BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIÊN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG TIỂU LUẬN XỬ LÝ ẢNH ĐỀ TÀI NHẬN DIỆN VÂN TAY I Tổng quan Với nhu cầu cấp bách đối với bảo mật cao ngày càng tăng, sinh trắc học đã[.]
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIÊN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG TIỂU LUẬN: XỬ LÝ ẢNH ĐỀ TÀI: NHẬN DIỆN VÂN TAY I Tổng quan Với nhu cầu cấp bách bảo mật cao ngày 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 mang đến nhiều hội sử dụng công nghệ sinh trắc học khác Nhận dạng vân tay phương pháp phức tạp tất công nghệ sinh trắc xác nhận qua nhiều ứng dụng Nhận dạng vân tay chứng thực cách đặc biệt tính hiệu cao cơng nghệ đề cao xa ngành điều tra tội phạm kỷ Thậm chí dáng người, gương mặt, chữ ký thay đổi với thời gian làm giả mơ theo Tuy nhiên,vân tay hoàn hảo theo riêng lẻ cố định không thay đổi theo thời gian Tính riêng biệt minh chứng nhận dạng vân tay xác hiệu phương pháp nhận dạng khác Ngoài ra, Vân tay chụp ảnh lại số hóa thiết bị giá thành thấp nén cách hiệu nên dung lượng nhỏ để lưu trữ lượng liệu lớn thông tin Với sức mạnh này, nhận dạng vân tay phần chủ yếu thị trường an ninh tiếp tục cạnh tranh khác khắp giới ngày II Cách lấy lưu trữ ảnh vân tay Thu thập vân tay - Trước đây, ứng dụng thực thi pháp luật, việc thu thập hình ảnh dấu vân tay thực cách sử dụng gọi "kỹ thuật mực": ngón tay đối tượng phết mực đen ép vào thẻ giấy; thẻ sau quét cách sử dụng máy quét giấy thơng thường, tạo hình ảnh kỹ thuật số cuối Loại quy trình gọi thu nhận dấu vân tay ngoại tuyến cảm biến ngoại tuyến 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 quét trực tiếp thu cách cảm nhận trực tiếp bề mặt ngón tay máy quét vân tay điện tử Phương pháp khơng cần dùng mực tất cảnh ững đối tượng phải làm ấn ngón tay vào bề mặt phẳng máy quét quét trực tiếp Bộ phận quan trọng máy quét dấu vân tay cảm biến (hayphần tử cảm biến), thành phần hình thành nên hình ảnh dấu vân tay Hầu hết tất cảm biến có thuộc ba loại: quang học, thể rắn siêu âm Các kỹ thuật cảm biến hình ảnh đa quang 3D touch less phát triển để khắc phục số nhược điểm máy quét vân tay tại, bao gồm: khó khăn thao tác với ngón tay ướt khơ, biến dạng da áp lực ngón tay lên bề mặt máy quét khơng có khả phát ngón tay giả Lưu trữ ảnh vân tay Lưu trữ ảnh vân tay sở liệu vấn đề 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: Véc tơ đặc trưng hướng, tập hợp điểm đơn, véc tơ 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, thân nhân III Phân biệt vân tay trích chọn - Trong hình ảnh dấu vân tay, đường gờ màu tối thung lũng sáng (xem Hình 3a) Các sườn núi thung lũng thường chạy song song với nhau; chúng phân đơi đơi chúng kết thúc Khi phân tích toàn 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: vòng lặp, đồng bằng, vịng xốy (xem Hình 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 Fig a) Các đường dốc rãnh ; b) Những vùng số (white boxes) điểm trung tâm (circle) - 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, chia thành hai gờ (Hình 3c) Fig c) Điểm cuối (white) phân đoạn (gray) dấu vân tay mẫu 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 Fig d) Cung cấp biểu diễn đồ họa bước ngoại vi tính mối quan hệ qua lại chúng IV Đối sánh vân tay 1.1 Các kỹ thuật dựa tương quan Gọi I (∆x, ∆y, θ) đại diện cho phép quay ảnh đầu vào I góc θ xung quanh điểm gốc (thường tâm ảnh) dịch chuyển điểm ảnh ∆x ∆y theo hướng x y tương ứng Trong đó: CC(T, I) = TTI tương quan chéo