(LUẬN VĂN THẠC SĨ) Một số thuật toán cải tiến trong nâng cao chất lượng ảnh vân tay

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÀO THANH KHIẾT MỘT SỐ THUẬT TOÁN CẢI TIẾN TRONG NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH VÂN TAY LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2007 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ ĐÀO THANH KHIẾT MỘT SỐ THUẬT TỐN CẢI TIẾN TRONG NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH VÂN TAY Ngành: Công nghệ thông tin Mã số: 1.01.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGÔ QUỐC TẠO HÀ NỘI - 2007 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay MỤC LỤC CÁC THUẬT NGỮ TIẾNG ANH DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU U CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NHẬN DẠNG VÂN TAY 1.1 Giới thiệu .9 1.2 Lịch sử vân tay 1.3 Sự hình thành vân tay 11 1.4 Tính vân tay .11 1.5 Hệ thống nhận dạng vân tay tự động 13 1.6 Thu nhận lưu trữ vân tay .14 1.7 Biểu diễn vân tay nhận dạng đặc điểm 15 1.8 So sánh vân tay 18 1.9 Phân loại mục vân tay .19 1.10 Ứng dụng nhận dạng vân tay .20 CHƯƠNG NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH VÂN TAY .21 2.1 Giới thiệu .21 2.2 Ảnh vân tay 23 2.3 Các đặc điểm vân tay 25 2.4 Biểu diễn ảnh vân tay 28 2.5 Các bước nâng cao ảnh vân tay 28 2.6 Các lọc theo ngữ cảnh 29 2.7 Tiền xử lý ảnh vân tay 31 2.8 Đánh giá hướng vân cục 32 2.9 Đánh giá tần số vân cục 35 2.10 Phân vùng 38 2.11 Bộ lọc Gabor 40 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay CHƯƠNG CẢI TIẾN VÀ THỰC NGHIỆM .45 3.1 Giới thiệu .45 3.2 Trình tự bước mơ hình thực nghiệm 45 3.3 Tiêu chuẩn ảnh đầu vào .46 3.4 Điều chỉnh độ tương phản 46 3.5 Đánh giá hướng vân cục 49 3.6 Đánh giá tần số vân cục 54 3.7 Sửa tần số lỗi 61 3.8 Đánh giá vùng bất thường 63 3.9 Phân vùng 64 3.10 Nâng cao ảnh .65 3.11 Đánh giá thực nghiệm 66 KẾT LUẬN 75 Hướng phát triển tương lai 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 79 PL1 Histogram 79 PL2 Cân histogram 79 PL3 Gradient 80 PL4 Phương pháp Sobel 81 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Splitter A watermark is added at the end of each output PDF file To remove the watermark, you need to purchase the software from http://www.anypdftools.com/buy/buy-pdf-splitter.html TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay CÁC THUẬT NGỮ TIẾNG ANH AFIS (Automated Fingerprint Identification System): hệ thống nhận dạng vân tay tự động minutiae: chi tiết vụn vặt vân tay điểm kết thúc, điểm rẽ nhánh,…, sử dụng để so sánh vân tay ridge bifurcation: điểm rẽ nhánh vân tay ridge ending: điểm kết thúc vân tay loop: vùng vân có đường vân bị uốn đột ngột làm hướng đường vân bị đảo chiều whorl: vùng vân có đường vân tạo thành vịng xoắn core: điểm lõi vân tay pore: lỗ chân lông coherence: thuật ngữ dùng để độ tin cậy hướng vân cục TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Kiến trúc chung hệ thống nhận dạng vân tay tự động 14 Hình 1.2: Cảm biến vân tay 15 Hình 1.3: Các hình dạng vân tay 16 Hình 1.4: Minutiae 17 Hình 1.5: Các chi tiết lỗ chân lơng ảnh vân có độ phân giải 1000 dpi 17 Hình 2.1: Các ảnh vân tay có chất lượng 21 Hình 2.2: Các loại