(Enrollment)
Phương phỏp phõn vựng (phõn đoạn) võn ngún tay:
Việc nhập hay thu nhận chỉ bản đa sinh trắc trọng thực tiến bao gồm nhiều kỹ thuật khỏc nhau. Sau đõy là ta điểm qua cỏc kỹ thuật phổ dụng nhất và ưu nhược điểm của từng kỹ thuật.
- Kỹ thuật nhập chỉ bản từng ngún: Dựng thiết bị lăn tay sống để thu nhận võn tay của chỉ 1 ngún trong 10 ngún. Một ngún cú thể lấy nhiều mẫu khỏc nhau. Ưu điểm: đơn giản, nhanh. Nhược điểm: Số đối tượng quản lý ớt, nếu kết hợp thờm mật khẩu, số đối tượng quản lý tăng lờn đỏng kể nhưng độ tin cậy khụng cao vỡ độ chớnh xỏc nhận dạng võn 1 ngún hiện nay chỉ vào khoảng 95 %. Do võn tay người lao động, người tiếp xỳc nhiều với hoỏ chất thường khụ và xấu nờn vẫn cũn một tỷ lệ từ chối nhất định.
- Kỹ thuật nhập chỉ bản 10 ngún: Dựng thiết bị lăn tay sống để thu nhận cả bộ 10 ngún (hệ US-VISIT của Mỹ).
- Kỹ thuật nhập chỉ bản 10 ngún theo cỏch lăn từng ngún 1 lờn giấy, sau đú dựng cỏc loại mỏy quột nhập vào.
- Kỹ thuật nhập võn lũng bàn tay: Cú một số hệ thống KSTC dựng toàn bộ võn lũng bàn tay như một đối tượng để nhận dạng. Mỗi người cú 2 lũng bàn tay, tương ứng 2 đối tượng. Cỏch tiếp cận này cú một số hạn chế. Thứ nhất, do diện tớch lũng bàn tay lớn hơn nhiều lần so với diện
tớch đầu cỏc ngún tay nờn lượng đặc điểm chi tiết trớch chọn được cũng tăng lờn đỏng kể (khoảng 10-15 lần). Thứ hai, để đối sỏnh 2 võn lũng bàn tay đầy đủ, đũi hỏi thời gian xử lý nhiều hơn. Để hạn chế cỏc nhược điểm trờn, ta chọn giải phỏp phõn chia mỗi võn lũng bàn tay thành 10 vựng nhỏ như thể hiện trờn Hỡnh 2. Tuỳ theo qui mụ của từng hệ KSTC, ta chỉ cần chọn một số vựng tiờu biểu để tra cứu là đủ, chẳng hạn mỗi ngún lấy 5 vựng ngay dưới cỏc ngún tay.Ưu điểm của việc phõn vựng là ở chỗ chỳng ta chỉ cần điều chỉnh một số tham số là cú thể dựng chớnh cụng nghệ nhận dạng võn ngún tay để nhận dạng võn lũng bàn tay.
Thiết kế, xõy dựng phõn hệ nhập KSTC Scan
Để triển khai giai đoạn đăng kớ chỉ bản ngún tay và lũng bàn tay vào CSDL hệ thống (Enrollment), cần phải cú Modul nhập liệu. Modul này cú tờn là KSTC Scan, là một phõn hệ phần mềm dựng để thu nhận chỉ bản võn ngún tay và võn lũng bàn tay từ chỉ bản giấy và nạp vào CSDL. Phõn hệ này cú cỏc tớnh năng cơ bản sau:
- Điều khiển live scanner thu nhận võn tay sống, nhập số đối tượng và xử lý phõn vựng;
- Mở được file ảnh võn lũng bàn tay cú sẵn thu nhận bằng thiết bị thu nhận võn tay sống hoặc quột từ scanner;
- Nhập được tệp CSDL võn lũng bàn tay trờn SQL server (do trạm khỏc nhập);
- Cú giao diện đồ họa, form và thực đơn nhập liệu thuận tiện để: • Tạo lập cỏc bảng CSDL;
• Nhập thụng tin số đối tượng vào từng bản ghi, • Xử lý cắt ảnh, nộn bảo mật và lưu vào CSDL;
Phõn hệ này chọn hệ quản trị CSDL SQL SERVER. Tuy nhiờn, cũng dễ dàng chuyển đổi được sang cỏc hệ quản trị CSDL khỏc như ORACLE, DB2 hay INFOMIX,... khi cú yờu cầu.
