Luận án tiến sĩ một số giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống nhận dạng vân tay (TT)

I HC QUC GIA H NI TRNG I HC CễNG NGH NGUYN TH HNG THY MT S GII PHP NNG CAO HIU QU H THNG NHN DNG VN TAY Chuyờn ngnh: Khoa hc Mỏy tớnh Mó s: 62.48.01.01 TểM TT LUN N TIN S CễNG NGH THễNG TIN H Ni 2013 Cụng trỡnh c hon thnh ti: Trng i hc Cụng ngh - H Quc gia H Ni Ngi hng dn khoa hc: PGS TS Hong Xuõn Hun TS Nguyn Ngc K Phn bin 1: PGS TS Lng Chi Mai Vin Cụng ngh thụng tin, Vin Hn lõm KH&CN VN Phn bin 2: PGS TS Phan Trung Huy Trng i hc Bỏch khoa H Ni Phn bin 3: PGS TS Bựi Th Duy Hc vin Thanh Thiu niờn Vit Nam Lun ỏn c bo v trc hi ng cp i hc Quc Gia chm lun ỏn tin s hp ti Trng i hc Cụng ngh vo hi gi 00 phỳt, ngy 08 thỏng 01 nm 2014 Cú th tỡm hiu lun ỏn ti: - Th vin Quc gia Vit Nam - Trung tõm Thụng tin Th vin, i hc Quc gia H Ni M U Tớnh cp thit ca lun ỏn Cỏc quan h sụi ng v phc cỏc lnh vc hỡnh s v thng mi ũi hi cú cỏc h truy nguyờn t ng võn tay (AFIS) ỏng tin cy Mc dự ch ny ó c quan tõm t lõu nhng n cũn nhiu m cn nghiờn cu Trong bi toỏn thm nh (verification) hay bi toỏn xỏc thc, ta cn i sỏnh mt nh võn tay ng nhp vi mt nh võn tay ca ngi ng ký ó c lu tr xỏc nh xem chỳng cú ng nht, tc l cựng mt ngún sinh hay khụng? Vi bi toỏn truy nguyờn (identification), ta cú mt nh truy Iq v cn tỡm xem c s d liu (CSDL) ch bn lu tr cú nh no ng nht vi Iq hay khụng Nh vy bi toỏn xỏc thc l bi toỏn ca bi toỏn truy nguyờn C hai bi toỏn ny cú tờn gi chung l i sỏnh võn tay Núi cỏch khỏc, truy nguyờn l i sỏnh 1:N v thm nh l i sỏnh 1:1 Vic thm nh cú th l t ng (vi cỏc h kim soỏt truy cp) hoc vi s can thip th cụng bng chuyờn gia võn tay (vi cỏc h phỏp lý) nh võn tay bao gm cỏc loi: ln (rolled), n (plain) v du vt n hay hin trng (latent) Võn tay ln v võn tay n u cú th thu thp bng phng phỏp in mc hoc dựng thit b thu nhn võn tay sng Trong cỏc nh võn tay ny, võn tay sng cú cht lng tt nht v cỏc CSDL cụng khai trờn interrnet thng l ca loi ny Ch bn giy thng cú cht lng ti hn nhiu ca vt mc v bin dng phi tuyn ca u ngún tay ln/n, cũn võn tay hin trng cú cht lng ti nht v thng ch l mt phn ca u ngún tay Mt h truy nguyờn võn tay t ng (Automatic Fingerprint Identification System: AFIS) tt cn m bo hai yu t: chớnh xỏc cao v Tc i sỏnh nhanh Do nhu cu cụng tỏc an sinh xó hi rt ln nờn cỏc AFIS tt c bỏn rt t v k thut xõy dng chỳng c gi bn quyn hoc mt Cỏc ti liu cụng b cụng khai ch xõy dng cỏc h th nghim c bit, cỏc bi bỏo v x lý võn tay thng khụng cụng b chi tit thut toỏn m ch nờu lc phng phỏp, CSDL th nghim tin cy thng b gi bn quyn nờn khú so sỏnh thc nghim nghiờn cu ỏp ng nhu cu iu tra v trỏnh ph thuc vo cỏc