Chủ đề nhận dạng vân tay môn xử lý ảnh

z HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ THƠNG TIN II CHỦ ĐỀ: NHẬN DẠNG VÂN TAY Mơn: Xử lý ảnh Giảng viên hướng dẫn: Lê Hoàng Thái MỤC LỤC Giới thiệu đề tài Tại dùng dấu vân tay? .3 Nguyên lý hoạt động 4 Lịch sử công nghệ vân tay Xử lý nhận dạng vân tay a.Thu gom hình ảnh vân tay .6 b Sự rút trích đặc điểm riêng c Sự kết nối so sánh– Matching Nhận diện chủng vân tay Cách xác định tâm giao điểm chủng vân tay .9 Nhận diện nhóm vân tay 10 a Mẫu vân tròn hay còn gọi là Whorl chiếm 30 -35% (9 loại) : 10 b Vân móc LOOP chiếm 60 – 65% (3 loại chính): 12 c Vân dạng hình cung Arch chiếm 5% (5 loại chính) 12 Thị trường ứng dụng vân tay 14 Giới thiệu đề tài Công nghệ sinh trắc học (Biometric) công nghệ sử dụng thuộc tính vật lý, hành vi, đặc điểm riêng để nhận diện người vân tay, mống mắt, giọng nói, khn mặt, tĩnh mạch máu lịng bàn tay… cơng nghệ sinh trắc học áp dụng phổ biến lâu đời công nghệ nhận dạng vân tay, dấu vân tay đặc điểm quan để nhận biết cá nhân với Tại dùng dấu vân tay? Với nhu cầu cấp bách bảo mật cao ngày càng 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 và mang đến nhiều hội là sử dụng công nghệ sinh trắc học khác Nhận dạng vân tay có thể là phương pháp phức tạp tất công nghệ sinh trắc và xác nhận qua nhiều ứng dụng Nhận dạng vân tay chứng thực cách đặc biệt tính hiệu cao nó và là công nghệ đề cao xa ngành điều tra tội phạm kỷ Thậm chí dáng người, gương mặt, chữ ký có thể thay đổi với thời gian và có thể làm giả mô theo Tuy nhiên,vân tay là hoàn hảo theo riêng lẻ và cố định không thay đổi theo thời gian Tính riêng biệt này minh chứng nhận dạng vân tay là xác và hiệu phương pháp nhận dạng khác Ngoài ra, Vân tay có thể chụp ảnh lại và số hóa thiết bị giá thành thấp và nén cách hiệu nên dung lượng nhỏ để lưu trữ lượng liệu lớn thông tin Với sức mạnh này, nhận dạng vân tay là phần chủ yếu thị trường an ninh và tiếp tục cạnh tranh khác khắp giới ngày Nguyên lý hoạt động Đăng ký: nhân viên trước sử dụng hệ thống máy chấm công nhận diện vân tay lấy mẫu vân tay từ trước, liệu vân tay lưu trữ vào sở liệu hệ thống và đánh dấu ID cho dấu vân tay Xác nhận: đặt ngón ta lên bề mặt cảm biến vân tay, thiết bị tiến hành quét hình ảnh ngón tay đó đó đưa đến xử lý, tại áp dụng thuật toán nhân dạng vân tay để đối chiếu với dấu vân tay khác lưu sở liệu hệ thống để tìm số ID vân tay trùng khớp Với phát triển không ngừng công nghệ thống tin, công nghệ sinh trắc học ngày cáng có nhiều thiết bị ứng dụng cơng nghệ này vì độ bảo mật an tồn liệu, kể đến thiết bị máy chấm công vân tay, khóa cửa vân tay, két sắt vân tay, điện thoại thông mình…các lĩnh vực khác hộ chiếu điện tử, quản lý khách hàng, an ninh giám sát siêu thị, cửa hàng, nhà cao tầng, quản lý học sinh, sinh viên trường học… Lịch sử công nghệ vân tay Việc bắt đầu sử dụng vân tay là thời gian xa xưa Theo lịch sử tìm thấy, vân tay sử dụng thẻ đất sét cho việc giao dịch kinh doanh thời Babylon cổ xưa Ở Trung Quốc, dấu vân tay tìm thấy dấu đất sét Nhưng đến kỷ 19 kết nghiên cứu khoa học phổ biến và công nghệ vân tay bắt đầu xem xét hàng loạt Việc sử dụng nghiên cứu khoa học năm 1800 là phát minh, công nghệ vân tay ứng dụng vào đầu kỷ 20 Vào năm 1924, FBI (Federal Bureau of Investigation) biết lưu trữ 250 tỉ vân tay cơng dân cho mục đích điều tra tội phạm và nhận dạng người bị chết mà rõ họ tên Vào đầu năm 1900, công nghệ vân tay gặp bước ngoặt lớn nó cho đời “live-scan”, phương pháp đạt hình ảnh vân tay không sử dụng mực in Khi FBI loan báo đó là kế hoạch để ngưng sử dụng thẻ vân tay giấy cho thành viên gia nhập AFIS (IAFIS) nội họ Đó là thực tế công bố gây bước nhảy vọt cho công nghệ Live-Scan ngày hôm Nhưng công nghệ nhận dạng vân tay không dừng lại cho mục đích pháp lý Nó sử dụng cách thức cho mục đích kinh doanh vào năm 1968 tại nhóm kinh doanh an ninh tại đường Wall Vân tay ngày sử dụng là phương pháp nhận dạng hiệu và chắn nhiều lĩnh vực, bao gồm tài chính, y học, kinh tế điện tử và ứng dụng điều khiển truy nhập và khóa cửa Ứng dụng đại công nghệ vân tay là nhờ vào phần lớn phát triển mắt đọc vân tay dạng nén cách phi thường Xử lý nhận dạng vân tay Xử lý nhận dạng vân tay bao gồm hai quy trình thiết yếu: Sự đăng ký (Enrollment ) nhận dạng (Authentication) Xem bước thủ tục theo sơ đồ bên dưới, hệ thống nhận dạng vân tay so sánh hình ảnh vân tay đầu vào liệu đăng ký trước để xác định vân tay Tất bước mơ tả tính hồn thiện hệ thống toàn vẹn, gánh nặng máy điện toán bước sau có thể cắt giảm phạm vi lớn việc thu hình ảnh vân tay chất lượng cao cho bước Bước Thu gom hình ảnh vân tay Phương pháp thu gom hình ảnh thời gian thực phân lớp cách đại khái thuộc quang học (optical) không thuộc quang học (non-optical) Phương pháp thuộc quang học dựa vào tượng phản xạ tuyệt đối bề mặt kiến tăng cường thêm lớp chất dẽo nơi mà ngón tay tiếp xúc Mắt đọc thông thường bao gồm lăng kính và khối CCD(Charged Coupled Device) mắt đọc hình ảnh CMOS Trong tương phản, mắt đọc bán dẫn, ví dụ tiêu biểu mắt đọc không thuộc quang học, khai thác đặc tính thuộc điện ngón tay chẳn hạn là điện dung Sóng siêu âm, nhiệt, áp suất sử dụng để đạt hình ảnh mắt đọc vân tay không thuộc quang học Những mắt đọc khơng thuộc quang học nói thích hợp cách tương đối sản xuất qui mơ lớn hạn chế kích thước chẳn hạng tích hợp với thiết bị di động Xem chi tiết so sánh Bước Sự rút trích đặc điểm riêng Có hai cách để so sánh hình ảnh đầu vào liệu đăng ký Một so sánh hình ảnh với hình ảnh khác cách trực tiếp Cách khác so sánh đặc tính đoạn trích từ hình ảnh vân tay Sau là gọi việc kết nối so sánh đặc tính (feature-based)/ minutia-based Mỗi ngón tay có hình thể riêng theo đường thành dòng gọi là “ridges” và vùng lổ chúng gọi là “valleys” Như thể hình bên dưới, ridges đại diện đường màu đen, đó valleys là trắng Bước Sự kết nối so sánh– Matching Bước Matching phân lớp thành matching 1:1 và matching 1:N theo mục đích nó và/hoặc số mẫu tham khảo Macthing 1:1 gọi là kiểm tra và nhận dạng riêng biệt Nó là thủ tục đòi hỏi người dùng khai báo rõ hay cô ta, có nghĩa là rõ ID với vân tay Sự so sánh xảy lần hình ảnh vân tay đầu vào và chọn từ liệu theo khai báo người dùng Trái lại, matching 1:N biểu thị lại thủ tục nơi mà hệ thống xác định rõ người dùng việc so sánh vân tay đầu vào với thông tin liệu mà không cần đòi hỏi khai báo người dùng Một ví dụ hoàn hảo việc này là AFIS (Automated Fingerprint Indentification System) sử dụng thường xuyên việc điều tra tội phạm Kết đầu bước Matching là có hay không có vân tay đầu vào với so sánh liệu Vậy, làm nào có thể xác định xác thủ tục matching đại diện số? Sự đo lường đơn giản là FRR (False Reject Rate) and FAR (False Accept Rate) Đầu tiên là tỉ lệ từ chối người dùng đích thực và sau là tỉ lệ chấp nhận kẻ mạo danh Nhận diện chủng vân tay Các đường vân cao từ 0,1-0,4 mm, đó có nhiều lỗ mồ hôi đường kính từ 0,08-0,25 mm liên tiếp (9-18 lỗ/1 cm) Các đường vân đó có nhiều hình dạng phong phú (liên tục, đứt đoạn, song song, tách nhánh, chéo nhau, hợp nhau…) Các đường vân ngón tay, khu vực ngón tay, lòng bàn tay, khu vực rìa ngón cái, rìa ngón út có giá trị truy nguyên Nhưng chất lượng và ý là đường vân đầu ngón tay và tùy theo hình thái đường vân mà người ta chia