vùng vân tay 22 Hình 2.3: Các ảnh vân tay có độ phân giải khác 24 Hình 2.4: Ví dụ chất lượng vân tay 25 Hình 2.5: Đường vân rãnh vân 26 Hình 2.6: Các vùng đặc biệt 26 Hình 2.7: Một số minutiae thường gặp 27 Hình 2.8: Các chi tiết lỗ chân lơng ảnh vân có độ phân giải cao 27 Hình 2.9: Bề mặt S ứng với vùng vân nhỏ 28 Hình 2.10: Các bước nâng cao ảnh vân tay 28 Hình 2.11: Hình dạng lọc đề xuất O’Gorman Nickerson 30 Hình 2.12: Nâng cao ảnh vân tay theo phương pháp Sherlock, Monro, Millard 30 Hình 2.13: Ví dụ phương pháp chuẩn hóa (Hong, Wan, Jain, 1998) 32 Hình 2.14: Hướng vân tương ứng với tọa độ (x,y) 32 Hình 2.15: Minh họa site gồm x khối kề 34 Hình 2.16: Các láng giềng D1, D2, D3, D4 site 35 Hình 2.17: Cửa sổ hướng x-signature 36 Hình 2.18: Biến thiên hàm h 38 Hình 2.19: Bộ lọc Gabor đối xứng chẵn 40 Hình 2.20: Minh họa tập lọc với no=8 nf=3 42 Hình 2.21: Các mẫu vng ảnh với hướng khác 44 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay Hình 3.1: Trình tự bước giai đoạn nâng cao ảnh vân tay 45 Hình 3.2: Minh họa chuyển từ ảnh màu sang ảnh cấp xám 46 Hình 3.3: Minh họa độ tương phản 47 Hình 3.4: Histogram chia làm khoảng 48 Hình 3.5: Minh họa cân histogram 49 Hình 3.6: Minh họa khối B nằm trung tâm, cửa sổ D1, D2,…, D8 50 Hình 3.7: Minh họa trường hợp hướng cục khối B không đủ độ tin cậy 50 Hình 3.8: Minh họa thuật tốn đánh giá hướng 53 Hình 3.9: Biểu đồ minh họa ví dụ x-signature 54 Hình 3.10: Minh họa cửa sổ K 55 Hình 3.11: Đồ thị g(x) trường hợp b=2,3 58 Hình 3.12: Minh họa thuật toán đánh giá tần số 61 Hình 3.13: Minh họa thuật tốn sửa tần số 62 Hình 3.14: Minh họa thuật tốn tìm vùng bất thường 64 Hình 3.15: Minh họa thuật tốn nâng cao 66 Hình 3.16: Đánh giá thuật tốn tìm hướng vân ảnh có nhiều nếp gấp 67 Hình 3.17: Đánh giá thuật tốn tìm hướng vân ảnh có vân tay ẩm 68 Hình 3.18: Đánh giá thuật tốn tìm hướng vân ảnh có vân tay khơ 69 Hình 3.19: Đánh giá thuật tốn tìm tần số vân ảnh có nhiều nếp gấp 70 Hình 3.20: Đánh giá thuật tốn tìm hướng vân ảnh có vân tay ẩm 71 Hình 3.21: Đánh giá thuật tốn nâng cao ảnh có nếp gấp 72 Hình 3.22: Đánh giá thuật tốn nâng cao ảnh có vân tay ẩm 72 Hình 3.23: Đánh giá thuật tốn nâng cao ảnh có vân tay khơ 73 Hình 3.24: Hiệu việc đánh giá vùng bất thường 73 Hình PL.1: Ảnh gradient, mũi tên xanh hướng gradient 80 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay MỞ ĐẦU Dấu vân tay từ lâu sử dụng cước sinh học hữu hiệu điều tra tội phạm đặc tính Cho đến nay, với tiến khoa học công nghệ, nhận dạng vân tay ngày áp dụng rộng rãi đời sống, tính bảo mật máy tính xách tay, xe hơi, di động, tốn tiền… mà cần công cụ quét nhận dạng dấu vân tay thao tác nhanh chóng, dễ dàng Nếp vân da ngón tay người nhiều gien chi phối Số lượng nếp vân hình thái chúng không thay đổi suốt đời Thống nhìn, vân ngón tay người vân ngón tay người chẳng khác mấy, thực dấu vân tay người có nét riêng biệt, đặc trưng Một trường hợp tội phạm Mỹ cắt miếng da ngón tay ghép vào ngón khác, nghĩ Nhưng cảnh sát tìm cách cắt ảnh chụp dấu tay thử ghép mảnh vụn lại với chơi trị xếp hình Từ kỷ 15, người Trung Quốc biết dùng dấu vân ngón tay để điểm làm chứng giấy tờ Ở châu Âu muộn Năm 1823, giáo sư Johannes E.Purkinje