TWI459309B - 虹膜識別系統及方法 - Google Patents

Description

虹膜識別系統及方法

本發明涉及一種身份識別系統及方法，特別涉及一種利用虹膜識別用戶身份的系統及方法。

隨著社會的發展，身份識別的重要性正日益顯現，而傳統的身份識別方式由於其固有的局限性已經遠遠不能滿足要求，鑰匙、卡片和身份證等容易丟失和偽造，密碼則容易遺忘，更為嚴重的是這些傳統的身份識別方式無法區分真正的擁有者和取得身份標誌物的冒充者，一旦他人獲得了這些身份標誌物，就可以享有與擁有者相同的權力。

近年來，基於生物特徵的識別技術應運而生，例如，指紋識別方式。然而，由於指紋容易被破壞，因而也具有不穩定性。

鑒於以上內容，有必要提供一種虹膜識別系統及方法，其能利用虹膜的生物特性增強身份識別的精確性及穩定性。

一種虹膜識別系統，安裝於電子裝置中，所述的電子裝置包括相機模組及記憶體，所述的記憶體中儲存有作為識別碼的各用戶的原始虹膜的特徵點的特徵值，該系統包括：獲取模組，用於令所述的相機模組拍攝用戶的虹膜，並獲取相應的認證虹膜圖像；處理模組，用於對所獲取的認證虹膜圖像進行處理；虹膜特徵提取 模組，用於在處理後的認證虹膜圖像中提取認證虹膜的特徵點，並計算所提取的認證虹膜各特徵點的特徵值；及比對模組，用於比對所提取的認證虹膜的特徵點的特徵值是否與記憶體中的識別碼相符，並在所提取的認證虹膜的特徵點的特徵值與記憶體中的識別碼相符時確認該用戶通過身份識別。

一種虹膜識別方法，應用於電子裝置中，所述的電子裝置包括相機模組及記憶體，該方法包括如下步驟：將各用戶的原始虹膜的特徵點的特徵值儲存至所述的記憶體中；令所述的相機模組拍攝用戶的虹膜，並獲取相應的認證虹膜圖像；對所獲取的認證虹膜圖像進行處理；在處理後的認證虹膜圖像中提取認證虹膜的特徵點，並計算所提取的認證虹膜各特徵點的特徵值；比對所提取的認證虹膜的特徵點的特徵值是否與記憶體中的識別碼相符；及若所提取的認證虹膜的特徵點的特徵值與記憶體中的識別碼相符，則確認該用戶通過身份識別。

相較於習知技術，所述的虹膜識別系統及方法可利用虹膜的生物特性(例如，虹膜的唯一性、穩定性等)增強身份識別的精確性及穩定性。

1‧‧‧電子裝置

10‧‧‧相機模組

12‧‧‧處理器

14‧‧‧記憶體

2‧‧‧虹膜識別系統

20‧‧‧獲取模組

22‧‧‧處理模組

24‧‧‧特徵提取模組

26‧‧‧儲存模組

28‧‧‧比對模組

5‧‧‧虹膜

6‧‧‧隱窩

7‧‧‧瞳孔

圖1是本發明虹膜識別系統的較佳實施方式的運用環境及功能模組圖。

圖2是本發明虹膜識別方法較佳實施方式的流程圖。

圖3是本發明虹膜識別系統的虹膜結構示意圖。

圖4是本發明虹膜識別系統的虹膜特徵點座標圖。

圖5是本發明虹膜識別系統的虹膜特徵點間的相對位置的示意圖。

如圖1所示，是本發明虹膜識別系統較佳實施方式的運用環境及功能模組圖。所述的虹膜識別系統2安裝並運行在電子裝置1中。所述的電子裝置1可以是手機、PDA(personal digital assistant，個人數位助理)、掌上遊戲機、數碼相機或掌上電腦等可擕式電子裝置，也可以是固定的門禁系統。

所述的電子裝置1還包括相機模組10、處理器12以及記憶體14。所述的相機模組10通常包括圖像感測器、鏡頭及鏡座，也可包括其他元件或裝置。該圖像感測器可以是CCD(Charge Coupled Device，電荷藕合器件)，或者是CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor，互補型金屬氧化物半導體)。在本較佳實施方式中，所述的相機模組10用於拍攝用戶的虹膜進行識別。所述的處理器12用於執行所述虹膜識別系統2以及所述電子裝置1內的其他應用程式，例如：作業系統等。

所述的記憶體14可以內置於所述電子裝置1本身的記憶體，還可以是外部儲存卡，如SM卡(Smart Media Card，智慧媒體卡)、SD卡(Secure Digital Card，安全數位卡)等。所述的記憶體14用於儲存各類資料，包括利用所述相機模組10拍攝的虹膜的圖像、利用所述的虹膜識別系統2對虹膜的圖像處理後所得到的資料等。

所述的虹膜識別系統2主要包括獲取模組20、處理模組22、特徵提取模組24、儲存模組26以及比對模組28。

在通過識別用戶虹膜以驗證用戶身份之前，需要先建立一個儲存有各用戶的原始虹膜圖像及相關資料的虹膜特徵資料庫，以便在後續的識別過程中進行比對從而驗證用戶身份。

所述的獲取模組20與所述的相機模組10相連，用於令所述的相機模組10拍攝用戶的虹膜，並獲取相應的原始虹膜圖像。

所述的處理模組22，用於對所獲取的原始虹膜圖像進行處理，包括：將原始虹膜圖像由彩色變成黑白色；降低原始虹膜圖像的亮度；增加原始虹膜圖像的對比度。

所述的特徵提取模組24，用於在處理後的原始虹膜圖像中提取原始虹膜的特徵點，並計算所提取的原始虹膜各特徵點的特徵值。其中，所述的原始虹膜的特徵點包括主特徵點與次特徵點，所述的特徵點的特徵值包括，但不限於，特徵點數量、特徵點座標、特徵點的形狀及特徵點距離。

如圖3所示為虹膜結構的簡單示意圖，其中，虹膜5是位於眼睛黑色瞳孔7和白色鞏膜(圖中未示出)之間的圓環狀部分，總體上呈現一種由裏到外的放射狀結構，由相當複雜的纖維組織構成，包含有很多相互交錯的類似於斑點、細絲、冠狀、條紋、隱窩等細節特徵，在本較佳實施方式中，以隱窩為特徵點，故圖3中僅繪出部分隱窩6以說明本較佳實施方式，而其餘特徵如斑點、細絲、冠狀、條紋等特徵未作繪製。

在本較佳實施方式中，所述的原始虹膜特徵點包括主特徵點與次特徵點，其中，原始虹膜中面積最大的一個隱窩作為主特徵點，如圖4、圖5中所示的方框部分為主特徵點，而原始虹膜中其餘的 隱窩作為次特徵點，如圖4、圖5中所示的圓圈部分為次特徵點。在圖4與圖5的示意圖中，原始虹膜的主特徵點的數量為1，次特徵點的數量為9。

所述的特徵提取模組24計算原始虹膜各特徵點的座標的方法如圖4所示。提取原始虹膜的主特徵點和次特徵點後，在各主特徵點和次特徵點上建立座標圖，然後根據該座標圖可以計算出原始虹膜各特徵點的座標。

所述的特徵提取模組24計算原始虹膜各特徵點的形狀如圖5所示，將每個特徵點與其距離最近的特徵點相連，連接後得到圖形就是原始虹膜的特徵點的形狀。此外，所述的特徵提取模組24還可根據所計算出的各特徵點的座標，計算出各特徵點之間的距離。

所述的儲存模組26，用於將特徵提取模組24所提取的原始虹膜各特徵點以及所計算的各特徵點的特徵值儲存至記憶體14內的虹膜特徵資料庫，作為電子裝置1識別各用戶身份的識別碼。所述虹膜特徵資料庫包括一組或者多組識別碼以識別一個或者多個用戶的身份。

當需要識別用戶身份時，所述的獲取模組20還用於令所述的相機模組10拍攝用戶的虹膜(為便於描述，下文將待識別身份的用戶的虹膜統稱為“認證虹膜”)，並獲取相應的認證虹膜圖像。

所述的處理模組22，還用於對所獲取的認證虹膜圖像進行處理，包括：將認證虹膜圖像由彩色變成黑白色；降低認證虹膜圖像的亮度；增加認證虹膜圖像的對比度。

所述的特徵提取模組24，用於在處理後的認證虹膜圖像中提取認 證虹膜的特徵點，並計算所提取的認證虹膜各特徵點的特徵值。其中，所述的認證虹膜的特徵點的提取方法與原始虹膜特徵點的提取方法相同，所述的認證虹膜的特徵點的特徵值的計算方法與原始虹膜特徵點的特徵值的計算方法相同。

所述的比對模組28，用於比對所述的認證虹膜特徵點的特徵值是否與記憶體14中的虹膜特徵資料庫的識別碼相符。若所述的虹膜特徵資料庫包括多組識別碼，則判斷所述的認證虹膜特徵點的特徵值是否與其中一組識別碼相符。

其中，比對標準可以根據特徵值的各參數進行設置，例如，比對標準包括，但不限於如下細項：細項一，當認證虹膜的主特徵點與作為識別碼的其中一個原始虹膜的主特徵點的座標相同，則可確認所述認證虹膜的主特徵點與該原始虹膜的主特徵點相同；細項二，當認證虹膜的次特徵點的數量達到該原始虹膜的次特徵點數量的六成以上，則可認為認證虹膜與該原始虹膜在次特徵點的數量上相符；細項三，當認證虹膜的各次特徵點的座標與該原始虹膜的各次特徵點的座標有六成以上相同，則可認為認證虹膜與該原始虹膜在次特徵點的座標上相符。上述比對標準的細項可根據實際要求進行設置、新增、減少或者修改。

