Способ аутентификации пользователя по радужной оболочке глаз и соответствующее устройство



Способ аутентификации пользователя по радужной оболочке глаз и соответствующее устройство
Способ аутентификации пользователя по радужной оболочке глаз и соответствующее устройство

Владельцы патента RU 2670798:

САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС КО., ЛТД. (KR)

Изобретение относится к области биометрической идентификации пользователя. Технический результат заключается в повышении точности распознавания. Такой результат достигается за счет того, что вычисляют показатель подобия на основе сгенерированных битовых представлений радужной оболочки левого и правого глаз, опорных битовых представлений радужной оболочки левого и правого глаз, вычисленных дополнительных признаков радужной оболочки левого и правого глаз и опорных дополнительных признаков радужной оболочки левого и правого глаз, определяют на основе вычисленного показателя подобия, соответствуют ли выявленные изображение левого глаза и изображение правого глаза изображениям левого и правого глаз, заранее зарегистрированные данные радужных оболочек которых получены из базы данных, и аутентифицируют пользователя, если соответствие определено. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к области биометрической идентификации пользователя, в частности, к способу и устройству для аутентификации пользователя по радужной оболочке глаз, и оно может быть использовано для аутентификации пользователей, в том числе пользователей с прищуренными глазами.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Идентификация личности с помощью биометрических технологий является в настоящее время одним из перспективных, бурно развивающихся направлений, среди которых средства с использованием радужной оболочки глаза являются одними из наиболее эффективных средств для идентификации и аутентификации пользователя. Однако для надежного результата известные способы распознавания радужной оболочки глаза требуют регистрации достаточно большой области радужной оболочки глаза (более 40%), причем эта область не должна быть перекрыта не только веками, но и ресницами пользователя, а также бликами (например, от очков). Следовательно, пользователю необходимо достаточно широко раскрывать глаза для надежной аутентификации, что не всегда возможно в силу различных внешних условий. Такими внешними условиями могут быть яркое освещение, прямые или отраженные от белого снега солнечные лучи, ветер, пыль, туман, дым и другие. Кроме того, существуют заболевания, в силу которых пользователю также бывает затруднительно широко открывать глаза, например опущение век.

Одним из известных решений, раскрывающих системы биометрической идентификации с помощью распознавания радужной оболочки, является решение, раскрытое, например, в патентном документе US 9,183,440 B2 («Identification by iris recognition»). Известное решение описывает способ аутентификации пользователя с помощью распознавания радужной оболочки. Описанный способ предлагает модифицирование вычисления показателя подобия посредством определения доверительной оценки на основе локальных плотностей подобий между двумя сравниваемыми изображениями радужных оболочек, определяя в результате, принадлежат ли изображенные радужные оболочки одному глазу. Однако в этом способе для упомянутого определения используется только информация на основе битового представления радужной оболочки. Таким образом, в данном решении не предусмотрено использование дополнительных по отношению к битовому представлению параметров для определения доверительной оценки, а используются только текстурные параметры радужной оболочки (т.е. битовое представление радужки). Кроме того, в данном решении используется информация только от одного глаза; таким образом, проблема необходимости раскрывать широко глаз не разрешается за счет такого решения.

Патентный документ US 9,064,145 B2 («Identity recognition based on multiple feature fusion for an eye image») раскрывает способ для распознавания личности на основе интеграции множества признаков для изображения глаза. В это множество признаков входит как информация относительно текстурных параметров радужной оболочки, так и дополнительная информация относительно цвета глаза и области около глаза. Дополнительная информация в данном способе используется для увеличения точности распознавания и, следовательно, сокращения количества неудачных попыток распознавания. Однако использование указанной дополнительной информации приводит к необходимости использования дополнительных вычислительных ресурсов. Кроме того, в данном решении также используется информация только от одного глаза.

В публикации «Handbook of Multibiometrics (International Series on Biometrics)» (авторы Arun A. Ross, Karthik Nandakumar, Anil K. Jain. Springer, 2006) для улучшения точности распознавания было предложено использование двух модальностей для идентификации, например, объединить распознавание отпечатка пальца с распознаванием лица или объединить распознавание отпечатка пальца левой руки с распознаванием отпечатка пальца правой руки.

Данная идея отчасти была реализована в решении US 8,317,325 B2 («Apparatus and method for two eye imaging for iris identification»), в котором представлено устройство, содержащее один или два датчика для захвата одного изображения или двух изображений, на которых изображены глаза пользователя, а также процессоры (или процессор) в едином корпусе с одним или двумя датчиками и/или в компьютерной системе, которая получает одно изображение или два изображения. Упомянутые процессоры определяют угол наклона головы между виртуальной линией, проходящей между двумя глазами пользователя в соответствии с заданными признаками, связанными с глазами, и показателем, характеризующим нулевой наклон головы, на упомянутом одном изображении или двух изображениях. Затем процессоры сегментируют изображения левой и правой радужных оболочек и поворачивают сегментированные изображения левой и правой радужных оболочек в соответствии с упомянутым углом, чтобы фактически исключить наклон головы при представлении. Изображения радужных оболочек, которые получаются в результате, используются для регистрации или аутентификации. Известное устройство также может определить наклон головы с использованием заданных признаков на изображении, связанных с одним глазом. Согласно данному решению создается единый объединенный показатель подобия на основе показателей подобия радужных оболочек обоих глаз, который используется для идентификации пользователя. Однако геометрические параметры не используются для формирования данного объединенного показателя подобия. Геометрические параметры, такие как межзрачковое расстояние (IPD) и отношение IPD к радужной оболочке, упоминаются лишь в отношении оценки качества изображений радужных оболочек для дальнейшего распознавания или быстрого поиска подходящих образцов в сохраненной заранее базе данных, но они не используются для вычисления вышеупомянутого показателя. Таким образом, данное решение также не предназначено для использования при распознавании частично закрытых или прищуренных глаз и не разрешает вышеуказанную проблему.

Задачей настоящего изобретения является предоставление способа для распознавания пользователя с помощью радужной оболочки со следующими усовершенствованиями по сравнению с решениями предшествующего уровня техники:

- лучшая точность распознавания за счет использования большего объема информации для определения соответствия радужных оболочек;

- преодоление проблемы необходимости широкого раскрытия глаз пользователем, т.е. улучшение удобства пользования устройством для аутентификации.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Указанная задача решается посредством способа и устройства, которые охарактеризованы в независимых пунктах формулы изобретения. Дополнительные варианты реализации настоящего изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение обеспечивает повышенную точность распознавания за счет использования двух модальностей для аутентификации пользователя, в частности, за счет использования данных распознавания радужной оболочки обоих глаз пользователя. Кроме того, в настоящем изобретении для распознавания радужной оболочки при вычислении показателя подобия используются как текстурные, так и геометрические параметры.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложен способ аутентификации пользователя по радужным оболочкам обоих глаз, содержащий этапы, на которых:

- захватывают, посредством устройства регистрации, изображение пользователя, содержащее область глаз пользователя;

- выявляют, посредством блока выявления, область глаз пользователя на захваченном изображении, включая выявление изображения левого глаза и изображения правого глаза;

- обрабатывают, посредством первого блока обработки, изображение левого глаза для генерирования битового представления радужной оболочки левого глаза;

- обрабатывают, посредством второго блока обработки, изображение правого глаза для генерирования битового представления радужной оболочки правого глаза;

- вычисляют, посредством первого блока обработки, дополнительные признаки радужной оболочки левого глаза посредством обработки геометрических параметров радужной оболочки и зрачка левого глаза пользователя;

- вычисляют, посредством второго блока обработки, дополнительные признаки радужной оболочки правого глаза посредством обработки геометрических параметров радужной оболочки и зрачка правого глаза пользователя;

- получают, посредством блока аутентификации, заранее зарегистрированные данные радужных оболочек обоих глаз пользователя из базы данных, причем заранее зарегистрированные данные включают в себя опорные битовые представления радужных оболочек левого и правого глаз и опорные дополнительные признаки радужной оболочки левого и правого глаз;

- вычисляют показатель подобия на основе сгенерированных битовых представлений радужной оболочки левого и правого глаз, опорных битовых представлений радужной оболочки левого и правого глаз, вычисленных дополнительных признаков радужной оболочки левого и правого глаз и опорных дополнительных признаков радужной оболочки левого и правого глаз;

- определяют на основе вычисленного показателя подобия, соответствуют ли выявленные изображение левого глаза и изображение правого глаза изображениям левого и правого глаз, заранее зарегистрированные данные радужных оболочек которых получены из базы данных; и

- аутентифицируют пользователя, если соответствие определено.

Обработка изображения глаза в соответствии с заявленным вариантом осуществления включает в себя этапы выявления зрачка, сегментации радужной оболочки, нормализации изображения радужной оболочки, выделения и кодирования признаков радужной оболочки для получения битового представления радужной оболочки глаза.

Дополнительные признаки вычисляются на основе координат центра окружности зрачка, описывающей зрачок, и радиуса окружности зрачка, определенных на этапе выявления зрачка, и координат центра окружности радужной оболочки, описывающей радужную оболочку, и радиуса окружности радужной оболочки, определенных на этапе сегментации радужной оболочки.

При этом дополнительные признаки включают в себя нормализованное расстояние по оси x, нормализованное расстояние по оси y, отношение радиуса окружности зрачка к радиусу окружности радужной оболочки и упомянутый радиус радужной оболочки, причем оси x и y определяют вышеупомянутые координаты центров.

Вычисление показателя подобия в соответствии с заявленным вариантом осуществления содержит этапы, на которых:

- вычисляют нормализованное расстояние (HDLeft) Хемминга для левого глаза на основе сгенерированного битового представления радужной оболочки левого глаза и опорного битового представления радужной оболочки левого глаза;

- определяют количество (BitCountLeft) битов изображения, использованных для вычисления нормализованного расстояния Хемминга для левого глаза;

- вычисляют нормализованное расстояние (HDRight) Хемминга для правого глаза на основе сгенерированного битового представления радужной оболочки правого глаза и опорного битового представления радужной оболочки правого глаза;

- определяют количество (BitCountRight) битов изображения, использованных для вычисления нормализованного расстояния Хемминга для правого глаза;

- вычисляют параметры подобия текстурных признаков радужных оболочек на основе вычисленных расстояний HDLeft и HDRight и определенных количеств BitCountLeft и BitCountRight, причем параметры подобия текстурных признаков радужных оболочек включают в себя нормализованную разность параметров HDleft и HDright, среднее этих параметров, общее минимальное и максимальное количество битов, которые использовались для вычисления параметров HDleft и HDright;

- вычисляют параметры подобия геометрических признаков радужных оболочек на основе вычисленных дополнительных признаков радужной оболочки для левого и правого глаз и опорных дополнительных признаков радужной оболочки для левого и правого глаз, причем параметры подобия геометрических признаков радужных оболочек включают в себя минимальное и максимальное нормализованное расстояние между центрами окружностей зрачка и радужной оболочки, среднюю нормализованную разность радиусов радужных оболочек и среднюю разность между отношениями радиусов зрачка и радужной оболочки для левого и правого глаз; и

- вычисляют показатель подобия в зависимости от вычисленных параметров подобия текстурных признаков радужных оболочек и вычисленных параметров подобия геометрических признаков радужных оболочек.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложено устройство для аутентификации пользователя по радужным оболочкам обоих глаз, содержащее:

- устройство регистрации, выполненное с возможностью захватывать изображение пользователя, содержащее область глаз пользователя;

- блок выявления, выполненный с возможностью выявлять область глаз пользователя на захваченном изображении, включая выявление изображения левого глаза и изображения правого глаза;

- первый блок обработки, выполненный с возможностью обрабатывать изображение левого глаза для генерирования битового представления радужной оболочки левого глаза и вычислять дополнительные признаки радужной оболочки левого глаза посредством обработки геометрических параметров радужной оболочки и зрачка левого глаза пользователя;

- второй блок обработки, выполненный с возможностью обрабатывать изображение правого глаза для генерирования битового представления радужной оболочки правого глаза и вычислять дополнительные признаки радужной оболочки правого глаза посредством обработки геометрических параметров радужной оболочки и зрачка правого глаза пользователя;

- базу данных, выполненную с возможностью хранения заранее зарегистрированных данных радужных оболочек обоих глаз пользователя, причем заранее зарегистрированные данные включают в себя опорные битовые представления радужных оболочек левого и правого глаз и опорные дополнительные признаки радужной оболочки левого и правого глаз;

- блок аутентификации, выполненный с возможностью получения заранее зарегистрированных данных радужных оболочек обоих глаз пользователя из базы данных, вычисления показателя подобия на основе сгенерированных битовых представлений радужной оболочки левого и правого глаз, опорных битовых представлений радужной оболочки левого и правого глаз, вычисленных дополнительных признаков радужной оболочки левого и правого глаз и опорных дополнительных признаков радужной оболочки левого и правого глаз, определения на основе вычисленного показателя подобия, соответствуют ли выявленные изображение левого глаза и изображение правого глаза изображениям левого и правого глаз, заранее зарегистрированные данные радужных оболочек которых получены из базы данных, и аутентификации пользователя, если соответствие определено.

Технический результат, достигаемый посредством использования настоящего изобретения, заключается в обеспечении надежного и точного способа аутентификации пользователя, в том числе с прищуренными глазами, т.е. без необходимости широкого раскрытия глаз пользователем, с помощью радужных оболочек обоих глаз пользователя без существенного увеличения вычислительной сложности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны после прочтения нижеследующего описания и просмотра сопроводительных чертежей, на которых:

Фиг. 1 иллюстрирует схематичное изображение радужной оболочки на системе координат с обозначением геометрических параметров, рассматриваемых в настоящем изобретении;

Фиг. 2 иллюстрирует структурную схему способа аутентификации пользователя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 иллюстрирует структурную схему вычисления показателя подобия в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 иллюстрирует структурную схему определения соответствия радужных оболочек в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Различные варианты осуществления настоящего изобретения описываются в дальнейшем более подробно со ссылкой на чертежи. Однако настоящее изобретение может быть воплощено во многих других формах и не должно истолковываться как ограниченное любой конкретной структурой или функцией, представленной в нижеследующем описании. На основании настоящего описания специалист в данной области техники поймет, что объем правовой охраны настоящего изобретения охватывает любой вариант осуществления настоящего изобретения, раскрытый в данном документе, вне зависимости от того, реализован ли он независимо или в сочетании с любым другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Например, устройство может быть выполнено или способ может быть осуществлен на практике с использованием любого числа вариантов осуществления, изложенных в данном документе. Кроме того, следует понимать, что любой вариант осуществления настоящего изобретения, раскрытый в данном документе, может быть воплощен с помощью одного или более элементов формулы изобретения.

Слово «примерный» используется в данном документе в значении «служащий в качестве примера или иллюстрации». Любой вариант осуществления, описанный в данном документе как «примерный», необязательно должен истолковываться как предпочтительный или обладающий преимуществом над другими вариантами осуществления.

Фиг. 1 иллюстрирует схематичное изображение радужной оболочки на системе координат с осями x, y, на котором обозначены параметры, рассматриваемые в настоящем изобретении. На схематичном изображении показаны окружности, которыми аппроксимированы радужная оболочка и зрачок, причем центры упомянутых окружностей, как правило, не совпадают, так как центры зрачка и радужной оболочки у человека, как правило, не совпадают. Окружность, описывающая зрачок, имеет радиус Rp и координаты центра (xp, yp). Окружность, описывающая радужную оболочку, имеет радиус RI и координаты центра (xI, yI). Данные параметры применяются далее при аутентификации пользователя с помощью радужной оболочки.

Со ссылкой на Фиг. 2 рассмотрена структурная схема способа аутентификации пользователя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Сначала с помощью устройства регистрации, например инфракрасной камеры, захватывают (S01) изображение пользователя, содержащее область глаз пользователя, которое затем поступает на блок выделения области глаз, которое выделяет (S02) область глаз пользователя, в частности, выделяет изображение левого глаза и изображение правого глаза пользователя. После выделения области глаз пользователя осуществляется обработка изображения левого глаза и изображения правого глаза посредством первого блока обработки и второго блока обработки, соответственно. В процессе обработки изображения левого глаза осуществляются следующие этапы. Сначала на изображении выделяется (SL03) зрачок и определяются радиус и координаты центра описывающей его окружности, а также производится сегментация (SL04) радужной оболочки с определением соответствующих радиуса и координат центра описывающей ее окружности. Далее способ переходит к этапу нормализации (SL05) изображения радужной оболочки, после чего начинается этап выделения и кодирования (SL06) признаков радужной оболочки, в результате которого получают битовое представление радужной оболочки левого глаза. Процесс обработки изображения левого глаза также включает этап вычисления (SL07) дополнительных признаков радужной оболочки с использованием параметров, определенных на этапах выделения SL03 и сегментации SL04.

Процесс обработки изображения правого глаза включает в себя аналогичные этапы. Сначала производятся выделение (SR03) зрачка и сегментация (SR04) радужной оболочки с определением соответствующих радиусов описывающих их окружностей и координат их центров. После чего производят нормализацию (SR05) изображения радужной оболочки и выполняют этап выделения и кодирования (SR06) признаков радужной оболочки, в результате которого получают битовое представление радужной оболочки правого глаза. Процесс обработки изображения правого глаза также включает этап вычисления (SR07) дополнительных признаков радужной оболочки с использованием параметров, определенных на этапах выделения SR03 и сегментации SR04.

