Tìm hiểu về nhận dạng vân tay và khả năng ứng dụng trong quản lý cấp phát kiểm soát hộ chiếu điện tử

MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHẬN DẠNG VÂN TAY 1.1 Sự cần thiết nhận dạng ảnh sinh trắc 1.2 Lịch sử quản lý, nhận dạng vân tay ứng dụng hệ thống nhận dạng ảnh vân tay 1.3 Các đặc điểm nhân chủng học vân tay 1.4 Thu nhận lƣu trữ ảnh vân tay 1.4.1 Thu nhận ảnh vân tay 1.4.2 Lưu trữ ảnh thông tin đặc trưng vân tay 11 1.5 Tiền sử lý ảnh vân tay 11 1.6 Các đặc trƣng vân tay trích chọn đặc trƣng 12 1.7 Vai trò điểm đặc trƣng cục hƣớng điểm đặc trƣng cục nhận dạng ảnh vân tay 15 1.8 Phân lớp vân tay 16 1.8.1 Những mẫu vân tay 16 1.8.2 Khái quát phân loại tự động dấu vân tay 19 1.9 Mơ hình hệ thống nhận dạng ảnh vân tay 20 1.9.1 Mơ hình hệ thống FINDER 20 1.9.2 Mơ hình hệ thống AFIS 22 CHƢƠNG 2: HỘ CHIẾU ĐIỆN TỬ VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TÁC QUẢN LÝ XUẤT NHẬP CẢNH 24 2.1 Hộ chiếu điện tử gì? 24 2.2 Tình hình triển khai hộ chiếu điện tử giới 24 2.2.1 Tình hình giới 24 2.2.2 Tình hình nước 25 2.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng triển khai cơng nghệ sinh trắc học nƣớc giới 26 2.3.1 Khuyến cáo Tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế - ICAO việc triển khai ứng dụng hộ chiếu điện tử 26 2.3.2 Tình hình triển khai công nghệ sinh trắc học nước ứng dụng hộ chiếu điện tử 27 2.4 Tiêu chuẩn ICAO hộ chiếu điện tử 28 2.4.1 Ảnh mặt, ảnh vân tay ảnh tròng mắt 28 2.4.2 Thông tin lưu chíp kích thước chíp điện tử 29 2.4.3 Quy định chíp điện tử sử dụng hộ chiếu 29 2.4.4 Cấu trúc liệu logic 31 2.4.5.Quy trình kiểm sốt truy cập thơng tin chíp điện tử 33 2.4.6 Những vấn đề cần lưu ý sử dụng chíp điện tử không tiếp xúc 36 2.4.7 Dữ liệu chíp điện tử hộ chiếu bảo vệ ? 37 2.5 Ứng dụng hộ chiếu điện tử công tác quản lý xuất nhập cảnh 38 2.5.1 Một số vấn đề cần quan tâm triển khai hộ chiếu điện tử 40 2.5.2 Một số vấn đề cần quan tâm cấp phát hộ chiếu điện tử 40 2.5.3 Một số vấn đề cần quan tâm hệ thống kiểm soát XNC cửa 40 CHƢƠNG 3: VÂN TAY TRONG HỘ CHIẾU ĐIỆN TỬ VÀ ỨNG DỤNG NHẬN DẠNG XÁC THỰC VÂN TAY PHỤC VỤ KIỂM SOÁT XUẤT NHẬP CẢNH 41 3.1 Lựa chọn vân tay hộ chiếu điện tử 42 3.2.Những vấn đề đặt thu nhận đƣa vân tay vào hộ chiếu điện tử có vân tay 43 3.2.1.Thu nhận ảnh vân tay 43 3.2.2 Lưu trữ ảnh vân tay vào chip 44 3.3 Quá trình xác thực vân tay qua trạm kiểm soát cửa 44 3.4 Nhận dạng xác thực vân tay hộ chiếu điện tử ứng dụng phục vụ cơng tác kiểm sốt cửa 45 3.4.1 Các phương thức nhận dạng đối sánh vân tay 45 3.4.2 Lựa chọn phương pháp để thực nghiệm 46 3.4.3 Thuật tốn chương trình thực nghiệm 46 3.4.3.1 Tìm kiếm chi tiết 47 3.4.3.2 Thuật toán Hough 48 3.4.3.3 Thuật toán đối sánh vân tay 50 3.5 Đánh giá kết hƣớng phát triển ứng dụng tƣơng lai 54 3.5.1 Đánh giá kết đạt luận văn 54 3.5.2 Hướng phát triển khả ứng dụng tương lai 54 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 DANH MỤC VIẾT TẮT XNC Xuất nhập cảnh CSDL Cơ sở liệu ANQG An ninh quốc gia TTATXH Trật tự an toàn xã hội ICAO International Civil Aviation Organization LDS Logic data structure APEC Asia – Pacific Economic Coperation MRZ Machine Readable Zone (Vùng liệu đọc máy) RFID Radio Frequency Identification AFIS Automated Fingerprint Identification System IAFIS Intergrated Automated Fingerprint Identification System MỞ ĐẦU Ngày nay, với tiến vượt bậc khoa học kỹ thuật nói chung, mơn khoa học nhận dạng ảnh thu thành tựu to lớn chứng tỏ vai trò thiếu với ứng dụng sâu rộng khoa học kỹ thuật đời sống Một phận khoa học xử lý ảnh nhận dạng ảnh vân tay nghiên cứu từ lâu đưa vào áp dụng đời sống Đồng thời việc phát triển thiết bị phần cứng phương diện thu nhận, hiển thị, tốc độ xử lý mở nhiều hướng cho công nghệ nhận dạng nói chung nhận dạng ảnh vân tay nói riêng Nó giải tốn giám sát tự động, bảo mật liệu, xác thực cá nhân phục vụ quan, ngân hàng … Khơng nằm ngồi phát triển chung đó, nước ta công nghệ nhận dạng vân tay nghiên cứu ứng dụng vào hộ chiếu điện tử góp phần thực cải cách thủ tục hành cơng tác quản lí XNC, đồng thời phát huy công tác nghiệp vụ ngành Công an, phục vụ tích cực đường lối đối ngoại Đảng Nhà