快速Gabor濾波器在虹膜識別中的應用

　摘要：對Gabor濾波器應用于虹膜識別進行了詳細的理論分析,結(jié)合當今出現(xiàn)的各種Gabor算法,提出了一種新的虹膜識別濾波算法,參照二維各向異性高斯濾波的非正交分解,把二維奇對稱Gabor濾波器分解成兩個非正交方向的一維高斯濾波,用遞歸方法快速實現(xiàn)與虹膜圖像的濾波,應用于虹膜圖像的紋理特征提取。實驗結(jié)果對比表明,該濾波器減少了紋理特征提取時間,從而提高了匹配效率。

　　0 引言

　　虹膜識別關鍵在于虹膜特征提取和匹配算法，能否從虹膜紋理信息中找出表征每一類虹 膜的內(nèi)在特征是至關重要的。自從1993年Daugman[3-4] 提出利用二維Gabor復小波提取虹膜紋 理的局部相位特征，然后采用漢明距的方法來衡量匹配以來，許多學者提出了各種不同的虹 膜識別方法。比如：Wildes 等采用拉普拉斯金字塔分解算法對整個虹膜圖像進行4級處理來 提取特征；然后計算經(jīng)過處理后的兩幅虹膜圖像的歸一化相關系數(shù)，再通過Fisher線性變換 來判別是否匹配。Boles等采用一維的三次樣條小波來對圖像進行小波變換，利用過零點以 及過零點之間積分后的平均值作為虹膜圖像的特征值。 與其他的虹膜識別相比，Daugman的二維Gabor復小波的方法有著極高的識別性能，目 前國內(nèi)外商用虹膜識別系統(tǒng)的核心算法基本上都采用Daugman的二維Gabor復小波算法，商 業(yè)上廣泛應用也證明了這種方法的優(yōu)異性能。

　　根據(jù)姚鵬等人的研究成果，二維復Gabor濾波器可以分解為實部偶對稱和虛部奇對稱 二個濾波器如(1)式、(2)式所示:

　　經(jīng)過他們的研究分析，Daugman的二維Gabor復小波提取虹膜特征的方法完全可以分成 二個獨立的部分:只用偶對稱Gabor小波提取虹膜紋理特征和只用奇對稱Gabor小波提取虹膜 紋理特征。而二維奇對稱Gabor小波是嚴格帶通的，用來提取虹膜紋理特征的方法與二維 Gabor復小波相比有更好的識別性能；同時，只采用二維奇對稱Gabor小波還可以節(jié)省一半的 編碼存儲空間，并減少大約一半的編碼和匹配時間。

　　所以本文用二維奇對稱Gabor小波作為虹膜特征提取濾波器，參照Geusebroek給出的各 向異性二維高斯濾波器的一種非正交分解方法。把二維Gabor濾波器分解成兩個一維的高斯 濾波器組合，結(jié)合I.T.Young【6】等人提出的一種遞歸實現(xiàn)一維高斯濾波的快速方法，提出一 種快速Gabor濾波算法，應用于虹膜識別系統(tǒng)中。實驗結(jié)果表明，該快速算法提高了虹膜特 征提取效率。

　　1 Gabor濾波器的實現(xiàn)

　　1.1 高斯濾波分離與非正交分解