Полученная информация поступает на блок аутентификации пользователя с использованием двух глаз. Под полученной информацией подразумевается битовое представление радужной оболочки левого глаза, битовое представление радужной оболочки правого глаза, дополнительные признаки радужной оболочки для левого глаза, а также дополнительные признаки радужной оболочки для правого глаза. Под дополнительными признаками подразумеваются вычисленные параметры NDXLeft, NDYLeft, PIRLeft, RI,Left для левого глаза и NDXRight, NDYRight, PIRRight, RI,Right для правого глаза, соответственно, причем параметры NDXLeft и NDXRight представляют собой нормализованное расстояние по оси x для левого и правого глаза, соответственно, и вычисляются по следующей формуле:

.

Аналогично, параметры NDYLeft и NDYRight представляют собой нормализованное расстояние по оси y для левого и правого глаза, соответственно, и вычисляются по следующей формуле:

,

а параметры PIRLeft и PIRRight представляют собой отношение радиуса окружности, описывающей зрачок, к радиусу окружности, описывающей радужную оболочку, для левого и правого глаз, соответственно:

.

Параметр RI,Left является параметром RI, вычисленным для левого глаза. Аналогичный параметр для правого глаза в дальнейшем обозначается как RI,Right.

На упомянутый блок аутентификации также поступают данные из базы данных ранее зарегистрированных образцов. Упомянутая база данных хранит заранее зарегистрированные данные радужной оболочки глаз пользователя, которые были записаны в базу данных, например, во время проведения первоначальной регистрации пользователя. Данные, хранящиеся в базе данных, в дальнейшем именуются как опорные данные. После поступления всех данных выполняется этап аутентификации (S08) пользователя посредством сравнения полученной информации с опорными данными из базы данных. В силу того, что дополнительные признаки радужной оболочки основаны на параметрах самой радужной оболочки и зрачка, которые были определены в ходе получения битового представления радужной оболочки, а формулы их вычисления вычислительно просты, их обработка не требует значительного увеличения объема вычислительных ресурсов.

Для сравнения полученной информации с опорными данными из базы данных вычисляется показатель подобия. Фиг. 3 иллюстрирует структурную схему вычисления показателя подобия в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Для определения текстурных признаков для одного глаза используются битовое представление (IrisCodeEnrolled) радужной оболочки от заранее зарегистрированного образца и битовое представление (IrisCodeProbe) радужной оболочки, вычисленное во время осуществления аутентификации, в соответствии с известными способами. Примеры таких известных способов раскрыты, например, в публикации Матвеева И.А. «Методы и алгоритмы автоматической обработки изображений радужной оболочки глаза». В дальнейшем верхний индекс «Enrolled» будет относить параметр к параметру, вычисленному в отношении радужной оболочки от заранее зарегистрированного образца, а верхний индекс «Probe» - к параметру, вычисленному во время осуществления аутентификации. Соответствующим образом, нижний индекс «Left» обозначает параметр, вычисленный в отношении радужной оболочки левого глаза, а нижний индекс «Right» - правого глаза.

На основе битовых представлений IrisCodeEnrolled и IrisCodeProbe вычисляют нормализованное расстояние Хэмминга (HD) между этими двумя битовыми представлениями радужной оболочки, а затем определяют количество битов (BitCount), которые использовались для вычисления упомянутого параметра HD. Биты, которые используются для вычисления параметра HD, представляют собой биты тех частей текстуры, которые не были замаскированы при регистрации изображения, что позволяет получить большее количество информации при аутентификации, в частности, при аутентификации пользователя, например, с прищуренными глазами. Нормализованное расстояние Хэмминга представляет собой количество несовпадающих битов между двумя вышеупомянутыми битовыми представлениями радужных оболочек, подлежащих сравнению. Далее с использованием этих параметров для левого и правого глаз осуществляется вычисление параметров подобия текстурных признаков радужных оболочек.

В процессе вычисления параметров подобия текстурных признаков радужных оболочек определяют следующие параметры: ΔHDnorm, HDavg, BitCountmin и BitCountmax. Параметр ΔHDnorm представляет собой нормализованную разность между параметрами HDleft и HDright, параметр HDavg - среднее этих параметров. Параметры ΔHDnorm и HDavg вычисляются согласно следующим формулам:

; и

.

Параметры BitCountmin и BitCountmax представляют собой соответственно общее минимальное и максимальное количество битов, которые использовались для вычисления параметров HDleft и HDright, и они вычисляются согласно следующим формулам:

;

где MAX_BITS представляет собой максимально возможное количество битов в битовом представлении радужной оболочки глаза, которое определяется с помощью параметров алгоритма кодирования признаков радужной оболочки глаза, установленных заранее на основании экспериментальных данных.

Параллельно определяются дополнительные признаки радужной оболочки, вычисленные на основе геометрических признаков. Данные признаки также выявляются для обоих глаз как в отношении радужной оболочки от заранее зарегистрированного образца, так и радужной оболочки, выявленной во время осуществления аутентификации. Параметры подобия геометрических признаков радужных оболочек вычисляются на основе параметров NDXLeft, NDXRight, NDYLeft, NDYRight, PIRLeft, PIRRight, RI,Left и RI,Right, определенных как в отношении заранее зарегистрированного образца, так и в отношении образца, полученного во время осуществления аутентификации. Упомянутыми параметрами подобия геометрических признаков радужных оболочек являются ΔNDmin, ΔNDmax, ΔRI,avg, ΔPIRavg. Параметры ΔNDmin и ΔNDmax представляют собой минимальное и максимальное, соответственно, нормализованное расстояние между центрами окружностей, описывающих зрачок и радужную оболочку. Данные параметры определяются на основе параметра ΔND, вычисляемого по формуле:

.

