浅谈虹膜识别的原理与应用

虹膜识别技术的前景与展望
• 国内对虹膜识别技术的研究和应用已广泛开展，在实际应 用方面和理论算法方面均取得了较大的进步。2003 年， 中科院自动化研究所联合模识科技成功开发了虹膜识别仪， 可用于计算机操作系统的登陆，实现了虹膜识别技术实际 应用的突破可以预计，我国虹膜识别技术的应用在未来几 年内必将在各个领域大规模展开 • 虹膜识别技术发展趋势： • 从 2011 年到 2015 年，虹膜识别技术将有望实现 30％的 年复合增长率，目前，在我国，虹膜识别在公共安全、信 息安全、安防等多个领域蕴藏着巨大的市场潜力，随着人 们对虹膜识别认知度的逐步提高、产品价格的进一步下降 和政府有关部门的重视，市场潜力必将迅速释放，虹膜识 别市场将迎来快速发展期
浅谈虹膜识别的原理 与应用
湖南大学 信息科学与工程学院
物联网工程1102 吕小峰20110808211 陈奎20110808212 张松20110808215 胡标20110808217 黄明乐20110808222
有多种感知识别技术
• • • • • • 光符号识别技术 信息密度高，价格昂贵，系统复杂 语音识别技术 方便，不适于保密安全方面 指纹识别 应用广泛，较为方便 IC卡技术 应用广泛，方便快捷 条形码技术 应用广泛 ，成本低廉，方便快捷 射频识别技术 应用广泛，方便快捷，易于识别
目前虹膜识别技术的应用
• 因为自身的高精确性与无法作伪性，红膜识别已在身份验 证，安保，签到报告等方面得到广泛应用。 • 美国新泽西州肯尼迪国际机场和纽约奥尔巴尼国际机场均 安装了虹膜识别仪，用于工作人员安检， • 2002年11月，德国巴伐利亚Bad Reichenhall市的市医 院的婴儿房安装了虹膜识别系统来确保婴儿的安全 • 我国的第二代身份证就为虹膜、指纹等生物特征识别预留 了空间。 • 中科虹霸还为我国煤矿工人上下井作业研制了虹膜识别的 签到报告的装置。
That's over ,thank you very much!
虹膜识别技术原理
• 前面我们已经说过虹膜识别而实际上就是一个超 级版的二维码识别技术，不同的就是它的二维码 是一种唯一稳定具有极强防伪能力的二维码—— ——虹膜。 • 人的虹膜图像上包含诸多的信息，这就与二维码 一样，虹膜识别就是读取并分析这些信息。
虹膜识别技术原理
• 虹膜图像获取是指使用特定的数字摄像器 材对人的整个眼部进行拍摄，并将拍摄到 的图像通过图像采集卡传输到计算机中存 储。 不正确的虹膜图像获取
虹膜识别技术的优点
• 唯一性，稳定性，防伪性，可能会是最可靠的生 物识别技术，； • 不需物理的接触，虹膜是一个外部可见的内部器 官，不必紧贴采集装置就能获取合格的虹膜图像， 识别方式相对于指纹、手形等需要接触感知的生 物特征更加干净卫生，不会污损成像装置，影响 其他人的识别。 • 用虹膜采集仪采集图像
• 虹膜识别技术原理
虹膜识别原理 • 图像增强的目的是为了解决由于人眼图像光照不均匀造
成归一化后图像对比度低的问题。为了提高识别率，需 要对归一化后的图像进行图像增强。 • 归一化图像
虹膜图像的定位
• 虹膜识别技术原理
• 特征提取是指通过一定的 虹膜识别原理 算法从分离出的虹膜图像 中提取出独特的特征点， 并对其进行编码。 • 主流的虹膜特征提取和识 别方法可分为八大类： • 1）基于图像的方法 • 2）基于相位的方法 • 3）基于奇异点的方法 • 4）基于多通道纹理滤波 统计特征的方法 • 5）基于频域分解系数的 方法 • 6）基于虹膜信号形状特 征的方法 • 7）基于方向特征的方法 • 8）基于子空间的方法
虹膜的特点
• 唯一性，稳定性，防伪性，而这些都是包括二维 码，RFID等其他感知识别技术所无法比拟的，加 上虹膜作为唯一可以从外部直接观测的人体内部 组织，自身蕴含丰富信息，虹膜识别成为了一项 非常重要的，特别适用于保密性要求高的环境的 感知识别技术
虹膜识别技术的起源与发展
• 追溯至19世纪80年代。1885年ALPHONSEBERTILLON 将利用生物特征识别个体的思路应用在巴黎的刑事监狱中， 当时所用的生物特征包括：耳朵的大小、脚的长度、虹膜 等。 • 1987年，眼科专家ARAN SAFIR和LEONARDFLOM首 次提出利用虹膜图像进行自动虹膜识别的概念，到1991 年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的JOHNSON实现了一 个自动虹膜识别系统。 • 1993年，JOHNDAUGMAN实现了一个高性能的自动虹 膜识别原型系统。今天，大部分的自动虹膜识别系统使用 DAUGMAN核心算法。 • 国内在2000年以前在虹膜识别方面一直没有自己的核心 知识产权，中科院自动化所在多年研究的基础上于2000 年初开发出了虹膜识别的核心算法，成为了世界上少数几 家掌握了虹膜识别核心算法的单位之一。
