Xây dựng công cụ thử nghiệm quá trình xác thực hộ chiếu sinh trắc

TRƯỜNG ………………… KHOA……………………… -[\ [\ - Báo cáo tốt nghiệp Đề tài: Xây dựng công cụ thử nghiệm trình xác thực hộ chiếu sinh trắc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Công nghệ Thông tin, trường Đại học Công nghệ Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện cho thực đề tài tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Khoa Công nghệ Thông tin, trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội giảng dạy giúp đỡ suốt trình học tập thực đề tài Xin cảm ơn TS Nguyễn Ngọc Hố, người tận tình hướng dẫn, bảo suốt thời gian thực đề tài Trong thời gian làm việc với Thầy, học hỏi nhiều kiến thức bổ ích mà học tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc Thầy Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình bè bạn ln nguồn động viên to lớn, giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn suốt q trình làm việc Để hồn thành đề tài công việc dễ dàng, tơi cố gắng hồn thiện luận văn với tất nỗ lực thân nhận hỗ trợ từ nhiều người, chắn tránh khỏi thiếu sót Kính mong q Thầy Cơ tận tình bảo Một lần nữa, tơi xin chân thành cảm ơn mong nhận đóng góp quý báu tất người Cảm ơn tất mà người dành cho suốt thời gian qua Hà Nội ngày 10 tháng năm 2010 Trần Bình Trọng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Chương GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu luận văn 1.4 Cấu trúc luận văn Chương 2.1 CÔNG NGHỆ RFID Giới thiệu 2.2 Đặc tả RFID 10 2.2.1 Đầu đọc RFID 10 2.2.2 Ăng ten 10 2.2.3 Thẻ RFID 10 Chương HỘ CHIẾU ĐIỆN TỬ 16 3.1 Tổng quan hộ chiếu điện tử 16 3.2 Cấu trúc HCĐT 16 3.3 Quy trình cấp phát quản lý hộ chiếu 22 3.3.1 Quy trình cấp phát 22 3.3.2 Quy trình kiểm duyệt hộ chiếu 22 Chương NHẬN DẠNG SINH TRẮC HỌC 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4.1 Nhận dạng vân tay 24 4.1.1 Giới thiệu chung nhận dạng vân tay 24 4.1.2 Hoạt động hệ nhận dạng vân tay 25 4.1.3 Một số thuật toán tiêu biểu sử dụng nhận dạng vân tay 27 4.1.3.1 Thuật toán nhận dạng vân tay IDTeck 27 4.2.2 Hoạt động hệ thống nhận dạng mống mắt 30 4.2.2.1 Quy trình trích chọn đặc trưng mống mắt 30 4.3 Nhận dạng khuôn mặt 35 4.3.1 Tổng quan nhận dạng mặt 35 4.3.2 Quy trình nhận dạng mặt 36 4.3.3 Thuật toán nhận dạng mặt 37 4.3.3.1 Phương pháp eigenface 37 4.3.3.2 Chi tiết phương pháp eigenfaces 38 4.3.3.3 Tính Eigenface 38 4.3.3.4 Kết luận nhận dạng mặt eigenface 42 Chương THỰC NGHIỆM 44 5.1 Yêu cầu đặt 44 5.2 Quy trình thực nghiệm 44 5.3 Kết đánh giá 45 5.3.1 Kết 45 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com So k hớp ảnh mống mắt 46 So khớp ảnh khuôn mặt 47 Kết so khớp ảnh vân tay 48 5.3.2 Đánh giá 49 5.4 Đóng góp Hướng nghiên cứu 49 5.4.1 Đóng góp 49 5.4.2 Hướng nghiên cứu 49 5.5 Kết luận 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương 1.GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Thế kỷ XXI chứng kiến tiến vượt bậc công nghệ thông tin Các ứng dụng CNTT ngày phong phú hỗ trợ tốt cho nhiều lĩnh vực người… Một ứng dụng độc đáo công nghệ thông tin việc nhận dạng dựa đặc điểm sinh trắc người Cơng nghệ có tính nhất, độ xác bảo mật cao, ngày trọng nghiên cứu Công nghệ nhận dạng sinh trắc học nghiên cứu nhiều chủ yếu nước Nhưng Việt Nam, vấn đề cịn mới, chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu Với mong muốn tìm hiểu khám phá công nghệ này, lựa chọn tiến hành nghiên cứu Hộ chiếu điện