nước, góp phần vào cơng xây dựng bảo vệ Tổ quốc tình hình Cơng nghệ sinh trắc áp dụng phổ biến lâu đời công nghệ nhận dạng vân tay Dấu vân tay đặc điểm quan trọng để phân biệt người người khác Công nghệ mang lại nhiều thành lớn lao mặt khoa học cơng nghệ nói chung đời sống người nói riêng Hiện nay, vân tay cơng nghệ mang tính bảo mật tốt thơng dụng Nhiều sản phẩm công nghệ ứng dụng vân tay để bảo vệ thông tin, tài sản, liệu : máy vi tính, két sắt, khóa cửa, máy chấm công, … Các nước phát triển bắt đầu triển khai ứng dụng công nghệ nhận dạng vân tay vào chứng minh thư, hộ chiếu điện tử Xuất phát từ tình hình trên, em mạnh dạn chọn cơng nghệ nhận dạng vân tay để tìm hiểu, nghiên cứu đề tài : “Tìm hiểu nhận dạng vân tay khả ứng dụng quản lý cấp phát, kiểm soát hộ chiếu điện tử” thuộc phạm vi vấn đề nêu để làm khóa luận tốt nghiệp nhằm góp phần đáp ứng yêu cầu nghiên cứu lý luận, phục vụ công tác an ninh, đấu tranh phòng chống tội phạm “Sản xuất phát hành hộ chiếu điện tử Việt Nam” đề án quốc gia cải cách thủ tục hành Hiện giới có 45 nước vùng lãnh thổ thức triển khai phát hành hộ chiếu điện tử, nhiều nước sớm đưa vào sử dụng loại hộ chiếu từ năm 2000 Việc nước ta triển khai nghiên cứu ứng dụng hộ chiếu điện tử cần thiết phù hợp với tình hình mà APEC dự kiến đến năm 2012, tồn khối hồn tất lộ trình áp dụng hộ chiếu điện tử quản lý XNC Xuất phát từ tình hình đó, Cục quản lý xuất nhập cảnh chủ động nghiên cứu tìm hiểu thơng tin hữu ích hội nghị, hội thảo quốc tế, qua tổ chức, công ty chuyên cung cấp thiết bị, phần mềm giải pháp sinh trắc học; lập Tổ nghiên cứu hộ chiếu điện tử với nhiệm vụ cụ thể tập hợp thông tin, đề xuất tiêu chuẩn, lộ trình giải pháp triển khai ứng dụng hộ chiếu điện tử Khi đề án hộ chiếu điện tử hoàn thành tạo thuận lợi cho khách xuất, nhập cảnh vào Việt Nam; tăng cường khả chống khủng bố, tội phạm quốc tế đối tượng xấu lợi dụng đường XNC hợp pháp để chống phá nước ta Đồng thời góp phần tăng cường quan hệ đầu tư thương mại với khu vực thúc đẩy tiến trình hội nhập kinh tế quốc tế Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo khóa luận bao gồm chương: Chương I: Tổng quan nhận dạng vân tay Chương II: Hộ chiếu điện tử ứng dụng công tác quản lý xuất nhập cảnh Chương III: Vân tay hộ chiếu điện tử ứng dụng nhận dạng xác thực vân tay phục vụ kiểm soát xuất nhập cảnh Do đề tài lý thú em, mặt kác tài liệu cho nghiên cứu không nhiều, kết đạt chắn chưa thể thỏa mãn yêu cầu thực tế đặt Em kính mong thầy/ góp ý thêm để luận văn em đạt gần với thực tế Em xin chân thành cảm ơn Người thực Sinh viên Phạm Thế Vinh CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHẬN DẠNG VÂN TAY 1.1 Sự cần thiết nhận dạng ảnh sinh trắc Nhận dạng sinh trắc đề cập đến việc sử dụng đặc tính hành vi thể chất (ví dụ: vân tay, gương mặt, chữ kí, trịng mắt…) có tính chất khác biệt để nhận dạng người cách tự động Trong tổ chức, sở hành chính, khoa học… ln có nhu cầu kiểm tra trả lời câu hỏi: “Một người có quyền vào sử dụng thiết bị hay khơng?”, “Một cá nhân có quyền truy cập thơng tin mật hay không? …” Người ta nhận thấy đặc trưng sinh trắc dễ dàng bị thay thế, chia sẻ hay giả mạo…, chúng xem đáng tin cậy nhận dạng người so với phương pháp dựa vào thẻ truyền thống (ví dụ: dùng chìa khóa…), phương pháp dựa bào trí thức (ví dụ: dùng mật khẩu) Nhận dạng sinh trắc ngày cung cấp mức độ an tồn cao hơn, tính hiệu cao thuận tiện cho người dùng Vì vậy, hệ thống sinh trắc triển khai thử nghiệm ngày nhiều khu vực quản lý thuộc phủ (xuất nhập cảnh, chứng minh thư, lái xe…), khu dân sinh (thẻ thơng minh, đăng nhập mạng máy tính,…) Nhiều cơng nghệ sinh trắc phát triển nhiều nước giới, số chúng sử dụng ứng dụng thực tế Các đặc trưng sinh trắc thường sử dụng vân tay, gương mặt, mống mắt, tiếng nói,… Mỗi đặc trưng sinh trắc có điểm mạnh có điểm yếu riêng, nên việc sử dụng đặc trưng sinh trắc cụ thể tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng định Các đặc trưng sinh trắc so sánh dựa vào yếu tố sau: tính phổ biến, tính phân biệt, tính ổn định, tính thu thập, tính hiệu tính chấp nhận Vân tay biết tới với tính phân biệt (tính chất cá nhân) ổn định theo thời