Rút trích đặc trưng vân tay

  • Upload
    tieu-vu

  • View
    185

  • Download
    2

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Các phương pháp rút trích điểm đặc trưng của vân tay sau khi đã qua tiền xử lý

Citation preview

  • 43

    CHNG 3: RT TRCH C TRNG VN

    TAY

    3.1 Tng quan v vn tay Trong i sng hng ngy, con ngi thng dng cc c tnh ca c th

    nhn dng nhau nh mt, ging ni, c ch, dng iu,. Cc c tnh gi l cc

    c tnh sinh trc hc.

    Mi c tnh vt l, hnh vi u c th dng lm c tnh nhn dng trong

    cc h thng sinh trc hc nu tha cc tnh cht sau:

    - Ph bin: mi ngi u c.

    - Ring bit: khc nhau i vi hai ngi khc nhau.

    - Vnh cu: bt bin theo thi gian.

    - C th thu thp c: o c mt cch nh lng.

    Tuy nhin trong cc h thng sinh trc hc thc t th cn c ba nhn t khc

    c xem xt:

    - Hiu sut thi hnh: chnh xc, tc , ti nguyn i hi.

    - Kh nng chp nhn: v hi i vi con ngi.

    - Bo mt, an ton: bn vng trc cc phng php gian ln, tn cng.

    Mt s c tnh sinh trc hc thng dng: DNA, tai, mt, thn nhit mt, thn

    nhit tay, tnh mch tay, vn tay, dng i, c trng hnh hc bn tay, mng mt,

    cch bm phm, mi c th, ch tay, vng mc, ch k, ging ni.

  • 44

    Hnh 3. 1: Sinh trc hc thng dng: (a) DNA, (b) tai, (c) mt, (d) thn nhit mt,

    (e) thn nhit tay, (f) tnh mch tay, (g) vn tay, (h) dng i, (i) c trng hnh hc

    bn tay, (j) mng mt, (k) ch tay, (l) vng mc, (m) ch k, (n) ging ni.

    Bng 3. 1: Bng so snh cc k thut trn c tnh sinh trc hc

    H thng nhn dng sinh trc hc c rt nhiu ng dng trong thc t nh:

  • 45

    - Thng mi: ng nhp mng my tnh, an ton d liu in t, e-

    commerce, ATM, th tn dng, PDA, in thoi di ng, ...

    - Chnh ph: chng minh nhn dn, bng li xe, bo him x hi, kim

    sot bin gii, kim sot passport, ...

    - Php y: nhn din t thi, nhn din ti phm, nhn din khng b, xc

    nh quan h huyt thng, ...

    Trong cc h thng nhn dng sinh trc hc th c rt nhiu h thng s dng

    vn tay nhn dng, c bit l cc ng dng php l v chnh ph nh nhn dng

    t thi, nhn dng ti phm, chng minh th, ...

    Vn tay l mu c trng ca mt ngn tay. Mi ngi u c vn tay v l

    duy nht, bt bin vi thi gian. Mt vn tay bao gm nhiu ln v lm.

    Hnh 3. 2: Mu nh vn tay: ln mu en, lm mu trng

  • 46

    Hnh 3.3 l khung hnh phn nh v cc loi ln m chng ta thng gp

    trong mu nh vn tay.

    Hnh 3. 3: Khung hnh phn nh cc loi ln

    C rt nhiu cch phn loi vn tay nhng cch phn loi thng thng nht

    l vn tay c chia lm bn loi: vng xon, vng tri, vng phi, vm hay cung.

    Cn theo ti liu ca FBI [20] , vn tay c th chia thnh ba nhm mu ln: vm,

    vng v vng xon. Trong mi nhm mu ln c th chia thnh nhiu nhm nh

    khc nhau nh bng 3.2:

    Vm Vng Vng xon

    A. Vm thng. A. Vng quay. A. Vng xon thng.

    B. Vm cong. B. Vng tr. B. Vng trung tm.

    C. Vng i.

    D. Vng xon ngu nhin.

  • 47

    Bng 3. 2: Bng phn loi vn tay theo FBI

    Cc khi nim, nh ngha lin quan thut ng (vng ly mu, ln kt thc,

    ln r i,....) dng trong lnh vc vn tay c cp trong 0.

    3.2 Cc cng trnh lin quan t rt lu, con ngi lu tm n c tnh duy nht ca vn tay, nhng

    s quan tm ny cha mang tnh khoa hc v h thng. Ch cho n cui th k 16

    th cc k thut ca ngnh nhn dng vn tay hin i mi c hnh thnh. Vo

    nm 1864, Nehemiah Grew cng b mt bo co khoa hc u tin v cc cu

    trc ng vn, rnh vn v tuyn m hi trn vn tay. K t , c mt s lng

    ln cc nh khoa hc u t vo lnh vc ny. Nm 1788, Mayer a ra mt bn

    m t chi tit v s hnh thnh vn tay trn c s gii phu hc, v c mt s

    lng ln cc c tnh ca ng vn c nhn bit v nh tnh. Nm 1809,

    Thomas Bewick bt u s dng vn tay nh l mt nhn hiu ng k v s

    kin ny c xem l mt trong nhng ct mc quan trng nht ca ngnh khoa hc

    nghin cu v vn tay. Nm 1823, Purkinje a ra mt c ch phn lp nh vn

    tay u tin, cho php phn loi nh vn tay vo mt trong chn lp tng ng vi

    chn dng cu trc ng vn khc nhau. Nm 1880, Henry Fault ln u tin gi

    trn quan im khoa hc v tnh c trng cho tng ngi ca vn tay da trn s

    quan st ca ng. Cc khm ph ny t nhng nn mng u tin cho ngnh

    nhn dng vn tay hin i. Vo cui th k 19, ng Francis Galton gii thiu v

    cc im chi tit c trng. Mt bc tin quan trng hn trong ngnh nhn dng

    vn tay c thc hin vo nm 1899 bi Edward Henry, ng xy dng nn

    H thng Henry nhm thc hin vic phn lp cc nh vn tay. Vo u th k

    20, c ch hnh thnh ca vn tay cng c ngi ta nghin cu v hiu r. T

    , nhn dng vn tay c chnh thc chp nhn nh l mt phng php

    nhn dng c nhn c hiu qu v l mt chun c s dng trong cc th tc php

    l.

    T th k 18, vn tay c xem nh l mt phng thc hu hiu nht

    nh danh con ngi. Cho n nay, qun l cng dn ca mnh, hu ht cc nc

  • 48

    nh ra cc h thng th cn cc, m thc cht l nhng h thng thng tin

    qun l con ngi, ly vn tay lm kha. Cc vn x l v nhn dng nh vn tay

    t ng gi tt l AFIS c quan tm t thp nin 1970, v n 1980 c mt s

    kt qu i snh t ng nh vn tay nhng vn cn mc i snh bnh thng

    cha quan tm n cc cu trc c bit ca mu vn tay. Nm 1989, trn th gii

    xut hin cc phng php phn tch, trch chn, v i xnh mu vn tay da vo

    cu trc cc im chi tit. V n nay, th gii xut hin cc phn mm x l v

    nhn dng nh vn tay t ng nh: SAGEM, MORPHO, NEC, HORUS, Tuy

    nhin, gi thnh ca cc phn mm ny rt t, hng triu USD.

    nc ta, trong nhng nm qua c nhng thnh cng ni bt trong trong

    lnh vc ny. Nm 1992, c lun vn biu din v ng nht t ng ng nt

    ca ph tin s Nguyn Ngc K. Tc gi xut mt s phng php x l v

    i snh mu vn tay ch yu da vo i snh cu trc cc im c trng,

    c ng dng trong thc t v c hiu qu ng k. Trong hi ngh ton quc ln

    th ba v t ng ha vo thng 4 nm 1998, Ng T Thnh trnh by thut ton

    t ng xc nh im c trng da vo dng chy ng vn, v thut ton i

    snh tun t cc im c trng ca mu vn tay. Thng 11 nm 1999, GSTS.

