Báo cáo xử lý ảnhi

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG TIỂU LUẬN MÔN XỬ LÝ ẢNH ĐỀ TÀI: NHẬN DIỆN VÂN TAY Sinh viên thực : Thiề u Quang Đức MSSV: N18DCCN046 Giáo viên mơn : LÊ HỒNG THÁI HỒ CHÍ MINH – 2021 MỞ ĐẦU Dấu vân tay đại diện cho lớp biểu bì ngón tay: bao gồm mơ hình đường gờ thung lũng đan xen Các đường gờ đầu ngón tay phát triển qua năm cho phép người nắm kẹp đồ vật Giống thứ thể người, đường vân tay hình thành thông qua kết hợp di truyền nhân tố mơi trường Trên thực tế, hình thành dấu vân tay tương tự tăng trưởng mao mạch mạch máu trình hình thành mạch Mã di truyền DNA cho hướng dẫn chung cách da hình thành thai nhi phát triển, cách cụ thể mà hình thành kết kiện ngẫu nhiên (vị trí xác bào thai tử cung thời điểm cụ thể thành phần xác mật độ nước ối xung quanh) Vào đầu kỷ 20, nhận dạng dấu vân tay thức coi phương pháp nhận dạng cá nhân hợp lệ trở thành tiêu chuẩn phổ biến pháp y Các quan nhận dạng dấu vân tay thành lập toàn giới sở liệu dấu vân tay tội phạm thành lập Các kỹ thuật nhận dạng dấu vân tay khác nhau, bao gồm thu nhận dấu vân tay tiềm ẩn, phân loại dấu vân tay đối sánh dấu vân tay phát triển I.Cách lấ y vân tay: Trong lịch sử, ứng dụng thực thi pháp luật, việc lấy dấu vân tay hình ảnh thực cách sử dụng gọi "kỹ thuật mực": đầ u ngón tay phết mực đen ấn vào thẻ giấy; thẻ sau quét cách sử dụng máy quét giấy thông thường, tạo kỹ thuật số cuối hình ảnh Loại quy trình gọi thu thập dấu vân tay ngoại tuyến 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 Ngày nay, hầu hết AFIS dân hình chấp nhận hình ảnh kỹ thuật số qt trực tiếp có cách cảm nhận trực tiếp bề mặt ngón tay dấu vân tay điện tử máy quét Không cần mực phương pháp tất đối tượng phải làm ấn ngón tay anh / cô 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 - Cảm biến quang học : Phản ánh tổng thể bên thất vọng (FTIR) lâu đời kỹ thuật thu nhận 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, thung lũng khoảng cách định; mặt trái lăng kính chiếu sáng thông qua ánh sáng khuếch tán Ánh sáng vào lăng kính phản chiếu thung lũng, hấp thụ rặng núi Sự thiếu phản ánh cho phép rặng núi phân biệt với thung lũng 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 ngồi cần thiết Bốn hiệu ứng có 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 phản xạ âm vang Một đặc tính sóng âm khả xun qua vật liệu, tạo phần tiếng vọng thay đổi trở kháng Công nghệ chưa đủ trưởng thành để sản xuất quy mô lớn Các kỹ thuật cảm biến hình ảnh đa kính 3D touch less thu nhận phát triển để khắc phục số nhược điểm máy quét vân tay bao gồm: i) khó khăn làm việc với ngón tay ướt khơ, ii) da bị biến dạng áp lực ngón tay chống lại bề mặt máy qt, iii) khơng có khả phát ngón tay giả Chất lượng máy quét dấu vân tay, kích thước vùng cảm biến độ phân giải ảnh hưởng lớn đến hiệu suất nhận dạng vân tay thuật toán Để tối đa hóa khả tương thích hình ảnh vân tay kỹ thuật số đảm bảo chất lượng tốt lần hiển thị dấu vân tay có được, Dịch vụ Thông tin Tư pháp Crim inal Hoa Kỳ phát hành thông số kỹ thuật quy định chất lượng định dạng hình ảnh dấu vân tay máy quét ngoại tuyến / quét trực tiếp tuân thủ FBI (Phụ lục F G CJIS ) thật không may thông số kỹ thuật nhắm mục tiêu đến ứng dụng pháp y (AFIS sector) ngày nay, khơng có thơng số kỹ thuật cuối tồn để đánh giá / chứng nhận máy quét dấu vân tay thương mại II Các điể m khác biê ̣t giữa các vân tay và trích cho ̣n : Trong hình ảnh dấu vân tay, đường gờ (cịn gọi đường gờ) màu tối thung lũng sáng (xem Hình 2.3a) Các sườn núi thung lũng thường chạy song song với nhau; chúng phân đôi chúng kết thúc Khi phân tích tồn cầu mức độ, mẫu vân tay thể nhiều vùng nơi có đường vân đường giả định hình dạng đặc biệt Những vùng (được gọi điểm kỳ dị số vùng) phân loại thành ba kiểu: vịng lặp, đồng bằng, vịng xốy (xem Hình 2.3b) Các vùng số thuộc loại loop, delta whorl thường đặc trưng hình ∩, ∆ O Điểm cốt lõi (được sử dụng số thuật toán để chỉnh trước dấu vân tay) tương ứng với trung tâm điểm kỳ dị loại vòng lặp (trên cùng) phía bắc Ở cấp địa phương, tính quan trọng khác, gọi chi tiết nhỏ tìm thấy mẫu dấu vân tay Minutia đề cập đến cách khác đường gờ khơng liên tục Ví dụ, sườn núi đột ngột đến kết thúc (kết thúc), chia thành hai gờ (phân đơi) (Hình 2.4) Mặc dù xem xét số loại chi tiết vụn vặt, thường phần thô phân loại (thành hai loại này) thông qua để giải vấn đề khó khăn thực tế việc tự động phân biệt loại khác với độ xác cao Hình 2.5 cung cấp biểu diễn đồ họa bước ngoại vi tính mối quan hệ qua lại chúng Hướng sườn cục điểm (x, y) góc θxy mà dấu vân tay rặng núi, băng qua vùng lân cận nhỏ tùy ý có tâm (x, y), hình thức với trục hồnh Các phương pháp tính tốn mạnh mẽ, dựa cục tính trung bình ước tính độ dốc, đề xuất Donahue Rokhlin , Ratha, Chen Jain , Bazen Gerez Rặng núi địa phương tần số (hoặc mật độ) fxy điểm (x, y) số đường gờ độ dài đơn vị dọc theo đoạn giả định có tâm (x, y) trực giao với định hướng sườn núi cục θxy Hong, Wan Jain ước tính sườn núi địa phương tần số cách đếm số pixel trung bình hai lần liên tiếp đỉnh mức xám dọc theo hướng bình thường với hướng sườn núi cục Trong phương pháp đề xuất Maio Maltoni , mơ hình sườn núi cục mơ hình hóa bề mặt hình sin định lý biến thiên khai thác để ước tính tần số chưa biết III Khai thác chi tiết: Hầu hết phương pháp đề xuất yêu cầu hình ảnh thang xám vân tay phải chuyển đổi thành hình ảnh nhị phân Các hình ảnh nhị phân thu q trình nhị phân hóa quy trình chuyển đến giai đoạn làm mỏng cho phép tạo đường gờ độ dày giảm xuống pixel Cuối cùng, trình quét hình ảnh đơn giản cho phép phát pixel tương ứng với chi tiết nhỏ thơng qua pixel-khơn ngoan tính tốn vượt qua số (xem Hình 2.6) Maio Maltoni đề xuất kỹ thuật chiết xuất trực tiếp chi tiết vụn vặt quy mơ xám, có ý tưởng theo dõi đường sườn núi hình ảnh tỷ lệ xám, cách 'chèo thuyền' theo định hướng cục mơ hình sống lưng Giai đoạn xử lý sau (được gọi lọc chi tiết nhỏ) thường hữu ích việc loại bỏ chi tiết giả mạo phát vùng bị hỏng cao đưa vào bước xử lý trước IV.Phương pháp: 1)Dùng phương pháp dựa Minutiae Minutiae trích xuất từ hai dấu