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什么是虹膜识别人体特征设计 人体特征识别方法它的产生及发展源于人们在迈进数字时代的过程中对身份验证方法的准确性与便捷性不断提高的需求。传统的身份验证方法主要包括身份标志物(如钥匙、证件等)以及身份标志信息(如账号、密码等),或者以上二者的结合(如银行卡等)。人们在使用过程中发现,他们都存在着共同的缺点:易于遗失和伪造。而且传统的身份验证系统并不能有效的识别持有这些身份标志事物的人是否是真正的拥有者。因此,一旦被冒充,真正的拥有者将遭受极大的损失。因此,人体特征识别方法作为一个更加有效的解决方案逐渐得到广泛应用。 人体特征识别方法也叫生物特征识别方法,指利用人的独特的生理及行为特征进行鉴别的身份验证的威廉希尔官方网站
手段。 ticle/UploadPic/2009-11/20091128114043938.jpg" width="350" _fcksavedurl="/article/UploadPic/2009-11/20091128114043938.jpg"/>
获取到图片数据后,只需要将其按照一定的图片格式写入文件,即可完成需要的眼部图像在计算机中的存储。本文程序中采用的是BMP格式的图像文件,因为BMP图像文件存储的图像数据没有经过压缩,方便以后对图像进行的预处理。 图2 人的眼部图像 眼部图像的预处理
图3 人眼部图像的灰度图像 将获取到的眼部图像转换为灰度图像之后,还需要对灰度图像进行去噪声处理。本文采用的是空域法中的加权均值滤波,它是用一个有奇数点的滑动窗口在图像上滑动,将窗口中心点对应的图像像素点的灰度值用窗口内的各个点的灰度值的平均值代替,如果滑动窗口规定了在取均值过程中窗口各个像素点所占的权重,也就是各个像素点的系数。
图4 灰度直方图 对图4计算结果可以得出,图像灰度值从 62 开始,且图中存在若干个峰值点。我们已知瞳孔的颜色最暗,因此可以判定第一个波峰为瞳孔的灰度分布。具体观察第一个峰值,其基本呈正弦函数状分布,以 72 为波峰(值:884),左侧 62(值:0)为波谷,1/4 周期为 10。据此,我们确定右侧的波谷为 82。根据分析结果,对图 4进行二值化,阈值为 82,可以求出虹膜的长半径,如图5所示。
(2) 其中,dist为距离,(x,y)为扫描点的坐标值,(Xpos,Ypos)为虹膜圆心的坐标值。保留所有小于等于虹膜长半径或大于等于虹膜短半径的像素,其余设像素值为0(即标为黑色)。保留的环形部分即为截取到的虹膜图像部分,如图6所示。 图6 环形的虹膜图像部分 为了提取虹膜图像的特征值,建立一个特征矩阵数组,X、Y 值与上一步中的矩形数组一致,用来存放相应的特征值。这些值对于虹膜图像中的每一个像素点来说都是其独有的、能对其进行唯一标志的值,因此都可以作为特征值来利用。本文中提取的是每个像素点的二导函数作为其特征值,因此在本步骤中可以直接将其读入到特征矩形数组中。 特征匹配 本文采用海明距(Hamming Distance)进行特征匹配。海明距最初为了解决通信中存在的误码问题而发明的。简单来说,它是指同样长度的两个码中,对应位不同的码的个数。比如:10101 和 00110,海明距为3。式(3)为海明距定义的公式。
(3)其中Ai和Bi为待比较的两端代码,+为异或运算,L为代码的长度。 将两幅虹膜图像的特征编码进行按位比较时,同一虹膜的不同时间提取的特征码,其 HD 分布的峰值将在 0.1 附近;而不同虹膜的特征码进行比对时,HD 分布的峰值将在 0. 5 附近。这里所说的分布的峰值是按位比较时,两段特征编码相应位相同的概率的最大值。因此,对已经得到的虹膜图像特征矩阵数组,首先要从中随机的选择一段 L 长度的代码(二进制),即随机选择代码段的起始位置。这里要注意的是,对于待识别的两段代码,起始位置要尽量一致。L 的值可随意设定,但 L 的值越大,匹配的时间越长,速度越满,识别的精度越高,匹配的正确率越大;反之,L 的值越小,匹配的时间越少,速度越快,识别的精度越低,匹配的正确率越小。本文中 L 的值设为 2048。 结果分析 精确性是最重要的一个性能指标,一般用识别率来表示,主要由拒判率、误判率和等误率来测定。 拒判率 FRR:也称错误拒读率或称错误不匹配率,表示授权人(合法的用户)不被准确承认(误认为冒名顶替者) 的程度。FRR 越大,系统越精确,安全性也越高,但宽容度越来越低,致使越来越多的合法用户被系统错误的拒绝。反之授权人越容易通过,未授权者也变得容易混入。FRR 实际上也是系统可接受性的重要指标。 误判率 FAR :也称错误接收率或称错误匹配率,表示未授权的人(冒名顶替者)被确认成授权人(有效的个体)的程度。FAR 的值越小,说明未授权的人越无法通过,系统越安全。但是,授权人的通过将变得越发困难。如在对安全有严格要求的应用领域,可以运行在很小的 FAR 上。FRR 和 FAR 之间的关系如图7 所示。
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