đề cập đến phân loại vân tay Đến năm 1901, khoa giám định vân tay thực hình thành áp dụng rộng rãi nhiều quốc gia, trở thành biện pháp hình pháp học Vân ngón tay có nhiều nét đặc trưng: điểm kết thúc đường vân tay (ridge ending), điểm rẽ nhánh (ridge bifurcation), “đảo” (island) Việc có hay khơng đặc điểm vị trí tương đối chúng cho phép xây dựng mẫu vân tay xác định hệ số tương quan chúng Ngồi ra, người ta cịn phân loại dấu vân tay thành họ chính: nghiêng bên trái, nghiêng bên phải Trên 60% số người có cấu tạo chuẩn hướng bên phải ngón tay trái Các chuyên gia dấu vân tay cho rằng, xác suất xuất hai người có nét vân tay giống nhỏ phần tỷ Ngày đến tuổi làm chứng minh thư, người phải lăn ngón tay để lại dấu vân tay sở liệu cảnh sát Xác định dấu vân tay tiêu chuẩn quan trọng giám định hình Bởi nay, tên trộm vào nghề hiểu phải tìm cách không để lại dấu vân tay trường TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay Với đặc điểm bật vậy, nhận dạng vân tay xem kỹ thuật sinh trắc học đặc biệt quan trọng cần đầu tư nghiên cứu thích đáng Nhờ phát triển nhanh chóng khoa học cơng nghệ, vân tay xác định nhờ hệ thống nhận dạng vân tay tự động (AFIS), với thời gian nhanh nhiều so với làm thủ công AFIS sử dụng công nghệ ảnh số để thu thập, lưu trữ phân tích liệu vân tay Q trình nhận dạng vân tay tự động thường gồm số giai đoạn nâng cao chất lượng ảnh vân tay, phân loại vân tay, trích chọn vân tay, cuối so sánh vân tay Trong giai đoạn này, nâng cao chất lượng ảnh vân tay giai đoạn vơ quan trọng, qt lấy mẫu vân tay, ảnh vân tay bị nhiễu vết bẩn, lực nhấn đầu ngón tay yếu Nhiệm vụ bước nâng cao làm giảm nhiễu, đánh dấu vùng vân nhận dạng khơng thể nhận dạng Tính xác hệ thống nhận dạng vân tay tự động phụ thuộc vào độ tin cậy thuật toán nâng cao ảnh Luận văn tập trung vào nghiên cứu vấn đề liên quan đến nâng cao chất lượng ảnh vân tay, đề xuất số cải tiến, tiến hành thực nghiệm để chứng tỏ hiệu thuật tốn Nội dung khóa luận tổ chức thành ba chương sau: ƒ Chương Tổng quan nhận dạng vân tay: tóm tắt lịch sử phát triển nhận dạng vân tay, đặc điểm, trình thu nhận, phân loại, so sánh vân tay, ứng dụng vân tay ƒ Chương Nâng cao chất lượng ảnh vân tay: trình bày tính chất vân tay khai thác giai đoạn nâng cao ảnh, biểu diễn ảnh vân tay, phương pháp thuật toán nâng cao ảnh vân tay ƒ Chương Cải tiến thực nghiệm: trình bày nghiên cứu đạt phạm vi khóa luận, đồng thời đề xuất số thuật toán cải tiến kết thực nghiệm Cuối cùng, phần kết luận tổng kết lại thành đạt luận văn hướng phát triển tương lai TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương Cải tiến thực nghiệm (a) (b) (c) (d) Hình 3.17: Đánh giá thuật tốn tìm hướng vân ảnh có vân tay ẩm (DB3_B/103_5) 68 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương Cải tiến thực nghiệm (a) (b) (c) (d) Hình 3.18: Đánh giá thuật tốn tìm hướng vân ảnh có vân tay khơ (DB4_B/108_2) Rõ ràng, thuật toán cải tiến cho kết hướng ổn định tốt nhiều so với thuật tốn tìm hướng dựa gradient thơng thường, nhỉnh chút so với thuật tốn tìm hướng Wang, Hu, Han 69 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương Cải tiến thực nghiệm 3.11.2 Đánh giá thuật tốn tìm tần số vân cục Để đánh giá