基于权值相位差的虹膜匹配方法组成比例

基于权值相位差的虹膜匹配方法，首先对定位好的虹膜图像重新采样，其次对其进行归一化处理，得到矩形虹膜图像，然后利用频域变换处理矩形虹膜图像，最后采用新的虹膜匹配方法利用全部相位信息和部分振幅信息来进行虹膜的匹配。本发明专利技术有益效果：本发明专利技术提出的基于权值相位差的方法通过突出虹膜密集区域，有效突出虹膜纹理低频信息部分，提高了虹膜匹配速度和准确率；同时本发明专利技术提供的方法更新颖、过程容易实施，实用性强、稳定性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物识别
，具体地说是基于权值相位差的虹膜匹配方法。
技术介绍
生物识别技术主要是指通过人类生物特征进行身份认证的一种技术，能够方便和精准的鉴定个人身份，人类生物特征通常具有可测量性、唯一性、遗传性和不变性等特点，因此生物识别技术较传统识别技术存在较大的优势。常用的生物识别技术有：指纹识别、脸像识别、视网膜识别、虹膜识别等。指纹识别由于指纹自身容易受损而具有局限性；脸像识别对双胞胎无法进行准确识别，并且随着整容技术的发展，脸像识别也无法区分整容后非常相似的人脸图像，因此识别防伪性不高；视网膜识别尽管具有相当高的准确性，但是在识别过程中需要用激光对视网膜进行扫描，对人体具有一定危害性，所以视网膜识别不易被人们所接受；虹膜是位于白色巩膜和黑色瞳孔之间的环状组织，作为人眼的可视结构之一，从外观上看，由许多色素斑、皱褶、腺窝等构成，是人体最独特的结构之一，具有唯一性、高稳定性、可接受性、防伪性、易采集性和非侵犯性等优点，因此虹膜识别技术被认为是二十一世纪最具发展前途的生物识别技术之一。目前虹膜识别技术已经广泛应用到许多行业的个人识别系统中，例如银行、机场、监狱、学校等。谷歌数据中心用虹膜ID来保护数据；美国新泽西州肯尼迪国际机场和纽约奥尔巴尼国际机场均安装了虹膜识别仪，用于工作人员安检；德国柏林的法兰克福机场、荷兰史基浦机场以及日本成田机场也安装了虹膜出入境管理系统，应用于乘客通关。虹膜匹配是虹膜识别过程中至关重要的一步，其准确率直接影响到整个虹膜识别过程的准确率。匹配主要是度量两个虹膜图像的相似程度，根据相似程度的大小来确定二者是否来自同一个虹膜。匹配的结果可以是一个矢量或者标量，也可以是一条曲线。评估是指通过大量的实验，再利用统计分析的方法找到合适的阈值来判断两个虹膜图像是否来自同一个虹膜。国内外研究者对于虹膜识别过程中的核心模块之一-匹配方法的研究一直在持续进行，该研究具有潜在的商业价值且仍有较大提高的空间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供基于权值相位差的虹膜匹配方法，相比于传统虹膜识别方法简洁高效, 具有很高的实用、可行性和有效性，且匹配速度较快。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：基于权值相位差的虹膜匹配方法，包括以下步骤：步骤一、获得准确定位的虹膜图像：包括虹膜的有效部分B和虹膜环被眼睑等干扰遮挡的部分A；步骤二、利用插值采样方法对定位好的虹膜图像重新采样：以虹膜的内轮廓为参考，从水平向右方向开始以相同的角度间隔选取一定数量的径向方向，然后分别在这些径向方向均匀的以相等的像素间隔在虹膜环上进行采样；对于需要去除的采样点即虹膜环被眼睑等干扰遮挡的部分A，采用值进行填充，值的计算过程如公式（1）所示： （1），其中B是虹膜的有效部分，是B的所有采样点的像素总和，是B部分采样点的数量总和，为像素的平均值；步骤三、对重新采样的采样点进行归一化处理：从水平向右径向方向开始，沿着逆时针方向将采样点不断往右排列，调整得到矩形虹膜条，称为bar，该虹膜条包含原始虹膜图像的纹理信息；步骤四、对步骤三得到的虹膜条进行频域变换处理：用二维离散傅里叶变换将虹膜条从图像空间变换到频率空间，变换公式为： （2），其中m和n分别是虹膜条的像素列数目和像素行数目，是频域空间的图像表示方法，f(x,y)是空间域的图像表示方法；经过变换得到的虹膜图像的频谱图再用SHIFT函数进行处理，将零频率成分移到频谱图的中心位置，变换公式为： （3）；步骤五、匹配计算：通过计算经步骤四处理过的两个虹膜条bar1和bar2的权值相位差WPC值来度量两bar的相似性，WPC的计算公式为： （4）， （5）， （6），其中，m和n分别是虹膜条的像素列数目和像素行数目；bp1和ba1分别是bar1的相位和振幅矩阵，bp2和ba2分别是bar2的相位和振幅矩阵；是权重函数，其默认值为1；pha是两个bar的相位差；WPC是两个bar的权值相位差，为一个单一的数值；步骤六、匹配结果分析与评估：经过测试大量来自相同虹膜的图像和来自不同虹膜的图像，统计分析找到最合适的阈值；如果计算得到的两个bar的WPC值比阈值小，则两个bar来自相同虹膜；反之，则来自不同虹膜。所述的取值为： （7）。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的基于权值相位差的方法通过突出虹膜密集区域，有效突出虹膜纹理低频信息部分，提高了虹膜匹配速度和准确率；同时本专利技术提供的方法更新颖、过程容易实施，实用性强、稳定性高，为虹膜识别核心匹配方法的研究提供了一个新的方法和参考。附图说明图1为虹膜识别流程图；图2为定位和分割好的虹膜图像；图3为重新采样的虹膜图像；图4为对重新采样的虹膜图像进行归一化处理的过程；图5为对重新采样的虹膜图像进行归一化后的虹膜条；图6为默认为1时WPC值分布图；图7为取值为时WPC值分布图；图8为取默认值1时阈值和FAR/FRR/CRR的关系曲线图；图9为取值为时阈值和FAR/FRR/CRR的关系曲线图。图中标记：A、虹膜环被眼睑等干扰遮挡部分，B、实验需要获得的虹膜的有效部分，C、瞳孔部分。具体实施方式基于权值相位差的虹膜匹配方法，包括以下步骤：步骤一、获得准确定位的虹膜图像：包括虹膜的有效部分B和虹膜环被眼睑等干扰遮挡的部分A；步骤二、利用插值采样方法对定位好的虹膜图像重新采样：以虹膜的内轮廓为参考，从水平向右方向开始以相同的角度间隔选取一定数量的径向方向，然后分别在这些径向方向均匀的以相等的像素间隔在虹膜环上进行采样；对于需要去除的采样点即虹膜环被眼睑等干扰遮挡的部分A，采用值进行填充，值的计算过程如公式（1）所示： （1），其中B是虹膜的有效部分，是B的所有采样点的像素总和，是B部分采样点的数量总和，为像素的平均值；步骤三、对重新采样的采样点进行归一化处理：从水平向右径向方向开始，沿着逆时针方向将采样点不断往右排列，调整得到矩形虹膜条，称为bar，该虹膜条包含原始虹膜图像的纹理信息；步骤四、对步骤三得到的虹膜条进行频域变换处理：用二维离散傅里叶变换将虹膜条从图像空间变换到频率空间，变换公式为： （2），其中m和n分别是虹膜条的像素列数目和像素行数目，是频域空间的图像表示方法，f(x,y)是空间域的图像表示方法；经过变换得到的虹膜图像的频谱图再用SHIFT函数进行处理，将零频率成分移到频谱图的中心位置，变换公式为： （3）；步骤五、匹配计算：通过计算经步骤四处理过的两个虹膜条bar1和bar2的权值相位差WPC值来度量两bar的相似性，WPC的计算公式为： （4）， （5）， （6），其中，m和n分别是虹膜条的像素列数目和像素行数目；bp1和ba1分别是bar1的相位和振幅矩阵，bp2和ba2分别是bar2的相位和振幅矩阵；是权重函数，其默认值为1；pha是两个bar的相位差；WPC是两个bar的权值相位差，为一个单一的数值；步骤六、匹配结果分析与评估：经过测试大量来自相同虹膜的图像和来自不同虹膜的图像，统计分析找到最合适的阈值；如果计算得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于权值相位差的虹膜匹配方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、获得准确定位的虹膜图像：包括虹膜的有效部分B和虹膜环被眼睑等干扰遮挡的部分A；步骤二、利用插值采样方法对定位好的虹膜图像重新采样：以虹膜的内轮廓为参考，从水平向右方向开始以相同的角度间隔选取一定数量的径向方向，然后分别在这些径向方向均匀的以相等的像素间隔在虹膜环上进行采样；对于需要去除的采样点即虹膜环被眼睑等干扰遮挡的部分A，采用值进行填充，值的计算过程如公式（1）所示：（1），其中B是虹膜的有效部分，是B的所有采样点的像素总和，是B部分采样点的数量总和，为像素的平均值；步骤三、对重新采样的采样点进行归一化处理：从水平向右径向方向开始，沿着逆时针方向将采样点不断往右排列，调整得到矩形虹膜条，称为bar，该虹膜条包含原始虹膜图像的纹理信息；步骤四、对步骤三得到的虹膜条进行频域变换处理：用二维离散傅里叶变换将虹膜条从图像空间变换到频率空间，变换公式为：（2），其中m和n分别是虹膜条的像素列数目和像素行数目，是频域空间的图像表示方法，f(x,y)是空间域的图像表示方法；经过变换得到的虹膜图像的频谱图再用SHIFT函数进行处理，将零频率成分移到频谱图的中心位置，变换公式为：（3）；步骤五、匹配计算：通过计算经步骤四处理过的两个虹膜条bar1和bar2的权值相位差WPC值来度量两bar的相似性，WPC的计算公式为：（4），（5），（6），其中，m和n分别是虹膜条的像素列数目和像素行数目；bp1和ba1分别是bar1的相位和振幅矩阵，bp2和ba2分别是bar2的相位和振幅矩阵；是权重函数，其默认值为1；pha是两个bar的相位差；WPC是两个bar的权值相位差，为一个单一的数值；步骤六、匹配结果分析与评估：经过测试大量来自相同虹膜的图像和来自不同虹膜的图像，统计分析找到最合适的阈值；如果计算得到的两个bar的WPC值比阈值小，则两个bar来自相同虹膜；反之，则来自不同虹膜。...

【技术特征摘要】
1.基于权值相位差的虹膜匹配方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、获得准确定位的虹膜图像：包括虹膜的有效部分B和虹膜环被眼睑等干扰遮挡的部分A；步骤二、利用插值采样方法对定位好的虹膜图像重新采样：以虹膜的内轮廓为参考，从水平向右方向开始以相同的角度间隔选取一定数量的径向方向，然后分别在这些径向方向均匀的以相等的像素间隔在虹膜环上进行采样；对于需要去除的采样点即虹膜环被眼睑等干扰遮挡的部分A，采用值进行填充，值的计算过程如公式（1）所示： （1），其中B是虹膜的有效部分，是B的所有采样点的像素总和，是B部分采样点的数量总和，为像素的平均值；步骤三、对重新采样的采样点进行归一化处理：从水平向右径向方向开始，沿着逆时针方向将采样点不断往右排列，调整得到矩形虹膜条，称为bar，该虹膜条包含原始虹膜图像的纹理信息；步骤四、对步骤三得到的虹膜条进行频域变换处理：用二维离散傅里叶变换将虹膜条从图像空间变换到频率空间，变换公式为： （2），其中m和n分别是虹膜条的像素列数目和像素行数目，是频域空间的图像表示方法，f(x...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓煜，林晓，徐东方，王永庆，刘国梅，李玲玲，刘丽，
申请(专利权)人：郑州航空工业管理学院，
类型：发明
国别省市：河南;41