CN1276379C - 虹膜识别方法及使用该方法的系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种通过在发光器位置上登记虹膜代码而提高虹膜识别成功率和速度的方法。在本发明中，在虹膜数据库的相应于发光器位置的每个区域上登记了所生成的与多个发光器数目一样多且用于单一虹膜的虹膜代码。为确定识别，在逐个打开多个发光器时，在虹膜数据库的相应区域上搜索所生成的虹膜代码。

Description

虹膜识别方法及使用该方法的系统

技术领域

本发明涉及一种虹膜识别的方法及使用该方法的系统，尤其涉及一种通过登记每个照明位置的虹膜代码而提高虹膜识别成功率和速度的虹膜识别方法及使用该方法的系统。

背景技术

众所周知，相对于用于安全、犯罪预防或身份认证的传统接触式或非接触式卡片系统，根据识别指纹或虹膜的认证，允许或拒绝进入特定区域或访问特定信息的系统已经得到广泛使用。

虹膜识别系统有许多优点，例如，与指纹识别系统相比具有更高和更准确的识别率，又因虹膜图案因人而异，所以虹膜不可能被仿造和窃取，并且，存在极多类型的虹膜图案。

一般而言，虹膜的特征在于其图案长时间不变。在20世纪80年代，诸如Leonard Flom与Alan Safir等美国眼科专家发现每个人有他(她)与生俱来的虹膜图案。在1987年，已注册了涉及虹膜识别的基础专利。英国剑桥大学的John G.Daugman教授提出了基于Gabor小波变换的图像处理算法，其中，虹膜图案可代码为512个字节。目前商业化的产品就是基于该算法。

1995年，由上述三人为核心在美国成立的IriScan公司开放出了最初可用的虹膜识别系统。该虹膜识别系统包括用于捕捉眼睛图像的图像捕捉单元和通过该捕捉的眼睛图像而识别个人的识别单元。图像捕捉单元的功能在于捕捉适于虹膜识别的眼睛图像，识别单元执行诸如从捕捉到的眼睛图像中提取虹膜区域、提取虹膜特征、登记和识别等功能。因此，要求高安全的银行采用了虹膜识别系统。该系统还应用于建筑物的入口，以及防止泄漏个人信息的个人计算机上。

图1显示了普通虹膜识别系统。如图1所示，当用户接近虹膜识别系统时，距离测量传感器109测量到用户的距离，并通过驱动器107把测量到的距离送到控制设备105。控制设备105确定所输入的距离测量值是否在预定操作范围内。如果所输入的距离测量值在预定操作范围内，则控制设备105向驱动器107传送控制信号。驱动器107向外部指示器108发送激活信号，通过所产生的指示信号通知用户系统正在运行之中。这里，外部指示器108可以是如LED的发光设备。当用户的眼睛经由光学窗口101而位于摄像器103的光轴上时，冷光镜102过滤可见光并传输红外线。向用户指示虹膜应处的位置，确定他或她的眼睛是否位于摄像器103的光轴上。照明设备控制照明强度。这里，控制设备105控制摄像器103放大、缩小，并利用特意测量的距离测量值来聚焦。控制设备105向摄像器103传送摄像控制信号，捕捉用户眼内的虹膜图像。由摄像器103捕捉的虹膜图像被送往帧接收器104，同时，帧接收器104由虹膜图像产生虹膜代码。这里，虹膜代码指虹膜码(IrisCode)，且虹膜识别算法把其亮度图案分成八个圆。通过分析每个区域而获得该八个圆。控制设备105在虹膜代码数据库110中登记该虹膜代码，并用认证代码来确定该用户的身份。这种虹膜识别系统的性能取决于识别虹膜有多快和有多精确。因此，为避免由眼镜引起的二次反射，采用三个发光器(如，LED)通过变换照明位置来捕捉图像。

图2显示了现有技术的虹膜识别系统的含有多个发光器的照明设备的结构。如图2所示，当照明设备有多个发光器，并且用户戴着眼镜时，根据用户的眼镜与三个发光器204、205、206的角度，会从虹膜图像上发生反射。因此，在计算聚焦程度之前，图像处理器202检测反射程度，并向照明控制器203传送眼镜反射信息。

