[发明专利]一种人耳认证系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及人耳识别领域，尤其涉及一种人耳认证系统及方法。

背景技术

生物特征识别技术具有良好的安全性和可靠性，随着其发展越来越成熟，已开始应用到各种领域，如电子商务、电子政务、刑事侦探等，目前基于生物特征识别技术的认证系统也层出不穷，如常见的指纹认证系统、人脸认证系统等。

人耳具有丰富而稳定的结构，而且人耳近似刚体，不受表情和年龄变化影响。人耳识别技术同人脸识别类似是一种远距离非打扰式的身份识别方法，具有广泛的应用前景。

人耳认证时人耳识别技术的一个重要分支，人耳认证首先需要待认证人的人耳图像对分类器进行训练，建立该人的分类器模型。当一个人进行人耳认证时，先声明自己的身份信息，认证系统根据声明的信息从验证数据库中找到该信息对应的分类器模型，采用该分类器模型对该人进行验证，若认证结果与此人声明的身份信息吻合，则表示认证通过，否则表示认证未通过。

本发明提出的人耳认证系统使用方便，人耳图像采集方便，可方便移植到各类手持设备终端中。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种人耳认证系统和方法，其可根据人耳图像对个人进行身份验证，该人耳认证方法可减少人耳姿态变化对认证结果的影响。

本发明的技术方案为：

一种人耳认证系统，其结构框图如图1所示，包括：采集包含人耳区域的侧面人脸图像序列的图像采集模块；在采集到的图像序列中检测人耳区域并分割出人耳图像的人耳检测模块；对人耳图像进行光照归一化和几何归一化从而得到纯耳图像的的人耳图像预处理模块；从纯耳图像中提取人耳特征向量的人耳特征提取模块；为多个合法用户存储有人耳特征向量的人耳特征数据库；利用人耳特征数据库中申明的合法用户的人耳特征向量对人耳特征提取模块提供的待认证目标的人耳特征向量进行认证的人耳认证模块；用于系统人人机交互的人机交互模块。系统的功能模块划分如图2所示。

进一步的，所述的人耳预处理模块对人耳检测模块提供的人耳图像进行几何归一化和关照归一化处理，得到纯耳图像，以降低姿态及光照对人耳认证的影响。

进一步的，所述的人耳特征向量包括采用PCA和下采样两种方法对人耳图像进行特征提取得到的特征，在进行认证时，分别匹配模糊k-近邻算法和基于稀疏表示的分类算法进行认证。其中，采用PCA算法得到的人耳特征向量在进行认证前去掉前三个主元可以降低光照变化对认证结果的影响。

进一步的，所述的利用人耳特征数据库中的申明合法用户的人耳特征向量对人耳特征提取模块提供的待认证目标的人耳特征向量进行人耳认证包括：将人耳特征数据库中的的申明合法用户的人耳特征向量与人耳特征提取模块提供的待认证目标的人耳特征向量采用模糊k-近邻算法或基于稀疏表示的分类器进行认证，如果待认证目标与申明合法用户为同一人，则认证通过，如果待认证目标与申明合法用户不为同一人，则认证失败。

进一步的，所述人耳特征数据库模块中每个合法用户包含若干个人耳处于不同角度时对应的特征向量，以降低姿态变化对认证结果的影响。

进一步的，所述的人机交互模块主要用于维护系统界面，接收用户的输入信息，处理相应的事件和消息，同时给出相应的结果显示。用户的输入信息可以控制系统其它模块的加载与启停，同时可以调整各模块的运行参数。

进一步的，认证系统包括离线注册训练和在线认证两部分功能。所述的离线注册功能为，系统采集注册用户的人耳图像和身份信息，对采集到的人耳图像进行归一化预处理之后进行特征提取，从而得到注册用户的人耳特征库和身份信息数据库，供在线认证时使用；所述的在线认证功能为，用户认证申请并输入用户ID，认证系统采集用户的人耳图像并对人耳图像进行归一化预处理，然后提取该人耳图像特征并与人耳特征库中数据进行比对，得到与用户最为匹配的识别结果ResultID，判断认证结果是否有效，若有效进一步判断ResultID与用户输入ID是否相同，若相同说明认证成功，否则告知用户认证失败及可能的失败原因。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种人耳认证方法，包括：从摄像头中采集包含人耳区域的侧面人脸图像序列；在采集的到的图像序列中检测人耳区域并分割出人耳图像；将分割出的人耳图像进行光照归一化和几何归一化得到纯耳图像，这时所有的人耳图像具有同样的大小的一致的角度；从纯耳图像中提取人耳特征向量；人耳特征数据库为多个合法用户存储人耳特征向量；领用人耳特征数据库中的申明合法用户的人耳特征向量对人耳特征提取模块提供的待认证目标的人耳特征向量进行人耳认证。每一步详细描述如下：