tử, đồng thời xây dựng “công cụ xác thực hộ chiếu điện tử (hộ chiếu sinh trắc học)” Bên cạnh đó, thấy xã hội ngày kết nối chặt chẽ rộng khắp, với đủ loại công nghệ thiết bị phức tạp Internet… Điều giúp cho truy cập thơng tin từ đâu vào lúc nào; đồng nghĩa với việc thông tin cá nhân ngày gắn kết chặt chẽ vào môi trường mạng lưới chung Từ trước tới tồn nhiều kỹ thuật lưu trữ thông tin cá nhân nhận dạng cá nhân dựa vào vật sở hữu (thẻ, dấu, chìa khóa…) mã cá nhân( mật khẩu, mã số PIN…) Tuy nhiên phương pháp có nhiều hạn chế : độ bảo mật kém, dễ quên, mất, dễ giả mạo…Để khắc phục hạn chế , nghiên cứu tích hợp đặc điểm sinh trắc vào cơng nghệ thông tin để giúp xác thực nhận dạng cá nhân đối tượng cách hiệu Những kỹ thuật sinh trắc học phổ biến nhất, nghiên cứu ứng dụng rộng rãi, bao gồm nhận dạng giọng nói, khn mặt, chữ ký, vân tay, mống mắt… Một ứng dụng cụ thể nhận dạng sinh trắc học mơ hình Hộ Chiếu Điện Tử Trong mơ hình này, thơng tin sinh trắc học lưu trữ thẻ RFID dùng để so khớp với thân chủ mang hộ chiếu, việc so khớp thực dựa công nghệ nhận dạng tần số radio ( RFID) mô tả chi tiết chương sau LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Cùng với thời gian nghiên cứu hướng dẫn thầy giáo, hoàn thành luận văn với nội dung đề Tuy nhiên thời gian hạn chế, vấn đề nghiên cứu với nhiều kiến thức khó, khơng thể tránh thiếu sót, kính mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn 1.2 Tính cấp thiết đề tài Như biết, hộ chiếu giấy tờ tùy thân giúp xác thực công dân họ di chuyển quốc gia… Do tính chất phức tạp việc nhập cư, ngày nước thắt chặt việc kiểm soát việc vào cơng dân nước Vì vậy, họ cần công cụ để xác thực công dân, hộ chiếu giấy tờ phổ biến Tuy nhiên hộ chiếu thông thường dễ giả mạo, việc kiểm tra thiếu tính xác nhiều thời gian Từ hạn chế đó, mơ hình hộ chiếu điện tử (HCĐT) đời nhằm nâng cao khả xác thực thân chủ hộ chiếu Ở hộ chiếu điện tử, đặc điểm khác biệt so với hộ chiếu thông thường việc xác thực sinh trắc học (thông thường vân tay, mống mắt khuôn mặt) Trong năm gần đây, Việt Nam có đề xuất giải pháp HCĐT cho công dân, chưa áp dụng thực tế, trước xu hội nhập giới, việc sử dụng HCĐT chuẩn quốc tế cần thiết Chính lí mà tơi định chọn đề tài tốt nghiệp “Xây dựng công cụ xác thực sinh trắc học ứng dụng hộ chiếu điện tử” 1.3 Mục tiêu luận văn Từ vấn đề nêu trên, luận văn hướng tới mục tiêu sau : liệu Tìm hiểu tổng quan mơ hình hộ chiếu điện tử, cấu trúc tổ chức - Tìm hiểu cơng nghệ RFID cho phép đọc liệu sinh trắc lưu chip RFID - Tìm hiểu vấn đề liên quan tới nhận dạng so khớp vân tay, mống mắt khn mặt - Tìm hiểu thư viện opencv để xây dựng công cụ so khớp ảnh sinh trắc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1.4 Cấu trúc luận văn Nội dung luận văn chia thành phần chính: - Chương I : Giới thiệu tổng quan vấn đề đặt ra, mục tiêu chủ chốt luận văn - Chương II : Đề cập kiến thức bản, liên quan tới công nghệ RFID ứng dụng HCĐT - Chương III : Tìm hiểu mơ hình, cấu tạo tổ chức liệu bên HCĐT - Chương IV : Tìm hiểu việc xác thực đặc điểm sinh trắc học, cách thức xây dựng công cụ so khớp - Chương V: Thực nghiệm, mô tả, đánh giá, nhận xét kêt xây dựng cơng cụ hỗ trợ q trình so khớp HCĐT LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương 2.1 CƠNG NGHỆ RFID Giới thiệu Cơng nghệ RFID (Radio Frequency Identification) cơng nghệ sử dụng sóng tần số ngắn để truyền thông tin đối tượng với phạm vi khoảng cách định