gian đặc trưng sinh trắc sử dụng rộng rãi 1.2 Lịch sử quản lý, nhận dạng vân tay ứng dụng hệ thống nhận dạng ảnh vân tay Dấu vết sớm vân tay tạo cách 4000 năm kim tự tháp thời kỳ cổ đại Con người sớm nhận vân tay không giống ai, vân tay đặc trưng cho người sử dụng dấu vân tay tài liệu văn quan trọng, giao kèo, hình thức vay mượn, mua bán, xác nhận nợ… Người Trung Quốc sớm có hiểu biết đầy đủ tính dấu vân tay Vào năm 1684, nhà giải phẫu học người Anh Nehemiah Grew đưa báo khoa học cơng trình nghiên cứu ơng ta đường vân, rãnh cấu trúc ảnh vân tay Kể từ xuất nhiều cơng trình nghiên cứu vấn đề Năm 1788: Mayer mô tả chi tiết thông tin giải phẫu vân tay để đặc tính hóa, nhận dạng đặc tính vân tay Năm 1809, Thomas Bewick bắt đầu sử dụng vân tay biểu tượng đăng kí thương mại – tạo cột mốc quan trọng nghiên cứu khoa học nhận dạng vân tay Vào năm 1823 giáo sư Johannes Evangelist Purkinie giới thiệu mơ hình phân lớp ảnh vân tay Trong ơng phân lớp ảnh vân tay làm loại đường vân ông không đề cập nhận dạng cá nhân mẫu mà ông đưa Tuy nhiên cho đến năm 1858 ứng dụng khoa học lập nhà quản lý Anh Ấn độ Sir William Herschel, khởi đầu lấy dấu vết lịng bàn tay dấu vết ngón tay vài thành viên dân số địa phương Các dấu vân tay sử dụng chữ ký tài liệu số lượng lớn nạn mù chữ Ấn độ cố gắng chấm dứt chữ ký giả mạo Ông tin dấu vân tay cá nhân Vào năm 1880, Henry Fauld lần chứng minh cách khoa học tính bất biến vân tay cá nhân Ông cho vân tay sử dụng phương pháp để nhận dạng cá nhân sử dụng mực in phương pháp để thu dấu vân tay Điều đánh giá cơng trình sản sinh kỹ thuật nhận dạng vân tay đại Đến cuối kỷ XIX, Francis Galton thu vài nghiên cứu quan trọng ảnh vân tay, ông đưa kết luận : “Các đường vân tay không thay đổi suốt đời, tính chất chúng cá biệt để phân biệt người với người khác chia tách chúng thành nhiều loại” Năm 1898, ông giới thiệu đặc trưng chi tiết cho việc tách lớp vân tay để phục vụ cho đối sánh vân tay Vào năm 1899 Edward Henry phát minh cơng trình tiếng mang tên “Hệ thống Henry” việc tách lớp vân tay, phương pháp tinh vi việc lập mục tách lớp vân tay Đến đầu kỉ XX, cấu trúc vân tay mô tả cách đầy đủ Các nguyên lý sinh học vân tay tổng kết sau: Biểu bì vân có đặc tính khác vân tay khác Cấu hình vân tay có thay đổi cá nhân, thay đổi nhỏ cho phép phân loại cách có hệ thống vân tay Các chi tiết cấu hình đường vân ổn định không thay đổi Nguyên lý (1) sở cho nhận dạng vân tay, nguyên lý (2) sở để tiến hành phân loại vân tay Cũng đầu kỷ XX, thông tin lĩnh vực ảnh vân tay cộng đồng nghiên cứu nắm kỹ, hệ thống nhận dạng ảnh vân tay chấp nhận phương pháp định danh cá nhân đó, nhiều hệ thống nhận dạng ảnh vân tay đời, áp dụng nhiều lĩnh vực xã hội Đặc biệt Mỹ Pháp quan tâm nghiên cứu hệ thống tự động xử lý dấu vân tay nhằm trợ giúp người việc phân tích dấu vân tay Các điều kiện cơng nghệ cao máy tính tốc độ lớn thiết bị ngoại vi đại khác giúp cho việc nghiên cứu hệ AFIS ngày hoàn thiện đổi không ngừng Hệ thống xử lý ảnh dấu vân tay đại IAFIS FBI (cục điều tra liên bang Mỹ) Đó hệ tự động xử lý dấu vân tay 10 ngón dấu vân tay trường với công cụ kỹ thuật Đặc biệt kỹ thuật lưu trữ liệu ảnh vân tay ảo VFC (Virtual Fingerprint Card) với khuôn dạng ANSI phương pháp nén liệu (FBI’s Wavelet Scalar Quantization) nghiên cứu hoàn thiện đưa vào sử dụng Ngoài thiết bị đọc kiểm tra trực tiếp dấu vân tay FBI sử dụng việc cập nhật liệu ảnh vân tay 1.3 Các đặc điểm nhân chủng học vân tay Những kết nghiên cứu giải phẫu học cho biết phần khơng có lơng thể lòng bàn tay gan bàn chân bao phủ mẫu vân hình thành từ lằn tạo ma sát Các vân quan trọng chúng hình thành từ bào thai tháng không thay đổi chết Các mẫu vân không cấu tạo từ mặt da mà xác định nhiều phần tử khác bên (chẳng hạn tuyến mồ hôi, dây thần kinh, mạch máu …) Các vết cắt sâu nằm chèn lên mẫu vân phần cịn lại mẫu vân khơng thay đổi Tóm lại dấu vân tay có hai đặc điểm bản: Vân tay gai da đội lớp biểu bì lên mà thành Đó nơi tập kết miệng tuyến mồ hơi, tuyến bã nhờn … Nó định hình người thai tháng bụng mẹ Khi đứa bé trào đời, lớn lên, vân tay phóng đại giữ nguyên dạng già Nếu tay bị bỏng, bị thương, bị bệnh lành, vân