thuật tốn tìm tần số vân cục bộ, ta so sánh kết thuật toán Hong, Wan, Jain (1998) thuật toán cải tiến Kết đánh giá nhiều loại ảnh vân tay khác Dưới minh họa kết đánh giá hai loại ảnh: ảnh hình 3.19 có nhiều nếp gấp (sử dụng ảnh gốc DB1_B/105_6 hình 3.16a), hình 3.20 ảnh vân tay bị ẩm (sử dụng ảnh gốc DB3_B/103_5 hình 3.17a) Trong hình, (a) ảnh tần số dùng thuật toán Hong, Wan, Jain (1998), (b) ảnh tần số dùng thuật tốn cải tiến Trong hai ví dụ này, ta thấy ảnh tần số thuật toán cải tiến trơn so với ảnh tần số thuật toán Hong, Wan, Jain (1998) Đối với hình 3.20, ta nhận thấy tần số vân cục vùng ảnh tần số 3.20a không ổn định không tin cậy Đó ảnh vân tay gốc có đường vân nằm q sít nhau, trí khơng phân biệt ranh rới chúng Trong đó, ảnh tần số đánh giá thuật toán cải tiến (hình 3.20b) có vùng với tần số đánh giấu lỗi (các đen), chứng tỏ thuật tốn cải tiến có độ tin cậy cao (a) (b) Hình 3.19: Đánh giá thuật tốn tìm tần số vân ảnh có nhiều nếp gấp (DB1_B/105_6) 70 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương Cải tiến thực nghiệm (a) (b) Hình 3.20: Đánh giá thuật tốn tìm hướng vân ảnh có vân tay ẩm (DB3_B/103_5) 3.11.3 Đánh giá thuật toán nâng cao ảnh Dưới minh họa kết thuật toán nâng cao ba loại ảnh: ảnh có nếp gấp (hình 3.21), ảnh vân tay ẩm (hình 3.22) ảnh vân tay khơ (hình 3.23) Với hình, (a) ảnh gốc, (b) ảnh nâng cao dùng lọc Gabor, (c) ảnh nâng cao sau nhị phân hóa Trong ảnh nâng cao, đa số đường vân làm rõ hơn, trơn hơn, nét đứt nối lại Tuy nhiên thuật toán nâng cao dùng lọc Gabor chưa hiệu số vùng nhiễu, đường vân sít nhau, hướng tần số vân cục biến đổi đột ngột Hình 3.24 cho thấy ảnh hưởng việc đánh giá vùng bất thường 71 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương Cải tiến thực nghiệm (a) (b) (c) Hình 3.21: Đánh giá thuật tốn nâng cao ảnh có nếp gấp (DB2_B/103_2) (a) (b) (c) Hình 3.22: Đánh giá thuật tốn nâng cao ảnh có vân tay ẩm (DB1_B/103_5) 72 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương Cải tiến thực nghiệm (a) (b) (c) Hình 3.23: Đánh giá thuật tốn nâng cao ảnh có vân tay khơ (DB1_B/101_4) (a) (b) (c) Hình 3.24: Hiệu việc đánh giá vùng bất thường; (a) ảnh gốc DB1_B/102_7; (b) ảnh nâng cao khơng có đánh giá vùng bất thường; (c) ảnh nâng cao có đánh giá vùng bất thường 73 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương Cải tiến thực nghiệm 3.11.4 Đánh giá thời gian thuật tốn Thực nghiệm chạy máy có cấu hình CPU 1.6 Ghz, RAM 512 Mb Với ảnh 350 x 350, thời gian trung bình thuật toán sau: Thuật toán Thời gian (s) Đánh giá hướng 0.43 Đánh giá tần số 0.21 Nâng cao ảnh 1.47 Tổng thời gian 2.11 Bảng 3.2 74 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay KẾT LUẬN Với mục đích tìm hiểu nhận dạng vân tay nói chung nghiên cứu sâu giai đoạn nâng cao chất lượng ảnh vân tay nói riêng, luận văn đạt số thành định, cụ thể sau: - Tìm hiểu kiến trúc chung hệ thống nhận dạng vân tay tự động Nhờ có định hướng nghiên cứu tương lai - Nghiên cứu sâu rộng giai đoạn nâng cao chất lượng ảnh vân tay, giai đoạn mang tính định đến độ xác hệ thống nhận dạng vân tay tự động Trong trình nghiên cứu, tìm hiểu nhiều kỹ thuật nâng cao - Đề xuất số cải tiến, đặc biệt thuật tốn tìm hướng