Deep Neural Network and Data Augmentation Methodology for off-axis iris segmentation in wearable headsets

A data augmentation methodology is presented and applied to generate a large dataset of off-axis iris regions and train a low-complexity deep neural network. Although of low complexity the resulting network achieves a high level of accuracy in iris region segmentation for challenging off-axis eye-patches. Interestingly, this network is also shown to achieve high levels of performance for regular, frontal, segmentation of iris regions, comparing favorably with state-of-the-art techniques of significantly higher complexity. Due to its lower complexity, this network is well suited for deployment in embedded applications such as augmented and mixed reality headsets

Improving Iris Recognition through Quality and Interoperability Metrics

The ability to identify individuals based on their iris is known as iris recognition. Over the past decade iris recognition has garnered much attention because of its strong performance in comparison with other mainstream biometrics such as fingerprint and face recognition. Performance of iris recognition systems is driven by application scenario requirements. Standoff distance, subject cooperation, underlying optics, and illumination are a few examples of these requirements which dictate the nature of images an iris recognition system has to process. Traditional iris recognition systems, dubbed stop and stare , operate under highly constrained conditions. This ensures that the captured image is of sufficient quality so that the success of subsequent processing stages, segmentation, encoding, and matching are not compromised. When acquisition constraints are relaxed, such as for surveillance or iris on the move, the fidelity of subsequent processing steps lessens.;In this dissertation we propose a multi-faceted framework for mitigating the difficulties associated with non-ideal iris. We develop and investigate a comprehensive iris image quality metric that is predictive of iris matching performance. The metric is composed of photometric measures such as defocus, motion blur, and illumination, but also contains domain specific measures such as occlusion, and gaze angle. These measures are then combined through a fusion rule based on Dempster-Shafer theory. Related to iris segmentation, which is arguably one of the most important tasks in iris recognition, we develop metrics which are used to evaluate the precision of the pupil and iris boundaries. Furthermore, we illustrate three methods which take advantage of the proposed segmentation metrics for rectifying incorrect segmentation boundaries. Finally, we look at the issue of iris image interoperability and demonstrate that techniques from the field of hardware fingerprinting can be utilized to improve iris matching performance when images captured from distinct sensors are involved

Unobtrusive and pervasive video-based eye-gaze tracking

Eye-gaze tracking has long been considered a desktop technology that finds its use inside the traditional office setting, where the operating conditions may be controlled. Nonetheless, recent advancements in mobile technology and a growing interest in capturing natural human behaviour have motivated an emerging interest in tracking eye movements within unconstrained real-life conditions, referred to as pervasive eye-gaze tracking. This critical review focuses on emerging passive and unobtrusive video-based eye-gaze tracking methods in recent literature, with the aim to identify different research avenues that are being followed in response to the challenges of pervasive eye-gaze tracking. Different eye-gaze tracking approaches are discussed in order to bring out their strengths and weaknesses, and to identify any limitations, within the context of pervasive eye-gaze tracking, that have yet to be considered by the computer vision community.peer-reviewe

