證系統等。

人耳具有豐富而穩定的結構，而且人耳近似剛體，不受表情和年齡變化影響。人耳識別技術同人臉識別類似是一種遠距離非打擾式的身份識別方法，具有廣泛的應用前景。

人耳認證時人耳識別技術的一個重要分支，人耳認證首先需要待認證人的人耳圖像對分類器進行訓練，建立該人的分類器模型。當一個人進行人耳認證時，先聲明自己的身份信息，認證系統根據聲明的信息從驗證數據庫中找到該信息對應的分類器模型，采用該分類器模型對該人進行驗證，若認證結果與此人聲明的身份信息吻合，則表示認證通過，否則表示認證未通過。

本發明提出的人耳認證系統使用方便，人耳圖像采集方便，可方便移植到各類手持設備終端中。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種人耳認證系統和方法，其可根據人耳圖像對個人進行身份驗證，該人耳認證方法可減少人耳姿態變化對認證結果的影響。

本發明的技術方案為：

一種人耳認證系統，其結構框圖如圖1所示，包括：采集包含人耳區域的側面人臉圖像序列的圖像采集模塊；在采集到的圖像序列中檢測人耳區域并分割出人耳圖像的人耳檢測模塊；對人耳圖像進行光照歸一化和幾何歸一化從而得到純耳圖像的的人耳圖像預處理模塊；從純耳圖像中提取人耳特征向量的人耳特征提取模塊；為多個合法用戶存儲有人耳特征向量的人耳特征數據庫；利用人耳特征數據庫中申明的合法用戶的人耳特征向量對人耳特征提取模塊提供的待認證目標的人耳特征向量進行認證的人耳認證模塊；用于系統人人機交互的人機交互模塊。系統的功能模塊劃分如圖2所示。

進一步的，所述的人耳預處理模塊對人耳檢測模塊提供的人耳圖像進行幾何歸一化和關照歸一化處理，得到純耳圖像，以降低姿態及光照對人耳認證的影響。

進一步的，所述的人耳特征向量包括采用PCA和下采樣兩種方法對人耳圖像進行特征提取得到的特征，在進行認證時，分別匹配模糊k-近鄰算法和基于稀疏表示的分類算法進行認證。其中，采用PCA算法得到的人耳特征向量在進行認證前去掉前三個主元可以降低光照變化對認證結果的影響。

進一步的，所述的利用人耳特征數據庫中的申明合法用戶的人耳特征向量對人耳特征提取模塊提供的待認證目標的人耳特征向量進行人耳認證包括：將人耳特征數據庫中的的申明合法用戶的人耳特征向量與人耳特征提取模塊提供的待認證目標的人耳特征向量采用模糊k-近鄰算法或基于稀疏表示的分類器進行認證，如果待認證目標與申明合法用戶為同一人，則認證通過，如果待認證目標與申明合法用戶不為同一人，則認證失敗。

進一步的，所述人耳特征數據庫模塊中每個合法用戶包含若干個人耳處于不同角度時對應的特征向量，以降低姿態變化對認證結果的影響。

進一步的，所述的人機交互模塊主要用于維護系統界面，接收用戶的輸入信息，處理相應的事件和消息，同時給出相應的結果顯示。用戶的輸入信息可以控制系統其它模塊的加載與啟停，同時可以調整各模塊的運行參數。

進一步的，認證系統包括離線注冊訓練和在線認證兩部分功能。所述的離線注冊功能為，系統采集注冊用戶的人耳圖像和身份信息，對采集到的人耳圖像進行歸一化預處理之后進行特征提取，從而得到注冊用戶的人耳特征庫和身份信息數據庫，供在線認證時使用；所述的在線認證功能為，用戶認證申請并輸入用戶ID，認證系統采集用戶的人耳圖像并對人耳圖像進行歸一化預處理，然后提取該人耳圖像特征并與人耳特征庫中數據進行比對，得到與用戶最為匹配的識別結果ResultID，判斷認證結果是否有效，若有效進一步判斷ResultID與用戶輸入ID是否相同，若相同說明認證成功，否則告知用戶認證失敗及可能的失敗原因。

根據本發明的另一個方面，本發明提供了一種人耳認證方法，包括：從攝像頭中采集包含人耳區域的側面人臉圖像序列；在采集的到的圖像序列中檢測人耳區域并分割出人耳圖像；將分割出的人耳圖像進行光照歸一化和幾何歸一化得到純耳圖像，這時所有的人耳圖像具有同樣的大小的一致的角度；從純耳圖像中提取人耳特征向量；人耳特征數據庫為多個合法用戶存儲人耳特征向量；領用人耳特征數據庫中的申明合法用戶的人耳特征向量對人耳特征提取模塊提供的待認證目標的人耳特征向量進行人耳認證。每一步詳細描述如下：