vân tần số vân cục Hiệu cải tiến khẳng định dựa sở toán học đánh giá thực nghiệm Các thuật tốn cải tiến có độ xác cao so với thuật tốn chưa cải tiến có độ phức tạp tính tốn chấp nhận - Cài đặt hoàn chỉnh kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh vân tay Cụ thể hơn, ta sử dụng lọc Gabor để làm rõ chi tiết đường vân Kỹ thuật đánh giá nhiều liệu vân tay khác sở liệu vân tay FVC2002, VeriFinger - Từ thực nghiệm cho thấy, kỹ thuật nâng cao sử dụng lọc Gabor tỏ cứng nhắc có nhiều nhược điểm không hiệu vùng có điểm rẽ nhánh, điểm kết thúc, vùng đặc biệt, hay phát sinh đường vân ảo Hướng phát triển tương lai Trên sở thành đạt được, dự định nghiên cứu tương lai sau: - Tiếp tục nghiên cứu cải tiến thuật toán nâng cao chất lượng ảnh vân tay, nhằm cho kết tốt Như ta biết, thuật tốn nâng cao dùng lọc Gabor khơng cho kết tốt vùng bất thường – nơi đường vân có hướng thay đổi đột ngột, vùng có tần số khơng ổn định Do vùng này, ta sử dụng phương pháp trích chọn đường vân trực tiếp ảnh cấp xám Nói cách khác, ta áp dụng thuật toán lai ghép thuật toán dùng lọc gabor thuật tốn trích chọn đường vân trực tiếp ảnh cấp xám, nhằm kết hợp ưu điểm hai thuật toán 75 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay - Tối ưu thuật toán, nhằm giảm độ phức tạp tính tốn Cài đặt hồn thiện giai đoạn nâng cao chất lượng ảnh vân tay - Nghiên cứu trích chọn đặc trưng vân tay, so sánh vân tay, để tiến tới xây dựng hệ thống nhận dạng vân tay tự động hoàn chỉnh, ứng dụng đời sống 76 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay TÀI LIỆU THAM KHẢO Areekul V., Watchareeruetai U., Tantaratana S., 2004 Fast Separable Gabor Filter for Fingerprint Enhancement First International Conference, ICBA Babler W.J., 1991 Embryologic Development of Epidermal Ridges and Their Configuration Birth Defects Original Article Series, vol 27, no Bazen A.M., Gerez S.H., 2001 Segmentation of Fingerprint Images Proc Workshop on Circuits Systems and Signal Processing (ProRISC 2001), pp 276-280 Bazen A.M., Gerez S.H., 2002 Systematic methods for the computation of the directional fields and singular points of fingerprints IEEE Trans Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol 24, no.7, pp 905–919 Cole S., 2001 The Myth of Fingerprints The New York Times, May 13 Cummins H., Midlo C, 1961 Fingerprints, Palms and Soles: An Introduction to Dermatoglyphics Dover New York Galton F., 1892 Finger Prints McMillan, London Gonzales R.C., Woods R.E., 1992 Digital Image Processing Addison-Wesley, Reading, MA Grasselli A., 1969 On the Automatic Classification of Fingerprints Methodologies of Pattern Recognition, S Watanabe (Ed.), Academic, New York Greenberg S., Aladjem M., Kogan D., Dimitrov I., 2000 Fingerprint Image Enhancement Using Filtering Techniques Proc Int Conf on Pattern Recognition (15th), vol 3, pp 326-329 Hong L., Wan Y., Jain A.K., 1998 Fingerprint Image Enhancement: Algorithm and Performance Evaluation IEEE Trans Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol 20, no 8, pp 777-789 Jain A.K., Pankanti S., 2000 Fingerprint Classification and Recognition Image and Video Processing Handbook, A Bovik (Ed.), pp 821-836, Academic, New York