Сайтът на Андрей - Статии Идентификация на изображение по пръстов отпечатък

Идентификация на изображение с пръстов отпечатък

Смята се, че вероятността за съвпадение на пръстови отпечатъци при двама различни хора е 1: 64 000 000 000. Fingerprint BSCD премахва папиларния модел от един или повече пръсти с помощта на специален скенер за пръстови отпечатъци и го сравнява с регистриран стандарт. Информацията, съхранена в стандарта, е само вид подготовка на оригиналния папиларен модел, който може да се използва за идентифициране на човек, но е невъзможно да се възстанови пълен модел на пръстови отпечатъци. Скенерите за пръстови отпечатъци, използвани в DSCD за пръстови отпечатъци, могат да бъдат разделени на три групи според физическите принципи, използвани в тях: оптични, силициеви, ултразвукови.

Има три вида папиларни шарки: 1 - 4 - модели от типа "примка" (ляв, десен, централен, двоен), 5 и 6 - модели от типа "делта" или "дъга" (прости и остри), 7 и 8 - модели от типа "спирала" (централни и смесени))

Стандарти за пръстови отпечатъци за пръстови отпечатъци:

изображението трябва да е с резолюция най-малко 500 dpi;
изображението трябва да е в сива скала с 256 нива на яркост;
максималният ъгъл на завъртане на отпечатъка спрямо вертикалата е не повече от 15 градуса;
всяко изображение се представя в некомпресиран TIF формат;
видове минуции - завършек и бифуркация.

Сравнение на отпечатъци по местни характеристики:

1) Подобряване на качеството на оригиналното печатно изображение. Остротата на границите на папиларните линии се увеличава.

2) Изчисляване на полето на ориентация на папиларните линии на отпечатъка. Изображението е разделено на квадратни блокове със страна над 4 пиксела, а ъгълът на ориентация на линиите за фрагмент от отпечатъка се изчислява от градиентите на яркост

3) Бинаризация на изображението на пръстовия отпечатък. Редукция до черно и бялоизображение (1 бит) праг.

4) Изтъняване на линиите на изображението на печат. Изтъняването се извършва, докато линиите станат 1 пиксел широки.

5) Сравнение на подробности. Два отпечатъка от един и същи пръст ще се различават един от друг по завъртане, отместване, мащабиране и/или контактна площ в зависимост от това как потребителят поставя пръста си върху скенера. Следователно е невъзможно да се каже дали даден отпечатък принадлежи на дадено лице или не въз основа на просто сравнение между тях (векторите на референтния и текущия отпечатък може да се различават по дължина, да съдържат неподходящи детайли и т.н.). Поради това процесът на съпоставяне трябва да се изпълнява за всеки детайл поотделно.

Метод, базиран на глобални функции. Извършва се откриване на глобални характеристики (ядро, делта). Броят на тези характеристики и тяхното взаимно разположение ни позволява да класифицираме вида на модела. Окончателното разпознаване се извършва на базата на локални характеристики (броят на сравненията е с няколко порядъка по-малък за голяма база данни).

СРАВНЕНИЕ НА МОДЕЛИ:

Метод, базиран на графики

Оригиналното изображение на отпечатъка (1) се преобразува в изображение на полето за ориентация на папиларните линии (2). На него (2) има области с еднаква ориентация на линиите, така че можете да начертаете граници между тези области (3). След това се определят центровете на тези области и се получава графика (4). Стрелката "d" маркира записа в базата данни при регистрация на потребител.

Цифровият модел на пръстовия отпечатък не съдържа цялото изображение, а само информация за детайлите, така че възстановяването на пръстов отпечатък от цифровия му модел е невъзможно.

Пръстов отпечатък BSAS (Биометрични системи за контрол на достъпа)

В компютърни скенери за пръстови отпечатъципръстови отпечатъци са вградени в мишката или клавиатурата.

Качеството на разпознаване силно зависи от състоянието на повърхността на пръста и неговото положение спрямо сканиращия елемент. Различните системи имат различни изисквания за тези два параметъра. Например, разпознаването по характерни точки дава високо ниво на шум, когато повърхността на пръста е в лошо състояние. Разпознаването на цялата повърхност изисква много внимателно поставяне на пръста върху сканиращия елемент.

BSCD с пръстови отпечатъци се използват за контрол на достъпа както до компютри, така и до помещения. Грешки от 1-ви вид: 10 -3 - 10 -6 , грешки от 2-ри вид: 10 -4 ? 10 -9 .

