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    2. 虹膜識別過(guò)程

    虹膜識別通過(guò)對比虹膜圖像特征之間的相似性來(lái)確定人們的身份，其核心是使用模式識別、圖像處理等方法對人眼睛的虹膜特征進(jìn)行描述和匹配，從而實(shí)現自動(dòng)的個(gè)人身份認證。

    虹膜識別技術(shù)的過(guò)程一般來(lái)說(shuō)分為：虹膜圖像獲取、圖像預處理、特征提取和特征匹配四個(gè)步驟。

    2.1 虹膜圖像獲取

    虹膜圖像獲取是指使用特定的數字攝像器材對人的整個(gè)眼部進(jìn)行拍攝，并將拍攝到的圖像通過(guò)圖像采集卡傳輸到計算機中存儲。

    虹膜圖像的獲取是虹膜識別中的第一步，同時(shí)也是比較困難的步驟，需要光、機、電技術(shù)的綜合應用。因為人們眼睛的面積小，如果要滿(mǎn)足識別算法的圖像分辨率要求就必須提高光學(xué)系統的放大倍數，從而導致虹膜成像的景深較小，所以現有的虹膜識別系統需要用戶(hù)停在合適位置，同時(shí)眼睛凝視鏡頭(Stop and Stare)。另外東方人的虹膜顏色較深，用普通的攝像頭無(wú)法采集到可識別的虹膜圖像。不同于臉像、步態(tài)等生物特征的圖像獲取，虹膜圖像的獲取需要設計合理的光學(xué)系統，配置必要的光源和電子控制單元。

    由于虹膜圖像獲取裝置自主研發(fā)的技術(shù)門(mén)檻高，限制了國內虹膜識別研究的開(kāi)展。中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所在1999年研制出國內第一套自主知識產(chǎn)權的虹膜圖像采集系統，其特點(diǎn)是小巧、靈活、低成本、圖像清晰。經(jīng)過(guò)不斷地更新?lián)Q代，自動(dòng)化所最新開(kāi)發(fā)的虹膜成像儀已經(jīng)可以在20~30cm距離范圍通過(guò)語(yǔ)音提示、主動(dòng)視覺(jué)反饋等技術(shù)采集到合格的虹膜圖像。

    2.2 圖像預處理

    圖像預處理是指由于拍攝到的眼部圖像包括了很多多余的信息，并且在清晰度等方面不能滿(mǎn)足要求，需要對其進(jìn)行包括圖像平滑、邊緣檢測、圖像分離等預處理操作。

    虹膜圖像預處理過(guò)程通常包括虹膜定位、虹膜圖像歸一化、圖像增強三個(gè)部分。

    2.2.1 虹膜定位

    一般認為，虹膜的內外邊界可以近似地用圓來(lái)擬合。內圓表示虹膜與瞳孔的邊界，外圓表示虹膜與鞏膜的邊界，但是這兩個(gè)圓并不是同心圓。通常，虹膜靠近上下眼皮的部分總會(huì )被眼皮所遮擋，因此還必須檢測出虹膜與上下眼皮的邊界，從而準確地確定虹膜的有效區域。虹膜與上下眼皮的邊界可用二次曲線(xiàn)來(lái)表示。虹膜定位的目的就是確定這些圓以及二次曲線(xiàn)在圖像中的位置。常用的定位方法大致分為兩類(lèi)：

    邊緣檢測與Hough變換相結合的方法；
    基于邊緣搜索的方法。
    這兩種方法共同的缺點(diǎn)是運算時(shí)間長(cháng)，因此出現了一些基于上述兩種策略的改進(jìn)方法，但是速度并沒(méi)有數量級的提高。定位仍然是虹膜識別過(guò)程中運算時(shí)間最長(cháng)的步驟之一。

    2.2.2 虹膜圖像歸一化

    虹膜圖像歸一化的目的是將虹膜的大小調整到固定的尺寸。到目前為止，虹膜紋理隨光照變化的精確數學(xué)模型還沒(méi)有得到。因此，從事虹膜識別的研究者主要采用映射的方法對虹膜圖像進(jìn)行歸一化。如果能夠對虹膜紋理隨光照強度變化的過(guò)程建立數學(xué)模型或者近似模擬這個(gè)過(guò)程，將會(huì )對虹膜識別系統性能的提高有很大幫助。

    2.2.3圖像增強

    圖像增強的目的是為了解決由于人眼圖像光照不均勻造成歸一化后圖像對比度低的問(wèn)題。為了提高識別率，需要對歸一化后的圖像進(jìn)行圖像增強。

    2.3特征提取

    特征提取是指通過(guò)一定的算法從分離出的虹膜圖像中提取出獨特的特征點(diǎn)，并對其進(jìn)行編碼。

    主流的虹膜特征提取和識別方法可分為八大類(lèi)：

    1）基于圖像的方法