فهرست مطالبعنوان شماره صفحهچکیده .......... 1فصل اول: کلیّات تحقیق1-1. مقدّمه .......31-2. هدف پایان نامه .............41-3. روش و ابزار گردآوری داده ها ......51-4. ابزار تجزیه و تحلیل داده ها ........51-5. ساختار پایان نامه.......51-6. بلوک دیاگرام مراحل کلّی انجام کار .........6فصل دوم: مروری بر ادبیات و پیشینه تحقیق 2-1. مقدمه .....82-2. زمینه ی پیدایش.......122-3. عنبیه و ساختار آن ......132-4. بررسی پایداری بافت ............................................................................................................152-5. چگونگی کارکرد سیستم بیومتریک عنبیه ..............................................................................162-6. ارزیابی سیستم بیومتریک عنبیه .............................................................................................202-7. مزایا و معایب سیستم بیومتریک عنبیه ...................................................................................202-8. پردازش تصویر در سیستم بیومتریک عنبیه ...........................................................................212-8-1. دریافت تصویر ............................................................................................................22عنوان شماره صفحه2-8-2. پردازش تصویر ...........................................................................................................222-8-3. پیش پردازش ................................................................................................................222-8-4. ناحیه بندی بافت عنبیه ...................................................................................................222-8-4-1. اهمیّت ناحیه بندی صحیح ..................................................................................232-8-4-2. مروری کوتاه بر برخی از روش های ناحیه بندی ...............................................232-8-4-2-1. تشخیص لبه با استفاده از تابع Edge..........................................................232-8-4-2-2. تشخیص لبه به روش Sobel ....................................................................232-8-4-2-3. تشخیص لبه به روش Canny ....................................................................242-8-4-3. الگوریتم یافتن دایره تبدیل هاف (CHT)............................................................242 -8-5. نرمال سازی .................................................................................................................282-8-5-1. مروری کوتاه بر روش های نرمالیزه کردن............................................................282-8-5-1-1. روش ارائه شده توسط داگمن......................................................................282-8-5-1-2. روش دایره های مجازی...............................................................................292-8-6. ماسک گذاری....................................................................................................................292-8-7. مروری بر برخی از ابزارهای استفاده شده در استخراج ویژگی.........................................302 -8-7-1. فیلترهای گابور.......................................................................................................302-8-7-2. استفاده از تبدیل موجک..........................................................................................312-8-7-3. استفاده از تبدیل لاپلاس گوسی...............................................................................312-8-7-4. موجک هار..............................................................................................................32عنوان شماره صفحه2-8-7-4-1. تبدیل موجک هار .............................................................................................322-8-7-4-1-1. چگونگی فرآیند .......................................................................................322-9. خلاصه فصل .........................................................................................................................34فصل سوم : روش اجرای تحقیق3-1. مقدمه.....................................................................................................................................363-2. پیش پردازش و ناحیه بندی استفاده شده برای تصاویر عنبیه غیر ایده آل..............................363-3. ناحیه بندی عنیه غیر ایده آل .................................................................................................413-4. ناحیه بندی با پیاده سازی و تحلیل الگوریتم کلونی مورچگان...............................................423-4-1. الگوریتم بهینه سازی کلونی مورچگان.........................................................................423-4-2. عملکرد کلی الگوریتم کلونی مورچگان.......................................................................433-4-3. انعطاف پذیری الگوریتم مورچگان...............................................................................443-4-4. مزایای الگوریتم مورچگان............................................................................................453-4-5. ناحیه بندی عنبیه توسط الگوریتم کلونی مورچگان......................................................453-4-6. ایجاد جمعیّت جهت یافتن جواب بهینه......................................................................453-4-7. ارزیابی شایستگی و انتخاب مورچه های کاندید برای ترشح فرومون..........................463-4-8. به روز رسانی فرومون ................................................................................................473-4-9. فلوچارت کلی الگوریتم کلونی مورچگان ...................................................................483-4-10. جمع