基于霍夫變換的可見(jiàn)光虹膜圖像定位

穆 珺,晏峻峰,彭清華,費(fèi)洪曉

(1.湖南中醫(yī)藥大學(xué) 數(shù)字中醫(yī)藥協(xié)同創(chuàng)新中心,湖南 長(zhǎng)沙 410208;2.中南大學(xué) 軟件學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410075)

基于霍夫變換的可見(jiàn)光虹膜圖像定位

穆 珺1,晏峻峰1,彭清華1,費(fèi)洪曉2

(1.湖南中醫(yī)藥大學(xué) 數(shù)字中醫(yī)藥協(xié)同創(chuàng)新中心,湖南 長(zhǎng)沙 410208;2.中南大學(xué) 軟件學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410075)

虹膜定位是虹膜識(shí)別中的關(guān)鍵步驟，而非理想條件下的可見(jiàn)光虹膜圖像定位算法則是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。為了提高虹膜定位的精度，提出了一種基于霍夫變換的可見(jiàn)光虹膜圖像定位算法，分析并確定了先定位虹膜外邊界、再定位內(nèi)邊界的順序，以提高邊界定位準(zhǔn)確度；針對(duì)外邊界定位存在的問(wèn)題，利用可見(jiàn)光虹膜圖像顏色分布的先驗(yàn)信息，進(jìn)行了邊緣檢測(cè)與篩選，提高了定位的速度與準(zhǔn)確度；在此基礎(chǔ)上，借助瞳孔和虹膜的位置關(guān)系指導(dǎo)虹膜內(nèi)邊界定位，進(jìn)行了高光噪聲檢測(cè)與去除，采用基于距離約束的霍夫變換，排除噪聲影響和減少計(jì)算時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法具有較高的定位準(zhǔn)確度，并且能處理諸如嚴(yán)重遮擋、成像模糊、區(qū)域?qū)Ρ榷鹊?、虹膜紋理與隱形眼鏡等干擾情況下的虹膜圖像。

虹膜定位;可見(jiàn)光虹膜圖像;顏色分布先驗(yàn);霍夫變換

1 概 述

虹膜定位是虹膜識(shí)別中的關(guān)鍵步驟，虹膜定位算法的性能，如準(zhǔn)確度、速度、魯棒性，一直都是研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)有大多數(shù)傳統(tǒng)虹膜定位技術(shù)是基于Daugman[1]和Wildes[2]率先提出的算法[3-4]。然而，傳統(tǒng)虹膜定位算法一般針對(duì)理想條件下采集得到的近紅外虹膜圖像，當(dāng)涉及到非理想條件下的可見(jiàn)光虹膜圖像，存在如眼瞼睫毛等遮擋、模糊、傾斜角度，以及高光、低對(duì)比度等因素影響時(shí)，傳統(tǒng)虹膜定位算法的性能無(wú)法得到保證[5-7]。

