基于几何结构的人耳特征识别方法研究

摘要

人耳识别技术是生物特征识别领域的一项新兴技术，近年来以其独特的应用角度和优势逐渐引起同领域科研学者的注意。人耳作为一种生物特征既可以独立应用于一些个体识别场合，也可以与其它生物特征相结合构成多模态识别技术。其自身的特点使人耳识别能够丰富生物特征识别技术，补充目前一些生物识别技术上的不足，其可行性已经得到了试验证明。 人耳作为一种特殊的生物特征体，具有其特有的生理结构和生理位置，具体表现为耳轮形状以及内耳纹理结构的差异。基于此，本文提出了一种基于人耳轮廓几何结构特征的识别方法，主要分为人耳轮廓的边缘提取、耳轮及耳甲腔特征的提取以及人耳分类识别三个部分。首先针对传统边缘检测算子提取的人耳轮廓存在耳轮边缘不完整，内耳纹理噪声过多的缺点，本文中采用了将多尺度Canny算子提取出的边缘相结合的方法，先在大尺度参数下提取出人耳的主要轮廓结构，再通过小尺度参数对人耳主要轮廓做边缘细节的补充和完善，最终得到清晰完整、噪声少的耳廓边缘图像。之后，基于耳廓边缘图像提取耳轮形状特征以及内耳结构特征，耳轮形状特征向量由耳轮边缘上若干关键点之间的距离构成，反映出人耳整体的形状特征；内耳结构特征向量由耳甲腔边缘上的角点信息构成，反映出内耳主要纹理结构特征。最后在人耳分类识别阶段，根据耳轮形状特征向量及内耳结构特征向量设计相应的匹配规则，并实现自动分类识别，经在选用的人耳图库上实验，错误接受率(FAR)为0.8％，错误拒绝率(FRR)为6.7％，识别准确率约为92.5％。 本文最后介绍了图像的力场转换理论，并通过实验模拟了经过力场转换后人耳图像所表现出的势能井、势能渠等特征，证实了该特征所具有的确定性和唯一性，并且满足图像的缩放、平移和旋转不变性要求，说明将力场转换理论应用到人耳识别领域是切实可行的。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1生物特征识别技术

1.2人耳识别技术课题背景

1.2.1人耳识别技术特点

1.2.2人耳识别研究价值及可行性分析

1.2.3人耳相比人脸生物特征的优势

1.3人耳识别研究现状

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.4本章小结

2人耳识别系统设计

2.1系统描述

2.2系统组成与流程

2.3技术难点分析

2.4系统开发与测试环境

2.5论文结构安排与主要研究内容

2.6本章小结

3人耳图像边缘检测

3.1人耳图像预处理

3.1.1灰度线性变换与拉伸

3.1.2人耳图像平滑

3.2多种边缘检测算子相比较

3.3多尺度Canny算子相结合提取耳廓边缘

3.4对边缘图像的后续处理

3.5本章小结

4人耳图像特征提取

4.1耳轮形状特征提取

4.1.1构建耳轮形状特征向量

4.1.2耳轮形状特征满足RST要求

4.2内耳结构特征提取

4.2.1选取内耳特征曲线

4.2.2角点检测方法

4.2.3内耳特征曲线上的角点及其表示

4.2.4参考点的选取

4.2.5角点区表示

4.3本章小结

5分类识别

5.1耳轮形状特征匹配

5.2内耳结构特征匹配

5.3实验结果与分析

5.4本章小结

6力场转换理论在人耳识别中应用

6.1力场转换理论

6.2模拟力场转换过程

6.3验证特征的唯一性

6.4验证特征满足RST要求

6.5存在不足及改进方案

6.6本章小结

7结论

参考文献

附录

在学研究成果

致 谢