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软核算法

虹膜识别软核算法PhaseIris™
图像采集

图像采集

活体检测

质量评估

图像预处理

图像拉伸

光斑滤除

噪点滤除

虹膜分割

瞳孔定位

内外边界定位

虹膜特征提取

归一化处理

噪声消除

虹膜特征编码

特征分类

虹膜模板比对

技术简介

生物识别技术是用个体生物特征识别身份的一种技术。生物特征包括指纹、脸型、虹膜、静脉、视网膜、DNA等形体特征以及签名、声纹、步态等行为特征,据统计,虹膜识别的准确率是各种生物特征识别技术中仅次于DNA的。虹膜识别技术以其唯一性、稳定性、可靠性和极高的准确性,被誉为最有发展潜力的技术之一。预计到2020年,虹膜识别将成为最常用的身份识别技术。

算法简介

人眼虹膜含有代表个体的唯一且终身不变的纹理特征,通过这种特征就能认证或识别出该个体的身份。虹膜识别算法的主要步骤包括:图像采集、图像预处理、虹膜分割、虹膜特征提取、特征分类,这五个核心步骤,再结合一些其他的图像分析技术(如图像质量评估、活体检测等),就构成了虹膜识别算法的技术架构。

算法特点

与现在主流的虹膜识别算法不同,我们自主研发的PhaseIris™虹膜识别软核算法具有以下几个特点:
1)快速虹膜图像抓取:采用人眼动态跟踪和虹膜动态抓取的算法,解决固定窗口图像抓取而导致聚焦时间过长的问题;
2)专用预处理算法:针对人眼图像特性设计的专用预处理算法,在保留虹膜纹理特性的基础上,消除噪点、光斑等图像噪声;
3)高精度虹膜分割:利用灰度、梯度等多维信息实现了精度高、鲁棒性强的虹膜分割;
4)可靠的噪音消除:根据眼皮、睫毛的灰度、梯度、纹理等特点设计了高效、高可靠性的噪声过滤算法,有效去除眼皮、睫毛等噪声信息;
5)具有高可靠性的虹膜编码:采用改进的二维gabor滤波器在频域内利用幅度和相位角的双重信息对虹膜进行特征编码,构成虹膜特征矢量;
6)快速可靠的虹膜比对:设计了基于相位一致性密度函数,取代汉明函数来进行模板匹配,增加了识别准确率。
同时,全面的增加了活体检测和图像质量评估的过程:
A) 活体检测:采用红外检测活体的算法,有效地保证了进行身份认证的是活体本人,而不是照片、合成图片等;
B) 图像质量评估:采用对图像的灰度积分直方图和对比度分析的算法,保证高清图像采集。

算法优势

1)采集优势:增加图像质量评估和活体检测,保证高清图像采集及真人识别认证;
2)编码优势:采用64kb(8kB)编码,保存了更多的虹膜细节,保证识别准确率;
3)准确率优势:单眼的误识别率达到10-7,双眼的误识别率达到10-9
4)稳定性优势:根据识别系统性能评价ROC曲线的测试结论,PhaseIris™算法从小样本到大样本(107量级)的FAR和FRR均保持稳定;
5)速度优势:根据大量的样本数据测试,PhaseIris™算法同步处理速度超过业界标准,达到10倍速编码、100倍速比对;


硬核算法

虹膜识别算法PhaseIrisHW™
技术简介

现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array),是作为专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA的使用非常灵活,同一片FPGA通过不同的编程数据可以产生不同的电路功能。

FPGA技术在算法处理、计算性能和功耗方面有着软件和其他硬件不具备的能力,使其在数据融合和图像处理技术等前沿技术领域有着集中应用。

技术特点

FPGA在数字信号处理和数学计算方向有着独特的优势,通过其内部的各种资源使复杂的数学算法转化为实际的运算电路,打破了顺序执行的模式,其并行运算的设计模式使得每一个时钟周期内完成更多的处理任务,使其运算速度更快,同时硬件化的设计使得系统运行更加稳定。

硬核算法开发流程
硬核算法优势
基于FPGA的硬核算法可为最终产品在成本、尺寸和性能方面带来更多的优异性。由于FPGA在设计中的灵活性,基于FPGA实现的硬核算法,具有精确时序和同步、快速决策及并行任务同时执行等优点。
应用方案设计
应用案例

集成电路布图

虹膜识别算法PhaseIrisIC™
IP型号
PhaseIrisIC™ for TSMC 40nm LP
IP描述
PhaseIrisIC™现已实现虹膜红外CMOS传感器的自动增益、自动快门算法、虹膜红外CMOS传感器通道平衡算法、红外图像滤波降噪算法、红外图像增强算法、红外图像调光算法、红外图像缩放算法等;完成虹膜特征值提取、编码及比对等业务。
IP特性
时钟频率:80-150MHz  占空比:50%±10%  工作电压:1.1V±10%  静态功耗:2mA  布图面积:3.1mm²
IP版图及说明
IP工艺:TSMC 40nm LP  IP Layout Size:2000um X 1550um
IP版图:
IP功能框图:
应用案例
在Q80芯片中集成了虹膜识别核心算法IP(PhaseIrisIC™),如图左下角即为PhaseIrisIC™。Q80芯片应用于虹膜识别锁、虹膜采集器中。