phn mm thng mi, B Cụng an ó thnh lp mt nhúm nghiờn cu v AFIS v cho i phn mm C@FRIS, a vo ng dng thc t v c nhn gii thng Sỏng to Khoa hc Cụng ngh Vit Nam (VIFOTEC) 2008 C@FRIS l h thng dựng t ng húa cỏc tng th cn cc cụng dõn, cn cc can phm v tra cu du vt võn tay hin trng phc v cụng tỏc qun lý hnh chớnh v iu tra ti phm Tuy nhiờn, lm ch cụng ngh v a sn phm phc v tớch cc cho hot ng thc t thỡ cn phi tip tc nghiờn cu phỏt trin cụng ngh nn, nõng cp tớnh nng sn phm Mc tiờu ca lun ỏn Nghiờn cu: Mt s gii phỏp nõng cao hiu qu h thng nhn dng võn tay, ú chỳ trng cỏc ni dung: 1) Phõn on nh ch bn võn tay mi ngún nhm t ng tỏch cỏc nh võn tay tng ngún t mu ch bn 10 ngún v tớnh bn cht lng cho tng võn tay, bao gm c thụng tin liờn quan nh: im d thng, dng võn c bn, ng biờn ca ng võn, vựng trung tõm, chiu hng, 2) Nõng cp thut toỏn i sỏnh (matching) võn tay cho cỏc loi võn tay cú bin dng cao 3) T chc d liu hp lý tng tc x lý ca C@FRIS v bo v an ninh an ton h thng, chng xõm nhp bt hp phỏp 4) Phng phỏp truy nguyờn võn tay hin trng Cỏc úng gúp chớnh ca lun ỏn 1) xut hai thut toỏn phõn on thụ v phõn on mn Thut toỏn phõn on thụ nhm ct tỏch riờng cỏc nh võn tay t ch bn 10 ngún thnh 20 nh ngún riờng r da trờn k thut tin x lý nh nh chun húa, lm trn, chuyn i nh phõn v sau ú tin hnh dũ biờn Thut toỏn phõn on mn nhm tỏch vựng võn cht lng cao vựng nn v vựng nhiu trờn nh võn tay tng ngún thun tin cho vic trớch chn v ỏnh giỏ c trng 2) nõng cp thut toỏn nhn dng cỏc võn tay ln /n cú bin dng cao, lun ỏn xut phng phỏp i sỏnh võn tay nh k thut nn chnh Thin-Plate-Spline (TSP) a phng v cu trỳc im a phng kh hin tng mộo phi tuyn 3) xut gii phỏp t chc CSDL da trờn s kt hp k thut ỏnh ch s CSDL theo mó ngún, theo dng võn v c im nh, sp hng d liu v song song húa nhm tng tc x lý thụng tin cho quỏ trỡnh truy nguyờn võn tay hin trng xut s dng v ci t h thng BioPKI bo v h C@FRIS, bao gm cỏc cụng on: kim soỏt xỏc thc ch th ng nhp h thng, truy cp CSDL, tớnh nng dựng ch ký s v xỏc thc ch ký, tớnh nng mó húa/gii mó trờn ng truyn v cỏc quỏ trỡnh trao i d liu 4) ci tin phng phỏp truy nguyờn võn tay hin trng, lun ỏn xut mt kin trỳc a tng nhm kt hp hiu qu ca nhiu phng phỏp khỏc cho kt qu tng hp tt hn v rỳt ngn thi gian v danh sỏch tỡm kim Kt qu th nghim trờn CSDL C@FRIS DB v trờn CSDL FVC2004 cho thy hiu qu ni tri ca cỏc gii phỏp mi xut so vi cỏc phng phỏp hin hnh khỏc B cc ca lun ỏn Ngoi phn kt lun, lun ỏn c t chc thnh nm chng Chng gii thiu nhng c bn ca h nhn dng võn tay v mt s k thut liờn quan cn dựng v sau Hai thut toỏn phõn on thụ v mn c trỡnh by Chng Chng trỡnh by phng phỏp hiu qu truy nguyờn võn tay bin dng da trờn