Báo cáo xử lý ảnh nhận diện vân tay

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG TIỂU LUẬN MÔN: XỬ LÝ ẢNH ĐỀ TÀI: NHẬN DIỆN VÂN TAY Sinh viên thực : NGUYỄN THẾ DUY MSSV: N18DCCN032 Giảng viên : LÊ HOÀNG THÁI MỞ ĐẦU Với nhu cầu cấp bách bảo mật cao ngày tăng, sinh trắc học nhắm vào để tạo phương pháp nhận dạng cho hệ tiếp nối Trong số hàng loạt công nghệ sinh trắc học, nhận dạng vân tay sử dụng thời gian sớm mang đến nhiều hội sử dụng công nghệ sinh trắc học khác Nhận dạng vân tay phương pháp phức tạp tất công nghệ sinh trắc xác nhận qua nhiều ứng dụng Nhận dạng vân tay chứng thực cách đặc biệt tính hiệu cao cơng nghệ đề cao xa ngành điều tra tội phạm kỷ Thậm chí dáng người, gương mặt, chữ ký thay đổi với thời gian làm giả mơ theo Tuy nhiên,vân tay hoàn hảo theo riêng lẻ cố định không thay đổi theo thời gian Tính riêng biệt minh chứng nhận dạng vân tay xác hiệu phương pháp nhận dạng khác Ngoài ra, Vân tay chụp ảnh lại số hóa thiết bị giá thành thấp nén cách hiệu nên dung lượng nhỏ để lưu trữ lượng liệu lớn thông tin Với sức mạnh này, nhận dạng vân tay phần chủ yếu thị trường an ninh tiếp tục cạnh tranh khác khắp giới ngày Các đặc điểm nhân chủng học vân tay Dấu vân tay đại diện lớp biểu bì ngón tay: bao gồm mơ hình đường vân rãnh đan xen Các gờ đầu ngón tay phát triển qua nhiều năm phép người cầm nắm đồ vật Giống thứ thể người, đường vân tay hình thành thông qua kết hợp yếu tố di truyền mơi trường Trên thực tế, hình thành dấu vân tay tương tự phát triển mao mạch mạch máu trình hình thành mạch Mã di truyền DNA đưa dẫn chung cách da hình thành thai nhi phát triển, cách thức cụ thể mà hình thành kết kiện ngẫu nhiên (vị trí xác thai nhi bụng mẹ thời điểm cụ thể thành phần xác mật độ nước ối xung quanh) Đây lý dấu vân tay cặp song sinh giống hệt khác Dấu vân tay hình thành đầy đủ (tức trở nên ổn định) vào khoảng tháng thứ bào thai cấu hình gân ngón tay khơng thay đổi suốt đời cá nhân, ngoại trừ trường hợp tai nạn vết cắt đầu ngón tay Đặc tính làm cho dấu vân tay trở thành mã nhận dạng sinh trắc học hấp dẫn Thu nhận lưu trữ ảnh vân tay Thu nhận ảnh vân tay - Thu nhận gián tiếp Trước đây, ứng dụng thực thi pháp luật, việc thu thập hình ảnh dấu vân tay thực cách sử dụng gọi "kỹ thuật mực": ngón tay đối tượng phết mực đen ép vào thẻ giấy; thẻ sau quét cách sử dụng máy qt giấy thơng thường, tạo hình ảnh kỹ thuật số cuối Loại quy trình gọi thu nhận dấu vân tay ngoại tuyến cảm biến ngoại tuyến Một trường hợp cụ thể cảm biến ngoại tuyến thu dấu vân tay tiềm ẩn từ trường vụ án Hình ảnh dấu vân tay thu ngoại tuyến kỹ thuật mực in - Thu nhận trực tiếp Ngày nay, hầu hết AFIS dân hình chấp nhận hình ảnh kỹ thuật số quét trực tiếp thu cách cảm nhận trực tiếp bề mặt ngón tay máy quét vân tay điện tử Phương pháp không cần dùng mực tất đối tượng phải làm ấn ngón tay vào bề mặt phẳng máy quét quét trực tiếp Bộ phận quan trọng máy quét dấu vân tay cảm biến (hay phần tử cảm biến), thành phần hình thành nên hình ảnh dấu vân tay Hầu hết tất cảm biến có thuộc ba loại: quang học, thể rắn siêu âm Các kỹ thuật cảm biến hình ảnh đa quang 3D touch less phát triển để