為此，研究者們開(kāi)始關(guān)注非理想條件下的可見(jiàn)光虹膜圖像定位算法。Puhan等[8]提出了一種非理想虹膜圖像的分割算法，基于傅里葉頻譜密度圖像近似表示虹膜分布，再逐行掃描得到虹膜與周邊區(qū)域的潛在邊界點(diǎn)，并限定閾值排除其中噪聲，得到虹膜定位結(jié)果。該方法具有確定時(shí)間復(fù)雜度，但無(wú)法解決傾斜角度的問(wèn)題，同時(shí)在關(guān)鍵操作中對(duì)于閾值參數(shù)比較依賴[3]。Radman等[9]通過(guò)圓形Gabor小波變換得到瞳孔中心的粗略定位，再利用小窗口限制搜索范圍，提高霍夫變換的定位速度和準(zhǔn)確度。該方法的缺陷是對(duì)于瞳孔區(qū)域存在眉毛、睫毛和頭發(fā)等干擾的圖像，其瞳孔定位會(huì)受到影響[3]。Jan等[5]提出了一種魯棒的虹膜圖像定位算法，先進(jìn)行高光噪聲抑制，再使用兩步策略進(jìn)行瞳孔與虹膜邊界定位，并通過(guò)徑向梯度和主動(dòng)輪廓相結(jié)合的方法規(guī)范化虹膜的圓形邊界，但在可見(jiàn)光虹膜數(shù)據(jù)集的定位準(zhǔn)確度不夠高。Khalighi等[10]提出的算法先進(jìn)行高光檢測(cè)與中值濾波，再閾值化得到低亮度區(qū)域，從中選擇面積最大且離心率最小的連通區(qū)域作為瞳孔，并估計(jì)瞳孔半徑與圓心，最后利用霍夫變換定位虹膜外邊界。該算法能處理旋轉(zhuǎn)、縮放、模糊、遮擋等情況，但所采用的高光噪聲處理的方法對(duì)于可見(jiàn)光虹膜圖像不夠適用[3]。Frucci等[11]基于分水嶺算法進(jìn)行虹膜定位，但是沒(méi)有給出瞳孔定位方法。Sahmoud等[12]使用K均值聚類得到虹膜所在的連通區(qū)域，并進(jìn)行Canny邊緣檢測(cè)與霍夫變換，定位出虹膜外邊界，再進(jìn)行噪聲去除與亮度調(diào)整，最終定位出瞳孔邊界。Kaur等[13]在模糊C均值聚類與噪聲去除的基礎(chǔ)上進(jìn)行邊緣檢測(cè)，并通過(guò)霍夫變換定位虹膜外邊緣，進(jìn)而去除眼瞼與睫毛遮擋，并最終定位瞳孔邊界。文獻(xiàn)[12-13]提出的方法在Canny邊緣檢測(cè)中都偏向于豎直方向邊緣，因此對(duì)于傾斜角度圖可能存在問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行了相關(guān)研究。例如，吳國(guó)龍等[14]提出了一種基于人眼檢測(cè)和二值投影的虹膜定位方法，能有效定位非理性條件下的虹膜圖像。萬(wàn)洪林等[15]提出了一種基于霍夫變換與圖像灰度增強(qiáng)的虹膜定位方法，能正確檢測(cè)非理想虹膜的邊界。苑瑋琦等[16]提出了一種基于橢圓投影的非理想虹膜定位算法，可以對(duì)角度偏離的虹膜進(jìn)行有效定位。然而上述方法主要是針對(duì)近紅外虹膜圖像；對(duì)于非理想條件下的可見(jiàn)光虹膜圖像，其適應(yīng)性和準(zhǔn)確度還有待驗(yàn)證。

綜上所述，盡管非理想條件下的可見(jiàn)光虹膜圖像定位算法近年來(lái)進(jìn)行了大量的研究并取得一定進(jìn)展，但還未成熟。針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種基于霍夫變換的可見(jiàn)光虹膜圖像定位算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出算法具有較高的定位準(zhǔn)確度，并能較好地處理模糊、遮擋、低對(duì)比度及各種干擾的問(wèn)題。

2 基本思路

從可見(jiàn)光外虹膜圖像與近紅外的差異出發(fā)，分析可見(jiàn)光虹膜圖像定位的特點(diǎn)；從算法總體流程、虹膜外邊界定位、虹膜內(nèi)邊界(瞳孔)定位等方面闡述基本思路。

2.1 可見(jiàn)光與近紅外虹膜圖像的差異

可見(jiàn)光虹膜圖像與近紅外虹膜圖像比較而言存在顯著的差異。兩者的差異主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

(1)與近紅外圖像相比，可見(jiàn)光圖像的外邊界更清晰。這是由于在可見(jiàn)光虹膜圖像中，虹膜的顏色、紋理信息豐富，虹膜與周圍的鞏膜顏色對(duì)比度大；而由于近紅外光可以透過(guò)虹膜區(qū)域中的色素，因此近紅外虹膜圖像中，虹膜與鞏膜的顏色對(duì)比度小[17]。

(2)與近紅外圖像相比，可見(jiàn)光圖像的內(nèi)邊界(瞳孔邊界)不清晰，并存在大量干擾因素，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

①高光噪聲的干擾。在可見(jiàn)光虹膜圖像中，高光反射處的圖像亮度更高，對(duì)定位的干擾更明顯[3]；且相對(duì)于近紅外虹膜圖像，可見(jiàn)光虹膜圖像中瞳孔區(qū)域的亮度不一致，在邊緣圖像中容易形成偽邊界干擾定位。

