Recunoatere de persoane bazat pe iris

Irisul este o trastura foarte distinctiva, care poate fi folosita in aplicatii de Identificare pe scara larga. In prezent, 50 de milioane de persoane au imaginea irisului inregistrata in baze de date. Doua exemple de sisteme biometrice de identificare, bazate pe recunoasterea irisului : - In Emiratele Arabe, la cele 27 de treceri de frontiera (aeroporturi, porturi maritime sau frontiera terestra), se foloseste recunoasterea de iris pentru identificarea calatorilor. Viteza de lucru este de 1 milion de comparatii/sec. - In Marea Britanie, a fost pus in practica proiectul IRIS (Iris Recognition Emigration System), care permite intrarea in tara fara alte formalitati daca irisul persoanei este recunoascut intr-o baza de date in care persoana s-a pre-inregistrat.

Scurt istoric - Ideea identificarii persoanelor pe baza irisului apartine lui Alphonse Bertillon, care in 1885 a dat o descriere a culorilor si formelor ce pot aparea pe iris.

- In 1949, oftalmologul britanic James Doggart a scris despre complexitatea irisului si faptul ca irisul poate avea un potential similar cu cel al amprentelor in recunoasterea persoanelor.

- In 1987, oftalmologii americani Flom si Safir, au brevetat acest concept fara a avea, insa, si o metoda de recunoastere.

- In 1989, la solicitarea lui Flom si Safir, John Daugman (Universitatea Harvard) a in ceput sa dezvolte metode recunoastere a irisului, pe care le-a brevetat in 1994 (J. G. Daugman. US Patent 5,291,560. Biometric Personal Identification System Based on Iris Analysis, 1994). Daugman a fondat o firma care trebuia sa produca sis a comercializeze sisteme biometrice bazate pe rcunoasterea de iris, dar aceasta firma nu a fost niciodata profitabila (ea a fost cumparata in 2006 de o companie specialitata in biometrie) din cauza faptului ca, pe piata, au fost promovate camerele cu performante scazute. Testele pe aceste camera dadeau erori (FAR si FRR) ridicate

La prima vedere, irisul pare o coroana circular. In realitate, cele doua cercuri nu sunt concentrice si, de altfel, nici cele doua contururi ale irisului interior si exterior nu sunt doua cercuri perfecte. Segmentarea irisului Orice metoda de recunoastere a irisului incepe printr-o etapa de pre-procesare, care consta in: - Detectarea irisului in imagine - Detectarea conturului interior si exterior al irisului - Detectarea pleoapelor superioara si inferioara, daca acopera irisul - Eliminarea genelor sau reflexiilor provenite de la ochelari sau cornee, care se suprapun pe iris.

Detectia corecta a contururilor irisului este foarte importanta pentru ca, in etapa urmatoare, imaginea irisului se repozitioneaza si deformeaza astfel incat sa acopere o zona dreptunghiulara predefinita. Detectarea contururilor, interior si exterior, folosind metoda contururilor active (snakes) Metoda incepe prin calcularea gradientului radial (derivata pe directie radiala, in raport cu centrul estimat al pupilei). Se selecteaza N puncte spatiate egal din punct de vedere unghiular, alese astfel incat sa aibe gradientul maxim pe directia lor. reprezinta coordonata radiala a punctului pe directia . Se calculeaza seria Fourier a acestor valori:

Se construieste conturul prin transformare inversa folosind doar primii M coeficienti . Cu cat M este mai apropiat de N, cu atat conturul construit este mai fidel conturului adevarat. Reconstructia cu primul ceficient, da un contur circular.

Exemplu de iris segmentat prin metoda contururilor active. In caseta din stanga jos, sunt reprezentate contururile exterior (sus) si interior (jos), desfasurate pe o axa orizontala. Extremitatile se intalnesc, intr-o reprezentare orara, la ora 6. Perpendicular pe axa, este reprezentata variatia gradientului (nivelul de gri este proportional cu magnitudinea gradientului radial). Conturul exterior este mai vag decat cel interior. Cu linie punctata, sunt reprezentate contururile reconstruite. Corectarea directiei privirii O limitare a multor metode de reccunoastere a irisului consta in faptul ca ele necesita o imagine frontala, altfel spus privirea trebuie sa fie pe directia camerei cand se ia imaginea irisului. Aceasta constragere incetineste fluxul de persoane intr-un aeroport, de exemplu, unde persoana trebuie sa se opresca sis a priveasca fix spre camera. Chiar si in aceasta situatie, privirea poate fi distrasa de obiecte din apropiere.Cand privirea nu este pe directia camerei, irisul apare deformat in imagine, ceea ce poate afecta recunoasterea. Exista metode de corectare a acestei distorsiuni. Ele necesita estimarea directiei privirii si a magnitudinii deplasarii privirii pe directia estimate. In continuare, va fi prezentata o metoda de estimare a acestor doi parametrii directie si magnitudine folosind dezvoltarea in serie Fourier a conturului pupilei. Pentru o pupila perfect circulara, coordonatele punctelor de pe contur au urmatoarea expresie:

unde t este un parametru, care ia valori in intervalul [0,2pi] , iar A este raza pupilei. Daca privirea este orientate dupa una din axele cardinale, atunci pupila devine eliptica in imagine. Coordonatele sale sunt descrise de :

Exemplu de iris corectat intr-o imagine, unde directia privirii a fost deplasata fata de directia camerei.Detectarea si eliminarea genelor Prezenta genelor falsifica imaginea irisului. Genele sunt structuri filiforme, care pot aparea separat sau grupate dand forme aleatoare. Eliminarea lor din imagine se poate face folosind metode statistice, care depind de histograma imaginii irisului. Daca aceasta histograma este multimodala in partea valorilor intunecate de gri, atunci se poate calcula un prag sub care pixelii sunt eliminati deoarece sunt suscebili de a reprezenta gene.

Exemplu de imagine, in care au fost eliminate genele (pixelii marcati cu alb nu mai sunt luati in considerare cand se calculeaza scorul comparatiei a doua imagini de iris diferite). In dreapta jos, histograma zonei irisului si, cu linie punctata, pragul sub care pixelii sunt albiti. Codul binar al irisului Dupa segmentare, irisul este repozitionat pe o zona dreptunghiulara de arie fixa, folosind urmatoarea tranformare afina:

7