Cấu trỳc dữ liệu cơ bản để lưu trữ võn lũng bàn tay bao gồm cỏc trường chớnh sau:
- Số đối tượng; Họ và tờn; Năm sinh; Giới tớnh; Nơi sinh; - Ảnh võn ngún số 1; - ... - Ảnh võn ngún số 10. - Ảnh vựng võn bàn tay số 1; - ... - Ảnh vựng võn bàn tay số 10.
Để đảm bảo tớnh tương thớch khi chuyển đổi dữ liệu, chỉ bản võn lũng bàn tay cũng được thu nhận với độ phõn giải như đối với võn đầu ngún tay là 500 dpi.
Về kỹ thuật lập trỡnh, phõn hệ này được phỏt triển trờn ngụn ngữ C#, cú sử dụng cỏc thư viện “Add on” dựng để thu nhận và xử lý ảnh số viết trờn cỏc ngụn ngữ khỏc. Việc sử dụng phõn hệ này khỏ đơn giản và tiện lợi. Người sử dụng chỉ cần được hướng dẫn về phương phỏp xỏc định tõm lũng bàn tay và định vị lưới phõn vựng cựng một vài lệnh nhập liệu là cú thể bắt tay vào việc. Thực tế ứng dụng cho thấy, phõn hệ này cú thể đảm bảo nhập được 300-chỉ bản/1 ngày cụng/1PC trờn mạng LAN gigabit cú cấu hỡnh mỏy chủ và mỏy trạm loại trung bỡnh. Để triển khai đồng thời cho nhiều mỏy PC, chỉ cần dựng phần mềm này cài đặt trờn từng mỏy PC.
Hỡnh 2.4 Màn hỡnh tiờu biểu của cụng cụ Thu nhận chỉ bản lũng bàn tay.
Hỡnh 2.5 Màn hỡnh hiển thị CSDL chỉ bản lũng bàn tay.
2.1.5.2. Bộ cụng cụ Mó húa, Trớch chọn đặc điểm và xõy dựng CSDL
Cụng cụ phần mềm Mó húa Trớch chọn đặc điểm này cú nhiệm vụ cụ thể như sau:
- Thụng tin đầu ra: CSDL đầy đủ, bao gồm:
• Cỏc bộ đặc điểm chi tiết cho từng võn, vựng võn, mỗi bộ gồm tõm điểm, tam phõn điểm, cụt, rẽ nhỏnh (tọa độ, hướng, thể loại, độ cong);
• Biểu diễn trong của bộ đặc điểm phục vụ đối sỏnh; • Trường thụng tin về chất luợng ảnh;
• Trường thụng tin mật độ hỗ trợ indexing;
Về hiệu năng, bộ cụng cụ này cho phộp mó húa trớch chọn đặc điểm với cụng suất 10.000 chỉ bản/24h trờn 1 mỏy PC cấu hỡnh cao. Việc tổ chức mó húa cú thể tiến hành song song trờn nhiều trạm PC kết nối với CSDL trờn mỏy chủ. Tuy nhiờn, mỗi mỏy PC cần được trang bị thờm 01 license Mó húa, Trớch chọn đặc điểm và thư viện xử lý ảnh.
2.1.5.3. Bộ cụng cụ tổ chức CSDL và đỏnh chỉ số phục vụ tra cứu
- Tổ chức CSDL theo lụ, mỗi lụ khoảng 500 chỉ bản;
- Đỏnh chỉ số để phục vụ tra cứu theo 2 chế độ: Cú đầy đủ và khụng cú đầy đủ chỉ bản.
