基於fir濾波器和下採樣的虹膜特徵提取方法

2023-06-01 13:07:01

專利名稱：基於fir濾波器和下採樣的虹膜特徵提取方法
技術領域：
本發明涉及一種用於虹膜識別的虹膜特徵提取方法，屬於虹膜特徵提取技術領 域。
背景技術：
虹膜識別技術是一種重要的生物特徵識別技術。和其他生物識別技術相比，它具 有高穩定性，高防偽性，無侵犯性和高準確性等優點，受到越來越多的關注，有廣闊的發展 前景。典型的虹膜識別包括虹膜圖像採集、虹膜圖像預處理、特徵提取以及匹配識別等 幾個關鍵步驟。虹膜圖像採集一般利用紅外光源和紅外鏡頭來實現。採集到的虹膜圖像中 不僅包含類似圓環形狀的虹膜，還有瞳孔、鞏膜、眼瞼、睫毛甚至反光引起的光斑等，需要進 行相應的預處理以減少這些因素帶來的影響。虹膜圖像經過預處理之後，得到歸一化的虹 膜圖像，其中的紋理含有大量的特徵信息，可以用來鑑定一個人的身份。虹膜特徵提取的任 務就是有效的提取這些特徵信息，並將其描述為便於比對分類的特徵向量或特徵編碼。經 過特徵提取，虹膜圖像被相應的特徵向量或者特徵編碼所代替，匹配識別要做的工作就是 比對虹膜圖像特徵向量或特徵編碼之間的相似性，並依據一定的規則來判斷兩幅虹膜是否 屬於同一個人。特徵提取是虹膜識別技術的核心，直接關係到識別的效果。當前，虹膜特徵提取的 經典法方法主要有=Daugman提出的利用2_D Gabor濾波器對虹膜進行濾波，提取虹膜紋理 的相位信息作為特徵；Wilds利用拉普拉斯金字塔二維濾波器對虹膜進行分解，利用不同 解析度下的紋理圖像進行識別；Boles and Boashash計算虹膜紋理的小波過零點表示進行 識別；LMa利用虹膜的局部強度變化，利用Gaussian-Hermite矩或小波進行特徵提取。此 外，還有其他的一些特徵提取方案。但這些方法提取的特徵數目較多，導致佔用較多的存儲 空間，且降低了識別速度。

發明內容
本發明針對現有虹膜特徵提取方法，提供一種實現簡單、識別特徵數目少、識別速 度快的基於FIR濾波器和下採樣的虹膜特徵提取方法，該方法利用濾波思想提取出虹膜中 最有利於識別的特徵。本發明的基於FIR濾波器和下採樣的虹膜特徵提取方法，針對的對象為一維虹膜 信號，具體包括以下步驟(1) 一維虹膜信號的生成對採集的虹膜二維圖像進行一維化處理，通過對採集到的虹膜二維圖像進行虹膜 定位、歸一化和直方圖均衡化預處理操作，得到預處理後的歸一化矩形圖像，選取歸一化矩 形圖像的上50% (即靠近瞳孔的50%虹膜區域)區域作為感興趣區域，將感興趣區域部分 按行進行連接，得到一維虹膜信號。
本發明針對的對象為一維虹膜信號，利用一維HR濾波器(有限長單位衝激響應 濾波器)實現特徵提取。由於利用虹膜採集裝置(虹膜圖像採集一般利用紅外光源和紅外 鏡頭來實現)得到的虹膜圖像為二維圖像，首先對虹膜圖像進行一維化處理。首先對採集 到的虹膜圖像進行定位、歸一化、直方圖均衡化等預處理操作，得到預處理後的歸一化矩形 圖像，其大小為KXL(K表示矩形圖像的寬度，L表示矩形圖像的長度)。由於採集到的虹膜 圖像中經常有眼瞼、睫毛等存在，會影響虹膜特徵的提取。為了避免眼瞼、睫毛對虹膜的遮 擋引起的影響，本發明選取歸一化圖像的上50% (即靠近瞳孔的50%虹膜區域)作為感興 趣區域，進行一維化處理。 I,
權利要求
1. 一種基於FIR濾波器和下採樣的虹膜特徵提取方法，其特徵是，包括以下步驟(1)生成一維虹膜信號對採集的虹膜二維圖像進行一維化處理，通過對採集到的虹膜二維圖像進行虹膜定 位、歸一化和直方圖均衡化預處理操作，得到預處理後的歸一化矩形圖像，選取歸一化矩形 圖像的上50%區域作為感興趣區域，將感興趣區域部分按行進行連接，得到一維虹膜信號。(2)基於一維FIR濾波器提取虹膜特徵信號將一維虹膜信號通過FIR濾波器進行濾波，將得到的濾波後的一維虹膜信號作為提取 出的虹膜特徵信號，^R濾波器的截止頻率、帶通範圍以及階數根據可分離性判據進行選 擇。(3)濾波後特徵的下採樣處理及特徵編碼由^R濾波器的最高截止頻率確定下採樣因子，將濾波後的虹膜特徵信號按照下採樣 因子進行下採樣處理，得到下採樣後的虹膜特徵信號；對下採樣後的虹膜特徵信號進行漢 明編碼，漢明編碼後的虹膜特徵向量即為提取出的虹膜特徵向量。
全文摘要
本發明提供了一種基於FIR濾波器和下採樣的虹膜特徵提取方法，包括以下步驟(1)對採集的虹膜二維圖像進行一維化處理；(2)將一維虹膜信號通過FIR濾波器進行濾波，將得到的濾波後的一維虹膜信號作為提取出的虹膜特徵；(3)濾波後特徵的下採樣處理及特徵編碼，由FIR濾波器的最高截止頻率確定下採樣因子，將濾波後的虹膜特徵信號，按照下採樣因子進行下採樣處理，得到下採樣後的虹膜特徵信號；對下採樣後的虹膜特徵信號進行漢明編碼，漢明編碼後的特徵向量即為提取出的虹膜特徵向量。本發明利用濾波思想提取出虹膜中最有利於識別的特徵，具有實現簡單、識別特徵數目少、識別速度快的特點。
文檔編號G06K9/46GK102081739SQ20111000648
公開日2011年6月1日 申請日期2011年1月13日 優先權日2011年1月13日
發明者張順利, 韓民 申請人:山東大學