②虹膜紋理的干擾。由于可見(jiàn)光成像的虹膜的紋理顏色信息豐富，因此瞳孔區(qū)域的邊緣圖像中可能出現(xiàn)由虹膜紋理而形成的噪聲邊緣。

③眼瞼遮擋和睫毛的干擾。

由于上述干擾因素的存在，虹膜紋理、高光噪聲和眼瞼遮擋除了本身在瞳孔邊緣圖像中形成噪聲邊緣之外，還有可能因?yàn)楹缒ぜy理、高光噪聲較強(qiáng)從而在邊緣檢測(cè)中淹沒(méi)部分瞳孔邊緣信息，或者眼瞼遮擋嚴(yán)重時(shí)直接遮擋瞳孔邊界，這些都可能導(dǎo)致邊緣圖像中瞳孔邊界的缺失，對(duì)瞳孔定位造成嚴(yán)重影響。

因此，可見(jiàn)光虹膜圖像的瞳孔定位難度遠(yuǎn)高于近紅外虹膜圖像。

2.2 虹膜邊界定位的策略

由于可見(jiàn)光與近紅外虹膜圖像的顯著差異，一般所采用的定位策略也有所區(qū)別。

在近紅外虹膜圖像的定位中，大多工作采用先定位內(nèi)邊界、再定位外邊界的順序。而可見(jiàn)光虹膜圖像的定位中，則有許多采用先定位虹膜外邊界、再定位內(nèi)邊界的順序，并且其中有許多工作具有較高的準(zhǔn)確度[8,12-13]。

但先定位虹膜外邊界的方法也存在一定難度。一方面，對(duì)于采用傳統(tǒng)的方法如霍夫變換而言，外邊界定位所需要的時(shí)間復(fù)雜度遠(yuǎn)大于內(nèi)邊界定位。另一方面，基于霍夫變換的虹膜邊界定位中的關(guān)鍵步驟是獲得二值化的虹膜邊緣圖像。而由于虹膜圖像中通常存在諸如眼瞼、睫毛、虹膜紋理等噪聲，嚴(yán)重影響了霍夫變換的準(zhǔn)確度。有些基于霍夫變換的方法[12-13]為了減少干擾，在計(jì)算虹膜邊緣圖像時(shí)，會(huì)降低水平方向的邊緣權(quán)重。但對(duì)于非理想虹膜圖像，由于眼瞼遮擋嚴(yán)重或者傾斜角度嚴(yán)重，忽略水平方向的邊緣也會(huì)帶來(lái)虹膜邊緣信息損失過(guò)大從而引起定位準(zhǔn)確度顯著降低的副作用。

針對(duì)上述問(wèn)題，采用如下方法：

(1)算法總體流程：采取先定位虹膜外邊界、再定位內(nèi)邊界的順序，以盡可能地提高外邊界定位準(zhǔn)確度，再在此基礎(chǔ)上，借助瞳孔和虹膜近似為同心圓的位置關(guān)系指導(dǎo)虹膜內(nèi)邊界定位。

(2)虹膜外邊界定位：針對(duì)外邊界定位中時(shí)間復(fù)雜度高和存在遮擋與干擾等問(wèn)題，在外邊界定位中，利用可見(jiàn)光虹膜圖像顏色分布的先驗(yàn)，進(jìn)行邊緣檢測(cè)與篩選，以提高霍夫變換的速度與準(zhǔn)確度。

(3)虹膜內(nèi)邊界(瞳孔)定位方面，采用以下措施減少干擾：

首先，借助瞳孔和虹膜近似為同心圓的位置關(guān)系以及瞳孔和虹膜半徑的長(zhǎng)度關(guān)系，截取瞳孔區(qū)域，以提高霍夫變換的定位速度。

針對(duì)虹膜圖像的高光反射噪聲，提出了相應(yīng)的高光噪聲檢測(cè)與去除方法，利用高光定位的信息對(duì)邊緣圖像中的噪聲邊緣進(jìn)行排除，尤其排除那些對(duì)于后續(xù)霍夫變換干擾最大的連續(xù)噪聲邊緣。

針對(duì)其他幾類干擾因素如虹膜紋理、眼瞼遮擋，采用基于距離約束的霍夫變換，排除瞳孔周圍的噪聲影響，同時(shí)減少計(jì)算時(shí)間。

3 虹膜外邊界定位

3.1 邊緣檢測(cè)與篩選

針對(duì)外邊界定位中時(shí)間復(fù)雜度高和存在遮擋與干擾等問(wèn)題，利用可見(jiàn)光虹膜圖像顏色分布的先驗(yàn)對(duì)于邊緣檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行篩選，見(jiàn)圖1。