tay lại tái lập y hệt cũ Chỉ có tổn thương sâu hủy hoại hồn tồn, sẹo chằng chịt xóa dấu vân tay Vân tay không thay đổi từ người đời đến chết Đó tính bất biến theo thời gian dấu vân tay Vân tay khơng giống Nó người (và ngón tay) Tính chất thừa nhận qua việc kiểm tra hàng triệu mẫu vân tay Trong trường hợp vân tay cặp sinh đôi, phần lớn có quan hệ giống Chẳng hạn, vân tay người dạng hình vịm, vân tay người dạng hình vịm, đặc trưng cục điểm cuối, điểm rẽ nhánh khác Xác xuất trùng lặp vân tay 10-6 Một người với hai bàn tay có 10 ngón đầy đủ xác suất trùng lặp 20 ngón trở nên nhỏ đến mức coi Do đó, khơng có hai người khác có dấu vân tay trùng Khơng có hai người có tất mười vân tay giống hệt Đó tính cá thể dấu vân tay 1.4 Thu nhận lƣu trữ ảnh vân tay 1.4.1 Thu nhận ảnh vân tay Tùy thuộc vào trình xử lý người ta chia làm hai loại thu nhận ảnh vân tay gián tiếp trực tiếp * Một ảnh gián tiếp: ảnh thu từ vết mực thấm đầu ngón tay, sau lăn án tờ giấy trắng, ảnh vân tay thu được số hóa thiết bị quét ảnh thiết bị quét ảnh quang học hay camera chất lượng cao Trong phương pháp người ta dùng kiểu như: Phương pháp lăn: Đầu tien cho vân tay người cần lấy mẫu, thấm mực, lăn nhẹ tờ giấy trắng để thu vết mực, chờ cho mực khơ, sau dùng thiết bị máy ảnh hay camera để chụp ảnh Phương pháp sử dụng lâu đời nhất, khoảng cách 100 năm, diện tích ảnh vân tay thu nhận rộng q trình lăn, thu nhiều thơng tin ảnh, nhiên chất lượng ảnh vân tay không tốt ảnh thường bị sai lệch tác dụng lăn ngón tay Phương pháp ấn : Trong phương pháp người ta cho ngón tay thấm mực sau ấn nhẹ giấy mà không lăn, chờ cho vế mực khô chụp ảnh vân tay máy ảnh camera Rõ ràng, phương pháp diện tích vùng ảnh nhỏ hơn, thơng tin ảnh độ xác cao Phương pháp ảnh vân tay ảo: Đây loại đặc biệt phương pháp thu nhận ảnh vân tay gián tiếp Các ảnh thường thu nhận trường Tại đầu ngón tay ấn nhẹ vật dụng trường, mồ hơi, chất nhờn tuyến tiết biếu bì da in dấu vân tay trường Lúc người ta sử dụng loại hóa chất đặc biệt phủ lên vết vân tay đó, làm cho hình ảnh vết vân tay lên, sử dụng thiết bị camera hay máy ảnh để thu nhận ảnh * Một ảnh trực tiếp: Là trình thu thập ảnh vân tay trực tiếp thông qua thiết bị cảm nhận mà không cần thông qua bước trung gian in ảnh vân tay giấy Hình 1.1: Các ảnh vân tay thu Đối với trình thu nhận ảnh vân tay sống người ta thường dùng cách đặt ngón tay trực tiếp vào thiết bị cảm ứng để thu nhận ảnh Công nghệ phổ biến để thu nhận mẫu ảnh vân tay sống dựa phản xạ ảnh sáng từ dấu vân tay, đặt ngón tay vào cạnh gương, đường vân ảnh vân tay tiếp xúc với gương, rãnh đường vân khơng tiếp xúc, bên cạnh gương người ta đặt hệ thống bóng đèn để phát ánh sáng Laser chiếu đến mặt gương, ánh sáng phản xạ trở lại người ta dùng Camera để thu ánh sáng phản xạ Kết thu ảnh vân tay Camera Các ảnh vân tay, dù trực tiếp hay gián tiếp q trình nhận có số lượng đáng kể (khoảng 10%) có chất lượng bị vết mờ, nhòe đứt nét lăn mực nhiều nguyên nhân khác 10 3.2.2 Lƣu trữ ảnh vân tay vào chip Lưu trữ ảnh vân tay vào chip hộ chiếu điện tử vấn đề quan trọng, ảnh hưởng khơng nhỏ tới q trình hiệu việc xác thực nhân thân khách xuất, nhập cảnh cửa Khi triển khai sử dụng hộ chiếu điện tử, ngồi tính bảo mật thông tin tránh làm giả hộ chiếu thời gian kiểm sốt cửa rút ngắn nhiều Theo tiêu chuẩn tổ chức ICAO kích thước chíp tối thiểu phải 32 Kích thước đủ để lưu trữ thơng tin bắt buộc theo tiêu chuẩn ICAO bao gồm: ảnh mặt (thông thường từ 15K-20K), hai lần liệu vùng đọc máy MRZ (khoảng 5K) Ngoài cịn thơng tin cần thiết để phục vụ bảo mật Nếu muốn lưu trữ thêm thông tin bổ sung ảnh vân tay kích thước chíp phải tăng lên đáng kể Mặt khác, chíp có dung lượng lớn thời gian đọc ghi liệu lâu Chính vậy, nên lưu trữ ảnh vân tay hai ngón trỏ hai ngón chíp điện tử hộ chiếu với kích thước ảnh khơng q 10K Ảnh vân tay thuộc nhóm thơng tin tùy chọn đọc cơng khai Nếu quan cấp phát sau thu nhận ảnh vân tay xử lý tiêu chuẩn lưu trữ vào nhóm LDS 3.3 Quá trình xác thực vân tay qua trạm kiểm sốt cửa Khi tới trạm kiểm sốt người xuất, nhập cảnh phải đưa hộ chiếu cho kiểm soát viên – kiểm sốt viên có trách nhiệm kiểm tra số thông tin thân nhân