mụ hỡnh nn chnh tng phn v cu trỳc im a phng Chng trỡnh by gii phỏp t chc d liu v bo v an ninh an ton h thng Kin trỳc a tng ci tin chin lc truy nguyờn võn tay hin trng c trỡnh by Chng Chng TNG QUAN V H NHN DNG VN TAY 1.1 Bi toỏn nhn dng võn tay 1.1.1 Cỏc khỏi nim c bn Võn tay l nhng vt ln to nờn cỏc hoa trờn b mt da u cỏc ngún tay m ta quen gi l cỏc dũng ng võn Mt th mu ó c in võn, c gi l mt ch bn v thng gm hai loi: võn tay ln (rolled) v võn tay n (plain) Võn tay c thu nhn bi cỏc sensor gi l võn tay sng, dng ny ph bin cỏc nc cụng nghip Du vt võn tay ca nghi can li hin trng gi l võn tay hin trng, dng võn ny cht lng xu v khụng y nờn rt khú nhn dng Mt cu trỳc ng võn lý tng bao gm cỏc dũng ng võn v cỏc dũng ng rónh chy xen k nhau, song song vi nhau, mt ng võn b kp gia hai ng rónh v ngc li, mt ng rónh b kp gia hai ng võn Tựy theo cht lng m nh võn tay c chia lm con: vựng cú cu trỳc rừ rng, vựng b phỏ hy nhng cú th khụi phc li c v vựng b phỏ hy khụng th khụi phc c c trng ca võn tay: Hỡnh dng cỏc ng võn tay rt phong phỳ, song cú th phõn loi chỳng theo cỏc lp khỏc Vựng võn trung tõm dựng phõn loi l vựng võn nm chớnh gia mt du võn tay c gii hn bi ng bao trờn v ng bao di Vic phõn loi ng võn giỳp rỳt ngn thi gian nhn dng võn im gp ca ba dũng võn khỏc c gi l tam phõn im (delta), cũn im m quanh nú cú mt dũng võn chy vũng quanh c gi l tõm im (core) S m võn l s ng võn ct on thng ni hai im mc im mc cú th l tõm im (core), tam phõn im (delta) hay im c trng chi tit Cỏc dng c bn ca võn tay: Cn c vo cỏch sp xp chung ca cỏc dũng ng võn, cú th phõn võn tay thnh dng c bn c bn ch yu: hỡnh cung, hỡnh quai v hỡnh xoỏy c im chi tit ca võn tay: Mt s ng võn ang chy liờn tc ri n mt v trớ no ú hoc b phõn hai, ba nhỏnh (im r nhỏnh) hoc cú b t ngt kt thỳc (im ct) gi l nhng c im chi tit 1.1.2 Bi toỏn nhn dng võn tay Cho mt c s d liu (hay h s) gm cỏc nh võn tay lu tr v mt nh võn tay truy vn, ta cn tỡm c s d liu ny cú nh võn tay no cựng mt ngún sinh vi nh truy hay khụng? Nu cú thỡ ch nh ny 1.1.3 ng dng ca bi toỏn nhn dng võn tay Lun ỏn nờu vớ d in hỡnh ng dng nhn dng võn tay cỏc c quan phỏp lý: xỏc minh cụng dõn ó c cp chng minh nhõn dõn hay cha; truy tỡm ti phm v xỏc nh danh tớnh ngi b bt gi 1.2 H thng nhn dng võn tay t ng Mt h thng nhn dng võn tay t ng thụng thng cú hai chc nng c bn: xõy dng CSDL v tra tỡm ch bn võn tay Xõy dng CSDL võn tay tc l thc hin cỏc cụng vic: Thu thp ch bn ca cỏc i tng qun lý, quột ch bn, nhp thụng tin thuc tớnh (s i tng, h tờn, nm sinh, ), phõn loi võn tay theo dng c bn, x lý trớch chn t ng cỏc c im chi tit, lu v t chc CSDL Tra tỡm ch bn võn tay l xỏc nh xem i tng