由于皮膚、鞏膜區(qū)域相對(duì)于虹膜、瞳孔、睫毛、眉毛區(qū)域，兩者的顏色分布特點(diǎn)有顯著區(qū)別，這種區(qū)別在紅色通道的虹膜圖像上表現(xiàn)尤其顯著[12]。因此，首先利用OTSU算法[18]對(duì)紅色通道的虹膜圖像(如圖1(a)所示)進(jìn)行二值化處理，可以將虹膜圖像清晰地分為兩類區(qū)域，如圖1(c)。圖1(c)顯示，皮膚、鞏膜區(qū)域被分為前景，包括虹膜、瞳孔、睫毛和眉毛在內(nèi)的所有區(qū)域都被視為背景；此外，存在的部分噪聲，即虹膜和瞳孔區(qū)域內(nèi)的高光也被分為前景。

在OTSU算法的基礎(chǔ)上，將圖像取反并刪去細(xì)小的連通區(qū)域(噪聲和高光)，即可得到虹膜(與睫毛)所構(gòu)成的連通區(qū)域，如圖1(d)所示。此時(shí)，前景對(duì)象主要由虹膜區(qū)域構(gòu)成，并且由于虹膜和鞏膜的顏色存在顯著差異，可以確保前景對(duì)象的邊界恰好與虹膜邊界幾乎完全重合。對(duì)前景圖像獲取邊緣并且進(jìn)行膨脹，得到具有一定寬度的邊緣輪廓，如圖1(e)所示。該邊緣輪廓確定覆蓋了真實(shí)虹膜邊界中的所有點(diǎn)，因此可以將該邊緣輪廓圖像作為掩碼來(lái)排除多余的邊緣信息。

圖1 邊緣檢測(cè)與篩選過(guò)程

使用Canny邊緣檢測(cè)算法[18]得到原始虹膜圖像的邊緣信息。由于可以有效排除多余邊緣，因此在Canny邊緣檢測(cè)中對(duì)豎直和水平方向采用同等權(quán)重，即充分利用豎直和水平方向的邊緣信息，如圖1(b)所示。最后，將Canny邊緣檢測(cè)結(jié)果以邊緣輪廓圖像作為掩碼進(jìn)行計(jì)算，得到篩選后的邊緣圖像，如圖1(f)所示，篩選后的邊緣圖像中包含了完整的虹膜邊緣，并且排除了絕大部分多余邊緣與噪聲，對(duì)于提高虹膜邊界定位的速度與準(zhǔn)確度作用明顯。

3.2 虹膜外邊界的霍夫變換

使用霍夫變換實(shí)現(xiàn)對(duì)于虹膜外邊界的精確定位及獲得虹膜圓心和半徑的參數(shù)。針對(duì)圓形輪廓的霍夫變換，通過(guò)邊緣點(diǎn)對(duì)于所有可能的圓參數(shù)組(圓心坐標(biāo)和半徑)進(jìn)行投票的機(jī)制實(shí)現(xiàn)。其中，實(shí)現(xiàn)投票的累加器是一個(gè)三維數(shù)組：

因此，通過(guò)構(gòu)造三維累加器數(shù)組H，給定半徑r的取值范圍，取遍所有可能的圓參數(shù)(xc,yc,r)，計(jì)算所有邊緣點(diǎn)(xj,yj)對(duì)每一組參數(shù)的投票值，并存儲(chǔ)于累加器數(shù)組H(xc,yc,r)。累加器H的最大投票對(duì)應(yīng)的參數(shù)即為霍夫變換檢測(cè)得到的圓，圓心為(x0,y0)，半徑為R，即滿足H(x0,y0,R)=max(∪H(xc,yc,r))。

虹膜外邊界定位結(jié)果如圖2所示。

圖2 虹膜外邊界定位結(jié)果

4 虹膜內(nèi)邊界定位

4.1 高光噪聲檢測(cè)與去除

高光噪聲檢測(cè)與去除的輸入圖像是在虹膜圖像中截取的瞳孔區(qū)域。截取的瞳孔區(qū)域如圖3(a)所示，對(duì)瞳孔區(qū)域進(jìn)行Canny邊緣檢測(cè)，可得到瞳孔區(qū)域的邊緣圖像Edge0(x,y)，如圖3(b)所示。