cần thiết đưa hộ chiếu vào máy đọc hộ chiếu điện tử Máy đọc hộ chiếu điện tử kết nối trực tiếp với hệ thống máy tính kiểm sốt, hệ thống tiến hành so khớp đặc trưng sinh trắc học lưu chip với đặc trưng thu trích trực tiếp từ người mang hộ chiếu qua thiết bị thu nhận camera, máy đọc vân tay Quá trình so khớp – với đặc trưng cụ thể ảnh mặt ảnh hai vân tay Khách xuất, nhập cảnh có trách nhiệm đưa ngón tay ngón tay trở vào thiết bị thu nhận vân tay sống, hệ thống máy tính tiến hành so khớp mẫu vân tay sống, hệ thống máy tính tiến hành so khớp mẫu vân tay sống với ảnh vân tay lưu chíp điện tử người mang hộ chiếu Nếu kết hợp lệ, hệ thống xác nhận thông báo, người mang hộ chiếu điện tử người chủ hộ chiếu quy trình kiểm tra kết thúc với kết hợp lệ Ứng dụng hộ chiếu điện tử để tiến tới áp dụng chế kiểm soát cửa tự động (auto gate) với cửa vào gắn thiết bị đọc mã ICAO hộ chiếu điện tử cửa gắn thiết bị khớp ảnh mặt, dấu vân tay sống với vân tay lưu chip Để 44 đọc mã ICAO nước phải đăng kí khóa đọc mã ICAO cho tổ chức ICAO thiết lập mối quan hệ với số nước để trao đổi khóa cho Và để xác thực ảnh mặt dấu vân tay cần phải có thiết bị như: camera, máy đọc vân tay chất lượng tốt để thu nhận Khi hình thành chế kiểm sốt cửa tự động giảm thủ tục hành tăng khả giám sát đối tượng xấu XNC Tại cửa chunhs ta chia thành phần kiếm soát: * Kiểm soát hộ chiếu người Việt Nam xuất cảnh: Hệ thống khớp yêu cầu cần thiết ảnh mặt người, vân tay thông tin cá nhân liên quan đến công dân hộ chiếu Nếu hợp lệ qua cửa, khơng hợp lệ u cầu khách qua trạm kiểm sốt số * Kiểm sốt hộ chiếu người nước ngồi nhập cảnh: Hệ thống khớp mã ICAO, ảnh mặt người, vân tay thông tin trang thân nhân Nếu hợp lệ qua cửa, khơng hợp lệ yêu cầu khách qua trạm kiểm soát 3.4 Nhận dạng xác thực vân tay hộ chiếu điện tử ứng dụng phục vụ cơng tác kiểm sốt cửa 3.4.1 Các phƣơng thức nhận dạng đối sánh vân tay Đối sánh 1- 1: Xác định “Một người có hay không?” cách đối sánh vân tay người với ảnh vân tay lưu trữ chip điện tử nhúng vào hộ chiếu người Đối sánh tra cứu 1-N: Tra cứu, tìm kiếm đối tượng cách đối sánh vân tay người với tập vân tay lưu trữ CSDL vân tay để xác định danh sách đối tượng giống với người cần xác định nhân thân Mẫu đặc trưng vân tay: Đặc trưng vân tay (minutia) điểm kết điểm phân nhánh đường vân (ridges) vân tay Đó đặc điểm biểu thị tính “riêng cá thể” (“uniqueness”) Cùng với điểm đặc trưng nêu, sơ đồ đặc trưng cịn gồm thơng tin lõi (tâm điểm) vân tay, trục “định hướng” vân tay, chất lượng vân tay định dạng mẫu bố cục thứ thứ hai Cần lưu ý dùng mẫu đặc trưng để tái tạo lại ảnh vân tay 45 - Trung bình mẫu ảnh vân tay mơ tả khoảng 50 điểm đặc trưng người dùng bổ sung tối đa số điểm lưu cất - Các mẫu đặc trưng vân tay dùng cho đối sánh 1-1 tìm kiếm đối sánh 1-N - Thơng thường mẫu đặc trưng có kích thước bé, vài bytes Kích thước mẫu đặc trưng tỷ lệ thuận với số đặc điểm đặc trưng chiết xuất 3.4.2 Lựa chọn phƣơng pháp để thực nghiệm Trong phạm vi khóa luận em mạnh dạn chọn phương pháp đối sánh 1-1 hay gọi xác thực vân tay để thực nghiệm chương trình xác thực, cách đối sánh ảnh vân tay sống người thu qua camera máy đọc vân tay với ảnh vân tay lưu trữ chip điện tử hộ chiếu người Kiểm tra thơng tin nhân thân người hộ chiếu so với thông tin lưu trữ trung tâm CSDL XNC Tuy nhiên chưa có điều kiện để sử dụng thiết bị thu nhận mẫu vân tay sống, máy đọc chip hộ chiếu điện tử thiết bị kỹ thuật cần thiết nên chương trình thực nghiệm mang tính minh họa xác thực vân tay với cốt lõi thuật tốn ứng dụng Chương trình thực nghiệm minh họa: Chức “mở vân tay 1” thể mẫu vân tay sống thu từ thiết bị thu nhận vân tay; Chức “mở vân tay 2” thể ảnh vân tay lưu chip điện tử đọc từ máy đọc chip điện tử kết nối với hệ thống máy tính Chức “so sánh” thể xác thực mẫu vân tay sống thu khách với ảnh vân tay lưu chip điện tử người Nếu hợp lệ khách xuất, nhập cảnh qua cửa kiểm sốt Nếu khơng hợp lệ khách xuất, nhập cảnh yêu cầu vào trạm kiểm soát để kiểm tra nhân viên kiểm sốt cửa tiến hành Chương trình thực nghiệm gồm Moduel sau: Moduel: Mở ảnh vân tay (thể chức hiển thị mẫu vân tay sống mẫu vân tay lưu chip điện tử) Moduel: Cơng cụ bao gồm hai chức chính: Kiểm nghiệm thuật toán tùy chỉnh 3.4.3 Thuật toán chƣơng trình thực nghiệm Phần tập tủng vào việc mơ tả thuật tốn sử dụng kết thực thi chúng Mô tả bước tìm kiểm điểm chi tiết, xác thực vân tay theo phương pháp 1-1 46 Chương trình viết ngôn ngữ hướng đối tượng Visual C# môi trường ứng dụng lập trình Visual Studio 2005 Các form chương trình thiết kế đơn giản, đầy đủ chức thân thiện Có thể nhận xử lý ảnh vân tay nén lại với dung lượng 10KB 3.4.3.1 Tìm kiếm chi tiết * Phƣơng pháp Chi tiết ảnh điểm ảnh đặc biệt nằm xương vân hướng vân cục điểm Điểm đặc biệt điểm kết thúc điểm rẽ nhánh đường vân tay Việc kiểm tra điểm có phải điểm rẽ nhánh hay điểm kết thúc hay không thực phép tốn tính tổng giá trị tuyệt đối hiệu cặp điểm liên tục xung quanh điểm xét (tất nhiên việc xử lý thực ảnh vân tay làm mảnh) Nếu tổng điểm kết thúc, điểm rẽ nhánh Cụ thể cho điểm ảnh (x,y) sau: BOOL IsMinutiae(int x, int y) { If(Image[x][y]==0) { sum= |image[x-1,y-1]-image[x-1,y]| +|image[x-1,y+1]-image[x,y+1]| +|image[x+1,y+1]-image[x+1,y]| +|image[x+1,y+1]-image[x+1,y]| +|image[x+1,y-1]-image[x,y-1]| If(sum==1 or sum==3) Return true; } Return FALSE; } 47 * Kết thực thi Bƣớc : Ta chọn chức “Cơng cụ”, tiếp chọn chức “Kiểm nghiệm thuật toán” Form thực bước tiền xử lý ảnh vân tay với chức năng: Mở ảnh, chuẩn hóa ảnh, tăng cường, nhị phân hóa vân tay, làm mảnh vân tay thị điểm đặc trưng Bƣớc : Thực chức tiền xử lý ảnh vân tay Bƣớc : Sau thực xong chức tiền xử lý ảnh Ta click vào nút “Xem chi tiết” chi tiết vân tay tìm Các điểm chi tiết ảnh vân tay làm mảnh bao gồm điểm đặc trưng vân tay như: điểm rẽ nhánh, điểm kết thúc đường vân, điểm Core (điểm tâm) điểm Delta (tam phân điểm) Ngoài ra, chương trình thực nghiệm cịn thực tìm điểm đặc trưng cho hướng đường vân (các điểm thay đổi hướng đường vân) cảu vân tay Hình 3.1 : Form kiểm nghiệm thuật toán xử lý ảnh chi tiết 3.4.3.2 Thuật toán Hough * Phƣơng pháp Thuật toán Hough thuật tốn tìm giá trị tịnh tiến theo trục x, trục y, góc quay ngược chiều kim đồng hồ đổ nở vân (∆x, ∆y,θ,s) cho thực phép biến đổi thực tập chi tiết vân tay thu tập chi tiết mà có số lượng chi tiết trùng khớp với tập chi tiết vân tay lớn 48 Thuật toán dựa tập giới hạn ∆x là{∆x1+,∆x2+ ,……, ∆xa+}, ∆y là{∆y1+,∆y2+ ,……, ∆yb+}, θ {∆θ1+,∆θ2+ ,……, ∆θc+}, s {s1+,s2+ ,……, sd+} Thuật toán phát biểu sau Với mi , i=1 m Với m’j, j=1 n Với θ+ € {∆θ1+,∆θ2+ ,……, ∆θc+}, Nếu khoảng cách trực tiếp (θ’j + θ+ , θ1)< θ0 Với s+ € {s1+,s2+ ,……, sd+} { x xj y yj s cos sin x'j sin cos y 'j ∆x+,∆y+ = lượng tử hóa ∆x, ∆y tới tập gần A[∆x+,∆y+, θ+ ,s+] = A[∆x+,∆y+, θ+ ,s+] + } Ở A mảnh bốn chiếu mà giá trị A[∆x+,∆y+, θ+ ,s+] thể số cặp chi tiết ủng hộ cho [∆x+,∆y+, θ+ ,s+] Ở cuối q trình tích lũy, biến đổi có chỉnh tốt (∆x *,∆y*, θ* ,s*) nhận sau: (∆x*,∆y*, θ* ,s*) = armmax A[∆x+,∆y+, θ+ ,s+] Đó giá trị muốn tìm * Kết thực thi Bƣớc 1: Mở Form chương trình Thực chức “mở vân tay 1” “mở vân tay 2” Form hiển thị sau: 49 Hình 3.2 : Form mở vân tay để so sánh Bƣớc 2: Ta chọn chức “thực nghiệm → thông tin so sánh” Form hiển thị thông tin so sánh, kết thuật toán Hough Tuy nhiên việc thực thành công thực xong đối sánh Hình 3.3 : Form thơng tin so sánh 3.4.3.3 Thuật toán đối sánh vân tay * Phƣơng pháp: Phương pháp tiến hành đối sánh hai tập chi tiết hai ảnh vân tay Nếu số lượng ảnh trùng khớp lớn giá trị giới hạn hai vân tay trùng khớp 50 Trước hết tiến hành tịnh tiến quay tập chi tiết ảnh hai theo đại lượng thu từ thuật toán Hough Tiến hành đối sánh chi tiết tập ảnh vân tay với tập chi tiết thu Giả sử I I’ mẫu vân tay lưu chip điện tử mẫu vân tay sống thu qua thiết bị thu nhận cần đối sánh, m = {x,y,θ} điểm đặc trưng xác định tọa độ (x,y) hướng θ I={m1,m2,… ,mm}, mi = {xi,yi,θi} i=1….m I‟={m‟1,m‟2,… ,m‟m}, m‟j = {x‟j,y‟j,θ j} j=1….n Trong m,n số điểm đặc trưng I I’ Khi hai chi tiết mi = {xi,yi,θi} Є I m‟j = {x‟j,y‟j,θ j} Є I‟ gọi so khớp độ lệch không gian độ lệch không gian độ lệch hướng nhỏ giá trị ngưỡng r θ o : sd(m’ j ,m i) = x’ j xi y’ j yi ≤ r0 dd(m’ j ,m i)= min(|θ’ j - θ i|, 3600 - (|θ’ j - θ i|) ≤ θ o Dựa theo công thức đếm số lượng cặp chi tiết