cú ch bn võn tay ú ó cú CSDL hay cha, s h s i tng ng ký l bao nhiờu Khi xõy dng CSDL võn tay cng nh tra tỡm u ũi hi phi phõn loi v trớch chn cỏc im c trng chi tit trc tin hnh i sỏnh Hỡnh 1.1 l s tng quỏt ca h thng nhn dng võn tay Hỡnh 1.1: S tng quỏt ca h nhn dng võn tay t ng 1.3 Tỡnh hỡnh nghiờn cu, ng dng cỏc h nhn dng võn tay t ng Cụng ngh nhn dng võn tay t ng núi chung trờn th gii ó c nghiờn cu phỏt trin t khỏ lõu Ngay t nhng nm sỏu mi ca th k trc nhiu h thng ó c a vo hot ng ti hng trm c quan cnh sỏt trờn th gii Ph bin nht l sn phm ca ba cụng ty ln, ú l Morpho ca Phỏp, NEC ca Nht, v PRINTRAK ca M Nhiu ng dng c trin khai theo nhiu qui mụ khỏc nhau, t hng triu bn ghi (NEWYORK, TOKYO, Cnh sỏt CANADA) n cỏc h qui mụ nh hng nghỡn bn ghi Ngoi cỏc hóng ln trờn, nhiu nc, ngi ta cng ó t xõy dng cỏc h nhn dng võn tay t ng dựng riờng cho c quan cnh sỏt ca h nc ta, t nhng nm 90, c quan cnh sỏt cng ó nhp, v a vo s dng h thng nhn dng võn tay Morpho AFIS ca hóng SAGEM ca Phỏp Qua 10 nm s dng ó xõy dng v a vo khai thỏc mt CSDL qui mụ 1,3 triu ch bn, nhu cu thc t Trung ng phi xõy dng c CSDL khong triu ch bn Cũn ti hu ht cỏc a phng, cụng vic phõn loi v tra cu võn tay ti phm ch yu hin phi thc hin bng phng phỏp th cụng Vic m rng h thng ng dng cho qui mụ c nc s cn phi u t tip rt nhiu ngoi t v chc chn nu tip tc nhp ngoi s cng ngy cng b l thuc nhiu hn vo cụng ngh nc ngoi nõng cao tớnh ch ng cụng ngh, B Cụng an ó ch trng v to iu kin cho Phũng Thớ nghim Mụ phng v Tớch hp h thng phỏt huy ni lc t xõy dng cho Cụng an Vit Nam mt sn phm AFIS dựng cho ton ngnh c to iu kin v c s vt cht khỏ thun li, Nhúm tỏc gi thuc Phũng Thớ nghim Mụ phng v Tớch hp h thng ó cho i mt sn phm AFIS mang tờn C@FRIS Tuy ó t c mt s kt qu bc u ỏng khớch l nhng cng nh hu ht cỏc sn phm AFIS khỏc, vic trỡ cỏc tớnh nng v khụng ngng ci tin cụng ngh ỏp ng tt hn na cỏc tiờu c bn v tc , v chớnh xỏc, nng sut nhp liu, tớnh tin dng, tớnh tng thớch, kh nng qun lý CSDL dung lng qui mụ ln, l mt ũi hi cú tớnh sng cũn i vi sn phm C@FRIS V mt cụng ngh, mc dự nhng nm gn õy ó cú nhiu tin b ỏng k vic nõng cao hiu qu cỏc h thng nhn dng võn tay t ng Cỏc cuc thi cỏc thut toỏn thm nh võn tay FVC2000 - FVC2006 cỏc trung tõm nghiờn cu hng u trờn th gii phi hp t chc hai nm mt ln, ó ghi nhn s tin b v chớnh xỏc t c hin l vo khong 96%, 4% sai s thỡ cú 2% l t l t chi sai v 2% t l chp nhn sai Do ú, nhu cu tip tc nghiờn cu nhm hon thin hn na tin cy, tớnh n nh, tớnh hiu qu ca cỏc h thng nhn dng võn tay cũn rt cp thit Trờn c s phõn tớch cỏc kt qu nghiờn cu t c quỏ trỡnh nghiờn cu v trin khai ng dng h C@FRIS, cng nh nhng ni dung cn tip tc ci