Proof-of-Concept

Biometry is an area in great expansion and is considered as possible solution to cases where high authentication parameters are required. Although this area is quite advanced in theoretical terms, using it in practical terms still carries some problems. The systems available still depend on a high cooperation level to achieve acceptable performance levels, which was the backdrop to the development of the following project. By studying the state of the art, we propose the creation of a new and less cooperative biometric system that reaches acceptable performance levels.A constante necessidade de parâmetros mais elevados de segurança, nomeadamente ao nível de autenticação, leva ao estudo biometria como possível solução. Actualmente os mecanismos existentes nesta área tem por base o conhecimento de algo que se sabe ”password” ou algo que se possui ”codigo Pin”. Contudo este tipo de informação é facilmente corrompida ou contornada. Desta forma a biometria é vista como uma solução mais robusta, pois garante que a autenticação seja feita com base em medidas físicas ou compartimentais que definem algo que a pessoa é ou faz (”who you are” ou ”what you do”). Sendo a biometria uma solução bastante promissora na autenticação de indivíduos, é cada vez mais comum o aparecimento de novos sistemas biométricos. Estes sistemas recorrem a medidas físicas ou comportamentais, de forma a possibilitar uma autenticação (reconhecimento) com um grau de certeza bastante considerável. O reconhecimento com base no movimento do corpo humano (gait), feições da face ou padrões estruturais da íris, são alguns exemplos de fontes de informação em que os sistemas actuais se podem basear. Contudo, e apesar de provarem um bom desempenho no papel de agentes de reconhecimento autónomo, ainda estão muito dependentes a nível de cooperação exigida. Tendo isto em conta, e tudo o que já existe no ramo do reconhecimento biometrico, esta área está a dar passos no sentido de tornar os seus métodos o menos cooperativos poss??veis. Possibilitando deste modo alargar os seus objectivos para além da mera autenticação em ambientes controlados, para casos de vigilância e controlo em ambientes não cooperativos (e.g. motins, assaltos, aeroportos). É nesta perspectiva que o seguinte projecto surge. Através do estudo do estado da arte, pretende provar que é possível criar um sistema capaz de agir perante ambientes menos cooperativos, sendo capaz de detectar e reconhecer uma pessoa que se apresente ao seu alcance.O sistema proposto PAIRS (Periocular and Iris Recognition Systema) tal como nome indica, efectua o reconhecimento através de informação extraída da íris e da região periocular (região circundante aos olhos). O sistema é construído com base em quatro etapas: captura de dados, pré-processamento, extração de características e reconhecimento. Na etapa de captura de dados, foi montado um dispositivo de aquisição de imagens com alta resolução com a capacidade de capturar no espectro NIR (Near-Infra-Red). A captura de imagens neste espectro tem como principal linha de conta, o favorecimento do reconhecimento através da íris, visto que a captura de imagens sobre o espectro visível seria mais sensível a variações da luz ambiente. Posteriormente a etapa de pré-processamento implementada, incorpora todos os módulos do sistema responsáveis pela detecção do utilizador, avaliação de qualidade de imagem e segmentação da íris. O modulo de detecção é responsável pelo desencadear de todo o processo, uma vez que esta é responsável pela verificação da exist?ncia de um pessoa em cena. Verificada a sua exist?ncia, são localizadas as regiões de interesse correspondentes ? íris e ao periocular, sendo também verificada a qualidade com que estas foram adquiridas. Concluídas estas etapas, a íris do olho esquerdo é segmentada e normalizada. Posteriormente e com base em vários descritores, é extraída a informação biométrica das regiões de interesse encontradas, e é criado um vector de características biométricas. Por fim, é efectuada a comparação dos dados biometricos recolhidos, com os já armazenados na base de dados, possibilitando a criação de uma lista com os níveis de semelhança em termos biometricos, obtendo assim um resposta final do sistema. Concluída a implementação do sistema, foi adquirido um conjunto de imagens capturadas através do sistema implementado, com a participação de um grupo de voluntários. Este conjunto de imagens permitiu efectuar alguns testes de desempenho, verificar e afinar alguns parâmetros, e proceder a optimização das componentes de extração de características e reconhecimento do sistema. Analisados os resultados foi possível provar que o sistema proposto tem a capacidade de exercer as suas funções perante condições menos cooperativas

Preliminary Results on a "Real" Iris Recognition System under Challenging Operational Conditions

Iris recognition algorithms have recently demonstrated excellent performance in the authentication task. In this paper, we present a technology transfer project for the development and testing of a biometric recognition system under challenging operational conditions. Due to the stringent operational requirements, the design and implementation of the system included a phase of selecting technologically advanced hardware. The lack of corresponding data sets implied a novel acquisition step. The evaluation phase is preliminary as the data set is being expanded for the acquisition of new samples capable of highlighting the system’s critical issues. Current samples were acquired in very different lighting conditions and in the presence of glasses, which was not yet done in the literature. In addition to the selected hardware, such data allowed us to simulate a realistic environmental context for the project’s final prototype

Handbook of Vascular Biometrics

This open access handbook provides the first comprehensive overview of biometrics exploiting the shape of human blood vessels for biometric recognition, i.e. vascular biometrics, including finger vein recognition, hand/palm vein recognition, retina recognition, and sclera recognition. After an introductory chapter summarizing the state of the art in and availability of commercial systems and open datasets/open source software, individual chapters focus on specific aspects of one of the biometric modalities, including questions of usability, security, and privacy. The book features contributions from both academia and major industrial manufacturers