khắc phục số nhược điểm máy quét vân tay tại, bao gồm: khó khăn thao tác với ngón tay ướt khơ, biến dạng da áp lực ngón tay lên bề mặt máy quét khơng có khả phát ngón tay giả Lưu trữ ảnh vân tay Lưu trữ ảnh vân tay sở liệu vấn đề quan trọng, có ảnh hưởng sống cịn đến hiệu tìm kiếm hệ nhận dạng vân tay cỡ lớn Đối với ảnh vân tay, thông tin đặc trưng cần lưu trữ gồm: Véc tơ đặc trưng hướng, tập hợp điểm đơn, véc tơ mã vân tay (FingerCode), nhãn lớp tập điểm đặc trưng cục Ngồi hệ thống cịn phải lưu trữ thông tin cá nhân liên quan đến vân tay như: Tên, tuổi, nơi sinh, màu tóc, thân nhân Tiền xử lý vân tay Hiệu suất thuật tốn trích xuất chi tiết nhỏ kỹ thuật nhận dạng dấu vân tay phụ thuộc nhiều vào chất lượng hình ảnh dấu vân tay đầu vào Trên thực tế, tình trạng da (ví dụ: ướt khơ, vết cắt vết bầm tím), tiếng ồn cảm biến, áp lực ngón tay khơng xác ngón tay có chất lượng thấp (ví dụ, người el derly, người lao động chân tay), tỷ lệ đáng kể hình ảnh dấu vân tay (khoảng 10%) có chất lượng Mục tiêu thuật toán nâng cao dấu vân tay cải thiện độ rõ ràng cấu trúc sườn vùng khơi phục đánh dấu vùng khôi phục ồn để xử lý thêm Kỹ thuật sử dụng rộng rãi để tăng cường hình ảnh dấu vân tay dựa lọc theo ngữ cảnh Phương pháp trích xuất đặc trưng Biểu diễn đồ họa bước trích xuất đặc điểm vân tay mối tương quan chúng Định hướng cục tần số Ảnh vân tay ảnh định hướng, đường vân đường cong theo hướng xác định Hướng đỉnh cục điểm (x, y) góc θxy mà đường vân tay, cắt qua vùng lân cận nhỏ tùy ý có tâm (x, y), tạo với trục hồnh Thay tính góc định hướng điểm ảnh, hầu hết phương pháp trích chọn đặc trưng xử lý vân tay ước lượng góc định hướng vị trí rời rạc Phương pháp tính tốn dựa trung bình cục ước lượng gradient đề xuất Ảnh vân tay trường định hướng Một ảnh trường định hướng vân tay tính lưới 16x16 Phân đoạn Nhiệm vụ phân đoạn bao gồm tách vùng dấu vân tay khỏi Vì hình ảnh dấu vân tay mẫu có vân, việc sử dụng kỹ thuật tạo ngưỡng cục toàn cục không cho phép cô lập vùng dấu vân tay cách hiệu Phát điểm kỳ dị Hầu hết phương pháp đề xuất tài liệu để phát điểm kỳ dị hoạt động dựa hình ảnh định hướng dấu vân tay Phương pháp tiếng dựa số Poincare Một số cách tiếp cận thay đề xuất để phát điểm kỳ dị; chúng phân loại thô theo: - Phương pháp dựa đặc điểm cục hình ảnh định hướng, - Phương pháp dựa phân vùng, - Phương pháp phát lõi đăng ký dấu vân tay Cải tiến mã hóa nhị phân Hiệu suất thuật tốn trích xuất chi tiết nhỏ kỹ thuật nhận dạng dấu vân tay phụ thuộc nhiều vào chất lượng hình ảnh dấu vân tay đầu vào Mục tiêu thuật toán nâng cao dấu vân tay cải thiện độ rõ ràng cấu trúc sườn vùng khơi phục đánh dấu vùng khôi phục nhiễu để xử lý thêm Kỹ thuật sử dụng rộng rãi để tăng cường hình ảnh dấu vân tay dựa lọc theo ngữ cảnh Trích xuất chi tiết Hầu hết phương pháp đề xuất yêu cầu chuyển đổi hình ảnh thang xám vân tay thành hình ảnh nhị phân Các hình ảnh nhị phân thu trình binarization chuyển đến giai đoạn làm mỏng cho phép giảm độ dày đường sườn xuống pixel Cuối cùng, phép quét ảnh đơn giản cho phép phát pixel tương ứng với chi tiết nhỏ thơng qua tính tốn pixel thơng minh số giao a) Hình ảnh