Ch.5 Fingerprint Recognition V2

8/16/2019 Ch.5 Fingerprint Recognition V2

1/15

Глава 5. Разпознаване на пръстови отпечатъци (Fingerprint Recgnitin!

Глава V

Разпознаване на пръстови отпечатъци (Fingerprint Recognition

!"#" $ъве%ение

"о#ата на $ланите и пръстите на чове% се отличава от останалата %о#а по

липсата на о%ос&'ване на оцвет'ване %а%то и наличието на )ол'& *ро+ нервни

о%ончани' и потни #лези. ,овър-нината и& се състои от &и%рос%опични

вър-ове )ре*ени /ri0ge12 и &и%рос%опични $олини 3 46rr712. 8'-ната

стр9%т9ра е 9ни%ална -ара%теристи%а за все%и ин$иви$ и се съз$ава в

е&*рионални' &9 ста$и+ на развитие пре$и ра#$ането. ,ро&ени в пръстовите

отпечатъци &о)ат $а се причин'ват от про&ени в )ъв%авостта на %о#ата различни за*ол'вани' или рани по пръстите.

:и). 5.;. и%аци'?и$енти>и%аци' с пръстови отпечатъци

!"&" 'аратеристии на изо)ра*ени+та на пръстовите отпечатъци

;. ,ространствена раз$елителна спосо*ност - *ро+ точ%и за пи%сел (0pi 3

0t per pi@eA!.

5BB 0pi е стан$арта за FCD съв&ести&ите с%енери E5B35B 0pi са

&ини&алните сто+ности.

E. ,ло= - основен пара&етър.

G%енер

,отре*ите

л

Hзвличане

на признаци

8ърсене на

сравнение

РеIение

,ра) на

систе&ата

Jа?Kе

L. J. с пръсто3

ви отпечатъци

Hзвличане на

признаци

пръстов отпечатъ%

Mа*лон

пръстов отпечатъ% Mа*лон

N5


2/15


Oини&9&а споре$ FCD стан$арта е ; %ва$ратен инч в по3новите с%енери

пло=та се о)раничава за $а се пони#и цената и $а се в)ра$и в по3&ал%и

портативни 9стро+ства.

. Lро+ пи%сели - прес&'та се от )орните $ва пара&етри.

P. Qр%остен о*-ват


3/15


Mиро%оразпространени на пазара от сре$ата на aB3те )о$ини

*ла)о$арение на по3&ал%ите си раз&ери и цена.

Капацитивния полупроводников сензор (>и). 5.! е на+3разпространени'

сензор в &о&ентаU то+ прите#ава $в9&ерна ре$ица от &и%рос%опични плоч%и

%оито са в)ра$ени в чип. Рол'та на $р9)ата ре$ица от плочи на %апацитивното

9стро+ство се и)рае от %о#ата на пръста. ,ри $опирането на пръста вър-9 чипасе съз$ават )ол'& *ро+ &ал%и еле%тричес%и зар'$и &е#$9 %о#ата и плочите.

Голе&ината и& зависи от разсто'нието &е#$9 повър-ността на пръста и плочите

3 наличието на 4вър-ове2 и 4$олини2 во$и $о разли%а в зар'$ите %оето се

използва при виз9ализаци'та на пръстови' отпечатъ%.

8ози тип сензори не &о#е $а *ъ$е 4за*л9$ен2 с печат на пръстови'

отпечатъ% но е нео*-о$и&о $а се почиства пре$и с%анирането за $а *ъ$е

изо*ра#ението с $о*ро %ачество. Gъ=о та%а тр'*ва $а се пази от еле%тричес%о

разтоварване на &и%ро зар'$ите от вър-овете на пръстите.

Термичен полупроводников сензор 3 този сензор е съставен от пиро3еле%тричен &атериал %о+то )енерира еле%тричес%и то% на *азата на разли%ите в

те&перат9рите &е#$9 пръста и с%енера %о+то и&а по3висо%а те&перат9ра. ^а

целта сензорите пре$варително се за)р'ват за $а се пол9чи %ачествено

изо*ра#ение.

