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当前页面:首页>>基于虹膜的身份识别技术之算法简要介绍
[2010-2-8]
 
基于虹膜的身份识别思想最早可以追溯到19世纪80年代。1885年,ALPHONSE BERTILLON将利用生物特征识别个体的思路应用在巴黎的刑事监狱中,当时所用的生物特征包括:耳朵的大小、脚的长度、虹膜等。受技术的限制,当时的虹膜识别主要依据颜色和形状信息,而且信息通过人的观察获取。1987年,眼科专家ARAN SAFIR和LEONARD FLOM首次提出利用虹膜图像进行自动虹膜识别的概念,但是他们并没有开发出一个实际的应用系统。到1991年,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的JOHNSON实现了一个自动虹膜识别系统。这是有文献记载的第一个虹膜识别应用系统。随后1993年,JOHN DAUGMAN实现了一个高性能的自动虹膜识别原型系统。目前,大部分的自动虹膜识别系统使用DAUGMAN核心算法。
  虹膜是位于眼睛黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分,总体上呈现一种由里到外的放射状结构,由相当复杂的纤维组织构成,包含有很多相互交错的类似于斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等细节特征,这些特征在出生之前就以随机组合的方式确定下来了,一旦形成终生不变。虹膜识别的准确性是各种生物识别中最高的。
  一般的,一个自动虹膜识别系统包含硬件和软件两大模块:虹膜图像获取装置和虹膜识别算法。分别对应于图像获取和模式匹配这两个基本问题。
  采集:
  从直径11mm的虹膜上,Dr. Daugman的算法用3.4个字节的数据来代表每平方毫米的虹膜信息,这样,一个虹膜约有266个量化特征点,而一般的生物识别技术只有13个到60个特征点。266个量化特征点的虹膜识别算法在众多虹膜识别技术资料中都有讲述,在算法和人类眼部特征允许的情况下, Dr. Daugman指出,通过他的算法可获得173个二进制自由度的独立特征点。在生物识别技术中,这个特征点的数量是相当大的。
  算法:
  第一步是通过一个距离眼睛3英寸的精密相机来确定虹膜的位置。当相机对准眼睛后,算法逐渐将焦距对准虹膜左右两侧,确定虹膜的外沿,这种水平方法受到了眼睑的阻碍。算法同时将焦距对准虹膜的内沿(即瞳孔)并排除眼液和细微组织的影响。
  单色相机利用可见光和红外线,红外线定位在700-900mm的范围内(这是IR技术的低限,美国眼科学会在他们对macular cysts研究中使用同样的范围。) 在虹膜的上方,算法通过二维Gabor子波的方法来细分和重组虹膜图象,第一个细分的部分被称为phasor,要理解二维gabor子波的原理需要很深的数学知识。
  精确度:
  虹膜识别技术是精确度最高的生物识别技术,具体描述如下:
  两个不同的虹膜信息有75%匹配信息的可能性是1:106
  等错率:1:1200000
  两个不同的虹膜产生相同虹膜代码的可能性是1:1052
  录入和识别:
  虹膜的定位可在1秒钟之内完成,产生虹膜代码的时间也仅需1秒的时间,数据库的检索时间也相当快。处理器速度是大规模检索的一个瓶颈,另外网络和硬件设备的性能也制约着检索的速度。由于虹膜识别技术采用的是单色成像技术,因此一些图像很难把它从瞳孔的图像中分离出来。但是虹膜识别技术所采用的算法允许图像质量在某种程度上有所变化。相同的虹膜所产生的虹膜代码也有25%的变化,这听起来好象是这一技术的致命弱点,但在识别过程中,这种虹膜代码的变化只占整个虹膜代码的10%,它所占代码的比例是相当小的。

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