2.1.5.4. Bộ cụng cụ Tra cứu, đối sỏnh
Nhiệm vụ của Bộ Tra cứu và đối sỏnh cụ thể như sau:
- Tạo lập CSDL yờu cầu: Nhập ảnh, nhập thụng tin thuộc tớnh, mó húa - Tiến hành tra cứu
- Cho ra kết quả tra cứu - Thẩm định kết quả
Bộ cụng cụ tra cứu và đối sỏnh võn tay cần xử lý được 2 loại yờu cầu sau:
Tra cứu võn đầy đủ: Biết mó vựng võn cần tra cứu (thuộc 1 trong 10 mó vựng/mó ngún);
Tra cứu võn tay khụng đầy đủ: Khụng xỏc định được chớnh xỏc mó số mảnh võn/ngún tay (thuộc mó nào trong 10 mó, cho phộp phụ).
Để xử lý trường hợp thứ nhất, chỉ cần tra cứu mỗi lũng bàn tay 5 vựng và tổng hợp độ giống nhau là cú thể đưa ra kết quả với độ chớnh xỏc cao. Tốc độ tra cứu cũng sẽ tăng nhanh đỏng kể nhờ số lần duyệt CSDL ớt hơn.
Để xử lý trường hợp thứ hai, khi khụng biết chớnh xỏc mó vựng mà phải phỏn đoỏn, cần phải lần lượt kiểm tra tất cả cỏc khả năng nờn chắc chắn đũi hỏi thời gian tra cứu phải chậm hơn.
Bộ cụng cụ Tra cứu và Đối sỏnh sử dụng Bộ cụng cụ Thu nhận chỉ bản, tiến hành cỏc động tỏc tương tự như khi nhập đăng kớ chỉ bản, nhưng cũng đồng thời cũng cần dựng cụng cụ Tra cứu và Đối sỏnh để tiến hành mó húa, trớch chọn đặc điểm tự động để lập yờu cầu tra cứu.
Kết quả Tra tỡm, Đối sỏnh thử nghiệm võn tay và võn lũng bàn tay
Để đỏnh giỏ tốc độ và độ chớnh xỏc đối sỏnh, ta chọn kịch bản thử nghiệm như sau:
- Xõy dựng và hoàn thiện CSDL qui mụ 10.000 chỉ bản.
- Chọn ngẫu nhiờn 200 chỉ bản võn tay và võn lũng bàn tay đầy đủ và 50 võn khụng đầy đủ.
- Lập bảng thống kờ đỏnh giỏ độ chớnh xỏc và thời gian tra cứu thử cho trường hợp 200 chỉ bản đầy đủ.
Kết quả tra cứu cho thấy Bộ cụng cụ này đạt độ chớnh xỏc đề ra là: trờn 97 % cho trường hợp đối sỏnh chỉ bản lũng bàn tay đầy đủ và trờn 95% cho trường hợp đối sỏnh chỉ bản lũng bàn tay khụng đầy đủ.
Về tốc độ, bộ cụng cụ đạt được tốc độ đối sỏnh trờn 10.000 chỉ bản cho cả hai kiểu đối sỏnh là: 1000 đối sỏnh/giõy.
Trong quỏ trỡnh xõy dựng bộ cụng cụ KSTC, Nhúm đề tài đó sử dụng bộ cụng cụ C@FRIS SDK - sản phẩm của PTN MP&THHT Bộ Cụng an.
2.1.6 Cài đặt phần mềm và triển khai ứng dụng 2.1.6.1. Cài đặt hệ thống
- Nhúm đề tài đó cài đặt mạng LAN gigabit với 01 server, 05 PC và 05 scanners;
- Tại PTN MP&THHT: Nhúm triển khai đó cài đặt mạng LAN gigabit với 01 hệ thống mỏy chủ hiệu năng cao, 01 tủ SAN, 05 PC và 05 scanners.
- Về phần mềm hệ thống, hệ APIS dựng hệ điều hành WINDOWS SERVER 2003 và Hệ quản trị CSDL SQL Server 2003.
- Về phần mềm ứng dụng, trờn cỏc mỏy trạm nhập liệu đều được cài đặt phõn hệ KSTC Scan, phõn hệ Mó húa tự động và phõn hệ Đối sỏnh. Trờn mỏy chủ được cài phần mềm Tổ chức dữ liệu và Tổ chức tiếp nhận và phõn phối yờu cầu tra cứu.
