2. Методы поиска границ радужки

Для поиска границ радужки используют интегро-дифференциальный оператор Даугмана:

Где - параметры кругового контура, по которому ищется максимальный скачок производной сглаженной средней интенсивности, - функция Гаусса, с шириной , * - означает операцию свертки.

Для численного расчета обычно меняют порядок интегрирования и свертки, а производную функции Гаусса преобразуют по формуле:

Где Δr малое приращение радиуса.

Численная форма интегро-дифференциального оператора Даугмана имеет следующий вид:

На практике оператор Даугмана применяют не только в точках , но и в их окрестностях.

Результатом предыдущего пункта являются две неконцентрические окружности - внешняя и внутренняя границы радужной оболочки. Далее вводится псевдополярная система координат, и радужная оболочка переводится в прямоугольник.

(18)

Где

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

В итоге получается прямоугольное изображение готовое к параметризации.

Рис. 18 Нормализованные изображения

Для параметризации полученного нормализованного изображения радужки разложим его по специальным базисным функциям. В качестве базиса возьмем функции Эрмита. Одномерные функции преобразования Эрмита могут определяться следующим образом:

Функции Эрмита также могут быть определены следующей рекуррентной формулой:

Функции Эрмита обладают следующими свойствами:

- являются собственными функциями преобразования Фурье: ;

-являются локализованными с вычислительной точки зрения, как в пространственном, так и в частотном пространствах;

-образуют полную ортонормированную систему функций в пространстве.

Двумерные функции Эрмита представимы в виде соответствующих произведений одномерных функций Эрмита:

Преобразование Эрмита. Пусть – функция интенсивности исходного изображения, - m, n-я двумерная функция Эрмита. Преобразование Эрмита для функции определяется в каждой точке значениями сверток с функциями преобразования Эрмита для выбранного конечного набора индексов (m,n):

В методе преобразования Эрмита для изображений радужных оболочек глаз используются знаки формул преобразования в различных точках изображения:

Ход работы:

1. Подберите оптимальные параметры локализации радужки. Для этого, в главном диалоговом окне программы нажмите кнопку «Настройки», и в появившимся диалоговом окне настроек снимите первые флажок «по умолчанию». После снятия флага, введите свои значения параметров. Для радиуса текстовый редактор принимает только целые значения в диапазоне от 0 до 100% от ширины изображения.

Опробуйте свою конфигурацию на предложенных снимках радужки. Для этого нажмите на кнопку «Загрузить», после загрузки нажмите кнопку «Локализовать радужку». При корректном распознавание на загруженной фотографии появятся две окружностями совпадающие с границей зрачка и внешней границей радужки.

2. Используя программу, найдете распределение расстояния Хэмминга для базы данных содержащих глаза одного человека и для базы данных содержащих снимки глаз для разных людей.

3. Определите оптимальное расстояние Хэмминга для изображений, принадлежащих одному классу.

4. Определите ошибки первого и второго рода для данной базы изображений.

Контрольные вопросы:

1. Назовите основанные элементы радужной оболочки?

2. Чем обусловлена текстура радужной оболочки?

3. Приведите пример заболеваний приводящих к изменению рисунка радужки?

4. Какая зона радужной оболочки (на снимке в инфракрасном диапазоне) является наиболее информативной с точки зрения биометрических признаков?

5. Для чего применяется инфракрасная вспышка?

6. Будет ли текстура радужки различается в видимом и инфракрасном диапазоне света? Ответ аргументируйте.

Используемая литература:

1. Ehsan M. Arvacheh, “A Study of Segmentation and Normalization for Iris Recognition Systems”

2. http://www.glazikplus.info, “Эмбриогенез, анатомия и физиология радужки”

3. Вычислительный Центр Российской Академии Наук, Отдел Сложных Систем, “Исследование устойчивости алгоритмов распознавания радужки”

4. Lefohn et. al. “An ocularist's approach to human iris synthesis”

5. http://cgm.computergraphics.ru, “Методы идентификация личности по радужной оболочке глаза”

6. Е.А. Павельева, А.С. Крылов, О.С. Ушмаев, “Развитие информационной технологии идентификации человека по радужной оболочке глаза на основе преобразования эрмита”

7. Christel-loic TISSE, Lionel MARTIN, Lionel TORRES, Michel ROBERT, “Person identification technique using human iris recognition”

8. John G. Daugman, “High Confidence Visual Recognition of Persons By a Test of Statistical Independence”

Тестовый пример.

Название программы: Iris Recognition System.

Главное окно

1. Окно вывода изображение.

2. В этом списке помещаются названия зарегистрированных классов.

3. Текстовое окно состояния. Сюда выводится информация о загруженном изображении, результаты локализации, регистрации и идентификации изображений.

4. Область для вывода визуализированного кода РОГ

Для выполнения первого задания нажмите на кнопку «Настройки»

Снимите флаги, и заполните все поля по порядку:

Параметры поиска центра зрачка:

Мин. радиус, макс. радиус – минимально и максимально возможный радиус окружности, центр которого необходимо найти;

После заполнение всех доступных полей нажмите кнопку «Ок», теперь программа будет работать с новыми параметрами, если нужно вернуть старые поставьте галочку «по умолчанию». Необходимо подобрать такие параметры чтобы программа корректно выделяла границы радужки.

Для выполнения второго задания необходимо сначала поочередно загружать каждое изображение (с помощью кнопки извлечь)

Затем регистрировать его

После регистрации всех изображений, нужно нажать кнопку “Гистограмма”. Программа выдаст частоту появления значений расстояний Хэмминга между зарегистрированными изображениями, результаты можно скопировать из текстового окна (ctrl+Insert) и вставить, к примеру, в таблицу Excel, и по этим данным построить гистограмму.

12