為解決可見(jiàn)光虹膜圖像的高光反射噪聲，采用如下的高光檢測(cè)與去除方法來(lái)解決。具體步驟如下：

首先，通過(guò)設(shè)定閾值參數(shù)定位出高光區(qū)域，計(jì)算得二值化掩碼圖像Mask0(x,y)：

其中，I(x,y)表示紅色通道的虹膜圖像在像素點(diǎn)(x,y)處的亮度值；threshold為判斷高光的閾值，取值為threshold=c×255，取c=0.7。

由于光虹膜圖像中瞳孔區(qū)域亮度變化范圍和幅度較大，因此難以保證檢測(cè)得到的高光區(qū)域邊界與瞳孔區(qū)域邊緣圖像中的噪聲邊緣完全一致。為保證高光區(qū)域檢測(cè)結(jié)果可以基本覆蓋邊緣圖像中的噪聲邊緣，再對(duì)高光區(qū)域Mask0(x,y)進(jìn)行膨脹，得到膨脹后的掩碼圖像Mask(x,y)作為高光檢測(cè)的結(jié)果，如圖3(c)所示。

得到高光檢測(cè)的掩碼圖像Mask(x,y)之后，直接在瞳孔區(qū)域的邊緣圖像Edge0(x,y)中減去高光檢測(cè)的結(jié)果Mask(x,y)，即可得到去除高光后的瞳孔區(qū)域的邊緣圖像Edge(x,y)，如圖3(d)所示。

圖3 高光噪聲檢測(cè)與去除

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，高光檢測(cè)的閾值參數(shù)設(shè)置中，c∈[0.5,0.8]的參數(shù)取值以及不同的膨脹算子都可以得到較好的實(shí)驗(yàn)效果。這是由于高光檢測(cè)與去除方法的主要目標(biāo)不是要完全精確地對(duì)高光進(jìn)行定位和平滑，而是利用高光定位的信息對(duì)邊緣圖像中的噪聲邊緣進(jìn)行排除，尤其排除那些對(duì)于后續(xù)霍夫變換干擾最大的連續(xù)噪聲邊緣。

4.2 距離約束的霍夫變換

在完成瞳孔邊緣圖像的高光檢測(cè)與去除后，得到的邊緣圖像Edge(x,y)(見(jiàn)圖3(d))即為霍夫變換的輸入圖像。采用基于距離約束的霍夫變換，在進(jìn)行基于霍夫變換的瞳孔邊界定位時(shí)，限定那些與虹膜圓心距離在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)的邊緣點(diǎn)參與投票，從而排除瞳孔周圍的噪聲影響，同時(shí)減少計(jì)算時(shí)間。

距離約束的霍夫變換與原始的霍夫變換基本相似，不同之處主要體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)投票累加器H2(xc,yc,r)的定義中：

不僅如此，由于已知虹膜外邊界的半徑rI，還可利用瞳孔和虹膜半徑長(zhǎng)度關(guān)系的先驗(yàn)，指定瞳孔與虹膜半徑比例的最大值為α、最小值為β；虹膜圖像中瞳孔半徑的最大估計(jì)值rpmax=α×r1;虹膜圖像中瞳孔半徑的最小估計(jì)值rpmin=β×rI；瞳孔圓心與虹膜圓心距離的最大估計(jì)值Δl=γ×rI。

(2)判斷是否投票的表達(dá)式不再是h1，而是：

通過(guò)構(gòu)造一個(gè)三維數(shù)組H2，取遍所有滿足上述約束條件的圓參數(shù)(xc,yc,r)，計(jì)算得到所有邊緣點(diǎn)(xi,yi)對(duì)該參數(shù)組的投票值H2(xc,yc,r)。最大投票值對(duì)應(yīng)的參數(shù)(xc,yc,r)即為霍夫變換檢測(cè)得到的圓。