Пиезо-електричен полупроводников сензор 3 повър-ността на сензора е

съставена от $иеле%тричен &атериал %о+то )енерира еле%тричес%и и&п9лс при

натис%. Разли%ата в натис%а поро$ена от 4вър-овете2 и 4$олините2 на

повър-нината на %о#ата на пръстта )енерира и&п9лси с различна )оле&ина

%оито се виз9ализират.

!","," -енер с 0лтразв0ов сензор

Kачинът &9 на $е+ствие е *лизъ% $о този на е-о)ра>а. Hзпра=а а%9стичен

си)нал $о повър-ността на пръста и прие&а отразени' е-о си)нал %о+то сл9#и

за опре$ел'не на стр9%т9рата на пръстови' отпечатъ%. Oето$ът е 9сто+чив на

за&ърс'ване и наличие на &азни петна по повър-ността на с%енера. ^а

съ#аление о*е&а &9 е )ол'& а висо%ата &9 цена възпреп'тства

разпространението и прило#ението &9.

Nb


4/15


:и). 5.E


5/15


:и). 5.P ,ет основни %ласа за раз$ел'не на пръстови отпечатъци

Признаци на второ ниво

Kа ло%ално равни=е се използват признаци от второ ниво 3 fin6ti (pA

fin6tie! 3 -ара%терен $ета+л на пръстови' отпечатъ%. Vin6ti се отнас' пре$и

всич%о с различните начини на пре%ъсване на вър-овете в изо*ра#ението (>и).

N!. и). 5!. ^а точно то извличане на тези признаци е

нео*-о$и&о %ачеството на изо*ра#ението $а е висо%о.

:и). 5.5 и). N!. 8е-ните -ара%теристи%иU *ро+ разполо#ение >ор&а и $р9)и са

отличителни по отноIение на пръстови' отпечатъ% но се използват

сравнително р'$%о от ал)орит&ите за разпознаване за=ото изис%ватизо*ра#ение с &но)о висо%о %ачество и резолTци'.

Na


6/15


3и4" !"5" ,ризнаци от второ ниво (fin6tie! и трето ниво (пори!

!"!" 6л4оритъ7 за извличане на признаци от изо)ра*ен+ на пръстови

отпечатъци

елта на извличането на признаци (>и). 5.! е $а се пре$стави в-о$ното

изо*ра#ение с признаци вър-9 %оито 9спеIно $а се извърIи операци'та

търсене на съответствие (ftcding! или $а посл9#ат %ато в-о$ни $анни за

извличане на $р9)и признаци. ,ризнаците &о)ат $а и&ат точно съответствие в

изо*ра#ението (1ing6Aritie1 или fin6tie! но &о#е и $а н'&ат 3 напри&ер

изо*ра#ение на ло%алната ориентаци' и честотно изо*ра#ение.

она за $а се пре$отврати извличането на признаци от I9&овете във >она.

^а извърIването на раз)раничаването се използва наличието на ориентиран с

'вно изразени ивици &о$ел (pttern! в о*е%та и липсата на 'сно изразена посо%а

(i1trpic! в &о$ела на >она.

,ри изчисл'ване на изображението с локалната ориентация (>и).5.a! се

прес&'та ло%алната ориентаци' на вър-а (ri0ge! в пи%сел hi j.


7/15


:и). 5.


8/15


етекция на !i"#$%&ri'i(! се прила)а вър-9 изо*ра#ението с ло%алната

ориентаци' и се изчисл'ва ин$е%са на _incrk !( ji ) * + за пи%сел jh ji . Kе%а* пре$ставл'ва затворена трае%тори' $е>инирана %ато по$ре$ена поре$ица от