Параметр ΔRI,avg представляет собой среднюю нормализованную разность радиусов радужных оболочек, а параметр ΔPIRavg представляет собой среднюю разность отношений радиусов зрачка к радиусам радужной оболочки. Данные параметры вычисляются в соответствии со следующими формулами:

,

.

На основании определенных параметров ΔHDnorm, HDavg, BitCountmin, BitCountmax, ΔNDmin, ΔNDmax, ΔR1,avg и ΔRIPavg осуществляют вычисление показателя подобия для принятия решения относительно соответствия радужной оболочки от заранее зарегистрированного образца, и радужной оболочки, выявленной во время осуществления аутентификации.

На Фиг. 4 подробно раскрывается вычисление показателя подобия и принятие решения относительно соответствия радужных оболочек. Согласно предложенному изобретению показатель подобия вычисляется согласно следующей формуле:

где ic, wi, i ∈ [1;8] -соответственно фактор смещения и весовые коэффициенты, которые получены эмпирически путем применения логистической модели регрессии к набору данных для обучения, который включает в себя множество изображений радужных оболочек пользователей, снятых на разном расстоянии от пользователей и при разных условиях съемки.

Полученный показатель подобия сравнивается с заданным пороговым значением. Пороговое значение задается заранее разработчиками на основе проведенных тестовых испытаний. Если показатель подобия оказывается меньше заданного порогового значения, тогда принимается решение о соответствии радужных оболочек друг другу, т.е. делается вывод о том, что обрабатываемые данные принадлежат радужным оболочкам одного и того же человека. Если же показатель подобия оказывается больше заданного порогового значения, тогда принимается решение об отсутствии соответствия, и пользователю отказывают в аутентификации.

В отношении предложенного способа аутентификации пользователя с прищуренными глазами был проведен ряд тестовых испытаний с целью определения точности данного способа. В частности, одно из тестовых испытаний проводилось в помещении в отношении пользователей, которые не носят очки. Все изображения пользователей, содержащие области глаз и полученные в помещении в отношении пользователей, которые не носят очки, используются для регистрации и формирования образца для тестирования. Аутентификация в ходе тестовых испытаний выполнялась с помощью правила консенсуса, правила выбора минимального значения HD и способа согласно настоящему изобретению. Правило консенсуса заключается в том, что радужные оболочки признаются соответствующими в случае выполнения следующего условия:

и

.

Правило выбора минимального значения HD задается соответственно как .

В отношении каждого метода было вычислено количественное соотношение положительных сравнений, которые были ошибочно признаны не соответствующими (принималось решение об отсутствии соответствия), а также отрицательных сравнений, которые были ошибочно признаны соответствующими (принималось решение о соответствии).

Согласно проведенным тестовым испытаниям процент зафиксированных ошибок аутентификации при применении правила консенсуса оказывается на 3,59% выше по сравнению с результатами, которые дает применение настоящего изобретения, процент зафиксированных ошибок при применении правила выбора минимального значения HD оказывается на 3,13% выше по сравнению результатами, которые дает применение настоящего изобретения. Таким образом, заявленный способ демонстрирует более точные результаты в сравнении с вышеприведенными методами без существенного увеличении требуемых вычислительных ресурсов.

Заявленное изобретение может найти применение в потребительских электронных устройствах и может увеличить возможности электронных устройств посредством обеспечения дополнительной безопасности посредством предложенного способа для аутентификации пользователя с помощью радужной оболочки.

Возможны следующие примерные применения изобретения:

- проверка для осуществления доступа к электронным устройствам;

- проверка для осуществления доступа к персональной информации;

- проверка для осуществления доступа к проведению финансовых операций, и т.п.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что по мере необходимости количество структурных элементов или компонентов устройства может изменяться. Кроме того, специалисты в данной области техники должны понимать, что показанное расположение блоков устройства является примерным и, по мере необходимости, может быть изменено для достижения большей эффективности в конкретном применении, если в описании конкретно не указано иное. Упоминание элементов системы в единственном числе не исключает множества таких элементов, если в явном виде не указано иное.

Хотя в настоящем описании показаны примерные варианты осуществления изобретения, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены, не выходя за рамки объема охраны настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ аутентификации пользователя по радужным оболочкам обоих глаз, содержащий этапы, на которых:

- захватывают, посредством устройства регистрации, изображение пользователя, содержащее область глаз пользователя;

- выявляют, посредством блока выявления, область глаз пользователя на захваченном изображении, включая выявление изображения левого глаза и изображения правого глаза;

- обрабатывают, посредством первого блока обработки, изображение левого глаза для генерирования битового представления радужной оболочки левого глаза;

- обрабатывают, посредством второго блока обработки, изображение правого глаза для генерирования битового представления радужной оболочки правого глаза;

- вычисляют, посредством первого блока обработки, дополнительные признаки радужной оболочки левого глаза посредством обработки геометрических параметров радужной оболочки и зрачка левого глаза пользователя;

- вычисляют, посредством второго блока обработки, дополнительные признаки радужной оболочки правого глаза посредством обработки геометрических параметров радужной оболочки и зрачка правого глаза пользователя;

- получают, посредством блока аутентификации, заранее зарегистрированные данные радужных оболочек обоих глаз пользователя из базы данных, причем заранее зарегистрированные данные включают в себя опорные битовые представления радужных оболочек левого и правого глаз и опорные дополнительные признаки радужной оболочки левого и правого глаз;

- вычисляют показатель подобия на основе сгенерированных битовых представлений радужной оболочки левого и правого глаз, опорных битовых представлений радужной оболочки левого и правого глаз, вычисленных дополнительных признаков радужной оболочки левого и правого глаз и опорных дополнительных признаков радужной оболочки левого и правого глаз;

- определяют на основе вычисленного показателя подобия, соответствуют ли выявленные изображение левого глаза и изображение правого глаза изображениям левого и правого глаз, заранее зарегистрированные данные радужных оболочек которых получены из базы данных; и

- аутентифицируют пользователя, если соответствие определено.