so khớp với Từ rút kết luận 51 * Kết luận thực thi Bƣớc 1: Thực chức “mở vân tay 1” “mở vân tay 2” Với vân tay 1_1.jpg vân tay 2_1.jpg Chọn chức “Thực nghiệm → So sánh dấu vân tay” đưa thơng báo sau: Hình 3.4 : Form so sánh hai vân tay không trùng khớp Bƣớc 2: Chọn chức “Thực nghiệm → Hiện chi tiết” hiển thị chi tiết điểm đặc trưng ảnh vân tay vừa so sánh: Hình 3.5 : Form chi tiết ảnh vân tay vừa so sánh 52 Bƣớc 3: Thực chức “mở vân tay 1” “mở vân tay 2” Với vân tay 1_1.jpg vân tay 1_3.jpg Chọn chức “Thực nghiệm → So sánh vân tay” đưa thơng báo sau: Hình 3.6 : Form so sánh hai vân tay trùng khớp Bƣớc 4: Chọn chức “Thực nghiệm → Hiện chi tiết” hiển thị chi tiết điểm đặc trưng ảnh vân tay vừa so sánh: Hình 3.7 : Form chi tiết hai ảnh vân tay vừa so sánh Ngoài chức trên, chương trình thực nghiệm cịn có số chức phục vụ cho việc đối sánh vân tay 53 + Chức “Vùng chọn đặc trưng” thực loại bỏ độ rộng khung ảnh nhằm lấy đường biên ảnh vân tay để xử lý + Chức “Thông số xử lý ảnh” thực thiết đặt thơng số chuẩn hóa ảnh, thơng số nhị phân hóa ảnh thơng số tăng cường ảnh; giá trị kỳ vọng, giá trị phương sai, giá trị ngưỡng, tần suất vân cục + Chức “Thông số đối sánh vân tay” thiết đặt điều kiện chi tiết trùng khớp với điều kiện hai vân tay trùng khớp Vì chương trình thực nghiệm tìm điểm đặc trưng vân tay đặc trưng hướng đường vân tay nên thông thường ta thiết đặt điều kiện lượng chi tiết trùng khớp tối thiểu 15 chí lớn 3.5 Đánh giá kết hƣớng phát triển ứng dụng tƣơng lai 3.5.1 Đánh giá kết đạt đƣợc luận văn Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu, vận dụng kiến thức học vào yêu cầu thực tế đề tài khóa luận, khóa luận đáp ứng yêu cầu đặt sau: - Đi sâu tìm hiểu vấn đề nhận dạng vân tay phục vụ xác thực ảnh vân tay theo phương pháp 1-1 : thu nhận, lưu trữ, tăng cường tìm kiếm chi tiết đặc trưng ảnh vân tay; tập trung nghiên cứu thuật tốn Hough, thuật tốn tìm kiếm điểm đặc trưng để đối sánh - Tìm hiểu hộ chiếu điện tử, nghiên cứu tiêu chuẩn tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế - ICAO hộ chiếu điện tử, ảnh vân tay chíp điện tử Tiếp tìm hiểu khả ứng dụng hộ chiếu điện tử phục vụ công tác quản lý XNC vấn đề cần đặt triển khai hộ chiếu điện tử - Đề tài đưa lợi ích lựa chọn đưa ảnh vân tay vào chíp hộ chiếu điện tử thực nghiệm xác thực ảnh vân tay phục vụ cơng tác kiểm sốt hộ chiếu điện tử cửa Vận dụng việc xác thực ảnh sinh trắc học triển khai chế kiểm soát cửa tự động (auto gate) cửa tương lai gần - Chương trình thực nghiệm có thê xác thực ảnh vân tay dung lượng 10KB theo tiêu chuẩn bắt buộc ICAO lưu trữ vào chip điện tử 3.5.2 Hƣớng phát triển khả ứng dụng tƣơng lai Trong phạm vi phát triển khóa luận em xin nêu số vấn đề sau: * Về việc sử dụng công nghệ nhận dạng vân tay để so sánh đối chiếu trình cấp phát kiểm soát cửa khả thi: 54 Ngồi thơng tin bắt buộc ảnh mặt việc lựa chọn đưa thông tin ảnh vân tay vào chíp hộ chiếu điện tử tăng khả tránh làm giả hộ chiếu xác thực độ xác cao Một số hệ thống thương mại xác thực vân tay cho độ xác 100% Bảng 1.7 Các nhà cung cấp công nghệ nhận dạng vân tay tự động Ke Technology Provider Name K1 Motorola,Inc L1 Sonda Technologies,Ltd M1 NEC Corporation N1 Peoplespot,Inc O1 SPEX Foensics,Inc P1 Cogent,Inc Q1 L1 Identity Solutions R1 BioMG,Ltd y Việc thu nhận ảnh vân tay gián tiếp không đảm bảo chất lượng ảnh đầu vào nên phải thu nhận trực tiếp để đảm bảo chất lượng ảnh thu nhận Chính vậy, việc lắp đặt thiết bị đọc vân tay trạm kiểm soát cửa cần thiết Khi thu nhận ảnh vân tay cần theo tiêu chuẩn chung tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế - ICAO, để tránh trường hợp người Việt Nam sang nước khơng bị gây khó dễ q trình xác thực hộ chiếu trạm kiểm sốt Cần kí khóa đọc mã ICAO với tổ chức ICAO thiết lập mối quan hệ với nước để trao đổi khóa cho với mục đích xác thực thơng tin hộ chiếu điện tử khách XNC đọc mã ICAO 55 * Về hƣớng ứng dụng phát triển chƣơng trình thực nghiệm xác thực vân tay: Để chương trình hồn thiện áp dụng vào hệ thống kiểm soát hộ chiếu điện tử cửa chương trình thực nghiệm nên sử dụng kết hợp nhiều thuật tốn xác thực khác để tăng tính khả thi Ở phạm vi