[发明专利]一种虹膜水印的生成方法及装置

摘要

本发明提供了一种虹膜水印生成方法及装置，包括从原始虹膜图像I中确定虹膜区域，得到虹膜区域的圆形内边缘轮廓C_pu和圆形外边缘轮廓C_ir；确定采样角度范围θ、采样宽度比例系数ε、纵向采样点个数n和横向采样点个数m，计算采样初始角度α；根据采样初始角度α、采样角度范围θ、采样宽度比例系数ε、纵向采样点个数n和横向采样点个数m，在原始虹膜图像I上确定矩形判别区域A；在矩形判别区域A上检测边缘，进行遮挡物判断，并更新采样起始角度α；选定不存在遮挡物的矩形判别区域A，生成采样图像I′；对采样图像I′进行编码，生成虹膜特征矩阵F，进而得到虹膜水印W。有效解决遮挡问题，实现水印容量的自适应控制；输出结果可直接作为虹膜水印，更好地满足不同水印算法的需求。

主权项

1.一种虹膜水印生成方法，其特征在于，包括如下步骤：1)、从原始虹膜图像I中确定虹膜区域，得到虹膜区域的圆形内边缘轮廓Cpu和圆形外边缘轮廓Cir，圆形内边缘轮廓Cpu的圆心为(xpu,ypu)，半径为rpu；圆形外边缘轮廓Cir的圆心为(xir,yir)，半径为rir，由圆形外边缘轮廓Cir和圆形内边缘轮廓Cpu所确定的环形区域即为虹膜区域；2)、确定采样角度范围θ、采样宽度比例系数ε、纵向采样点个数n和横向采样点个数m，计算采样初始角度α＝(3π‑θ)/2，其中，0＜θ≤π/2，0＜ε≤1，m为正整数，n为正整数；3)、根据采样初始角度α、采样角度范围θ、采样宽度比例系数ε、纵向采样点个数n和横向采样点个数m，在原始虹膜图像I上确定矩形判别区域A；4)、在矩形判别区域A上检测边缘，进行遮挡物判断，并更新采样起始角度α；5)、选定不存在遮挡物的矩形判别区域A，生成采样图像I′；6)、对采样图像I′进行编码，生成虹膜特征矩阵F，进而得到虹膜水印W；所述步骤3)具体包括以下子步骤：3.1)根据横向采样点个数m生成采样角度序列Ω＝{ω1,ω2,…ωm}，其中第i个采样角度ωi的计算公式如下：式中，α为采样初始角度、θ为采样角度范围，i＝1,2,…,m；3.2)以虹膜区域圆形内边缘轮廓Cpu的圆心(xpu,ypu)为中心，首先定义从该中心指向水平向右方向的射线所对应的角度为零度，然后依次按照采样角度序列Ω中的每一个采样角度，生成从圆心(xpu,ypu)向虹膜区域圆形外边缘轮廓Cir延伸的射线，得到采样角度射线序列L＝(l1,l2,…lm)，m为横向采样点个数；3.3)根据采样角度射线序列L＝(l1,l2,…lm)中每条采样角度射线与虹膜区域圆形内边缘轮廓Cpu和圆形外边缘轮廓Cir的交点，计算初始纵向采样线段长度，得到初始纵向采样线段长度向量R＝(r1,r2,…rm)，其中第i个初始纵向采样线段长度ri的计算公式如下：ρ＝(xir‑xpu)2+(yir‑ypu)2其中，xir与yir分别表示虹膜区域圆形外边缘轮廓Cir的圆心(xir,yir)所对应的横坐标与纵坐标，xpu与ypu分别表示虹膜区域圆形内边缘轮廓Cpu的圆心(xpu,ypu)所对应的横坐标与纵坐标，ωi为第i个采样角度，rir为虹膜区域圆形外边缘轮廓Cir的半径，cos(·)为余弦三角函数，tan‑1(·)为反正切三角函数，i＝1,2,…,m；3.4)根据纵向采样点个数n和采样宽度比例系数ε依次针对采样角度序列Ω中的每一个采样角度计算采样半径，生成采样半径矩阵B，表示为：其中第i个采样角度沿其所对应的采样角度射线li方向上的第j个采样半径bi,j利用如下公式进行计算：这里rpu为虹膜区域圆形内边缘轮廓Cpu的半径，ri为第i个采样角度所对应的初始纵向采样线段长度，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,n；3.5)根据采样半径矩阵B和虹膜区域圆形内边缘轮廓Cpu的圆心(xpu,ypu)，计算每个采样点的横坐标与纵坐标，生成采样点横坐标矩阵X与纵坐标矩阵Y，表示为：其中，横坐标矩阵X中(i,j)位置的元素xi,j表示第i个采样角度的第j个采样半径bi,j所确定的采样点的横坐标，纵坐标矩阵Y中(i,j)位置的元素yi,j表示第i个采样角度的第j个采样半径bi,j所确定的采样点的纵坐标，它们的计算公式如下：xi,j＝xpu+bi,j×cosωiyi,j＝ypu+bi,j×sinωi这里，xpu与ypu分别表示虹膜区域圆形内边缘轮廓Cpu的圆心(xpu,ypu)所对应的横坐标与纵坐标，ωi为第i个采样角度，bi,j为第i个采样角度沿其所对应的采样角度射线li方向上的第j个采样半径，cos(·)为余弦三角函数，sin(·)为正弦三角函数，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,n；3.6)根据采样点横坐标矩阵X与纵坐标矩阵Y，在原始虹膜图像I中选取左上角坐标为(sl,zu)和右下角坐标为(sr,zd)的矩形判别区域A，其中左上角坐标与右下角坐标的计算公式为：sl＝min(x1,1,...,xm,n),zu＝max(y1,1,...,ym,n)sr＝max(x1,1,...,xm,n),zd＝min(y1,1,...,ym,n)。