基于DSP和ARM的虹膜识别系统设计及实现

电子科技大学硕士学位论文基于DSP和ARM的虹膜识别系统设计及实现姓名：周涛申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：解梅20090501基于DSP和ARM的虹膜识别系统设计及实现作者：周涛学位授予单位：电子科技大学相似文献(10条)1.学位论文吴景玮虹膜识别系统的研究与复杂背景中的人脸检测2004生物识别技术是利用人体自身的生理特征或行为特征,通过计算机来识别授权人身份的一种有效的识别方法.虹膜具有类似指纹的独一无二的个人特征;更由于虹膜结构的特殊性,使得利用虹膜进行身份鉴别具有更高的准确率.另外,目前由于多种生物识别特征的存在,人们开始考虑融合多种生物特征的识别系统,因此,在这里又继续研究了复杂背景中的人脸检测.本论文包括两大部分,第一部分对虹膜识别系统进行了研究,第二部分研究了复杂背景中的人脸检测.基于虹膜识别的身份鉴别系统主要包括虹膜图像预处理、特征提取和图像分类三个部分.在虹膜定位过程中,分析了前人一些算法中的不足,结合边缘特征和Hough变换,对内外边缘提出了两种不同的定位方法:对内边缘,采用边缘跟踪和Hough变换相结合的方法;对外边缘,根据外边缘特性结合梯度算子找到梯度最大值对应的圆参数.特征提取阶段,采用多方向多频率的Gabor滤波器来进行图像纹理特征分析.对于图像分类采用了方差倒数加权欧氏距离分类器.与现有的其它虹膜识别系统相比,该系统利用了二维虹膜图像丰富的纹理信息,并且提出了优化的虹膜定位和特征提取算法.第二部分介绍了复杂背景中的人脸检测,采用了基于肤色的人脸分割方法.对目前亮度和色度直接分离的算法进行了改进,建立了基于不同亮度下色度的肤色模型.最后对两种生物识别的融合技术进行了展望.2.学位论文宋普云虹膜识别系统与支持向量机算法研究2003生物识别技术是利用人体自身的生理特征或行为特征,通过计算机来识别授权人身份的一种有效的识别方法.虹膜具有类似指纹的独一无二的个人特征;而且,虹膜是身体中公开的部位,易于通过机器视觉进行远程检查,所以它是一种非侵犯性的生物识别技术.该论文包括两大部分,第一部分对整个虹膜识别系统进行了研究,第二部分对以统计学习理论为基础的支持向量机分类算法进行了研究.基于虹膜识别的身份鉴别系统包括虹膜图像摄取、图像预处理、特征提取和图像分类四个部分.课题采用的虹膜图像是由中科院自动化所提供的小型虹膜图像数据库,图像的预处理采用改进的Hough变换方法来定位虹膜内外边缘,特征提取采用Gabor小波滤波器来进行图像纹理特征分析,采用方差倒数加权欧氏距离分类器对图像进行分类.与现有的其它虹膜识别系统相比,该系统利用了二维虹膜图像丰富的纹理信息,图像处理过程具有旋转、平移和尺度不变性.第二部分介绍了统计学习理论中最年轻的分支-支持向量机的目前常用的分类训练算法,比较了各自的优缺点.着重介绍SMO算法原理并对该算法进行了改进,最后给出的实验结果,说明改进后的算法优于原始的SMO算法,对于SVM的进一步推广应用有一定的推动作用.3.会议论文周涛.解梅基于ARM和DSP的虹膜识别系统的设计2008在各种基于生物特征身份识别技术中,虹膜识别不但具有高准确性和稳定性,而且虹膜识别利用机器视觉远程检查,同时它又是一种非侵犯性的生物识别技术.设计一种基于ARM和DSP的嵌入式虹膜识别系统,该系统集成了图像采集、图像处理、图像识别于一体,具有识别速度快、体积小、功耗低等优点.4.学位论文付云峰基于DSP的虹膜识别系统研究2005基于虹膜的生物识别技术是一种最新的鉴别技术，通过一定的虹膜识别算法后，可以达到十分优异的准确度。虹膜识别技术的高精度使它能够在众多识别技术中占有一席之地。由于其本身的高精度性、广阔的使用前景和很好的经济效益，使得它越来越受到国内外有关研究人员的重视。随着虹膜识别技术的发展，它的应用领域越来越宽，不仅在高度机密场所得到应用，并将逐步推广应用到机场、银行、金融、公安、出入境口岸、安全、网络、电子商务等场合。