Báo cáo xử lý ảnh2

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIÊN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG TIỂU LUẬN: XỬ LÝ ẢNH ĐỀ TÀI: NHẬN DIỆN KHN MẶT GIÁO VIÊN: Lê Hồng Thái SINH VIÊN: Đỗ Duy Khang MSSV: N18DCCN091 LỚP: D18CQCN01-N I Giới thiệu Một vân tay thể biểu bì ngón tay: bao gồm đường lồi lõm xen kẽ lẫn đường lồi ngón tay người tiến hóa qua nhiều nhiều năm để cầm nắm đồ vật giống thứ thể người, đường lồi vân tay hình thành từ kết hợp gen di truyền yếu tố môi trường mã di truyền DNA đưa hướng dẫn chung cách vân tay hình thành, chi tiết cụ thể định với kiện ngẫu nhiên (vị trí thai nhi tử cung, thành phần độ dày đặc nước ối xung quanh) lý chí vân tay cặp sinh đơi khác Tính chất khiến vân tay trở thành định dạng sinh trắc học tốt II Cảm biến vân tay lưu trữ a cảm biến lịch sử, ứng dụng pháp lý, việc thu thập dấu vân tay thực phương pháp gọi “kỹ thuật mực”: ngón tay đối tượng bơi mực đen ấn lên thẻ giấy; thẻ sau quét quét giấy, kết cuối hình kỹ thuật số Những trình gọi thu thập dấu vân tay ngoại tuyến ngày nay, hầu hết hệ thống nhận dạng dấu vân tay nhân hình chấp nhận hình ảnh kỹ thuật số việc quét thực tiếp bề mặt ngón tay với mày quét dấu vân tay điện tử phương pháp không cần mực, đối tượng cần ấn ngón tay vào bề mặt phẳng máy quét Thành phần quan trọng máy quét vân tay cảm biến, thành phần tạo nên hình ảnh dấu vân tay hầu hết cảm biến thuộc loại: quang, rắn, siêu âm: -cảm biến quang Frustrated Total Internal Reflection (FTIR) kỹ thuật quét vân tay lâu đời sử dụng nhiều ngón tay chạm vào mặt lăng kính, đường lồi tiếp xúc với mặt kính, đường lõm cách khoảng cách; mặt bên trái lăng kính chiếu sáng luồng sáng khuếch tốn ánh sáng vào lăng kính phản chiếu đường lồi hấp thụ đường lõm khác biệt phản chiếu giúp phân biệt đường rãnh đường lồi tia sáng mặt phải lăng kính thu vào một cảm biến hình ảnh CCD CMOS thơng qua ống kính -cảm biến rắn Cảm biến rắn (hay gọi cảm biến silicon) có mặt thị trường vào thập kỷ 1990 toàn cảm biến dựa silicon bao gồm dãy điểm ảnh, điểm ảnh cảm biến nhỏ Người dùng trực tiếp chạm vào bề mặt silicon: không cần thiết phải sử dụng thành phần quan hay cảm biến hình ảnh CCD/CMOS bốn hiệu ứng đề xuất để chuyển đổi tín hiệu vật lý thành tín hiệu điện tử: điện dung, nhiệt, điện trường, áp điện -cảm biến siêu âm cảm biến siêu âm xem dạng tiếng vang Một đặc tính sóng âm khả qua vật liệu., tạo tiếng vang điểm bị cản trở Công nghệ chưa đủ phát triển để sử dụng sản xuất quy mô lớn kỹ thuật cảm biến hình ảnh đa phương diện hình ảnh 3D không cần chạm đề xuất để khắc phục điểm yếu máy quét vân tay bao gồm: i) khó khăn làm việc với ngón tay ướt khô, ii) biến dạng da gây áp lực ngón tay lên bề mặt cảm biến , iii) khơng có khả phát ngón tay giả b lưu trữ lưu trữ hình ảnh dấu vân tay vấn đề hệ thống quy mô lớn Vào năm 1995, số lượng thẻ vân tay FBI có 200 triệu ảnh có tốc độ tăng trưởng 30 ngàn đến 50 ngàn ảnh ngày việc số hóa kho lưu trữ lựa chọn đương nhiên, kết số hóa lớn Một thẻ vân tay số hóa cần