[发明专利]一种基于灰度信息的虹膜识别预处理方法

权利要求书

1.本发明涉及一种基于灰度信息的虹膜识别预处理方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1.通过摄像装置，对人眼中的虹膜进行图像采集，得到含有虹膜图像的原始灰度图像；

步骤2.选取一个固定的阈值V_b，将原始虹膜图像进行二值化；

步骤3.对步骤2中得到的二值图像，进行数学形态学中的闭合运算来消除二值图像中的小空洞；

步骤4.计算步骤3中得到图像的水平对度投影S_h(x)和垂直灰度投影S_v(y)；并搜索水平灰度投影S_h(x)取最小值时的横坐标x_o和垂直灰度投影S_h(y)取最小值是的纵坐标y_o，将(x_o，y_o)视为瞳孔的粗略中心；

步骤5.在点(x_o，y_o)所在的行和该点附近的若干行上，通过灰度值的比较，搜索出一系列一系列瞳孔边界点的坐标；

步骤6.由于瞳孔的内边缘非常类似于一个圆，因此，对步骤5中得到的一系列瞳孔边界点进行圆拟合，最后得到瞳孔的精确圆心(x_p，y_p)和半径r_p；

步骤7.计算坐标点(x_p，y_p)所在行的水平一阶差分；并在纵坐标为y_p一行及其临近行上，通过在虹膜外边缘可能存在的区间搜索水平一阶差分值之和取最大值时对应的坐标点，可以得到一系列虹膜外缘边界点；

步骤8.由于瞳孔的外边缘也非常类似于一个圆，因此，对步骤7中得到的一系列虹膜外边缘边界点进行与步骤6中类似的圆拟合，得到虹膜外边缘的精确圆心(x_i，y_i)和半径r_i；

步骤9.对定位出的虹膜区域进行归一化处理；

步骤10.计算步骤11中的到的归一化虹膜图像的点锐度，并与预先设定的用于判断虹膜图像是否清晰的阀值V_f进行比较，若f≥V_f，则认为图像的清晰度满足系统的要求，否则，认为不满足系统的要求；

步骤11.统计归一化虹膜图像中有效象素点的个数，将有效象素点的个数K与预先设定的用于判断虹膜图像是否存在眼睑和睫毛遮挡问题的阀值V_k进行比较，若K≥V_k，则认为虹膜图像的可见度满足系统的要求，否则，认为不满足系统的要求；

通过以上步骤我们就从原始的含有虹膜的图像中提取出归一化的虹膜图像，并且判断出该图像是否满足系统的要求。

2.如权利要求1所说，一种基于灰度信息的虹膜识别预处理方法，其特征在于：

步骤5.在纵坐标为y_o这一行上，以(x_o，y_o)为中心，沿水平方向向左搜索象素灰度值大于T的点，当搜索到象素灰度值大于T时立即停止搜索，记下此时的坐标(x_l，y_o)作为瞳孔边界点的坐标，再按同样的方式进行沿水平方向向右的搜索，得到另一边界点坐标(x_r，y_o)；取坐标点(x_o，y_o)附近的若干行，在取出的每一行上进行瞳孔边界点的搜索，方法与在y_o一行进行的搜索方法相同，最终可以得到一系列瞳孔边界点的坐标；

步骤7.(1)计算坐标点(x_p，y_p)所在行的水平一阶差分，具体计算公式为：当x_p＜x＜N-5时，D(x，y_p)＝I(x+5，y_p)-I(x，y_p)；当5＜x≤x_p时D(x，y_p)＝I(x-5，y_p)-I(x，y_p)；其中D(x，y_p)表示坐标点(x，y_p)的水平一阶差分值，I(x，y)表示坐标点(x，y)的灰度值，N为图像宽度；

(2)在纵坐标为y_p一行上，在区间[x_p+r_p+20，x_p+r_p+100]上计算每个点与后面20个点的水平一阶差分值之和；具体计算公式为：当x_p+r_p+20＜x＜x_p+r_p+100时，S(x,yp)=Σi=020D(x+i,yp),]]>其中D(x+i，y_p)是步骤(1)中得到的坐标点(x+i，y_p)的水平一阶差分值；并在此区间中找出S(x，y_p)取最大值时对应的坐标点作为虹膜外缘边界点；再在区间[x_p-r_p-100，x_p-r_p-20]上计算每个点与前面20个点的水平一阶差分值之和；具体计算公式为：当x_p-r_p-100＜x＜x_p-r_p-20时，S(x,yp)=Σi=020D(x-i,yp),]]>其中D(x-i，y_p)是步骤(1)中得到的坐标点(x-i，y_p)的水平一阶差分值；并在此区间中找出S(x，y_p)取最大值时对应的坐标点作为虹膜外缘边界点；

(3)取瞳孔圆心(x_p，y_p)附近的若干行，在取出的每一行上进行虹膜外缘边界点的搜索，方法与步骤7中在y_p一行进行的搜索方法相同，最终可以得到一系列虹膜外边缘边界点的坐标；

步骤10.计算步骤9中的到的大小为M×N的归一化虹膜图像的点锐度，具体计算公式为：f=Σi=1m×nΣj=18|dI/dx|/m×n,]]>其中dI为图像中某一点的8-邻域内象素点的灰度值与该点的灰度值的差值，dx为相邻点的距离，m和n分别为图像的高和宽；

步骤11：将步骤9中的到的归一化虹膜图像的点锐度值f与预先设定的用于判断虹膜图像是否清晰的阀值V_f进行比较，若f≥V_f，则认为图像的清晰度满足系统的要求，否则，认为不满足系统的要求。