Система идентификации личности по отпечаткам пальцев (стр. 2 из 21)
Отпечаток пальца образует так называемые папиллярные линии на гребешковых выступах кожи, разделенных бороздками. Из этих линий складываются сложные узоры (дуговые, петлевые и завитковые), которые обладают свойствами индивидуальности и неповторимости, что позволяет абсолютно надежно идентифицировать личность. Хотя процент отказа в доступе уполномоченных пользователей составляет около 3, процент ошибочного доступа – меньше одного к миллиону. Преимущества доступа по отпечатку пальца – простота использования, удобство и надежность. Весь процесс идентификации занимает мало времени и не требует усилий от тех, кто использует данную систему доступа. Исследования также показали, что использование отпечатка пальца для идентификации личности является наиболее удобным из всех биометрических методов. Вероятность ошибки при идентификации пользователя намного меньше в сравнении с другими биометрическими методами /2/. Кроме того, устройство идентификации по отпечатку пальца не требует много места на клавиатуре или в механизме.
Образ отпечатка пальца, как правило, сохраняется в двоичном коде, где каждый пиксель рисунка описывается 8 битами, то есть 256 оттенками серого цвета. В передовых системах сканирования цифровой образ отпечатка обрабатывается с помощью специального алгоритма улучшения изображения. Этот алгоритм обеспечивает обратную связь с датчиком для регулирования параметров сканирования. Когда датчик фиксирует окончательный образ, алгоритм настраивает контрастность и четкость изображения отпечатка для получения наилучшего качества.
Методы опознания отпечатка пальца основаны на сравнении с образцами или на использовании характерных деталей.
При опознании по деталям из образа извлекаются только специфические места, где найдена особенность (деталь). Обычно это либо окончание гребня, либо его раздвоение (рис. 1). Содержание шаблона в этом случае составляют относительные координаты и сведения об ориентации детали. Распознающий алгоритм отыскивает и сравнивает между собой соответствующие детали. Ни поворот отпечатка пальца, ни его параллельный перенос (сдвиг) не влияют на функционирование системы, поскольку алгоритм работает с относительными величинами.
Типы минюций
Рис. 1
Для сравнения на битовом образе находятся локальные особенности папиллярного узора – минюции.
Для поиска минюций алгоритм производит обход по контуру гребней.
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИЧНОСТИ ПО ОТПЕЧАТКАМ ПАЛЬЦЕВ
1.1. Обоснование целесообразности разработки системы идентификации личности по отпечаткам пальцев
1.1.1. Назначение системы
Система идентификации личности по отпечаткам пальцев реализует определение личности на основе биометрических параметров, а именно отпечатков пальцев. Система предназначена для обработки графических изображений отпечатков. Система позволяет сравнить несколько отпечатков друг с другом по выделенным локальным особенностям – минюциям и их относительным параметрам (расположению одних минюций относительно всех остальных), что гарантирует независимость сравнения от параллельного переноса и вращения.
Программный продукт найдет применение в различных прикладных системах, включая:
1) системы гражданской идентификации;
2) криминалистические системы идентификации;
3) крупномасштабные коммерческие приложения.
Системы гражданской идентификации включают в себя:
- водительские паспорта;
- национальные идентификационные карты граждан;
- регистрация избирателей;
- регистрация для социальных программ;
- иммиграционная регистрация, визы;
- идентификация сотрудников государственных учреждений.
Криминалистические системы идентификации включают в себя:
- находится ли данный гражданин в розыске;
- прежние судимости;
- регистрация заключенных/контроль доступа;
- мобильные и удаленные приложения;
- обработка отпечатков пальцев, полученых с мест преступления;
Крупномасштабные коммерческие приложения включают в себя:
- доступ к Web-ресурсам, электронная коммерция;
- доступ для пользователей и сотрудников;
- финансовые сервисы, проверка оплаты;
- доступ в здания и помещения;
- программы лояльности;
1.1.2. Характеристика функциональной структуры системы
Функциональная схема системы приведена на рис. 1.1.
Обработка изображений состоит из следующих этапов:
1) ввод изображения в систему идентификации личности по отпеаткам пальцев;
2) в подсистеме анализа изображения происходит обработка растра с целью подавления шумов, а так же устранение типичных искажений изображения, таких как разрывы или слипания дуг папиллярного узора;
3) в подсистеме анализа изображения происходит выделение локальных особенностей, таких как окончание и раздвоение, для дальнейшего распознавания отпечатка;
4) в подсистеме распознавания происходит преобразование абсолютных параметров специальных точек к относительным параметрам для предотвращения влияния параллельного переноса и поворота пальца при сканировании отпечатка;
5) распознавание отпечатка по базе с существующими отпечатками происходит на основе относительных параметров каждой точки для каждого хранящегося в базе отпечатка.
Функциональная схема системы идентификации личности по отпечаткам пальцев
- подсистема анализа - подсистема распознаванияРис. 1.1
1.1.3. Обоснование цели создания системы
На данный момент надежная информационная защита является одним из основных критериев, по которым должны отбираться системы, предназначенные для хранения и обработки важной информации. Это обусловлено существующей вероятностью несанкционированного доступа в такие системы, поскольку они имеют широкое информационное взаимодействие со смежными системами управления через сеть INTRANET. Поэтому обеспечение информационной безопасности должно являться важнейшим этапом при их разработке.
Защита на основе биометрических параметров человеческого тела, в частности по отпечатку пальца, обладает рядом неоспоримых полюсов: простота использования, удобство и надежность. Весь процесс идентификации занимает мало времени и не требует усилий от тех, кто использует данную систему доступа. Исследования также показали, что использование отпечатка пальца для идентификации личности является наиболее удобным из всех биометрических методов. Вероятность ошибки при идентификации пользователя таким способом намного меньше в сравнении с другими биометрическими методами. Кроме того, устройство идентификации по отпечатку пальца не требует много места на клавиатуре или в механизме.
В большинстве случаев работа с важной информацией подразумевает также своевременное принятие решений и непрерывное управление ходом выполнения. В связи с этим существует необходимость непрерывного подтверждения личности (в случае если человек по какой-то причине покинет свое рабочее место, то любой в это время сможет задавать команды телеуправления или ответственные команды). Такое подтверждение личности метод «единого входа в сеть» предоставить не может, а вводить пароль после каждой команды – обременительно.
Хотя на рынке существуют готовые системы, но на ряду со своими преимуществами они обладают рядом недостатков, таких как закрытость исходного кода и алгоритма, а также высокая цена. Вследствие чего есть смысл в разработке системы, которая бы предоставляла возможность всем разработчикам иметь готовую базу для разработки собственных проектов на основе биометрических технологий
Целью данной работы является разработка и реализация такого преобразования изображения, при котором данные о расположение уникальных особенностей сохраняются наиболее полно и с наименьшим содержанием ложной информации.
Создаваемая система носит поисково-исследовательский характер и направлена на облегчение разработки алгоритмов обработки изображений, упрощение анализа экспериментальных данных и выявление общих закономерностей.
1.1.4. Обоснование состава автоматизируемых задач
Реализация системы идентификации личности по отпечаткам позволит интегрировать в едином интерфейсе все этапы обработки изображения отпечатка пальца и сравнения его с другими отпечатками: