用于自动耳识别的特征提取算法制造技术

本发明专利技术涉及通过定位耳几何形状的表示Ｘ中的不变点识别耳的方法和系统。本发明专利技术的思想是改善公知的Ｉａｎｎａｒｅｌｌｉ算法，原因在于本发明专利技术的方案捕获和处理沿着轴线的所有像素值并且可以使用任意数目的轴线将这些像素值组合成具有足够鉴别水平的完整特征矢量。通过对耳的极坐标表示ｅ［θ，ρ］执行傅立叶变换改善现有技术的Ｉａｎｎａｒｅｌｌｉ方法，由此创建变换后的极变换Ｅ［Θ，Ｐ］。该变换后的表示被采样以创建耳特征矢量Ｘ↓［Ｆ］。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过定位耳几何形状的表示中的不变点来识别耳的方法和系统。
技术介绍
在许多应用中可以使用对身体对象的验证，例如为确保建筑物的安全的有条件的进入或对数字数据的有条件的访问(例如存储在计算机或可移动存储介质中的)，或者用于辨别目的(例如用于使所辨别的个体负责特定活动)。使用生物测量学进行辨别和/或验证越来越多地被认为是传统辨别手段例如密码和个人识别码的更好替换选择。由于需要以密码/个人识别码形式进行辨别的系统的数目正在稳步增加，因此，系统的用户必须记住的密码/个人识别码的数目也稳步增加。作为进一步的结果，由于难以记住密码/个人识别码，用户写下它们，这使它们容易被盗。因此，解决该问题的更优选方案是使用生物测量辨别，其中对用户来说唯一的特征，例如指纹、虹膜、面部特征、语音等用于提供对用户的辨别。简言之，用户向验证系统提供她的生物测量模板，参考模板先前已登记在所述验证系统中。如果所提供的模板与所登记的模板之间存在匹配，即所提供的模板被认为与所登记的模板充分地类似，则用户被验证。明显地，用户不会失去或忘记他的/她的生物特征，也不需要写下它们或记住它们。由于这些特征中的每一个均具有其优点和缺点，因此其他类型的身体特征在研究中。在这方面，人耳的形状很适合于导出生物测量数据，原因是它在个体之间实质上不同。与面部识别的情况相同，简单和低成本的照相机或网络摄像头(web-cam)可以用于测量耳的生物测量学。用于表征人耳的形状的现有技术算法是Iannarelli算法，所述算法确定少量的耳特征沿着源自耳中心的径向轴线到所述中心的距离。典型地，使用沿八个不同方向延伸的四条轴线，并且对于每条轴线使用2-4个特征(即2-4个象素值)来确定耳的形状。然而，在使用Iannarelli算法中存在一些问题；例如，改变照明条件或被测量耳的阴影导致人体测量的耳细节特征的被测量位置移动。在可变定向和缩放方面也存在问题。
技术实现思路
专利技术的目标是提供一种测量方案，其中考虑耳的总体形状而不是耳细节特征的准确位置，这在不同照明条件下提高了生物测量模板匹配。由根据权利要求1的通过定位耳几何形状的表示中的不变点来识别耳的方法和根据权利要求9的通过定位耳几何形状的表示中的不变点来识别耳的系统实现该目标。根据本专利技术的第一方面，提供了一种方法，所述方法包括以下步骤创建耳几何形状的极坐标表示，借助于傅立叶变换对该极坐标表示进行变换，其中变换后的极坐标表示被创建，和使用许多个样本对变换后的极坐标表示采样以创建包括许多个特征分量的特征矢量。根据本专利技术的第二方面，提供了一种装置，该装置用于创建耳几何形状的极坐标表示，借助于傅立叶变换对极坐标表示变换，其中变换后的极坐标表示被创建，和使用许多个样本对变换后的极坐标表示采样以创建包括许多个特征分量的特征矢量。本专利技术的思想是改善公知的Iannarelli算法，原因在于本专利技术的方案捕获和处理沿着轴线的所有象素值，并且可以使用任意数目的轴线将这些象素值组合成具有足够鉴别水平的完整特征矢量。首先，从个体的耳几何形状的表示(例如照片)测量个体的生物测量模板X。其后，通过研究该生物测量模板X找到耳几何形状的表示中的不变点。这通常意味着待识别的耳的中心被定位。其次，创建耳的极坐标表示e，其中θ代表相对于中心的径向角，ρ代表离中心的距离。通过执行极坐标表示的傅立叶变换改善现有技术的Iannarelli方法，由此创建变换后的E极坐标表示。通过计算沿着θ的变换的绝对值，耳的表示X对于旋转来说不变。而且，通过计算沿着θ变换的绝对值，耳的表示对于缩放不变。