Bằng cỏch sử dụng hợp lý cỏc thiết bị, cỏc hệ thống KSTC sau khi xõy dựng được giảm cấu hỡnh sao cho phự hợp nhất với kớch cỡ CSDL của từng ứng dụng cụ thể.
2.1.6.2. Tổ chức quột nhập
Tớnh toỏn nhõn lực và tổ chức quột nhập:
- Nhiệm vụ của cỏn bộ quột nhập chỉ bản:
• Sử dụng phần mềm nhập chỉ bản để Tạo lập CSDL theo lụ, mỗi lụ 500 CB;
• Nhập số đối tượng đầy đủ, chớnh xỏc;
• Kiểm tra chất lượng sau nhập. Sửa chữa lỗi nhập. Nghiệm thu kết quả;
• Sao lưu bảo quản CSDL.
Kết quả thực hiện cụ thể:
• Phần mềm nhập chỉ bản nhờ được thiết kế hợp lý, giao diện thuận tiện nờn rất dễ dựng. Chỉ sau vài buổi hướng dẫn là cú thể làm quen và dễ dàng nhập được dữ liệu. Chỉ sau một tuần là thuần thục.
• Cụng suất thực tế đạt được vào khoảng 300 chỉ bản/ngày.
• Khõu cụng việc tiờu phớ thời gian nhiều nhất là phõn mảnh chỉ bản. Đõy là khõu cần phải tiếp tục cải tiến trong cỏc phiờn bản tiếp theo. • Kết quả tạo lập CSDL, chuyển đổi dữ liệu và tổ chức CSDL trờn
mỏy chủ được thể hiện cụ thể như trờn hỡnh dưới đõy:
Hỡnh 2.7 Màn hỡnh hiển thị cỏc bảng CSDL chỉ bản gốc sau khi chuyển đổi số húa
2.1.6.3. Mó húa, trớch chọn đặc điểm tựđộng: (1 thỏng)
- Số lượng chỉ bản cần mó húa, TCĐĐ: 10.000 chỉ bản; - Nhiệm vụ của khõu cụng tỏc này:
• Trớch chọn đặc điểm chi tiết và nhập vào một trường trong CSDL; • Nhập thụng tin chất lượng vào một trường trong CSDL;
• Để mó húa, trớch chọn đặc điểm tự động, Nhúm triển khai đó dựng 1 mỏy chạy chế độ xử lý theo lụ 24h/24h. Tổng thời gian mó húa tự động và tổ chức CSDL mất khoảng 2 ngày.
2.1.6.4. Tổ chức dữ liệu đưa vào hoạt động phục vụ tra cứu (1 tuần)
Nội dung chớnh của tổ chức dữ liệu đỏnh chỉ số cỏc bảng CSDL theo cỏc trường cần tra cứu để phục vụ tra cứu hai nhúm yờu cầu cơ bản sau đõy:
• Cú đầy đủ võn lũng bàn tay, xỏc định được mó vựng võn chớnh xỏc trong 10 mó;
• Khụng cú đầy đủ võn lũng bàn tay mà chỉ cú một phần của võn lũng bàn tay, khụng đủ cơ sở để xỏc định mó vựng võn chớnh xỏc (trong 10 mó);
• Phương phỏp đỏnh chỉ số khụng giống như đối với bài toỏn nhận dạng võn tay, cú cỏc thụng tin về dạng cơ bản, mà ở đõy chỉ cú cỏc thụng tin về mật độ đường võn.
• Để kiểm tra việc tổ chức CSDL cú hợp lý hay khụng, cần phải kiểm tra logic và thực nghiệm.
(Chi tiết về kết quả lập trỡnh cài đặt phần mềm KSTC được trỡnh bày ở phần tài liệu “BỘ CễNG CỤ PHẦN MỀM KSTC...”).
2.1.7 Kết quả thử nghiệm và đỏnh giỏ 2.1.7.1. Kịch bản thử nghiệm 2.1.7.1. Kịch bản thử nghiệm
Để đỏnh giỏ tốc độ và độ chớnh xỏc đối sỏnh, ta chọn kịch bản thử nghiệm như sau:
- Xõy dựng và hoàn thiện CSDL qui mụ 10.000 chỉ bản. - Chọn ngẫu nhiờn 200 chỉ bản võn lũng bàn tay đầy đủ.