tin, lun ỏn xut tip tc nghiờn cu phỏt trin cỏc ni dung c th nh sau: ã ã ã ã ã Phõn on ch bn tỏch nh v ỏnh giỏ võn tay t ng Phỏt trin cỏc thut toỏn i sỏnh nhanh v chớnh xỏc cho cỏc loi võn tay T chc d liu hp lý tng tc truy nguyờn Bo v h thng h c dựng chung trờn mng Hon thin phng phỏp truy nguyờn võn tay hin trng trờn CSDL qui mụ ln Trong cỏc chng tip theo, lun ỏn s trỡnh by cỏc úng gúp ca lun ỏn cho cỏc ch ny Chng THUT TON PHN ON CH BN MI NGểN Chng ny trỡnh by thut toỏn mi phỏt trin phõn on võn tay t nh biu mu ch bn mi ngún Kt qu ch yu ca chng ó c cụng b hi tho khoa hc v trờn Tin hc v iu khin hc 2.1 Bi toỏn phõn on nh võn tay t ng Phõn on c hiu l cụng on x lý tỏch vựng võn tay cn quan tõm phn nn ca nh Vi mc cao hn, liờn quan n ỏnh giỏ cht lng võn tay, phõn on võn tay theo ngha tỡm vựng quan tõm cht lng cao v coi ú nh võn tay xỏc nh Vic gii hn li xỏc nh ca mi võn tay cũn l thụng tin quan trng giỳp cho quỏ trỡnh i sỏnh hiu qu hn nh xỏc nh c giao chung ca hai võn tay v gin lc bt cỏc phộp so sỏnh khụng cn thit i vi cỏc c im chi tit nm ngoi vựng giao chung ny 2.2.1 Khỏi nim phõn on nh Phõn on nh tng quỏt: Phõn on nh (image segmentation) l mt quỏ trỡnh thc hin vic tỏch t vựng nh thnh mt hay mt s vựng cỏc im nh cựng tha mt s tớnh cht chung no y nh theo mu sc, mc xỏm, kt cu b mt, chiu hng, Mi vựng thng c biu din bng mt cỏc im nh liờn thụng cựng tha mt tiờu nhn bit Tiờu ny ph thuc vo mc tiờu c th ca tng loi ng dng Sau phõn on mi im nh ch thuc v mt hai lp: vựng quan tõm v vựng khụng quan tõm Mt cỏch tng quỏt, cú th coi phõn on l bi toỏn nhn dng cỏc im (pixel) nh phõn thnh hai lp: lp quan tõm v lp khụng quan tõm, ú cỏc mu hc cú th cho trc (hc cú thy) hoc khụng cho trc (hc khụng cú thy hay hc t ng) Phõn on nh võn tay: Phõn on nh l quyt nh phn nh no thuc vựng cn quan tõm, vựng nh no l vựng nn bao quanh v vựng no l biờn hay nhiu ca nh Phõn on nh ch bn võn tay 10 ngún m chng ny ny cp l mt trng hp ng dng c th ca k thut phõn on nh Nhim v ca nú l phỏt hin v tỏch vựng ng võn ca cỏc u ngún tay vựng nn trờn cỏc ụ ca ch bn 10 ngún 2.1.2 Bi toỏn phõn on nh ch bn võn tay t ng Hỡnh 2.1: Mu ch bn võn tay mi ngún Cho mt ch bn võn tay 10 ngún nh Hỡnh 2.1 Hóy xõy dng thut toỏn t ng nh v v tỏch t ch bn võn tay 10 ngún thnh 20 vựng riờng r nh sau: 10 vựng nh cho 10 ngún ln, 10 vựng cho 10 ngún n (gm vựng nh cho ngún cỏi phi, cỏi trỏi v vựng lu ngún chm trỏi v vựng cho ngún chm phi) 2.1.3.Mt s thut toỏn phõn on Mc ny, lun ỏn phõn tớch, ỏnh giỏ mt s thut toỏn phõn on ca cỏc tỏc gi khỏc xut liờn quan n ch quan tõm hin 2.2 xut thut toỏn x lý phõn on nh ch bn 2.2.1 Thut toỏn phõn on thụ Bc 1: X