变换的这些组合通常被称为傅立叶一梅林变换(FMT)。使FMT在实践中有用的所要满足的基本要求在于耳的中心可以可靠地被定位。通过捕获沿着θ和ρ所限定的轴线的象素值获得用于鉴别耳的特征的相关信息。因此，使用n个样本对变换后的E极坐标表示采样以创建包括m个特征分量的耳特征矢量XF。实践中，事实常常是n＝m，但是可能在特征矢量的创建中丢弃样本，使得m＜n。特征矢量从沿着轴线定位的象素值被创建，并且对于两个不同的耳表示(即生物测量模板)X，Y，如果特征沿着其定位的轴线的角差θX-θY小，则第一耳表示X的第一特征矢量XF将类似于第二耳表示Y的相应的第一特征矢量YF。本专利技术是有利的，主要原因在于如上所述耳表示X对于旋转和缩放不变，但是也因为仅仅使用几条轴线(与典型地用在Iannarelli方法中的八条轴线相比)将可以充分地鉴别，同时使用较低数目的m个特征分量。这将导致一种耳识别方案，其在处理能力以及抗旋转和缩放误差的稳健性方面是高效的。根据本专利技术的一个实施例，确定第一XF和第二YF特征矢量之间的距离dX，Y，其中如果所述距离符合预定距离值则在两个特征矢量之间存在对应关系(即矢量彼此匹配)，所述预定距离值典型地为所述距离不可以超过的阈值T。根据本专利技术的另一实施例，X和Y之间的距离dX，Y被选择为各自相应的变换后极坐标表示EX和EY之间的欧几里德距离。因此dX,Y2=∫-∞∞(EX(Θ,P)-EY(Θ,P))2dΘ.---(1)]]>对于比较具有值XF＝{0}，YF1＝{1}和YF2＝{2}的三个特征矢量的例子，显然dX，YF1＜dX，YF2。假设设置阈值T＝1.5，则认为YF1符合XF，因为dX，YF1＝1，而认为YF2不符合XF，因为dX，YF2＝2。在所述方案应用于生物测量验证系统的情况下，与YF1相联系的个体被验证，而与YF2相联系的个体的验证失败。根据本专利技术的另一实施例，通过使耳几何形状的表示与典型耳的预定表示相关找到耳的不变点，即中心。可以通过研究许多耳并且创建耳的“平均”表示找到典型耳的表示。可以通过仅仅研究典型耳的预定表示的中心部分采用该相互关系。当研究后附权利要求和以下的说明书时将显而易见本专利技术的进一步特征和优点。本领域的技术人员可以认识到本专利技术的不同特征可以组合以产生不同于以下描述的那些的实施例。附图说明将参考附图在下面给出对本专利技术的优选实施例的具体描述，其中图1示出了人耳的解剖结构；图2示出了根据用于耳识别的Iannarelli方法对人耳的分割；和图3示出了使用与个体相联系的生物测量数据检验个体身份(即个体的验证/辨别)的现有技术系统，本专利技术可以有利地应用于所述系统中。具体实施例方式图1示出了人耳的解剖结构，其中101指示耳轮缘，102指示耳垂，103指示对耳轮，等等。图2示出了根据用于耳识别的Iannarelli方法对人耳的分割。数字标号指示用于所述方法中的人体测量的位置。典型地，使用沿八个不同方向延伸的四条轴线，并且对于每条轴线使用2-4个特征(即2-4个象素值)来确定耳的形状。例如，对于沿东西方向延伸的轴线，进行三次测量。图3示出了使用与个体相联系的生物测量数据检验个体身份(即个体的验证/辨别)的现有技术系统。所述系统包括布置有传感器302的用户设备301，所述传感器302用于从个体的特定身体特征的构造303(在该情况下为耳)推导出第一生物测量模板X。用户设备利用检验中的帮助数据方案(helper data scheme)(HDS)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过定位耳几何形状的表示（Ｘ）中的不变点来识别耳的方法，所述方法包括以下步骤：创建所述耳几何形状的极坐标表示（ｅ［θ，ρ］）；借助于傅立叶变换对所述极坐标表示进行变换，其中创建变换后的极坐标表示（Ｅ［Θ，Ｐ］）；和　 　使用许多（ｎ）个样本对所述变换后的极坐标表示采样，以创建包括许多（ｍ）个特征分量的特征矢量（Ｘ↓［Ｆ］）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼乌斯ACM卡克尔，安东尼乌斯HM阿克曼斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]