一种基于耳廓几何参数的个人身份鉴别方法技术

一种基于耳廓几何参数的个人身份鉴别方法，采用摄像机或摄像头与计算机相连获取数字信息，包括工艺步骤有：由头部图象确定眼瞳孔的位置；确定头部图象的坐标原点，并对头部图象进行角度修正；确定嘴的位置；确定脸两侧边界的位置；确定耳廓下边界点、上边界点、外边界点和特定边界点的位置；计算耳廓相对宽度和相对高度，获得耳特征参量；进行耳特征匹配。本发明专利技术具有获取图象方便、设备造价低，利用的特征稳定，识别准确等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于基于人体生物特征识别的个人身份鉴别技术，特别涉及耳特征的测量与识别。
技术介绍
身份确认是每个人经常遇到的一个基本问题。身份鉴别主要用在银行、海关、公安、电子商务、电子政务、网络安全等一切需要验证个人身份的场合。传统身份验证主要有如下两种方式(1)通过各种证件，如身份证、工作证、信用卡、储蓄卡、电话卡等；(2)通过个人识别号码和密码。其主要缺点是容易被窃取，而且前者容易丢失，后者容易忘记，都不够保险。基于人体生物特征识别的身份确认所依据的是人类自身所固有的生理或行为特征，因此，与传统的身份识别方法比较，更加安全可靠，使用方便。目前，生物特征识别技术备受世界各国的重视，特别是在“911”恐怖袭击之后，以美国为首的西方国家都将生物特征识别作为关系国家安全的关键技术加以发展。美国连续发布了三个法案，强调在边检、执法、民用航空等领域应用生物特征识别技术。2003年6月，在国际民用航空组织(ICAO)发布的规划中，也建议其188个成员国在护照上加入生物特征识别技术。大部分西方国家已经立法支持ICAO这项规划。我国幅员辽阔，人口众多，是未来生物特征识别技术的应用大国，开展生物特征识别技术的研究对信息安全和国家的战略安全具有重要意义。生物特征识别主要包括指纹识别、虹膜识别、人脸识别、掌纹识别等，耳识别是一种新的生物特征识别技术，99年才开始有相关的研究论文发表。耳识别与其它生物特征识别比较有其独特的优势，与指纹识别和掌纹识别比较，它具有非接触信息采集方式容易被人接受的优点；与虹膜识别比较，它具有信息采集方便、采集设备成本低廉的优点；与人脸识别比较，它具有生物特征稳定不变的优点。现有的人耳自动识别技术主要依据通过摄象机拍摄的耳廓图象中耳廓形状和耳廓结构这两个特征。主要有以下几个基本类型第一种方法是测量耳廓的形状，并与已存在耳廓图库里的标准耳廓进行相似性对比，由于耳廓图象的采集受摄象机拍摄距离，拍摄角度的影响，耳廓在图象中的大小和角度是不确定的。因此，尽管有各种对比方法，但是计算过程都比较复杂。第二种方法是测量耳廓的结构，在耳廓图象中建立一个坐标系，并根据这个坐标系来测量耳廓若干个结构点的位置，并根据这些结构点的位置组成一组特征向量。通过计算两个特征向量的距离来确定两个耳廓的相似度。这里的一个重要问题是，如何准确地定位坐标系的原点和方向。目前给出的方法还不够精确和稳定，与图象预处理效果有直接关系。第三种方法是采用一些数学手段，计算耳郭图象的整体信息，包括了耳廓形状和结构信息。这种方法的计算量通常很大。现有识别方法存在的主要问题是(1)人耳的一个显著特征、也是人们直观最容易发觉的特征是耳廓的大小和相对头部的夹角(例如兜风耳相对头部的夹角就比较大)。而这一特征在目前的人耳识别方法研究中并没有被利用。(2)在耳廓形状和结构测量中，参考坐标的确定十分重要，目前的参考坐标确定方法还不够精确和稳定，直接影响耳廓形状和结构测量结果，导致耳识别率不高。
技术实现思路
针对上述耳识别方法存在的不足，本专利技术提供，本专利技术方法包括以下步骤步骤一由头部图象确定眼瞳孔的位置通过摄象机拍摄头部正面图象，通过差分方法从头部图象中分割出头部区域图象，去除背景信息，在头部图象中找到两个眼睛，即瞳孔中心的位置。步骤二确定头部图象的坐标原点，并对头部图象进行角度修正将两个瞳孔中心连线与摄象机水平轴之间的夹角作为调整旋转角，两个瞳孔中心连线的中点位置作为头部图象的坐标原点，经旋转后，使瞳孔中心连线成为水平轴，即实现头部图象的角度修正。将两个瞳孔之间连线的中点坐标定位为图象坐标原点。步骤三确定嘴的位置，确定脸两侧边界的位置从头部坐标原点，即两个瞳孔中点出发，沿纵坐标向下搜索并找到嘴的位置，并计算嘴与瞳孔之间的垂直距离。