В момента, сред другите биометрични системи, дактилоскопните BSCD са най-широко използвани и се произвеждат от голям брой чуждестранни и български фирми.

Традиционно американските компании заемат водеща позиция в разработването на скенери за пръстови отпечатъци. В тази насока успешно работят компании като Identix, T-Netix, American Biometric Company, National Registry, Sagem, Morpho, Verditicom, Infenion.

От българските компании на пазара на скенери за пръстови отпечатъци най-известни са: Elsis, Elvis, Biometric Technologies.

Защита на дактилоскопични BSCD от манекени

Един от най-трудните проблеми на системите за пръстови отпечатъци е защитата срещу манекени.

Основните методи и подходи за защита срещу манекени могат да бъдат разделени на две групи:

1. Технически - това са методи за защита, реализирани или на ниво софтуер, който работи с изображението, или на ниво четец;

2. Организационни? това са методи, чиято същност е да организират процесите на удостоверяване по такъв начин, че да го затруднят или да го направят невъзможноизползване на манекен.

Техническа сигурност на ниво читател

Техническата защита на ниво четец се крие във факта, че самият скенер използва алгоритъм за синтез на изображение, който ви позволява да получите модел на пръстов отпечатък само от жив пръст, а не от манекен.

Ето как работят оптичните скенери например. При тях изображението на модел на пръстов отпечатък се получава чрез осветяване на повърхността на пръста с източник, разположен на гърба на пръста. В резултат на това се получава зависимостта на папиларния модел от характеристиките на преминаването на светлината през тъканите на жив пръст.

Техническа защита чрез допълнителна характеристика

Техническата защита чрез допълнителна характеристика се състои в получаване на някаква допълнителна характеристика с помощта на сканиращо устройство, според което е възможно да се реши дали предоставеният идентификатор е фиктивен. Например с помощта на ултразвукови скенери е възможно да се получи информация за наличието на пулс в пръста, при някои оптични скенери с висока разделителна способност е възможно да се определи наличието на частици пот в изображението и т.н. Почти всеки производител има своя собствена "патентована" характеристика, която по очевидни причини не се рекламира.

Техническа защита според предишни данни

При някои скенери върху повърхността му остава отпечатъкът от последния пръст, който го е докоснал, което може да се използва при производството на манекен. Метод на защита? съхранение на последните няколко изображения от скенера (за всеки производител това число е различно). С най-новите изображения на първо място и сравнява всяко ново изображение. И тъй като не можете да поставите пръста си върху скенера по абсолютно същия начин два пъти, с абсолютно съвпадениевзема се решение за използването на манекен.

Организационни мерки за сигурност

Сложен процес на идентификация. Методът се състои в това, че по време на процеса на регистриране на пръстови отпечатъци в системата се регистрират няколко пръста за всеки потребител (в идеалния случай всичките 10). След това, директно по време на процеса на удостоверяване, потребителят е помолен да провери няколко пръста в произволна последователност, което прави много по-трудно влизането в системата с помощта на манекен. Недостатъкът на този метод при контролиране на достъпа до компютърни системи е, че изпълнението на скенера за пръстови отпечатъци трябва да бъде фокусирано върху произволни пръсти. В този случай използването на мишка с вграден скенер за палец става невъзможно.

Организационни мерки за сигурност

Мултибиометрия или многофакторна биометрия. Процесът на удостоверяване на потребителя използва няколко различни биометрични технологии наведнъж, като изображение на пръстов отпечатък и 3D технология за ръка. Недостатъкът на този подход е значителното оскъпяване на необходимия комплекс от специален хардуер и софтуер.

Скенери за пръстови отпечатъци

1)Оптичен

1. 1) FTIR скенери - са устройства, които използват ефекта на нарушено пълно вътрешно отражение (Frustrated Total Internal Reflection, FTIR). Те използват специална камера (CCD или CMOS), за да заснемат изображението на повърхността на пръста.

1.2) Оптични скенери - представляват оптична матрица, всяко от чиито влакна завършва с фотоклетка, която ви позволява да фиксирате остатъчната светлина, преминаваща през пръста, в точката, където релефът на пръста докосва повърхността на скенера.Изображението на пръстовия отпечатък се формира според данните на всички елементи.

1.3) Електро-оптични скенери (електро-оптични скенери)? Тази технология се основава на използването на специален електрооптичен полимер, който включва светлоизлъчващ слой. Когато пръст се приложи към скенера, нехомогенността на електрическото поле близо до повърхността му се отразява в блясъка на този слой, така че да подчертае пръстовия отпечатък. След това фотодиодната матрица на скенера преобразува това сияние в цифрова форма.