lý chun hoỏ v lm trn nh 1.1 X lý chun hoỏ mc xỏm nh tc l thay i mc xỏm ban u I(x,y) tng ca s nh bng mc xỏm mi N(x,y) nh sau: ỡ V0 * (I(x, y) - M) , ùM + V ù N ( x, y ) = V0 * (I(x, y) - M) ù , ùM V ợ cho I ( x, y ) > M cho I ( x, y ) Ê M (2.1) Trong ú, I(x,y) l mc xỏm ban u ti im (x,y), M=(1/w2) w (I), V=(1/w2) w (I-M)2 ln lt l mc xỏm trung bỡnh v phng sai mc xỏm c lng trờn ca s kớch thc wxw (phn thc nghim chn w=32), M0, V0 ln lt l mc xỏm trung bỡnh v phng sai mc xỏm cn chun hoỏ, N(x,y) l mc xỏm mi sau chun hoỏ (M0, V0 cú th chn tựy ý, nhng phn thc nghim chn M0=V0=100) (Cn lu ý rng: Nu ca s võn tay bt k cú M=M0, V=V0 thỡ N(x,y)=I(x,y)) 1.2 Dựng ca s wxw im nh quột ln lt t trỏi qua phi t trờn xung di thay th giỏ tr mc xỏm nh hin ti bng giỏ tr trung bỡnh ca cỏc im nh trờn ca s Chuyn i nh v dng nh phõn, dựng ngng l giỏ tr mc xỏm trung bỡnh a phng, tớnh trờn ca s wxw 1.3 Tin hnh dũ biờn bng thut toỏn dũ biờn 8-liờn thụng v x lý xp x tuyn tớnh tng on biu din cỏc ng biờn thnh nhng a tuyn biờn khộp kớn tng hiu qu thut toỏn dũ biờn phỏt hin vựng võn, cn chn bc li phự hp lc ly cỏc vựng võn, loi bt cỏc vựng nhiu nh Phn thc nghim ta s gi nh vựng võn nht cú kớch thc 8x8mm v vựng võn ln nht cú kớch thc 20x20mm nờn bc li thớch hp c chn l 8mm Bc 2: X lý kt qu dũ biờn, xỏc nh a giỏc ngoi tip vựng võn cn ct 2.1 Tớnh bao li ca nh a tuyn biờn vựng c chn bng thut toỏn Graham Sau ú tớnh hỡnh ch nht ngoi tip bao li xỏc nh ca s ct nh 2.2 Kim tra ca s nh vi cỏc iu kin rng buc: din tớch ti thiu, din tớch ti a, v trớ tng i ca khung hỡnh so vi mu ch bn 2.3 Kim tra th t ngún: Ni dung ca vic kim tra th t ngún l dựng thut toỏn i sỏnh võn tay ó xut Chng tin hnh i sỏnh tng võn tay 10 ngún vựng di vi tng võn tay 10 ngún vựng gia ch bn a kt lun v trớ cỏc ngún c ln cú ỳng th t biu mu qui nh hay khụng 2.4 Tớnh cỏc giỏ tr Xmin, Ymin, Xmax, Ymax ca cỏc nh bao li ng biờn, tc l hỡnh ch nht ngoi tip nh v to khung ct 2.5 Hin th v x lý tng tỏc cỏc trng hp c bit nh cỏc ch bn ln thiu ngún, ln sai quy cỏch khụng tho iu kin thm nh Bc 3: Hin th kt qu nh v khung ct thm nh bng mt thng v chuyn sang cụng on tng tỏc 2.2.1 Thut toỏn phõn on mn Ngoi cỏc thuc tớnh truyn thng nh Mean, Variance ta xut b sung thờm ba ch tiờu mi nhn dng cỏc vựng võn cht lng thp: mt D, tng cong C v nng lng E Mt D l mt cỏc nh ca cỏc on ngn ca cỏc a tuyn ng võn i qua wxw, c c trng bng s lng nh ú cong ti mt nh a tuyn c o bng giỏ tr gúc i hng ca a tuyn ti nh ú cong C ca bng tng cong ca cỏc nh ú Nng lng ti mt nh a tuyn c o bng giỏ tr chờnh lch cong ca a tuyn ti nh ú so vi nh trc nú Nng lng E ca bng tng nng lng ca cỏc nh ú Gi s ta cú a