基于虹膜識(shí)別的身份鑒別

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1、*基于虹膜識(shí)別的身份鑒別王蘊(yùn)紅朱勇譚鐵牛中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所模式識(shí)別國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京100080[摘要]本文描述了基于虹膜識(shí)別的身份鑒別系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括虹膜圖像攝取、圖像預(yù)處理、特征提取和匹配四個(gè)部分。虹膜圖像攝取采用了自主開(kāi)發(fā)研制的裝置，特征提取采用Gabor濾波和Daubechies-4小波變換等紋理分析方法，匹配采用方差倒數(shù)加權(quán)歐氏距離方法。與現(xiàn)有的其它方法相比，我們的方法利用了二維虹膜圖像豐富的紋理信息并具有旋轉(zhuǎn)、平移和尺度不變性。[關(guān)鍵詞]虹膜識(shí)別身份鑒別生物特征[Abstract]Apersonalidentificationsyst

2、embasedonirispatternsispresentedinthispaper.Itiscomposedofirisimageacquisition,imagepreprocessing,featureextractionandmatching.Irisfeatureextractionisbasedontextureanalysisusingmulti-channelGaborfilteringandDaubechies-4wavelettransform.Comparedwithexistingmethods,ourmethodemplo

3、restherich2-Dinformationoftheirisandistranslation,rotation,andscaleinvariant.[Keywords]irisrecognition,personalidentification,biometrics1引言生活在一個(gè)高度信息化的現(xiàn)代社會(huì)，身份鑒別已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹拿恳粋€(gè)方面。同時(shí)，由于交通、通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類的活動(dòng)范圍越來(lái)越大，身份鑒別的難度和重要性也越來(lái)越突出。對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)人口眾多的國(guó)家，身份鑒別有著尤其廣泛的應(yīng)用前景和重要的戰(zhàn)略意義，金融、安全、網(wǎng)絡(luò)、電

4、子商務(wù)等無(wú)一不需要可靠的身份鑒別。傳統(tǒng)的利用密碼等身份鑒別的方法具有易遺忘、易假冒等缺點(diǎn)，已不符合現(xiàn)代數(shù)字社會(huì)的需求?；谏锾卣鞯纳矸蓁b別技術(shù)利用人本身所擁有的生物特征來(lái)判別人的身份，這些生物特征具有“人各有異、終生不變、隨身攜帶”三個(gè)特點(diǎn)，具有穩(wěn)定、便捷、不易偽造等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)已成為身份鑒別的熱點(diǎn)。常用的生物特征包括指紋、掌紋、虹膜、臉像、聲音、簽名和筆跡等。虹膜，作為重要的身份鑒別特征，具有唯一性、穩(wěn)定性、可采集性、非侵犯性等優(yōu)點(diǎn)。非侵犯性（或非接觸式）的生物特征識(shí)別是身份鑒別研究與應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢(shì)，與臉像、聲音等非接觸式的身份鑒別方法相比，

5、虹膜具有更高的準(zhǔn)確性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，虹膜識(shí)別的錯(cuò)誤率是各種生物特[17]征識(shí)別中最低的?；诤缒さ纳矸蓁b別技術(shù)日益得到學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的重視。1*本文工作得到國(guó)家杰出青年基金（項(xiàng)目編號(hào)59825105）的資助對(duì)于每個(gè)人來(lái)說(shuō)，虹膜的結(jié)構(gòu)都是各不相同的，并且這種獨(dú)特的虹膜結(jié)構(gòu)在人的一生中幾乎[4][5]不發(fā)生變化。眼科學(xué)家和解剖學(xué)家經(jīng)過(guò)大量的觀察發(fā)現(xiàn)虹膜具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，即便對(duì)于同一個(gè)人，左眼和右眼的虹膜區(qū)別也是十分明顯的，而且自童年以后，虹膜在人的一生中所發(fā)生的變化十分微小。發(fā)育生物學(xué)界的科學(xué)家們同時(shí)發(fā)現(xiàn)，盡管虹膜的基本結(jié)構(gòu)是由內(nèi)在的遺傳基因決定[6][7]的，

6、但是外界的環(huán)境卻對(duì)虹膜獨(dú)特的細(xì)微結(jié)構(gòu)起著決定性作用。這種外部環(huán)境是指在生命初期，虹膜形成之前的胚胎發(fā)育環(huán)境。因此，自然界不可能出現(xiàn)完全相同的兩個(gè)虹膜。發(fā)育生物學(xué)[5]家通過(guò)大量觀察發(fā)現(xiàn)當(dāng)虹膜發(fā)育完全以后，它在人的一生中是穩(wěn)定不變的，因而具有穩(wěn)定性。另外，由于虹膜的外部有透明的角膜將其與外界相隔離，因此發(fā)育完全的虹膜不易受到外界的傷害而產(chǎn)生變化。虹膜的上述特點(diǎn)為其作為身份鑒別的特征提供了有說(shuō)服力的依據(jù)。本文提出了一種基于虹膜的身份鑒別方法，成功地實(shí)現(xiàn)了具有旋轉(zhuǎn)、平移和尺度縮放的不變性的虹膜識(shí)別?；诤缒さ纳矸蓁b別系統(tǒng)主要由四個(gè)部分構(gòu)成：虹膜圖象獲取、圖

7、像預(yù)處理、虹膜特征提取、匹配與識(shí)別。下面分別予以介紹。2虹膜圖像的獲取虹膜識(shí)別的第一步，同時(shí)也是最困難的一步就是虹膜圖像的獲取。虹膜是一個(gè)很小的器官，直徑約十幾毫米，不同人種的虹膜顏色有著很大的差別。白種人的虹膜顏色淺，紋理顯著，而黃種人的虹膜則多為深褐色，紋理非常不明顯。虹膜圖像的獲取有很多困難，在普通的條件下，使用CCD攝像頭很難拍攝到可用的圖像。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，我們研制出了一套小型、簡(jiǎn)易、靈活、[8]能夠清晰采集虹膜圖像的裝置，并已獲得實(shí)用新型專利。圖1（a）典型虹膜圖像2*本文工作得到國(guó)家杰出青年基金（項(xiàng)目編號(hào)59825105）的資助圖1（b）

8、張三左眼虹膜1圖1（c）張三左眼虹膜2圖1（d）張三右眼虹膜（與左圖相隔兩周后拍攝）圖1（e）李四左眼虹膜圖