    Hong kim cng cc cng s (khoa CNTT_KHTN) cng b kt qu ng dng

    mng nron nhn bit cc ng vn c bn. Thng 12 nm 1999, thc s Trn

    Trung Dng (Khoa in t vin thng_HBKHN) cng cng b vic ng dng

    mng nron t ng tm nhn v delta trong vn tay. Vi hai cng trnh nghin

    cu ny c th ng dng phn loi mu vn tay t ng, rt ngn thi gian i

    snh mu cng nh tng hiu sut nhn dng mu vn tay. Thng 12 nm 1999, TS.

    Nguyn Cao Thng a ra mt phng php trch chn c trng mi v chng

    minh c tin cy ca cc c trng ny. V gn y nht, thng 1 nm 2000,

    thiu t Ng T Thnh xut phng php tra cu cng thc vn tay hin

    trng theo phng php Henry_Thanh. Phng php ny c pht trin da

    trn phng php c bn ca Henry l i snh mi mu vn tay xc nh chnh

    xc mt ngi. Trong trng hp nh hin trng ly v khng mi mu, tc

  • 49

    gi xut cng thc b lp vo nhng mu khim khuyt da vo tin

    hnh i snh nh i snh mi mu vn tay c s.

    Vn tay c c trng ha bi cc c trng ton cc v cc b. c trng

    ton cc bao gm bn hng ln, v tr core v delta. Nhng im c trng nh

    im kt thc ln, im r i ln, l nhng c trng cc b. S c tnh hng

    ln cc b v tn s ln cc b l mt vai tr quan trng trong nhng giai on con

    ca h thng vn tay. Bn hng c s dng trong qu trnh nng cao cht

    lng nh, xc nh nhng im n, x l c trng vo giao on cui v phn

    loi vn tay. Bn tn s ln cc b c ngha trong vic nng cao cht lng nh

    vn tay.

    Phn ln cc h thng nhn dng vn tay online hay offline nh AFIS, th

    khng dng n ln v lm m dng n c trng l nhng im khng bnh

    thng trn ln nh im kt thc ln, im r i ln, delta, core,. Trong s

    nhng loi c trng, c hai loi c ngha nht v c s dng nhiu nht l

    c trng kt thc ln, l im kt thc ln v c trng r i nhnh, l im

    trn ln m ti c hai nhnh c r ra nh hnh 3.7.

    3.3 Rt trch c trng vn tay Ti liu [1] trnh by khc chi tit v y cc hng tip cn trong qu

    trnh rt trch c trng vn tay. Tuy nhin, v gii hn ca lun vn cho nn y

    xin trnh by hng tip cn chnh m lun vn ny s dng mt cch ngn gn v

    xc tch.

    Vic thi hnh rt trch c trng bao gm c 3 giai on chnh: tin x l, rt

    trch c trng v hu x l.

  • 50

    Hnh 3. 4: Qui trnh rt trch c trng vn tay

    Giai on tin x l: nng cao cht lng nh, nh phn ha nh.

    Giai on rt trch c trng: rt trch c trng vn tay.

    Giai on hu x l: loi b nhng c trng sai.

    3.3.1 Tin x l nh vn u vo l nh vn tay (c th l nh xm hoc nh nh phn) v kt qu ca

    qu trnh ny l nh nh phn mnh cht lng cao. Qu trnh ny c tin hnh

    nh hnh 3.5:

    Hnh 3. 5: Qu trnh tin x l nh vn

    C th ni phng php tip cn trong hnh 2 l phng php tip cn truyn

    thng n gin v hiu qu nht i vi qu trnh tin x l vn tay nh trong [32] ,

    [44] c cp.

