Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Системный анализ, управление и обработка информации

Диссертационная работа:

Хебайши Мохамед Ахмед. Обработка изображения радужной оболочки глаза в системе идентификации личности : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.01 : Владимир, 2003 111 c. РГБ ОД, 61:04-5/307-6

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. БИОМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЛИЧНОСТИ 12

1.1. Сравнение биометрических технологий 12

1.2. Особенности радужной оболочки глаза 18

1.3 Анатомия и физиология радужной оболочки 19

1.3.1. Анатомия радужки 19

1.3.2. Биомикроскопическая характеристика радужки 21

1.4. Биометрические системы для идентификации личности по радужной оболочке глаза 27

1.5. Выводы 30

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ РАДУЖНОЙ ОБОЛОЧКИ ГЛАЗА 31

2.1. Требования к изображению радужки 31

2.2. Получение Изображения Радужки Глаза 33

2.3. Обработка изображения радужки 34

2.3.1. Локализация радужки глаза 35

2.3.2. Нормализация изображения радужки 38

2.3.3. Улучшение изображения радужки и подавление шумов 41

2.4. Выводы 42

ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕКСТУРНОГО АНАЛИЗА РАДУЖНОЙ ОБОЛОЧКИ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИЧНОСТИ... 43

3.1. Текстурные признаки радужки 43

3.2. Фазовые текстурные признаки изображения 45

3.3. Текстурные признаки на основе DoG-фильтра 58

3.4. Выводы 63

ГЛАВА 4. ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ В СИСТЕМЕ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИЧНОСТИ ПО ИЗОБРАЖЕНИЮ РАДУЖНОЙ ОБОЛОЧКИ Глаза 65

4.1. Коды радужек и их сравнение 65

4.2. Принятие решения в системе 70

4.2.1. Принятие решения при идентификации личности 71

4.2.2. Принятие решения при проверке аутентичности 76

4.3. Выводы 76

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИЧНОСТИ ПО ИЗОБРАЖЕНИЮ РАДУЖНОЙ ОБОЛОЧКИ 78

5.1. Аппаратное обеспечение экспериментальной системы 78

5.2. Программное обеспечение экспериментальной системы 79

5.3. Выбор параметров фильтров 80

5.4. Результаты экспериментальных исследований чувствительности... 83

5.5. Оценка достоверности полученных результатов 95

5.6. Выводы 96

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 100

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 101

ПРИЛАЖЕНИЕ№1,АКТ ПО

ПРИЛАЖЕНИЕ № 2, ЗАКЛЮЧЕНИЕ о полезности 111 

Введение к работе:

Актуальность

Потребность в достоверной аутентификации личности существует с тех пор, как появилось организованное общество. PIN-коды, пароли, идентификационные фотографии, магнитные кредитные карты и подписи стали неотъемлемой частью жизни современного общества. Однако только с появлением компьютеров стала возможной автоматическая идентификация личности. Хотя PIN-коды, ключи и пароли достаточны для обеспечения невысокого уровня безопасности, они по своей сути уязвимы для взлома. Высокая безопасность может быть обеспечена только с помощью использования биометрических признаков (отпечатков пальцев, ДНК, черт лица и т.п.)[31].

Один из самых ранних надежных биометрических методов - распознавание отпечатков пальцев. Системы автоматической идентификации, основанные на отпечатках пальцев, были коммерчески доступны с ранних 1960-ых. Но до сих пор эти системы используются в правоохранительных приложениях для поиска преступников. Биометрическая технология сейчас стала доступна в других приложениях: в правительственном и коммерческом секторах[41].

В дополнение к технологии распознавания отпечатков пальцев, появляются другие. Новые биометрические приложения используют лицо (в видимом и инфракрасном диапазонах), кисть, палец, радужку, сетчатку, подпись и распознавание голоса. Исследования других характеристик, таких как ухо, запах, клавиатурный почерк и походка продолжаются.