khoảng 10MB để lưu trữ nhân với 200 triệu ảnh ta cần khơng gian lưu trữ khoảng 2000 TB Vì ta cần phương pháp nén hiệu Tuy nhiên, kỹ thuật nén ảnh tiếng JPEG đáp ứng yêu cầu mong muốn Một kỹ thuật nén mới(với lượng mát thơng tin nhỏ chấp nhận), gọi Wavelet Scalar Quantization (WSQ), trở thành tiêu chuẩn FBI, số kỹ thuật nén khác (bào gồm JPEG2000) đề xuất III Biễu diễn vân tay trích xuất đặc trưng a Biễu diễn vân tay biễu diễn vân tay tốt cần có tính chất sau: tính đặc trưng tính phù hợp Tính đặc trưng có nghĩa biễu diễn cần chứa thơng tin đặc trưng dấu vân tay tính phù hợp có nghĩa dấu vân tay dễ dàng trích xuất, lưu trữ cách gọn nhẹ, hữu dụng việc đối xứng Biễu diễn dạng hình ảnh, cấu thành pixel biễu diễn cường độ, khơng có hiệu tốt yếu tố độ sáng, chất lượng hình ảnh, thẹo biến đổi toàn cục Thêm nữa, biễu diễn dạng hình ảnh địi hịi khơng gian lưu trữ lớn Mặt khác, biễu diễn hình ảnh lưu trữ tối đa lượng thơng tin áp dụng nhiều hệ thống b Trích xuất đặc trưng Vân tay, phân tích quy mơ khác biểu đặc trưng khác Mức 1: mức tồn cục, ta thấy điểm lõi mà đường vân quấn quanh để tạo thành đường hình vịng tam giác Những điểm hữu dụng việc phân lớp không đủ phân biệt để đối xứng xác Mức 2: Ở mức cục khoảng 150 đặc trưng cục bộ, gọi minute detail, xác định Những đặc trưng không phân bố dựa nhiều vào chất lượng hình ảnh vân tay đặc trưng bật là, tên Minutiae : điểm kết thúc(ridge endings) điểm phân nhánh(ridge bifurcations) Điểm kết thúc đường lồi mà bị ngắt đột ngột.Điểm phân nhánh những điểm mà đường lồi tách làm đường khác khau Minutiae thường ổn định tốt cho việc đối xứng vân tay Mức 3: mức độ cực chi tiết, chi tiết đường lồi phát chi tiết bao gồm: Độ rộng, hình dáng, độ cong, đường viền cạnh Một chi tiết quan trọng lỗ chân lơng Vị trí hình dáng lỗ có tính phân biệt cao Tuy nhiên để trích xuất chi tiết ta cần ảnh có độ phân giải cao đặc trưng sử dụng ngành pháp y Những điểm màu đen điểm Minutiae, điểm màu trắng lỗ chân lông IV Đối xứng dấu vân tay Những hướng tiếp cận việc đối xứng dấu vân tay phân lớp thành lớp sau: Đối xứng dựa tương quan: hình ảnh dấu vân tay chồng lên tương quan pixel chúng tính tốn với xếp khác (ví dụ, góc quay vị trí khác nhau) đối xứng dựa Minutiae: Minutiae trích xuất lưu trữ dạng điểm không gian chiều Khi đối xứng, ta tìm cách biệt tập Minutiae mẫu tập Minutiae đầu vào đối xứng dựa đặc trưng khơng phải Minutiae: việc trích xuất Minutiae ảnh chất lượng khó hình chất lượng thấp, đặc trưng khác(ví dụ, định hướng cục bộ, tần số, hình dạng đường lồi, thơng tin kết cấu) trích xuất dễ dàng Minutiae, tính phân biệt chúng thấp IV Đánh giá hiệu Mặc dù độ xác sinh trắc học dựa dấu vân tay cao, khơng có thuật tốn nhận dạng vân tay hồn hảo Đánh giá hiệu quan trọng hệ thống sinh trắc học đặc biệt nhận dạng vân tay quan tâm quốc tế cho việc xác nhận nhận dạng công dân hệ thống đánh giá biết đến rộng rãi Fingerprint Verification Competition (FVC) d the Fingerprint Vendor Technology Evaluation (FpVTE) thi Fingerprint Verification