    Bc 1 (Lc): Qu trnh lc nhm gip nng cao cht lng nh vn tay,

    ngha l gip nh r hn, nng cao tng phn gia ln v lm, ni nhng im

    gy trn cng mt ln vi nhau. C nhiu phng php nng cao cht lng nh t

    n gin n phc tp, t min khng gian n min tn s. nng cao cht lng

    ca ln, b lc tham s cc b s c s dng trong tng khi nh. Phn ln cc k

    Tin x l

    Rt trch c trng

    Hu x l

    nh vn tay Bc 1:Lcnh cht lng cao

    Bc 2:Nh phn

    cc b

    nh nh phn

    Bc 3:Lm mnh

    nh

    nh mnh

  • 51

    thut hin nay u da trn b lc ng cnh m nhng tham s ca n ph thuc

    vo tn s ln v hng cc b. C bn b lc ph bin hin nay: Gabor,

    Anisotropic, Watson, v STFT tng ng vi cc thao tc lc tn min khng gian

    v min Fourier. Da trn kt qu thc nghim vi nh vn tay [32] , [44] , b lc

    Gabor c chn trong lun vn ny. Qu trnh tm nh nng cao thng qua b lc

    Gabor c m t nh hnh 3.6:

    Hnh 3. 6: Tm nh nng cao bng b lc Gabor

    Bc 2 (Nh phn cc b): Qu trnh ny gip to nh nh phn t mt nh

    bt k (xm hay nh phn). Hng tip cn trc tip v n gin nht c c

    nh nh phn l da vo ngng ton cc T:1 ( , )

    '( , )0 ( , )

    I i j TI x y

    I i j T>

    = .

    Trong , I l nh gc v I l nh nh phn. Tuy nhin, hng tip cn ny

    khng ti u. ci tin hng tip cn ny, thay v p dng ngng ton cc T

    trn ton nh th dng ngng cc b l gi tr mt trung bnh trn mt khi

    ww. y chnh l phng php nh phn ha m phng cc b [40] . Nu gi tr

    pixel ln hn gi tr trung bnh ca khi hin ti th nhn gi tr 1, ngc li gi tr

    0.

    Bc 3 (Lm mnh nh): Qu trnh ny gip lm mnh cc ng ln, loi

    b nhng pixel tha ca ng ln cho n khi b rng ca n ch cn mt pixel m

    vn gi c cu trc hnh hc ca nh. C nhiu thut ton lm mnh nh

    Stentiford [19] , Zhang-Suen [48] , v Holt [8] c xut. Tuy nhin kt qu thc

    nghim cho thy vi nh vn tay, thut ton Hilditch n gin v cho kt qu tt.

    Vi thut ton ny, ti mi im P1 nm trn ln, xem xt ln cn 8 ca pixel P1.

    nh vn tay nh chun ha

    nh hng

    nh tn s

    Mt n vng

    Lc Gabor

    nh nng cao

  • 52

    Sau tnh A(P1) v B(P1), vi A(P1) l s lng cp pixel (0, 1) trong chui P2,

    P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P2 v B(P1) l s lng pixel P1 ln cn khc 0. Pixel

    ti P1s chuyn t 1 (black) sang 0 (white) nu tha mn 4 iu kin: (1) 2

    B(P1)6; (2) A(P1) = 1; (3) P2.P4.P8=0 hoc A(P2) != 1; (4) P2.P4.P6 = 0 hoc

    A(P4) != 1.

