KR100307792B1 - Biometric measurement based on iris analysis - Google Patents

Biometric measurement based on iris analysis Download PDF

Info

Publication number
KR100307792B1
KR100307792B1 KR1019950701364A KR19950701364A KR100307792B1 KR 100307792 B1 KR100307792 B1 KR 100307792B1 KR 1019950701364 A KR1019950701364 A KR 1019950701364A KR 19950701364 A KR19950701364 A KR 19950701364A KR 100307792 B1 KR100307792 B1 KR 100307792B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
iris
code
analysis
pupil
boundary
Prior art date
Application number
KR1019950701364A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR950703770A (en
Inventor
존 지. 도맨
Original Assignee
존 이. 시드라즈
이리디언 테크놀러지스, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 존 이. 시드라즈, 이리디언 테크놀러지스, 인크. filed Critical 존 이. 시드라즈
Priority claimed from PCT/US1992/008673 external-priority patent/WO1994009446A1/en
Publication of KR950703770A publication Critical patent/KR950703770A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100307792B1 publication Critical patent/KR100307792B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00Pattern recognition

Abstract

영상 분석 알고림즘은 사람의 얼굴의 살아있는 비디오 영상에서 홍채를 찾아 내어(10) 그의 텍스쳐를 "홍채 코드"로 인코드한다(24). 홍채 텍스쳐는 무차원의 극좌표계에서 정의된 자기-유사 사분 대역 통과 필터 세트에 의해 다수의 분석 스케일로 추출된다. 홍채의 많은 다른 부분의 이들 필터로의 사영의 부호는 홍채 코드에서의 각 비트를 결정한다. 코드 사이의 비교는 배타적 OR(XOR) 논리 연산에 의해 즉시로 실시된다. 패턴 인식은 신호 처리 방법들을 통계적 결정 이론과 결합하여 달성되며 임의의 2개의 홍채 코드의 XOR로부터 계산된 유사성 척도(해밍 거리)에 근거하여 독립성의 통계적 검사로 이어진다(26). 이 측정은 임의의 개인의 신원을 확립, 확인 또는 부인하게 된다. 그것은 또한 식별 결정과 관련된 객관적인 확신 레벨을 발생한다(30).The image analysis algorithm finds the iris in a live video image of a person's face (10) and encodes its texture as an "iris code" (24). Iris textures are extracted at multiple analytical scales by a set of self-like quadrant bandpass filters defined in a dimensionless polar coordinate system. The sign of the projection to these filters of many different parts of the iris determines each bit in the iris code. The comparison between the codes is done immediately by an exclusive OR (XOR) logical operation. Pattern recognition is achieved by combining signal processing methods with statistical decision theory and leads to a statistical check of independence based on a similarity measure (hamming distance) calculated from the XOR of any two iris codes (26). This measurement establishes, verifies, or denies the identity of any individual. It also generates an objective level of confidence associated with the identification decision (30).

Description

[발명의 명칭][Name of invention]

홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법Biometric person identification method based on iris analysis

[발명의 배경][Background of invention]

본 발명은 개인 식별(personal identification)에 간한 것으로서, 특히 생물 측정 지표(biomeric indicia)에 의한 자동화된 인간 식별의 분야에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to personal identification, and in particular relates to the field of automated human identification by biomeric indicia.

식별은 인류 그 자체만큼이나 오래된 목표이다. 현대 세계에서 기술 및 서비스가 발달하게 됨에 따라, 인간의 활동 및 거래가 번성하게 되어 신속하고 신뢰성 있는 개인 식별이 요구되고 있다. 일예로, 여권 통제(passport control), 컴퓨터 로그인(login) 통제, 은행 자동 금전 출납기(bank automatic teller machine) 기타 거래 확인, 구내 출입(premises access) 통제 및 보안 시스템 등을 일반적으로 들 수 있다. 이와 같은 모든 식별 노력은 속도, 신뢰성 및 자동화라는 공통된 목표를 공유 하고 있다.Identification is as old as humanity itself. As technology and services develop in the modern world, human activities and transactions thrive, requiring rapid and reliable personal identification. Examples include, but are not limited to, passport control, computer login control, bank automatic teller machine and other transaction confirmations, premises access control and security systems. All of these identification efforts share a common goal of speed, reliability and automation.

식별을 위해 생물 측정 지표를 사용하는 것은 각 개인에 대한 특별 생물 측정 인자가 독특해야 하고, 이를 바로 측정할 수 있어야 하며, 시간에 따라 변치 않아야 한다. 수많은 세월을 걸쳐 많은 지표들이 제안되어 오고 있지만, 아마도 지문(fingerprint)이 성공적인 생물 측정 식별 체계의 가장 일반적인 형태일 것이다. 공지된 바와 같이, 2개의 지문이 서로 같은 것은 없고, 상해(injury)나 수술의 경우 외에는 이들은 변하지 않는다. 그러나, 지문을 통한 식별은 그 사람과 물리적으로 접촉해야 한다. 명백한 결점이 있다는 것은 자명하다. 원거리에서 지문을 채취하기 위해 그 어떤 방법도 존재하지 않고, 이와 같은 방법이 있을 법하지도 않다.The use of biometric indicators for identification should be unique, uniquely measurable and unique over time. While many indicators have been proposed over many years, fingerprints are probably the most common form of successful biometric identification system. As is known, the two fingerprints are not identical to each other, and they do not change except in the case of injury or surgery. However, identification through fingerprints requires physical contact with the person. It is obvious that there are obvious drawbacks. There is no way to get fingerprints from a distance, and there is no such way.

상기 기술 분야에서 대부분 간과하고 있던 생물 측정 지시자(indicator)로서 홍채(iris)가 있다. 모든 사람의 눈의 홍채는 매우 복잡한 고유의 텍스쳐(texture)를 갖고 있고, 그 살마의 생존 동안은 본질적으로 변치 않는다고 알려져 있다. 심지어 동일인 일 경우조차도 텍스쳐 또는 세밀한 부분에서 2개의 홍채가 동일한 경우는 없다. 눈의 내부 기관으로서 홍채는 외부 환경으로부터 잘 보호되어 있지만, 눈의 각막의 선명한 보호창 뒤에 눈의 백색 조직으로 둘러싸인 착색된 디스크(colored disk) 때문에 몇 야드 떨어진 곳에서도 용이하게 볼 수 있다. 홍채는 빚에 반응해 동공의 크기를 조정하기 위해 수축 또는 이완되지만, 그의 세밀한 텍스쳐는 수축 및 이와(stretch)과는 별개로 크게 변하지 않는다. 이와 같은 텍스쳐에서의 변형은 홍채 상을 분석함에 있어서 수학적으로 즉시 전환될 수 있고 넓은 범위의 동공 확장에 걸쳐 동일하게 유지되는 홍채 사인(signature)을 추출 및 인코드할 수 있다. 홍채 텍스쳐의 풍부성, 독특성 및 불변성, 아울러 외부 가시성(external visibility)으로 인해 신뢰도가 높은 자동화된 개인 식별에 홍채가 적합하게 되었다. 홍채의 등록 및 식별은 어떠한 물리적인 접촉도 없이 비디오 카메라를 사용해 자동적으로 번거롭지 않게 행하여질 수 있다.An iris is a biometric indicator that has been largely overlooked in the art. The iris of everybody's eye has a very complex inherent texture and is known to remain essentially unchanged during its survival. Even if they are the same, no two irises are identical in texture or detail. As the internal organs of the eye, the iris is well protected from the outside environment, but can be easily seen a few yards away from the colored disks surrounded by the white tissue of the eye behind the clear protective window of the cornea of the eye. The iris contracts or relaxes to resize the pupil in response to debt, but its fine texture does not change significantly apart from contraction and stretch. Deformations in such textures can be instantly converted mathematically in analyzing the iris phase and extract and encode iris signatures that remain the same over a wide range of pupil dilation. The richness, uniqueness and invariability of iris textures as well as external visibility make the iris suitable for highly reliable automated personal identification. Registration and identification of the iris can be done automatically and unobtrusively using a video camera without any physical contact.

비교하자면, 사인, 사진, 지문, 성문(voice print) 및 망막 혈관 패턴 등 다른 생물 측정은 모두가 중대한 결함을 가지고 있다. 사인 및 사진은 저렴하고 획득 및 저장이 용이하기는 하지만, 이들은 확신을 가지고 자동적으로 식별할 수 없고, 용이하게 위조될 수 있다. 전자적으로 기록된 성문은 사람의 음성의 변동에 영향을 받기 쉬워 그들도 위조될 수 있다. 지문 또는 손도장(hand print)은 물리적 접촉을 필요로 하고, 그들도 또한 위조될 수 있으며 인공적으로 손상될 수도 있다.By comparison, other biometric measurements, such as signs, photographs, fingerprints, voice prints, and retinal vascular patterns, all have significant defects. Although signs and photos are inexpensive and easy to obtain and store, they cannot be identified automatically with confidence and can be easily forged. Electronically written gates are susceptible to fluctuations in the human voice, and they can also be forged. Fingerprints or hand prints require physical contact, and they can also be forged and artificially damaged.

홍채 식별은 망막 식별과 혼동되지 않는다. 홍채는 쉽게 볼 수 있어 비디오 카메라에 의해 즉시 촬영할 수 있다. 그와는 반대로, 망막은 눈 속 깊이 가려져 있어 보기 어렵다. 작은 동공 또는 백내장 같은 공통된 조건들이 망막을 보는 것을 어렵게 또는 불가능하게 만들지만, 홍채의 가시성에는 영향을 미치지 않는다.Iris identification is not to be confused with retinal identification. The iris is easy to see and can be shot immediately by a video camera. On the contrary, the retina is hidden deep in the eye and difficult to see. Common conditions, such as small pupils or cataracts, make it difficult or impossible to see the retina, but do not affect the visibility of the iris.

홍채의 이러한 양호한 특징을 개인 식별 시스템에 이용하려는 이전의 유일한 시도가 "홍채 인식 시스템"이라는 발명의 명칭으로 플롬 및 사피르(Flom and Safir)에게 특허된 미국 특허 제4,641,349호(이후부터는 '349라고 함)에 나타나 있다. 이 '349 참조 문헌은 식별 방법으로서 홍채를 사용하는 일반적인 개념을 개시하고는 있지만 그런 시스템의 발달된 실시예를 가술하고 있지는 않다. 또한, 이것은 홍채의 크기 및 위치에 상관없이 상내에서 홍채를 찾아내어 이를 분리시키는 자동 수단 및 그의 텍스쳐를 추출 및 인코드하는 수단도 개시하고 있지 않고 있다. 게다가, '349 참조 문헌은 일련의 특징들이 편집되어 있을 경우에 식별 결정을 산정하는 어떠한 방법도 기술하고 있지 않다. 일반적으로, 2개의 홍채 상으로부터의 특징 리스트들은 그들이 동일한 홍채로부터 작성되었건 작성되지 않았건 부분적으로는 일치하고 또 부분적으로는 불일치할 것이다. 일반적으로, 이와 같은 리스트들은 또한 그들을 구성하는 특징들의 수에서도 서로 다르게 된다. 결정들을 이와 같은 서로 맞지 않는 데이타 세트 사이의 비교를 근거로 결정들을 하기 위한 이론적인 또는 수학적인 공식이 제공되어 있지 않다. 게다가, 식별과 관련된 신뢰 레벨을 산출하는 어떤 방법도 개시되어 있지 않다.US Pat. No. 4,641,349, hereinafter referred to as '349,' patented to Flom and Safir under the name "Iris Recognition System", the only previous attempt to use this good feature of the iris in a personal identification system ). This' 349 reference discloses a general concept of using the iris as an identification method but does not describe an advanced embodiment of such a system. It also does not disclose automatic means for finding and isolating the iris in the image regardless of the size and position of the iris and extracting and encoding its texture. In addition, the '349 reference does not describe any method of estimating identification decisions when a series of features have been edited. In general, the feature lists from the two iris images will be partially coincident and partially inconsistent whether they were created from the same iris or not. In general, such lists also differ in the number of features that make up them. No theoretical or mathematical formula is provided for making decisions based on a comparison between such discordant data sets. In addition, no method of calculating the confidence level associated with identification is disclosed.

[발명의 요약][Summary of invention]

본 발명의 넓은 목적은 둘 중 한 눈의 홍채에 근거하여 사람을 식별하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.It is a broad object of the present invention to provide a system for identifying a person based on the iris of one eye.

본 발명의 다른 목적은 약 1초 동안에 매우 신뢰성 있고 신속하게 사람을 식별하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a system for identifying a person very quickly and reliably in about 1 second.

본 발명의 또 다른 목적은 객관적이고 엄격한 기준에 근거하여 어떤 식별 결정을 위한 신뢰 레벨을 산출하는 식별 시스템을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an identification system that calculates a confidence level for any identification decision based on objective and stringent criteria.

본 발명의 또 다른 목적은 대상자(subject)의 동작 없이 또한 대상자와의 물리적인 접촉 없이 식별할 수 있는 식별 시스템을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide an identification system that can be identified without the operation of the subject and without physical contact with the subject.

본 발명의 또 다른 목적은 실제로 살아 있는 대상자와 죽은 복제된 식별 수단을 사용하는 가짜(imposter)를 구별해 낼 수 있는 식별 시스템을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide an identification system that can distinguish between live subjects and imposters using dead replicated means of identification.

이들 및 다른 목적들은 이하의 단계들을 구비하는 특정의 사람을 독특하게 식별해내는 방법에 의해 본 발명에서 달성된다. 첫째로, 이 시스템은 비디오 카메라를 통해 식별하려고 하는 사람의 눈의 디지탈화된 상을 획득한다. 그 다음, 상중에 홍채가 있는 경우 이를 분리해 내어 상의 홍채 부분과 동공 부분 사이의 원형의 동공 경계를 정의하고, 동공 경계와 꼭 동심을 이루지는 않는 호(arc)를 사용해 상의 홍채 부분과 공막(sclera) 부분 사이의 다른 원형 경계를 정의한다. 본 발명의 시스템은 분리된 홍채 상에 극좌표계를 설정하여 좌표계의 원점이 원형 동공 경계의 중심이 되게 한다. 그 다음, 홍채 상내에 복수의 환형 분석 대역(annular analysis band)을 정의하고, 이들 분석 대역은 눈꺼풀, 속눈썹 또는 조명기로부턴의 거울 반사에 의해 차단될 수 있는 홍채 상의 어떤 미리 선택된 부분들은 포함하지 않게 된다.These and other objects are achieved in the present invention by a method of uniquely identifying a particular person having the following steps. First, the system acquires a digitalized image of the eye of the person who is trying to identify through a video camera. Then, if there is an iris in the image, separate it to define a circular pupil boundary between the iris portion and the pupil portion of the image, and use an arc that is not concentric with the pupil boundary. sclera) defines another circular boundary between parts. The system of the present invention sets up the polar coordinate system on the separated iris so that the origin of the coordinate system is the center of the circular pupil boundary. Next, a plurality of annular analysis bands are defined within the iris phase, which do not include any preselected portions of the iris that can be blocked by mirror reflection from the eyelids, eyelashes or illuminator. do.

이들 환형 분석 대역들 내에 있는 홍채 상 부분은 극좌표에서 사분(quadrature) 대역 통과 필터의 멀티-스케일(multi-scale), 자기 유사(self-similar) 세트를 구비한 특별한 신호 처리 수단을 사용해 분석되고 인코딩되어, 모든 홍채에 대해 고정 길이를 가지고 범용 포맷을 갖는 홍채 코드(iris code)를 발생하게 된다. 그 결과 생기는 코드는 참조 코드(reference code)로서 저장된다. 그런 모든 홍채 코드의 범용 포맷 및 길이 때문에, 서로 다른 홍채 코드간의 비교는 매우 효율적이며 간단하다. 특히, 임의의 2개의 홍채 코드간의 비교는 그들에 대응하는 모든 비트간의 기본적인 논리 XOR(배타적-OR 논리 연산)을 계산한 다음, 그 결과 생기는 이진 벡터의 노옴(norm)을 계산함으로써 성취된다. 이 비교 측정은 또한 2개의 홍채 코드 벡터의 해밍 거리(Hamming distance)로서 기술될 수도 있다. 또한 홍채 코드의 범용 포맷은 개인의 신원을 결정하기 위하여 저장된 참조 홍채 코드의 거대한 데이터베이스를 고속으로 병렬 검색하는데 도움이 되기도 한다.The iris phase portion within these annular analysis bands is analyzed and encoded using special signal processing means with a multi-scale, self-similar set of quadrature bandpass filters at polar coordinates. This results in an iris code having a fixed length for all irises and having a universal format. The resulting code is stored as a reference code. Because of the general format and length of all such iris codes, the comparison between different iris codes is very efficient and simple. In particular, the comparison between any two iris codes is accomplished by calculating a basic logical XOR (exclusive-OR logical operation) between all the bits corresponding to them, and then calculating the norms of the resulting binary vector. This comparison measure may also be described as the Hamming distance of two iris code vectors. The universal format of the iris code also helps to quickly parallel search a large database of stored reference iris codes to determine an individual's identity.