1.4) Оптични скенери за почистване Тяхната особеност е, че пръстът трябва не само да се приложи към скенера, но трябва да се прекара по тясна лента? читател. В този случай се прави серия от моментни снимки (кадри), а съседните кадри се правят с известно припокриване, което позволява значително намаляване на размера на скенера. За сглобяване на изображението на пръстовия отпечатък се използва специализиран софтуер.

1.5) Ролкови скенери - сканирането става при търкаляне на прозрачна въртяща се ролка с пръст. По време на движението на пръста се прави серия от моментни снимки (кадри) на фрагменти от папиларния модел. Съседните рамки се наслагват, което прави възможно сглобяването на пълно изображение на пръстов отпечатък без изкривяване.

Вътре в ролката има източник на светлина, леща и миниатюрна камера. Изображението на осветената област на пръста се фокусира от обектива върху чувствителния елемент на камерата.

1.6) Безконтактни скенери (безконтактни скенери) ? те не изискват директен контакт на пръста с повърхността на сканиращото устройство. Пръстът се поставя върху отвора в скенера, няколко източника на светлина го осветяват отдолу от различни страни, в центъра на скенера има леща, през която, събраниинформацията се проектира върху CMOS камера, която преобразува получените данни в изображение на пръстов отпечатък.

2) Полупроводникови скенери

Полупроводниковите скенери използват матрица от чувствителни микроелементи и преобразувател на сигнала на тези микроелементи в цифрова форма.

2.1) Капацитивните скенери (капацитивните скенери) са най-широко използваният тип полупроводникови (PP) скенери, при които ефектът от промяната на капацитета на pn-прехода на PP устройството, когато релефът на папиларния модел влезе в контакт с PP матричния елемент, се използва за получаване на изображение на пръстов отпечатък. Когато се приложи пръст към сензора, между всеки чувствителен елемент и релефния елемент на папиларния модел се образува определен капацитет, чиято стойност се определя от разстоянието между повърхността на пръста и елемента. След това матрицата на капацитета се преобразува в изображение на пръстов отпечатък.

2.2) Скенери за налягане ? тези устройства използват сензори, състоящи се от матрица от пиезоелектрични елементи. Когато пръст се приложи към сканираща повърхност, издатините на папиларния модел упражняват натиск върху подгрупа от елементи на повърхността, съответно вдлъбнатините не упражняват никакъв натиск. Матрицата на напреженията, получена от пиезоелектричните елементи, се преобразува в изображение на повърхността на пръста.

2.3). Термични скенери ? те използват сензори, които са съставени от пироелектрични елементи, които отчитат температурните разлики и ги преобразуват в напрежение (този ефект се използва и в инфрачервените камери). Когато се приложи пръст към сензора, според температурата на издатините на папиларния модел, докосващи пироелектричните елементи и температурата на въздуха във вдлъбнатините,температурна карта на повърхността на пръста и преобразувана в цифрово изображение.

2.4) Скенери за радиочестотно поле ? такива скенери използват матрица от елементи, всеки от които действа като малка антена. Сензорът генерира слаб радиосигнал и го изпраща към сканираната повърхност на пръста, всеки от чувствителните елементи получава сигнал, отразен от папиларния модел. Стойността на ЕМП, индуцирана във всяка микроантена, зависи от наличието или отсъствието на папиларен ръб в близост до нея. Така получената матрица на напрежението се преобразува в цифрово изображение на пръстов отпечатък.

2.5) Термични скенери ? вид термични скенери, които използват, както при оптичните тракционни скенери, плъзгане на пръст по повърхността на скенера, а не просто нанасяне.

2.6) Капацитивни скенери за почистване ? използвайте подобен метод за сглобяване кадър по кадър на изображение на пръстов отпечатък, но всеки кадър от изображението се получава с помощта на капацитивен полупроводников сензор.

Водещ производител? Фирма Fujitsu.

2.7) Скенери за почистване на радиочестотно поле ? подобен на капацитивния, но използващ RF технология.

производител ? Автентична компания.

3)Ултразвукови скенери

Основните недостатъци на ултразвуковите скенери са: висока цена в сравнение с оптичните и полупроводниковите скенери; голям размер на самия скенер.

Иначе ултразвуковото сканиране съчетава най-добрите характеристики на оптичните и полупроводниковите технологии.