съсе$ните пи%сели на за$а$ени' пи%сел в ра&%ите на @ прозорец. Gле$ това се

с9&ират разли%ите в ориентаци'та &е#$9 съсе$ните пи%сели . Hн$е%сът на

_incrk &о#е $а при$о*ие е$на от сле$ните сто+ности за пи%сел jh ji U

−

=

делтаобластнапринадлежи

примкаобластнапринадлежи

областпримкадво,нанапринадлежи

област #$%&r напринадлежи"(

ji ) * +

;RB

;RB

FNB

1inB

!(

Jе)ра$аци'та на се)&ентираното изо*ра#ение се състои в пре%ъснати

вър-ове свързани паралелни вър-ове пора$и различни I9&ове %а%то и

наличието на различни прорези и наран'вани' по %о#ата. 8ова во$и $о

извличането на лъ#ливи fin6tie проп9с%ане на истинс%и %а%то и наличието

на )реI%и при опре$ел'нето на позици'та и посо%ата и&. Kа *азата на

%ритериите %онтраст на изо*ра#ението посто'нство на ориентаци'та честота

на вър-овете &о)ат $а се опре$ел'т сле$ните три о*ластиU

• о*ласт с 'сно различи&и вър-ове и $олиниj

• о*ласт чи+то вър-ове са $е)ра$ирани в &ал%а степен от I9&а но

полезната ин>ор&аци' &о#е $а се възстанови от съсе$ните о*ластиl

• о*ласт %о'то е $е)ра$ирана $о )ол'&а степен от I9&а и не е

въз&о#но $а *ъ$ат възстановена полезната ин>ор&аци'.

Подобряване на изображението иили бинаризация и&ат за цел $а

по$о*р'т %ачеството на стр9%т9рата на частта от изо*ра#ението чието %ачество

&о#е $а се възстанови. и $а се раз)раничи тази част чието %ачество не &о#е $а

се възстанови. Hз-о$ът от тази операци' &о#е $а *ъ$е пол9тоново или *инарно

изо*ра#ение в зависи&ост от ал)оритъ&а.илтър с на+3$о*ри рез9лтати.

Gле$ по$о*р'ването и?или *инаризаци'та на изо*ра#ението се прила)а

с%елетизаци' на изо*ра#ението и изчистване от арте>а%ти и >алIиви %онт9ри.

Gле$ това се извличат fin6tie с по&о=та на сле$ни' оператор 3 *ро+ на

пресичани'та cn (p!U

∑ = −−= R

; ;Ef0 !(!(

E

;!(

i ii ./&% ./&% .0"

bE


9/15


10/15


3 натиск и с1стояние на кожата 3 н'%ои сл9чаи неравно&ерни' натис%

на пръста с9-отата и?или за*ол'вани'та на %о#ата &9 потта за&ърс'ването и

&азнината вър-9 не' %а%то и вла#ността на въз$9-а во$'т $о неравно&ерно

разпре$еление на %о#ата вър-9 с%енера и %ато рез9лтат се пол9чава

изо*ра#ение с )ол'& I9&.

3 2ум - въве#$а се от сензора на систе&ата за разпознаване %ато4остатъци2 3 &азнина пра- вър-9 повър-ността на сензора от пре$иIните

с%анирани'.

3 гре2ки при извличане на признаци 3 пол9чават се от несъвърIенството

на ал)орит&ите по вре&е на извличането на признаци при %оето се въве#$ат

)реI%и от из&ерването. ГреI%и се въве#$ат съ=о та%а и при различните етапи

и от пре%алено а)ресивното прила)ане на ал)орит&ите за по$о*р'ване на

%ачеството на пръстови' отпечатъ%.

!"5" $и%ове 7ето%и за търсене на съответстви+

34 Корелационно базирано т1рсене на с1ответствие 3 Jвете

изо*ра#ени' на пръстовите отпечатъци (W и D !се нала)ат е$но вър-9 $р9)о и се

търси &а%си&алната %рос3%орелаци' &е#$9 съответните пи%сели при различни

транслационни из&ествани' 5 6 ∆∆ и ротационни из&ествани' ϕ ∆ . ,ро*ле&ите

при изчисл'ването и се пора#$ат отU

• нелине,ните изкривявания во$'т $о )ол'&а разли%а по отноIение на

)ло*алната стр9%т9ра на отпечатъците на е$ин и съ=и пръст

• с1стоянието на кожата и натиска на пр1ста во$и $о )ол'&а разли%а&е#$9 'р%остта %онтраста и $е*елината на вър-овете в пръстови' отпечатъ%.

• $ире%тното и опре$ел'не е изчислително сложно и изис%ва &но)о вре&е.