但由于虹膜识别系统的高成本，已经成为制约它发展的重要瓶颈。　　首先，本文开发了一种低成本的虹膜采集装置。该装置采用低廉CCD摄像机，配以可见和红外发光二极管组成。由此装置获得的虹膜图像，纹理清晰，图像清楚，达到了虹膜识别的图像要求。　　其次，完成了基于DSP虹膜识别部分的硬件的开发调试和相应软件的开发调试。在硬件上完成了视频输入、视频缓冲、RS232、USB等硬件接口的测试。　　最后，在虹膜识别系统上进行虹膜图像质量的评价工作。这里主要针对一种客观的虹膜图像质量评价方法进行了研究。并对它所提的“图像清晰度”、“内外偏心度”以及“虹膜可见度”三个指标进行了分析。最后，将上述三个指标综合为一个“虹膜图像综合质量指标”。本文结合实际的虹膜识别系统，给出了相应的实验结果。并证明了该“虹膜图像综合质量指标”可以很好的反应虹膜图像的真实质量水平。5.学位论文王睿虹膜定位和识别算法研究2006随着现代社会信息技术的发展，对安全性的要求越来越高。因此，基于人体生物特征的识别技术得到了迅速的发展和应用。虹膜识别作为生物识别技术中比较有发展潜力的识别技术之一，己经被逐步应用到身份认证等安全领域。虹膜识别是基于人眼虹膜纹理特征来确定人的身份的一种识别方法，也是最为准确的生物特征识别方法之一。一个完整的虹膜识别系统包括虹膜图像获取、虹膜图像预处理、特征提取和分类匹配。本文在中国科学院自动化所提供的CASIA虹膜数据库上，实现了一个虹膜识别算法，通过对算法进行仿真，证明了算法的可靠性和高效性。具体工作包括：1.分析了已有虹膜定位方法的不足，给出了由粗到精思想的虹膜定位方法，此方法缩小了搜索范围，提高了速度，并且采取了有效的措施消除了睫毛和眼皮的遮掩对定位的影响，此外，针对虹膜图像外边缘模糊的情况，给出了一个外边缘定位方式。通过实验证明，本文的定位方法在精度和速度上有明显的提高。2.对定位后的虹膜，采取了有效的归一化方式，首先在极坐标下把虹膜从环行展成矩形，并对矩形图像增强，再把矩形图像化为多个一维信号，这样，就将二维信号处理问题转化成了较简单的一维问题。3.研究了Gaussian-Hermite矩的滤波特性，并参照已有的利用Gaussian-Hermite矩提取虹膜纹理特征的方法，用此方法对虹膜信号进行特征提取，同时，说明了各类参数对识别结果的影响。4.针对用Gaussian-Hermite矩提取的特征向量，先介绍已有的分类方法，指出其不足，然后给出了一种简单的先对特征向量0-1编码，再用汉明距离匹配的方法。同时，作为一种新的尝试，应用非线形核分类器——KNR分类器对特征向量进行分类。通过在Matlab平台上的仿真实验，可以证明，本文所提出的虹膜识别算法达到了较高的精确度和速度，可作为今后构建一个可靠虹膜识别系统的算法基础。6.期刊论文康浩.徐国治.KANGHao.XUGuo-zhi虹膜识别系统-电路与系统学报2000,5(1)虹膜具有类似指纹的独一无二的个人特征;而且,虹膜是身体中公开的部位,易于通过机器视觉进行远程检查,所以它是一种非侵犯性的生物识别技术.本文阐述了基于虹膜的身份识别系统的组成和原理.7.学位论文邵宇虹膜识算法的研究与实现2006随着信息技术的发展和日益增长的对安全的需要，基于生物特征的身份识别技术在近年来有了迅速的发展。在现有各类生物识别技术中，虹膜识别是相对较新并且具有巨大潜力的技术。在论文中，我们首先简单介绍了生物特征识别技术的分类及比较，详细阐述了虹膜的生理结构及特点、虹膜识别技术的发展和虹膜识别系统的组成。然后，深入地研究了虹膜识别的算法，即预处理、特征提取和匹配。在预处理中，分四个步骤来完成预处理，即图像平滑处理、虹膜内外边缘定位、虹膜归一化处理和虹膜增强。在定位方面，提出了一种新的算法，即虹膜灰度特征分布的定位算法。在归一化处理中，实现直角坐标到极坐标的转换，消除了虹膜大小比例、旋转和变形等失真。同时利用直方图均衡化的方法消除了由于光照不均所造成的影响。