虹膜內(nèi)邊界定位結(jié)果如圖4所示。

圖4 虹膜內(nèi)邊界定位結(jié)果

5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

虹膜定位算法在Matlab2010環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)，并在公共的可見(jiàn)光虹膜數(shù)據(jù)集UBIRISv1.0[4]上測(cè)試定位準(zhǔn)確度。UBIRISv1.0是可見(jiàn)光虹膜識(shí)別領(lǐng)域一個(gè)普遍使用的公開(kāi)數(shù)據(jù)集，其中具有各種非約束條件下可見(jiàn)光成像的虹膜圖像，包括如模糊、高光、遮擋等干擾下的虹膜圖像，能較好地檢驗(yàn)虹膜定位算法的準(zhǔn)確性和魯棒性。文獻(xiàn)[5,8]分別給出了其算法的定位準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)，直接從文獻(xiàn)中獲取定位準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。為保證比較條件的一致，采取與文獻(xiàn)[5]相同的數(shù)據(jù)設(shè)置，在UBIRISv1.0session1的數(shù)據(jù)上統(tǒng)計(jì)虹膜定位準(zhǔn)確度。而文獻(xiàn)[8]中，給出的是虹膜內(nèi)外邊界各自的定位準(zhǔn)確度，并且測(cè)試數(shù)據(jù)是在UBIRISv1.0session1的數(shù)據(jù)中剔除了12張圖像質(zhì)量極差的虹膜圖像之后統(tǒng)計(jì)的，為進(jìn)行相同條件的比較，也給出虹膜內(nèi)外邊界各自的定位準(zhǔn)確度，并且當(dāng)且僅當(dāng)計(jì)算虹膜內(nèi)外邊界各自的定位準(zhǔn)確度時(shí)，用同樣的標(biāo)準(zhǔn)剔除12張虹膜圖像之后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。文獻(xiàn)[5,8]與所提算法的定位準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)見(jiàn)表1(*表示統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是基于剔除了12張虹膜圖像之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到的)。

表1 虹膜邊界定位準(zhǔn)確度比較 %

圖5為該算法得到的虹膜圖像定位結(jié)果。

圖5 虹膜邊界定位結(jié)果

從圖中可見(jiàn)，所提算法可以準(zhǔn)確定位各類不同成像條件的可見(jiàn)光虹膜圖像。

6 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)外邊界定位存在的問(wèn)題，在研究現(xiàn)有可見(jiàn)光虹膜圖像定位算法的基礎(chǔ)上，提出了一種魯棒的基于霍夫變換的可見(jiàn)光虹膜圖像定位算法。按照先定位虹膜外邊界、再定位內(nèi)邊界的順序，利用可見(jiàn)光虹膜圖像顏色分布先驗(yàn)，進(jìn)行邊緣檢測(cè)與篩選，提高了定位速度與準(zhǔn)確度；在此基礎(chǔ)上，借助瞳孔和虹膜近似為同心圓的位置關(guān)系指導(dǎo)虹膜內(nèi)邊界定位，進(jìn)行高光噪聲檢測(cè)與去除，并采用基于距離約束的霍夫變換，排除噪聲影響并減少計(jì)算時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提算法相對(duì)于傳統(tǒng)算法具有更高的定位準(zhǔn)確度。并且在諸如嚴(yán)重遮擋、成像模糊、區(qū)域?qū)Ρ榷鹊秃缒ぜy理與隱形眼鏡等干擾的情況下也具有較好的定位結(jié)果。但該算法的缺陷是時(shí)間復(fù)雜度在同類算法中不具有優(yōu)勢(shì)。

[1]DaugmanJG.Highconfidencevisualrecognitionofpersonsbyatestofstatisticalindependence[J].IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence,1993,15(11):1148-1161.

[2]WildesRP.Irisrecognition:anemergingbiometrictechnology[J].ProceedingsoftheIEEE,1997,85(9):1348-1363.

[3]JanF,UsmanI.Irissegmentationforvisiblewavelengthandnearinfraredeyeimages[J].InternationalJournalforLightandElectronOptics,2014,125(16):4274-4282.

[4]Proen?aH,AlexandreLA.UBIRIS:anoisyirisimagedatabase[C]//Internationalconferenceonimageanalysisandprocessing.Berlin:Springer,2005:970-977.

[5]JanF,UsmanI,AghaS.Irislocalizationinfrontaleyeimagesforlessconstrainedirisrecognitionsystems[J].DigitalSignalProcessing,2012,22(6):971-986.

[6]HajariK,BhoyarK.Areviewofissuesandchallengesindesigningirisrecognitionsystemsfornoisyimagingenvironment[C]//Internationalconferenceonpervasivecomputing.[s.l.]:IEEE,2015:1-6.

[7]RaffeiAFM,AsmuniH,HassanR,etal.Alowlightingorcontrastratiovisibleirisrecognitionusingiso-contrastlimitedadaptivehistogramequalization[J].Knowledge-BasedSystems,2015,74:40-48.