tuyn {P}1N = {(x1,y1,1), (x2,y2,2), (xn,yn,N)}, ú cong ti nh Pi v cong ca wxw c nh ngha nh sau: C(Pi) = (i - i-1), i=2 N (2.2) Cwxw = wxw C(Pi) (2.3) V nng lng ti nh Pi v nng lng ca wxw c nh ngha nh sau: E(Pi) = C(Pi) - C(Pi-1) , i=2 N 10 (2.4) Verifinger rừ nột hn ch yu l nh khõu tin x lý nh trc tin hnh vector húa khụng thuc phm vi x lý ca thut thut toỏn phõn on Chng3 PHNG PHP I SNH VN TAY DA TRấN Mễ HèNH NN CHNH A PHNG Chng ny xut gii phỏp mi ci tin thut toỏn i sỏnh võn tay n v võn tay ln da trờn vic kt hp kh cỏc hin tng mộo phi tuyn Kt qu ca chng ó c cụng b hi ngh Quc t The International Conference on Computing, Management and Telecommunications (ComManTel2013) 3.1 Bi toỏn i sỏnh võn tay v mt s liờn quan Mc ny, lun ỏn gii thiu túm tt phng phỏp i sỏnh TCT, mụ hỡnh nn chnh TPS 3.1.1 i sỏnh võn tay v lc i sỏnh da trờn c trng chi tit (TCT) Bi toỏn i sỏnh võn tay cú th phỏt biu nh sau: Cho trc hai nh võn tay truy (query) Iq v võn tay mu (template) It, cn tr li xem hai nh ny cú phi l cựng mt ngún tay in hay khụng? Cõu tr li trc ht c th hin qua kt qu tớnh im ging (similarity) gia hai võn tay Cỏc im TCT (Minutiae) biu din võn tay di dng cỏc im TCT, cỏc nh võn tay Iq v It trc ht phi c x lý qua cỏc khõu tin x lý v trớch chn, ỏnh giỏ c trng Ký hiu Mq v Mt tng ng l TCT ca hai nh võn tay Iq, It: Mq = {m1, m2, , mM}; vi mi= (xi,yi,qi), i = 1, ,M (3.1) ú (xi, yi) l ta ca mi trờn mt phng nh R2 ca Iq, cũn qi l hng võn ti im mi; Mt = {m1, m2, , mN'}; vi mi'= (xi,yi,qi), i = 1-N (3.2) ú (xi,yi) l ta ca mi' trờn mt phng nh R2 ca It, cũn qi l hng võn ti im mi' Lc i sỏnh da trờn TCT Ngi ta s tỡm phộp bin i chng nh thớch hp t mt phng nh ca Iq vo mt phng nh ca It xỏc nh cỏc cp im tng ng ca Mq v Mt Cp im mi (Mq) v mj'(Mt) gi l tng ng nu nh mi ca mi qua phộp bin i ny thuc vo lõn cn bỏn kớnh r ca mj', trng hp ny ta núi mi trựng khp vi mj' Khi hai nh Iq v It l cựng mt ngún c th in (genuine: chớnh danh), thỡ thng phỏt hin c nhiu cp im TCT tng ng hn so vi trng hp chỳng l cỏc ngún khỏc in (impostor: gi danh) Trờn thc t, hin tng bin dng phi tuyn v nhiu nh nờn hai nh l chớnh danh thỡ cng khú tỡm c cỏc im TCT tng ng tng ụi mt 13 Gi s ta tỡm c n cp im tng ng ca hai nh, nq v nt tng ng l s im TCT mi nh Iq v It, ging ca hai nh võn tay c c trng bng o S(It,Iq) c cho bi cụng thc: S(It,Iq) = n2/nt nq (3.3) Vi cỏc giỏ tr ngng Smax v Smin chn trc, nu S(It,Iq) Smax ta kt lun hai võn tay ny l trựng khp v l nh ca cựng mt ngún, cũn nu S(It,Iq) < Smin thỡ chỳng khụng trựng khp vi xỏc sut sai gn bng khụng i vi cp võn tay cú ging S(It,Iq) nm khong [Smin, Smax] quyt nh c a da theo ngng St ẻ [Smin, Smax] vi