24 7i"$'i&( базирано т1рсене на с1ответствие 3 поп9л'рна и Iиро%о

използвана те-ни%а %ъ$ето се използват &ето$ите за сравнени' на пръстови

отпечатъци с %оито ра*от'т е%сперти -ора. Vin6tie се извличат от $вата

пръстови отпечатъци и се съ-ран'ват %ато &но#ество от точ%и в $в9&ерната

равнина. Kа+3често вс'%а fin6ti се пре$став' %ато триплет no θ 5 68 = %о+то

описва %оор$инатите и ъ)ъла и (>и). 5.;;!.n..o E; 88889 = o iiii 5 68 θ = 8i ..;=...o ppE

p

; "888 : = o

pppp

j j j j 5 68 θ = " j ...;=

%ато f и n пре$ставл'ват *ро' н fin6tie съответно в W и D.

Gчита се че $вете fin6tie i8 иp

j8 съвпа$ат %о)ато пространственото

разсто'ние 10 &е#$9 т'- е по3&ал%о от $а$ена $оп9сти&а сто+ност Br и

разли%ата в посо%ите и& 00 3 е по3&ал%а от $а$ена $оп9сти&а ъ)лова сто+ност

Bθ U

B

EpEpp !(!(!( r 5 5 6 688 !; i ji ji j ≤−−−=

( ) BpBpp FNBfin!( θ θ θ θ θ ≤−−−= i ji ji j 88;;

Границите на $оп9сти&ост на о*ластите %оито се опре$ел'т от BB θ r се

за$ават пора$и неотстрани&ите )реI%и въве$ени при извличането на признаци

bP


11/15


%а%то и от )ъв%авостта на %о#ата %о'то во$и $о из&естване на

&естополо#ението на fin6tie.

:и). 5.;; 8ърсене на съответствие на извлечените признаци на пръстовите

отпечатъци

ор&ации $оп9с%а=и из%рив'ване. ъве#$а се >9н%ци'

на съответствие !(i ) %о'то описва о*раз9ването на $во+%и &е#$9 fin6tie

&е#$9 D и W. Gпоре$ тази >9н%ци' вс'%а е$на fin6ti или и&а точно е$на

съответства=а fin6ti в $р9)ото изо*ра#ение или н'&а въо*=е. 89% се търс'т

тези сто+ности на пара&етрите !( i ) 5 6 θ ∆∆ за %оито и&а &а%си&ален *ро+

fin6tie попа$а=и в о*ластите на $оп9сти&ост опре$елени от BBθ r

. ^асъ#аление сто+ностите на пара&етрите и на >9н%ци'та на съответствие !(i ) са

неизвестни. Hзползват се $ва типа по$-о$а за на&ирането и&U )ло*ални &ето$и

при %оито се извърIва търсене на съответствие на )ло*алните fin6tie и

ло%алните &ето$и при %оито се сравн'ват $ва пръстови отпечатъци на *азата на

стр9%т9рата на ло%алните fin6tie. ,ри първите &ето$и 'сно се използва

$о*рата различи&ост &е#$9 отпечатъците на от$елните пръсти а за вторите е

-ара%терно простота нис%а изчислителна сло#ност и $оп9с%ане на )оле&и

из%рив'вани' .

Gъ=еств9ват н'%ол%о ви$а изравн'вани' в зависи&ост от етапа на ра*ота

на систе&ата. ,ри абсол=тното предварително изравняване все%и Iа*лон на

пръстови' отпечатъ% се изравн'ва по отноIение на '$рото &9 (cre! пре$и

b5


12/15


въве#$ането &9 в *азата от $анни. ^а съ#аление $ете%ци'та на '$рото е &но)о

тр9$на и се често възни%ва )реI%и при отчитането и. Gле$ това се състав' лист

от $во+%и fin6tie &е#$9 %оито разсто'нието е по3&ал%о от $оп9сти&ото. 8ози

лист се сортира споре$ степента на съвпа$ение и се из*ира основната $во+%а

(principA pir!. Gле$ това спр'&о не' се извърIва транслаци' на всич%и

останали $во+%и. Kа втори' етап се опре$ел' тензор на $е>ор&аци'та %о+то$оп9с%а &ал%и из%рив'вани' и ротации и и&а за цел $а 4$а при*ли#и2

останалите $во+%и (>и). 5.;E!.

