[論文レビュー] A New IRIS Normalization Process For Recognition System With Cryptographic Techniques

S. Nithyanandam, K. Gayathri+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 22, 2011

Biometric Identification and Security参考文献 4被引用数 13

ひとこと要約

本論文は、位相相関に基づく画像登録と2次元ガボールフィルタを用いた特徴抽出を統合することで、認証精度とセキュリティを向上させる、バイオメトリクス認識システム向けの新しい虹彩正規化手法を提案する。リード・ソロモン暗号化を組み込むことで、精度とバイオメトリクスセキュリティの両方を向上させる。Cannyエッジ検出と円形ハフ変換を用いた虹彩境界検出により、システムは高い耐障害性を発揮する。実験結果は、ハミング距離比較による有効なユーザー認証を示している。

ABSTRACT

Biometric technologies are the foundation of personal identification systems. It provides an identification based on a unique feature possessed by the individual. This paper provides a walkthrough for image acquisition, segmentation, normalization, feature extraction and matching based on the Human Iris imaging. A Canny Edge Detection scheme and a Circular Hough Transform, is used to detect the iris boundaries in the eye's digital image. The extracted IRIS region was normalized by using Image Registration technique. A phase correlation base method is used for this iris image registration purpose. The features of the iris region is encoded by convolving the normalized iris region with 2D Gabor filter. Hamming distance measurement is used to compare the quantized vectors and authenticate the users. To improve the security, Reed-Solomon technique is employed directly to encrypt and decrypt the data. Experimental results show that our system is quite effective and provides encouraging performance. Keywords: Biometric, Iris Recognition, Phase correlation, cryptography, Reed-Solomon

研究の動機と目的

• バイオメトリクスシステムにおける認識精度の向上を図る、頑健な虹彩正規化技術の開発。
• リード・ソロモン符号化などの暗号技術をバイオメトリクスデータ処理パイプラインに直接統合することで、システムのセキュリティを強化すること。
• 眼の向きの変動や画像品質のばらつきに起因する虹彩画像登録の課題に対処すること。
• 位相相関と2次元ガボールフィルタを用いることで、特徴抽出およびマッチング性能を向上させること。
• 実験的評価を通じて、認識精度およびセキュリティにおけるシステムの有効性を検証すること。

提案手法

• 虹彩境界検出は、Cannyエッジ検出 followed by 円形ハフ変換を用いて実施され、虹彩領域と瞳孔領域の位置を特定する。
• 正規化のための画像登録は、位相相関に基づく手法により実現され、虹彩画像を標準座標系に一致させる。
• 正規化された虹彩領域は、2次元ガボールフィルタを用いて符号化され、テクスチャ特徴が抽出される。
• 特徴ベクトルは量子化され、ハミング距離を用いて比較され、ユーザー認証が実行される。
• リード・ソロモン符号化は、バイオメトリクスデータの暗号化および復号化に直接適用され、システムのセキュリティが向上する。
• パイプライン全体は、画像取得、セグメンテーション、正規化、特徴抽出、マッチングを統合したフレームワークとして統合されている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 位相相関は、正規化における虹彩画像登録の正確性をどのように向上させるか？
• RQ2 ノイズや変動が存在する状況下で、ガボールフィルタは虹彩特徴の識別力の向上にどの程度寄与するか？
• RQ3 リード・ソロモン符号化の統合は、認識性能に悪影響を及げることなく、バイオメトリクスデータのセキュリティをどの程度向上させるか？
• RQ4 エッジ検出とハフ変換の組み合わせは、虹彩境界検出の正確性にどのような影響を与えるか？
• RQ5 従来の虹彩認識手法と比較して、本システムは認識率およびセキュリティの面でどの程度優れているか？

主な発見

• 位相相関を用いた本手法の正規化は、虹彩画像のアライメント正確性を顕著に向上させ、誤登録エラーを低減する。
• Cannyエッジ検出と円形ハフ変換の組み合わせは、高い精度で虹彩境界を信頼性高く検出可能である。
• 正規化された虹彩領域に対するガボールフィルタ処理により、マッチングに適した強固な特徴ベクトルが得られる。
• 量子化されたガボール特徴のハミング距離比較により、低誤り率で正確なユーザー認証が実現できる。
• リード・ソロモン符号化はバイオメトリクスデータを効果的に保護し、改ざんや不正アクセスに対して強い耐性を示す。
• 実験結果は、本システムの有効性を裏付け、認識精度およびセキュリティの両面で期待される性能を達成していることを確認している。