一種虹膜圖像質(zhì)量級(jí)聯(lián)式評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。更具體地，涉及一種虹膜圖像質(zhì)量級(jí)聯(lián)式評(píng)價(jià)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 虹膜識(shí)別具有準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、防偽性好和非接觸檢測(cè)等顯著優(yōu)勢(shì)，是目前已 知最先進(jìn)的生物識(shí)別技術(shù)。在虹膜識(shí)別系統(tǒng)中，快速獲取高質(zhì)量的虹膜圖像是提高識(shí)別效 率的關(guān)鍵。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于用戶使用習(xí)慣及配合程度的差異，輸入的虹膜圖像視 頻流中常常存在斜視、閉眼和模糊等質(zhì)量不理想的圖像；如果將這些圖像進(jìn)行虹膜識(shí)別，會(huì) 嚴(yán)重影響識(shí)別的效率，并大大增加錯(cuò)誤拒識(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在虹膜圖像預(yù)處理過程中需要加 入質(zhì)量評(píng)價(jià)的步驟，篩選出滿足一定質(zhì)量要求的虹膜圖像進(jìn)行識(shí)別，提高虹膜識(shí)別效率，降 低錯(cuò)誤拒識(shí)率。
[0003] 在目前的虹膜識(shí)別系統(tǒng)中，常用的虹膜圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法通過分別檢測(cè)圖像清晰 度、虹膜形狀、尺寸、有效區(qū)域面積、對(duì)比度和注視角度等多項(xiàng)指標(biāo)，加權(quán)計(jì)算出質(zhì)量得分， 然后將分?jǐn)?shù)大于質(zhì)量閾值的圖像視為質(zhì)量合格的虹膜圖像。這類方法雖然能從多方面評(píng)價(jià) 一幅虹膜圖像的質(zhì)量，但是存在以下明顯的缺點(diǎn)：
[0004] 1、沒有充分考慮實(shí)際系統(tǒng)的成像特性和虹膜特征編碼與匹配算法的適應(yīng)性，有些 質(zhì)量指標(biāo)并不會(huì)對(duì)識(shí)別結(jié)果產(chǎn)生決定性影響。如果對(duì)可能影響虹膜圖像質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)均 進(jìn)行檢測(cè)，勢(shì)必會(huì)削弱系統(tǒng)的自適應(yīng)性，降低虹膜識(shí)別的效率。
[0005] 2、由于各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)虹膜識(shí)別結(jié)果的影響程度不盡相同，且隨著應(yīng)用場(chǎng)景和用戶的 不同而變化，在加權(quán)計(jì)算質(zhì)量得分時(shí)，如何分配各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)值是比較困難的。同時(shí)由于影 響質(zhì)量得分的變量較多，如何選取一個(gè)最優(yōu)的質(zhì)量閾值進(jìn)行質(zhì)量判別也是非常困難的。
[0006] 3、計(jì)算多項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)不利于算法優(yōu)化，并且對(duì)硬件資源要求較高。如果采取并行 運(yùn)算，會(huì)大大增加對(duì)存儲(chǔ)空間的消耗；如果采取串行運(yùn)算，會(huì)嚴(yán)重影響識(shí)別速度。