thang màu xám vân tay; b) hình ảnh thu sau tăng cường binarization; c) ảnh thu sau làm mỏng; d) chi tiết nhỏ kết thúc phân đơi phát thơng qua tính tốn pixel khôn ngoan số giao Đối sánh Đối sánh vân tay công việc cuối trình nhận dạng vân tay, trả lời câu hỏi “Vân tay số người đó” Bài tốn nhận dạng vân tay (tìm kiếm vân tay đầu vào sở liệu có N vân tay) thực thực đối sánh - cặp vân tay Sự phân loại vân tay kĩ thuật đánh số thường sử dụng để tăng tốc độ tìm kiếm toán nhận dạng vân tay Các phương pháp đối sánh vân tay phân loại thành ba họ: + Đối sánh dựa độ tương quan: Hai ảnh vân tay đặt chồng lên độ tương quan điểm ảnh tương ứng tính với chỉnh khác (ví dụ với vị trí độ quay khác nhau) + Đối sánh dựa vào điểm đặc trưng: Đây kĩ thuật phổ biến sử dụng rộng rãi nhất, chuyên gia pháp lý so sánh vân tay chấp nhận phương pháp chứng định danh phiên tòa hầu hết quốc gia Điểm đặc trưng trích chọn từ hai vân tay lưu giữ tập điểm bề mặt hai chiều Đối sánh dựa vào điểm đặc trưng bao gồm tìm kiếm chỉnh tập điểm đặc trưng mẫu tập điểm đặc trưng đầu vào dẫn tới so khớp lớn cặp điểm đặc trưng + Đối sánh dựa đặc tính vân: Trong ảnh vân tay chất lượng thấp, việc trích chọn chi tiết khó khăn Khi đặc trưng khác mẫu vân tay trích chọn cách tin cậy chi tiết, khác biệt chúng không cao Các phương pháp thuộc họ so sánh vân tay với đặc trưng trích chọn từ mẫu vân Ứng dụng cảm biến vân tay Ngày nay, với công nghệ bảo mật cao tính tiện lợi mà cảm biến vân tay ứng dụng rộng rãi đời sống như: - Điện thoại thông minh Smart Phone - Hệ thống khóa cửa vân tay - Két sắt an tồn - Hệ thống máy chấm cơng - Kiểm soát vào - Ứng dụng an ninh quốc phòng - Ứng dụng y tế Kết luận Nhận dạng vân tay tự động ứng dụng nhận dạng mẫu máy (nó có từ 50 năm trước) Bởi điều này, có quan niệm sai lầm phổ biến nhận dạng dấu vân tay vấn đề hồn tồn giải Ngược lại, nhận dạng vân tay nhiệm vụ nhận dạng mẫu phức tạp khó khăn Việc thiết kế thuật tốn có khả trích xuất tính hiệu khớp chúng cách mạnh mẽ khó, đặc biệt hình ảnh dấu vân tay chất lượng sử dụng thiết bị thu nhận chi phí thấp với diện tích nhỏ Mặc dù hệ thống nhận dạng dấu vân tay đại ngày có hiệu việc đối sánh dấu vân tay với tốc độ cao (hàng triệu khớp giây) mức độ tinh vi chúng sánh với chuyên gia vân tay đào tạo Nghiên cứu sâu cần thiết để phát triển phương pháp tiếp cận trích xuất tính trích xuất cách đáng tin cậy quán tập hợp tính cung cấp thơng tin phong phú, so sánh với phương pháp thường sử dụng chuyên gia người Tài liệu tham khảo HandBooks of Biometrics ... sánh vân tay công việc cuối q trình nhận dạng vân tay, trả lời câu hỏi ? ?Vân tay số người đó” Bài tốn nhận dạng vân tay (tìm kiếm vân tay đầu vào sở liệu có N vân tay) thực thực đối sánh - cặp vân. .. có khả phát ngón tay giả Lưu trữ ảnh vân tay Lưu trữ ảnh vân tay sở liệu vấn đề quan trọng, có ảnh hưởng sống cịn đến hiệu tìm kiếm hệ nhận dạng vân tay cỡ lớn Đối với ảnh vân tay, thông tin đặc... hợp tai nạn vết cắt đầu ngón tay Đặc tính làm cho dấu vân tay trở thành mã nhận dạng sinh trắc học hấp dẫn Thu nhận lưu trữ ảnh vân tay Thu nhận ảnh vân tay - Thu nhận gián tiếp Trước đây, ứng