• 正确的图像获取 。
虹膜识别技术原理
虹膜识别算法 图像预处理是指由于拍摄到的眼部图像包括了很
多多余的信息，并且在清晰度等方面不能满足要求， 需要对其进行包括图像平滑、边缘检测、图像分离 等预处理操作。 虹膜图像预处理过程通常包括虹膜定位、虹 膜图像归一化、图像增强三个部分
。
虹膜定位 一般认为，虹膜的内外边界可以近 似地用圆来拟合。内圆表示虹膜与瞳孔的边 界，外圆表示虹膜与巩膜的边界，但是这两 个圆并不是同心圆。 定位仍然是虹 膜识别过程中运算时间最长的步骤之一。
• 不合理的虹膜定位
虹膜识别技术原理 虹膜识别的原理 虹膜图像归一化的目的是将虹膜的大小调整到固定的尺寸。
到目前为止，虹膜纹理随光照变化的精确数学模型还没有得 到。因此，从事虹膜识别的研究者主要采用映射的方法对虹 膜图像进行归一化。如果能够对虹膜纹理随光照强度变化的 过程建立数学模型或者近似模拟这个过程，将会对虹膜识别 系统性能的提高有很大帮助。 虹膜图像归一化及其增强
虹膜
眼球的纵切面图 1.角膜缘 2.前房 3.晶状体 4.瞳孔 5.角膜 6.虹膜 7.前房角 8.巩膜 9.球结膜 10.睫状体 11.后房 12.晶状体悬韧带 13.距齿缘 14.视网 膜 15.脉络膜 16.黄斑 17.视神经乳头 18.视神经 19.玻璃体
虹膜
虹膜的特点
虹膜的特点
• 唯一性，每个虹膜所包含的信息都不相同，出现形态完全 相同的虹膜组织的可能性远远低于其他组织。虹膜的纤维 组织细节复杂而丰富，并且它的形成与胚胎发生阶段该组 织局部的物理化学条件有关，具有极大的随机性，即便使 用克隆技术也无法复制某个虹膜。同卵双胞胎的虹膜纹理 信息不同，同一个人左右眼的虹膜纹理都不会相互认同。
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什么是虹膜？
• 脊椎动物眼球角膜和晶状体 间呈球状有色彩的膜。为血 管膜的一部分、中央是瞳孔。 虹膜前面被覆一层内皮;中层 为富于血管和色素细胞的疏 松结缔组织。色素的多少可 使虹膜呈现不同的颜色,无色 素时为蓝色,当色素由少至多 时,虹膜可出现灰色、棕色及 棕黑色;虹膜后面衬有两层色 素上皮,其内层上皮分化为平 滑肌。肌纤维由内向外呈放 射状排列的称瞳孔开肌、受 交感神经支配、司瞳孔放大; 围绕瞳孔缘呈环状排列的称 瞳孔括约肌。受副交感神经 支配,司瞳孔缩小。
虹膜识别技术的前景与展望
• 虹膜识别技术与其他类别的生物识别技术相融合，共同组 成多模式融合的生物识别技术也将是一个发展趋势。由于 各种生物特征识别方式都有其一定的适用范围和要求，单 一的生物特征识别系统在实际应用中显现出各自的局限性。 随着对社会安全和身份鉴别的准确性和可靠性要求的日益 提高，融合了多种生物特征识别方式的多模态识别系统将 是生物识别技术发展的趋势。
虹膜的特点
• 稳定性，虹膜从婴儿胚胎期的第3个月起开端发育， 到第8个月虹膜的首要纹理构造成形，一般性疾病 不会对虹膜组织造成损伤，不会因职业等因素造 成磨损，除非阅历危及眼睛的外科手术，尔后简 直终生不变。
虹膜的特点
• 防伪性，虹膜是人眼的可见部分，处在巩膜的保 护下，具有极强的生物活性。例如，瞳孔的大小 随光线强弱变化；视物时有不自觉的调节过程； 有每秒可达十余次的无意识瞳孔缩放；在人体脑 死亡、处于深度昏迷状态或眼球组织脱离人体时， 虹膜组织即完全收缩，出现散瞳现象。这些生物 活性与人体生命现象同时存在，共生共息，所以 想用照片、录像、尸体的虹膜代替活体的虹膜图 像都是不可能的，从而保证了生理组织的真实性
• 最保密最可靠的感知识别方式？
•
虹膜识别技术
虹膜识别技术
• 虹膜识别技术是一种我们既熟悉又陌生，十分科 幻神秘，又比较常见的感知识别技术，我们常常 在科幻作品中看到它，甚至在日常生活中也可能 会遇见它，虹膜识别技术号称是最精准最不可作 伪的感知识别技术，这就更增添了它的神秘感。 那么虹膜识别技术究竟是怎样的一门技术呢？ • 对于感知技术中的条形码二维码识别技术我们已 经非常熟悉了，事实上，虹膜识别技术就是一种 超级版的条形码二维码识别技术，只不过它识别 的不是条形码二维码上蕴含的信息而是人的虹膜 上的隐藏的丰富信息，而且其优良的特性也是条 形码二维码所无法比拟的。
红膜识别技术的缺点
• 1. 一个最为重要的缺点是它没有进行过任何的测试，当前 的虹膜识别系统只是用统计学原理进行小规模的试验，而 没有进行过现实世界的唯一性认证的试验； • 2.很难将图像获取设备的尺寸小型化； • 3. 需要昂贵的摄像头聚焦，一个这样的摄像头的最低价为 7000美元； • 4.镜头可能产生图像畸变而使可靠性降低； • 5.黑眼睛极难读取； • 6.需要较好光源。 7. 两大模块：硬件和软件 • 8. 一个自动虹膜识别系统包含硬件和软件两大模块：虹膜 图像获取装置和虹膜识别算法。分别对应于图像获取和模 式匹配这两个基本问题。