[0007] 因此，需要提供一種虹膜圖像質(zhì)量級(jí)聯(lián)式評(píng)價(jià)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種虹膜圖像質(zhì)量級(jí)聯(lián)式評(píng)價(jià)方法，解決由于虹膜圖像質(zhì) 量判別效率低而影響虹膜識(shí)別整體效率的問題。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0010] 一種虹膜圖像質(zhì)量級(jí)聯(lián)式評(píng)價(jià)方法，該方法包括如下步驟：
[0011] S1、測(cè)算虹膜圖像中光源像點(diǎn)與瞳孔的相對(duì)位置，判定是否存在斜視，若是則判定 所述虹膜圖像未達(dá)到質(zhì)量要求，若否則繼續(xù)流程；
[0012] S2、根據(jù)灰度分類統(tǒng)計(jì)法檢測(cè)所述虹膜圖像中虹膜的可用度，并判定所述可用度 是否滿足要求，若否則判定所述虹膜圖像未達(dá)到質(zhì)量要求，若是則繼續(xù)流程；
[0013] S3、測(cè)算所述虹膜圖像中局部能量梯度，判定是否存在離焦模糊，若是則判定所述 虹膜圖像未達(dá)到質(zhì)量要求，若否則繼續(xù)流程；
[0014] S4、根據(jù)環(huán)向梯度峰值檢測(cè)法判定是否存在運(yùn)動(dòng)模糊，若是則判定所述虹膜圖像 未達(dá)到質(zhì)量要求，若否則判定所述虹膜圖像達(dá)到質(zhì)量要求。
[0015] 優(yōu)選地，步驟Sl中測(cè)算虹膜圖像中光源像點(diǎn)與瞳孔的相對(duì)位置，判定是否存在斜 視的方法為：
[0016] 計(jì)算光源像點(diǎn)中心與瞳孔中心的歐式距離d，公式如下：
[0017] d = sqrt ((X1-Xp)2+ (Y1Ip)2)
[0018] 公式中，Xl、別為光源像點(diǎn)的中心點(diǎn)的行、列坐標(biāo)，X p、yp分別表示瞳孔的中心 點(diǎn)的行、列坐標(biāo)；
[0019] 設(shè)距離閾值為Td，當(dāng)(1>1^時(shí)，判定存在斜視。
[0020] 優(yōu)選地，步驟S2中根據(jù)灰度分類統(tǒng)計(jì)法檢測(cè)所述虹膜圖像中虹膜的可用度，并判 定所述可用度是否滿足要求的方法為：
[0021] 對(duì)虹膜圖像進(jìn)行直方圖均衡化操作，使其灰度均勻分布；
[0022] 分別選取兩個(gè)在瞳孔中心正下方偏離正、負(fù)45°的虹膜區(qū)域內(nèi)的虹膜圖像塊Ω3和Qb;
[0023] 統(tǒng)計(jì)虹膜圖像塊Ω，Ρ Ω b的灰度分布，得到灰度分類閾值基數(shù)：
[0024] gb = mean (mean (gs ( Ω a)), mean (gs ( Ω b)))
[0025] 式中，gs( ·)是取灰度值函數(shù)；
[0026] 分別設(shè)定灰度分類高閾值為Tgu= gb+ λ i，低閾值為Tgd= gb_ λ 2，其中λ p λ 2為 分類閾值安全系數(shù)；
[0027] 分別選取瞳孔中心正左、正右和正下方的三個(gè)虹膜圖像塊ΦρΦ2、Φ3作為可用度 判定區(qū)域；
[0028] 分別統(tǒng)計(jì)虹膜圖像塊Φ 1、Φ2和Φ3的灰度分布，得到其中灰度值介于Tgd和T gu之間的像素所占的比例P1、口2和P 3;
[0029] 定義虹膜可用度為：
[0030] Vd= σ lPl+ σ 2ρ2+ σ 3ρ3, 〇 ^ Pl, ρ2, ρ3^ 1
[0031] 式中，〇 ρ σ 2、σ 3e [0, 1]，分別為虹膜圖像塊Φ ρ Φ2、Φ3中灰度值介于Tgd和 Tgu之間的像素所占的比例ρ ρ pjP ρ 3權(quán)重因子，且〇彳σ 2+ σ 3= I ;
[0032] 設(shè)虹膜可用度閾值為Τν，當(dāng)％〈1；時(shí)，判定可用度不滿足要求。
[0033] 優(yōu)選地，虹膜圖像塊Ω，Ρ Ω b的位置公式為：
