Báo cáo xử lý ảnhb

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÀI TIỂU LUẬN MƠN: XỬ LÝ ẢNH ĐỀ TÀI: NHẬN DẠNG VÂN TAY Họ tên: NGÔ NGUYỄN MINH TRUNG Mã số sinh viên: N18DCCN235 Lớp: D18CQCN01-N Giảng viên mơn: LÊ HỒNG THÁI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM 2021 I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Khái niệm - Nhận dạng dấu vân tay trình so sánh hai mẫu vân ma sát, từ ngón tay người để xác định xem dấu vân đến từ cá nhân hay khơng Tính linh hoạt vân ma sát có nghĩa khơng có hai ngón tay dấu bàn tay giống hệt chi tiết; chí hai lần hiển thị ghi lại từ bàn tay khác Thông tin đặc trưng vân tay - Lưu trữ ảnh vân tay sở liệu vơ 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: vectơ đặc trưng hướng, tập hợp điểm đơn, vectơ 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 II CẢM BIẾN VÂN TAY - Theo suốt chiều dài lịch sử để thực thi pháp luật, việc lấy dấu vân tay hình ảnh thực cách sử dụng gọi "kỹ thuật mực" (ink-technique) Ngón tay phết mực đen ấn vào thẻ giấy, sau quét cách sử dụng máy quét giấy thơng thường, tạo hình ảnh kỹ thuật số Loại quy trình gọi thu thập dấu vân tay ngoại tuyếnhoặc cảm biến ngoại tuyến (xem Hình 2.1) Một trường hợp cụ thể cảm biến ngoại tuyến thu dấu vân tay tiềm ẩn từ trường vụ án Hình 2.1: Hình ảnh vân tay thu kỹ thuật mực (inktechnique) - Ngày nay, hầu hết hệ thống nhận diện vân tay tự động (AFIS) hình chấp nhận hình ảnh kỹ thuật số quét trực tiếp có cách quét trực tiếp bề mặt ngón tay máy quét dấu vân tay điện tử Không cần sử dụng kỹ thuật mực (ink-technique) phương pháp tất đối tượng cần phải làm ấn ngón tay vào bề mặt phẳng máy quét quét trực tiếp (xem Hình 2.2) - Bộ phận quan trọng máy quét vân tay cảm biến (hoặc phần tử cảm biến), thành phần mà hình ảnh dấu vân tay hình thành Hầu hết tất cảm biến có thuộc ba họ: quang học, trạng thái rắn siêu âm Hình 2.2: Ba máy quét vân tay sử dụng FVC2006  Cảm biến quang học: quang phổ FTIR lâu đời kỹ thuật thu nhận ảnh quét trực tiếp sử dụng nhiều Ngón tay chạm vào đầu mặt bên lăng kính thủy tinh, đường gờ tiếp xúc với lăng kính bề mặt, chỗ lõm khoảng cách định; mặt trái lăng kính chiếu sáng thông qua ánh sáng khuếch tán Ánh sáng vào lăng kính phản chiếu chỗ lõm, hấp thụ luống Sự thiếu phản ánh cho phép luống phân biệt với chỗ lõm Các tia sáng thoát từ mặt phải lăng kính hội tụ qua thấu kính vào cảm biến hình ảnh CCD CMOS  Cảm biến trạng thái rắn Cảm biến trạng thái rắn (còn gọi cảm biến silicon) bán thị trường vào năm 1990 Tất cảm biến dựa silicon bao gồm mảng pixel, pixel cảm biến nhỏ Người dùng trực tiếp chạm vào bề mặt silicon: thành phần quang học cảm biến hình ảnh CCD / CMOS bên cần thiết Bốn hiệu ứng đề xuất để chuyển đổi thơng tin vật lý thành tín hiệu điện: điện dung, nhiệt, điện trường áp điện  Cảm biến siêu âm Cảm nhận siêu âm xem loại siêu âm Một đặc tính sóng âm khả xuyên qua vật liệu, tạo phần tiếng vọng thay đổi trở kháng Công nghệ chưa đủ để phát triển sản xuất quy mô lớn III RÚT TRÍCH ĐẶT TRƯNG - Đối với hệ thống xử lý ảnh nào, trình trích chọn đặc tính ln có vai trị quan trọng Đối với ảnh dấu vân tay, loại ảnh có tính chất đặc thù riêng nên cơng việc trích chọn địi hỏi kiến thức chuyên môn định vân tay Dựa vào đặc trưng vật lý vân tay, hệ thống tin học có nhiệm vụ tìm đặc trưng riêng nhờ phân loại xác định xác dấu vân tay, đồng thời phải biểu diễn chúng cách hợp lý dạng thông tin để máy tính hiểu xử lý cách nhanh chóng - Các đặc trưng ảnh vân tay chia thành hai loại: Đặc trưng cục đặc trưng tổng thể  Đặc trưng tổng thể: Đây loại đặc trưng biểu diễn cấu trúc chung tồn ảnh vân tay Có nhiều loại đặc trưng tổng thể phong phú, ví dụ như: Đặc trưng, điểm đơn, mã vân tay… Hình 3.1: Các điểm đơn o Các điểm đơn định nghĩa nơi mà độ cong đường vân đạt giá trị cực đại, hướng đường vân thay đổi với tốc độ nhanh, bao gồm: điểm Core điểm Delta  Điểm Core: Là điểm trung