Одной из недавно проявившихся перспективных технологий идентификации является распознавание по радужке глаза. Человеческая радужка имеет специфическую структуру и содержит много текстурной информации. Пространственные структуры, наблюдаемые в радужке, уникальны для каждого индивида. Индивидуальные различия появляются в процессе анатомического развития. В частности, в биомедицинской литературе предполагается, что радужка также индивидуальна, как и рисунок сосудов сетчатки. Однако изображение радужки может быть получено более простыми средствами, чем изображение Ф сетчатки. В сравнении с другими биометрическими объектами (такими как лицо, отпечатки пальцев, голос и т.д.), идентификация по радужке более стабильна и надежна. Поскольку радужка открыта, идентификация по радужке неинвазивна, что является очень важным фактором для практических применений [50, 51].

Перспективы идентификации по радужке не имеют границ. Существует много идей, касающихся применения этой технологии в различных областях. Сканирование радужки может быть использовано в следующих приложениях:

• вход в компьютерную систему (радужка является паролем);

• пограничный контроль (радужка как паспорт);

• оплата за телефонный звонок без наличных, карточек и ріп-кода;

• пассажирский транспорт;

• контроль доступа (в дом, офис, лабораторию и т.д.);

• водительские права и другие личные документы;

• аутентификация личности при предоставлении льгот;

• криминалистика;

• противоугонная система автомобиля;

• противодействие терроризму (например, мониторинг безопасности аэропортов);

• безопасность финансовых операций (электронная коммерция, банковские операции);

• интернет-безопасность (контроль доступа к информации);

• криптография с биометрическим ключом для шифрования/дешифрования сообщений.

Целью диссертационной работы является разработка и создание прототипа эффективной системы идентификации личности по изображению радужки глаза.

Эффективность определяется быстродействием, вероятностью ошибок, стоимостью технических средств, надежностью.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Анализ существующих алгоритмов обработки изображения радужной оболочки глаза.

2. Анализ существующих систем признаков радужки

3. Разработка новых эффективных алгоритмов обработки изображения радужной оболочки.

4. Разработка новой эффективной системы признаков радужной оболочки.

5. Разработка алгоритма распознавания личности в пространстве информативных признаков.

6. Сравнительное экспериментальное исследование известных и новых методов и алгоритмов идентификации личности по изображению радужной оболочки.

Научная новизна диссертации : Научная новизна диссертации состоит в следующем:

1. Выполнен аналитический обзор информации по всем аспектам построения систем идентификации человека, основанных на обработке изображения радужной оболочки глаза. Проведено моделирование и экспериментальное исследование известных алгоритмов обработки изображения радужной оболочки глаза и идентификации. Рассмотрены возможности их модернизации и настройки с целью повышения эффективности системы идентификации в целом.

2. Разработан быстродействующий алгоритм многомасштабного анализа изображения для выделения радужной оболочки глаза, позволяющий эффективно обнаружить и провести нормализацию входного изображения.

3. Показана возможность применения фазовой информации (без использования амплитуды), получаемой при разложении входного изображения по комплексным базисным функциям, в качестве признаков при решении задачи распознавания.

4. Исследована система признаков радужной оболочки глаза с использованием набора фильтров Габора, имеющих разные частоты и ориентации, позволяющая получить представление изображения радужки в виде локальных фаз комплексных вейвлетов.

5. Предложена методика определения эффективных параметров распознавания, а также новый алгоритм регистрации в системе, позволяющий для каждого нового регистрируемого запоминать эти параметры и использовать их в дальнейшем в процедуре идентификации.

6. Предложена система признаков радужной оболочки глаза, построенная на основе знаков отклика DoG-фильтра в узлах ортогональной сетки, обладающая высокой разделяющей способностью, но имеющая большую вычислительную эффективность по сравнению с известными.

7. Разработан алгоритм идентификации личности в пространстве признаков радужной оболочки, устойчивый к повороту изображения, возникающему при возможном наклоне головы во время съемки.

8. Предложена методика выбора параметров алгоритмов выделения признаков и распознавания изображения радужной оболочки, основанная на статистическом эксперименте.

Практическая ценность работы. Практическая значимость работы заключается в том, что предложены методики и алгоритмы для эффективного решения задач идентификации личности по изображению радужной оболочки глаза, построен действующий прототип системы, на котором эта эффективность была экспериментально подтверждена и который может быть использован в качестве базы для дальнейшего развития в этой области.

На защиту выносятся

1. Алгоритм локализации радужной оболочки на изображении, имеющий высокое быстродействие и точность за счет многомасштабного анализа изображения.

