虹膜识别技术中的图像处理.pdf

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1、文 章 编 号1005-5630C2004)01-0044-05虹 膜 识 别 技 术 中 的 图 像 处 理*沈 沉林 斌汪 林 峰C浙 江 大 学 国 家 光 学 仪 器 工 程 技 术 研 究 中 心浙 江 杭 州310027)摘 要介 绍 了 最 新 研 制 的 虹 膜 识 别 系 统 的 采 集 装 置 和 识 别 算 法通 过 设 计 对 比 了 两 种系 统 的 虹 膜 识 别 体 系 的 采 集 装 置 和 识 别 算 法一 套 是 基 于CMOS图 像 传 感 器 的 成 像 系 统另 一 套 是 经 过 改 进 的 基 于 数 码 相 机 的 成 像 系 统改 进 后 的

2、系 统 硬 件 部 分 操 作 简 单采 集 到的 图 像 更 加 清 晰可 用 于 识 别 的 虹 膜 细 节 部 分 更 完 整改 进 后 所 使 用 的 算 法 相 对 也 更 简 洁关 键 词虹 膜 识 别虹 膜 采 集识 别 算 法中 图 分 类 号TP391. 4文 献 标 识 码AImage processing of iris recognitionSHEN Chen LIN Bzn WANG Lzn-fengCCNERC for Optical Instrument Zhejiang university Hangzhou 310027 China)Abstract The

3、new image capturing eguipment and recognition of iris recognition system is describedin the article comparing with two sets of image capturing eguipment and algorithm of the system. Theone system bases on CMOS chip and the other bases on refitted digital camera. After upswing of thesystem the image

4、that captured is clearer the iris available is fuller the system is operated moreconvenient and the algorithm is easier.Key words iris recognition iris image capturing algorithm of iris recognitionl引 言近 年 来 随 着 科 技 的 不 断 发 展人 们 对 各 种 保 密 措 施 安 全 性 能 的 要 求 也 在 不 断 提 高作 为 一 种 新 兴 的 人体 生 物 识 别 技 术虹 膜 识

5、 别以 其 显 著 的 优 势 得 到 了 迅 速 的 发 展虹 膜 是 唯 一 能 从 外 部 看 到 的 人 体 的 内部 器 官其 位 于 瞳 孔 之 外巩 膜 之 内纹 理 细 节 丰 富人 的 一 生 中 虹 膜 都 不 会 发 生 变 化并 且 虹 膜 的 采 集 为非 接 触 性虹 膜 在 外 形 上 没 有 遗 传 上 的 外 显 率超 越 了 解 剖 学 形 态即 使 是 同 卵 生 双 胞 胎 的 虹 膜 也 各 不 相同从 而 使 虹 膜 具 有 唯 一 性稳 定 性受 保 护 性 的 生 物 特 性1因 此 在 商 业 及 安 全 领 域 虹 膜 识 别 技 术 的 应

6、 用越 来 越 普 及人 们 对 此 的 关 注 也 越 来 越 广 泛研 究 小 组 原 已 成 功 开 发 出 一 套 虹 膜 采 集 系 统 即 系 统AC系 统A由 采 集 装 置A及 其 相 应 算 法 组 成) 它能 采 集 到 清 晰 的 虹 膜 图 像图 像 处 理 所 用 的 算 法 及 采 集 装 置 相 比 经 典 的Daugman系 统2算 法 更 简 单快速采 集 装 置 简 洁经 济容 易 操 作经 实 验 验 证 对 所 采 集 到 的 样 本 均 能 进 行 识 别但 是 这 种 采 集 系 统 存 在一 点 缺 陷采 到 的 虹 膜 细 节 部 分 被 光 源

7、 的 反 光 光 斑 所 屏 蔽 的 部 分 较 多能 用 到 的 虹 膜 部 分 不 完 全3为 克服 上 述 不 足经 过 深 入 研 究对 其 采 集 装 置 进 行 了 改 进并 相 应 改 进 和 优 化 了 算 法即 得 到 了 系 统BC系 统B由 采 集 装 置B及 其 相 应 算 法 组 成) 这 样 整 个 系 统 更 完 善第26卷 第1期2004年2月光 学 仪 器OPTICAL INSTRuMENTSVol. 26 No. 1February 2004*收 稿 日 期2003-06-22作 者 简 介沈 沉C 1977-) 女浙 江 衢 州 人硕 士 研 究 生主 要

8、 从 事 图 像 处 理 方 面 的 研 究2采集装置采集装置是虹膜识别的第一步.也是关键所在O采集装置的效果如何直接影响到后续的图像处理工作.实时快速高质量的虹膜图像是提高识别有效性的根本目标O虹膜采集的对象是人眼的虹膜.通过专用光学系统将虹膜成像在数字图像传感芯片上并转换成数字图像.通过USB传输给计算机.并存储在计算机内作为样本.进行图像的匹配识别O2. 1采集装置A虹膜识别主要在于纹理的识别.采用灰度图即可O考虑到人眼的形状.采用环形灯作为照明光源.在系统中采用OV7110数字图像传感芯片.通过USB传输给计算机.在计算机内部通过图像处理软件进行虹膜的匹配识别O2. 2采集装置B采集装