所述的比對模組28，還用於當所述的認證虹膜的特徵點的特徵值滿足比對標準的各細項時，確認該認證虹膜的特徵點的特徵值與識別碼相符，並確認該用戶通過身份識別。

如圖2所示，是本發明虹膜識別方法較佳實施方式的流程圖。首先，步驟S2，所述的獲取模組20令所述的相機模組10拍攝多個用戶的虹膜，並獲取相應的原始虹膜圖像。

步驟S4，所述的處理模組22對所獲取的原始虹膜圖像進行處理，包括：將原始虹膜圖像由彩色變成黑白色；降低原始虹膜圖像的亮度；增加原始虹膜圖像的對比度。

步驟S6，所述的特徵提取模組24在處理後的原始虹膜圖像中提取原始虹膜的特徵點，並計算所提取的原始虹膜各特徵點的特徵值。其中，所述的原始虹膜的特徵點包括主特徵點與次特徵點，所述的特徵點的特徵值包括，但不限於，特徵點數量、特徵點座標、特徵點的形狀及特徵點距離。

在本較佳實施方式中，所述的原始虹膜特徵點包括主特徵點與次特徵點，其中，原始虹膜中面積最大的一個隱窩作為主特徵點，如圖4、圖5中所示的方框部分為主特徵點，而原始虹膜中其餘的隱窩作為次特徵點，如圖4、圖5中所示的圓圈部分為次特徵點。

步驟S8，所述的儲存模組26將所提取的原始虹膜各特徵點以及所計算的各特徵點的特徵值儲存至記憶體14內，作為電子裝置1識別各用戶身份的識別碼。

步驟S10，所述的獲取模組20令所述的相機模組10拍攝待識別身份的用戶的虹膜，並獲取相應的認證虹膜圖像。

步驟S12，所述的處理模組22對所獲取的認證虹膜圖像進行處理，包括：將認證虹膜圖像由彩色變成黑白色；降低認證虹膜圖像的亮度；增加認證虹膜圖像的對比度。

步驟S14，所述的特徵提取模組24在處理後的認證虹膜圖像中提取認證虹膜的特徵點，並計算所提取的認證虹膜各特徵點的特徵值。其中，所述的認證虹膜的特徵點的提取方法與原始虹膜特徵 點的提取方法相同，所述的認證虹膜的特徵點的特徵值的計算方法與原始虹膜特徵點的特徵值的計算方法相同。

步驟S16，所述的比對模組28比對所述的認證虹膜特徵點的特徵值是否與記憶體14中的虹膜特徵資料庫的一組識別碼相符。其中，比對標準可以根據特徵值的各參數進行設置。若所述的認證虹膜特徵點的特徵值與記憶體14中的識別碼相符，則執行步驟S18，否則，結束本流程。

步驟S18，所述的比對模組28確認該用戶通過身份識別，並結束流程。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1‧‧‧電子裝置

10‧‧‧相機模組

12‧‧‧處理器

14‧‧‧記憶體

2‧‧‧虹膜識別系統

20‧‧‧獲取模組

22‧‧‧處理模組

24‧‧‧特徵提取模組

26‧‧‧儲存模組

28‧‧‧比對模組

Claims (12)