xỏc sut sai loi I (FAR) v sai loi II (FRR) Vỡ vy, ci tin gii thut, hn ch sai sút, nhng cp võn tay cú ging nm khong ny cn c tip tc nn chnh bin dng ci thin ging 3.1.2 Mụ hỡnh nn chnh TPS Mc ny gii thiu mụ hỡnh nn chnh TPS v phng phỏp i sỏnh TPS ton cc (s c ký hiu l G-TPS) 3.2 xut phng phỏp nn chnh tng phn 3.2.1 Cu trỳc võn rónh liờn thuc v to sinh cỏc im gi TCT Cu trỳc võn rónh liờn thuc Võn rónh liờn thuc c cu thnh t ng võn liờn thuc vi TCT ú v ng rónh liờn thuc vi TCT i ngu vi TCT ú To sinh cỏc im trờn cp võn rónh liờn thuc v b sung cỏc cp im tng ng: Ký hiu l0 l di (thng c chn ~ bc võn) v lmax =4l0 Tp cỏc im gi TCT c to sinh trờn cu trỳc võn- rónh liờn thuc ca cỏc cp im tng ng nh sau: Vi mi im TCT, ta dũ t im ny trờn nh võn v t im TCT i ngu trờn nh rónh xỏc nh cỏc im lng húa cỏch u vi bc l0 cho n gp im biờn hoc di vt quỏ ngng lmax thỡ dng Cỏc im ny gi l gi TCT 3.2.2 Phõn i sỏnh TPS v chn cỏc cp im khng ch thc hin i sỏnh TPS tng phn ta cn phõn nh thnh v chn cỏc im khng ch trờn cho bin i TPS ca mi 3.2.3 Mụ t thut toỏn nn chnh a phng (P-TPS) Vi hai nh võn tay Iq, It ; cỏc c trng chi tit ln lt l Mq, Mt ; Bng thut toỏn i sỏnh c bn s dng phộp bin i affine ta thu c cỏc cp im tng ng M1 ban u v cỏc cp võn rónh liờn thuc M1* ca chỳng, thut toỏn P-TPS c mụ t nh sau: D liu vo: Tp TCT Mt, Mq; S TCT nt, nq; Tp cỏc cp TCT tng ng ban u M1 vi n cp, n* cỏc cp TCT tng ng v võn rónh liờn thuc M1* Ngng nn chnh smin , smax ; Bc li: step; 14 D liu ra: S im tng ng sau nn chnh n v ging tng th ca hai võn tay s Sng lc cỏc cp im TCT tng ng theo cp võn rónh liờn thuc: (n l s cp TCT ban u, n' smax ) chuyn sang nu khụng: 5.1 n n; 5.2 Quay li 2; Kt thỳc 3.3 Kt qu thc nghim so sỏnh hiu qu gia hai phng phỏp P-TPS v G-TPS ca Li l phng phỏp tt hin nay, lun ỏn xut kch bn th nghim ci t c hai thut toỏn v so sỏnh hiu qu i sỏnh Mc dự kt qu thc nghim ca lun ỏn tin hnh trờn CSDL ch bn C@FRIS DB ca Cụng an H Ni v h C@FRIS cho thy phng phỏp mi tt hn nhiu so vi phng phỏp G-TPS, song khỏch quan, mc ny trỡnh by kt qu th nghim ca hai thut toỏn trờn CSDL FVC2004 (DB1, DB3) Vi tng phộp i sỏnh, c hai thut toỏn P-TPS v G-TPS u s dng chung cỏc cp TCT ban u c xỏc nh nh thut toỏn Verifinger 4.2 (VF) FVC2004 DB DB1 DB3 Trung bỡnh Bng 3.1: So sỏnh chớnh xỏc nn chnh trờn CSDL FVC 2004 DB EER(%) FAR100(%) FAR1000(%) ZeroFAR(%) VF 3.91 4.03 3.97 G-TPS 3.24 1.97 2.61 P-TPS 2.48 1.25 1.87 VF G-TPS P-TPS VF G-TPS P-TPS 7.11 5.89 4.68 12.43 11.47 7.76 7.43 3.16 2.22 12.64 7.59 5.47 7.27 4.26 3.45 12.54 9.53 6.62 15 VF 17.96 14.32 16.14 G-TPS 14.70 9.18 11.94 P-TPS 12.13 7.19 9.66 Ghi chỳ: FAR100 (phn trm FRR nh nht FAR