    3.3.2 Rt trch c trng vn u vo l nh nh phn mnh cht lng cao v kt qu ca qu trnh ny l

    vector c trng vn. C hai c trng c rt trch trong qu trnh ny l: im

    kt thc ln v im r i nhnh. Hai im ny c th c minh ha thng qua

    hnh 3.7 sau:

    Hnh 3. 7: im kt thc ln v im r i

    Bng cch chia nh nh phn mnh thnh cc khi nh xp chng nhau, kch

    thc 33, im P1 nm trung tm khi c xc nh l im kt thc ln nu cc

    ln cn P1 thoi mt trong cc trng hp hnh 3.8 sau:

    Hnh 3. 8: Trng hp P1 l im kt thc ln

    Da trn nh ngha, im P1 c xc nh l im r i nu cc ln cn

    P1 thuc cc trng hp trong hnh 3.9 sau:

    P9 P2 P3

    P8 P1 P4

    P7 P6 P5

    P9 P2 P3

    P8 P1 P4

    P7 P6 P5

    P9 P2 P3

    P8 P1 P4

    P7 P6 P5

    P9 P2 P3

    P8 P1 P4

    P7 P6 P5

    P9 P2 P3

    P8 P1 P4

    P7 P6 P5

    P9 P2 P3

    P8 P1 P4

    P7 P6 P5

    P9 P2 P3

    P8 P1 P4

    P7 P6 P5

    P9 P2 P3

    P8 P1 P4

    P7 P6 P5

  • 53

    Hnh 3. 9: Trng hp P1 l im r i

    Tuy nhin, mt s ln gy sai v khng mc hay ln ct nhau v mc loan

    s to ra cc c trng sai trong qu trnh rt trch c trng vn tay nh cc trng

    hp trong hnh 3.10 sau:

    Hnh 3. 10: Mt s trng hp khin qu trnh rt trch vn sai

    Tng ng vi cc trng hp trn: (m1): ln i ngang qua lm, (m2): mt

    ln sai kt ni hai ln, (m3): hai r i gn nhau trong cng mt ln, (m4): hai im

    gy trong ln c hng ging nhau v gn nhau, (m5) ging (m4) ngoi tr mt

    phn ln gy qu ngn n ni mt r i c th pht sinh, (m6) m rng (m4) vi

    ln th ba c tm thy gia ca hai ln gy, (m7) c mt ln ngn. Do ,

    trnh nh hng ti kt qu, mt s c trng tha s c loi b thng qua mt

    s lut heuristic nh sau:

    - Nu khong cch gia im r nhnh v ln kt thc nh hn D th hai

    im ny c xem l cng mt ln (trng hp m1) v loi b chng.

    - Nu khong cch gia hai im r i ln l nh hn D v chng thuc

    cng v mt ln th loi b chng i (trng hp m2, m3).

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

    P9 P2 P3P8 P1 P4P7 P6 P5

  • 54

    - Nu hai im kt thc ln c khong cch nh hn D v hng ca chng

    lch vi nhau mt khong nh. V khng c im kt thc ln no xen

    vo gia. Th hai im kt thc c xem l c trng sai nhn t ln

    gy v loi b i. (trng hp m4, m5, m6).

    - Nu hai im kt thc nm trn mt ln ngn vi chiu di nh hn D, th

    loi b hai im kt thc i (trng hp m7).

    - Nu hng ca c trng l khng ph hp vi hng ca ln cc b th

    loi b i. iu ny loi b i nhng c trng xut hin nh nhiu trong

    nh.

    - Loi b tt c c trng m c khong cch nh hn ngng T so vi

    ng bao quanh ca nh vn tay. Lut ny s loi b nhng c trng gi

    to m n xut hin dc theo ng bao quanh ca nh vn tay.

    Trong , D l b rng hay khong cch trung bnh gia hai ln ln cn.

    Hnh v 3.11 sau minh ha cho qu trnh rt trch c trng vn:

    Hnh 3. 11: Qu trnh rt trch c trng vn tay

    Lu trong hnh minh ha trn, vng trn mu tng ng vi im r

    i, vng trn mu xanh tng ng vi im kt thc ln.

    nh rt trchnh mnh

    Rt trch Heuristic

    nh sau khi loib c trng sai