2. Способ по п. 1, причем обработка изображения каждого глаза включает в себя этапы выявления зрачка, сегментации радужной оболочки, нормализации изображения радужной оболочки, выделения и кодирования признаков радужной оболочки для получения битового представления радужной оболочки глаза.

3. Способ по п. 2, причем дополнительные признаки вычисляются на основе координат центра окружности зрачка, описывающей зрачок, и радиуса окружности зрачка, определенных на этапе выявления зрачка, и координат центра окружности радужной оболочки, описывающей радужную оболочку, и радиуса окружности радужной оболочки, определенных на этапе сегментации радужной оболочки.

4. Способ по п. 3, причем дополнительные признаки включают в себя нормализованное расстояние по оси x, нормализованное расстояние по оси y, отношение радиуса окружности зрачка к радиусу окружности радужной оболочки и упомянутый радиус радужной оболочки, причем оси x и y определяют вышеупомянутые координаты центров.

5. Способ по п. 4, причем вычисление показателя подобия содержит этапы, на которых:

- вычисляют нормализованное расстояние (HDLeft) Хемминга для левого глаза на основе сгенерированного битового представления радужной оболочки левого глаза и опорного битового представления радужной оболочки левого глаза;

- определяют количество (BitCountLeft) битов изображения, использованных для вычисления нормализованного расстояния Хемминга для левого глаза;

- вычисляют нормализованное расстояние (HDRight) Хемминга для правого глаза на основе сгенерированного битового представления радужной оболочки правого глаза и опорного битового представления радужной оболочки правого глаза;

- определяют количество (BitCountRight) битов изображения, использованных для вычисления нормализованного расстояния Хемминга для правого глаза;

- вычисляют параметры подобия текстурных признаков радужных оболочек на основе вычисленных расстояний HDLeft и HDRight и определенных количеств BitCountLeft и BitCountRight, причем параметры подобия текстурных признаков радужных оболочек включают в себя нормализованную разность параметров HDleft и HDright, среднее этих параметров, общее минимальное и максимальное количество битов, которые использовались для вычисления параметров HDleft и HDright;

- вычисляют параметры подобия геометрических признаков радужных оболочек на основе вычисленных дополнительных признаков радужной оболочки для левого и правого глаз и опорных дополнительных признаков радужной оболочки для левого и правого глаз, причем параметры подобия геометрических признаков радужных оболочек включают в себя минимальное и максимальное нормализованное расстояние между центрами окружностей зрачка и радужной оболочки, среднюю нормализованную разность радиусов радужных оболочек и среднюю разность между отношениями радиусов зрачка и радужной оболочки для левого и правого глаз; и

- вычисляют показатель подобия в зависимости от вычисленных параметров подобия текстурных признаков радужных оболочек и вычисленных параметров подобия геометрических признаков радужных оболочек.

6. Способ по п. 5, причем показатель подобия вычисляется следующим образом:

,

где ΔHDnorm представляет собой нормализованную разность между параметрами HDleft и HDright,

HDavg - среднее параметров HDleft и HDright,

BitCountmin - общее минимальное количество битов, которые использовались для вычисления параметров HDleft и HDright,

BitCountmax - общее максимальное количество битов, которые использовались для вычисления параметров HDleft и HDright,

ΔNDmin - минимальное нормализованное расстояние между центрами окружностей зрачка и радужной оболочки,

ΔNDmax - максимальное нормализованное расстояние между центрами окружностей зрачка и радужной оболочки,

ΔPIRavg - средняя разность между отношениями радиусов зрачка и радужной оболочки,

ΔRI,avg - средняя нормализованная разность между радиусами радужных оболочек,

wi - весовые коэффициенты, причем i ∈ [1;8], и

ic - фактор смещения.

7. Способ по п. 6, причем средняя нормализованная разность между радиусами радужных оболочек вычисляется следующим образом:

.

8. Способ по п. 6, причем средняя разность между отношениями радиусов зрачка и радужной оболочки вычисляется следующим образом:

.

9. Способ по п. 6, причем нормализованная разность между параметрами HDleft и HDright вычисляется следующим образом:

.

10. Способ по п. 6, причем среднее параметров HDleft и HDright вычисляется следующим образом:

.

11. Способ по п. 6, причем общее минимальное и максимальное количество битов, которые использовались для вычисления параметров HDleft и HDright, вычисляется согласно следующим формулам:

;

где MAX_BITS - максимально возможное количество битов в битовом представлении радужной оболочки глаза.

12. Способ по п. 1, причем соответствие выявленных изображения левого глаза и изображения правого глаза изображениям левого и правого глаз, заранее зарегистрированные данные радужных оболочек которых получены из базы данных, определяется, если вычисленный показатель подобия меньше заданного порогового значения.

13. Способ по п.12, причем, если вычисленный показатель подобия больше заданного порогового значения, соответствие не определяется, и пользователь не аутентифицируется.