为避免眼镜的反射，根据眼镜反射信息，照明控制器203控制三个发光器204、205、206的开关(开/关)。根据对三个发光器204、205、206有选择地开和关，眼镜的反射位置是变化的。换句话说，仅当打开发光器204后，才能从用户的虹膜中捕捉到虹膜图像。此后，由虹膜图像生成虹膜代码，然后进行识别。在上述情况中，当由于眼镜的反射导致识别失败时，则关闭发光器204，打开不同位置的另一发光器205。从用户的虹膜中重新捕捉虹膜图像。由虹膜图像生成虹膜代码，然后，进行识别。在成功识别前，通过变换发光器重复执行该过程。

然而，当采用上述照明设备重复执行识别时，识别速度会变慢，识别成功率降低。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种基本避免了由于现有技术的局限和缺点而引起的一个或多个问题的虹膜识别方法及使用该方法的系统。

本发明的一个目的在于提供一种虹膜识别方法，其中，在登记了与发光器数目一样多的虹膜代码后，通过变换发光器的位置而进行识别，从而可显著提高识别速度和识别成功率。

本发明的其它优点、目的和特征有一部分将在以下的说明书中进行阐述，有一部分则对于本领域的技术人员经过对以下内容的检验后会变得明了，或者通过本发明的实践而体验到。所附的权利要求书具体指出了本发明的目的和优点。

如这里所体现和广泛描述的那样，为达到上述目的和其它优点，根据本发明的目的，提供了一种虹膜识别方法。在上述方法中，当逐个打开安排在相互不同位置的多个发光器时，把从用户虹膜中获得的数目与发光器数目一样多的虹膜代码登记在对应于发光器位置的每个区域上。

在本发明的另一方面中，通过对逐个打开安排在相互不同位置的多个发光器而从用户虹膜中获得的虹膜代码和在对应于发光器位置的每个区域上登记的数目与发光器一样多的虹膜代码进行比较，该虹膜识别方法执行识别。

在本发明的另一方面，虹膜识别方法包括以下步骤：(a)当打开安排在相互不同位置的多个发光器中的一个时，从用户的虹膜中捕捉虹膜图像；(b)在对应于发光器位置的区域上登记由虹膜图像生成的虹膜代码；以及(c)重复步骤(a)和步骤(b)，直到把所生成的与发光器数目一样多的虹膜代码登记在每个对应于发光器位置的区域上。

一旦打开这多个发光器，对应于发光器的位置都会被掌握。作为选择，虹膜代码是虹膜码(IrisCode)。

在本发明的另一方面，虹膜识别方法包括以下步骤：(a)当打开安排在相互不同位置的多个发光器中的一个时，从用户的虹膜中捕捉虹膜图像；(b)确定由该虹膜图像生成的虹膜代码是否存在于对应于发光器位置的区域上；(c)如果由该虹膜图像生成的虹膜代码存在于对应于该发光器位置的区域上，则向用户报告识别结果；以及(d)如果由该虹膜图像生成的虹膜代码不存在于对应于该发光器位置的区域上，则变换发光器的位置，重复步骤(a)步骤(b)。

在虹膜数据库内对应于发光器位置的每个区域上登记了与多个发光器数目一样多的虹膜代码。

在本发明的另一方面，虹膜识别系统包括：顺序打开安排在相互不同位置的多个发光器的装置；顺序打开多个发光器中的一个时，从用户的虹膜中捕捉多个虹膜图像的装置；在对应于多个发光器位置的每个区域上登记由所述多个虹膜图像生成的多个虹膜代码的装置。

在本发明的另一方面，虹膜识别系统包括：顺序打开安排在相互不同位置的多个发光器的装置；顺序打开多个发光器中的一个时，从用户的虹膜中捕捉多个虹膜图像的装置；确定由所述多个虹膜图像生成的多个虹膜代码是否存在于虹膜数据库的发光器位置区域上的装置；以及，如果所述多个虹膜代码中任何一个存在于虹膜数据库的发光器位置区域上，向用户报告识别结果的装置。