[0036] 式中，rp表示瞳孔的半徑，xp、yp分別表示瞳孔的中心點(diǎn)的行、列坐標(biāo)，l a、Ib分別為 虹膜圖像塊Ω3、Qb的圓周到瞳孔邊界圓周的距離，a a、ab分別為虹膜圖像塊Ω a、〇4勺 偏離瞳孔正下方正、負(fù)45°基準(zhǔn)的角度。
[0037] 優(yōu)選地，虹膜圖像塊Φρ Φ2、Φ3的位置公式為： CN 105117705 A I兄明書 3/8 頁
[0039] 式中，rp表示瞳孔的半徑，x p、yp分別表示瞳孔的中心點(diǎn)的行、列坐標(biāo)，β、γ為區(qū) 域選定參數(shù)，β代表虹膜圖像塊的邊長(zhǎng)，Y是虹膜圖像塊與瞳孔邊界的距離。
[0040] 優(yōu)選地，步驟S3中測(cè)算所述虹膜圖像中局部能量梯度，判定是否存在離焦模糊的 方法為：
[0041] 分別選取兩個(gè)在瞳孔中心正下方偏離正、負(fù)45°的虹膜區(qū)域內(nèi)的虹膜圖像塊Ω3和Qb，瞳孔中心正下方的虹膜圖像塊Φ3作為離焦模糊判定區(qū)域；
[0042] 分別計(jì)算虹膜圖像塊Ω a、Ω Φ 3的能量梯度值Eg η EgjP Eg 3;
[0043] 定義第一清晰度因子(1匕為：
[0044] dfi= τ ^g1+τ 2Eg2+τ 3Eg3
[0045] 式中，τ ρ τ2、τ3ε (〇, 1)為分別虹膜圖像塊Ω a、Qb、（&3的能量梯度值的權(quán)重 因子；
[0046] 設(shè)第一清晰度閾值為Tdl，當(dāng)df'Ut，判定存在離焦模糊。
[0047] 優(yōu)選地，虹膜圖像塊Ω3、Ω#Ρ Φ 3的位置公式為：
[0050] 式中，rp表示瞳孔的半徑，X ρ、％分別表示瞳孔的中心點(diǎn)的行、列坐標(biāo)，I a、1,分別 為虹膜圖像塊Ω3、Qb的圓周到瞳孔邊界圓周的距離，a a、ab分別為虹膜圖像塊Ω a、Qb的偏離瞳孔正下方正、負(fù)45°基準(zhǔn)的角度，β、γ為區(qū)域選定參數(shù)，β代表虹膜圖像塊的邊 長(zhǎng)，γ是虹膜圖像塊與瞳孔邊界的距離。
[0051] 優(yōu)選地，計(jì)算虹膜圖像塊Ω a、Ω JP Φ 3的能量梯度值Eg η EgjP Eg 3的公式為：
[0053] 式中，gs(x，y)表示坐標(biāo)（X，y)點(diǎn)像素的灰度值。
[0054] 優(yōu)選地，步驟S4中根據(jù)環(huán)向梯度峰值檢測(cè)法判定所述虹膜圖像是否存在運(yùn)動(dòng)模 糊的方法為：
[0055] 選取瞳孔中心正下方的瞳孔、虹膜過渡環(huán)狀帶Ψ作為運(yùn)動(dòng)模糊判定區(qū)域，位置公 式為：
[0058] 式中，￡1代表所選區(qū)域由瞳孔邊界向內(nèi)偏離的距離，ε 2代表所選區(qū)域由瞳孔邊 界向外偏離的距離，η代表所選區(qū)域中心偏離瞳孔正下方的角度；
[0059] 計(jì)算區(qū)域ψ的環(huán)向梯度向量gv，公式為：
[0062] 式中，gs(r，Θ )表示極坐標(biāo)（r，Θ )點(diǎn)像素的灰度值，n為對(duì)角度范圍[0, n)的采 樣點(diǎn)數(shù)；
[0063] 定義第二清晰度因子為：
[0065] 設(shè)第二清晰度閾值為Td2，當(dāng)df2〈Tdjt，判定存在運(yùn)動(dòng)模糊。
[0066] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0067] 本發(fā)明所述技術(shù)方案便于實(shí)現(xiàn)多線程流水線設(shè)計(jì)，可以有效縮減質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)間， 同時(shí)降低存儲(chǔ)消耗，從而提高虹膜識(shí)別的效率。
【附圖說明】
[0068] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0069] 圖1示出虹膜圖像質(zhì)量級(jí)聯(lián)式評(píng)價(jià)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[007