9、置A因为光源本身形状的问题.所采集的图像存在两点不足O一是环形灯并不是均匀发光.影响成像质量O二是灯光反射的环形光斑落在虹膜上.造成虹膜的细节被屏蔽部分较多O针对采集装置A的不足之处.进行了改进O用改装的数码相机作为采集装置.为避免外界杂光的干扰.采集环境设计成封闭型.同时考虑到人眼的舒适度要求.经过周密计算.采用若干红外LED按某种方式布置的圆周上.利用透射光对虹膜进行照明.并用发光二极管作为采集时的人眼的定位指示作用O以最大限度减弱或减少留在虹膜上的光斑.获得尽可能多的虹膜细节O图1为改进后装置的示意图O图1改进后的采集装置图2为用两个系统所采集的图像O所需的虹膜图像要求纹理清晰.边界明显

10、.获得的虹膜细节部分尽可能的完整O从图中可以清晰的看出.改进后的装置在成像质量上要优于前者.并能获得完整的虹膜样本O图2两个系统采集的图像比较C 1/ 1/(2D设 图 像 匹 配 的 两 图 像 的 图 像 强 度 为1(: yD 1/ (: yD I DI为 图 像 的 面 积则:C =1(: yD E D1(: yD - E1(: yD 1/ (: yD - E1/ (: yD d:dy (3DC111(: yD E D1(: yD - E1(: yD 2d:dy (4DC1/ 1/1(: yD E D1/ (: yD - E1/ (: yD 2d:dy (sD其 中:E1(: yD =

11、1I DI 1(: yD E D1(: yDd:dy (6DE1/ (: yD =1I DI 1(: yD E D1/ (: yDd:dy (7D64 光 学 仪 器 第26卷(: y)为 各 像 素 点 坐 标 D为 图 像 区 域O3- 2系 统B的 算 法3- 2- 1预 处 理用 于 识 别 的 虹 膜 图 像 主 要 是 利 用 其 纹 理 细 节所 以 先 将 用 数 码 相 机 获 得 的 彩 色 图 像 转 换 为8位 灰 度图O3- 2- 2虹 膜 定 位利 用 虹 膜 图 像 的 灰 度 分 布 规 律从 瞳 孔 向 外 逐 渐 减 小并 且 瞳 孔 部 分 的 灰 度 值

12、 与 其 外 面 的 差 距 较 大O因 此 采 用 二 值 化 的 方 法便 可 很 方 便 地 直 接 去 除 瞳 孔然 后 除 去 瞳 孔 内 部 的 两 个 光 斑这 样 就 完 整 地 挖 去了 整 个 瞳 孔但 还 需 拟 合 出 瞳 孔 的 边 缘O在 此 基 础 上 用 基 于 圆 拟 合 的 圆 形 中 心 检 测 法 来 确 定 瞳 孔 的 圆 心用 最 小 二 乘 原 理 来 逼 近 瞳 孔 的 圆 轮 廓4O其 算 法 表 达 式 为:a=(:2:+: y2-:3-: y2)(y)2-y2-(:2y+y y2-:2y-y3)(: y-: y)2(:)2-:2(y)2-y

13、2-2(: y-: y)2Z=:2y+y y2-:2y-y3)(:)2-:2-(:2:+: y2-:3-: y2)(: y-: y)2(:)2-:2(y)2-y2-2(: y-: y)21= a2-2:a+Z2-2yZ+:2+y920019(8):1114.消 息2003年 十 大 纳 米 科 技 产 品自 从 纳 米 技 术 进 入 人 类 的 视 野 以 来9围 绕 纳 米 技 术 在 未 来 巨 大 的 应 用 前 景9人 们 作 出 了 各 种 各 样 的 猜测D甚 至 社 会 上 早 早 地 就 出 现 了 各 种 打 着 纳 米 技 术 旗 号 的 产 品9让 人 觉 得 仿 佛

14、人 类 已 经 进 入 了 纳 米 普 及 的时 代D事 实 上9在 纳 米 技 术 领 域9要 实 现 人 们 对 其 应 用 前 景 的 预 测9人 类 还 有 很 多 工 作 要 做9纳 米 科 技 产 品离 普 及 还 有 一 段 时 间D然 而 目 前 人 类 在 纳 米 科 技 产 品 方 面 也 不 是 一 无 所 有D美 国 福 布 斯 杂 志 评 出 了2003年 的 十 大 纳 米 科 技产 品:(1)高 性 能 纳 米 滑 雪 蜡; (2)防 风 防 水 滑 雪 夹 克; (3)抗 皱 防 污 布 料; (4)深 层 渗 透 护 肤 霜; (5)世 界 首 部有 机 发

15、光 二 极 管数 字 照 相 机; (6)纳 米DVD和 书 籍; (7)高 品 质 太 阳 镜; (8)纳 米 防 晒 油; (9) (10)高 科技 网 球 产 品D这 些 被 评 选 出 来 的 纳 米 科 技 产 品 已 经(或 者 接 近)生 产 出 来9是 普 通 人 不 久 就 可 以 感 受 到 的 高科 技 产 品D分 析 这 些 产 品 可 以 看 出9纳 米 科 技 产 品 目 前 集 中 在 化 工 领 域9在 纺 织 和 数 字 设 备 方 面 也 有 体 现D这 样 的 结 果 说 明 纳 米 科 技 确 实 能 够 给 人 类 带 来 实 际 的 便 利9要 达 到 全 面 开 花 还 为 时 尚 早D纳 米 科 技 的 发 展同 样 要 符 合 一 般 技 术 发 展 的 规 律9需 要 长 期 的 基 础 研 究 积 累D (摘 自)84 光 学 仪 器 第26卷