需要理解的是，本发明的以上概述和下面的详述都是示例性和解释性的，旨在对由权利要求书限定的本发明进行进一步的解释。

附图说明

附图帮助更好地理解本发明，并在此结合构成本申请的一部分，附图说明本发明的实施例并和说明书一起解释本发明的原理，附图中：

图1显示了现有虹膜识别系统；

图2显示了在现有技术的虹膜识别系统中具有多处照明的发光器结构；

图3是一个流程图，显示了根据本发明的实施例，使用多个发光器来登记虹膜的方法；

图4是一个流程图，显示了根据本发明的实施例，使用多个发光器来识别虹膜的方法；以及

图5显示了根据本发明实施例，照亮虹膜的多个发光器的位置。

优选实施例说明

下面将详细描述本发明的优选实施例。在实施例中使用了三个发光器，但是根据虹膜识别系统不同，可以使用两个或超过三个的发光器。

为实现虹膜识别方法，应该对于多个发光器的位置在虹膜数据库中登记对应于该多个发光器的虹膜代码。

本发明为虹膜识别系统提供了一种虹膜登记方法和虹膜识别方法。参考图3，下文中将首先描述虹膜登记方法。

图3是一个流程图，显示了根据本发明的实施例，使用多个发光器来登记虹膜的方法。如图3所示，当用户把他或她的眼睛放在摄像器的光轴上时，打开多个发光器中的一个(S411)。这里，可变换多个发光器的打开顺序，但多个发光器应该逐个打开，从而登记使用发光器而生成的虹膜代码，且逐个登记使用其它发光器而顺序生成的其它虹膜代码。当打开多个发光器中的一个发光器时，需要掌握该发光器的位置信息。换句话说，如果打开位于虹膜左边的发光器，则该发光器就作为左发光器。

如果打开了发光器，则摄像器从用户虹膜中捕捉虹膜图像(S414)。如图5所示，如果打开发光器1，则部分A是亮的，部分C相对暗。如果打开发光器2，则部分b是亮的，部分D相对暗。如果打开发光器3，则部分C是亮的，部分A相对暗。亮区域取决于打开发光器1、发光器2和发光器3中的哪一个，所捕捉的虹膜图像也取决于打开发光器1、发光器2和发光器3中的哪一个。当打开发光器中的一个时，虹膜算法应用于所捕捉的虹膜图像，从而生成虹膜代码(S417)。在分配有与发光器数目一样多的照明位置区域的虹膜数据库上登记虹膜代码(S420)。例如，当有三个发光器时，在虹膜数据库中就分配有三个照明位置区域。换言之，三个照明位置区域可被称为左照明、右照明和上照明。这里，在对应于步骤S411中检测到的位置信息的照明位置区域上登记虹膜代码。换言之，当位置信息是左照明的位置信息时，可在数据库的左照明区域上登记虹膜代码。当在虹膜数据库的对应区域上登记虹膜代码时，确定每个虹膜代码是否是为每个照明位置登记的。这个确定可以根据发光器的数目来进行。换言之，把发光器的数目设定为一个设定值。一旦登记了虹膜代码，则从该设定值中减去1，并确定该减法运算的结果是否为零。如果还有未用来登记的发光器，则变换照明位置，再次执行登记(S426)。换言之，关闭已登记过的发光器，打开另一发光器来代替它。对相同虹膜捕捉相同虹膜图像，可生成虹膜代码。打开其它发光器时，在由检测到的照明信息所指定的虹膜数据库照明位置区域上登记该虹膜代码。通过这种登记过程捕捉同一虹膜的与发光器数目一样多的多个虹膜图像。生成相应虹膜代码，并在虹膜数据库的每个照明区域上登记相应虹膜代码。

图4是一个流程图，显示了根据本发明的实施例，利用多个发光器来识别虹膜的方法。如图4所示，当用户把他或她的眼睛放在摄像器的光轴上进行识别时，打开多个发光器的一个(S511)。这里，若没有成功识别使用已打开的发光器而生成的虹膜代码，则通过打开另一个发光器来执行识别。发光器应该顺序打开。当打开发光器时，需要掌握发光器的位置信息。换言之，若打开了位于虹膜左边的发光器，则该发光器作为左照明。当打开发光器时，从用户的虹膜中捕捉虹膜图像(S514)。