[8]PuhanNB,SudhaN,KaushalramAS.EfficientsegmentationtechniquefornoisyfrontalviewirisimagesusingFourierspectraldensity[J].Signal,ImageandVideoProcessing,2011,5(1):105-119.

[9]RadmanA,JumariK,ZainalN.Irissegmentationinvisiblewavelengthenvironment[J].ProcediaEngineering,2012,41(3):743-748.

[10]KhalighiS,PakF,TirdadP,etal.Irisrecognitionusingrobustlocalizationandnonsubsampledcontourletbasedfeatures[J].JournalofSignalProcessingSystems,2015,81(1):111-128.

[11]FrucciM,NappiM,RiccioD,etal.Usingthewatershedtransformforirisdetection[C]//Internationalconferenceonimageanalysisandprocessing.Berlin:Springer,2013:269-278.

[12]SahmoudSA,AbuhaibaIS.Efficientirissegmentationmethodinunconstrainedenvironments[J].PatternRecognition,2013,46(12):3174-3185.

[13]KaurN,JunejaM.Segmentationapproachforirisrecognitioninlessconstrainedenvironment[M]//Computationaladvancementincommunicationcircuitsandsystems.[s.l.]:[s.n.],2015:481-490.

[14] 吳國(guó)龍,陸 軍.非理想成像條件下的虹膜定位方法[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2014,35(11):3883-3887.

[15] 萬(wàn)洪林,韓 民.基于Hough變換與圖像灰度增強(qiáng)的非理想虹膜邊界檢測(cè)[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2014,35(3):18-24.

[16] 苑瑋琦,王 浩.一種基于橢圓投影的非理想虹膜定位算法[J].電子學(xué)報(bào),2011,39(4):958-962.

[17]ProencaH.Irisrecognition:onthesegmentationofdegradedimagesacquiredinthevisiblewavelength[J].IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence,2010,32(8):1502-1516.

[18]GonzalezRC,WoodsRE.Digitalimageprocessing[M].[s.l.]:Addison-WesleyLongmanPublishingCo.,Inc.,2001.

Iris Localization for Visible-light Images Based on Hough Transform

MU Jun1,YAN Jun-feng1,PENG Qing-hua1,FEI Hong-xiao2

(1.Collaboration and Innovation Center for Digital Chinese Medicine in Hunan,Hunan University ofChinese Medicine,Changsha 410208，China;2.School of Software,Central South University,Changsha 410075，China)

As a crucial step in iris recognition,the iris localization algorithms,especially those dealing with iris images taken in visible-light under non-ideal imaging conditions have

increasing attention recently.A localization algorithm for visible-light iris images has been proposed to enhance the accuracy of iris localization.The strategy of localizing limbic boundary has been determined which is carried out from out boundary to inner verge of iris to promote the accuracy of boundary location.To solve the problem in localizing limbic boundary,the prior of color distribution has been utilized to remove the noise in the edge map of the iris image for increase of the accuracy and speed of limbic boundary localization.Therefore,the relevance between center positions of iris and pupil has been utilized to instruct the pupil boundary localization and the reflections in pupil region have been detected and removed with Hough transform on distance limitation to eliminate the noise effects and to reduce computation time via estimation of the pupil radius and center.Experimental results demonstrate that the localization accuracy of the proposed method is higher than traditional methods and has more capabilities such as dealing with iris images with occlusion,blur imaging,low contrast and interfering texture.

iris localization;visible-light iris images;prior of color distribution;Hough transform

2016-06-02

2016-09-08 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2017-03-13

國(guó)家中醫(yī)藥管理局中醫(yī)藥信息學(xué)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目;國(guó)家中醫(yī)藥管理局中醫(yī)眼科學(xué)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目;國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科中醫(yī)診斷學(xué)開(kāi)放基金(2013ZYZD08);2013年湖南省高校創(chuàng)新平臺(tái)開(kāi)放基金(13K076)

穆 珺(1983-),女,碩士,助教,研究方向?yàn)閳D像處理;晏峻峰,博士,教授,通訊作者，研究方向?yàn)橹嗅t(yī)藥信息學(xué)；彭清華，博士，教授，研究方向?yàn)橹嗅t(yī)眼科學(xué)；費(fèi)洪曉,碩士,副教授,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用。

http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20170313.1547.072.html

TP301.6

A

1673-629X(2017)05-0040-06

10.3969/j.issn.1673-629X.2017.05.009