Jiang X., 2000 Fingerprint Image Ridge Frequency Estimation by Higher Order Spectrum Proc Int Conf on Image Processing, vol 1, pp 462-465 Kass M., Witkin A., 1987 Analyzing Oriented Patterns Computer Vision, Graphics, and Image Processing, vol.37, no.3, pp 362-385 Lee H.C., Gaensslen R.E., 2001 Advances in Fingerprint Technology 2nd edition, Elsevier, New York Maio D., Maltoni D., 1997 Direct Gray-Scale Minutiae Detection in Fingerprint IEEE Trans Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol 19, no Maio D., Maltoni D., 1998 Ridge-Line Density Estimation in Digital Images Proc Int Conf on Pattern Recognition (14th), pp 534-538 Maltoni D., Maio D., Jain A.K., Prabhakar S., 2003 Handbook of Fingerprint Recognition Springer Verlag, New York Mehtre B.M., Murthy N.N., Kapoor S., Chatterjee B., 1987 Segmentation of Fingerprint Images Using thhe Directional Image Pattern Recognition, vol 20, no 4, pp 429-435 Moenssens A., 1971 Fingerprint Techniques Chilton, London O’Gorman L., Nickerson J.V., 1988 Matched Filter Design for Fingerprint Image Enhancement Proc Int Conf on Acoustic Speech and Signal Processing, pp 916-919 O’Gorman L., Nickerson J.V., 1989 An Approach to Fingerprint Filter Design Pattern Recognition, vol 22, no.1, pp 29-38 77 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay Ratha N.K., Chen S.Y., Jain A.K., 1995 Adaptive Flow Orientation-Based Feature Extraction in Fingerprint Images Pattern Recognition, vol 28, no 11, pp 1657-1672 Shen L., Kot A., Koo W.M., 2001 Quality Measures of Fingerprint Images Proc Int Conf on Audio- and Video-Based Biometric Person Authentication (3rd), pp 266-271 Sherlock B.G., Monro D.M., Millard K., 1992 Algorithm for Enhancing Fingerprint Images Electronics Letters, vol 28, no 18, pp 1720 Sherlock B.G., Monro D.M., Millard K., 1994 Fingerprint Enhancement by Directional Fourier Filtering IEE Proceedings Vision Image and Signal Processing, vol 141, no 2, pp 87-94 Stock R.M., Swonger C.W., 1969 Development and Evaluation of a Reader of Fingerprint Minutiae Tech Report: no XM-2478-X-1:13-17, Cornell Aeronautical Labaratory Stosz J.D., Alyea L.A., 1994 Automated System for Fingerprint Authentication Using Pores and Ridges Structure Proc of SPIE (Automatic Systems for the Identification and Inspection of Humans), vol 2277, pp 210-223 Wang Y., Hu J., Han F., 2007 Enhanced gradient-based algorithm for the estimation of fingerprint orientation fields Applied Mathematics and Computation, Elsevier, pp 823833 Watson C.I., Wilson C.L., 1992 NIST Special Database 4, Fingerprint Database U.S National Institude of Standards and Technology Wilson C.L., Watson C.I., Paek E.G., 2000 Effect of Resolution and Image Quality on Combined Optical and Neural Network Fingerprint Matching Pattern Recognition, vol 33, no 2, pp 317-331 Xia X., O’ Gorman L., 2003 Innovations in Fingerprint Capture Devices Pattern Recognition, vol 36, no 2, pp 361-369 Zhou J., Gu J., 2004 A model-based method for the computation of fingerprints’ orientation field IEEE Trans Image Process, vol 13, pp 821-835 78 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay PHỤ LỤC PL1 Histogram Histogram ảnh biểu đồ giá trị cường độ điểm ảnh Histogram cho ta biết giá trị cường độ có pixel ảnh có giá trị Với ảnh cấp xám bit, ta có nhiều 256 giá trị cường độ khác nhau, histogram có 256 số thể phân bố giá trị ảnh PL2 Cân histogram Cân histogram phương pháp điều chỉnh độ tương phản ảnh dùng histogram Phương pháp thường dùng để tăng độ tương phản, đặc biệt với ảnh có đối tượng vùng sáng tối Sau điều chỉnh, cường độ phân bố histogram Xét ảnh cấp xám, gọi ni số điểm ảnh có mức xám i Như xác suất xuất mức xám i ảnh là: p(x i ) = ni ,i ∈ 0, , L − n L số cấp xám ảnh, n số pixel ảnh, p thực chất histogram ảnh chuẩn hóa [0 1] Ta định nghĩa c hàm phân bố tích lũy tương ứng với p: i c(i) = ∑ p(x j ) j= c(i) histogram tích lũy chuẩn hóa ảnh Ta có biến đổi dạng y=T(x), mà tạo mức xám y từ mức xám x ảnh gốc Biến đổi định nghĩa sau: yi=T(xi)=c(i) Chú ý rằng, T ánh xạ mức xám vào miền [0 1] Để ánh xạ miền gốc, ta thực sau: y′i = yi (max − min) + Với min, max tương ứng giá trị cường độ cấp xám nhỏ lớn ảnh 79 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Một số thuật toán cải tiến nâng cao chất lượng ảnh vân tay PL3 Gradient Gradient hàm vô hướng trường vector, mà theo hướng vector đó, giá trị hàm có tốc độ tăng thay đổi biên độ lớn Với định nghĩa trên, gradient hàm f(x) với x=(x1,…,xn), vector ∇f , mà phần tử đạo hàm thành phần f Đó là: ⎛ ∂f ∂f ∇f = ⎜⎜ , , ∂x n ⎝ ∂x ⎞ ⎟⎟ ⎠ Trong xử lý ảnh, ảnh hàm hai biến Do vậy, gradient vector có hai phần tử đạo hàm theo hướng trục x trục y: ⎛ ∂f ∂f ⎞ ∇f = ⎜⎜ , ⎟⎟ ⎝ ∂x ∂y ⎠ Với điểm ảnh, hướng vector gradient điểm hướng có tăng cường độ điểm ảnh lớn nhất, độ dài vector gradient thay đổi tương ứng với thay đổi cường độ Cường độ ảnh số hàm rời rạc Do đó, để tính đạo hàm, ta giả sử ảnh lẫy mẫu từ hàm cường độ liên tục, đạo hàm tính dựa mẫu rời rạc Phương pháp Sobel đưa cách tính xấp xỉ gradient ảnh Tuy khơng hồn tồn xác, mang lại hiệu nhiều ứng dụng xử lý ảnh Hình PL.1: Ảnh gradient, mũi tên xanh hướng gradient 80 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Splitter A watermark is added at the end of each output PDF file To remove the watermark, you need to purchase the software from http://www.anypdftools.com/buy/buy-pdf-splitter.html TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Merger! To remove this page, please register your program! Go to Purchase Now>> AnyBizSoft PDF Merger  Merge multiple PDF files into one  Select page range of PDF to merge  Select specific page(s) to merge  Extract page(s) from different PDF and merge into one TIEU LUAN files MOI download : skknchat@gmail.com ... dạng vân tay tự động thường gồm số giai đoạn nâng cao chất lượng ảnh vân tay, phân loại vân tay, trích chọn vân tay, cuối so sánh vân tay Trong giai đoạn này, nâng cao chất lượng ảnh vân tay giai... trình nâng cao chất lượng ảnh vân tay, để làm tăng rõ ràng đường vân rãnh vân vân tay 27 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương Nâng cao chất lượng ảnh vân tay 2.4 Biểu diễn ảnh vân tay. .. tần số vân cục Nâng cao ảnh dùng lọc ngữ cảnh Phân vùng ảnh nâng cao Hình 2.10: Các bước nâng cao ảnh vân tay 28 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương Nâng cao chất lượng ảnh vân tay