참조 코드를 사용해 식별을 행하기 위하여, 이 시스템은 식별 대상자로부터 제공 단계, 정의 단계, 결정 단계, 확립 단계, 기술 단계 및 분석 단계에 따라서 식별 코드를 발생한다. 그 다음에, 이 시스템은 식별 코드와 참조 코드를 비교하여 이 코드들 사이의 해밍 거리를 확인하게 된다. 그 후, 이 거리는 2개의 코드들이 서로 독립적일 경우 우연히 2개의 코드 내의 비트들의 관찰된 파편이 일치할 수 있는 확률을 계산함으로써 이 2개의 코드가 동일한 홍채, 즉 동일한 사람으로부터 계산된 확률로 변환된다. 이 측정된 해밍 거리에 적용된 소정 기준은 "예", "아니오" 결정을 발생하고, 그 결정에 대한 신뢰 레벨은 산출된 확률에 의해 제공된다.In order to perform identification using the reference code, the system generates an identification code from the identification subject according to the providing step, the defining step, the determining step, the establishing step, the description step, and the analysis step. The system then compares the identification code with the reference code to determine the hamming distance between these codes. This distance is then converted to the probability calculated from the same iris, ie the same person, by calculating the probability that the observed fragments of bits in the two codes can coincide if the two codes are independent of each other. . The predetermined criterion applied to this measured hamming distance generates a "yes" or "no" decision, and the confidence level for that decision is provided by the calculated probability.

본 발명을 특징지우는 여러가지 신규성 특징과 함께 본 발명의 다른 목적 및 상기한 목적은 여기에 첨부된 청구 범위에서의 특이성과 함께 지적되어 본 발명의 개시의 일부분을 형성하고 있다. 본 발명, 그의 동작 잇점 및 그것을 사용함으로써 얻어지는 특정 목적을 더 잘 이해하기 위하여, 본 발명의 양호한 실시예를 설명하고 있는 첨부된 도면 및 설명예를 참조해야 한다.Other and further objects of the invention, along with various novelty features which characterize the invention, are pointed out with specificity in the claims appended hereto to form part of the disclosure. In order to better understand the present invention, its operational advantages and the specific objects obtained by using the same, reference should be made to the accompanying drawings and the illustrative examples which describe preferred embodiments of the present invention.

[도면의 간단한 설명][Brief Description of Drawings]

제1도는 본 발명의 공정의 주요 단계들을 도시한 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating the main steps of the process of the present invention.

제2도는 본 발명의 공정을 설명하기 위하여 중첩된 사람의 눈의 사진을 나타낸 도면이다.2 is a view showing photographs of human eyes superimposed to illustrate the process of the present invention.

제3도는 많은 분석 스케일로 홍채 구조를 추출하기 위해 영상 컨벌류션 커널(image convolution kernal)로서 본 발명이 사용하고 있는 4분 대역 통과 필터(quadrature band pass filter)를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a quadrature band pass filter used by the present invention as an image convolution kernel to extract iris structures at many analysis scales.

제4a도 내지 제4c도는 본 발명에 따라 4분 대역 통과 필터에 의해 홍채 영상 데이타가 홍채 코드 비트로 변환되는 방법을 설명하고 있는 일단의 플롯을 나타낸 도면이다.4A to 4C show a series of plots illustrating how iris image data is converted into iris code bits by a four-minute bandpass filter in accordance with the present invention.

제5도는 "가짜"에 대해, 즉 다른 홍채로부터 계산된 홍채 코드간의 비교를 위해 해밍 거리를 나타낸 플롯을 나타낸 도면이다.5 shows a plot showing the Hamming distance for "fake", ie for comparison between iris codes calculated from different irises.

제6도는 통계적 결정 이론에 대한 공식을 나타내는 플롯을 나타낸 도면이다.6 shows a plot showing the formula for statistical decision theory.

제7도는 결정 기준의 처리의 이론적 효과를 설명하는 플롯을 나타낸 도면이다.7 shows a plot illustrating the theoretical effect of the treatment of decision criteria.

제8도는 "진짜"(authentics)에 대한 해밍 거리를 나타낸, 즉 동일한 홍채로부터 다른 경우에 계산된 홍채 코드 사이를 비교하기 위한 플롯을 도시한 도면이다.FIG. 8 is a plot showing the Hamming distance for "authentics", ie comparing plots between iris codes computed from the same iris in different cases.

제9도는 결합된 진짜와 가짜에 대한 해밍 거리를 나타낸 플롯을 도시한 도면이다.9 shows a plot showing Hamming distances for the combined real and fake.

제10도는 해밍 거리 분포에 적합한 이항분포를 나타낸 플롯을 도시한 도면이다.10 shows a plot showing a binomial distribution suitable for a Hamming distance distribution.

제11도는 해밍 거리 기준의 함수로서의 에러를 나타낸 플롯을 도시한 도면이다.11 shows a plot showing an error as a function of a Hamming distance criterion.

제12도는 본 발명으로 성취된 성능률(performance rate)의 테이블을 나타낸 도면이다.12 shows a table of performance rates achieved with the present invention.

[본 발명의 상세한 설명]Detailed Description of the Invention

본 발명의 일실시예가 제1도에 개략적인 형태로 도시되어 있고, 사람에 대한 홍채 식별 코드를 작성한 다음에 그 코드를 사용하여 식별을 행하는데 있어서의 중요한 단계들을 나타낸 블럭도로 구성되어 있다. 과정은 전반적인 항목에서 논의되어지며 상세한 분석이 뒤따르게 된다.One embodiment of the present invention is shown in schematic form in FIG. 1 and consists of a block diagram showing the important steps in creating an iris identification code for a person and then using the code to perform identification. The process is discussed in the general section, followed by a detailed analysis.

사람의 눈의 홍채는 근육, 빗살 모양의 인대(pectinate ligament)의 트라메큐러-그물(trabecular meshwork), 연결 조직(connective tissue), 혈관(blood vessel) 및 색소체(chromatophore) 등으로 이루어진 복잡한 구조로 되어 있다. 외부적으로는, 수축골(contraction furrows), 교원질 기질 섬유(collagenous stromal fibers), 사상체(filaments), 꼬불꼬불한 맥관 구조(serpentine vasculature), 환상체(rings), 여포선(crypts), 하일반(freckles)으로부터 발생하는 방사 방향 및 각 방향의 변동을 모두 가진 가시적 테스쳐를 나타낸다: 이 모두가 모여서 독특한 "지문"을 구성하게 된다. 이와 같이 인간의 홍채의 확대된 광학적 영상은 개인 식별을 확립 또는 확인하기 위한 그럴듯한 생물 측정 사인을 구성한다. 이 목적에 부합하고 잠재적으로 자동 식별 시스템용 지문에 비해 우월한 지위를 갖게 하는 홍채의 다른 특성에는 엄청난 위험을 감수하지 않고는 그의 텍스쳐를 수술로 변경할 수 없다는 것을 들 수 있다; 물리적 환경으로부터의 본질적인 보호 및 격리는 각막 및 수양액(aqueous humor) 뒤에 있는 눈의 내부 기관이고, 빛에 대한 그의 쉽게 모니터되는 생리학상 응답은 고안(artifice)에 대한 자연적인 검사를 제공한다. 자동적인 인식 시스템용 지문보다 우월한 기술적 잇점으로는 그 밖에도 물리적 접촉없이 광학적으로 홍채를 용이하게 등록한다는 것과 자연 좌표계 및 원점을 전달하는 홍채의 본질적인 극좌표 기하(polar geometry)이다.The iris of the human eye is a complex structure consisting of muscles, trabecular meshwork of pectinate ligaments, connective tissue, blood vessels and chromatophores. It is. Externally, contraction furrows, collagenous stromal fibers, filaments, serpentine vasculature, rings, follicles, hypothalamus Represents a visible test with both radial and angular variations from freckles: all of which together form a unique "fingerprint". This magnified optical image of the human iris constitutes a plausible biometric signature for establishing or confirming personal identification. Other characteristics of the iris that serve this purpose and potentially have superior status over fingerprints for automatic identification systems include the inability to surgically change its texture without taking great risk; Intrinsic protection and isolation from the physical environment are the internal organs of the eye behind the cornea and aqueous humor, and its easily monitored physiological response to light provides a natural test for the artefact. Other technical advantages over fingerprints for automatic recognition systems are the easy registration of the iris optically without physical contact and the inherent polar geometry of the iris that conveys the natural coordinate system and origin.

본 발명에 대해 연구하기 전까지는 그에 종래의 지문과 같은 특이성을 주기 위해 개인에 따라 홍채에서의 충분한 자유도 또는 변동이 있는지의 여부가 알려지지 않았다. 또한, 비디오 상으로부터 상세한 홍채 구조를 신뢰성 있게 추출하여(상데이타 크기와 비교된 근육 길이의) 컴팩트 코드(compact code)를 발생하고 높은 통계적 확신을 갖는 신원에 대한 결정을 종래의 장치상에서 1초보다 작은 처리 시간내에 완전히 행하기 위한 충분할 알고리즘이 개발될 수 있는지도 불투명하였다. 본 발명은 이 모든 문제점들을 명확하게 해결하고 있다.Until studying the present invention, it is not known whether there is sufficient freedom or variation in the iris depending on the individual to give it specificity as a conventional fingerprint. In addition, the detailed iris structure can be reliably extracted from the video image (of muscle length compared to normal data size) to generate compact code and to determine identity with high statistical confidence in less than one second on conventional devices. It was also opaque whether enough algorithms could be developed to do it completely within a small processing time. The present invention clearly solves all these problems.

본 발명의 시스템은 크게 5개의 단계로 볼 수 있다. 첫째, 분석할 눈의 상이 제1도의 블럭 10에 도시한 바와 같이 분석하기에 적당한 디지탈 형태로 획득되야 한다. 그 다음, 그 상의 홍채 부분이 정의되고 분리되야 한다(블럭 12, 14, 16 및 18). 이 상의 정의된 영역은 그 다음에 분석되어 홍채 코드를 생성한다(블럭 20). 특정 홍채에 대해 발생된 제1의 홍채 코드가 참조 코드로서 저장되는 것이 주목된다(블럭 22). 계속해서, 시스템은 해밍 거리를 얻기 위해(단계 26) 제공된 코드(블럭 24)와 참조 코드를 비교함으로써 식별을 행하기 위해 참조 코드를 사용한다. 이 데이타는 시스템이 대상자의 신원을 확립, 확인 또는 부인(disconfirm)하고(블럭 28), 그 결정에 대한 확신 레벨을 산출하는 것(블럭 30)을 허용한다. 또한 이 과정의 신속함은 단지 단일의 인정 코드(authorization code)를 확인하는 것보다는 오히려 많은 데이타베이스의 전체적인 검색(exhaustive search)에 의해 수동적인 식별을 할 수 있게 한다.The system of the present invention can be viewed in five stages. First, the image of the eye to be analyzed must be obtained in a digital form suitable for analysis as shown in block 10 of FIG. Next, the iris portion on it must be defined and separated (blocks 12, 14, 16 and 18). The defined region of the phase is then analyzed to generate the iris code (block 20). It is noted that the first iris code generated for a particular iris is stored as a reference code (block 22). The system then uses the reference code to perform identification by comparing the reference code with the provided code (block 24) to obtain a hamming distance (step 26). This data allows the system to establish, confirm or disconfirm the subject's identity (block 28) and to calculate a confidence level for the decision (block 30). The speed of this process also allows for manual identification by exhaustive search of many databases, rather than just identifying a single authorization code.

본 시스템의 실제 적용에서, 제2도에 도시된 바와 같이 디시탈화된 상은 동공(pupil; 104)을 둘러싸고 있는 홍채(iris; 102)를 갖는 눈을 도시하고 있다. 백색 부분이 되는 이 눈의 공막 부분(sclera portion; 105)은 홍채(102)를 둘러싸고 있다. 상을 처리하는 제1단게는 동공 경계(106)의 위치를 찾아서 고도의 정확성으로 홍채(102)로부터 동공(104)을 분리시킨다(제1도, 블럭 12). 이 단계는 동공 확장(pupillary dilation) 정도에 관계 없이 상이 분석될 때마다 홍채의 동일 부분이 동일한 좌표로 할당되도록 하는데 매우 중요하다.In practical application of the present system, the decitalized image as shown in FIG. 2 shows an eye with an iris 102 surrounding the pupil 104. The sclera portion 105 of this eye, which becomes a white portion, surrounds the iris 102. The first step of processing the image locates the pupil boundary 106 and separates the pupil 104 from the iris 102 with a high degree of accuracy (FIG. 1, block 12). This step is very important to ensure that the same part of the iris is assigned the same coordinate each time the image is analyzed, regardless of the degree of pupil dilation.

동공을 형성하는 홍채의 내부 경계는 동공의 경계가 본질적으로 원형의 가장 자리인 사실을 이용해 정확하게 결정될 수 있다. 제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 동공(104)은 일반적으로 어둡고 반면에 홍채(102)는 더 밝으며 여러가지로 착색되어 있다. 그러나, 이 관계는 때때로 뒤바뀔 수도 있는데, 예를 들어 어두운 홍채와 약간 탁한 내부 렌즈를 가진 눈의 경우, 또는 광학적으로 동축의 조명(눈에 직접적으로)의 경우로, 이 경우에 광은 망막으로부터 다시 반사되어 동공을 지나 밖으로 나간다. 동공의 영상이 밝을 수도 있는 또다른 이유는 각막으로부터의 거울 반사에 기인한 것이다. 동공 경계를 발견하는 범용적인 방법은 동공의 영역이 실제로 홍채보다 더 어둡거나 그렇지 않은 경우에도 신뢰성 있게 동작할 수 있을 정도로 충분히 확실해야 한다. 본 발명에서는, 소망의 확실한 동작 및 정확도를 갖는 실제의 동공 경계에 대한 증거를 종합하는 시스템이 개발되었다.The inner boundaries of the iris forming the pupil can be accurately determined using the fact that the boundaries of the pupil are essentially circular edges. As can be seen in FIG. 2, the pupil 104 is generally dark while the iris 102 is brighter and variously colored. However, this relationship may sometimes be reversed, for example in the case of an eye with a dark iris and a slightly turbid inner lens, or in the case of optically coaxial illumination (directly to the eye), in which case the light is returned from the retina. Reflects and exits through the pupil. Another reason why the pupil images may be bright is due to mirror reflections from the cornea. The universal method of finding the pupil boundary must be certain enough to operate reliably even if the area of the pupil is actually darker than the iris or not. In the present invention, a system has been developed which combines evidence for actual pupil boundaries with the desired certainty of motion and accuracy.

본 발명의 방법은 반경이 일정하게 증가하는 원을 따라서 합산되었을 때 밝기의 급작스러운 변화로서 동공 경계를 검출한다. 이와 같은 갑작스런 변화는, 원이 실제의 동공 중심 근처에 그 중심을 가질 경우와 그 반경이 실제의 동공의 반경과 같아질 때 최대로 된다. 이와 같이, 동공을 발견하는 상 처리 문제점은 최적화 문제로서 공식화될 수 있으며, 이 경우 일련의 "확장 원" (exploding circle; 일정하게 증가하는 반경)은 그들의 중심 좌표가 그리드(grid)상에서 다수의 시발점(trial point) 중 각각에서 위치하도록 배치된다. 각각의 확장 원에 대해, 또 그 반경의 각각의 값에 대해 전체 상 밝기는 이 원 위에 놓인 일정수의 점에 대해 합산된다(각 원상에서 일정수, 일반적으로 128개의 점을 사용하는 것은 단순히 원주가 증가하는데 기인하여 합산된 밝기에서의 자동적인 증가를 피한다). 상기 시스템은 반경이 확장됨에 따라 이 양에서의 최대 변화율을 검색한다. 동공 경계를 가장 잘 기술하는 좌표원에 대해서, 그 반경이 동공 중계의 반경과 부합할 때 그 경계선 주위에서 합산된 조명의 변화율에서의 갑작스런 "스파이크"(spike)가 있게 된다. 이 스파이크는 다른 모든 원에 대해서보다는 동공의 중심 좌표 및 반경을 공유하는 원에 대해서 더 크게 될 것이다. 이와 같은 방법으로, 동공을 정확하게 배치하는 문제점은 최적 문제로 변환되었고, 이 경우 3-변수 공간은 원 중심 좌표(x0,y0) 및 반경 r의 가장 양호한 조합을 검색하게 된다.The method of the present invention detects the pupil boundary as a sudden change in brightness when summed along a circle with a constantly increasing radius. This sudden change is maximal when the circle has its center near the actual pupil center and when its radius is equal to the actual pupil radius. As such, the image processing problem of finding a pupil can be formulated as an optimization problem, in which case a series of "exploding circles" have a number of starting points on the grid whose center coordinates are constant. (trial point) to be positioned at each of them. For each expanding circle, and for each value of its radius, the overall image brightness is summed for a number of points placed on this circle (using a certain number, typically 128 points on each circle, is simply the circumference Avoid an automatic increase in the sum of the brightnesses due to the increase). The system retrieves the maximum rate of change in this amount as the radius expands. For a coordinate source that best describes the pupil boundary, there will be a sudden "spike" in the rate of change of the sum of the illuminations around that boundary when the radius matches the radius of the pupil relay. This spike will be larger for a circle that shares the center coordinates and radius of the pupil than for all other circles. In this way, the problem of precisely positioning the pupil has been translated into an optimal problem, in which case the 3-variable space retrieves the best combination of circle center coordinates (x 0 , y 0 ) and radius r.