Competition (FVC2000) tổ chức Viện nghiên cứu hệ thống sinh trắc học trường đại học Bologna với Trung tâm thử nghiệm sinh trắc học trường đại học bang San Jose Phịng thí nghiệm nhận dạng hình mẫu xử lý ảnh trường đại học bang Michigan Mục đích để tạo tiêu chuẩn chung cho thuật toán so sánh dấu vân tay, cho phép doanh nghiệp tổ chức giáo dục so sánh hiệu kiểm tra cải thiện thuật toán họ FVC2000 nhận nhiều ý tổ chức giáo dục thương mại; vài nhóm nghiên cứu bắt đầu sử dụng FVC200 cho thí nghiệm họ số công ty mà ban đầu không tham gia vào thi, yêu cầu ban tổ chức đánh hiệu thuật họ tiêu chuẩn FVC2000 Với thành công FVC2000, nhà tổ chức bắt đầu tổ chức thi tương tự vào năm 2002, 2004 2006 Số lượng tổ chức tham gia ngày gia tăng: từ 25(tại FVC2000) tới 150(tại FVC2006) số lượng thuật toán đánh giá tăng từ 11 đến 70 The Fingerprint Vendor Technology Evaluation (FpVTE) 2003 tổ chức để đánh giá độ xác hệ thống nhận dạng xác nhận dấu vân tay FpVTE2003 tổ chức the U.S National Institute of Standards & Technology (NIST) theo điều lệ mục 403c USA PATRIOT Act để xác minh cơng nghệ sinh trắc học sử dụng chương trình kiểm sốt khách tham quan người nhập cư Có 18 cơng ty tham gia, với 34 hệ thống sử dụng, bao gồm hệ thống NIST Verification Test Bed tiêu chuẩn FpVTE2003 thường cho thi đánh giá toàn diện mặt số lượng dấu vân tay database tiêu chuẩn V Dấu vân tay nhân tạo đánh giá hiệu hệ thống nhận diện dấu vân tay phụ thuộc liệu Vì thế, tình trạng kích thước liệu cần phải ghi rõ báo cáo kết Thông thường, để tỉ lệ lỗi thấp, ta cần có sở liệu lớn Thêm nữa, sở liệu sử dụng để kiểm tra tối ưu hệ thống, vòng kiểm tra cần dùng sở liệu chưa thấy hệ thống Không may thay, sở liệu dấu vân tay lớn tốn mặt thời gian tiền bạc, việc lấy mẫu công việc lặp lại nhiều lần (dễ dẫn đến lỗi việc lấy mẫu) vấn đề quyền riêng tư người cung cấp mẫu số ngữ cảnh, việc tự sinh dấu vân tay nhân tạo giống thật giải vấn đề Một tính chất cần có máy sinh vân tay nhân tạo tạo biến thể vân tay quan sát tự nhiên Quan trọng tạo “hiển thị” thực tế “ngón tay ảo” cách mơ phỏng: -những phần khác ngón tay chạm vào cảm tiến -những biến đổi khơng tuyến tính tạo áp lực khơng trực giao ngón tay lên cảm biến -những thay đổi độ dày đường lồi mức độ áp lực hay độ ẩm da -vết cắt đầu ngón tay loại nhiễu khác phương pháp tiếp cận non-orthogonal thỏa mãn điều kiện dùng để tạo sở liệu hình ảnh vân tay thực tế với số lượng lớn, cho phép huấn luyện,thử nghiệm, tối ưu so sánh thuật toán nhận dạng vân tay hiệu vân tay nhân tạo tạo mơ hình ảnh thu từ máy quét vân tay, hầu ứng dụng sử dụng phương pháp thu thập máy qt cần thiết, thuật tốn sinh vân tay lấy “kỹ thuật mực” với vài thay đổi VI Ứng dụng -Sinh trắc vân tay điều tra tội phạm: dấu vân tay tội phạm để lại trường vụ án sở để quan điều tra đưa kết luận Tiến sĩ Jickells (Đại học Kings, London) cho biết, chạm vào vật dấu vân tay in lại vật Bởi dấu vân tay xuất dày đặc phân tử chất béo lipid, phân tử dính lại vật mà ta chạm vào -Sinh trắc vân tay giúp kiểm