3 research outputs found
Non-cooperative iris recognition
The dramatic growth in practical applications for iris biometrics has been accompanied
by relevant developments in the underlying algorithms and techniques. Along
with the research focused on near-infrared images captured with subject cooperation,
e orts are being made to minimize the trade-o between the quality of the captured
data and the recognition accuracy on less constrained environments, where images are
obtained at the visible wavelength, at increased distances, over simpli ed acquisition
protocols and adverse lightning conditions. At a rst stage, interpolation e ects on
normalization process are addressed, pointing the outcomes in the overall recognition
error rates. Secondly, a couple of post-processing steps to the Daugman's approach
are performed, attempting to increase its performance in the particular unconstrained
environments this thesis assumes. Analysis on both frequency and spatial domains
and nally pattern recognition methods are applied in such e orts. This thesis embodies
the study on how subject recognition can be achieved, without his cooperation,
making use of iris data captured at-a-distance, on-the-move and at visible wavelength
conditions. Widely used methods designed for constrained scenarios are analyzed.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT
Biometric recognition in unconstrained environments
Every human being is entitled, by his very nature, to a set of physiological and behavioral features
that characterize him. The study of such features led to the development of a considerable
amount of systems and applications, referred as biometric systems.
The use of biometric systems has been significantly growing over the last years, particularly
in the field of security: authentication, access control, criminal identification, etc. Being a
highly demanding sector, it is then natural that greater focus is placed on the biometric traits
that are able to deliver high discrimination between subjects whilst being less prone to forgery.
However, such constraints represent a significant impact on both system’s usability and flexibility,
requiring from the user a significant amount of cooperation. In this context, the iris is
a primordial trait. Existing biometric recognition systems based on the iris follow the pioneer
approach proposed by John Daugman, that proved itself as an excellent option for cooperative
scenarios where images are acquired in the near-infrared spectrum.
However, not in every case user cooperation is expected and, when not, systems with such high
acquisition constraints are of little or no use. Research is then focused on circumventing those
issues, either by improving the existing methods or finding new and more fitting traits. On the
later, the periocular region (i.e., the region surrounding the eye) is one of the most promising
characteristics: it mimics a natural and spontaneous way of recognition employed by the human
beings; has an advantageous localization in relation to the iris, making it easy to be simultaneously
acquired; and has, as corroborated by the literature, a set of promising characteristics
that can be used for recognition purposes.
The main objective of this doctoral work is then to either adapt or develop a novel biometric
recognition system, suited for in the wild environments. Such systems should preferably use
the periocular region as biometric trait, due to its flexibility and ease of acquisition in adverse
conditions, and keep the operation constraints as low as possible. Subjects can be imaged ata-
distance, on-the-move, and under irregular lighting conditions, using cameras working in the
visible wavelength.
To accomplish such goal, a set of intermediate milestones was established. At first, the iris was
studied as biometric trait, paying particular attention to the techniques for allowing its use on in
the wild scenarios. The effects of the visible wavelength light on iris performance for biometric
purposes should not be disregarded and, as so, this factor was also studied. After rolling out
iris appropriateness as the main distinctive feature, different emerging traits were analyzed,
with special attention being paid to the periocular region. The most relevant methods were
implemented and tested against the same dataset. Ultimately, multiple contributions were
proposed and accepted by the scientific community, with applicability on different in the wild
environments, the last of which is the proposal of an actual biometric system, working in real
challenging conditions.Ao ser humano está associado, pela sua natureza, um conjunto de caracterÃsticas fÃsicas e comportamentais
que o caracterizam. O estudo dessas caracterÃsticas permitiu o desenvolvimento
de um considerável número de sistemas e aplicações – sistemas biométricos.
A utilização de sistemas biométricos tem vindo a aumentar ao longo dos últimos anos, principalmente
na área da segurança: autenticação, controlo de acesso, identificação criminal,
etc. Sendo um sector de elevada exigência, é natural que se dê maior destaque à s caracterÃsticas
biométricas que permitam atingir uma elevada distinção entre os sujeitos, sendo pouco
propensas a falsificação. Contudo, estas restrições acarretam um impacto significativo quer na
usabilidade do sistema quer na sua flexibilidade, sendo necessário de um elevado grau de cooperação
por parte do utilizador. É neste contexto que a Ãris é apresentada como a caracterÃstica
biométrica por excelência. Os sistemas de reconhecimento biométrico que utilizam a Ãris como
caracterÃstica principal baseiam-se essencialmente na abordagem pioneira proposta por John
Daugman. Esta abordagem demonstrou ser uma excelente opção para cenários cooperativos de
reconhecimento em que as imagens possam ser adquiridas no infravermelho.
Contudo, nem sempre a cooperação por parte dos indivÃduos é expectável. Nesses casos, sistemas
com elevadas restrições na aquisição deixam de ser viáveis. Linhas de investigação mais
recentes tentam contornar este problema, seguindo duas possÃveis abordagens: adaptação dos
métodos existentes aos novos cenários e desafios; e procura de novas caracterÃsticas biométricas
que melhor se adaptem a esta realidade. É nesta última abordagem que a região periocular
(i.e., o olho e a região circundante) se assume como uma das caracterÃsticas mais promissoras:
aproxima-se do método de reconhecimento usado naturalmente e de forma espontânea pelo ser
humano; tem uma localização privilegiada em relação à Ãris, facilitando a aquisição simultânea
de ambos os sinais biométricos; e tem, tal como corroborado pela literatura, um conjunto de
caracterÃsticas promissoras, passÃveis de ser usadas para efeitos de reconhecimento.
O objectivo principal destes trabalhos de doutoramento é então desenvolver (ou adaptar) um sistema
de reconhecimento biométrico, especialmente adequado para ambientes não-controlados
(i.e., in the wild). Tal sistema, pelos seus requisitos e especificidades, deverá usar como caracterÃstica
preferencial de reconhecimento a região periocular, dado que esta permite uma maior
flexibilização e facilidade de aquisição em condições particularmente adversas, minimizando
assim as restrições de funcionamento. Os indivÃduos poderão ser reconhecidos a distâncias superiores,
em movimento, com condições de iluminação irregulares, e usando informação adquirida
no espectro de luz visÃvel.
Por forma a atingir este objectivo, uma série de etapas intermédias foi estabelecida. Começou
por se estudar a Ãris enquanto sinal biométrico, prestando especial atenção à vertente nãocooperativa
e ao funcionamento no comprimento de onda visÃvel. Este estudo englobou também
os efeitos da luz visÃvel no processo de reconhecimento, tendo sido levada a cabo uma análise da
reflectância da Ãris em função do comprimento de onda de diferentes iluminantes. Tendo sido
observado que a Ãris não se apresenta como sinal ideal ao reconhecimento in the wild, foram
estudadas caracterÃsticas biométricas emergentes, prestando especial atenção à região periocular.
Da literatura analisada, os métodos mais relevantes foram implementados e testados contra um mesmo conjunto de dados. Finalmente, várias contribuições foram propostas e aceites pela
comunidade cientÃfica, com aplicação em diferentes ambientes não-controlados, tendo sido a
última a conceptualização de um sistema biométrico capaz de trabalhar nas condições desafiantes
a que nos propúnhamos