- Lập bảng thống kờ đỏnh giỏ độ chớnh xỏc và thời gian tra cứu thử cho trường hợp 200 chỉ bản võn lũng bàn tay đầy đủ (biết rừ mó số vựng võn).
2.1.7.2. Kết quả tra cứu thử nghiệm chỉ bản võn lũng bàn tay đầy đủ
Sau khi tiến hành tra cứu hơn 200 chỉ bản võn lũng bàn tay đầy đủ trờn CSDL 205.195 bản ghi, kết quả thu được độ chớnh xỏc cao tốc độ tra cứu trung bỡnh khoảng 15 giõy một y/c trờn CSDL 10.000 chỉ bản.
Bảng dưới đõy là một trớch đoạn từ kết quả tra cứu thử 200 yờu cầu:
STT Y/C Thời gian phỏt lệnh tra cứu Thời gian hiển thị KQ tra cứu Thời gian tra cứu 64 933 946 13 65 658 672 14 66 678 685 7 67 693 698 5 69 852 860 8 70 861 870 9 73 898 905 7 74 930 934 4 75 951 961 10 77 1002 1004 2 78 1005 1012 7 79 1013 1022 9 80 1029 1035 6 81 1053 1058 5 82 1060 1067 7 83 1085 1089 4 84 565 567 2 85 1045 1054 9 86 1035 1039 4 87 627 637 10 88 648 657 9 89 672 684 12
90 813 817 4 91 819 830 11 92 835 845 10 93 876 881 5 94 584 588 4 95 838 842 4 96 577 583 6 97 879 887 8 98 963 971 8
Bảng 2.1 Bảng trớch đoạn từ kết quả tra cứu thử 200 yờu cầu Thời gian tra cứu trung bỡnh: 7,5 giõy / 1 yờu cầu trờn 10.000 đối tượng.
Phần đỏnh giỏ sai số FRR, FAR, ROC được đỏnh giỏ cụ thể đi kốm từng bộ cụng cụ SDK được đưa vào sử dụng.
2.1.7.3. Đỏnh giỏ, kết luận
Để nõng cao độ tin cậy và độ chớnh xỏc trong cỏc hệ truy cập, đề tài này đó bước đầu giải quyết thành cụng việc kết hợp đa sinh trắc võn tay và võn lũng bàn tay trờn cơ sở dựng kỹ thuật phõn vựng võn lũng bàn tay thành 20 vựng (mỗi bàn tay 10 vựng), và đưa bài toỏn nhận dạng võn lũng bàn tay về dạng bài toỏn tương tự nhận dạng võn đầu ngún tay. Bằng cỏch này, cả hai bài toỏn đều cú thể dựng chung một bộ cụng cụ nhận dạng võn tay với hai nhúm hàm quan trọng là Trớch chọn đặc điểm và Đối sỏnh.
Đề tài cũng đưa ra một cỏch nhỡn nhất quỏn cỏc hệ nhận dạng đường võn theo gốc độ kiểm soỏt truy cập logic và vật lý với nhiều qui mụ khỏc nhau về số lượng đối tượng quản lý và số lượng đặc trưng sinh trắc học cần huy động. Hệ KSTC thử nghiệm qui mụ 10.000 chỉ bản là hệ nhận dạng võn tay kết hợp lũng bàn tay thử nghiệm qui mụ phũng thớ nghiệm, là một hỡnh mẫu nhỏ nhưng đỏp ứng được cỏc yờu cầu kiểm thử đối với một hệ KSTC cú nhu cầu điều chỉnh độ tin cậy theo hướng kết hợp đa sinh trắc.
Mặc dự hệ thống đó được đưa vào hoạt động thử nghiệm trờn CSDL nhỏ nhưng qua kết quả tra cứu thành cụng với độ chớnh xỏc cao một số yờu cầu
thử nghiệm, cú thể khẳng định hệ hệ KSTC này bước đầu đỏp ứng được yờu cầu thiết kế đề ra và cú thể tiếp tục hoàn thiện để đưa vào ứng dụng.