:и). 5.;E 8ърсене на съвпа$ение &е#$9 fin6tie

,ри относителното предварително изравняване в-о$ни' пръстов

отпечатъ% D се изравн'ва спр'&о все%и Iа*лон 8 от *азата $анни. ^а целта &о#е

$а се използва нала)ане е$но вър-9 $р9)о на пол9чените 1ing6Aritie1съпостав'не &е#$9 изо*ра#ени' с ло%алните ориентации (сравнение на

Iа*лони! съпостав'не на признаците на вър-овете ($ъл#ината и ориентаци'та

на вър-овете!. 8ози &ето$ е по3*авен но по3точен от пре$иIни'.

, . Т1рсене на с1ответствие базирано на признаци на в1р>овете 3 този

тип &ето$и за търсене на съответстви' се използва за=ото извличането на

fin6tie от пръстови отпечатъци с лоIо %ачество не вина)и е на$е#$но. този

сл9ча+ това изис%ва &но)о вре&е а съ=евре&енно съ=еств9ват и $р9)и

$опълнителни признаци %оито &о)ат $а се използват за $а се 9величиточността и ста*илността на ра*ота ал)орит&ите. ,ризнаците %оито се

използват в този сл9ча+ саU

• раз&ера на пръстови' отпечатъ% и >ор&ата на вънIни' &9 сил9ет

• *ро' типа и позици'та на 1ing6Aritie1 3 първите $ва призна%а са

неста*илни и завис'т от това %а%ва част от пръста $о%осва сензора

• пространствените отноIени' и )ео&етричните -ара%теристи%и на линиите

на вър-овете

•

признаци на >ор&ите 3 използват се зае$но с &ето$ите за извличане наfin6tie

bN


13/15


• ин>ор&аци' за )ло*алната и ло%алната те%ст9ра 3 за&естват 9спеIно

fin6tie *азираните &ето$и и %ато се използва &а=а*ът ориентаци'та

честотата и си&етри'та и на повтар'=ите се основни еле&енти

• потни пориl

• >ра%тални признаци.

!"=" >ази от изо)ра*ени+ на пръстови отпечатъци

?а се %опълни

@итерат0раA

bb


14/15


;. VAtni ]. ]. Vi `. q. in X. _rsdr un0s Fingerprint

Recgnitin Xpringer EBB.

E. v07r0 . Y. \rAn1 _. uigginn1 Cifetric1w D0entitS ̀ 116rnce in

Dnrftin `ge Vcxr73uiAA EBBE.

. vSfn . ̀ n. in ]. VAtni ]. Vi Cifetric XS1tef1U WecdnAgS

]e1ign n0 _errfnce yzA6tin Xpringer EBBP.P. VAtni ]. ]. Vi `n. in X. _rsdr un0s Fingerprint

Recgnitin Xpringer EBB.

b

http://bias.csr.unibo.it/maltoni/handbook/http://bias.csr.unibo.it/maltoni/handbook/http://bias.csr.unibo.it/maltoni/handbook/http://bias.csr.unibo.it/maltoni/handbook/


15/15


-ъ%ър*ание

Глава {........................................................................................................................N5

Разпознаване на пръстови отпечатъци (Fingerprint Recgnitin!..........................N5

5.;. ъве$ение........................................................................................................N5

5.E. |ара%теристи%и на изо*ра#ени'та на пръстовите отпечатъци..................N5

5.. G%енери за пръстови отпечатъци...................................................................NN

5.P. ,ризнаци и извличане на признаци от изо*ра#ение с пръстов отпечатъ%

..................................................................................................................................N

5.5. mл)оритъ& за извличане на признаци от изо*ра#ен' на пръстовиотпечатъци..............................................................................................................bB

5.N. Kа&иране на съответствие (ftcding! &е#$9 съответни признаци...........b

5.b. и$ове &ето$и за търсене на съответстви'..................................................bP

5.. Lази от изо*ра#ени' на пръстови отпечатъци.............................................bb

ba

Ch.5 Fingerprint Recognition V2

Documents

Transcript of Ch.5 Fingerprint Recognition V2