Chương 2 BÀI TOÁN NHẬN DẠNG VÂN TAY
2.2. HỆ THỐNG XÁC MINH SỬ DỤNG VÂN TAY
2.2.2. Sử dụng vân tay trong bài toán xác minh
Dấu vân tay đƣợc chính thức công nhận là dấu hiệu xác minh nhân dạng trong khoảng đầu thế kỷ XX và từ đó trên thực tế đã trở thành kỹ thuật xác minh trong các cơ quan hành pháp trên toàn thế giới. So với các đặc điểm sinh trắc học khác, dấu vân tay có một số ƣu điểm nhƣ:
1/ Tính phổ biến rộng:
Đại bộ phận nhân loại đều có dấu vân tay rõ ràng, do đó rất thuận tiện cho việc xác minh. Con số này hiển nhiên lớn hơn nhiều so với số ngƣời có hộ chiếu, chứng minh thƣ hay bất kỳ loại thẻ nào khác.
2/ Tính duy nhất:
Ngay cả 2 ngƣời sinh đôi có cùng DNA cũng mang dấu vân tay khác nhau, vì cấu trúc đƣờng vân tay trên ngón tay không đƣợc gen mã hóa. Nhƣ vậy, vân tay mang giá trị xác minh cao hơn so với DNA. Ngoài ra, trong lịch sử hơn một trăm năm ngành pháp y chƣa từng phát hiện trƣờng hợp dấu vân tay trùng hợp nào, và còn có cả các mô hình toán học chứng minh tính độc nhất vô nhị của dấu vân tay.
3/ Tính bất biến:
Đƣờng vân tay trên bề mặt ngón tay đƣợc hình thành từ trong bụng mẹ và bất biến cho đến lúc chết ngoại trừ trƣờng hợp bị bỏng hoặc thƣơng nặng.
4/ Có thể thu thập dễ dàng:
Quá trình thu thập dấu vân tay đã trở nên dễ dàng hơn kể từ khi xuất hiện các bộ cảm ứng trực tuyến. Các bộ cảm ứng này có thể chụp đƣợc những hình ảnh bề mặt ngón tay với độ phân giải cao chỉ trong vài giây. Quá trình này không yêu cầu hoặc yêu cầu không quá cao về việc đào tạo ngƣời sử dụng và dấu vân tay có thể dễ dàng thu thập từ những ngƣời có thiện chí hoặc ít thiện chí hợp tác. Ngƣợc lại, các phƣơng thức có độ chính xác khác nhƣ nhận dạng đồng tử lại cần ngƣời hợp tác hết sức thiện chí, đồng thời phải trải qua quá trình đào tạo đáng kể mới có thể sử dụng đƣợc hệ thống nhận dạng này.
5/ Hiệu quả cao:
Cho tới nay dấu vân tay vẫn là mộ trong những phƣơng thức sinh trắc học chính xác nhất hiện có với tỷ lệ sai số chấp nhận đƣợc (FAR) và tỷ lệ sai số không chấp nhận đƣợc (FRR) tối ƣu nhất. Các hệ thống giám định pháp y hiện nay có thể đạt mức FAR dƣới 10-4.
6/ Khả năng đƣợc chấp nhận cao:
Tuy một thiểu số ngƣời nằm trong diện áp dụng phƣơng pháp vẫn chƣa sẵn lòng cung cấp dấu vân tay vì cơ sở dữ liệu dấu vân tay pháp y thƣờng gắn với khoa học hình sự, nó là phƣơng thức nhận dạng sinh trắc học đƣợc áp dụng rộng rãi nhất.
Bề mặt dấu vân tay đƣợc tạo nên bởi một hệ thống các đƣờng vân và rãnh có tác dụng tạo ma sát khi cầm nắm đồ vật. Khi đƣợc kiểm tra, bề mặt này tiết lộ rất nhiều thông tin về cấu trúc. Các hình ảnh vân tay có thể đƣợc thể hiện cả bằng đặc điểm có tính phổ quát lẫn cá biệt. Đặc điểm có tính phổ quát bao gồm hƣớng vân tay, khoảng cách giữa các vân tay và các điểm đơn lẻ nhƣ tâm điểm và lòng bàn tay.
Xét từ góc độ phân loại, các điểm đơn lẻ này rất hữu ích . Tuy nhiên, việc xác minh lại chỉ phụ thuộc vào các đặc điểm nhỏ lẻ, bao gồm những đặc điểm cục bộ nhƣ những chỗ đứt gãy trên đƣờng vân tay. Có khoảng 18 loại điểm nhỏ lẻ nhƣ vậy, trong đó có điểm cuối đƣờng vân tay, điểm rẽ nhánh, điểm giao cắt và gò. Trong số này, điểm cuối đƣờng vân tay và điểm rẽ nhánh là những đặc điểm hay đƣợc sử dụng nhất. Điểm cuối đƣờng vân tay là điểm mà tại đó đƣờng vân tay đột ngột dừng lại, còn điểm rẽ nhánh là điểm có hình chạc ba của đƣờng vân tay. Đa phần các thuật toán đối chiếu không phân biệt 2 loại này vì trong quá trình thu thập dƣới nhiều áp lực khác nhau các thuật toán/ chúng có thể dễ dàng tráo đổi. Các đặc điểm có tính phổ quát tự bản thân chúng không đủ rõ ràng nên thƣờng đƣợc dùng cho việc phân loại trƣớc khi rút ra các đặc điểm nhỏ lẻ cá biệt.
Hình ảnh dấu vân tay đƣợc thu thập bằng các phƣơng pháp off-line chẳng hạn nhƣ in dấu mực trên giấy hoặc qua thiết bị thu trực tiếp bao gồm bộ cảm ứng quang học, điện dung, siêu âm hoặc nhiệt. Giai đoạn đầu tiên gồm các thuật toán xử lý hình ảnh tiêu chuẩn nhƣ loại bỏ các yếu tố gây nhiễu và làm mịn. Tuy nhiên cần chú ý rằng không giống những hình ảnh thông thƣờng, hình ảnh dấu vân tay thể hiện một hệ thống cấu trúc có định hƣớng và rất giàu thông tin cấu trúc trong phạm vi một hình ảnh. Ngoài ra, khái niệm gây nhiễu và các chi tiết tạo tác thừa cũng rất đặc trƣng đối với các dấu vân tay.
Các thuật toán nâng cao hình ảnh dấu vân tay đƣợc thiết kế chuyên biệt nhằm khai thác đặc tính định hƣớng và định kỳ của các đƣờng vân tay. Các đặc điểm nhỏ lẻ cuối cùng sẽ đƣợc trích chọn từ hình ảnh và sau đó đƣợc dùng cho việc đối chiếu. Mặc dù nghiên cứu về nhận diện dấu vân tay đã đƣợc tiến hành nhiều thập kỷ nay nhƣng vẫn còn tồn tại nhiều thách thức. Phần tiếp theo của luận văn này sẽ trình bày nghiên cứu về một số vấn đề đó.