T I Tương quan chéo thước đo độ tương tự hình ảnh mức tối ưu hóa cơng thức cho phép tìm đăng ký tối ưu 1.2 Phương pháp dựa minutiae Các chi tiết nhỏ trích xuất từ hai dấu vân tay lưu trữ dạng tập hợp điểm mặt phẳng hai chiều Các thuật toán so khớp 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 Các vấn đề đối sánh vụn vặt thường giải vấn đề đối sánh mẫu điểm Các phương pháp tiếp cận dựa biến đổi Hough kỹ thuật sử dụng phổ biến để đối sánh chi tiết vụn vặt toàn cục Kỹ thuật biến đổi Hough chuyển đổi việc so khớp mẫu điểm với toán phát đỉnh không gian Hough tham số biến đổi Nó tách biệt khơng gian tham số (∆x, ∆y, θ) tích lũy chứng khơng gian tùy chỉnh cách lấy tham số biến đổi liên quan đến hai tập hợp điểm cách sử dụng cấu trúc kỹ thuật đối sánh đối tượng Đối sánh toàn cục so với đối sánh cục cân tính đơn giản, độ phức tạp tính tốn thấp khả chịu biến dạng cao (đối sánh cục bộ) tính phân biệt cao (đối sánh toàn cục) 1.3 Các kỹ thuật dựa tính vân tay Lý khiến nhà thiết kế kỹ thuật nhận dạng dấu vân tay phải tìm kiếm đặc điểm phân biệt dấu vân tay khác, ngồi điểm nhỏ: - Việc trích xuất chi tiết vụn vặt từ dấu vân tay chất lượng khó khăn Khai thác chi tiết minutiae tốn thời gian Các tính bổ sung sử dụng với tính nhỏ (và thay thế) để tăng độ xác mạnh mẽ hệ thống Một vectơ đặc trưng (được gọi Mã ngón tay) bao gồm bảng liệt kê có thứ tự đối tượng trích xuất từ thơng tin cục có lĩnh vực định tessellation Việc so khớp hai dấu vân tay sau chuyển thành khớp với Mã ngón tay tương ứng chúng, thực đơn giản cách tính tốn khoảng cách Euclid hai Mã ngón tay Mơ hình hệ thống nhận diện ảnh vân tay V Mơ hình hệ thống nhận dạng ảnh vân tay Hiện nay, khoa học vân tay ngày phát triển với nhu cầu bảo mật nhận dạng cá nhân nhiều hệ thống tự động nhận dạng ảnh dấu vân tay quan tâm nghiên cứu rộng rãi ứng dụng trợ giúp người việc phân tích dấu vân tay Với tiến tính tốn cơng nghệ, phát triển nhanh chóng máy tính điện tử , nhiều hệ AFIS cơng bố hồn thiện đưa vào sử dụng 1.1 Mơ hình hệ thống FINDER Trong số mơ hình cơng bố, mơ hình hệ thống nhận dạng dầu tay tự động cục điều tra liên bang Mỹ FBI đưa vảo năm 70 mơ hình hồn chỉnh có tên hệ thống FINDER Nó có hiệu hẳn hệ thống xử lý dấu vân tay kiểu quang học, theo kiểu ngơn ngữ củ pháp trước 1.2 Mơ hình hệ thống AFIS Mơ tả q trình hệ thống: + Thu nhận ảnh Ảnh 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 bị đứt đoạn hay dính chặt vào nhau, ảnh bị mở mực hay nhiều nguyên nhân khác, + Tích điểm đặc trưng: Đây giai đoạn quan trọng trình xử lý Khỉ xây dựng sở liệu vân tay, khối trích điểm đặc trưng ảnh vân tay, mã hóa chúng lưu trữ vảo sở liệu để phục vụ cho giai đoạn xử lý sau nảy, cịn q trình nhận dạng vân tay cho trước, đặc điểm trích chọn phục vị cho việc phân loại đối sánh VI VII Ứng dụng công nghệ nhận diện vân tay - Quản lý đăng nhập - Truy cập vật lý - Điều tra tội phạm Tài liệu tham khảo - Handbook of Biometrics - https://www.slideshare.net/trongthuy1/luan-van-tim-hieu-ve-nhan-dangvan-tay-va-ung-dung-hot ... ngón tay Mơ hình hệ thống nhận diện ảnh vân tay V Mơ hình hệ thống nhận dạng ảnh vân tay Hiện nay, khoa học vân tay ngày phát triển với nhu cầu bảo mật nhận dạng cá nhân nhiều hệ thống tự động nhận. .. thống: + Thu nhận ảnh Ảnh 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... máy quét vân tay tại, bao gồm: khó khăn thao tác với ngón tay ướt khơ, biến dạng da áp lực ngón tay lên bề mặt máy qt khơng có khả phát ngón tay giả Lưu trữ ảnh vân tay Lưu trữ ảnh vân tay sở liệu