虹膜图像的特征分析研究

论文摘要

伴随着信息技术的迅猛发展,人们对信息安全的要求也相应的提高。传统的身份识别方法由于其自身固有的缺点已经不能满足社会发展的要求,生物特征识别技术应运而生。作为生物特征识别技术的一个重要组成部分,虹膜识别有着非常高的准确性和可靠性。同其他生物特征相比,虹膜具有很多可区分的信息。通过分析研究虹膜上丰富的纹理特征,结合不同的特征提取方法和分类器可以实现虹膜的身份认证。虹膜作为人体上的一个重要器官,不仅在身份识别中具有重要的作用,在医学诊断方面,虹膜也具有一席之地。在西方,虹膜诊断学(Iridology)已经经历了一百多年的发展,逐渐形成了一套完整的体系。虹膜诊断是利用个体虹膜图像中发生变异的细节结构,如虹膜中出现的坑洞、裂缝、斑块、线条、颜色变化,通过判断虹膜的这些异常达到疾病诊断的目的。基于虹膜身份识别和虹膜诊断的不同应用领域,本文从虹膜图像的纹理和结构两方面入手,对虹膜图像的特征进行了详细的分析。主要研究内容包括以下几个方面:1.针对传统虹膜定位方法速度慢,需要参数累加计算等缺点,提出了结合虹膜灰度特点的最长弦检测的快速虹膜定位方法。它利用了虹膜瞳孔的生理特征,在二值化后的虹膜图像中寻找水平最长弦,从而定位瞳孔的大致位置,在此基础上经过进一步的细化提取准确的瞳孔中心位置。然后结合微积分算子完成虹膜外边缘的检测。极坐标转换的虹膜归一化方法,消除了图像旋转平移的干扰。计算过程分析与实验结果都表明该算法计算次数大大减少,从而缩短了计算时间。在保证定位成功的前提下,定位精度也达到了亚像素级水平。2.研究了利用虹膜纹理的分形维数对虹膜图像进行自动分类的方法。首先定义并研究了虹膜图像的纹理复杂度,然后利用计盒维数法计算虹膜图像的分形维数,得到上下两组分形维数值。最后利用双阈值算法和BP神经网络对虹膜进行分类。根据虹膜纹理的复杂度,将虹膜分成了四类。考虑到边界效应的存在,我们在原有的分类基础上增加了三条补充原则,使双阈值算法分类准确率最终提高到98.28%。3.研究了基于关键点之间相对距离的虹膜识别新算法。结合虹膜图像

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 生物特征识别技术简介
• 1.2.1 人体生物特征及其分类
• 1.2.2 生物特征识别技术评价标准
• 1.2.3 生物特征识别技术的应用
• 1.2.4 多种生物特征识别技术的融合
• 1.3 虹膜识别技术回顾
• 1.4 虹膜诊断学
• 1.5 虹膜诊断的研究现状
• 1.6 本论文研究的主要内容
• 1.6.1 课题来源
• 1.6.2 研究内容
• 第2章 虹膜图像的预处理
• 2.1 引言
• 2.2 虹膜的生理特点
• 2.3 虹膜识别系统组成
• 2.3.1 图像预处理模块
• 2.3.2 特征提取模块
• 2.3.3 分类器
• 2.4 传统的虹膜定位方法
• 2.5 虹膜定位算法
• 2.5.1 虹膜粗定位
• 2.5.2 瞳孔的细定位
• 2.5.3 虹膜外边缘的定位
• 2.5.4 实验结果及分析
• 2.6 虹膜归一化
• 2.7 虹膜图像增强
• 2.8 本章小结
• 第3章 基于分形计盒维数的虹膜粗分类
• 3.1 引言
• 3.2 分形介绍
• 3.2.1 分形理论的基本概念
• 3.2.2 分形方法用于图像处理
• 3.2.3 计盒维数法
• 3.3 虹膜的粗分类算法
• 3.3.1 虹膜的预处理
• 3.3.2 双阈值法用于虹膜分类
• 3.3.3 BP 神经网络用于虹膜分类
• 3.4 实验结果
• 3.4.1 虹膜库
• 3.4.2 双阈值分类结果
• 3.4.3 BP 神经网络分类结果
• 3.4.4 比较和讨论
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于关键点之间相对距离的虹膜识别
• 4.1 引言
• 4.2 基于细节的识别方法
• 4.3 向量内积
• 4.4 关键点的提取和相对距离的计算
• 4.4.1 多通道Gabor 滤波器
• 4.4.2 提取虹膜图像特征关键点
• 4.4.3 相对距离的计算
• 4.4.4 相似度描述和虹膜的分类
• 4.5 实验结果
• 4.5.1 虹膜验证
• 4.5.2 虹膜识别
• 4.5.3 比较和讨论
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于改进Snake 模型的虹膜卷缩轮提取
• 5.1 引言
• 5.2 虹膜诊断中的结构特征
• 5.3 虹膜卷缩轮简介
• 5.4 传统Snake 模型
• 5.5 基于二阶优化算法的改进Snake 模型
• 5.5.1 第一阶优化算法
• 5.5.2 第二阶优化算法
• 5.6 实验结果
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明
• 致谢
• 个人简历