vân tay lưu trữ dạng tập hợp điểm hai chiều máy bay Các thuật toán đối sánh chi tiết nhỏ phổ biến coi chi tiết nhỏ ba m = {x, y, θ} cho biết tọa độ vị trí nhỏ (x, y) góc nhỏ θ 2) Kỹ thuật dựa tính Ridge: Kỹ thuật phân tích kết cấu cục khu vực dấu vết vây quan tâm đánh dấu so với điểm cốt lõi (xem Hình 2,9) Một vectơ đặc trưng (được gọi Mã ngón tay) bao gồm sửa đổi có thứ tự đối tượng trích xuất từ thơng tin cục có khu vực định tessellation Do đó, yếu tố tính bắt thơng tin kết cấu địa phương liệt kê theo thứ tự tessellation nắm bắt mối quan hệ toàn cầu đóng góp địa phương Phù hợp với hai dấu vân tay sau dịch thành khớp với Mã vân tay tương ứng chúng, thực đơn giản cách tính tốn khoảng cách Euclid hai Mã ngón tay Một số cách tiếp cận gần đề xuất tài liệu, nơi đặc điểm không vụn vặt mối quan hệ không gian đường sườn, địa phương định hướng mật độ cục sử dụng với chi tiết để cải thiện hiệu suất tổng thể hệ thống V.Mô hiǹ h ̣ thố ng nhâ ̣n da ̣ng ảnh vân tay: 1.Mô hiǹ h ̣ thớ ng FINDER: 2.Mơ hình ̣ thơng 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 sử 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 điểm đặc trưng: Đây giai đoạn quan trọng trình xử lý Khi xây dựng sở liệu vân tay, khối trích điểm đặc trưng ảnh vân tay, mã hóa chúng lưu trữ 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 vj cho việc phân loại đối sánh + Phân loại: Các ảnh vân tay phân loại nhằm tăng tốc độ tìm kiếm trongcơ sở liệu vân tay trình nhận dạng + Tìm kiếm: Thơng tin loại ảnh vân tay sử dụng để 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 - Hiện có nhiều kỹ thuật đối sánh vân tay, cách tổng qt chia thành hai loại chính: + Kỹ thuật dựa điểm đặc trưng: dựa điểm đặc trưng cục (điểm cuối điểm rẽ nhánh) ảnh vân tay để đối sánh + Kỹ thuật dựa tương quan: kỹ thuật đối sánh dựa cấu trúc tổngthể đường vân rãnh hai ảnh vân tay Ngồi sử dụng phương pháp đối sánh khác, ví dụ đối sánh lọc băng, đối sánh Hybrid VI.Ứng du ̣ng : - Ngày có vô số ứng du ̣ng về nhâ ̣n diêṇ dấ u vân tay: 1.Cảm biế n vân tay điêṇ thoa ̣i : -Giúp người dùng thao tác thuâ ̣n tiêṇ 2.Chứng minh nhân dân: -Mỗ i cá nhân đề u có dấ u vân tay khác nhau, dấ u tay của mỗi công dân đề u đươ ̣c lưu la ̣i VII.Kế t luâ ̣n: Viê ̣c nhân diêṇ dấ u vân tay này có giá tri rấ ̣ t lớn vì có thể dễ dàng phân biê ̣t cách dễ dàng và nhanh chóng giữa các cá nhân với nhau, nhiên vẫn có mô ̣t vài trường hơ ̣p nhâ ̣n diê ̣n xảy sai sót đó cầ n cải tiế n tương lai, nhanh và chuẩ n xác TÀI LIÊ ̣U THAM KHẢO: Handbook of Biometrics ... hướng cục mơ hình sống lưng Giai đoạn xử lý sau (được gọi lọc chi tiết nhỏ) thường hữu ích việc loại bỏ chi tiết giả mạo phát vùng bị hỏng cao đưa vào bước xử lý trước IV.Phương pháp: 1)Dùng phương... giai đoạn quan trọng trình xử lý Khi xây dựng sở liệu vân tay, khối trích điểm đặc trưng ảnh vân tay, mã hóa chúng lưu trữ vào sở liệu để phục vụ cho giai đoạn xử lý sau này, cịn q trình nhận... cảm biến hình ảnh CCD / CMOS bên cần thiết Bốn hiệu ứng có 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