如图5所示，若打开发光器1，则部分A是亮的，部分C相对暗。如果打开发光器2，则部分b是亮的，部分D相对暗。如果打开发光器3，则部分C是亮的，部分A相对暗。明亮区域取决于打开发光器1、发光器2和发光器3中的哪一个，所捕捉的虹膜图像也取决于打开发光器1、发光器2和发光器3中的哪一个。当打开发光器中的一个时，把虹膜算法应用于所捕捉的虹膜图像，从而生成虹膜代码(S517)。确定分配有与发光器数目一样多的照明位置区域且用于登记虹膜代码的虹膜数据库上是否存在步骤S517所生成的虹膜代码(S520)。这里，使用步骤S511所获得的照明位置信息来在虹膜数据库上搜索虹膜代码。例如，当照明位置信息是左照明位置信息时，可以确定步骤S517中生成的虹膜代码是否存在于左发光器打开时生成的虹膜代码所登记在的区域上。这里，对于每个照明位置区域，虹膜数据库上登记有与发光器数目一样多的虹膜代码。例如，虹膜数据库内分配有左照明区域、右照明区域和上照明区域。这里，左发光器打开时利用捕捉到的虹膜图像而生成的虹膜代码登记在虹膜数据库的左照明区域上。右发光器打开时利用捕捉到的虹膜图像而生成的虹膜代码登记在虹膜数据库的右照明区域上。当然，上发光器打开时生成的虹膜代码登记在虹膜数据库的上照明区域上。

同样，当在虹膜数据库的对应区域上登记虹膜代码时，在数据库的对应区域上搜索逐个打开多个发光器时所生成的虹膜代码，并确定在虹膜数据库的对应区域上是否存在虹膜代码。作为确定步骤的结果，若在对应于左照明的区域上存在虹膜代码，则向用户报告识别结果(S523和S526)。然而，若在对应于左照明的区域上不存在虹膜代码，则变换照明位置，并利用从新照明位置生成的新虹膜代码来执行识别(S529)。同样，若在对应于左照明的区域上没有虹膜代码，则重复该过程，直到在对应于左照明的区域上存在逐个打开多个发光器时所生成的虹膜代码。因此，用多个发光器照亮同一虹膜，以生成不同的虹膜代码。对于每个照明位置，在虹膜数据库上登记有不同的虹膜代码。与登记过程相似，当执行识别时，在虹膜数据库的每个区域上搜索逐个打开多个发光器时生成的虹膜代码，以进行识别。

如上所述，根据本发明的虹膜识别方法，当位于不同位置的多个发光器相继打开时，生成相同虹膜的不同虹膜代码。可在预先登记有虹膜代码的虹膜数据库上为每个照明位置搜索该虹膜代码。因此，极大地提高了识别速度。对于一个人的虹膜，可登记使用位于不同位置的多个发光器而生成的各种虹膜代码。逐个打开多个发光器，生成与发光器数目一样多的虹膜代码。由于能够确定该识别，所以识别成功率和正确率得到极大提高。例如，因其发光器的照明位置相互不同，所以使用左发光器捕捉的虹膜图像不同于使用右发光器捕捉的虹膜图像。因此，由虹膜图像生成的虹膜码也相互不同。因此，当使用通过左发光器捕捉的虹膜图像而执行虹膜识别时，使用由左发光器生成的虹膜码时的虹膜识别成功率高于使用由右发光器所生成的虹膜码情况下的虹膜识别成功率。

很明显，本领域的技术人员可对本发明进行多种修改和变化。因此，本发明涵盖所有落入所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变化。

Claims (4)

1.一种使用虹膜数据库的虹膜识别方法，其中在该虹膜数据库的相应的发光器位置区域上登记与多个发光器数目一样多的多个虹膜代码，该方法包括以下步骤：

(a)当打开位于不同位置的多个发光器中的一个时，从用户的虹膜中捕捉对应于该一个发光器的位置的虹膜图像；

(b)确定由所述虹膜图像生成的虹膜代码是否存在于虹膜数据库的一个发光器位置区域上；

(c)如果该虹膜代码存在于所述发光器位置区域上，则向用户报告识别结果；以及

(d)如果所述虹膜代码不存在于该发光器位置区域上，则变换到多个发光器中的对应于另一个位置的另一个发光器，重复步骤(a)和步骤(b)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，打开多个发光器中的任何一个时，掌握相应发光器的位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的虹膜代码是虹膜码。

4.一种虹膜识别系统，包括：

用于顺序打开位于相互不同位置的多个发光器的装置；

顺序地打开多个发光器中的任何一个时，从用户的虹膜中捕捉对应于该任何一个发光器的位置的虹膜图像的装置；

用于确定由对应于不同位置的多个虹膜图像生成的多个虹膜代码是否存在于虹膜数据库的相应发光器位置区域上的装置；

若所述多个虹膜代码中的任何一个存在于虹膜数据库的相应发光器位置区域上，则向用户报告识别结果的装置；以及

用于在与多个发光器的位置相对应的区域上分别登记由对应于不同位置的多个虹膜图像生成的多个虹膜代码的装置。

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