虹膜識別算法研究

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目 錄
基于MATLAB的虹膜識別算法研究 I
第一章 緒論 1
1.1 本課題的研究意義 1
1.2 虹膜識別技術(shù)的發(fā)展歷史 1
1.3 虹膜識別的發(fā)展趨勢及主要研究方向 2
1.4 論文主要工作及內(nèi)容安排 3
1.4.1 本文的主要工作 3
1.4.2 內(nèi)容安排 3
第二章 虹膜圖像預(yù)處理 4
2.1 虹膜的定位 4
2.2 邊緣檢測和Hough變換相結(jié)合定位虹膜 5
2.2.1 邊緣檢測 5
2.2.2 Hough變換 8
2.2.3用Canny算子和Hough變換結(jié)合進(jìn)行虹膜圖像定位 9
2.3二值化閾值分割和最小二乘法定位虹膜 11
2.4基于小波和圓檢測算子定位虹膜 13
2.5灰度投影和圓檢測算子定位虹膜 14
2.6虹膜圖像的歸一化 15
2.7 虹膜紋理增強(qiáng) 17
第三章 虹膜紋理的特征提取 18
3.1虹膜的特征提取概述 18
3.2圖像的紋理分析方法 18
3.3虹膜紋理特征 19
3.4 Gabor函數(shù)方法 20
3.4.1利用Gabor濾波器來提取特征 21
3.4.2基于Log-Gabor變換的虹膜特征提取 23
3.5小波分析方法 26
3.5.1 二維小波變換提取虹膜特征 27
3.5.2 利用小波變換過零檢測法提取虹膜特征 28
第四章 模式匹配 29
4.1方差倒數(shù)加權(quán)歐式距離分類器 30
4.2海明距離 30
4.3模式匹配實現(xiàn) 30
第五章 基于Matlab的算法實現(xiàn) 32
5.1系統(tǒng)框架的算法實現(xiàn)過程 32
5.2各功能模塊的算法實現(xiàn)過程 33
5.2.1生成虹膜特征模板的實現(xiàn) 33
5.2.2虹膜圖像匹配的實現(xiàn) 38
5.3實驗結(jié)果 39
第六章、結(jié)論與展望 42
致謝 44
參考文獻(xiàn) 45

摘要 基于虹膜的身份識別技術(shù)是目前國內(nèi)外的一個研究熱點(diǎn)。虹膜具有可靠性、唯一性、不可偽造性及不可侵犯性等優(yōu)點(diǎn)，有巨大的應(yīng)用前景。虹膜識別技術(shù)涉及圖像處理、模式識別、電子技術(shù)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面的技術(shù)，是一門多學(xué)科交叉的技術(shù)。
本論文闡述了虹膜識別技術(shù)的特點(diǎn)及研究意義，分析了虹膜生理結(jié)構(gòu)及虹膜識別系統(tǒng)的組成。并實現(xiàn)了一個基于MATLAB軟件環(huán)境的虹膜識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括虹膜圖像預(yù)處理、特征提取和模式匹配等部分。
本文的研究工作主要集中在虹膜圖像的預(yù)處理和特征提取算法兩部分，具體的研究工作如下：
第一，虹膜定位是虹膜圖像預(yù)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，本文對虹膜定位算法進(jìn)行了深入研究。本文介紹了二值化閾值分割和最小二乘法定位虹膜、基于小波和圓檢測算予定位虹膜、灰度投影和圓檢測算子定位虹膜等，針對眼睛的幾何特點(diǎn)的改進(jìn)算法。研究并實現(xiàn)了常見的邊緣檢測和Hough變換相結(jié)合定位虹膜的虹膜定位算法。
第二，在虹膜特征提取方面，本文探討了Gabor濾波器和小波變換的方法在虹膜紋理特征提取方面的應(yīng)用。傳統(tǒng)的特征提取方法是利用Gabor濾波器的方法。在此基礎(chǔ)上，本文利用Log-Gabor濾波器來提取虹膜紋理特征。Log-Gabor濾波器具有很多優(yōu)點(diǎn)，它不受帶寬影響，可以構(gòu)造出任意帶寬和零DC分量的濾波器，更便于紋理特征的提取。提取特征后，利用特征值對虹膜紋理進(jìn)行編碼。
第三，為了便于實現(xiàn)，虹膜識別系統(tǒng)通過計算虹膜編碼的Hamming距離實現(xiàn)了模式匹配。此外，論文還介紹了加權(quán)歐氏距離法。
上述虹膜識別系統(tǒng)采用MATLAB語言實現(xiàn)。通過大量實驗證明，該系統(tǒng)達(dá)到了較好的識別效果，具有一定的實用性，也為將來進(jìn)一步研究提供了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：虹膜 二值化 圓形檢測算子 Log-Gabor變換 Hamming距離


The Research of Iris Recognition Algorithm
Abstract
Iris recognition technique is one of the hottest research fields．It is potential because iris is stable，different from each other,difficult to modify etc．So it has enormous application prospect．It carl serve for the departments such as secret department，bank automatic systems and other domains that need identification．It is multidisciplinary technology including image processing，pattern recognition，electronics，biology,anatomy,etc．
This paper introduces the development of several kinds of biometric recognition techniques，the character of iris recognition and the structure of iris recognition system．All of the processes that include pre-processing，feature extraction and pattern matching have been carried out．
The research focuses mainly on iris pre-processing and feature extraction．The concrete work is as following：
Firstly，iris location is the key step of iris pre-processing．Therefore，this paper does more researches on it．This Paper does researches on common methods for iris Location．Put forward all algorithm that uses binary valued threshold segmenting and circle detected operators to realize iris location．Based on the algorithm that using binary image to separate pupil，in allusion to geometry characteristic of eyes，this paper puts forward all ameliorate algorithm．Firstly,this algorithm locates the center and the radius of the pupil by looking for the rectangular region of pupil．Secondly,it uses circle detected operators to search for the edge of iris to locate the center and the radius of the iris．Such amelioration not only enhances the speed and the precision，but also remedies blindly search in the traditional algorithm．
Second，for feature extraction，the paper discusses the application of Gabor filter and wavelet transform．The traditional algorithm uses Gabor filter to realize feature extraction．Based on it，the paper puts forward an ameliorate method that uses Log-Gabor filter to extract the feature of the iris．Log-Gabor filter has several excellences．It call not be affected by bandwidth，can construct fi..