基于虹膜的人體特征識(shí)別方法研究

圖5 虹膜長(zhǎng)半徑

對(duì)圖1的圖像數(shù)據(jù)，從左右順次、從上至下掃描每個(gè)像素點(diǎn)，根據(jù)式（2）計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)與圓心的距離。

（2）

其中，dist為距離，（x,y）為掃描點(diǎn)的坐標(biāo)值，（Xpos,Ypos）為虹膜圓心的坐標(biāo)值。保留所有小于等于虹膜長(zhǎng)半徑或大于等于虹膜短半徑的像素，其余設(shè)像素值為0（即標(biāo)為黑色）。保留的環(huán)形部分即為截取到的虹膜圖像部分，如圖6所示。

圖6 環(huán)形的虹膜圖像部分

為了提取虹膜圖像的特征值，建立一個(gè)特征矩陣數(shù)組，X、Y 值與上一步中的矩形數(shù)組一致，用來存放相應(yīng)的特征值。這些值對(duì)于虹膜圖像中的每一個(gè)像素點(diǎn)來說都是其獨(dú)有的、能對(duì)其進(jìn)行唯一標(biāo)志的值，因此都可以作為特征值來利用。本文中提取的是每個(gè)像素點(diǎn)的二導(dǎo)函數(shù)作為其特征值，因此在本步驟中可以直接將其讀入到特征矩形數(shù)組中。

特征匹配

本文采用海明距（Hamming Distance）進(jìn)行特征匹配。海明距最初為了解決通信中存在的誤碼問題而發(fā)明的。簡(jiǎn)單來說，它是指同樣長(zhǎng)度的兩個(gè)碼中，對(duì)應(yīng)位不同的碼的個(gè)數(shù)。比如：10101 和 00110，海明距為3。式（3）為海明距定義的公式。

（3）

其中Ai和Bi為待比較的兩端代碼，+為異或運(yùn)算，L為代碼的長(zhǎng)度。

將兩幅虹膜圖像的特征編碼進(jìn)行按位比較時(shí)，同一虹膜的不同時(shí)間提取的特征碼，其 HD 分布的峰值將在 0.1 附近；而不同虹膜的特征碼進(jìn)行比對(duì)時(shí)，HD 分布的峰值將在 0. 5 附近。這里所說的分布的峰值是按位比較時(shí)，兩段特征編碼相應(yīng)位相同的概率的最大值。因此，對(duì)已經(jīng)得到的虹膜圖像特征矩陣數(shù)組，首先要從中隨機(jī)的選擇一段 L 長(zhǎng)度的代碼（二進(jìn)制），即隨機(jī)選擇代碼段的起始位置。這里要注意的是，對(duì)于待識(shí)別的兩段代碼，起始位置要盡量一致。L 的值可隨意設(shè)定，但 L 的值越大，匹配的時(shí)間越長(zhǎng)，速度越滿，識(shí)別的精度越高，匹配的正確率越大；反之，L 的值越小，匹配的時(shí)間越少，速度越快，識(shí)別的精度越低，匹配的正確率越小。本文中 L 的值設(shè)為 2048。

結(jié)果分析

精確性是最重要的一個(gè)性能指標(biāo)，一般用識(shí)別率來表示，主要由拒判率、誤判率和等誤率來測(cè)定。

拒判率 FRR：也稱錯(cuò)誤拒讀率或稱錯(cuò)誤不匹配率，表示授權(quán)人（合法的用戶）不被準(zhǔn)確承認(rèn)（誤認(rèn)為冒名頂替者） 的程度。FRR 越大，系統(tǒng)越精確，安全性也越高，但寬容度越來越低，致使越來越多的合法用戶被系統(tǒng)錯(cuò)誤的拒絕。反之授權(quán)人越容易通過，未授權(quán)者也變得容易混入。FRR 實(shí)際上也是系統(tǒng)可接受性的重要指標(biāo)。

誤判率 FAR ：也稱錯(cuò)誤接收率或稱錯(cuò)誤匹配率，表示未授權(quán)的人（冒名頂替者）被確認(rèn)成授權(quán)人（有效的個(gè)體）的程度。FAR 的值越小，說明未授權(quán)的人越無法通過，系統(tǒng)越安全。但是，授權(quán)人的通過將變得越發(fā)困難。如在對(duì)安全有嚴(yán)格要求的應(yīng)用領(lǐng)域，可以運(yùn)行在很小的 FAR 上。FRR 和 FAR 之間的關(guān)系如圖 7 所示。

圖7 拒判率和誤判率之間的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在精確性、識(shí)別速度上滿足了實(shí)用的要求。