从纵坐标嘴的位置出发，分别沿左右两个方向搜索，找到人脸两侧的边界点。步骤四确定耳廓下边界点，上边界点、外边界点和特定边界点的位置从人脸两侧的边界点出发，分别向上搜索(如果耳廓较长，可能要补充向下搜索)，找到耳廓下部与人脸的交界点，即为耳廓的下边界点。从耳廓下边界点出发，分别向上搜索，获得耳廓上边界点、外边界点和特定边界点。上边界点是耳廓最高点，而不是与头部交界点。外边界点是耳廓最外的边界点。特定边界点是为了反映耳廓的形状，在耳廓下半部分选择的一些边界点，例如沿垂直方向，从耳廓高度的一半到下边界点之间作等分线，这些等分线与耳廓边界的交点即为一种特定边界点的选取方法。步骤五计算耳廓相对宽度和相对高度，获得耳特征参量将耳廓上边界点与下边界点的垂直距离(即耳廓的绝对高度)与瞳孔与嘴的垂直距离之比定义为耳廓的相对高度。将耳廓的外边界点与下边界点的水平距离(即耳廓的绝对宽度)与左右两个瞳孔之间的水平距离之比定义为耳廓的相对宽度。将耳廓下半部分一些特定边界点与下边界点的水平距离与左右两个瞳孔之间的水平距离之比定义为耳形的相对宽度。将瞳孔与嘴之间的垂直距离与两个瞳孔之间水平距离之比定义为嘴相对高度。将与嘴在一个水平线上的脸两侧边界点之间的距离与两个瞳孔之间的水平距离之比定义为脸相对宽度。上述参数作为耳识别的特征参量。步骤六耳特征匹配本专利技术与其它生物特征识别方法相比，具有如下几个方面的优势(1)图象获取方便，不需要人过多的配合，只是眼睛正视摄象机即可。而虹膜图象采集需要测试者与图象采集设备之间保持较密切的配合，反复地调整，瞪大眼睛以便尽可能暴露人眼虹膜部分，对于初试者、特别是眼睛较小的人常感到不适应；指纹图象采集需要测试者与传感器接触，一些人会感到不卫生，特别是需要测试者的手指是清洁的，不潮湿的，不过分干燥的等一些条件。(2)图象获取设备造价低廉，寿命长，只需要普通的摄象机。而虹膜识别需要专用的摄象机，其设备造价都比较昂贵。指纹识别传感器存在寿命问题。(3)本专利技术所利用的耳特征和人脸结构特征是相对稳定的，而人脸采集方式尽管与本专利技术相同，但人脸识别受面部表情，毛发等因素的影响，使所利用的特征不够稳定可靠。附图说明图1为耳识别系统流程图；图2为瞳孔检测模板示意图，其中d为内圆直径，D为外圆直径；图3为头部图象坐标系示意图；其中O为坐标原点，A为嘴中心位置，B为人脸侧面边界点，C为人脸与耳交界点即耳廓下边界点，D为耳廓外边界点，E为耳廓上边界点； 图4为嘴检测模板示意图；图5为脸侧面边界检测模板示意图。具体实施例方式本专利技术提出的人耳识别方法流程图如图1所示，具体实施步骤如下步骤一由头部图象确定眼瞳孔的位置第一，获取头部图象拍摄正面人头部图象，两眼平视，使两眼大致在一条水平线上，暴露耳廓部分和人眼部分，使两个耳廓大致对称。拍摄图象时，除拍摄对象之外，没有其他人或移动物体在拍摄视线中。第二，分割头部区域图象头部图象包含了背景信息，背景信息将影响特征的提取，因此，必须从图象中分割出去。按照第一步的要求，拍摄图象的背景是静止不变的。在拍摄人头图象之前，先拍摄一次背景图象。当拍摄人头图象时，与事先拍摄的背景图象相减，即可从人头图象中分割出人头轮廓。第三，获取人眼瞳孔位置在人头轮廓所包含的头部区域中，包含的头发，人脸和耳廓。其中头发，眼眉，睫毛，胡须和瞳孔具有较低的灰度，可以作为提取瞳孔的一个特征。而瞳孔除了具有较低的灰度级之外，还具有与上述其他部位不同的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于耳廓几何参数的个人身份鉴别方法，采用摄像机或摄像头与计算机相连获取数字信息，其特征在于有以下步骤：（１）：由头部图象确定眼瞳孔的位置；（２）：确定头部图象的坐标原点，并对头部图象进行角度修正；（３）：确定嘴的位置；确定脸两侧边界的位置；（４）：确定耳廓下边界点、上边界点、外边界点和特定边界点的位置；（５）：计算耳廓相对宽度和相对高度，获得耳特征参量；（６）：进行耳特征匹配。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苑玮琦，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]