14. Устройство для аутентификации пользователя по радужным оболочкам обоих глаз, содержащее:

- устройство регистрации, выполненное с возможностью захватывать изображение пользователя, содержащее область глаз пользователя;

- блок выявления, выполненный с возможностью выявлять область глаз пользователя на захваченном изображении, включая выявление изображения левого глаза и изображения правого глаза;

- первый блок обработки, выполненный с возможностью обрабатывать изображение левого глаза для генерирования битового представления радужной оболочки левого глаза и вычислять дополнительные признаки радужной оболочки левого глаза посредством обработки геометрических параметров радужной оболочки и зрачка левого глаза пользователя;

- второй блок обработки, выполненный с возможностью обрабатывать изображение правого глаза для генерирования битового представления радужной оболочки правого глаза и вычислять дополнительные признаки радужной оболочки правого глаза посредством обработки геометрических параметров радужной оболочки и зрачка правого глаза пользователя;

- базу данных, выполненную с возможностью хранения заранее зарегистрированных данных радужных оболочек обоих глаз пользователя, причем заранее зарегистрированные данные включают в себя опорные битовые представления радужных оболочек левого и правого глаз и опорные дополнительные признаки радужной оболочки левого и правого глаз;

- блок аутентификации, выполненный с возможностью получения заранее зарегистрированных данных радужных оболочек обоих глаз пользователя из базы данных, вычисления показателя подобия на основе сгенерированных битовых представлений радужной оболочки левого и правого глаз, опорных битовых представлений радужной оболочки левого и правого глаз, вычисленных дополнительных признаков радужной оболочки левого и правого глаз и опорных дополнительных признаков радужной оболочки левого и правого глаз, определения на основе вычисленного показателя подобия, соответствуют ли выявленные изображение левого глаза и изображение правого глаза изображениям левого и правого глаз, заранее зарегистрированные данные радужных оболочек которых получены из базы данных, и аутентификации пользователя, если соответствие определено.

15. Устройство по п. 14, причем обработка изображения глаза включает в себя этапы выявления зрачка, сегментации радужной оболочки, нормализации изображения радужной оболочки, выделения и кодирования признаков радужной оболочки для получения битового представления радужной оболочки глаза.

16. Устройство по п. 15, причем дополнительные признаки вычисляются на основе координат центра окружности зрачка, описывающей зрачок, и радиуса окружности зрачка, определенных на этапе выявления зрачка, и координат центра окружности радужной оболочки, описывающей радужную оболочку, и радиуса окружности радужной оболочки, определенных на этапе сегментации радужной оболочки.

17. Устройство по п. 16, причем дополнительные признаки включают в себя нормализованное расстояние по оси x, нормализованное расстояние по оси y, отношение радиуса окружности зрачка к радиусу окружности радужной оболочки и упомянутый радиус радужной оболочки, причем оси x и y определяют вышеупомянутые координаты центров.

18. Устройство по п. 17, причем вычисление показателя подобия содержит этапы, на которых:

- вычисляют нормализованное расстояние (HDLeft) Хемминга для левого глаза на основе сгенерированного битового представления радужной оболочки левого глаза и опорного битового представления радужной оболочки левого глаза;

- определяют количество (BitCountLeft) битов изображения, использованных для вычисления нормализованного расстояния Хемминга для левого глаза;

- вычисляют нормализованное расстояние (HDRight) Хемминга для правого глаза на основе сгенерированного битового представления радужной оболочки правого глаза и опорного битового представления радужной оболочки правого глаза;

- определяют количество (BitCountRight) битов изображения, использованных для вычисления нормализованного расстояния Хемминга для правого глаза;

- вычисляют параметры подобия текстурных признаков радужных оболочек на основе вычисленных расстояний HDLeft и HDRight и определенных количеств BitCountLeft и BitCountRight, причем параметры подобия текстурных признаков радужных оболочек включают в себя нормализованную разность параметров HDleft и HDright, среднее этих параметров, общее минимальное и максимальное количество битов, которые использовались для вычисления параметров HDleft и HDright;

- вычисляют параметры подобия геометрических признаков радужных оболочек на основе вычисленных дополнительных признаков радужной оболочки для левого и правого глаз и опорных дополнительных признаков радужной оболочки для левого и правого глаз, причем параметры подобия геометрических признаков радужных оболочек включают в себя минимальное и максимальное нормализованное расстояние между центрами окружностей зрачка и радужной оболочки, среднюю нормализованную разность радиусов радужных оболочек и среднюю разность между отношениями радиусов зрачка и радужной оболочки для левого и правого глаз; и

- вычисляют показатель подобия в зависимости от вычисленных параметров подобия текстурных признаков радужных оболочек и вычисленных параметров подобия геометрических признаков радужных оболочек.

19. Устройство по п. 18, причем показатель подобия вычисляется следующим образом: ,

где ΔHDnorm представляет собой нормализованную разность между параметрами HDleft и HDright,

HDavg - среднее параметров HDleft и HDright,

BitCountmin - общее минимальное количество битов, которые использовались для вычисления параметров HDleft и HDright,

BitCountmax - общее максимальное количество битов, которые использовались для вычисления параметров HDleft и HDright,

ΔNDmin - минимальное нормализованное расстояние между центрами окружностей зрачка и радужной оболочки,

ΔNDmax - максимальное нормализованное расстояние между центрами окружностей зрачка и радужной оболочки,

ΔPIRavg - средняя разность между отношениями радиусов зрачка и радужной оболочки,

ΔRI,avg - средняя нормализованная разность между радиусами радужных оболочек,

wi - весовые коэффициенты, причем i ∈ [1;8], и

ic - фактор смещения.

20. Устройство по п. 19, причем средняя нормализованная разность между радиусами радужных оболочек вычисляется следующим образом:

.

21. Устройство по п. 19, причем средняя разность между отношениями радиусов зрачка и радужной оболочки вычисляется следующим образом:

.

22. Устройство по п. 19, причем нормализованная разность между параметрами HDleft и HDright вычисляется следующим образом:

.

23. Устройство по п. 19, причем среднее параметров HDleft и HDright вычисляется следующим образом:

.

24. Устройство по п. 19, причем общее минимальное и максимальное количество битов, которые использовались для вычисления параметров HDleft и HDright, вычисляется согласно следующим формулам:

;

где MAX_BITS - максимально возможное количество битов в битовом представлении радужной оболочки глаза.

25. Устройство по п. 14, причем соответствие выявленных изображения левого глаза и изображения правого глаза изображениям левого и правого глаз, заранее зарегистрированные данные радужных оболочек которых получены из базы данных, определяется, если вычисленный показатель подобия меньше заданного порогового значения.

26. Устройство по п. 25, причем, если вычисленный показатель подобия больше заданного порогового значения, соответствие не определяется, и пользователь не аутентифицируется.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к биометрическим способам аутентификации. Технический результат заключается в повышении надежности аутентификации пользователя.

Изобретение относится к области обработки изображений. Технический результат – повышение точности результатов сегментации за счет определения параметров расположения объекта, зафиксированного на изображении.

Изобретение относится к области обработки изображений. Технический результат – повышение точности результатов сегментации за счет определения параметров расположения объекта, зафиксированного на изображении.

Изобретение относится к области идентификации типа изображения. Технический результат – повышение точности идентификации типа изображения в мобильном терминале.

Изобретение относится к системам доступа к транспортным средствам. Способ идентификации субъекта в качестве субъекта, имеющего право на управление автомобилем, содержит этапы, на которых с помощью по меньшей мере одной электронной камеры, установленной в автомобиле, делают снимок участка кожи субъекта, запрашивающего доступ к автомобилю, сравнивают, как по меньшей мере одна характеристика отснятого участка кожи изменяется с течением времени, выполняют хронологическое изменение характеристик отснятого участка кожи, сравнивают с сохраненными контрольными данными о ритме сердцебиения субъектов, имеющих право на доступ, предоставляют доступ к автомобилю, если хронологическое изменение характеристики отснятого участка кожи соответствует контрольным данным о ритме сердцебиения, причем предоставленный доступ включает в себя открывание по меньшей мере одной двери автомобиля.

Группа изобретений относится к технологиям сопоставления изображений по адресной книге. Техническим результатом является обеспечение создания нового контакта за счет таблицы индексов изображений для контакта.

Группа изобретений относится к технологиям автоматической регулировки экспозиции камеры для биометрической идентификации пользователя на вычислительном устройстве.

Изобретение относится к средствам категоризации видео. Технический результат заключается в улучшении точности категоризации видео.

Изобретение относится к съемочному устройству и системе визуализации для управления приготовлением лекарственных препаратов. Технический результат заключается в обеспечении бездокументарного отчета о приготовлении лекарственных препаратов с помощью графического интерфейса в сочетании со сравнительным видеоанализом, для того чтобы вызвать возможное срабатывание соответствующего предупреждения с контролем в режиме реального времени и апостериорным контролем.

Изобретение относится к съемочному устройству и системе визуализации для управления приготовлением лекарственных препаратов. Технический результат заключается в обеспечении бездокументарного отчета о приготовлении лекарственных препаратов с помощью графического интерфейса в сочетании со сравнительным видеоанализом, для того чтобы вызвать возможное срабатывание соответствующего предупреждения с контролем в режиме реального времени и апостериорным контролем.

Изобретение относится к области обработки изображений. Технический результат – повышение точности результатов сегментации за счет определения параметров расположения объекта, зафиксированного на изображении.

Обнаружение состояния с использованием обработки изображений включает в себя прием маски, сформированной из изображений и телеметрических данных, захваченных транспортным средством (ТС), карты высот и данных совмещения для маски.

Изобретение относится к области компьютерной технологии, а именно к верификации по отпечатку пальца. Технический результат – повышение эффективности верификации по отпечатку пальца.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для управления одним или несколькими осветительными устройствами. Заявлен контроллер, содержащий: выход для управления одним или несколькими наружными осветительными устройствами для освещения наружной окружающей среды; вход для приема температурной информации от температурного датчика, содержащего множество измеряющих температуру элементов; и модуль управления.

Изобретение относится к области идентификации типа изображения. Технический результат – повышение точности идентификации типа изображения в мобильном терминале.

Группа изобретений относится к средствам идентификации объекта при общении в виртуальной реальности (ВР). Технический результат – создание средств информационного взаимодействия между многочисленными пользователями на одной сцене ВР.

Изобретение относится к технической области финансов, более конкретно к устройствам и системам для получения изображения банкноты. Система для получения изображения банкноты содержит волоконный лазер (1), волоконный разделитель (2) луча, волоконный коллиматор (3), расширитель (4) лазерного луча, матрицу (5) модулятора интенсивности на ниобате лития, генератор (6) сигнала, усилитель (7) сигнала, поляризационный разделитель (8) луча, четвертьволновую пластинку (9), группу (11) линз, формирующих изображения, линию светочувствительных микросхем (12), модуль (13) обработки информации изображения и модуль (14) совмещения изображения.

Группа изобретений относится к области выявления светофора. Выявление светофора осуществляется по способу устройством выявления светофора, которое включает в себя узкоугольную камеру, широкоугольную камеру и блок выявления светофора.

Изобретение относится к средствам распознавания денежной купюры. Технический результат заключается в повышении точности распознавания.

Изобретение относится к устройствам получения изображения. Технический результат заключается в уменьшении толщины оптического устройства для получения изображения отпечатков пальцев.

Изобретение относится к способу и аппарату для управления устройством отображения и интеллектуальной подушке, предназначенной для определения физиологических характеристик пользователя.

Изобретение относится к области биометрической идентификации пользователя. Технический результат заключается в повышении точности распознавания. Такой результат достигается за счет того, что вычисляют показатель подобия на основе сгенерированных битовых представлений радужной оболочки левого и правого глаз, опорных битовых представлений радужной оболочки левого и правого глаз, вычисленных дополнительных признаков радужной оболочки левого и правого глаз и опорных дополнительных признаков радужной оболочки левого и правого глаз, определяют на основе вычисленного показателя подобия, соответствуют ли выявленные изображение левого глаза и изображение правого глаза изображениям левого и правого глаз, заранее зарегистрированные данные радужных оболочек которых получены из базы данных, и аутентифицируют пользователя, если соответствие определено. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх