一种基于梯度方向信息的虹膜定位方法
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Ａｂ ｔ ａ ｔ ｃ ｏ ｄ ｎ ｅ ｃ ｒ ｕ ａ ｉ ｆ ｒ ｎ ｅ ｇ ａ ｉ ｒ ｕ ｉｎ ｏ ｎ ｅ ｅ ｉ ｇ ，ａ ｒ ｍｅｉ ｓｒ ｃ ：Ａ ｃ ｒ ｉ ｇｔ ｔ ｉ ｌｒ ｙ ｏ ｉ ａ ｄ ｔ ｒｙ ｄ ｓ ｉ ｔ ｆ ｙ ｍａ ｅ ｎ ａ ｉ ｏ ｈ ｃ ｔ ｉｓ ｈ ｔｂ ｏ ａ ｈ ｔ ｔ ｃ ｆｒ ｉ ｓ ｌｃ ｔ ｎ ｈ ｓ ｄ ｏ ａ ｉｎ ｉｅ ｔ ｎ ｗ ｓ ｐ ｔｆ ｒ ａ ｄ． Ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｅ ａｇ ｒｔ ｍ ｍ— ｏ ｒ ａｉ ａ ｅ ｎ ｇ ｄ ｅ ｔｄ ｒ ｃ ｉ ａ ｕ ｏ ｗ ｒ ｉ ｏ ｏ ｒ ｏ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔｔ ｌ ｏ ｈ ｉ ｓ ｈ ｈ ｉ ｐ ｏ ｅ ｅ ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ｐ ｅ ｉ ｏ ｆ ｒ ｏ ａｉ ｎ ｒｖ ｓｔ ｐ ｅ ｒ ｃｓ ｎ ｏ ｓ ｌｃ ｔ ． ｈ ｎ ｉ ｉ ｉ ｏ
Ｆｂ ０７ ｅ ．２ ｏ
文章编 号 ：６ ２－ ３ ８ ２ ０ ） １— ０ ０—０ １７ ４ ４ （０ ７ ０ ０ ７ ３
一
种 基 于梯 度 方 向信 息 的虹 膜 定 位 方 法
谢 国 庆 ，白 莹
福州 ３０ ０ ２ ５ ０７； ．福 建工程 学院数理 系， 建 福 福州 ３００ ） ５ ０ ７
分， 虹膜 内侧 与瞳孔相 邻 ， 侧 与巩膜 相邻 。但 外
是 ， ２个 圆不 是完 全 同心 的 ， 要 分 别 对 内外 ２ 这 需 个边 界 进 行 处 理 。根 据 人 眼 的 生 理 特 性可 知 ， 虹 膜 具 有 良好 的环 状特 性 】同 时人 眼 的 瞳孔 、 ， 虹
Ａｎ ｉｉ ｏ ａ ｉｎ ｍ ｅｈ ｄ ｂ ｓｄ ｏ ｒ ｄ ｅ ｔｄ ｒ ｃｉｎ ｒｓｌ ｃ ｔ ｔ ｏ ａ ｅ ｎ ｇ ａ ｉｎ ｅ ｔ ｏ ｉ ｏ
Ｘｉ ｏ ｉ ｇ ｅ Ｇｕ ｑ ｎ ，Ｂａ ｎ ｉＹｉ ｇ
（ ．Ｆｃｌ ｆ ｏｗ ｒ， ｕｉ ｏｍ ｌ ｎ ｅ ｉ ， ｕｈｕ３ ０ ０ ，Ｃ ｉａ １ ａｕ ｏ ｆ ａｅ Ｆ ｊ ｎＮ ｒ ａ Ｕ ｉ ｒ ｔ Ｆ ｚｏ ５０ ７ ｈｎ ； ｙ ｔ Ｓｔ ａ ｖｓ ｙ ２ ．Ｍａ ｅ ｔ ｓａｄＰ ｙｉ ｅ ａｔｅ ｔＦ ｊ ｎ ｃ ｉ ｆ ｅ ｈｏ ｇ ， ｕｈｕ３ ００ ， ｈ ａ） ｔ ｍａｃ ｎ ｈｓ ｓＤ ｐｒ ｎ ，ｕｉ Ｕ ｖｒ ｔ ｏ ｃ ｌ ｙ Ｆ ｚｏ ５ ０ ７ Ｃ ｎ ｈ ｉ ｃ ｍ ｎ ａ ｓ ｙ Ｔ ｎ ｏ ｉ
膜和巩膜具有不 同深浅 的亮度 ， 利用梯 度方 向信 息 来 寻找 虹 膜 边界 以及 眼 皮 边 缘 是 一 种 较 好
的方 法 。本 文 提 出 的 虹膜 定 位 方 法 ， 对 虹膜 内 先 边界定位 ， 然后利用 圆形模板方程 上像素点的梯
整个图像的灰度直方图 ， 它应该有 ２个 主要 的峰 值 （ 图 ２ ， 中 的第 １个 峰 值 对 应 的 就 是 瞳 孔 见 ）其 区域灰度集中的范 围， ２个峰值对应 的是虹膜 第
区域的灰度集 中范 围。 显然 ， 提取 瞳孔 的二值 化 阈值应该选择在第 １ 个峰值 ， 对虹膜图像二值化 ， 此时能大体分离 出瞳孔 区域 ， 再对二值化分离 的