1. 一種虹膜識別系統，安裝於電子裝置中，所述的電子裝置包括相機模組及記憶體，所述的記憶體中儲存有作為識別碼的各用戶的原始虹膜的特徵點的特徵值，該系統包括：獲取模組，用於令所述的相機模組拍攝用戶的虹膜，並獲取相應的認證虹膜圖像；處理模組，用於對所獲取的認證虹膜圖像進行處理；虹膜特徵提取模組，用於在處理後的認證虹膜圖像中提取認證虹膜的特徵點，並計算所提取的認證虹膜各特徵點的特徵值，其中，所述的原始虹膜與認證虹膜的特徵點分別包括主特徵點及次特徵點；及比對模組，用於根據預設的比對標準，比對所提取的認證虹膜的特徵點的特徵值是否與記憶體中的識別碼相符，並在所提取的認證虹膜的特徵點的特徵值與記憶體中的識別碼相符時確認該用戶通過身份識別，其中，所述的比對標準包括：當所述認證虹膜的主特徵點與作為識別碼的其中一個原始虹膜的主特徵點的座標相同，則可確認所述認證虹膜的主特徵點與該原始虹膜的主特徵點相同。
2. 如申請專利範圍第1項所述的虹膜識別系統，所述的獲取模組還用於令所述的相機模組拍攝用戶的原始虹膜，並獲取相應的原始虹膜圖像；所述的處理模組還用於對所獲取的原始虹膜圖像進行處理；所述的特徵提取模組還用於在處理後的原始虹膜圖像中提取原始虹膜的特徵點，並計算所提取的原始虹膜各特徵點的特徵值；及該系統還包括儲存模組，用於將所提取的各原始虹膜的特徵點以及所計算的各原始虹膜的特徵點的特徵值儲存至記憶體內，作為識別各用戶身 份的識別碼。
3. 如申請專利範圍第1項所述的虹膜識別系統，所述的主特徵點為虹膜中面積最大的一個隱窩，所述的次特徵點為虹膜中除去被確認為主特徵點的隱窩外的其餘隱窩。
4. 如申請專利範圍第1項所述的虹膜識別系統，所述的比對模組所依據的比對標準還包括一個或者多個如下細項：當認證虹膜的次特徵點的數量達到該原始虹膜的次特徵點數量的六成以上，則可認為認證虹膜與該原始虹膜在次特徵點的數量上相符；及/或當認證虹膜的各次特徵點的座標與該原始虹膜的各次特徵點的座標有六成以上相同，則可認為認證虹膜與該原始虹膜在次特徵點的座標上相符。
5. 如申請專利範圍第1項所述的虹膜識別系統，所述的處理模組對認證虹膜圖像所進行的處理包括：將認證虹膜圖像由彩色變成黑白色；降低認證虹膜圖像的亮度；增加認證虹膜圖像的對比度。
6. 如申請專利範圍第1項所述的虹膜識別系統，所述的原始虹膜特徵點的特徵值和認證虹膜特徵點的特徵值均包括特徵點數量、特徵點座標、特徵點的形狀及特徵點距離。
7. 一種虹膜識別方法，應用於電子裝置中，所述的電子裝置包括相機模組及記憶體，該方法包括如下步驟：將各用戶的原始虹膜的特徵點的特徵值儲存至所述的記憶體中；令所述的相機模組拍攝用戶的虹膜，並獲取相應的認證虹膜圖像；對所獲取的認證虹膜圖像進行處理；在處理後的認證虹膜圖像中提取認證虹膜的特徵點，並計算所提取的認證虹膜各特徵點的特徵值，其中，所述的原始虹膜與認證虹膜的特徵點分別包括主特徵點及次特徵點； 根據預設的比對標準，比對所提取的認證虹膜的特徵點的特徵值是否與記憶體中的識別碼相符，其中，所述的比對標準包括：當所述認證虹膜的主特徵點與作為識別碼的其中一個原始虹膜的主特徵點的座標相同，則可確認所述認證虹膜的主特徵點與該原始虹膜的主特徵點相同；及若所提取的認證虹膜的特徵點的特徵值與記憶體中的識別碼相符，則確認該用戶通過身份識別。
8. 如申請專利範圍第7項所述的虹膜識別方法，所述的將各用戶的原始虹膜的特徵點的特徵值儲存至所述的記憶體中的步驟包括：令所述的相機模組拍攝用戶的原始虹膜，並獲取相應的原始虹膜圖像；對所獲取的原始虹膜圖像進行處理；在處理後的原始虹膜圖像中提取原始虹膜的特徵點，並計算所提取的原始虹膜各特徵點的特徵值；及將所提取的各原始虹膜的特徵點以及所計算的各原始虹膜的特徵點的特徵值儲存至記憶體內，作為識別各用戶身份的識別碼。
9. 如申請專利範圍第7項所述的虹膜識別方法，所述的主特徵點為虹膜中面積最大的一個隱窩，所述的次特徵點為虹膜中除去被確認為主特徵點的隱窩外的其餘隱窩。
10. 如申請專利範圍第7項所述的虹膜識別方法，所述的對所獲取的認證虹膜圖像進行處理的步驟包括：將認證虹膜圖像由彩色變成黑白色；降低認證虹膜圖像的亮度；及增加認證虹膜圖像的對比度。
11. 如申請專利範圍第7項所述的虹膜識別方法，所述的比對標準還包括一個或者多個如下細項：當認證虹膜的次特徵點的數量達到該原始虹膜的次特徵點數量的六成以 上，則可認為認證虹膜與該原始虹膜在次特徵點的數量上相符；及/或當認證虹膜的各次特徵點的座標與該原始虹膜的各次特徵點的座標有六成以上相同，則可認為認證虹膜與該原始虹膜在次特徵點的座標上相符。
12. 如申請專利範圍第7項所述的虹膜識別方法，所述的原始虹膜特徵點的特徵值和認證虹膜特徵點的特徵值均包括特徵點數量、特徵點座標、特徵點的形狀及特徵點距離。