본 발명의 과정은, 반경이 r이고 중심 좌표가 (x0,y0)인 원의 원호(ds)상에서의 상 세기인 I(x,y)의 주회 적분(contour integral)을 합산하고, 그 후 반경이 증가함에 따라 r에 대해 이 양(量)의 편도 함수를 계산함으로써 수학적으로 서술될 수 있다. 이 도함수의 최대 절대값이 3 변수(x0,y0,r)의 공간에 대해 탐색하게 된다:The process of the invention sums up the contour integral of I (x, y), which is the phase intensity on the arc ds of a circle with radius r and center coordinates (x 0 , y 0 ), It can then be described mathematically by calculating this positive one-way function for r as the radius increases. The maximum absolute value of this derivative is searched for the space of three variables (x 0 , y 0 , r):

r에 대한 편도 함수는 노이즈 면역(noise immunity)에 대한 평활화된(smoothed) 또는 흐릿해진(blurred) 도함수일 수 있고, 또한 그것은 향상된 노이즈 면역 대한 백분율 변화(percentage change)로 변환(주회 적분의 현재 값으로 나눔)될 수도 있다.The partial derivative function for r can be a smoothed or blurred derivative of noise immunity, and it also translates into a percentage change for improved noise immunity (current value of round integrals). Can be divided into

또한 이 방법은 또한 주회 적분이 주회에 따라 데이타를 본질적으로 적분하기 때문에 어느 정도의 본질적인 노이즈 면역은 가지고 있고, 따라서 픽셀 밝기에서의 변칙적인 편위도 평균화하는 경향이 있다.This method also has some inherent noise immunity since the perturbation integration essentially integrates the data according to the perversion, and therefore tends to average the anomalous deviation in pixel brightness.

3-변수 공간에서의 검색 과정은 구배 상승(gradient ascent), 또는 "힐-크라이밍(hill-climbing)"에 의해 지배를 받는다. 확장 원의 후보 시리즈(candidate series)가 부분적으로 동공 내에 있다면, 식(1)에서 정의된 양의 값은 그렇지 않은 다른 원에 대한 것보다 더 크게 될 것이다. 동심원들의 중심이 실제의 동공 중심에 더 가까울수록 이 양은 더 커지게 될 것이다. 마찬가지로, 식(1)에서의 양은 적당한 반경을 갖는 원에 대해서도 더 크게 될 것이다. 즉, 본 방법은 반복 검색 과정에 의해 3개의 변수의 최적 조합을 찾을 수 있고, 이 과정에서 3개의 변수의 변화의 단계 크기는 각각의 연속한 반복에 따라 감소하게 된다. 3-변수 공간에서(개선율이 최대로 되는) 최상의 방향으로 항상 이동시켜 각각의 연속한 반복에서 이들 단계 크기를 감소시킴으로써 상기 방법은 신속하게 수렴하게 된다. 통상적으로 단지 4번 또는 5번 반복한 후에, 3개의 변수의 최적 값들은 한 픽셀보다 작은 범위 내에서 결정된다. (x0,y0,r)에 대한 값들은 차후의 홍채 분석을 위해 극좌표 시스템의 원점 뿐만 아니라 평가된 동공 경계를 결정한다.The search process in the 3-variable space is dominated by gradient ascent, or "hill-climbing". If the candidate series of expansion circles is partially within the pupil, the positive value defined in equation (1) will be larger than for other circles that are not. The closer the center of the concentric circles is to the actual center of pupil, the larger this amount will be. Likewise, the amount in equation (1) will be greater for a circle with a suitable radius. That is, the method can find the optimal combination of three variables by the iterative search process, in which the step size of the change of the three variables is reduced with each successive iteration. The method converges quickly by always moving in the best direction in the 3-variable space (maximum improvement) to reduce these step sizes in each successive iteration. Typically after only four or five iterations, the optimal values of the three variables are determined within a range of less than one pixel. The values for (x 0 , y 0 , r) determine the estimated pupil boundary as well as the origin of the polar coordinate system for subsequent iris analysis.

또한, 동공 경계를 발견하여 추적하는 이런 효과적인 방법은 가짜에 대응하는 중요한 안전 장치를 제공한다. 홍채 패턴에 근거한 식별 시스템을 무력화시키기 위한 한가지 확실한 방법은 비디오 카메라에 다른 사람의 눈의 사진을 제공하거나 또는 심지어 인증된 홍채를 가진 상으로 인쇄된 콘택트 렌즈를 착용하는 것이다. 그러나, 살아있는 눈의 중요한 특징은 동공 반경이 균일한 조명하에서도 초당 한번 내지 두번 작은 진동("히푸스"(hippus))을 계속한다는 것이다. 홍채의 사진 또는 홍채 상으로 인쇄된 콘택트 렌즈는 시간에 따라 이와 같은 변동을 나타내지 않게 된다. 동공 경계를 발견 및 추적하기 위한 상기의 과정은 매우 고속이기 때문에, 계속하여 몇개의 상을 획득하여 시간에 따른 동공 직경을 모니터하는 것이 가능하다. 시간에 따른 홍채 패턴에서의 히푸스 진동 또는 다른 작은 변동이 없는 것은 살아 있는 홍채이기보다는 오히려 사진 또는 모조품(simulacrum)이 제공되었다는 증거를 나타내는 것이 된다. 살아있는 홍채와 모조품 또는 사진을 구별할 수 있는 능력은 동공 경계를 정의 및 추적하는 고속 수단에 의해 가능하게 되는 중요한 보안 자산이 된다.In addition, this effective method of finding and tracking pupil boundaries provides an important safeguard against fakes. One sure way to disable the identification system based on the iris pattern is to provide a video camera with a picture of another person's eyes or even wear a contact lens printed with a certified iris. An important feature of living eyes, however, is that they continue to undergo small vibrations ("hippus") once or twice per second, even under uniform illumination. Contact lenses printed on photographs or images of the iris do not exhibit this variation over time. Since the above process for finding and tracking pupil boundaries is very fast, it is possible to continuously acquire several images and monitor the pupil diameter over time. The absence of hippus oscillations or other small variations in the iris pattern over time is indicative of evidence that a photograph or simulacrum has been provided rather than a living iris. The ability to distinguish living irises from counterfeits or photographs is an important security asset made possible by high-speed means of defining and tracking pupil boundaries.

경계 및 중심이 결정되면, 그 다음 단계는 공막과 만나게 되는 홍채의 외부 경계, 또는 림부스(limbus)의 위치를 알아내는 것이다. 여기서 고려해야 중요한 점은 동공이 항상 홍채 내의 중심에 있지 않다는 사실이다. 우측 및 좌측 림부스까지의 반경 길이는 20% 정도까지 변동할 수 있어 이 두 거리는 적당한 홍채 좌표계를 생성하기 위해 계산되어 있어야 한다. 또 다른 고려할 사항으로는 위 및 아래 눈꺼풀은 일반적으로 홍채의 상부 및 하부 경계를 흐리게 하기 때문에 이들 영역들은 홍채 분석에서 제외되야 한다는 사실이다.Once the boundary and center have been determined, the next step is to locate the outer boundary of the iris, or limbus, that will meet the sclera. An important point to consider here is that the pupil is not always centered within the iris. Radius lengths to the right and left limbs can vary by as much as 20%, so these two distances must be calculated to produce the proper iris coordinate system. Another consideration is the fact that these areas should be excluded from the iris analysis because the upper and lower eyelids generally blur the upper and lower boundaries of the iris.

동공 경계를 정확하게 결정하는 "확장 원"과 같은 일반적인 방법은 두가지의 수정을 거쳐 홍채의 외부 경계를 찾아내는데 사용될 수 있다. 첫째로, 위 및 아래 눈꺼풀 차단 및 일반적으로 같지 않은 좌측 및 우측 대뇌변연계 거리(limbic distance)가 주어지면, 상기 방법은 수평 자오선을 따라 3시 방향에 하나 및 9시 방향에 하나씩 각각/4 라디안(45도)의 원호각을 갖는 단지 2개의 원호로 한정된다. 홍채의 양 측상에서 이들 두개의 경계까지의 거리는 별도로 측정된다. 둘째로, 식(1)에서 최대값을 생성할 수 있는 홍채 내의 가능한 동심 텍스쳐 때문에, 동공 경계에 대해 이전에 사용된 주회 적분은 림부스를 검색하는데 홍채의 세부 사항을 없애 버리는 면적분으로 대체된다. 사실상, "확장 원"은 양측에 있는 공막을 의미하는 유지된 조명 단계를 검색하는 2개의 수평적인 "확장 파이 웨지(exploding pie wedge)"로 대체된다. 이전과 같이, 검색 과정은 확장 반경이 증가함에 따라 적분된 조명의 변화율의 최대값을 찾는 것 중 하나를 유지한다. 조명 적분의 증가하는 영역을 보상한 후에, 반경에 대한 이 도함수에서의 최대값은 변치 않고 홍채의 정확한 좌측 및 우측 경계와 일치한다.A common method, such as an "extension circle" to accurately determine the pupil boundary, can be used to find the outer boundary of the iris through two modifications. First, given the upper and lower eyelid blockages and generally unequal left and right limbic distances, the method is one at 3 o'clock and one at 9 o'clock, respectively, along the horizontal meridian. It is limited to only two arcs with an arc angle of / 4 radians (45 degrees). The distances between these two boundaries on both sides of the iris are measured separately. Second, because of the possible concentric textures in the iris that can produce the maximum in Eq. (1), the circular integral previously used for the pupil boundary is replaced by the area fraction that removes the details of the iris in retrieving the limbus. . In fact, the "expansion circle" is replaced by two horizontal "exploding pie wedges" which search for the maintained illumination stage, meaning the sclera on both sides. As before, the search process maintains one of finding the maximum value of the rate of change of integrated illumination as the radius of expansion increases. After compensating for the increasing area of illumination integration, the maximum in this derivative for the radius remains unchanged to coincide with the exact left and right boundaries of the iris.

수학적으로는, 이 동작은 이하의 식을 최대로 하는 r(동공 중심으로부터 좌측 또는 우측까지의 거리)의 값을 검색함으로써 구현된다:Mathematically, this operation is implemented by searching for the value of r (distance from the center of the pupil to the left or to the right) that maximizes the following equation:

여기서, r0은 동공 반경(이전에 계산됨)이고, δ는 가느다란 방사상 구각(thin radial shell); 일반적으로 0.1r0)이며, I(ρ,θ)는 극좌표 ρ와 θ로 지금 표시된 상 강도이고,는 각각 3시 방향 또는 9시 방향 자오선에 해당하는 0 또는와 같다. 홍채의 외부 경계를 검색하는데 1.5r0와 10r0(즉, 동공 반경의 1.5배 내지 10배) 사이의 r값에 대한 이 표현식을 계산하여 동공과 홍채의 넓은 범위의 가능한 상대적 직경을 포함하게 하는 것이 가능하다는 것이 알려져 있었다. 이와 마찬가지로, 식(2)에서 적분의 원호각으로서 +/-/8를 선택하는 것은 위 및 아래 눈꺼풀을 피하기 위해 파이 웨지에 대한 유용한 수평각 분리자(horizontal angular delimiter)라는 것이 증명되었다. 식(2)로부터 계산된 결과가 제2도에서 홍채(102)상의 일련의 백색 점들 110-1 및 110-r로서 도시되어 있으며 이들은 홍채의 좌측 및 우측 경계와 정확하게 일치한다.Where r 0 is the pupil radius (previously calculated) and δ is a thin radial shell; In general, 0.1r 0 ), I (ρ, θ) is the phase intensity, now represented by polar coordinates ρ and θ, Is 0 or the corresponding meridian at 3 o'clock or 9 o'clock, respectively Same as Search for the outer boundary of the iris by calculating this expression for r values between 1.5r 0 and 10r 0 (ie 1.5 times to 10 times the pupil radius) to cover the widest possible diameter of the pupil and iris. It was known that it is possible. Similarly, +/- as the arc angle of the integral in equation (2). Choosing / 8 has proven to be a useful horizontal angular delimiter for pie wedges to avoid the upper and lower eyelids. The results calculated from equation (2) are shown in FIG. 2 as a series of white dots 110-1 and 110-r on iris 102, which exactly coincide with the left and right boundaries of the iris.

요약하면, 식(1)은 홍채의 내부 경계, 즉 동공 경계를 찾아내는 것이다. 이 식은 여러가지 중심 위치에서 일련의 "확장 원"을 발생하여 원을 따라 적분된 조명에서 변화율이 가장 큰 절대값의 생기는 변수들(x0와 y0중심, 반경 r)의 하나의 조합을 반복적으로 검색한다. 그러므로, 원에 따른 조명의 주회 적분의 r에 대한 편도 함수의 최대 절대값을 찾게 된다. 이 검색은 구배-상승(gradient-ascent)의 매우 효율적인 반복 과정에서 x0, y0, r 변수를 포함한다. 식(2)는 백색 공막이 시작되는 홍채의 외부 경계, 즉 림부스를 찾는다. 식(1)에서와 같이 확장 원들과 동일한 과정이 작용하지만, (i)어려움을 야기할 수 있는 위 및 아래 눈꺼풀 차단과 (ii)홍채가 동공 보다 덜 균일하다는 사실 외에는 식(1)의 알고리즘을 곤경스럽게 할 수 있는 큰 "원형 가장자리(circulat edge)" 그 자체를 가질 수도 있다. 그래서, 식(2)은 그 대신에 수평 자오선에서 일련의 "확장 파이 웨지"를 규정하여(그러므로 위 및 아래 눈꺼풀을 피하게 됨) 단지 원을 따라 하기보다는 오히려 파이 웨지 내에서 조명을 적분하게 된다. 그러므로, 식(2)는 식(1)에서와 같이 주회 적분을 하기 보다는 반경에 대해 미분된 극좌표에서의 면 적분을 규정하고 있다.In summary, equation (1) finds the inner boundary of the iris, that is, the pupil boundary. This equation generates a series of "extended circles" at various center positions, and iteratively combines one combination of the variable (x 0 and y 0 center, radius r) with the largest change in the illumination along the circle. Search. Therefore, we find the maximum absolute value of the partial derivative function for r of the circular integration of the illumination along the circle. This search includes x 0 , y 0 , and r variables in a highly efficient iteration of gradient-ascent. Equation (2) finds the outer boundary of the iris, that is, the limbus, where the white sclera begins. The same process works as with the expanding circles, as in Eq. (1), but except for (i) blocking the upper and lower eyelids, which can cause difficulties, and (ii) the fact that the iris is less uniform than the pupil, It may have a large "circulat edge" itself that can be awkward. Thus, Equation (2) instead defines a series of "extended pie wedges" at the horizontal meridian (and thus avoids the upper and lower eyelids), integrating illumination within the pie wedge rather than just along a circle. . Therefore, Eq. (2) prescribes the integral of the area in polar coordinates that is differentiated with respect to the radius, rather than the circumferential integration as in Eq. (1).

동공 경계 및 림부수의 위치가 확립되고 극좌표의 원점이 동공의 중심에 고정되어 있을 경우, 일련의 분석 지역이 홍채의 영역들에 할당된다. 이들은 주어진 상에서 홍채의 전체 크기가 얼마이든지간에 코드에서 크기 불변을 달성하기 위하여 동공과 림부스 사이의 반경 거리의 일정한 직선 단편에서 집중적으로 규정된다. 이와 같이 홍채에 대한 극좌표계는 그의 각 좌표 및 반경 좌표 모두에서 차원이 없다. 홍채는 동공 반사 작용(pupillary reflex)으로 이완 및 수축하는 고무판으로서 근사적으로 모델링될 수 있기 때문에, 그의 텍스쳐 및 마킹(marking)은 그에 따라 이완 및 수축하게 된다. 이들 변형(distortion)은 거리를 단지 홍채의 내부 경계(동공)로부터 그의 외부 경계까지의 전체 거리의 다른 부분으로써 표시하는 반경 좌표를 사용함으로써 제거된다. 이와 같이 다른 경우에 동공 확장의 다른 상태에 주어진 홍채는 거의 동일한 홍채 코드를 발생해야 한다. 이 무차원의 좌표계가 목표로 하는 다른 목적은, 다른 거리에서의 상 획들에 기인하여 홍채 영상 그 자체의 전체 크기에서의 차이가 계산된 홍채 코드를 변경시키지 않게 하는 것이다.When the position of the pupil boundary and rim number is established and the origin of the polar coordinate is fixed at the center of the pupil, a series of analysis regions are assigned to the regions of the iris. These are intensively defined in constant straight segments of the radial distance between the pupil and the limbus to achieve size invariance in the code, whatever the overall size of the iris in a given phase. Thus the polar coordinate system for the iris is dimensionless in both its angular coordinates and the radial coordinates. Since the iris can be modeled approximately as a rubber sheet that relaxes and contracts with a pupillary reflex, its texture and markings thus relax and contract. These distortions are eliminated by using radial coordinates that represent the distance as just another part of the total distance from the inner boundary (the pupil) of the iris to its outer boundary. As such, the irises given to different states of pupil dilation should generate approximately the same iris code. Another aim of this dimensionless coordinate system is to ensure that differences in the overall size of the iris image itself, due to strokes at different distances, do not alter the calculated iris code.

일반적으로 동공은 홍채 내에서 수평상 완전히 중심에 위치하고 있지 않기 때문에, 분할(fractionation)이 코사인적으로 각(angle)에 의해 가중된 우측 및 좌측림부스 평가값에 근거하여 이루어질 필요가 있다. 위 눈꺼풀에 의한 상부 홍채의 빈번한 부분적 차단 및 하부 홍채의 일부분을 흐릿하게 하는 각막으로부터의 거울 반사에 기인하여, 이들 영역은 분석 및 인코딩으로부터 제외된다. 특정 홍채 영상에 중첩된 이들의 궁극적인 분석 영역의 설명은 제2도에서 볼 수 있다.Since the pupils are generally not completely horizontally centered in the iris, the fractionation needs to be based on the right and left rim booth values weighted cosineally by the angle. These areas are excluded from analysis and encoding due to frequent partial blockage of the upper iris by the upper eyelid and mirror reflections from the cornea that blur a portion of the lower iris. A description of their ultimate analysis area superimposed on a particular iris image can be seen in FIG.

특히, 분석하게 될 홍채 부분은 분석 대역(112; 제2도 참조)으로 매핑되고 세분화된다. 이들 분석 대역들은 흔히 있는 바와 같이 특정 홍채의 내부 및 외부 경계가 동심이 아닐 경우 약간 변형될 수도 있는 반경 죄표를 갖는 특정한 극좌표계에서 정의된다. 특히, 홍채 근처의 각 좌표의 경우에, 어떤 점의 반경 좌표 r은 그 광선을 따라서 동공 경계로부터 공막까지의 거리의 일부에 의해 정의된다. 이와 같이, 각 좌표가 (전통적으로) 0도와 360도 사이의 차원이 없는 양인 것과 같이, 반경 좌표도 이 유계 체계(bounded system)에서 차원이 없으며 홍채 상의 전체 크기에 상관없이 또 동공 확장의 정도에 관계없이 항상 0과 1 사이의 구간에 있게 된다. 그러므로, 이와 같은 이중의 차원 없는(doubly-dimensionless) 극좌표계는 본질적으로 크기-불변(size-invariant)(즉, 본질적으로 눈으로부터 비디오 카메라까지의 거리에서의 변동을 보상함)이다. 마찬가지로, 이 좌표계는 또한 본질적으로 홍채의 내부 및 외부 경계의 비동심성(non-concentricity)을 보상한다.In particular, the iris portion to be analyzed is mapped and segmented into analysis band 112 (see also FIG. 2). These bands of analysis are defined in a particular polar coordinate system with a radial punctuation that, as is common, may be slightly deformed if the inner and outer boundaries of a particular iris are not concentric. In particular, for each coordinate near the iris, the radial coordinate r of a point is defined by a portion of the distance from the pupil boundary to the sclera along its ray. Thus, just as each coordinate is (traditional) a dimensionless amount between 0 and 360 degrees, the radial coordinate is dimensionless in this bounded system and is independent of the overall size of the iris and the degree of pupil dilation. Regardless, it will always be in the range between 0 and 1. Thus, such a double-dimensionless polar coordinate system is essentially size-invariant (ie, essentially compensates for the variation in distance from the eye to the video camera). Likewise, this coordinate system also essentially compensates for the non-concentricity of the inner and outer boundaries of the iris.

분석 대역(112)의 4가지 추가적인 특수한 특징들은 이상적인 환상의 상동증(stereotype)으로부터 많은 홍채 상들의 벗어남을 보상하는데 필요로 된다. 첫째로, 동공(104) 자체는 종종 비규칙적인 경계를 갖기 때문에, 가장 안쪽에 있는 분석 대역은 동공을 완전히 제외시키기 위해 동공의 평균 반경의 약 1.1배의 반경으로 시작한다. 마찬가지로, 홍채(102)로부터 공막(105)으로의 변이(transition),가 똑같이 비규칙적이고 비원형일 수 있기 때문에, 가장 바깥의 분석 대역은 홍채의 외부 경계까지의 거리(중간의 각들에서 코사인적으로 가중되어 우측 및 좌측까지 측정됨)의 약 80%까지만 뻗어있다. 셋째로, 눈꺼풀에 의해 홍채의 상부 및 하부 부분의 차단에 대한 준비를 하여야 하고, 넷째로 어두운 조명이 사용되는 경우(일반적으로 아래로 부터) 홍채의 일부분을 덮을 수도 있는 거울 반사에 대해서도 준비를 하여야 한다. 이들 가상적인 특징들이 가장 바깥에 있는 분석 대역들을 수평 자오선상에 중심을 둔 2개의 부채꼴로 한정함으로써 배제됨으로, 즉 위 및 아래 눈꺼풀에 의해 또한 아래로부터의 조명의 거울 반사에 대한 6시 방향 근처의 좁은 노치(notch)를 배제함으로써 차단될지도 모르는 영역을 피하게 한다. 이들 배제된 영역들이 제2도에서 114a 및 114b로 표시되어 있다. 홍채 영역을 상기에서 정의한 내부 및 외부 경계 사이의 일정한 반경 거리의 일부에서 8개의 환상의 분석 대역(112)으로 분할하는 것이 더 낫다.Four additional special features of the analysis band 112 are needed to compensate for the deviation of many iris images from the ideal illusion stereotype. First, because the pupil 104 itself often has irregular boundaries, the innermost analysis zone begins with a radius approximately 1.1 times the average radius of the pupil to completely exclude the pupil. Likewise, since the transition from iris 102 to sclera 105 may be equally irregular and non-circular, the outermost band of analysis is the distance to the outer boundary of the iris (cosineically at intermediate angles). Weighted up to about 80% of the right and left). Third, prepare for blocking the upper and lower parts of the iris by the eyelids; and fourth, prepare for mirror reflections that may cover a portion of the iris when dark lighting is used (usually from below). do. These hypothetical features are excluded by confining the outermost analysis bands to two sectors centered on the horizontal meridian, ie by the upper and lower eyelids and near the 6 o'clock direction of the mirror reflection of the illumination from below. By eliminating a narrow notch it avoids areas that might be blocked. These excluded areas are labeled 114a and 114b in FIG. It is better to divide the iris area into eight annular analysis bands 112 at a portion of the constant radial distance between the inner and outer boundaries defined above.

분석을 받게 되는 상 영역을 정확하게 정의한 다음, 시스템은 그 영역으로부터 얻은 데이타를 처리하여 제1도의 블럭(20)에서 나타낸 바와 같이 식별 코드를 생성한다. 선행 기술에서 서술된 시스템과는 달리, 본 발명은 동공 확장의 양을 제어하는 것에 의존하지 않는다. 오히려, 홍채의 내부 경계로부터 외부 경계까지의 거리의 어떤 일부를 단순히 측정하여 분할하는 무차원의 반경 좌표 때문에, 어떤 홍채조직의 일부는 항상 동일한 분석 대역 내에 들게 되고, 홍채가 동공 확장에 기인하여 얼마나 인장 또는 수축되었는지에 관게없이 동일한 위치 좌표를 가지게 된다. 이와 같은 무차원의 좌표계는 홍채의 이완이 고무판의 이완으로 근사화될 수 있다는 사실을 이용하고 있고, 따라서 그의 마킹은 좌표계가 동일한 양만큼 이완하기 때문에 변형되지 않은 형태로 수학적으로 복구될 수 있다. 그러므로, 홍채의 텍스쳐는 동공 확장의 정도에 관게없이 또한 홍채 영상의 전체 크기에 관계없이 항상 본질적으로 동일한 홍채 코드로 인코드된다.After accurately defining the phase region to be analyzed, the system processes the data obtained from that region to generate an identification code as shown in block 20 of FIG. Unlike the system described in the prior art, the present invention does not rely on controlling the amount of pupil dilation. Rather, because of the dimensionless radial coordinates that simply measure and divide some of the distance from the inner boundary of the iris to the outer boundary, some of the iris tissues are always within the same band of analysis and how the iris is due to pupil dilation. They will have the same position coordinates regardless of whether they are tensioned or retracted. This dimensionless coordinate system takes advantage of the fact that the relaxation of the iris can be approximated by the relaxation of the rubber plate, and thus his marking can be mathematically restored to an undeformed form because the coordinate system relaxes by the same amount. Therefore, the texture of the iris is always encoded with essentially the same iris code regardless of the degree of pupil dilation and regardless of the overall size of the iris image.

홍채의 상세한 패턴 등과 같은 상들로부터 텍스쳐 정보를 추출하는 효과적인 전략은 2-D 가버 필터(Gabor filter)와 같은 4분 대역 통과 필터와의 컨벌루션(convolution)이다. 이들 2-D 필터는 1980년과 1985년에 발명자에 의해 영장류 동물의 시각 피질(primate visual cortex)의 뉴런(neuron)에서 관찰된 배향- 및 주파수- 선택적 수용 필드 특성(orientation-and frequency-selective receptive field property)을 이해하기 위한 기본 골격으로서, 또한 실제의 상 분석 문제에 대한 유용한 조작자로서 제안되었다. 도그만, 제이.(Daugman, J.)(1980) "코티컬 수용 필드프로필의 2차원 스펙트럼 분석(Two-Dimensional Spectral Analysis Of Cortical Receptive Field Profiles)", Vision Research 20, pp. 847-856과 도그만, 제이.(Daugman, J.)(1985) "2차원 시각 코티컬 필터에 의해 최적화된 공간, 공간 주파수 및 배향에서의 해상도에 대한 불확실성 관계(Uncertainty Relation For Resolution In Space, Spatial Frequency, And Orientation Optimized By Two-Dimensional Visual Cortical Filters)," Journal Of The Optical Society Of America, Volume 2 (7), pp. 1160-1169를 참조하기 바란다. 연대 최적 필터(conjointly optimal filter)로서 그들은 2-D 위치와 함께 공간 주파수 및 배향 정보에 대해 동시에 최대의 해상도를 제공한다; 그들은 불가피한 불확실성 원리의 지배를 받는 이들 4개의 변수들에 결합 불확실성에 대한 하한(lower bound)을 고유하게 성취한다. 이들 특징들은 텍스쳐의 위치 종속성 및 2-D 스펙트럼 특이성 때문에 특히 텍스쳐 분석에 유용하다.An effective strategy for extracting texture information from phases such as detailed patterns of the iris is convolution with a four-minute bandpass filter such as a 2-D Gabor filter. These 2-D filters are orientation- and frequency-selective receptive observed by inventors in the neurons of the primate visual cortex of primate animals in 1980 and 1985. As a basic framework for understanding field properties, it is also proposed as a useful operator for actual phase analysis problems. Daugman, J. (1980) "Two-Dimensional Spectral Analysis Of Cortical Receptive Field Profiles", Vision Research 20, pp. 847-856 and Dougman, J. (1985) "Uncertainty Relation For Resolution In Space, optimized by space, spatial frequency and orientation optimized by a two-dimensional visual cortical filter. Spatial Frequency, And Orientation Optimized By Two-Dimensional Visual Cortical Filters), "Journal Of The Optical Society Of America, Volume 2 (7), pp. See 1160-1169. As a conjointly optimal filter they provide maximum resolution simultaneously for spatial frequency and orientation information with 2-D position; They inherently achieve a lower bound on binding uncertainty for these four variables, which are governed by the inevitable uncertainty principle. These features are particularly useful for texture analysis because of the location dependence of the texture and the 2-D spectral specificity.

2-D 가버 필터 계열 중 2가지는 제3도 그들의 외각 플롯(contour plot)과 함께 우대칭(even-symmetric) 및 기대칭(odd-symmetric)의 파형 프로파일로 도시되어 있다. 많은 다른 크기 및 위치로 정의된 이들 국부화되고 파동치는 2-D 함수들은 원래의 상 픽셀 데이타가 곱해지고 그들의 지원 영역에서 적분되어 상 텍스쳐 정보를 기술, 추출 및 인코드하는 계수들을 생성하게 된다. 출원인은 그들이 데니스 가버(Dennis garbor)에 의해 1946년에 1차원으로 논의된 기본 함수들의 부류를 2-D 일반화한 것이기 때문에 이들에 대해서 " 2-D 가버 필터"라고 명명하였다. 가버, 디.(Garbor, D.)(1946) "통신 이론(Theory Of Communication)" J. Ins. Elec. Eng. Vol. 93, pp. 429-457을 참조하기 바란다.Two of the 2-D Gabor filter families are shown in FIG. 3 with even-symmetric and odd-symmetric waveform profiles along with their contour plots. Defined in many different sizes and positions, these localized, undulating 2-D functions are multiplied by the original image pixel data and integrated in their support area to produce coefficients that describe, extract, and encode image texture information. Applicants named them "2-D Gabor filters" because they were a 2-D generalization of the class of basic functions discussed in 1946 in one dimension by Dennis Garbor. Garbor, D. (1946) "Theory Of Communication" J. Ins. Elec. Eng. Vol. 93, pp. See 429-457.

본 발명에서 사용한 2-D 가버 필터는 다음과 같이 극좌표로 정의된다.The 2-D Gabor filter used in the present invention is defined in polar coordinates as follows.

여기서, r은 반경이고,는 라디안으로 된 각도이며,는 각 주파수이며는 상수이다.Where r is the radius, Is the angle in radians, Is each frequency And Is a constant.

상기 분석 함수에서 나온 사분(우대칭 및 기대칭)필터쌍의 실수 및 허수부가 모드 사용된다. 자유 변수에 역비례 관계로 함께 변하여 주파수-선택성 사분 필터의 멀티-스케일 자기-유사 계열을 발생한다. 그들은 각 위치에서 두가지의 직각 위상 모두가 사용되기 때문에 사분면에 있다. 그들은 그들 모두의 크기 및 주파수 파라메타의 역비례 관계가 공통 형상을 공유하는 서로의 확장으로 만들기 때문에 자기-유사로 된다. 0및 r0로 규정된 그들의 위치는 홍채의 분석 대역에 걸쳐 있다.The real and imaginary parts of the quadrant (preferential and expected) filter pairs from the analytical function are used. Free variables And Is They change together in inverse relation to generate a multi-scale self-similar series of frequency-selective quadrature filters. They are in quadrant because both quadratures are used at each location. They become self-similar because the inverse relationship of all of their magnitude and frequency parameters makes them an extension of each other sharing a common shape. Their positions, defined as 0 and r 0 , span the analysis band of the iris.