بندی................................................................................................................493-5. نرمال سازی............................................................................................................................49عنوان شماره صفحه3-5-1. مقدمه............................................................................................................................493-5-2. روش نرمالایز استفاده شده برای تصاویر عنبیه.............................................................493-6. استخراج ویژگی.....................................................................................................................503-6-1. مقدمه..........................................................................................................................503-6-2. پایگاه داده...................................................................................................................513-6-3. روش زاویه ایی...........................................................................................................513-6-4. ویولت دوبعدی هار....................................................................................................523-7. انتخاب خصوصیت با پیاده سازی و تحلیل الگوریتم کلونی زنبورهای مصنوعی...................533-7-1. الگوریتم کلونی زنبورهای مصنوعی.............................................................................533-7-2. عملکرد کلی الگوریتم زنبورها.....................................................................................533-7-3. انتخاب ویژگی با استفاده از الگوریتم کلونی زنبور.....................................................553-7-4. انتخاب راه حل اوّلیه توسط زنبورهای کارگر............................................................553-7-5. ارزیابی راه حل های اوّلیه و مناسب زنبورهای پیشاهنگ............................................563-7-6. فرآیند سربازگیری برای زنبورهای پیشاهنگ...............................................................573-7-7. جستجوی راه حل های جدید با راهنمایی زنبورهای پیشاهنگ..................................573-7-8. فلوچارت کلی الگوریتم کلونی زنبور..........................................................................583-7-9. پارامترهای الگوریتم انتخاب ویژگی با استفاده از کلونی زنبور.....................................583-7-10. جمع بندی..................................................................................................................593-8. طبقه بندی با پیاده سازی و تحلیل الگوریتم های شبکه عصبی..............................................59عنوان شماره صفحه3-8-1. مقدمه.............................................................................................................................593-8-2. نحوه ی ارائه نتایج طبقه بندی در SVM............................................................603-8-3. جمع بندی ........................................................................................................613-9. خلاصه فصل .........................................................................................................................61فصل چهارم : تجزیه و تحلیل داده ها4-1. نتایج پیاده سازی....................................................................................................................634-2. نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم کلونی مورچگان در ناحیه بندی عنبیه..........................634-3. نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم کلونی زنبورهای مصنوعی در انتخاب ویژگی..............644-4. نتایج حاصل از پیاده سازی شبکه های عصبی در طبقه بندی ...............................................644-5. نتایج حاصل از پیاده سازی روش پیشنهادی با روشهای دیگر...............................................68فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات5-1. نتیجه گیری ...........................................................................................................................725-2. راهکارهایی برای ادامه پژوهش..............................................................................................73منابع و مآخذفهرست منابع فارسی ..................................................................................................................... 74فهرست منابع انگلیسی.....................................................................................................................74چکیده ی انگلیسی .........................................................................................................................77 فهرست شکل هاعنوان شماره صفحهتصویر (1-1). بلوک دیاگرام مراحل کلی کار ..................................................................................6تصویر (2-1). تصویری از نمای جلوی عنبیه ..............................................................................15تصویر(2-2). تصویری از بافت چشم ...........................................................................................15شكل (2-3). دیاگرامکلی سیستمهای تشخیص عنبیه.....................................................................17شكل(2-4).a. نمونه خروجی واحد تفکیک،b. نمونه خروجی واحد نرمالسازی.cنمونه خروجی واحدکدگذاری...............................................................................................................................19رسم توضیحی (2-5). بلوک دیاگرام تولید الگو.............................................................................22تصویر (2-6). ترسیم دایره برای نقاط لبه با پارامترهای مشخص..................................................26تصویر(2-7). لبه ها برای جدا سازی با روش تبدیل هاف............................................................27تصویر (2-8). چگونگينگاشتديسكعنبيهبرروينواريباابعاددلخواه................................28تصویر(3-1). تصویر اولیه بدون پیش پردازش............................................................................37تصویر(3-2). نتیجه تصویر..........................................................................................................38تصویر(3-3). نتیجه تصویر .........................................................................................................38تصویر(3-4). نتیجه از تأثیر مشتقات افقی ..................................................................................38تصویر(3-5). نتیجه از تأثیر مشتقات عمودی..............................................................................39تصویر(3-6). گرادیان تصویر .....................................................................................................39تصویر(3-7). زاویه لبه ها............................................................................................................39عنوان شماره صفحهتصویر(3-8). تصویر بعد از تابع adjgamma................................................................................40تصویر(3-9). لبه سمت راست عنبیه ..............................................................................................40تصویر(3-10). نتیجه تابع nonmaxsup ........................................................................................41تصویر (3-11).نتیجه آستانه گذاری................................................................................................41تصویر (3-12). قرار دادن مانع در مسیر حرکت مورچهها از کلونی تا منبع غذایی........................44تصویر(3-13). حذف مانع و انعطاف پذیری رفتار مورچهها ........................................................45تصویر(3-14). انتخاب مسیر توسط مورچه در نقطه i..................................................................46تصویر (3-15). فلوچارت کلی الگوريتم كلوني مورچگان ............................................................48تصویر(3-16). تصویر نرمال شده...................................................................................................50تصویر (3-17). نمایی از روش زاویه ایی.......................................................................................52تصویر (3-18). پیاده سازی الگوریتم کلونی زنبورهای مصنوعی برای مسئله انتخاب ویژگی........55 تصویر(4-1). نمونه ایی از جداسازی مرز عنبیه و مردمک با استفاده از الگوریتم کلونی مورچگان............63 فهرست جداولعنوان شماره صفحهجدول(2-1). مقایسه تکنولوژی های متنوع ...................................................................................11جدول (3-1). نحوه ی ارائه نتایج طبقه بندی(Classification) در SVM ................................60جدول (4-1). نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم کلونی مورچگان.........................................63جدول (4-2). نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم کلونی زنبورهای مصنوعی.........................64جدول (4-3). بررسی تأثیر نوع کرنل در دقّت طبقه بندی شبکهعصبی SVMدر روش تشخیص کل عنبیه قبل از FS.........................................................................................................................64جدول (4-4). بررسی تاثیر نوع کرنل در دقّت طبقه بندی شبکه عصبی SVMدر روش تشخیص زاویه ایی عنبیه قبل از FS...............................................................................................................65جدول(4-5). بررسی تأثیر تعداد نرون ها و لایه ها در دقّت طبقه بندی شبکه عصبی MLP در روش تشخیص کل عنبیه قبل از FS................................................................................................65جدول (4-6).بررسی تأثیر تعداد نرون ها و لایه ها در دفّت طبقه بندی شبکه عصبی MLP در روش تشخیص زاویه ایی عنبیه قبل از FS......................................................................................66جدول (4-7). نتایج طبقه بندی بعد از انتخاب ویژگی با کلونی زنبور با استفاده از شبکه عصبی SVMدر روش تشخیص زاویه ایی عنبیه.......................................................................................66جدول (4-8 )نتایج طبقه بندی بعد از انتخاب ویژگی با کلونی زنبور با استفاده از شبکه عصبی SVM در روش تشخیص کل عنبیه.................................................................................................67جدول (4-9). نتایج طبقه بندی بعد از انتخاب ویژگی با کلونی زنبور با استفاده از شبکه عصبی MLPدر روش تشخیص کل عنبیه.................................................................................................67جدول(4-10). نتایج طبقه بندی بعد از انتخاب ویژگی با کلونی زنبور با استفاده از شبکه عصبی MLPدر روش تشخیص زاویه ایی عنبیه ....................................................................................68عنوان شماره صفحهجدول(4-11). مقایسه Kernal Function های متفاوت روش پیشنهادی با روش های دیگر ........................................................................................................................................................69جدول (4-12). مقایسه نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم SVM روش پیشنهادی با روش های دیگر ...............................................................................................................................................69جدول (4-13). مقایسه نرخ موفقیت روش پیشنهادی با الگوریتم های دیگر...............................70چکیده واژگان کلیدی: بیومتریک، عنبیه غیر ایده آل، الگوریتم های فراابتکاری
تشخیص تصاویر عنبیه غیرایده آل براساس الگوریتم های فراابتکاری word
فهرست مطالبعنوان شماره صفحهچکیده .......... 1فصل اول: کلیّات تحقیق1-1. مقدّمه .......31-2. هدف پایان نامه .............41-3. روش و ابزار گردآوری داده ها ......51-4. ابزار تجزیه و تحلیل داده ها ........51-5. ساختار پایان نامه.......51-6. بلوک دیاگرام مراحل کلّی انجام کار .........6فصل دوم: مروری بر ادبیات و پیشینه تحقیق 2-1. مقدمه .....82-2. زمینه ی پیدایش.......122-3. عنبیه و ساختار آن ......132-4. بررسی پایداری بافت ............................................................................................................152-5. چگونگی کارکرد سیستم بیومتریک عنبیه ..............................................................................162-6. ارزیابی سیستم بیومتریک عنبیه .............................................................................................202-7. مزایا و معایب سیستم بیومتریک عنبیه ...................................................................................202-8. پردازش تصویر در سیستم بیومتریک عنبیه ...........................................................................212-8-1. دریافت تصویر ............................................................................................................22عنوان شماره صفحه2-8-2. پردازش تصویر ...........................................................................................................222-8-3. پیش پردازش ................................................................................................................222-8-4. ناحیه بندی بافت عنبیه ...................................................................................................222-8-4-1. اهمیّت ناحیه بندی صحیح ..................................................................................232-8-4-2. مروری کوتاه بر برخی از روش های ناحیه بندی ...............................................232-8-4-2-1. تشخیص لبه با استفاده از تابع Edge..........................................................232-8-4-2-2. تشخیص لبه به روش Sobel ....................................................................232-8-4-2-3. تشخیص لبه به روش Canny ....................................................................242-8-4-3. الگوریتم یافتن دایره تبدیل هاف (CHT)............................................................242 -8-5. نرمال سازی .................................................................................................................282-8-5-1. مروری کوتاه بر روش های نرمالیزه کردن............................................................282-8-5-1-1. روش ارائه شده توسط داگمن......................................................................282-8-5-1-2. روش دایره های مجازی...............................................................................292-8-6. ماسک گذاری....................................................................................................................292-8-7. مروری بر برخی از ابزارهای استفاده شده در استخراج ویژگی.........................................302 -8-7-1. فیلترهای گابور.......................................................................................................302-8-7-2. استفاده از تبدیل موجک..........................................................................................312-8-7-3. استفاده از تبدیل لاپلاس گوسی...............................................................................312-8-7-4. موجک هار..............................................................................................................32عنوان شماره صفحه2-8-7-4-1. تبدیل موجک هار .............................................................................................322-8-7-4-1-1. چگونگی فرآیند .......................................................................................322-9. خلاصه فصل .........................................................................................................................34فصل سوم : روش اجرای تحقیق3-1. مقدمه.....................................................................................................................................363-2. پیش پردازش و ناحیه بندی استفاده شده برای تصاویر عنبیه غیر ایده آل..............................363-3. ناحیه بندی عنیه غیر ایده آل .................................................................................................413-4. ناحیه بندی با پیاده سازی و تحلیل الگوریتم کلونی مورچگان...............................................423-4-1. الگوریتم بهینه سازی کلونی مورچگان.........................................................................423-4-2. عملکرد کلی الگوریتم کلونی مورچگان.......................................................................433-4-3. انعطاف پذیری الگوریتم مورچگان...............................................................................443-4-4. مزایای الگوریتم مورچگان............................................................................................453-4-5. ناحیه بندی عنبیه توسط الگوریتم کلونی مورچگان......................................................453-4-6. ایجاد جمعیّت جهت یافتن جواب بهینه......................................................................453-4-7. ارزیابی شایستگی و انتخاب مورچه های کاندید برای ترشح فرومون..........................463-4-8. به روز رسانی فرومون ................................................................................................473-4-9. فلوچارت کلی الگوریتم کلونی مورچگان ...................................................................483-4-10. جمع بندی................................................................................................................493-5. نرمال سازی............................................................................................................................49عنوان شماره صفحه3-5-1. مقدمه............................................................................................................................493-5-2. روش نرمالایز استفاده شده برای تصاویر عنبیه.............................................................493-6. استخراج ویژگی.....................................................................................................................503-6-1. مقدمه..........................................................................................................................503-6-2. پایگاه داده...................................................................................................................513-6-3. روش زاویه ایی...........................................................................................................513-6-4. ویولت دوبعدی هار....................................................................................................523-7. انتخاب خصوصیت با پیاده سازی و تحلیل الگوریتم کلونی زنبورهای مصنوعی...................533-7-1. الگوریتم کلونی زنبورهای مصنوعی.............................................................................533-7-2. عملکرد کلی الگوریتم زنبورها.....................................................................................533-7-3. انتخاب ویژگی با استفاده از الگوریتم کلونی زنبور.....................................................553-7-4. انتخاب راه حل اوّلیه توسط زنبورهای کارگر............................................................553-7-5. ارزیابی راه حل های اوّلیه و مناسب زنبورهای پیشاهنگ............................................563-7-6. فرآیند سربازگیری برای زنبورهای پیشاهنگ...............................................................573-7-7. جستجوی راه حل های جدید با راهنمایی زنبورهای پیشاهنگ..................................573-7-8. فلوچارت کلی الگوریتم کلونی زنبور..........................................................................583-7-9. پارامترهای الگوریتم انتخاب ویژگی با استفاده از کلونی زنبور.....................................583-7-10. جمع بندی..................................................................................................................593-8. طبقه بندی با پیاده سازی و تحلیل الگوریتم های شبکه عصبی..............................................59عنوان شماره صفحه3-8-1. مقدمه.............................................................................................................................593-8-2. نحوه ی ارائه نتایج طبقه بندی در SVM............................................................603-8-3. جمع بندی ........................................................................................................613-9. خلاصه فصل .........................................................................................................................61فصل چهارم : تجزیه و تحلیل داده ها4-1. نتایج پیاده سازی....................................................................................................................634-2. نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم کلونی مورچگان در ناحیه بندی عنبیه..........................634-3. نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم کلونی زنبورهای مصنوعی در انتخاب ویژگی..............644-4. نتایج حاصل از پیاده سازی شبکه های عصبی در طبقه بندی ...............................................644-5. نتایج حاصل از پیاده سازی روش پیشنهادی با روشهای دیگر...............................................68فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات5-1. نتیجه گیری ...........................................................................................................................725-2. راهکارهایی برای ادامه پژوهش..............................................................................................73منابع و مآخذفهرست منابع فارسی ..................................................................................................................... 74فهرست منابع انگلیسی.....................................................................................................................74چکیده ی انگلیسی .........................................................................................................................77 فهرست شکل هاعنوان شماره صفحهتصویر (1-1). بلوک دیاگرام مراحل کلی کار ..................................................................................6تصویر (2-1). تصویری از نمای جلوی عنبیه ..............................................................................15تصویر(2-2). تصویری از بافت چشم ...........................................................................................15شكل (2-3). دیاگرامکلی سیستمهای تشخیص عنبیه.....................................................................17شكل(2-4).a. نمونه خروجی واحد تفکیک،b. نمونه خروجی واحد نرمالسازی.cنمونه خروجی واحدکدگذاری...............................................................................................................................19رسم توضیحی (2-5). بلوک دیاگرام تولید الگو.............................................................................22تصویر (2-6). ترسیم دایره برای نقاط لبه با پارامترهای مشخص..................................................26تصویر(2-7). لبه ها برای جدا سازی با روش تبدیل هاف............................................................27تصویر (2-8). چگونگينگاشتديسكعنبيهبرروينواريباابعاددلخواه................................28تصویر(3-1). تصویر اولیه بدون پیش پردازش............................................................................37تصویر(3-2). نتیجه تصویر..........................................................................................................38تصویر(3-3). نتیجه تصویر .........................................................................................................38تصویر(3-4). نتیجه از تأثیر مشتقات افقی ..................................................................................38تصویر(3-5). نتیجه از تأثیر مشتقات عمودی..............................................................................39تصویر(3-6). گرادیان تصویر .....................................................................................................39تصویر(3-7). زاویه لبه ها............................................................................................................39عنوان شماره صفحهتصویر(3-8). تصویر بعد از تابع adjgamma................................................................................40تصویر(3-9). لبه سمت راست عنبیه ..............................................................................................40تصویر(3-10). نتیجه تابع nonmaxsup ........................................................................................41تصویر (3-11).نتیجه آستانه گذاری................................................................................................41تصویر (3-12). قرار دادن مانع در مسیر حرکت مورچهها از کلونی تا منبع غذایی........................44تصویر(3-13). حذف مانع و انعطاف پذیری رفتار مورچهها ........................................................45تصویر(3-14). انتخاب مسیر توسط مورچه در نقطه i..................................................................46تصویر (3-15). فلوچارت کلی الگوريتم كلوني مورچگان ............................................................48تصویر(3-16). تصویر نرمال شده...................................................................................................50تصویر (3-17). نمایی از روش زاویه ایی.......................................................................................52تصویر (3-18). پیاده سازی الگوریتم کلونی زنبورهای مصنوعی برای مسئله انتخاب ویژگی........55 تصویر(4-1). نمونه ایی از جداسازی مرز عنبیه و مردمک با استفاده از الگوریتم کلونی مورچگان............63 فهرست جداولعنوان شماره صفحهجدول(2-1). مقایسه تکنولوژی های متنوع ...................................................................................11جدول (3-1). نحوه ی ارائه نتایج طبقه بندی(Classification) در SVM ................................60جدول (4-1). نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم کلونی مورچگان.........................................63جدول (4-2). نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم کلونی زنبورهای مصنوعی.........................64جدول (4-3). بررسی تأثیر نوع کرنل در دقّت طبقه بندی شبکهعصبی SVMدر روش تشخیص کل عنبیه قبل از FS.........................................................................................................................64جدول (4-4). بررسی تاثیر نوع کرنل در دقّت طبقه بندی شبکه عصبی SVMدر روش تشخیص زاویه ایی عنبیه قبل از FS...............................................................................................................65جدول(4-5). بررسی تأثیر تعداد نرون ها و لایه ها در دقّت طبقه بندی شبکه عصبی MLP در روش تشخیص کل عنبیه قبل از FS................................................................................................65جدول (4-6).بررسی تأثیر تعداد نرون ها و لایه ها در دفّت طبقه بندی شبکه عصبی MLP در روش تشخیص زاویه ایی عنبیه قبل از FS......................................................................................66جدول (4-7). نتایج طبقه بندی بعد از انتخاب ویژگی با کلونی زنبور با استفاده از شبکه عصبی SVMدر روش تشخیص زاویه ایی عنبیه.......................................................................................66جدول (4-8 )نتایج طبقه بندی بعد از انتخاب ویژگی با کلونی زنبور با استفاده از شبکه عصبی SVM در روش تشخیص کل عنبیه.................................................................................................67جدول (4-9). نتایج طبقه بندی بعد از انتخاب ویژگی با کلونی زنبور با استفاده از شبکه عصبی MLPدر روش تشخیص کل عنبیه.................................................................................................67جدول(4-10). نتایج طبقه بندی بعد از انتخاب ویژگی با کلونی زنبور با استفاده از شبکه عصبی MLPدر روش تشخیص زاویه ایی عنبیه ....................................................................................68عنوان شماره صفحهجدول(4-11). مقایسه Kernal Function های متفاوت روش پیشنهادی با روش های دیگر ........................................................................................................................................................69جدول (4-12). مقایسه نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم SVM روش پیشنهادی با روش های دیگر ...............................................................................................................................................69جدول (4-13). مقایسه نرخ موفقیت روش پیشنهادی با الگوریتم های دیگر...............................70چکیده واژگان کلیدی: بیومتریک، عنبیه غیر ایده آل، الگوریتم های فراابتکاری