快速三维人耳识别方法

摘要

本发明提出的快速三维人耳识别方法工作稳定，效果良好，速度很快。所提议的结合深度信息和曲率信息的PCA算法，识别率达98.6％，识别时间仅为0.007秒，人耳认证的等错误率仅为0.5％，所提议的基于ICPIF的3D人耳识别算法，识别率高达99.8％，运算速度也较ICP算法有所提升。

主权项

一种快速三维人耳识别方法，该方法包含以下步骤：a、三维人耳提取阶段，利用ICPIF算法使人耳与平均耳对齐，完成人耳位置和姿态归一化，然后用固定掩膜提取感兴趣的人耳区域；b、人耳识别与认证。其中，人耳提取的流程如下：1)耳洞检测，采用耳洞检测方法，在侧脸深度图像中找到人耳位置；2)三角化，把耳洞周围102×142范围内的点取出来，构造三角网格，使用下述网格生成方法：在X-Y坐标平面上相邻的任意四个点中添加一条斜边构造2个三角形，而任意相邻的两条斜边不平行，网格上有些顶点数据缺失，称之为无效点，把顶点为无效点的三角形去除，然后计算三角形在三维空间中的实际边长，把最大边长大于5mm的三角形标记为不可信任三角；3)坐标中心化，通过计算耳洞周围小范围内点坐标的均值，得到耳洞的三维坐标。然后进行坐标平移，使耳洞坐标与坐标原点重合，完成耳朵的预处理；4)均匀重采样，对网格进行均匀重采样，采样点在X方向和Y方向都是均匀分布的，采样间隔定为0.63mm，X坐标范围是(-25，25)mm，Y坐标范围(-35，35)mm。采样点落在不可信任三角内的点标记为无效点；5)表面拟合，采用从mathworks网站下载的gridfit代码，该代码通过权衡拟合结果对原始数据点的逼近程度和相邻点梯度的一致性来实现表面拟合，使用平滑参数调节两者的重要性程度，优选的，平滑参数取为10。6)曲率计算由公式(1)、(2)、(3)计算每个点的主曲率k1、k2(k1≥k2)；7)如果迭代次数没有达到上限，继续第8步；否则，把落在人耳第二掩膜内的数据点取出来，提取完成；8)把落在第一掩膜内的数据点提取出来；9)使用主曲率k1、k2作为每个点的不变特征，这样每个点可以用一个5维向量(x，y，z，k1，k2)表示，然后与平均耳做ICPIF对齐，计算出最佳转动矩阵和平移向量；10)应用最佳转动矩阵和平移向量，使三维网格转动到新位置。回到第4步。