홍채 코드가 극좌표에서 2-D 가버 필터를 통과함으로써 발생되는 방식은 제4a, 4b 및 4c도에 도시되어 있다. 상부 트레이스(upper trace : 제4a도)는 특정 반경으로 홍채 주위를 1-D 스캔한 것을 나타내며 영상의 휘도를 홍채 주변의 각좌표의 함수로서 플롯하고 있다(간략함을 위해, 이 영상은 여기에서 2-D 신호보다는 1-D 신호로서 나타내어져 있다). 두번째 트레이스(제4b도)는 홍채의 각각에 대응하는 각 좌표에 위치한 특정 크기 및 대칭성을 갖는 가버 필터의 응답을 나타낸 것이다. 주의할 점은 가버 필터의 대역 통과 특성 때문에, 원래의 입력 신호에 대한 그들의 응답은 정(positive) 또는 부(negative)일 수 있으며 영(zero)을 중심으로 하고 있다는 것이다. 아래로부터의 조명에 의해 생기는 홍채 주변에서 상하로 점진적으로 변하는 원신호(raw signal)의 휘도에서의 저속의 비정보적인 천이는 고주파 노이즈로서 대역 통과 가버 필터에 의해 제거된다.The manner in which the iris code is generated by passing the 2-D Gabor filter in polar coordinates is shown in Figures 4a, 4b and 4c. The upper trace (figure 4a) represents a 1-D scan around the iris with a certain radius and plots the brightness of the image as a function of the angular coordinates around the iris (for simplicity, this image is shown here As a 1-D signal rather than a 2-D signal). The second trace (Figure 4b) shows the response of the Gabor filter with a particular size and symmetry located at each coordinate corresponding to each of the irises. Note that because of the bandpass nature of Gabor filters, their response to the original input signal can be positive or negative and centered around zero. Slow, non-informative transitions in the brightness of the raw signal, which gradually change up and down around the iris caused by illumination from below, are removed by the bandpass Gabor filter as high frequency noise.

홍채 코드에서 각 비트는 홍채상에서 어떤 크기, 대칭성 및 위치를 갖는 특정한 2-D 가버 필터의 응답이 정 또는 부인가에 의해 결정된다. 이 과정이 식 4, 5, 6 및 7에서 나타나있다. 인코드되는 것이 "부호 비트"이기 때문에, 이 정보는 상기한 바와 같이 입력 영상과 2-D 가버 필터의 곱을 적분하여 생기는 계수의 최상위비트(MSB)에 해당한다. 2-D 가버 필터의 우 사분 대칭성(even quadrature symmetry) 및 기 사분 대칭성(odd quadrature symmetry)을 이용하여 독립적인 정보를 추출하는 것은 복소수 형태로된 2-D 가버 필터의 대응 실수부 및 허수부에 의해 결정된 비트에 대해 첨자 Re 및 Im으로 표시되어 있다.Each bit in the iris code is determined by the positive or negative response of a particular 2-D Gabor filter having a certain size, symmetry, and position on the iris. This process is shown in equations 4, 5, 6 and 7. Since it is the "sign bit" to be encoded, this information corresponds to the most significant bit (MSB) of the coefficient resulting from the integration of the product of the input image and the 2-D Gabor filter as described above. Extracting the independent information using the two quadrature symmetry and the odd quadrature symmetry of the 2-D Gabor filter is the corresponding real and imaginary parts of the complex 2-D Gabor filter. The bits determined by are denoted by the subscripts Re and Im.

이들 조건식들(식 4 내지 식 7)은 분석의 다중 스케일(파라메타,,에 의해 설정됨)을 거쳐 또 홍채 상의 정의된 분석 대역 내에서 모든 샘플링된 위치(극좌표 파라메타 r과에 의해 설정됨)에 걸쳐 홍채 코드에서의 각각의 2,048 비트를 결정한다. 주목할 만한 것은 데이타 압축의 거의 대부분은 그의 디코럴레이팅 특성(decorrelating nature) 때문에 그런 코드에서 달성된다. 원래의 홍채 상은 일반적으로 262,000 바이트(512 ×512 픽셀 어레이, 각 픽셀은 한 바이트를 필요로 함)로 이루어질 수도 있는 반면에, 대부분의 홍채 텍스쳐는 이 멀티-스케일 2-D 가버 코드에 의해 단지 1/1,000 정도의 데이타(즉 256 바이트)만으로 구성되는 매우 콤팩트한 사인으로 감소되어 있었다.These conditional expressions (Equations 4 through 7) can be used to determine the multiple scale (parameter) , , All sampled positions (polar parameter r and Each 2,048 bits in the iris code. Notably, almost all of the data compression is achieved in such code because of its decorrelating nature. The original iris image may typically consist of 262,000 bytes (512 × 512 pixel arrays, each pixel requires one byte), while most iris textures are only 1 by this multi-scale 2-D Gabor code. It was reduced to a very compact sine consisting of only about 1,000 data (ie 256 bytes).

256-바이트 홍채 코드의 일예가 제2도의 상부에 기입되어 있고, 256 각 컬럼으로 구성되어 있으며 각각은 동심인 분석 대역에서 계산된 8 비트를 가지고 있다. 어떤 코드에서는 2,048 비트가 있지만, 코드는 2,048보다 작은 독립적인 이진 자유도를 가지고 있다. 주요 원인은 홍채에 상당한 반경 방향 상관(radial correlation)이 존재하기 때문이다. 예를 들어, 어떤 골(furrow)은 현저한 반경 거리에 걸쳐 퍼지는 경향이 있어, 몇개의 멀리 떨어져있는 코드 부분에 영향을 미치다. 두번째 이유는 대역 통과 2-D 가버 필터의 저역통과 구성 요소에 의해 상관이 유입된다는 것이다. 특히, 선형 필터와 콘버루션된 어떤 신호도 그 필터의 대역폭의 역(reciprocal)과 같은 상관 거리(correlation distance)를 획득하게 된다.An example of a 256-byte iris code is written at the top of FIG. 2, consisting of 256 columns, each with 8 bits calculated in the concentric analysis band. Some code has 2,048 bits, but the code has independent binary degrees of freedom less than 2,048. The main reason is the presence of significant radial correlation in the iris. For example, some furrows tend to spread over significant radial distances, affecting some distant parts of the cord. The second reason is that the correlation is introduced by the lowpass components of the bandpass 2-D Gabor filter. In particular, any signal convolved with a linear filter will obtain a correlation distance equal to the reciprocal of the filter's bandwidth.

실로 다수의 독립적인 자유도는 매우 많은 홍채 코드에 걸쳐 해밍 거리의 분포(불일치하는 비트의 부분)를 검사하여 각 코드를 비트마다 다른 홍채로부터 계산된 다른 모든 코드와 비교함으로써 추정될 수 있다. 각 비트는 1 또는 0인 동일한 확률을 갖기 때문에, 다른 홍채 코드로부터의 한쌍의 비트가 일치하지 않을 확률 p=0.5이 있다. 어떤 코드에서의 2,048 비트 각각이 한 비트 걸러 있는 비트에서 독립 적일 경우에, 관측된 해밍 거리의 분포는 p=0.5 이고, N=2,048인 이항 분포와 동등하게 된다(환언하면, 온전한 동전을 반복하여 던지고 2048의 동전 던짐의 각 회마다 윗 부분일 경우를 카운팅하는 것과 동등함). 다른 홍채로부터의 2064 코드들 주에서 관측된 해밍 거리의 실제의 분포는 제5도에 도시되어 있다. 그의 표준 오차는 평균 μ=0.502인 근처에서 σ=0.038이다. 이항 분포의 표준 편차가으로 주어지기 때문에, 관측된 해밍 거리의 분포는 N=173 비트인 이항 분포와 동등하고, 도 10에 도시된 관측된 홍채 코드 데이타에 실제로 적합한 그런 훌륭한 매치를 나타낸다. 이와 같이, 2048 비트 홍채 코드에는 약 173 독립적인 이진 자유도가 있다.Indeed, a large number of independent degrees of freedom can be estimated by examining the distribution of hamming distances (parts of inconsistent bits) over very many iris codes and comparing each code with every other code computed from the other iris for each bit. Since each bit has the same probability of 1 or 0, there is a probability p = 0.5 that a pair of bits from different iris codes will not match. When each 2,048 bits in a code are independent of every other bit, the distribution of observed hamming distances is equivalent to a binomial distribution with p = 0.5 and N = 2,048 (in other words, repeating the intact coin Equivalent to counting the top part of each throw of a 2048 coin toss). The actual distribution of the Hamming distance observed in the 2064 codes note from the other iris is shown in FIG. Its standard error is sigma = 0.038 in the vicinity of the average μ = 0.502. The standard deviation of the binomial distribution Since the distribution of observed hamming distances is equivalent to a binomial distribution with N = 173 bits, it represents such a good match that is actually suitable for the observed iris code data shown in FIG. As such, the 2048 bit iris code has about 173 independent binary degrees of freedom.

2048 비트 홍채 코드의 복잡도 또는 차원의 측정값으로 N=173 이진 자유도의 이항 추정값을 사용하여, 다른 홍채로부터의 2개의 코드가 우연히 일치할 확률을 계산할 수 있다. 2-D 가버 필터가 정 또는 부 바이어스를 갖고 있지 않기 때문에, 어떤 주어진 비트가 1 또는 0이 될 연역적 가능성(a priori odds)은 짝수이고, 따라서 확률은 2개의 다른 홍채 코드에서 2개의 대응하는 비트가 동일하게 되는 0.5이다. 홍채 코드 내에서의 부분 상관으로 인수분해를 하고 홍채 코드 사이의 독립성을 가정할 경우, 2개의 다른 홍채가 동일한 코드를 발생할 짝수는 2173개 하나이고, 1052중 하나와 같다.Using a binary estimate of N = 173 binary degrees of freedom as a measure of the complexity or dimension of a 2048-bit iris code, one can calculate the probability that two codes from different irises will coincide. Since the 2-D Gabor filter has no positive or negative bias, the a priori odds that any given bit will be 1 or 0 are even, so the probability is two corresponding bits in two different iris codes. Is equal to 0.5. When factoring with partial correlation within the iris code and assuming independence between the iris codes, there are 2 173 even numbers where two different irises will produce the same code, equal to one of 10 52 .

임의의 2개의 홍채 코드, 즉 이전에 저장된 코드(블럭 22)와 제공 상으로부터 현재 계산된 코드(블럭 24)를 비교하는 과정(제1도, 블럭 26)은 그런 모든 코드의 범용 포맷 및 일정한 길이 때문에 매우 단순하다. 해밍 거리(hamming distance)라고 불리는 유사성 측정(similarity metric)이 계산되어 "거리" 또는 2개의 코드 사이의 유사성을 측정한다. 이 측정은 2개의 홍채 코드에서 2개의 대응하는 비트가 불일치 할 때의 전체 횟수를 단순하게 가산한다. 2048개의 대응하는 비트 쌍이 모든 일치하기 때문에 0과 1 사이의 단편으로서 표현되는 임의의 홍채 코드와 그 자신의 정확한 복사본 사이의 해밍 거리는 그러므로 0이 될 것이다. 임의의 홍채 코드와 그 여수(餘數:모든 비트가 단지 반전되어 있음) 사이의 해밍 거리는 1이 된다. 2개의 랜덤하고 독립적인 비트 열 사이의 해밍 거리는 0.5가 될 것으로 예상되는 바, 그 이유는 대응하는 임의의 비트쌍은 일치할 확률이 50%이고 불일치할 확률이 50%이기 때문이다. 즉, 2개의 홍채 코드가 다른 눈으로부터 생긴 다면, 그들의 해밍 거리는 0.5가 될 것이고, 다른 경우 그들이 동일한 눈으로부터 생긴 다면 그들의 해밍거리는 상당히 더 낮을 것으로 기대된다. 2개의 홍채 코드가 동일한 사진으로부터 계산된다면, 그들의 해밍 거리는 0에 근접해야 한다.The process of comparing any two iris codes, that is, previously stored code (block 22) and currently calculated code (block 24) from the donor phase (Figure 1, block 26), is a general format and constant length of all such codes. Because it is very simple. A similarity metric, called a hamming distance, is calculated to measure the "distance" or similarity between two codes. This measurement simply adds the total number of times when two corresponding bits in the two iris codes are inconsistent. Since the 2048 corresponding bit pairs all match, the Hamming distance between any iris code represented as a fragment between 0 and 1 and its own exact copy will therefore be zero. The Hamming distance between any iris code and its number (餘 數: all bits are just inverted) is 1. The Hamming distance between two random and independent bit streams is expected to be 0.5, since the corresponding random bit pairs have a 50% probability of matching and a 50% probability of inconsistency. In other words, if two iris codes originate from different eyes, their hamming distance will be 0.5 and in other cases their hamming distance is expected to be considerably lower. If two iris codes are calculated from the same picture, their hamming distance should be close to zero.

홍채 코드 사이의 비교는 있을 수 있는 대상자의 머리의 기움 또는 비틀림 눈 회전을 보상하기 위해 그들의 각축(angulat axis)을 따라 몇몇 다른 상대적 천이(relative shift)로 만들어질 수 있다. 코드 비교 과정에서의 이들 상대적 천이는 비록 제2도의 좌상 모서리에 도시된 코드가 원통으로 주변이 둘러싸여 있을지라도 서로에 대해서 홍채 코드의 측면 스크롤링에 의해 바로 구현되어 좌측 및 우측의 여백을 결합한 다음 원통을 회전시켜 비교 과정을 반복하게 된다.Comparisons between the iris cords can be made with several different relative shifts along their angular axis to compensate for possible subject's head or torsional eye rotation. These relative transitions in the code comparison process are implemented directly by lateral scrolling of the iris code relative to each other, although the code shown in the upper left corner of FIG. 2 is surrounded by a cylinder, combining the left and right margins and then the cylinder. The rotation is repeated to repeat the comparison process.

홍채 코드 사이의 해밍 거리의 계산은 기본적인 논리적 연산자 XOR(배타적-OR)를 사용함으로써 매우 간단히 행하여진다. 한쌍의 비트 A 및 B는 정확히 4개의 가능한 조합을 가질 수 있다:(AB)=(00),(01),(10) 및 (11). 2개의 입력에 대한 XOR 연산자는 입력들 중 하나의 입력만이 1인 경우에 1로서 정의된다; 그렇지 않을 경우 그들의 XOR은 0이다. 이와 같이, 비트 A와 B의 4가지 가능한 조합에 대한 주어진 예에서, 그들의 XOR의 대응하는 값들은(A XOR B)=0,1,1,0 이다. 분명히, XOR은 이와 같이 그들 값이 어떤 것이든지 임의의 비트 쌍 사이에서의 불일치를 검출하는데 사용될 수 있다.The calculation of the Hamming distance between iris codes is done very simply by using the basic logical operator XOR (exclusive-OR). A pair of bits A and B can have exactly four possible combinations: (AB) = (00), (01), (10) and (11). The XOR operator for two inputs is defined as 1 if only one of the inputs is one; Otherwise their XOR is zero. As such, in the given example for four possible combinations of bits A and B, the corresponding values of their XOR are (A XOR B) = 0,1,1,0. Clearly, XOR can thus be used to detect inconsistencies between any pair of bits, whatever their value.

2개의 대응하는 홍채 코드 비트의 XOR이 1과 같을 때 전체 횟수를 계산하여 그런 비교의 전체 회수(홍채 코드에서의 비트수)로 나누는 것은 2개의 코드 사이의 해밍 거리를 측정하는 것과 동등하다. 그 대신에, 이 양은 또한 2048 차원의 이진 공간에서 2개의 홍채 코드 벡터 사이의 차벡터(difference vector)의 정규화된 제곱 길이(normalized squared length) 또는 제곱된 노옴(squared norm)으로 기술될 수도 있다. 이들 공식들 모두는 홍채 코드 비교에 대한 동일한 측정을 발생하고, 그들은 2개의 홍채 코드가 동일한 홍채로부터 나왔기에 동일한 사람으로부터 나온것이라는 계산된 확률로 그들 자신을 직접 변환하는데 기여한다.Computing the total number of times when the XOR of two corresponding iris code bits equals 1 and dividing by the total number of such comparisons (number of bits in the iris code) is equivalent to measuring the Hamming distance between the two codes. Instead, this amount may also be described as the normalized squared length or squared norm of the difference vector between two iris code vectors in binary space in the 2048 dimension. Both of these formulas produce the same measure of iris code comparison, and they contribute directly to converting themselves with a calculated probability that two iris codes come from the same person because they come from the same iris.

주어진 홍채의 사인을 특정 개인에 속하는 것으로 인식하는 문제 또는 그/그녀가 가짜라고 결정하는 문제는 통계적 패턴 인식 및 결정 이론의 토대 내에서 형식화될 수 있다.The problem of recognizing a given sign of an iris as belonging to a particular individual or determining that he / she is a fake can be formalized within the foundation of statistical pattern recognition and decision theory.