soát vấn đề xuất nhập cảnh: ngày nay, sinh trắc vân tay ứng dụng rộng rãi việc kiểm soát xuất – nhập cảnh biên giới sân bay Nhằm tăng cường an ninh biên giới, tăng quản lý xuất nhập cảnh, đảm bảo an ninh quốc gia nên nhiều nước như: Mỹ, Nhật, Singapore, Đài Loan, Campuchia,… dùng đến sinh trắc vân tay -Sinh trắc vân tay y học: y học, dấu vân tay giúp phát bệnh dựa thông số sai lệch gen như: hội chứng Down, hội chứng ba nhiễm sắc thể 18, ba nhiễm sắc thể 13, sai lệch nhiễm sắc thể giới tính XXX, XXY… Đồng thời, việc rà soát hồ sơ bệnh nhân hệ thống sinh trắc học cho kết nhanh chóng xác -Sinh trắc vân tay quản lý tài chính: nay, sinh trắc vân tay áp dụng việc bảo mật giao dịch tài ngân hàng Bằng cách giúp người dùng nhanh chóng truy cập tài khoản thực giao dịch mà không cần nhớ đến dãy số mật Việc toán di động trực tuyến sinh trắc vân tay tiện lợi nhiều cho người dùng -Sinh trắc vân tay nhằm bảo vệ tài sản: bạn có thứ tài sản cần bảo vệ dùng đến sinh trắc vân tay Điều thay cho đồ vật mang tính bảo mật dễ bị thất lạc như: chìa khóa, thẻ chìa khóa, thẻ nhân viên (ra vào công ty), mã Pin,… Sinh trắc vân tay giải pháp kiểm sốt truy cập vật lý có độ bảo mật tính tiện lợi cao VII kết luận tự động nhận diện dấu vân tay ứng dụng nhận diện hình mẫu máy thế, có nhầm lẫn nhận diện vân tay vấn đề giải hoàn toàn Ngược lại, nhận diện vân tay vấn đề phúc tạp khó khăn vấn đề quan trọng tóm lại sau -cải thiện trích xuất thuật tốn đối xứng thiết kế thuật tốn trích xuất đặc trưng đối xứng cách hiệu khó, đặc biệt ảnh chất lượng thiết bị thu mẫu rẻ tiền có diện tích thu nhận nhỏ hệ thống nhận dạng vân tay cao cấp ngày đối xứng vân tay hiệu tốc độ nhanh(hàng triệu cặp giây) độ tinh vi khơng thể so với chun gia vân tay cần có thêm nhiều nghiên cứu để phát triển phương pháp trích xuất đặc trưng mà lấy tập đặc trưng mang nhiều thông tin giống chuyên gia người cách trông cậy quán -đảm bảo sinh trắc học dựa vân tay giống với kỹ thuật xác minh nào, nhận diện vân tay khơng hồn tồn chống giả mạo nguy hiểm tiềm nhận diện dấu vân tay 1) công kênh giao tiếp; 2) công module phần mềm(thay đổi phần trích xuất đặc trưng với trojan); 3) công sở liệu; 4) đưa vân tay giả cho cảm biến Gần khả thực loại công cuối nhà nghiên cứu báo cáo rằng: số nghiên cứu cho thấy đánh lừa hệ thống nhận diện vân tay đánh lừa ngón tay giả Cần có thêm nhiều nghiên cứu việc nhận diện giả mạo để đối phó với nguy hiểm ... nước ối xung quanh) lý chí vân tay cặp sinh đôi khác Tính chất khiến vân tay trở thành định dạng sinh trắc học tốt II Cảm biến vân tay lưu trữ a cảm biến lịch sử, ứng dụng pháp lý, việc thu thập... tâm thử nghiệm sinh trắc học trường đại học bang San Jose Phịng thí nghiệm nhận dạng hình mẫu xử lý ảnh trường đại học bang Michigan Mục đích để tạo tiêu chuẩn chung cho thuật toán so sánh dấu... thống nhận diện dấu vân tay phụ thuộc liệu Vì thế, tình trạng kích thước liệu cần phải ghi rõ báo cáo kết Thông thường, để tỉ lệ lỗi thấp, ta cần có sở liệu lớn Thêm nữa, sở liệu sử dụng để kiểm