2. Новая система признаков радужной оболочки глаза, построенная на основе знаков отклика DoG-фильтра в узлах ортогональной сетки, обладающая разделяющей способностью близкой к известным системам, но имеющая большую вычислительную эффективность.

3. Алгоритм идентификации личности в пространстве признаков радужной оболочки, основанный на вычислении расстояний Хэмминга, устойчивый к повороту изображения при наклоне головы в определенных пределах.

4. Сравнительные результаты экспериментальных исследовании существующих и новых методов и алгоритмов идентификации личности по изображению радужной оболочки глаза.

5. Методика выбора параметров алгоритмов выделения признаков и г- распознавания изображения радужной оболочки, основанная на статистических данных.

6. Программно-аппаратная система поддержки экспериментальных исследований методов и алгоритмов идентификации личности по изображению радужной оболочки.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5-ой международной научно-технической конференции ФРЭМЭ 2002 (г. Владимир), на LVQI научной сессии посвященной дню радио (г. Москва 2003), на III Международной научно-практической конференции (г. Новочеркасск 2003), на V Международной научно-техническая конференция. «Перспективные технологии в средствах передачи информации», 1-4 июля 2003г, г. Владимир.

Публикации. По теме диссертации были опубликованы 7 печатных работ.

Благодарности

Автор благодарит научного руководителя к.т.н., доцента Жиркова В. Ф. за оказанное внимание и научное руководство.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения , списка литературы и приложений. Общий объем работы 111 страниц, 48 рисунков и 7 таблиц.

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, формулируется цель и основные задачи исследования, а также содержатся сведения о практической значимости результатов диссертационной работы.

Первая глава посвящена анализу свойств изображений радужных оболочек. Проводится обзор литературных данных по методам идентификации на основе изображения радужной оболочки. Определены требования к качеству цифрового изображения, поступающего на вход системы.

В первой главе определены критерии качества работы системы на различных этапах. Выявлены недостатки существующих алгоритмов и намечены пути повышения эффективности системы идентификации личности.

Во второй главе рассмотрены предварительные этапы обработки изображения радужной оболочки в системе идентификации личности. Предложен эффективный интегрально-дифференциальный алгоритм локализации радужной оболочки с последовательным уточнением.

В третьей главе работы проведен анализ различных текстурных признаков, применимых для информативного описания структуры радужной оболочки. Выявлены качества, которыми должны обладать признаки.

В работе проведено детальное исследование признаков, основанных на фильтрах Габора. Полученные при моделировании результаты использованы для оценки эффективности новых методик и алгоритмов, предложенных в диссертации, Предложена новая система признаков, основанная на знаках отклика DoG-фильтра.

В четвертой главе рассмотрены вопросы управления работой распознающей системы, предлагается эффективный подход к созданию регистрационных записей в базе данных системы и алгоритм идентификации, устойчивый к наклону головы.

В пятой главе приводится описание аппаратных средств и программного обеспечения созданной системы идентификации личности и поддержки экспериментов, а также результаты экспериментов, обосновывающие и подтверждающие эффективность предложенных в работе решений.

В заключении перечислены основные результаты диссертационной работы.

Подобные работы
Сорокин Игорь Александрович
Формирование системы признаков для идентификации личности по динамике воспроизведения подписи
Турлак Вера Васильевна
Разработка и исследование методов и средств принятия решений в процессе идентификации личности по сегментам нижних конечностей
Ложников Павел Сергеевич
Разработка метода идентификации личности по динамике написания слов
Бабенко Василий Петрович
Разработка моделей и алгоритмов судебно-медицинской идентификации личности по макроструктурным признакам малоберцовой кости человека
Кудряшов Павел Павлович
Алгоритмы обнаружения лица человека для решения прикладных задач анализа и обработки изображений
Цой Юрий Робертович
Нейроэволюционный алгоритм и программные средства для обработки изображений
Еремеев Андрей Викторович
Базовые алгоритмы и технологии координатной и яркостной обработки изображений в системах дистанционного зондирования Земли
Никитин Виктор Васильевич
Информационно-логическая модель автоматизированной системы обработки изображения
Степанова Наталия Владимировна
Решение целевых и навигационных задач на борту малоразмерного беспилотного летательного аппарата на основе обработки изображения подстилающей поверхности
Колкер Алексей Борисович
Разработка методов и алгоритмов цифровой фильтрации и обработки изображений

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net