패턴 인식에서 예/아니오 결정은 4가지의 가능한 결과를 가진다: 주어진 패턴이 문자가된 범주의 진짜일 경우인지 아닌지; 및 이들 두가지 경우 중 하나에 대하여 행해진 결정이 올바른 것인지 틀린 것인지, 이들 4가지 결과는 통상적으로 적중(Hit), 틀림(Miss), 틀린 경고(False Alarm) 및 옳은 거절(Correct Rejection)이라고 불리운다. 본 출원에서는 4가지의 가능한 결과는 진짜 수용(Acceptance of Authentic; AA), 가짜 수용(Acceptance of Imposter; IA), 진짜 거절(Rejection of Authentic; AR) 및 가짜 거절(Rejection of Imposter; IR)이다. 결정 알고리즘(decision-making algorithm)의 목표는 AA 및 IR의 확률을 최대로하는 반면에 IA 및 AR의 확률을 최소로하는 것이다. 이들 4가지 결과들의 확률 중에서 쌍으로 되는 상호 교환(trade-off)은 특정 응용에서 그들에 관련된 비용 및 이점을 반영하는 방식으로 행하여질 수 있다.Yes / no decisions in pattern recognition have four possible outcomes: whether or not a given pattern is the real one of the categories that are characterized; And whether the decision made on either of these two cases is correct or incorrect, these four results are commonly referred to as Hit, Miss, False Alarm and Correct Rejection. Four possible outcomes in this application are Real Acceptance of Authentic (AA), Acceptance of Imposter (IA), Real Rejection of Authentic (AR) and Rejection of Imposter (IR). The goal of the decision-making algorithm is to maximize the probabilities of AA and IR while minimizing the probabilities of IA and AR. Paired trade-offs among the probabilities of these four results can be done in a way that reflects the costs and benefits associated with them in a particular application.

불확실성하의 결정(decision-undr-uncertainty)에 대한 공식화는 제6도에 제공되어 있다. 해밍 거리, 또는 2개의 홍채 코드 사이에서 불일치하는 비트의 단편의 주어진 측정은 가로 좌표상의 한 점을 구성한다. 측정은 2개의 중첩하는 확률 분포로 나타난 두가지 과정 중 하나를 기술하는 랜덤 변수로서 취급된다. 이들 2가지 분포 중 어느 것을 이 랜덤 변수가 기술하고 있는지는 연역적으로 모르는 상태에 있다; 이 목표는 이것을 결정하는 것이다. 제6도에서 수직 점선으로 나타냄으로서 기준이 선택되어 이 기준보다 작은 모든 해밍 거리들은 "진짜" 분포에 속하는 것으로 판단되는 반면 이 기준보다 더 큰 모든 해밍 거리들은 "가짜" 분포에 속하는 것으로 판단한다. 이들 2개의 분포, PAU(H) 및 PIMP(H)은 동일한 홍채의 2가지 비교("진짜")로부터 또는 다른 홍채의 2가지 비교("가짜") 각각으로부터 생기는 특별히 측정된 해밍 거리(H)의 확률 밀도를 제공한다.The formulation of the decision-undr-uncertainty is provided in Figure 6. A given measurement of a Hamming distance, or a fragment of inconsistent bits between two iris codes, constitutes a point in abscissa. The measurement is treated as a random variable describing one of two processes represented by two overlapping probability distributions. Which of these two distributions is deductively unknown to what this random variable describes; This goal is to determine this. The criterion is selected in FIG. 6 by the vertical dotted line so that all hamming distances smaller than this criterion are considered to belong to the "real" distribution while all hamming distances larger than this criterion are considered to belong to the "fake" distribution. These two distributions, P AU (H) and P IMP (H), represent the specially measured Hamming distances resulting from each of the two comparisons of the same iris ("real") or from each of the two comparisons of the other iris ("fake") Gives a probability density of H).

4가지 결과, AA, IA, AR 및 IR은 이제 선택된 기준에 의해 또한 2가지 기준이 되는 분포의 통계적 파라메타에 의해 완전히 결정된 확률을 갖는다. 결정 규칙이Four results, AA, IA, AR and IR now have a probability completely determined by the selected criterion and also by the statistical parameters of the distribution that are the two criteria. Decision rules

해밍 거리 < 기준(criterion)이면 수용(accept)함Accept if Hamming distance <criterion

해밍 거리 > 기준이면 거절(reject)함Hamming distance> reject if standard

이면, 4가지 가능한 결과들의 확률은 선택된 기주(c)의 양측에서 2가지 확률 밀도함수, PAU(H) 및 PIMP(H)하의 면적과 같다.The probability of four possible outcomes is equal to the area under two probability density functions, P AU (H) and P IMP (H) on both sides of the selected host (c).

이들 4가지 확률은 제6도에서 선이 그어진 4개의 영역으로 나타내어져 있다.These four probabilities are represented by four regions lined in FIG.

4가지 확률은 합산하면 1이 되어야 하는 24개의 쌍으로 분리되고, 이 두 개의 쌍은 부등식에 의해 지배를 받는다:The four probabilities are divided into 24 pairs that add up to 1, and these two pairs are governed by inequality:

P(AA)+P(AR)=1 (12)P (AA) + P (AR) = 1 (12)

P(IA)+P(IR)=1 (13)P (IA) + P (IR) = 1 (13)

P(AA)>P(IA) (14)P (AA)> P (IA) (14)

P(IR)>P(AR) (15)P (IR)> P (AR) (15)

또한, 2개의 오차율(error rate) P(AR) 및 P(IA)는 두개의 해밍 거리 분포 PAU(H) 및 PIMP(H)가 최소한의 중첩을 가질 경우 최소화된다. 이것은 그들의 두가지 수단을 더 멀리 떨어뜨려 놓거나 또는 그들의 분산을 저감시킴으로써, 또는 둘다를 행함으로써 달성될 수 있다. 일반적으로, 이 두가지 분포는 제6도에서 암시한 바와 같이 단순함을 위해 동일한 형태 및 분산을 갖지 않는다는 것이 주목된다.In addition, the two error rates P (AR) and P (IA) are minimized if the two Hamming distance distributions P AU (H) and P IMP (H) have minimal overlap. This can be accomplished by putting their two means further away or by reducing their dispersion, or both. In general, it is noted that these two distributions do not have the same shape and dispersion for simplicity as implied in FIG.

개인 사이의 구별 및 인식을 위한 생물 측정 사인 방법의 유용성 또는 식별력은 이들 두가지 분포 사이의 중첩의 양에 의해 정의될 수 있다. 분명하게, 중첩이 없을 경우는, 100% 정확한 결정을 할 수도 있다. 역으로, 중첩이 많으면 많을수록 사용된 결정 기준에 관계없이 오차의 비율이 커지게 된다.The usefulness or discernment of the biometric signature method for discrimination and recognition between individuals can be defined by the amount of overlap between these two distributions. Clearly, in the absence of overlap, 100% accurate decisions can be made. Conversely, the more overlap, the greater the rate of error regardless of the decision criteria used.

상기 식 (8)-(11)에서 결정 기준 C를 규정함으로써 다른 응용에 가장 적합한 다른 결정 전략을 선택할 수 있는 능력이 제공된다. 예를 들어, 자동 금전 출납기에서 은행 계좌로의 억세스를 제어함에 있어서, ARR을 0보다 휠씬 높은 값이 되도록 허용하는 것은 비록 그것이 더 높은 IAR을 묵인해주는 것을 의미할지라도 고객 관계에 대해서는 나쁘게 될 수도 있다; 결국, 가짜를 수용하는 댓가는 최악의 경우에 ATM 현금 회수 한계(cash withdrawal limit)이다. 다른 한편, 군사 또는 대사관 보안 시스템의 경우에는, 비록 이 경우 그런 기준이 더 높은 ARR(더 이상의 차단(screening)에 대해 거절된 진짜의 백분률)을 묵인해주는 것을 필요로 하게 될지라도 가짜가 인정되는 것이 백만번에 한번 정도로 엄격할 만큼 훨씬 더 보수적인 기준이 요구되었다.By defining decision criteria C in equations (8)-(11) above, the ability to select different decision strategies that are most suitable for different applications is provided. For example, in controlling access to a bank account from an automated teller machine, allowing ARR to be much higher than zero can be bad for customer relationships, even if it means tolerating higher IARs. ; After all, the cost of accepting a fake is in the worst case the ATM withdrawal limit. On the other hand, in the case of military or embassy security systems, fakes are admitted, although in this case it would be necessary to tolerate higher ARR (the true percentage rejected for further screening). Much more conservative standards were required to be as strict as once a million times.

다른 결정 전략을 구현하기 위한 결정 기준 C의 처리가 제7도에서 간략하게 설명되어 있다. 이론적인 진짜 수용률(Authentic Acceptance Rate), 또는 P(AA)는 제6도에 도시된 결정 기준 C에 대해 다른 선택에 의해 결정되는 점들의 궤적으로서 이론적인 가짜 수용률(Imposter Acceptance Rate), 또는 P(IA)에 대하여 플로팅되어 있다. 이들 두 모양은 결정 문제의 성질을 분명히 하기 위하여 단지 이론적인 것일 뿐이다; 도시된 바와 같이, 그들은 이 생물 측정 인식 시스템에 대해 실제로 존재하는 것보다도 더 큰 불확실성을 암시하고 있다.The processing of decision criterion C to implement another decision strategy is briefly described in FIG. Theoretical Authentic Acceptance Rate, or P (AA), is the theoretical Imposter Acceptance Rate as a trajectory of points determined by different choices for decision criteria C shown in FIG. It is plotted against P (IA). These two forms are only theoretical to clarify the nature of the crystal problem; As shown, they suggest greater uncertainty than what is actually present for this biometric recognition system.

식(14)는 우리에게 제7도에 도시된 전략 곡선이 항상 이 확률 공간에서 대각선보다 위에 있게 된다는 것을 말해주고 있다. 일반적으로, 좌상부의 모서리에 가능한 근접한 점들을 발생하는 결정 전략을 사용하려고 하는데, 그 이유는 그 전형에 도달한다는 것은 모든 진짜가 수용되는 반면 모든 가짜들은 거절된다는 것을 의미하기 때문이다. 명백하게, 지나치게 보수적이거나 지나치게 자유로운 전략들은 두개의 대각선 쪽으로 곡선을 따라서 미끄러져 내려가는 것에 해당하며 이 경우에, 진짜와 가짜가 서로 닮은 전체적으로 거절(좌하)되거나 전체적으로 수용(우상)된다. 분명하게, 제7도에서 식별력(identication power)은 대각선을 따라서는 어디서든지 0이 될 것이고 상기 공간의 좌측상부 모서리에 있는 1과 같게 될 것이다. 그러므로 자유-보수 전략 곡선을 따라서 결정 기준을 배치하려고 선택한 위치에 상관없이 검출 방법의 전체적 능력은 대각선 및 전략 곡선에서의 굴곡부와 만나는 선분의 길이, 즉 "활"(bow)에서의 "화살"(arrow)의 길이에 의해 측정될 수도 있다.Equation (14) tells us that the strategy curve shown in Figure 7 is always above the diagonal in this probability space. In general, we try to use a decision strategy that generates points as close as possible to the upper left corner, because reaching that typical means that all reals are accepted while all fakes are rejected. Obviously, overly conservative or overly free strategies correspond to sliding down a curve toward two diagonals, in which case the real and the fake are either totally rejected (bottom) or totally accepted (right). Obviously, in FIG. 7 the identification power will be zero anywhere along the diagonal and will be equal to 1 in the upper left corner of the space. Therefore, regardless of the location chosen to place the decision criteria along the free-repair strategy curve, the overall capability of the detection method is the length of the line that meets the bend in the diagonal and the strategy curve, ie the "arrow" in the "bow." It can also be measured by the length of the arrow.

신호 처리 및 통계적 결정 이론의 기반 내에서 생물 측정 식별 문제를 형식화함으로써 우리는 이제 그들의 홍채에 의해 사람들의 식별 능력의 값을 구할 수 있게 된다.By formalizing biometric identification problems within the framework of signal processing and statistical decision theory, we can now value people's cognitive abilities by their irises.

(어떤 쌍도 동이한 사람으로부터 온 것은 없기 때문에 "가짜"라고 표시된) 2064 쌍의 다른 홍채중에서 계산된 해밍 거리의 분포가 제5도에서 이미 도시되었다. 기대되는 바와 같이, 평균 해밍 거리는 0.5에 가까운데 그 이유는 2개의 다른 홍채에 대한 2048-비트(256 바이트)의 코드에서의 어떤 비트도 일치할 확률 또는 불일치 할 확률이 동일하기 때문이다. 해밍 거리의 분포는 기대값 주위에 밀집되어 있다; 실제의 평균은 μ= 0.497 이고 표준편차는 σ= 0.038이다.The distribution of Hamming distances calculated among the 2064 pairs of different irises (labeled "fake" because no pairs came from the same person) is already shown in FIG. As expected, the average hamming distance is close to 0.5 because the probability of matching or inconsistent any bit in a 2048-bit (256 byte) code for two different irises is the same. The distribution of hamming distances is concentrated around the expected value; The actual mean is μ = 0.497 and the standard deviation is σ = 0.038.

제8도는 다른 시간에 얻은 동일한 홍채("진짜")의 1208쌍의 다른 상들 중에서 계산된 해밍 거리의 분포를 도시하고 있다. 이상적으로는, 이들 해밍 거리들은 상기 상들이 진짜로 동일한 것이라면 0이 되어야만 한다; 그러나, 응시각(angle of gaze)의 차이, 부분적인 눈꺼풀 차단, 망막으로부터의 거울 반사 및 동공의 상대적 수축으로 인해 인코드된 구조에서의 어떤 차이를 발생하게 된다. 그럼에도 불구하고, 이들 해밍 거리들은 제5도에 도시된 가짜 보다 분명하게 실질적으로 더 작다. 진짜 분포는 평균이 μ= 0.084이고, 표준편차가 σ= 0.0435이다.8 shows the distribution of calculated Hamming distances among 1208 pairs of different images of the same iris ("real") obtained at different times. Ideally, these Hamming distances should be zero if the phases are really the same; However, differences in the angle of gaze, partial eyelid blockage, specular reflection from the retina and relative contraction of the pupils result in some differences in the encoded structure. Nevertheless, these hamming distances are clearly substantially smaller than the fake shown in FIG. The true distribution has a mean of μ = 0.084 and a standard deviation of σ = 0.0435.

와(窩;socket)에 있는 눈의 사이클로버젼스(비틀림 회전)와 함께 다른 경우에 사람이 머리를 기울일 때 있을 수 있는 변동 때문에, 다른 상태적 배향의 범위에 걸쳐 모든 홍채 코드를 비교할 필요가 있다. 그런 비교의 조합으로부터 얻어진 가장 최선의 일치는 유사성의 측정값으로서 유지뿐이다. 그런 "n개의 상대적 배향의 최선의 것" 테스트는 진짜 및 가짜 둘다 비교에 대해 항상 가장 낮은 해밍 거리를 선택하기 때문에, 이들 분포는 모두 좌측으로 천이되며 그렇지 않은 경우보다도 더좁게 된다. 물론, 이것은 결정 작업의 성질에 영향을 미치지 않고, 2가지 분포의 형태에 대한 어떤 가정에도 근거하지 않는다. 그러나, 동일한 눈의 다른 상들 사이의 일치의 정도에 관계없이 홍채에 대한 코드 사이의 일치에서 보다 몇가지 후보의 상대적 배향에 있는 것들을 비교하는 것으로부터 더 많은 이득을 얻음으로써 그것을 전체적인 결정 성능을 향상시킨다.Due to the cycloversion of the eye in the socket and the torsional rotation that might otherwise occur when the person tilts the head, it is necessary to compare all iris codes over a range of different state orientations. . The best agreement obtained from a combination of such comparisons is only retained as a measure of similarity. Since such a "best of n relative orientation" test always selects the lowest Hamming distance for both real and fake comparisons, these distributions all transition to the left and are narrower than otherwise. Of course, this does not affect the nature of the decision work and is not based on any assumptions about the form of the two distributions. However, it improves the overall decision performance by gaining more benefit from comparing those in the relative orientation of several candidates than in matching between codes for the iris, regardless of the degree of matching between different images of the same eye.