区域 使用 区域 生 长 的方法 ，得 到 大小 不一 的 多个
度方向信息进行虹膜外边界定 位 ， 减少边缘搜索
收稿 日期 ： ０ ６— ６—１ ２０ ０ ４ 基金项 目：福建省教育厅科技计 划资助项 目（Ｂ ４ ｌ ） Ｊ ０ ２ ８ 第一作者简介 ： 国庆 （９ ２一） 谢 １７ ．男（ ） 汉 ，湖南娄 底人 ，助教 ， 士 ， 硕 研究 方向为图像处理 ， 小波分析等
维普资讯
第 ５卷 第 １期 ２０ ０ ７年 ２月
福建工 程 学 院学报
Ｊｕ ａ ｏ ｕｉ ｎｖ ｒ ｔ ｏ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ ｏ ｒ ｌ ｆ ｊ ｎ Ｕ ｉ ｓ ｙ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｎ Ｆ ａ ｅ ｉ ｇ
Ｖ０ ． ．１ １ ５ ＮＯ
的盲 目性 ， 提高定位的精度和速度。 最后 ， 还利用 梯度方 向信息和圆周特性 ， 确定了上眼皮和下 眼 皮 的边缘 。 １ 虹 膜 内边 界 Nhomakorabea定 位
图像采集得到的眼部图像有一定的灰度分布
特 点 。一 般地‘ Ｌ ， 瞳孑 灰度 要小 于虹膜 灰 度 ， 虹膜 而
灰度要小于巩膜灰度 ， 在图像 中灰度最小 的区域 就是瞳孔所在 区域 （ 见图 １ 。可以采用二值化的 ） 方 法 分离 出 瞳孔 ， 提取 虹膜 内边 界 Ｊ 。二值 化 方 法 的关键在 于阈值的选取 ， 具体做法是 ， 先计算出
Ｋｅ ｗｏｒ ｓ：ｇ ａ ｅ ｔｄ ｒ ｃｉ ｎ ｉ ｆｒ ｔ ｎ；ｉ ｓ；ｃ ｒ ｕ ａ ｉ ｙ ｄ ｒ ｄｉｎ ｉ ｔｏ ｎ ｏ ｍａｉ ｅ ｏ ｉ ｒ ｉｃ ｌｒｔ ｙ；ｌ ａ ｉｎ ｃ ｏ ｔ ｏ
０ 引 言
社会 发展 对 安全 性和 个人 隐私 保 护提 出 了越 来越高的要求 ， 生物特征识别技术有望成为解决 安全 问题 的很 好 方法 。虹膜 识别 由 于虹 膜 自身 的 生 理 和几何 特性 ， 生 物 特征 识 别 领 域 占有 极 为 在 重 要 的地 位 。 虹 膜定 位就 是 虹膜 内外 边 缘 的确 定 。虹膜 包 含纹理 的部分是 内外 ２个 近似 圆形 边界 之 间的 部
（ ．福 建师范大 学软件 学院，福建 １
摘要： 根据虹膜 的环状 结构特性 以及 眼部 图像 的灰度分 布特 点 ， 出 了基 于梯度方 向信 息的虹膜 定 提 位 方法。实验证 明 ， 该算 法能提 高虹膜定位的速度和精度 。 关键词 ： 梯度方 向信 息 ； 虹膜 ； 环状 结构；定位 中图分类号 ： Ｐ ９ ． Ｔ ３ １４ 文献标识码 ： Ａ
Ｆｂ ０７ ｅ ．２ ｏ
文章编 号 ：６ ２－ ３ ８ ２ ０ ） １— ０ ０—０ １７ ４ ４ （０ ７ ０ ０ ７ ３
一
种 基 于梯 度 方 向信 息 的虹 膜 定 位 方 法
谢 国 庆 ，白 莹
福州 ３０ ０ ２ ５ ０７； ．福 建工程 学院数理 系， 建 福 福州 ３００ ） ５ ０ ７
分， 虹膜 内侧 与瞳孔相 邻 ， 侧 与巩膜 相邻 。但 外
是 ， ２个 圆不 是完 全 同心 的 ， 要 分 别 对 内外 ２ 这 需 个边 界 进 行 处 理 。根 据 人 眼 的 生 理 特 性可 知 ， 虹 膜 具 有 良好 的环 状特 性 】同 时人 眼 的 瞳孔 、 ， 虹
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膜和巩膜具有不 同深浅 的亮度 ， 利用梯 度方 向信 息 来 寻找 虹 膜 边界 以及 眼 皮 边 缘 是 一 种 较 好
的方 法 。本 文 提 出 的 虹膜 定 位 方 法 ， 对 虹膜 内 先 边界定位 ， 然后利用 圆形模板方程 上像素点的梯
整个图像的灰度直方图 ， 它应该有 ２个 主要 的峰 值 （ 图 ２ ， 中 的第 １个 峰 值 对 应 的 就 是 瞳 孔 见 ）其 区域灰度集中的范 围， ２个峰值对应 的是虹膜 第
区域的灰度集 中范 围。 显然 ， 提取 瞳孔 的二值 化 阈值应该选择在第 １ 个峰值 ， 对虹膜图像二值化 ， 此时能大体分离 出瞳孔 区域 ， 再对二值化分离 的
区域 使用 区域 生 长 的方法 ，得 到 大小 不一 的 多个
度方向信息进行虹膜外边界定 位 ， 减少边缘搜索
收稿 日期 ： ０ ６— ６—１ ２０ ０ ４ 基金项 目：福建省教育厅科技计 划资助项 目（Ｂ ４ ｌ ） Ｊ ０ ２ ８ 第一作者简介 ： 国庆 （９ ２一） 谢 １７ ．男（ ） 汉 ，湖南娄 底人 ，助教 ， 士 ， 硕 研究 方向为图像处理 ， 小波分析等
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第 ５卷 第 １期 ２０ ０ ７年 ２月
福建工 程 学 院学报
Ｊｕ ａ ｏ ｕｉ ｎｖ ｒ ｔ ｏ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ ｏ ｒ ｌ ｆ ｊ ｎ Ｕ ｉ ｓ ｙ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｎ Ｆ ａ ｅ ｉ ｇ
Ｖ０ ． ．１ １ ５ ＮＯ
的盲 目性 ， 提高定位的精度和速度。 最后 ， 还利用 梯度方 向信息和圆周特性 ， 确定了上眼皮和下 眼 皮 的边缘 。 １ 虹 膜 内边 界 Nhomakorabea定 位
图像采集得到的眼部图像有一定的灰度分布
特 点 。一 般地‘ Ｌ ， 瞳孑 灰度 要小 于虹膜 灰 度 ， 虹膜 而
灰度要小于巩膜灰度 ， 在图像 中灰度最小 的区域 就是瞳孔所在 区域 （ 见图 １ 。可以采用二值化的 ） 方 法 分离 出 瞳孔 ， 提取 虹膜 内边 界 Ｊ 。二值 化 方 法 的关键在 于阈值的选取 ， 具体做法是 ， 先计算出
Ｋｅ ｗｏｒ ｓ：ｇ ａ ｅ ｔｄ ｒ ｃｉ ｎ ｉ ｆｒ ｔ ｎ；ｉ ｓ；ｃ ｒ ｕ ａ ｉ ｙ ｄ ｒ ｄｉｎ ｉ ｔｏ ｎ ｏ ｍａｉ ｅ ｏ ｉ ｒ ｉｃ ｌｒｔ ｙ；ｌ ａ ｉｎ ｃ ｏ ｔ ｏ
０ 引 言
社会 发展 对 安全 性和 个人 隐私 保 护提 出 了越 来越高的要求 ， 生物特征识别技术有望成为解决 安全 问题 的很 好 方法 。虹膜 识别 由 于虹 膜 自身 的 生 理 和几何 特性 ， 生 物 特征 识 别 领 域 占有 极 为 在 重 要 的地 位 。 虹 膜定 位就 是 虹膜 内外 边 缘 的确 定 。虹膜 包 含纹理 的部分是 内外 ２个 近似 圆形 边界 之 间的 部
（ ．福 建师范大 学软件 学院，福建 １
摘要： 根据虹膜 的环状 结构特性 以及 眼部 图像 的灰度分 布特 点 ， 出 了基 于梯度方 向信 息的虹膜 定 提 位 方法。实验证 明 ， 该算 法能提 高虹膜定位的速度和精度 。 关键词 ： 梯度方 向信 息 ； 虹膜 ； 环状 结构；定位 中图分类号 ： Ｐ ９ ． Ｔ ３ １４ 文献标识码 ： Ａ