tâm ảnh vân tay Nó điểm hội tụ đường vân, giúp việc định hướng ảnh vân tay  Điểm Delta: Là trung tâm tam giác nơi ba đường vân gặp o Điểm đơn thường sử dụng việc tách lớp ảnh vân tay, tiến hành loại sơ trình tìm kiếm vân tay  Đặc trưng cục bộ: Là điểm đặc biệt đường vân ảnh vân tay Nó đại diện cho đường vân lân cận cục với mà thơi Chính tập hợp điểm đặc trưng cục bộ, tức tập đặc trưng cục xuất vân tay Có nhiều kiểu điểm đặc trưng cục bộ, biểu diễn thành hai loại: Điểm kết thúc đường vân (Ridge Ending), điểm rẽ nhánh (Ridge Bifurcation) Hình 3.2: Các điểm đặc trưng cục IV NHỮNG MẪU VÂN TAY CƠ BẢN - Theo phương pháp phân loại Henry dựa vào định nghĩa tâm tam phân điểm, dấu vân tay chia thành ba nhóm cung (arch), quai (loop) xốy (whorl) Hình quai trái hình quai phải chiếm khoảng 60 đến 70% số mẫu, hình xốy chiếm từ 25 đến 35%, hình cung chiếm khoảng 5% - Vân hình cung: mẫu vân khơng có tam phân điểm chia thành hai loại cung trơn cung chồi Theo thống kê nhóm chiếm 5% tổng số mẫu vân tay tàng thư vân tay  Cung trơn (plain arch): dấu vân tay có đường vân phía mẫu vân, không bị đứt đoạn qua mẫu vân kết thúc đầu bên mẫu vân Loại vân khơng có tâm tam phân điểm Hình 4.1: Mẫu vân hình cung – loại cung trơn  Cung chồi (tended arch): mẫu vân giống mẫu vân cung trơn, điều khác biệt vùng tâm vủa vân này, đường vân tạo nên đỉnh nhọn hình thơng Hình 4.2: Mẫu đường vân hình cung – loại cung chồi - Vân hình quai (loop): Theo số liệu thống kê nhóm chiếm 60% số mẫu tàng thư, đặc điểm loại vân có hay nhiều đường vân xuất từ phía mẫu, kết thúc phía bên tâm đường vân uốn cong tạo nên hình dạng quai Nhóm mẫu phân thường có tam phân điểm  Quai phải (radial loop): quai tạo có hướng hướng tới ngón bàn tay mẫu vân gọi quai phải Số mẫu vân chiếm 95% tổng số mẫu vân hình quai Hình 4.3: Mẫu vân hình quai – loại quai phải  Quai trái (ulnar loop): quai tạo có hướng hướng tới ngón út bàn tay mẫu vân gọi quai trái Số mẫu vân chiếm 5% tổng số mẫu vân hình quai Hình 4.4: Mẫu vân hình quai – loại quai trái - Vân hình xốy (whorl): Đặc điểm nhóm vân có hai tam phân điểm Gồm ba loại chủ yếu:  Xốy trịn: Khi xốy tạo hình trịn  Xốy bầu dục: Khi xốy tạo hình elip  Quai kép: Khi đường vân tâm tạo thành hai quai ngược chiều V MƠ HÌNH HỆ THỐNG NHẬN DẠNG ẢNH VÂN TAY AFIS Hình 5.1: Sơ đồ khối hệ AFIS - Mơ tả q trình hệ thống:  Thu nhận ảnh: Ảnh vân tay thu nhận online hay offline đưa vào máy tính nhờ scanner có độ phân giải cao  Tiền xử lý: Ảnh vân tay nâng cấp khôi phục nhằm khắc phục xuống cấp ảnh sau thu nhận đường vân bị đứt đoạn hay dính chập vào nhau, ảnh bị mờ mực hay nhiều nguyên nhân khác  Trích chọn đặc điểm: Đây giai đoạn quan trọng trình xử lý Khi xây dựng sở liệu vân tay, khối trích đặc điểm đặc trưng ảnh vân tay, mã hóa chúng lưu vào sở liệu để phục vụ cho giai đoạn xử lý sau này, trình nhận dạng vân tay cho trước, đặc điểm trích chọn phục vụ cho việc phân loại đối sánh  Phân loại: Các ảnh vân tay phân loại nhằm tăng tốc độ tìm kiếm sở liệu vân tay trình nhận dạng  Tìm kiếm: Thơng tin loại ảnh vân tay sử dụng thu hẹp phạm vi tìm kiếm sở liệu  Đối sánh, kiểm tra: Tiến hành ảnh vân tay phân loại Đây giai đoạn định xem hai ảnh vân tay có hồn tồn giống hay không đưa kết nhận dạng, tức ảnh vân tay cần nhận dạng tương ứng với vân tay cá thể lưu trữ sở liệu  ... trưng vật lý vân tay, hệ thống tin học có nhiệm vụ tìm đặc trưng riêng nhờ phân loại xác định xác dấu vân tay, đồng thời phải biểu diễn chúng cách hợp lý dạng thơng tin để máy tính hiểu xử lý cách... giai đoạn quan trọng trình xử lý Khi xây dựng sở liệu vân tay, khối trích đặc điểm đặc trưng ảnh vân tay, mã hóa chúng lưu vào sở liệu để phục vụ cho giai đoạn xử lý sau này, cịn q trình nhận... Ảnh vân tay thu nhận online hay offline đưa vào máy tính nhờ scanner có độ phân giải cao  Tiền xử lý: Ảnh vân tay nâng cấp khôi phục nhằm khắc phục xuống cấp ảnh sau thu nhận đường vân bị đứt