제8도에 도시된 진짜 분포는 7개의 배향중 최선의 규칙에 따라 얻어졌다. 제9도는 이 분포를 그에 대응하는 가짜에 대한 대응 분포에 관련하여 이 분포를 도시한 것으로, 제5도에 대해 사용되었던 동일한 2064개의 관계없는 홍채 코드 세트를 비교하지만 지금은 동일한 새로운 "7개의 배향 중 최선의 것" 규칙을 사용하고 있다. 이들 2개의 분포는 어떤 실험적인 중첩도 갖고 있지 않다. 제10도는 이론적인 이항분포에 의해 조정된 동일한 히스토그램 쌍을 도시하고 있으며, 그의 파라메타는 관측된 실험적 분포의 쌍의 평균 및 분산과 일치하도록 조정되어 있다. 이항 형태는 베르누이(동전-던짐) 시행(Bernoulli trial)의 통계적 시퀀스로서의 코드 비교 과정의 성질이 주어지며 수학적으로 적당하다. 홍채 패턴 인식의 문제는 그렇게 하여 본질적으로 독립성의 통계적 테스트로 변환된다. 홍채 코드 비트 사이의 배타적 OR 테스트는 2개의 코드 시퀀스가 독립적인 랜덤 과정으로부터 생길 수 있다는 가설을 검사하게 된다. 이 통계적 독립성의 테스트는 동일한 눈으로부터 생기는 2개의 코드에 대해서는 거의 확실하게 실패하게 되지만 다른 눈으로부터 생기는 2개의 코드에 대해서는 거의 확실하게 통과하게 된다.The true distribution shown in FIG. 8 was obtained according to the best rule of seven orientations. Figure 9 shows this distribution in relation to its corresponding counterpart to the fake, which compares the same set of 2064 irrelevant iris codes that were used for Figure 5 but now has the same new "7 orientations." Best of all "rule. These two distributions do not have any experimental overlap. FIG. 10 shows the same histogram pair adjusted by theoretical binomial distribution, whose parameters are adjusted to match the mean and variance of the observed experimental distribution pairs. The binomial form is mathematically appropriate given the nature of the code comparison process as a statistical sequence in the Bernoulli trial. The problem of iris pattern recognition thus translates into a statistical test essentially of independence. Exclusive OR tests between iris code bits test the hypothesis that two code sequences can result from independent random processes. This test of statistical independence almost certainly fails for two codes from the same eye, but almost certainly for two codes from different eyes.

비록 제9도에 도시된 2개의 실험적인 분포가 중첩이 없고 또한 실제로 0.25 내지 0.35 해밍 거리의 범위에서 관측된 점들의 하강하지만, 이론적으로 충분히 큰 데이타베이스를 연구하는 경우에는 2개의 분포 사이에 약간의 중첩이 있게 된다. 제10도에 중첩되어 있는 조정된 이론적 이항 곡선의 쌍은 무제한의 관측 횟수가 있었을 때 에러 율을 평가하는 방법을 제공한다. 이들 중첩하는 조정된 분포는 제6도를 생각하면서 고려하여야만 하며 이것은 통계적 결정에 대한 기본적인 근거를 제공한다. 식(8)-(11)에서 규정한 바와 같이, 개인 식별 또는 비식별의 확률 및 예측된 에러율은 임의의 선택된 해밍 거리 결정 기준의 양측에서 이들 2개의 분포하에서 누적 적분(cumulative integral)으로서 계산될 수 있다.Although the two experimental distributions shown in FIG. 9 have no overlap and actually fall of the observed points in the range of 0.25 to 0.35 hamming distance, there is a slight gap between the two distributions when studying a theoretically large enough database. There is an overlap of. The adjusted pair of theoretical binomial curves superimposed in FIG. 10 provides a method for estimating the error rate when there are an unlimited number of observations. These overlapping adjusted distributions should be taken into account when considering FIG. 6, which provides a basic basis for statistical decisions. As defined in equations (8)-(11), the probability of personal identification or de-identification and the predicted error rate can be calculated as cumulative integral under these two distributions on either side of any selected Hamming distance determination criteria. Can be.

관측된 모집단 1208개의 쌍으로 된 비교에서 가짜를 잘못 수용(IAR)할 에러율과 진짜를 거절(ARR)할 에러율은 제11도에서 해밍 거리 기준의 함수로서 플롯되어 있다. 이 그래프는 기준에서의 변화에 의해 처리될 수 있는 타입 I와 타입 II에러율(IAR 과 AAR) 사이의 교환을 분명하게 하고 있다. 그들의 이론적인 교차점은 약 0.321의 해밍 거리 기준에 대해서 발생하며 이 점에서 잘못된 수용과 잘못된 거절의 확률은 둘다 131,000 분의 일이다. 예를 들어, 0.26의 해밍 거리와 같은 보다 더 보수적인 결정 기준을 요구할 경우, 즉 가짜를 수용할 확률이 20억 분의 일일인 경우에 있어서는, 제11도는 진짜를 정확하게 수용하는 율이 99.96%보다 훨씬 더 높게 되는 것을 나타내고 있다. 점선은 제10도에 도시된 PAU(H) 및 PIMP(H)에 대한 조정된 이항 분포를 사용하여 식(7) 및 식(8)에 따라 계산된 이론적인 에러율이다.In the comparison of the observed population of 1208 pairs, the error rate to false accept (IAR) and the true rate to reject (ARR) are plotted as a function of the Hamming distance criterion in FIG. This graph clarifies the exchange between Type I and Type II error rates (IAR and AAR) that can be addressed by changes in the standard. Their theoretical intersection occurs for a Hamming distance criterion of about 0.321, where the probability of false acceptance and false rejection is both 131,000th. For example, if a more conservative decision criterion is required, such as a Hamming distance of 0.26, that is, the probability of accepting fakes is 2 billion minutes a day, Figure 11 correctly accepts the true rate of 99.96%. It is showing much higher. The dotted line is the theoretical error rate calculated according to equations (7) and (8) using the adjusted binomial distribution for P AU (H) and P IMP (H) shown in FIG.

이 통계적 패턴 인식 작업에 대해 이전에 전개된 이항 근거는 우리에게 그들의 홍채 사인에 근거하여 그 사람의 신원을 확인 또는 부인하는 어떤 결정과 관련되어 있는 확신 레벨을 계산할 수 있도록 해준다. 특히, 2개의 홍채 코드, 예를 들어 이전에 "등록"(enroll)된 것과 현재의 것을 비교하여 그들의 해밍 거리를 측정할 경우, 이 크기 또는 그보다 작은 크기의 해밍 거리가 2개의 다른 홍채로부터 우연히 발생될 확률을 우리는 계산할 수 있게 된다. 이 확률이 충분히 작은 경우에만 그 사람이 진짜로서 수용되게 된다.The previously developed binomial basis for this statistical pattern recognition work allows us to calculate the level of confidence associated with any decision to verify or deny the person's identity based on their iris signature. In particular, when measuring their Hamming distances by comparing two iris codes, eg, those previously "enrolled" with the present, a Hamming distance of this size or smaller occurs by chance from two different irises. We can calculate the probability Only when this probability is small enough will the person be accepted as genuine.

결정과 관련된 확신 레벨은, p가 한쌍의 비트가 일치하지 않을 확률이고, q가 그들이 일치할 확률일 경우에 m ≤CN 개의 비트 불일치(그결과 해밍 거리 HD는 불일치의 단편 C보다 작거나 같게 됨)가 있는 N개의 독립적인 이진 자유도의 모든 가능한 조합에 그런 각 사건의 확률을 곱한 것을 합산하는 것을 필요로 한다:The confidence level associated with the decision is that p is the probability that a pair of bits do not match, and if m is the probability that they match, then m ≤ CN bit mismatches (thus the Hamming distance HD is less than or equal to fragment C of the mismatch). All possible combinations of N independent binary degrees of freedom with You need to sum up the product of the probabilities of each such event at:

식(16)은 다른 홍채들에 대한 코드들 사이의 해밍 거리 HD가 우연히 주어진 결정 기준 C보다 작게 될 수 있는 확률을 규정하고 있다. 이는 우리로 하여금 어떤 주어진 결정 기준에 대해 잘못된 수용에 대한 기회에 대응하는 확률이 얼마나 되는 가를 결정하게 해 준다. [스털링의 근사(Stirling's approximation)는 식(16)을 평가 하는데 필요로 되는 큰 계승(factorial)의 예측값을 구할 수 있도록 해준다.] 제12도에 만들어진 표에서와 같이, 이들 이론적인 확률은 0.30의 해밍 거리 기준에 대해서 대체로 240만분의 일이며 이 확률은 빠르게 0.26 또는 그 이하의 기준에 대해 "일정치 않은"(planetary) 레벨에(10억개 중에서) 도달하게 된다. 분명하게, 그런 기준을 사용할 경우에, 그런 있을 것 같지 않은 에러들은 기존의 데이타베이스에서 발생하게 된다. 실제로, 2064번의 홍채 코드 비교 중에서 관찰된 가짜 수용율은 벌써 0.35 정도 높은 해밍 거리 기준에 대해서 0에 있으며 이 점에서 이론적인 진짜 거절율은 약 백만분의 일이다(제12도의 끝 행).Equation (16) defines the probability that the Hamming distance HD between codes for different irises may be accidentally smaller than a given decision criterion C. This allows us to determine how likely there is a probability of responding to an opportunity for false acceptance for any given decision criterion. [Stirling's approximation allows us to estimate the large factorial estimates needed to evaluate equation (16).] As shown in the table in Figure 12, these theoretical probabilities are 0.30. It is generally about 2.4 million for Hamming distance criteria and this probability quickly reaches a "planetary" level (of 1 billion) for 0.26 or lower criteria. Obviously, using such criteria, such unlikely errors will occur in existing databases. Indeed, the false acceptance rate observed in 2064 iris code comparisons is already at zero for a Hamming distance criterion as high as 0.35, at which point the theoretical true rejection rate is about one millionth (end line in Figure 12).

본 발명의 생물 측정 사인 보안 시스템의 능력의 최종 치수는 동일한 홍채의 다른 상중에서 만나게 되는 일반적인 또는 평균의 해밍 거리와 관련된 계산된 확신 레벨이다. 제8도 및 제9도의 막대 그래프에서 분명해진 바와 같이, 동일한 홍채로 부터 발생된 2개의 홍채 코드 사이의 평균 해밍 거리는 0.084이었다. 이 일반적인 경우, 개인을 진짜로 수용하는 결정에 대한 확신 레벨은 실제로 천문학적인 값이다. 특히, 이 평균 크기 또는 그 이하의 해밍 거리가 가짜로부터 생기게 될 확률은 식(16)에 따르면 1031분의 일이다.The final dimension of the capability of the biometric sign security system of the present invention is the calculated confidence level associated with the normal or average hamming distance encountered in different phases of the same iris. As evident in the bar graphs of FIGS. 8 and 9, the average hamming distance between two iris codes originating from the same iris was 0.084. In this general case, the level of confidence in the decision to really accept the individual is actually astronomical. In particular, the probability that a hamming distance of this average size or less will result from a fake is one tenth thirty minutes according to equation (16).

본 발명의 이 실시예에 의해 수행되는 분석은 256 바이트(2048 비트)의 데이타의 식별 코드를 발생한다. 이 숫자는 최적화된 처리 특성과 결합하여 신뢰성있는 식별 코드를 발생하는 것으로 밝혀졌다. 이 홍채 코드는 다른 모든 홍채를 일정한 길이를 갖는 범용의 추상적인 수학적 코드로 매핑한다. 이렇게 함으로써 상대적으로 "특징이 없는(featureless)" 홍채들(아마도 콘트라스트가 낮은 촬영의 결과로서)과 시각적 텍스쳐(visual texture)가 풍부하게 촬영된 것들 사이에서 조차도 코드 비교를 최대한 효율적으로 행할 수 있게 된다.The analysis performed by this embodiment of the present invention generates an identification code of 256 bytes (2048 bits) of data. This number has been found to generate reliable identification codes in combination with optimized processing characteristics. This iris code maps all other irises to a general abstract mathematical code of constant length. This allows code comparisons to be as efficient as possible even between relatively "featureless" irises (probably as a result of low contrast shooting) and those with rich visual textures. .

이 비교 과정은 그 자체가 XOR 게이트에 근거한 간단한 하드웨어 기구에 직접적으로 기여하게 된다. 단지 3개의 트랜지스터로 이루어진 XOR 게이트는 표준 반도체 칩에서 이용할 수 있다. 예를 들어, 74F86이라고 하는 표준 IC는 80 메가헤르쯔로 동작할 수 있는 4개의 독립적인 XOR 게이트를 포함하고 있고, 매우 저가로 구입할 수 있다. 2개의 홍채 코드 사이의 비교 및 저장된 홍채 코드의 대형 데이타 베이스의 전반적인 검색이 매우 신속하게 또한 본질적으로 병렬로 구현될 수 있게 된다. 예를 들어, 74F86 IC의 32 X 32 어레이를 포함하는 회로 기판은 1초내에 1억 6천만개의 이전에 저장된 홍채 코드의 모집단에 대해 현재의 홍채 코드를 전면적으로 비교하여 그 개인이 그들 중의 한 사람인지 여부를 신뢰성 있게 확립할 수 있게 된다.This comparison process itself contributes directly to a simple hardware mechanism based on the XOR gate. An XOR gate consisting of just three transistors is available on standard semiconductor chips. For example, a standard IC called 74F86 includes four independent XOR gates that can operate at 80 MHz, and are available at very low cost. The comparison between two iris codes and the overall retrieval of a large database of stored iris codes can be implemented very quickly and essentially in parallel. For example, a circuit board containing a 32 X 32 array of 74F86 ICs would compare the current iris code against a population of 160 million previously stored iris codes in less than one second, allowing the individual to use one of them. It is possible to establish whether the recognition is reliable.

코드에서의 각 비트는 이진 랜덤 변수로서 여겨질 수 있기 때문에, 이항 통계의 이론은 2개의 다른 홍채 코드에서의 비트의 어느 주어진 단편이 우연히 일치하게 될 확률을 산정하는데 적용된다. 이렇게 함으로써 통계적 결정 이론을 사용해 모든 결정에 대한 확신 레벨의 개관적인 계산을 할 수 있다. 지금까지는 패턴 인식 문제가 여기서 무차원 좌표계에서 다중 분석 스케일에 걸쳐 계산된 가버 계수들의 극성에 근거하여 독립성의 통계적 테스트로 변환되는 한, 본 발명의 전체적인 통계적 기반은 통게적 결정 이론과 독특한 신호 처리 방법의 합성으로서 여겨질 수 있다.Since each bit in the code can be thought of as a binary random variable, the theory of binomial statistics applies to estimating the probability that any given fragment of a bit in two different iris codes will coincide. This allows you to use statistical decision theory to make an overview of confidence levels for all decisions. So far, as long as the pattern recognition problem is transformed here into a statistical test of independence based on the polarity of Gabor coefficients computed across multiple analysis scales in a dimensionless coordinate system, the overall statistical basis of the present invention is the traditional decision theory and unique signal processing method. It can be considered as a synthesis of.

상기한 실시예는 단지 본 출원의 예시적인 것에 불과하다는 것을 알아야 한다. 다른 실시예들도 본 발명의 원리와 그의 정신 및 범위 내에 해당하여 당업자들에 의해 바로 고안되어 질 것이다.It should be understood that the above embodiments are merely exemplary of the present application. Other embodiments will be readily devised by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention.

