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基于光场成像的虹膜活体检测方法研究

宋平  
【摘要】:随着人们公共安全意识的快速提升,传统身份识别方式已不能满足人们的需求,生物特征识别技术受到越来越多的关注。虹膜识别具有唯一性、稳定性、高精度等优势,是现阶段最安全可靠的生物特征识别技术之一,已广泛应用于国防、教育、金融等各个领域。但是现有的虹膜识别系统无法对采集端进行保护,受到人造假体虹膜攻击时会导致系统误识别,威胁系统的安全。虹膜活体检测是应对人造假体虹膜攻击的最主要的手段,是虹膜识别系统的关键组成部分。因此,对虹膜活体检测技术进行研究是非常重要的。光场成像是一种计算成像技术,相对传统光学成像是一次重大技术革新。光场通过表征空间中每一条光线的辐亮度,描述了光在三维空间的辐射传输特性,包含了深度、纹理、光照等视觉信息。以光场相机为媒介,光场成像能够同时记录光线的强度和角度信息,获得四维光场数据。高维光场信息的获取为生物特征识别的发展与创新带来了新机遇。本文将光场成像技术引入虹膜活体检测领域中,利用其重对焦和景深扩展能力实现大景深范围的虹膜活体检测,提高虹膜识别系统的安全性和易用性。首先,通过自主设计采集方案,搭建采集环境,计划采集流程,制作采集设备,本文采集得到光场虹膜数据库,解决了光场虹膜研究的数据问题。其次,对本文对采集的光场虹膜数据库从数据多样性,图像预处理、图像质量等角度进行综合评价,证明采集数据库的质量达到设计要求,并分析了光场虹膜活体检测的思路与原理。最后,本文提出一种基于光场成像的虹膜活体检测算法,从数据获取源头创新,充分挖掘四维光场数据的特性,利用光场重对焦技术提取眼周区域的立体结构特征和虹膜图像的纹理特征,进行特征融合与虹膜分类。在自主采集的远距离光场虹膜数据库上进行实验,本方法可以对1.6m采集距离、30cm景深范围内采集的图像进行高准确率的虹膜活体检测。此方法可以准确有效的检测并阻止混合假体类型对系统的攻击,有效扩展了虹膜活体检测的应用范围和场景。


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