ra: vân hình Xoáy, vân hình Móc, vân hình Vòm và người, ngón có dạng cấu trúc, xếp đặt đường vân đặc thù thể thuộc tính riêng Dấu vân tay chia làm loại: Whorl, Loop, Arch Những người sở hữu ba loại vân tay này có nét tính cách khác Điểm phân biệt nhóm vân tay dựa vào delta, là nơi giao ba đường vân tạo thành tam giác điểm Whorl (Dạng xoáy): có 02 tam giác điểm Loop (Dạng móc): có 01 tam giác điểm Arch (Dạng vòm): không có tam giác điểm Muốn nhận diện, phân loại dấu vân tay, việc cần biết xác định tâm và giao điểm Cách xác định tâm giao điểm chủng vân tay Core – Tâm điểm: Core tâm vân xốy vân móc Các tâm điểm thường gặp: Delta – Giao Điểm: Delta là giao điểm ba đường vân tạo nên tam giác điểm Các giao điểm thường gặp: Nhận diện nhóm vân tay Mẫu vân tròn hay còn gọi là Whorl chiếm 30 -35% (9 loại) : + Plain Whorl (WT, WS, WE) =24%, + Central Pocket/ Peacock eye (WP, WL) =2%, + Double Loop/Composite (WC, WD, WI) =4%, + Accidental (WA) =0.01% Nhận biết: Là chủng có vân xốy và Delta (giao điểm) 10 • WT – Target Whorl: tâm, giao điểm – tâm khép kín • WS – Spiral Whorl: tâm, giao điểm – tâm vịng trịn hở xốy trơn ốc • WE – Elongated Whorl: tâm, giao điểm – vòng tròn quanh tâm dày WS • WC – Composite Whorl: tâm, giao điểm – hai dịng xốy tạo thành vịng trịn thái cực xốy trịn vào • WD – Double Loop Whorl: tâm, giao điểm – hình dạng hai dấu móc ngược • WI – Imployding Whorl: tâm, giao điểm – tâm dài • WP – Peacock’s Eye Whorl: tâm, giao điểm – tâm tròn mắt công, giao điểm gần cách tâm ≤ vân • WL- Lateral Pocket Whorl: tâm, giao điểm – tựa WP vân xoáy hở phần • WA – Accidental Whorl: loại Whorl kết hợp nhiều loại Whorl khác nhau, có giao điểm nhiều 11 Vân móc LOOP chiếm 60 – 65% (3 loại chính): Nhận biết : Loại vân có dạng hình móc có tâm giao điểm • UL (Ulnar Loop): Hướng đổ tâm chảy ngón út • RL (Radial Loop): Hướng đổ tâm chảy ngón • ULS ( Sharp Ulnar): Đường vân UL có dạng đứng UL ngang: Đường vân UL có dạng nằm ngang • LF ( Falling Loop): Có thể có nhiều hướng đổ có giao điểm, vân tay ngoại lệ nhóm nước Vân dạng hình cung Arch chiếm 5% (5 loại chính) Nhận biết nhóm núi: • AS: đường vân xếp chồng lên lớp, không tâm, khơng giao điểm • AT: dạng hình trục đối xứng túp lều • AE: kết hợp nhóm whorl với arch, khoảng cách tâm đến giao điểm đại bàng nhỏ đường vân 12 • AU, AR: kết hợp nhóm loop với arch, khoảng cách từ tâm đến giao điểm nhỏ đường vân, AU là nước thuận, AR là nước ngược * Riêng Việt Nam: Whorl (46.0%), Ulnar Loop (46.9%), Radial Loop (1.7%) Arch (5.4%) Người miền Bắc nhóm Whorl chiếm tỉ lệ nhiều Người miền Trung nhóm Arch chiếm tỉ lệ cao Người miền Nam đa phần là nhóm Loop 13 Thị trường ứng dụng vân tay Thị trường ứng dụng vân tay công nghệ vân tay bao gồm điều khiển truy nhập ứng dung khóa cửa, chuột nhận dạng vân tay, điện thoại di động vân tay, nhiều ứng dụng khác Thị trường vân tay phân lớp hình bên dưới: 14 Theo cơng nghệ tiến cho phép kích cỡ mắt đọc vân tay ngày thu nhỏ nhiều hơn, dãy ứng dụng trải rộng cho thị trường di động Xem xét kênh phát triển thị trường di động tại, tiềm lớn toàn thị trường ứng dụng 15 ... Giới thiệu đề tài Tại dùng dấu vân tay? .3 Nguyên lý hoạt động 4 Lịch sử công nghệ vân tay Xử lý nhận dạng vân tay a.Thu gom hình ảnh vân tay .6... phần lớn phát triển mắt đọc vân tay dạng nén cách phi thường Xử lý nhận dạng vân tay Xử lý nhận dạng vân tay bao gồm hai quy trình thiết yếu: Sự đăng ký (Enrollment ) nhận dạng (Authentication)... Nhận diện chủng vân tay Cách xác định tâm giao điểm chủng vân tay .9 Nhận diện nhóm vân tay 10 a Mẫu vân tròn hay còn gọi là Whorl chiếm 30 -35% (9 loại) : 10 b Vân móc