Claims (23)

눈의 홍채(iris)의 생물 측정 분석(biometric analysis)에 의해 특정한 사람을 차별화하여 식별하는 방법에 있어서,In the method of differentiating and identifying a specific person by biometric analysis of the iris of the eye, 식별되야 할 사람의 눈의 상을 획득하는 단계;Obtaining an image of the eye of the person to be identified; 상기 상내에서 상기 눈의 홍채를 분리 및 정의하는 단계 - 상기 단계는, 상기 상의 홍채 부분과 동공 부분 사이의 원형의 동공 경계를 정의하는 단계; 상기 동공 경계와 반드시 중심이 같지 않은 원호를 사용하여 상기 상의 홍채부분과 공막부분 사이의 다른 원형의 경계를 정의하는 단계; 극좌표계의 원점이 상기 원형의 동공 경계 중앙에 있고, 그 반경 좌표가 상기 원형의 동공 경계와, 상기 홍채 및 공막 사이의 상기 원형의 경계 사이의 거리의 백분율로서 측정되는 극좌표계를 상기 분리된 홍채 상에 대해 설정하는 단계; 및 상기 홍채 상내에 복수의 환상(環狀)분석 대역을 정의하는 단계를 포함함 -;Separating and defining the iris of the eye within the image, the step comprising: defining a circular pupil boundary between the iris portion and the pupil portion of the image; Defining another circular boundary between the iris portion and the sclera portion of the phase using an arc that is not necessarily centered with the pupil boundary; The isolated iris is a polar coordinate system whose origin is at the center of the circular pupil boundary and whose radial coordinate is measured as a percentage of the distance between the circular pupil boundary and the circular boundary between the iris and the sclera. Setting for the phase; And defining a plurality of annular bands within the iris phase; 상기 홍채를 분석하여 표시 홍채 코드(presenting iris code)를 발생하는 분석 단계;Analyzing the iris to generate a presenting iris code; 상기 표시 코드를 이전에 발생된 참조 홍채 코드와 비교하여 상기 표시 홍채 코드와 상기 참조 코드(reference code)사이의 유사성(similarity)의 측정값을 발생하는 비교 단계; 및Comparing the indication code with a previously generated reference iris code to generate a measure of the similarity between the indication iris code and the reference code; And 상기 유사성 측정값을 변환하여 상기 홍채 코드들이 동일한 홍채로부터 생긴 것인지 여부를 결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.And converting the similarity measure to determine whether the iris codes originate from the same iris. 제1항에 있어서, 상기 결정에 대한 신뢰 레벨을 계산하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.2. The method of claim 1, further comprising calculating a confidence level for the determination. 제1항에 있어서, 상기 분석 대역은 눈꺼풀, 속눈썹 또는 조명기로 부터의 거울 반사에 의해 차단(occlude)될 수 있는 홍채 상의 임의의 미리 선택된 부분들을 제외시키는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.The biometric person based on iris analysis according to claim 1, wherein the analysis zone excludes any preselected portions on the iris that may be occluded by mirror reflections from the eyelids, eyelashes or illuminator. Identification method. 제3항에 있어서, 상기 분석 단계는 상기 환상 분석 대역들 내에 있는 홍채상 부분을 분석하고; 신호 처리 수단을 사용하여 상기 홍채 상 부분에 대한 홍채 코드를 발생하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.4. The method of claim 3, wherein said analyzing step comprises: analyzing an iris image portion within said annular analysis bands; Generating an iris code for said iris phase portion using signal processing means. 제4항에 있어서, 상기 신호 처리 수단이 멀티-스케일(multi-scale), 자기-유사(self-similar), 2차원 사분 대역 통과 필터들을 극좌표에서 상기 홍채 상으로 인가하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.5. The method of claim 4, wherein said signal processing means comprises applying multi-scale, self-similar, two-dimensional quarter pass filters from polar coordinates onto the iris. Biometric person identification method based on iris analysis. 제5항에 있어서, 상기 홍채 코드는 모든 홍채에 대하여 일정수의 비트와 범용 포맷을 가지는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.6. The method of claim 5, wherein the iris code has a certain number of bits and a universal format for all irises. 제7항에 있어서, 상기 분석 단계가 휘도 바이어스(luminance bias)를 제거하고, 비스듬한 조명으로부터 생기는 느린 휘도 구배(slow luminance gradient)를 제거하며, 노이즈를 제거하고, 엘리어싱(aliasing)을 막기 위해 상기 대역 통과 필터를 원래의 홍채 상 신호의 영역에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.8. The method of claim 7, wherein the analyzing step removes luminance bias, removes slow luminance gradient resulting from oblique illumination, removes noise, and prevents aliasing. Applying a band pass filter to the region of the original iris phase signal. 제7항에 있어서, 홍채 코드에서 각 비트의 값이 다음의 정의식:8. The method of claim 7, wherein the value of each bit in the iris code is defined as: 에 따라 주어진 위치에서 주어진 크기의 상기 필터에 대한 지지를 이루는 상기 홍채의 어떤 영역에 대해서도 상기 필터 출력의 최상위 비트를 계산함으로써 "1" 또는 "0"으로 규정되는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.A biometric based iris analysis characterized in that it is defined as "1" or "0" by calculating the most significant bit of the filter output for any region of the iris that makes support for the filter of a given size at a given location. Measurement person identification method. 제8항에 있어서, 상기 비교 단계는,The method of claim 8, wherein the comparing step, 모든 대응하는 비트들 사이에서 기본적인 논리적 XOR(배타적 OR 논리 연산)을 계산하여 임의의 2개의 홍채 코드를 비교하는 단계; 및Calculating a basic logical XOR (exclusive OR logical operation) between all corresponding bits to compare any two iris codes; And 그 결과 생기는 이진 벡터의 제공 노옴(squared norm)을 계산하는 단계를 포함하되,Calculating a squared norm of the resulting binary vector, 상기 비교값이 상기 두 개의 홍채 코드 벡터 사이의 해밍 거리로서 정의되는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.And the comparison value is defined as a hamming distance between the two iris code vectors. 제9항에 있어서, 대상자의 머리의 기움(tilt) 또는 사이클로버젼스[cyclovergence; 즉, 비트는 눈 회전(torsional eye rotation)]의 가능성을 보정하기 위해 각 축(angular axis)을 따라 홍채 코드의 몇개의 다른 상대적 천이에 대해 상기 비교 단계를 반복하는 단게를 더 구비한 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 특정 사람 식별 방법.The method of claim 9, wherein the subject's head tilts or cyclovergence; That is, the bit further comprises the step of repeating the comparison step for several different relative transitions of the iris code along each angular axis to correct for the possibility of torsional eye rotation. Biological specific person identification method based on iris analysis. 제10항에 있어서, 상기 계산 단계는 상기 해밍 거리를 변환하여 두개의 코드가 동일한 홍채, 즉 동일한 사람으로부터 발생되었다는 가능성을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.11. A method according to claim 10, wherein the calculating step comprises the step of transforming the Hamming distance to calculate the likelihood that two codes originate from the same iris, i.e. the same person. . 제11항에 있어서, 상기 계산된 가능성은 표시 코드와 참조 코드가 독립적인 경우, 즉 별개의 홍채들로부터의 생길 경우에도 상기 코드들 내의 비트 중 관측된 부합하는 단편(fraction)이 우연히 일치할 수 있다는 확률을 계산함으로써 알아내는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.12. The method according to claim 11, wherein the calculated likelihood that the observed matching fraction of bits in the codes may coincide if the indication code and the reference code are independent, i.e., even if they originate from separate irises. A biometric person identification method based on iris analysis, characterized in that it is found by calculating the probability of the presence. 제12항에 있어서, 상기 측정된 해밍 거리가 상기 2개의 홍채 코드가 동일한 눈으로부터 기인할 확률로 변환되고;13. The method of claim 12, wherein the measured hamming distance is converted to a probability that the two iris codes originate from the same eye; 미리 선택된 기준이 상기 측정된 해밍 거리에 인가되어 "예" 또는 "아니오" 결정을 발생하며;A preselected criterion is applied to the measured hamming distance to generate a “yes” or “no” decision; 상기 결정에 대한 확신 레벨을 계산된 확률에 의해 제공되는The confidence level for the decision is given by the calculated probability 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.Biometric person identification method based on iris analysis characterized by the above-mentioned. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 원형의 동공 경계는 다음의 정의식으로 정의되며:The circular pupil boundary is defined by the following definition: 여기서, r은 상기 경계의 반경이고, x0및 y0는 중심 좌표이며, I는 영상 강도이고,Where r is the radius of the boundary, x 0 and y 0 are the center coordinates, I is the image intensity, 상기 반경 및 중심 좌표가 소정의 패턴으로 변하게 되는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.And said radius and center coordinates change in a predetermined pattern. 제14항에 있어서, 상기 상의 홍채 부분과 공막 부분 사이의 상기 다른 원형의 경계는 다음의 관계식:The method of claim 14, wherein the other circular boundary between the iris portion and the sclera portion of the phase is: 에 따라 상기 좌표계 원점으로부터 좌측 및 우측 림부스까지의 거리를 결정함으로써 정의되며, 여기서 r은 이전에 정의된 동공 반경이고,는 방사상 구각(radial shell) 거리이며,는 극좌표에서의 원래의 영상 강도이고,는 각각 3시 방향 또는 9시 방향 자오선에서 림부스를 찾기 위해 0 또는와 동등한 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.Is defined by determining the distance from the coordinate system origin to the left and right limbs, where r is the previously defined pupil radius, Is the radial shell distance, Is the original image intensity in polar coordinates, To find the limbus at the meridian at 3 o'clock or 9 o'clock, respectively. Biometric person identification method based on iris analysis, characterized in that the equivalent to. 제15항에 있어서, 상기 분석 대역은 상기 동공 주위에 완전히 퍼져있는 복수의 환상 대역과 상기 동공 주위에서의 극좌표 각이 약 45도에서 135도까지 그리고 225도에서 315도까지 퍼져있는 복수의 반고리형 대역을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.16. The method of claim 15, wherein the analysis bands comprise a plurality of annular bands fully spread around the pupil and a plurality of semi-cyclics having polar coordinate angles around the pupil from about 45 degrees to 135 degrees and from 225 degrees to 315 degrees. Biometric person identification method based on iris analysis characterized by including the band. 제16항에 있어서, 상기 분석 대역들은 상기 동공 경계로부터 미리 선택된 어느 정도 떨어져 있는 내부 점으로부터 상기 림부스로부터 미리 선택된 어느 정도 떨어져 있는 외부 점까지 같은 반경 거리로 간격을 이루고 있고, 상기 간격은 상기 좌표 중심으로부터 상기 좌측 및 우측 림부스까지의 단편적인 거리 사이의 차를 고려해 각을 이루며 가중되어 있는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.17. The method of claim 16, wherein the analysis bands are spaced at equal radius distances from an internal point some distance preselected from the pupil boundary to an external point some distance preselected from the rim booth, the interval being the coordinates. Biometric person identification method based on iris analysis, characterized in that the weighted at an angle considering the difference between the fractional distance from the center to the left and right limbs. 제13항에 있어서, 상기 대역 통과 필터는 2-D 가버 필터인 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.15. The method of claim 13, wherein the band pass filter is a 2-D Gabor filter. 제18항에 있어서, 상기 2-D 가버 필터는 다음과 같이 극좌표로 정의 되며19. The method of claim 18, wherein the 2-D Gabor filter is defined in polar coordinates as follows: 여기서 r은 반경이고,는 라디안으로 된 각 거리이며,는 주파수이고,는 상수인 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.Where r is the radius, Is the distance in radians, Is the frequency, Wow Biometric person identification method based on iris analysis, characterized in that the constant. 제19항에 있어서, 상기 홍채 코드는 2048 비트로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.20. The method of claim 19, wherein the iris code consists of 2048 bits. 제3항에 있어서, 상기 원형의 동공 경계는 다음의 관계식으로 정의되고:The circular pupil boundary of claim 3 is defined by the following relationship: 여기서 r은 상기 경계의 반경이고, x0와 y0는 중심 좌표이고, I는 상 강도이며,Where r is the radius of the boundary, x 0 and y 0 are the center coordinates, I is the phase intensity, 상기 반경 및 중심 좌표는 상기 정의된 관계식에서 최대값을 찾기 위해 반복적 구배 상승(iterative gradient ascent)에 의해 체계적으로 변하는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.And wherein the radius and center coordinates are systematically changed by iterative gradient ascent to find the maximum value in the defined relationship. 제21항에 있어서, 상기 영상의 홍채 부분과 공막 부분 사이의 상기 다른 원형의 경계는 다음의 관계식:The method of claim 21 wherein the other circular boundary between the iris portion and the sclera portion of the image is: 에 따라 상기 좌표계 원점으로부터 좌측 및 우측 림부스까지의 거리를 결정함으로써 정의되며, 여기서 r은 이전에 정의된 동공 반경이고,는 방사상 구각(radial shell) 거리이며,는 극좌표에서의 원래의 영상 강도이고,는 각각 3시 방향 또는 9시 방향 자오선에서 림부스를 찾기 위해 0 또는와 동등한 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 방법.Is defined by determining the distance from the coordinate system origin to the left and right limbs, where r is the previously defined pupil radius, Is the radial shell distance, Is the original image intensity in polar coordinates, To find the limbus at the meridian at 3 o'clock or 9 o'clock, respectively. Biometric person identification method based on iris analysis, characterized in that the equivalent to. 눈의 홍채(iris)의 생물 측정 분석(biometric analysis)에 의해 특정한 사람을 차별화하여 식별하기 위한 장치에 있어서,An apparatus for differentiating and identifying a specific person by biometric analysis of an iris of an eye, 식별되야 할 사람의 눈의 상을 획득하기 위한 이미징 장치; 및An imaging device for obtaining an image of the eye of the person to be identified; And 프로세서를 포함하되,Include processors, 상기 프로세서는 상기 상내에서 상기 눈의 홍채를 분리 및 정의하며, 상기 홍채 내에서 복수의 환상 분석 대역을 정의하며, 상기 홍채를 분석하여 표시 홍채코드(presenting iris code)를 발생하며, 상기 표시 코드를 이전에 발생된 참조 홍채코드와 비교하여 상기 표시 홍채 코드와 상기 참조 코드(reference code)사이의 유사성(similarity)의 측정값을 발생하며, 상기 홍채 코드들이 동일한 홍채로부터 생긴다거나 또는 그렇지 않다는 결정으로 상기 유사성 측정값을 변환시키도록 프로그래밍 되는 것을 특징으로 하는 홍채 분석에 근거한 생물 측정 사람 식별 장치.The processor separates and defines the iris of the eye within the image, defines a plurality of annular analysis bands within the iris, analyzes the iris to generate a presenting iris code, and displays the display code. Generate a measure of the similarity between the indication iris code and the reference code compared to a previously generated reference iris code, determining that the iris codes are from the same iris or not A biometric person identification device based on iris analysis, characterized in that it is programmed to transform a similarity measure.
KR1019950701364A 1992-10-10 1992-10-10 Biometric measurement based on iris analysis KR100307792B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US1992/008673 WO1994009446A1 (en) 1991-07-15 1992-10-10 Biometric personal identification system based on iris analysis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR950703770A KR950703770A (en) 1995-09-20
KR100307792B1 true KR100307792B1 (en) 2001-11-30

Family

ID=66646958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950701364A KR100307792B1 (en) 1992-10-10 1992-10-10 Biometric measurement based on iris analysis

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100307792B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100357441B1 (en) * 2000-09-22 2002-10-19 에버미디어 주식회사 Human iris recognition method using harr wavelet transform and lvq
KR20190060671A (en) * 2017-11-24 2019-06-03 삼성전자주식회사 Iris recognition based user authentication apparatus and method thereof

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100252632B1 (en) * 1997-12-26 2000-04-15 유무성 Apparatus for examining the eyes
KR100356600B1 (en) * 1999-04-09 2002-10-19 아이리텍 잉크 A Method For Identifying The Iris Of Persons Based On The Shape Of Lacuna And/Or Autonomous Nervous Wreath
KR20030010944A (en) * 2001-07-27 2003-02-06 에버미디어 주식회사 The method of verifying iris based on multiple 1d iris characteristics
KR20030071270A (en) * 2002-02-28 2003-09-03 학교법인 한양학원 Method and System for Recognizing Iris using Iris Characteristic

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4641349A (en) * 1985-02-20 1987-02-03 Leonard Flom Iris recognition system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4641349A (en) * 1985-02-20 1987-02-03 Leonard Flom Iris recognition system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100357441B1 (en) * 2000-09-22 2002-10-19 에버미디어 주식회사 Human iris recognition method using harr wavelet transform and lvq
KR20190060671A (en) * 2017-11-24 2019-06-03 삼성전자주식회사 Iris recognition based user authentication apparatus and method thereof
KR102554391B1 (en) * 2017-11-24 2023-07-11 삼성전자주식회사 Iris recognition based user authentication apparatus and method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR950703770A (en) 1995-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3307936B2 (en) Biometric personal identification system based on iris analysis
Daugman High confidence visual recognition of persons by a test of statistical independence
Bowyer et al. Image understanding for iris biometrics: A survey
Ali et al. An iris recognition system to enhance e-security environment based on wavelet theory
Daugman High confidence recognition of persons by rapid video analysis of iris texture
Daugman Probing the uniqueness and randomness of iriscodes: Results from 200 billion iris pair comparisons
US20060008124A1 (en) Iris image-based recognition system
KR20050025927A (en) The pupil detection method and shape descriptor extraction method for a iris recognition, iris feature extraction apparatus and method, and iris recognition system and method using its
EP2929487A1 (en) Iris biometric matching system
KR100307792B1 (en) Biometric measurement based on iris analysis
Daugman Wavelet demodulation codes, statistical independence, and pattern recognition
Das Towards multi-modal sclera and iris biometric recognition with adaptive liveness detection
Sarode et al. Review of iris recognition: an evolving biometrics identification technology
Sun et al. Iris anti-spoofing
Sahmoud Enhancing iris recognition
Elangovan et al. A review: person identification using retinal fundus images
Nsaif et al. Robust and Swift Iris Recognition at distance based on novel pupil segmentation
AU709835B2 (en) Biometric personal identification system based on iris analysis
Cheung Iris recognition
Sharma et al. Iris Recognition-An Effective Human Identification
Tomeo Reyes Robust iris recognition using decision fusion and degradation modelling
Tsai et al. Iris recognition based on relative variation analysis with feature selection
Rawate et al. Human identification using IRIS recognition
Jain et al. Iris Recognition
Vincy et al. Recognition technique for ATM based on iris technology

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120802

Year of fee payment: 12

EXPY Expiration of term