一種基于四維分析的生物特征識別方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于四維分析的生物特征識別技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]生物特征識別技術(shù)在身份識別領(lǐng)域的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大。生物特征識別技術(shù)利用用戶的諸如指紋、虹膜、靜脈等固有生物特征的成像，作為身份確認(rèn)的依據(jù)。與利用密碼或者身份卡等的傳統(tǒng)身份確認(rèn)手段相比，生物特征識別技術(shù)具有個體唯一、不需要記憶、不易被竊取、操作便捷、安全級別高等諸多優(yōu)點(diǎn)。尤其是在諸如智能手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦等移動終端上，生物特征識別技術(shù)作為一種安全便捷的身份識別手段，已經(jīng)有取代傳統(tǒng)身份確認(rèn)手段的趨勢。在移動終端進(jìn)行生物特征識別過程中，普遍采用攝像頭進(jìn)行成像。例如，智能手機(jī)的操作系統(tǒng)在開機(jī)時或者應(yīng)用在需要進(jìn)行支付操作時可以利用前置攝像頭對用戶的生物特征，如虹膜、人臉等進(jìn)行成像，然后通過圖像處理來確認(rèn)用戶的身份。
[0003]傳統(tǒng)的虹膜圖像特征比對一般需要經(jīng)過圖像變換、壓縮編碼，然后對產(chǎn)生的編碼進(jìn)行比對來識別虹膜特征等過程。然而這種編碼過程往往是有損壓縮，會使得虹膜圖像特征丟失導(dǎo)致比對誤差，并且該過程復(fù)雜度大、耗時長。
[0004]光學(xué)系統(tǒng)的成像清晰度和精度一般和光學(xué)系統(tǒng)的體積和成本成正比。目前虹膜識別技術(shù)的熱點(diǎn)已經(jīng)越來越多地集中在移動終端、智能手機(jī)和可穿戴式設(shè)備的集成上。這些終端設(shè)備的體積本身已經(jīng)很小，對成本要求也很高，從而導(dǎo)致可以被集成到這些移動設(shè)備中的用于虹膜成像的光學(xué)系統(tǒng)的體積和成本是非常有限的。因此，能夠采集得到的虹膜圖像的精度將會大幅度降低，并且更多的虹膜生物特征細(xì)節(jié)可能在光電成像數(shù)字化的過程中丟失，不能被作為關(guān)鍵的虹膜特征信息而被采集，從而不能夠用于后續(xù)的特征提取，導(dǎo)致可用于特征識別的特征點(diǎn)數(shù)降低、維度降低、識別誤差率增大。傳統(tǒng)的高復(fù)雜度的虹膜特征提取方法是為了提取出高效有用的虹膜細(xì)節(jié)信息，這些信息存在于一個寬泛的頻譜或頻帶中，前提是光學(xué)系統(tǒng)能夠采集到高分辨率的虹膜特征信息并成功將其數(shù)字化。然而，如果在移動設(shè)備上依舊沿用傳統(tǒng)的虹膜圖像特征提取和比對流程，則會導(dǎo)致很多提取的特征是圖像的高頻噪聲，而不是虹膜細(xì)節(jié)，從而喪失了其高復(fù)雜度的意義。因此需要設(shè)計一種更快、更高效、更簡單的虹膜圖像特征提取和比對識別技術(shù)，以能夠更高效的針對低分辨率和低質(zhì)量虹膜圖像進(jìn)行特征提取和比對識別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，需要一種能夠解決至少上述問題之一的方案。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種生物特征識別方法，其特征在于包括以下步驟:采集生物特征的圖像作為目標(biāo)圖像；預(yù)處理所述目標(biāo)圖像；將所述預(yù)處理的目標(biāo)圖像與預(yù)先注冊的參考圖像進(jìn)行圖像比對，以得到所述目標(biāo)圖像與所述參考圖像之間的圖像能量殘差值，其中所述圖像比對包括將所述目標(biāo)圖像中的指定比對區(qū)域與所述參考圖像中的對應(yīng)比對區(qū)域進(jìn)行比對；以及當(dāng)所述圖像能量殘差值小于或等于預(yù)定閾值時，確定所述目標(biāo)圖像與所述參考圖像匹配，否則確定為不匹配。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，所述預(yù)處理包括對所述目標(biāo)圖像去除噪聲干擾，所述噪聲干擾包括以下各項所引起的干擾:眼皮、眼睫毛、反射光斑、環(huán)境光線噪聲、成像噪聲。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，所述預(yù)處理包括在圖像比對之前，對所述目標(biāo)圖像和參考圖像進(jìn)行分割和歸一化，所述分割包括分割所述目標(biāo)圖像和參考圖像以得到生物特征的感興趣區(qū)域和邊界，所述歸一化包括將所述感興趣區(qū)域變換為指定坐標(biāo)系下的像素集合并具有形狀和尺寸歸一性，其中每個像素具有各自的像素能量。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，所述預(yù)處理包括對所述目標(biāo)圖像進(jìn)行統(tǒng)計匹配補(bǔ)償，使得所述目標(biāo)圖像的環(huán)境能量和相位接近于所述參考圖像的環(huán)境能量和相位，減小所述目標(biāo)圖像和參考圖像因采集時間不同以及采集設(shè)備不同所引入的系統(tǒng)能量和相位誤差對所述比對結(jié)果的影響。