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    2. 虹膜識(shí)別過(guò)程

    虹膜識(shí)別通過(guò)對(duì)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(shí)別、圖像處理等方法對(duì)人眼睛的虹膜特征進(jìn)行描述和匹配，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的個(gè)人身份認(rèn)證。

    虹膜識(shí)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(yù)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(shù)字?jǐn)z像器材對(duì)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?shù)接?jì)算機(jī)中存儲(chǔ)。

    虹膜圖像的獲取是虹膜識(shí)別中的第一步，同時(shí)也是比較困難的步驟，需要光、機(jī)、電技術(shù)的綜合應(yīng)用。因?yàn)槿藗冄劬Φ拿娣e小，如果要滿足識(shí)別算法的圖像分辨率要求就必須提高光學(xué)系統(tǒng)的放大倍數(shù)，從而導(dǎo)致虹膜成像的景深較小，所以現(xiàn)有的虹膜識(shí)別系統(tǒng)需要用戶停在合適位置，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(shí)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(shè)計(jì)合理的光學(xué)系統(tǒng)，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)門檻高，限制了國(guó)內(nèi)虹膜識(shí)別研究的開(kāi)展。中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所在1999年研制出國(guó)內(nèi)第一套自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虹膜圖像采集系統(tǒng)，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(yù)處理

    圖像預(yù)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足要求，需要對(duì)其進(jìn)行包括圖像平滑、邊緣檢測(cè)、圖像分離等預(yù)處理操作。

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

    2.2.1 虹膜定位

    一般認(rèn)為，虹膜的內(nèi)外邊界可以近似地用圓來(lái)擬合。內(nèi)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(cè)出虹膜與上下眼皮的邊界，從而準(zhǔn)確地確定虹膜的有效區(qū)域。虹膜與上下眼皮的邊界可用二次曲線來(lái)表示。虹膜定位的目的就是確定這些圓以及二次曲線在圖像中的位置。常用的定位方法大致分為兩類：

    邊緣檢測(cè)與Hough變換相結(jié)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(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，因此出現(xiàn)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(shù)量級(jí)的提高。定位仍然是虹膜識(shí)別過(guò)程中運(yùn)算時(shí)間最長(zhǎng)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(diào)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(shù)學(xué)模型還沒(méi)有得到。因此，從事虹膜識(shí)別的研究者主要采用映射的方法對(duì)虹膜圖像進(jìn)行歸一化。如果能夠?qū)缒ぜy理隨光照強(qiáng)度變化的過(guò)程建立數(shù)學(xué)模型或者近似模擬這個(gè)過(guò)程，將會(huì)對(duì)虹膜識(shí)別系統(tǒng)性能的提高有很大幫助。

    2.2.3圖像增強(qiáng)

    圖像增強(qiáng)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(duì)比度低的問(wèn)題。為了提高識(shí)別率，需要對(duì)歸一化后的圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)。

    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(dú)特的特征點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行編碼。

    主流的虹膜特征提取和識(shí)別方法可分為八大類：

    1）基于圖像的方法