khóa luận em tập trung nghiên cứu thực nghiệm thuật toán Hough áp dụng xác thực -1 Trong tương lai nghiên cứu thử nghiệm đối sánh vân tay thuật toán khác như: sử dụng mạng NEURAL, MARKOV,… Với việc mua sản phẩm công nghệ xác thực vân tay nước đắt tiền công ty thường không chuyển giao công nghệ mà chuyển giao sản phẩm Chính vậy, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ xác thực vân tay cần thiết Vì chương trình thực nghiệm tìm điểm đặc trưng vân tay đặc trưng hướng đường vân tay nên thông thường ta thu nhiều điểm chi tiết đặc trưng, việc so sánh nhiều thời gian Ngồi ra, điều kiện tiếp cận nên chương trình thực nghiệm tập mẫu vân tay nhỏ nên khơng có sở đánh giá xác sai sót nhận dạng Trong tương lai chương trình thực nghiệm bổ sung thêm chức phân lớp vân tay kết hợp với việc tìm kiếm điểm đặc trưng vân tay Khi có mẫu vân tay theo nhóm với việc tìm kiếm điểm đặc trưng vân tay Như ta cải thiện thời gian đối sánh phục vụ việc rút ngắn thời gian thực kiểm sốt cửa 56 KẾT LUẬN Cơng tác quản lý xuất nhập cảnh công tác chung Nhà nước nhiều nghành phối hợp thực nhằm chủ động phòng ngừa, phát hiện, đấu tranh, ngăn chặn kịp thời hoạt động lực thù địch, khủng bố lợi dụng đường XNC vào Việt Nam để xâm phạm ANQG, TTATXH Việc triển khai nghiên cứu ứng dụng hộ chiếu điện tử phục vụ công tác quản lý XNC vấn đề cấp thiết, nhằm thực nghị định giảm thủ tục hành phủ đồng thời phát huy công tác nghiệp vụ nghành Công an; phục vụ tích cực đường lối đối ngoại Đảng Nhà nước, góp phần vào cơng xây dựng bảo vệ tổ quốc tình hình Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu hướng dẫn thầy Hồ Văn Canh với giúp đỡ thầy cô môn Công nghệ thông tin trường Đại học Dân lập Hải Phịng, em hồn thành khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “Tìm hiểu nhận dạng vân tay khả ứng dụng quản lý cấp phát, kiểm soát hộ chiếu điện tử” Do lần tiếp cận thời gian nghiên cứu có hạn, khả kinh nghiệm thân cịn ít, nên khóa luận khơng tránh khỏi thiếu sót Khóa luận dừng mức nghiên cứu tổng hợp Xác xuất sai số xác thực vân tay lớn Để đưa chương trình thực nghiệm vào áp dụng phát triển đề án hộ chiếu điện tử cách có hiệu quả, chắn phải có thời gian để tiến hành khảo sát chi tiết, cụ thể đáp ứng đầy đủ yêu cầu nghiệp vụ công tác XNC Nhưng kết nghiên cứu bước khởi đầu quan trọng, tảng để em tiếp tục nghiên cứu cho cơng trình khoa học Rất mong ý kiến đóng góp thầy, cô bạn Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Văn Canh tận tình quan tâm, giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành khóa luận Em xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, người thân, thầy tất bạn cổ vũ, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập thời gian làm khóa luận vừa qua 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: [1] Ngô Tứ Thành, Nguyễn Thế Dũng, Một số vấn đề hướng điểm đặc trưng ảnh vân tay Hội thảo quốc gia tin học ứng dụng, Quy Nhơn tháng 8/1988 [2] Nguyễn Kim Sách, “Xử lý ảnh video số”, NXB Khoa học kỹ thuật,1997 [3] Hộ chiếu điện tử mơ hình đề xuất Việt Nam – tạp chí KH ĐHQG Hà Nội [4] Ngơ Quốc Tạo Tập giảng “Nhập môn xử lý ảnh” Tiếng Anh: [5] Biometrics and E-passports http://www.iadis.net/dl/final_uploads/200505C028.pdf [6] International Civil Aviation Organization – ICAO Doc 9303 http://www/icao.int [7] EU – Passport Specification http://ec/europa.eu/justice_home/doc_centre/ /c_2006_2909_en pdf [8] Handbook of Fingerprint Recognition [9] ELFT Phase II – An Evaluation of Automated Latent Fingerprint Identification Technologies http://www.nist.gov/ 58 ... VÂN TAY TRONG HỘ CHIẾU ĐIỆN TỬ VÀ ỨNG DỤNG NHẬN DẠNG XÁC THỰC VÂN TAY PHỤC VỤ KIỂM SOÁT XUẤT NHẬP CẢNH 3.1 Lựa chọn vân tay hộ chiếu điện tử Khi nghiên cứu triển khai ứng dụng hộ chiếu điện tử, ... tâm cấp phát hộ chiếu điện tử 40 2.5.3 Một số vấn đề cần quan tâm hệ thống kiểm soát XNC cửa 40 CHƢƠNG 3: VÂN TAY TRONG HỘ CHIẾU ĐIỆN TỬ VÀ ỨNG DỤNG NHẬN DẠNG XÁC THỰC VÂN TAY. .. dụng hộ chiếu điện tử 3.2.Những vấn đề đặt thu nhận đƣa vân tay vào hộ chiếu điện tử có vân tay 3.2.1.Thu nhận ảnh vân tay Như biết có phương pháp thu nhận ảnh vân tay để phục vụ cơng tác nhận dạng,