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，所述預(yù)處理包括對所述目標(biāo)圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償，使得所述目標(biāo)圖像的成像角度接近于所述參考圖像的成像角度，減小目標(biāo)圖像和參考圖像因采集時間不同以及采集設(shè)備不同所引入的生物特征成像角度的不同對比對結(jié)果的影響。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，所述指定比對區(qū)域包括在所述感興趣區(qū)域中根據(jù)預(yù)定的偏移量沿所述感興趣區(qū)域的邊界選擇所述感興趣區(qū)域的子集作為指定比對區(qū)域。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，所述圖像能量殘差值是對所述目標(biāo)圖像中的每個像素與所述參考圖像中的對應(yīng)像素之間的像素能量殘差值進(jìn)行運(yùn)算的結(jié)果。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，根據(jù)預(yù)定形式對所述目標(biāo)圖像和所述參考圖像中的像素進(jìn)行分組，計算所述目標(biāo)圖像中的每個像素分組的加權(quán)平均像素能量與所述參考圖像中的對應(yīng)像素分組的加權(quán)平均像素能量之間的像素分組能量殘差值，并將對所述像素分組能量殘差值進(jìn)行運(yùn)算的結(jié)果作為所述圖像能量殘差值。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，通過對所述目標(biāo)圖像中的每個像素的像素能量與所述參考圖像中的對應(yīng)像素的像素能量進(jìn)行相減或相除來得到所述像素能量殘差值，以及所述運(yùn)算包括對所述像素能量殘差值進(jìn)行加權(quán)求和運(yùn)算。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，采集生物特征的多幅圖像，通過將所述多幅圖像進(jìn)行均值去噪來產(chǎn)生所述目標(biāo)圖像。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，在采集生物特征的圖像之前，還包括活體檢測，所述活體檢測包括對所述生物特征是否處于活體上進(jìn)行檢測，其中當(dāng)檢測到所述生物特征處于活體上時，允許執(zhí)行圖像采集和圖像比對，否則，禁止圖像采集并確定圖像不匹配。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，根據(jù)指令中包含的字段值來確定所述指定比對區(qū)域。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，所述預(yù)先注冊的參考圖像以經(jīng)過預(yù)處理后，并且經(jīng)過加密之后的圖像格式來存儲在數(shù)據(jù)庫、存儲器、或加密區(qū)域內(nèi)，其中對所述參考圖像的預(yù)處理包括對所述目標(biāo)圖像的預(yù)處理中的部分或全部。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，所述生物特征包括虹膜、眼白、指紋、視網(wǎng)膜、人臉、眼紋、唇紋以及靜脈。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述方法中，當(dāng)所述生物特征為虹膜、眼白、眼紋或人臉時，所述活體檢測包括通過測量所采集的連續(xù)多幅圖像中被采集者的單眼或雙眼瞳孔大小的變化來判斷所述生物特征是否處于活體上。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種生物特征識別系統(tǒng)，包括:照明光源，其被配置為處于采集區(qū)域內(nèi)的生物特征進(jìn)行照明；光學(xué)鏡頭組件，其被配置為對所述生物特征進(jìn)行成像；圖像傳感器，其被配置為根據(jù)所述生物特征的成像生成所述生物特征的圖像作為目標(biāo)圖像；以及圖像識別模塊，其被配置為接收來自所述圖像傳感器的所述目標(biāo)圖像；其中，所述圖像識別模塊包括預(yù)處理單元和比對單元，所述預(yù)處理單元被配置為對所述目標(biāo)圖像進(jìn)行預(yù)處理，所述比對單元被配置為將所述預(yù)處理的目標(biāo)圖像與預(yù)先注冊的參考圖像進(jìn)行圖像比對，以得到所述目標(biāo)圖像與所述參考圖像之間的圖像能量殘差值，其中所述圖像比對包括將所述目標(biāo)圖像中的指定比對區(qū)域與所述參考圖像中的對應(yīng)比對區(qū)域進(jìn)行比對；以及其中所述圖像識別模塊還被配置為當(dāng)所述圖像能量殘差值小于或等于預(yù)定閾值時，確定所述目標(biāo)圖像與所述參考圖像匹配，否則確定為不匹配。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在所述系統(tǒng)中，所述預(yù)處理單元還被配置為對所述目標(biāo)圖像去除噪聲干擾，所述噪聲干擾包括以下各項所引起的干擾:眼皮、眼睫毛、反射光斑、環(huán)境光線噪聲、成像噪聲。
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