一種應(yīng)用于智慧城市技術(shù)領(lǐng)域的生物特征識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
的生物特征識(shí)別方法技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及生物特征提取技術(shù)、智慧城市等技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是一種應(yīng)用于智慧城市技術(shù)領(lǐng)域的生物特征識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智慧城市就是運(yùn)用信息和通信技術(shù)手段感測(cè)、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，從而對(duì)包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動(dòng)在內(nèi)的各種需求做出智能響應(yīng)。其實(shí)質(zhì)是利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市智慧式管理和運(yùn)行，進(jìn)而為城市中的人創(chuàng)造更美好的生活，促進(jìn)城市的和諧、可持續(xù)成長(zhǎng)。
[0003]智慧城市經(jīng)常與數(shù)字城市、感知城市、無(wú)線城市、智能城市、生態(tài)城市、低碳城市等區(qū)域發(fā)展概念相交叉，甚至與電子政務(wù)、智能交通、智能電網(wǎng)等行業(yè)信息化概念發(fā)生混雜。對(duì)智慧城市概念的解讀也經(jīng)常各有側(cè)重，有的觀點(diǎn)認(rèn)為關(guān)鍵在于技術(shù)應(yīng)用，有的觀點(diǎn)認(rèn)為關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，有的觀點(diǎn)認(rèn)為關(guān)鍵在人的參與，有的觀點(diǎn)認(rèn)為關(guān)鍵在于智慧效果，一些城市信息化建設(shè)的先行城市則強(qiáng)調(diào)以人為本和可持續(xù)創(chuàng)新?？傊?，智慧不僅僅是智能。智慧城市絕不僅僅是智能城市的另外一個(gè)說(shuō)法，或者說(shuō)是信息技術(shù)的智能化應(yīng)用，還包括人的智慧參與、以人為本、可持續(xù)發(fā)展等內(nèi)涵。
[0004]智慧城市通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施、地理空間基礎(chǔ)設(shè)施等新一代信息技術(shù)以及維基、社交網(wǎng)絡(luò)、Fab Lab、Living Lab、綜合集成法、網(wǎng)動(dòng)全媒體融合通信終端等工具和方法的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯(lián)、智能融合的應(yīng)用以及以用戶創(chuàng)新、開(kāi)放創(chuàng)新、大眾創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新為特征的可持續(xù)創(chuàng)新。伴隨網(wǎng)絡(luò)帝國(guó)的崛起、移動(dòng)技術(shù)的融合發(fā)展以及創(chuàng)新的民主化進(jìn)程，知識(shí)社會(huì)環(huán)境下的智慧城市是繼數(shù)字城市之后信息化城市發(fā)展的高級(jí)形態(tài)。
[0005]從技術(shù)發(fā)展的視角，智慧城市建設(shè)要求通過(guò)以移動(dòng)技術(shù)為代表的物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)全面感知、泛在互聯(lián)、普適計(jì)算與融合應(yīng)用。從社會(huì)發(fā)展的視角，智慧城市還要求通過(guò)維基、社交網(wǎng)絡(luò)、Fab Lab、Living Lab、綜合集成法等工具和方法的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)以用戶創(chuàng)新、開(kāi)放創(chuàng)新、大眾創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新為特征的知識(shí)社會(huì)環(huán)境下的可持續(xù)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)通過(guò)價(jià)值創(chuàng)造，以人為本實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的全面可持續(xù)發(fā)展。
[0006]生物識(shí)別技術(shù)(B1metric Identificat1n Technology)是指利用人體生物特征進(jìn)行身份認(rèn)證的一種技術(shù)。更具體一點(diǎn)，生物特征識(shí)別技術(shù)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)與光學(xué)、聲學(xué)、生物傳感器和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理等高科技手段密切結(jié)合，利用人體固有的生理特性和行為特征來(lái)進(jìn)行個(gè)人身份的鑒定。
[0007]生物識(shí)別系統(tǒng)是對(duì)生物特征進(jìn)行取樣，提取其唯一的特征并且轉(zhuǎn)化成數(shù)字代碼，并進(jìn)一步將這些代碼組合而成的特征模板。人們同識(shí)別系統(tǒng)交互進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，識(shí)別系統(tǒng)獲取其特征并與數(shù)據(jù)可中的特征模板進(jìn)行比對(duì)，以確定是否匹配，從而決定接受或拒絕該人。