在虹膜纹理的特征提取过程中，提出了基于小波变换和差分矩阵的联合运用的算法，该算法充分利用虹膜的尺度信息和空间信息，有效提高了虹膜识别率。同时利用汉明距离分离器来识别，取得了很好的识别结果。最后，将本文的成果及结论加以总结，并对今后的研究工作提出自己的几点期望。8.学位论文邵帅基于核方法的虹膜识别算法研究2007由于虹膜识别技术对个体识别具有高度的可靠性，已成为目前生物识别中最有发展前景的识别技术之一。虹膜识别系统包括虹膜图像的自动采集、虹膜图像预处理、特征表示、模式匹配等过程。其中，如何准确的对虹膜进行定位，如何有效的提取出虹膜图像的纹理特征以及如何设计高效的分类器是提高虹膜识别准确率的关键。本文在分析传统的算法的基础上，分别对虹膜定位及虹膜特征提取以及匹配的若干算法进行了研究，主要工作有：(1)研究了将主动轮廓线方法和：Hough算法相结合，并利用粗定位及精定位两步算法分别对虹膜内外边界进行定位。(2)基于核方法的特征提取方法和分类器是现在机器学习的热点，并广泛应用于很多领域。针对传统的线性变换固有的缺陷，如基向量是固定的且独立于其他数据，此外，还必须为固定的基向量选择参数(如空间、方向、频率等)，因此本文在虹膜的特征提取时，研究了将基于核方法的特征提取方法(基于核方法的主成份分析(KPCA)，基于核方法的独立成份分析(KICA)，基于核方法的判别分析(KDA)，基于核方法的弹性判别分析(KSDA))对虹膜图像进行处理，这些方法通过首先将虹膜数据映射到高维的特征空间，再对大量虹膜样本的训练学习提取出虹膜纹理特征，然后提出采用三种度量距离(马氏距离，欧氏距离，余弦距离)对虹膜进行匹配。(3)由于距离度量做为分类器来说比较简易，所以在分类器设计部分，本文研究了利用更加有效的分类器(基于核方法的Fisher判别分类器和支持向量机)来对虹膜特征进行分类。然而由于KFD和SVM都属于两类分类器，所以本文采用一对多和一对一的两类分类器的多类分类方法，使得KFD和sVM能够在虹膜识别中发挥作用。以上算法通过CASIA2.0虹膜库验证，实验结果表明，相对于相应的线性特征提取方法，基于核方法的特征提取方法在识别效果上有明显的提高，能有效地进行虹膜识别。采用的分类器KFD和SvM方法在与其他著名的常用分类器比较中，也有很大的优势。9.学位论文吕巧兰基于纹理分析的虹膜识别算法2007生物识别技术是一种以个人自身独一无`二的生理特征为依据的个人身份鉴别技术，由于虹膜具有丰富的、独特的纹理特征，因此，虹膜识别技术被认为是最稳定、可靠的生物识别技术之一。目前，商用虹膜识别系统大部分是基于Daugman教授的专利基础上研发的，其识别率达100％。但是，其图像采集要求在完全一致的光照、距离等条件下完成，图像之间必须相互独立。本文在总结了国内外主要的虹膜识别技术研究情况的基础上，得出了一种新的虹膜识别算法，并采用了CASIA数据库验证了虹膜的唯一性和算法的有效性。算法中，对传统的随机Hough变换进行了改进，包括对图像的中值滤波、去除短枝和孤立亮点以及截取子图法等，取得了良好的定位效果；之后，将图像归一化为尺寸相等的区域，以消除图像平移、缩放带来的影响；通过一维Log-Gabor滤波器相位的提取，对虹膜的纹理特征进行编码，形成一个大小统一的虹膜二进制模板，以便于进行比较识别，并采用了改进的海明距离分类器，既保留了传统海明距离分类器计算消耗小的优点，又通过模板平移的处理方法，解决了旋转差异问题对虹膜匹配的影响；在此基础上，实现了基于一维Log-Gabor变换的虹膜识别算法。通过大量的实验验证，本文的虹膜识别方法识别率达到99.757％，证明了算法的有效性。10.学位论文姜龙奎基于小波过零点和滤波器的虹膜识别研究2006虹膜识别是一种基于生物特征的身份鉴别方法，在信息及安全领域有着重要的应用价值。相对于其它生物识别技术，虹膜识别具有以下优点：虹膜具有丰富而独特的纹理特征，非常适用于身份鉴别；虹膜特征精度高、长期稳定、难于伪造，更可靠；另外采集