RFID kỹ thuật kết hợp nhiều lĩnh vực, công nghệ khác nhau: hệ thống, phát triển phần mềm, lý thuyết mạch, lý thuyết ăng ten truyền sóng radio, thiết kế thu, cơng nghệ mạch tích hợp, công nghệ vật liệu… Hệ thống RFID thường bao gồm phần : ¾ phần gọi thẻ tiếp sóng thường nhỏ gọn rẻ, sản xuất với số lượng nhiều gắn vào đối tượng cần quản lý, điều hành tự động ¾ Phần thứ thường gọi đầu đọc, phức tạp nhiều chức hơn, kết nối với máy tính mạng máy tính Tần số vơ tuyến sử dụng khoảng từ 100 kHz đến 10 GHz Hình1 : Mơ hình hệ thống RFID Cơng nghệ RFID sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống : quản lý đối tượng nhân sự, quản lý bán hàng siêu thị, nghiên cứu theo dõi động vật, quản lý hàng hóa nhà kho, xí nghiệp, quản lý xe cộ qua trạm thu phí, quản lý sách thư viện, ứng dụng hộ chiếu điện tử… LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sau giới thiệu chi tiết công nghệ RFID việc ứng dựng lĩnh vực phát triển hộ chiếu điện tử 2.2 Đặc tả RFID 2.2.1 Đầu đọc RFID Đầu đọc RFID thiết bị dùng để thẩm vấn thẻ, có ăng ten phát sóng vơ tuyến Khi thẻ vào vùng phủ sóng đầu đọc, thu lượng từ sóng vơ tuyến kích hoạt thẻ, sau thẻ phản hồi lại sóng kèm theo liệu Cơ bản, đầu đọc gồm chức chính: ƒ Liên lạc chiều với thẻ ƒ Tiền xử lý thông tin nhân ƒ Kết nối với máy chủ quản lý thông tin Các thông số quan trọng đầu đọc RFID: ƒ Tần số : LF, HF, UHF, ƒ Giao thức : chuẩn ISO, EPC, … ƒ Khả hỗ trợ mạng : TCP/IP, Wireless LAN, Ethernet LAN, RS485 2.2.2 Ăng ten Ăng ten phận thiếu hệ thống RFID, thiết kế khéo léo tinh tế Vị trí ăng ten phụ thuộc vào khoảng cách làm việc với thẻ RFID : với khoảng cách gần( sử dụng tần số LF, HF) ăng ten tích hợp đầu đọc, với khoảng cách xa ăng ten nằm đầu đọc kết nối tới đầu đọc cáp đồng có trở kháng bảo vệ 2.2.3 Thẻ RFID Thẻ RFID thường bao gồm vi xử lý để lưu trữ tính tốn, nhớ ăng ten dùng cho truyền thông Bộ nhớ thẻ đọc, ghi lần có khẳ đọc ghi hồn tồn 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xét ảnh mặt l(x,y) biểu diễn mảng chiều N x N giá trị cường độ Ảnh coi vector N2 chiều, ảnh mặt điển hình có kích thước 256 x 256 trở thành vector 65536 chiều hay điểm khơng gian 65536 chiều Tồn ảnh ánh xạ thành collection điểm không gian ảnh Các ảnh mặt tương tự đặc trưng không phân phối cách ngẫu nhiên không gian ảnh lớn mà mô tả khơng gian chiều tương ứng Ý tưởng PCA( mở rộng Karhunen-Loeve) tìm vectơ biểu diễn phân phối ảnh mặt tồn không gian mặt tốt Giả sử tập training ảnh mặt Г1, Г2, …ГM Ảnh trung bình tập định nghĩa bởi: Sự khác ảnh mặt so với ảnh chuẩn đặc trưng vectơ: Фi =Гi - Ψ Một tập huấn luyện hình 11, với mặt chuẩn hình 12 Tập vectơ có số chiều lớn đưa vào phép phân tích PCA, PCA tìm kiếm tập vectơ trực chuẩn eigenface un mô tả tốt phân phối liệu Véctơ thứ k, uk chọn cho: λk nhỏ nhất: dẫn đến l=k lại ulTuk = δlk = Các vectơ uk vô hướng λ vectơ riêng giá trị riêng ma trận hiệp phương sai C 39 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lấy tổ hợp tuyến tính thích hợp ảnh Фi gọi vi vectơ riêng ma trận ATA, ta có: Nhân vế với A ta được: Ta thấy Avi vectơ riêng ma trận C=AAT Sau ta ma trận M x M khơi phục sau: L=ATA, với tìm M véctơ riêng vl L Các vectơ riêng xác định tổ hợp tuyến tính M ảnh huấn luyện để tìm eigenface ui (*) Bằng cách phân tích vậy, tính tốn đuợc giảm xuống từ bậc số lượng pixel ảnh (N) xuống bậc số lượng ảnh tập huấn luyện (M) Trong thực tế tập huấn luyện tương đối nhỏ(M