[0008]在目前的研究與應(yīng)用領(lǐng)域中，生物特征識(shí)別主要關(guān)系到計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖象處理與模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)聽(tīng)覺(jué)、語(yǔ)音處理、多傳感器技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、可視化技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、智能機(jī)器人感知系統(tǒng)等其他相關(guān)的研究。已被用于生物識(shí)別的生物特征有手形、指紋、臉形、虹膜、視網(wǎng)膜、脈搏、耳廓等，行為特征有簽字、聲音、按鍵力度等。
[0009]虹膜是一種在眼睛中瞳孔內(nèi)的織物狀各色環(huán)狀物，每一個(gè)虹膜都包含一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的基于像冠、水晶體、細(xì)絲、斑點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、凹點(diǎn)、射線、皺紋和條紋等特征的結(jié)構(gòu)，據(jù)稱，沒(méi)有任何兩個(gè)虹膜是一樣的。
[0010]人眼睛的外觀圖由鞏膜、虹膜、瞳孔三部分構(gòu)成。鞏膜即眼球外圍的白色部分，約占總面積的30% ;眼睛中心為瞳孔部分，約占5% ;虹膜位于鞏膜和瞳孔之間，包含了最豐富的紋理信息，占據(jù)65%。外觀上看，由許多腺窩、皺褶、色素斑等構(gòu)成，是人體中最獨(dú)特的結(jié)構(gòu)之一。虹膜的形成由遺傳基因決定，人體基因表達(dá)決定了虹膜的形態(tài)、生理、顏色和總的外觀。人發(fā)育到八個(gè)月左右，虹膜就基本上發(fā)育到了足夠尺寸，進(jìn)入了相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)期。除非極少見(jiàn)的反常狀況、身體或精神上大的創(chuàng)傷才可能造成虹膜外觀上的改變外，虹膜形貌可以保持?jǐn)?shù)十年沒(méi)有多少變化。另一方面，虹膜是外部可見(jiàn)的，但同時(shí)又屬于內(nèi)部組織，位于角膜后面。要改變虹膜外觀，需要非常精細(xì)的外科手術(shù)，而且要冒著視力損傷的危險(xiǎn)。虹膜的高度獨(dú)特性、穩(wěn)定性及不可更改的特點(diǎn)，是虹膜可用作身份鑒別的物質(zhì)基礎(chǔ)。
[0011]在包括指紋在內(nèi)的所有生物識(shí)別技術(shù)中，虹膜識(shí)別是當(dāng)前應(yīng)用最為方便和精確的一種。虹膜識(shí)別技術(shù)被廣泛認(rèn)為是二十一世紀(jì)最具有發(fā)展前途的生物認(rèn)證技術(shù)，未來(lái)的安防、國(guó)防、電子商務(wù)等多種領(lǐng)域的應(yīng)用，也必然的會(huì)以虹膜識(shí)別技術(shù)為重點(diǎn)。這種趨勢(shì)已經(jīng)在全球各地的各種應(yīng)用中逐漸開(kāi)始顯現(xiàn)出來(lái)，市場(chǎng)應(yīng)用前景非常廣闊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)出一種應(yīng)用于智慧城市技術(shù)領(lǐng)域的生物特征識(shí)別方法，采用基于低通濾波和傅里葉頻譜的相位相關(guān)算法對(duì)虹膜基準(zhǔn)子圖與虹膜實(shí)時(shí)圖進(jìn)行模式匹配，并根據(jù)所得相關(guān)函數(shù)來(lái)確定是否匹配成功，進(jìn)而確定是否是同一人的虹膜，整個(gè)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)合理、科學(xué)使用等特性。
[0013]本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種應(yīng)用于智慧城市技術(shù)領(lǐng)域的生物特征識(shí)別方法，利用攝像機(jī)拍攝眼睛圖像，之后將所拍攝的眼睛圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，并從預(yù)處理后所得的虹膜圖像的虹膜特征進(jìn)行分析，經(jīng)分析處理后的虹膜特征與存儲(chǔ)在虹膜特征庫(kù)內(nèi)的虹膜特征進(jìn)行模式匹配，最后得出識(shí)別結(jié)果；包括以下具體步驟:
I)眼圖拍攝，采用虹膜攝像機(jī)拍攝到細(xì)節(jié)較清晰的眼睛圖像。
[0014]2)虹膜定位，確定虹膜的內(nèi)外邊緣，包括以下具體步驟:
2-1)先以步驟I)所拍攝眼睛圖像的灰度平均值為尺度，取得眼睛圖像的二值化圖像； 2-2)再選取合適的較小的閾值就可粗略定出瞳孔的邊界；
2-3)用取圖像最大連通域和二值圖像形態(tài)學(xué)的方法較精確地定出瞳孔的邊緣范圍； 2-4)最后將圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)和邏輯運(yùn)算，可消除瞳孔內(nèi)部的光照的影響。
[0015]3)虹膜特征提取及分析，經(jīng)步驟2)后，將該眼睛圖像的虹膜圖像特征進(jìn)行分析并提取虹膜特征，形成實(shí)時(shí)虹膜圖；
4)庫(kù)內(nèi)資源調(diào)用及對(duì)比，將存儲(chǔ)在虹膜特征庫(kù)內(nèi)的既有虹膜基準(zhǔn)子圖調(diào)出，并與步驟
3)所得實(shí)時(shí)虹膜圖采用基于低通濾波和傅里葉頻譜的相位相關(guān)算法進(jìn)行模式匹配，包括以下步驟:
4-1)對(duì)基準(zhǔn)子圖和實(shí)時(shí)圖分別求出離散傅里葉變換；
4-2)將兩圖變換結(jié)果的乘積取復(fù)共軛得到它們的功率譜，歸一化后，便得到對(duì)應(yīng)于這個(gè)功率譜的相位譜；
4-3)然后對(duì)相位譜求逆傅里葉變換，得到相位相關(guān)函數(shù)。
[0016]5)識(shí)別結(jié)果確認(rèn):經(jīng)過(guò)步驟4)后，所得功率譜的相位譜包含了兩圖之間差異的信息，當(dāng)兩圖一樣時(shí)，相位相關(guān)函數(shù)是δ脈沖函數(shù)；當(dāng)兩圖不