Система идентификации личности по отпечаткам пальцев. Подсистема распознавания

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;

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 распознавания

 

Рис. 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.

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:

1. анализ параметров изображения, выявление дфектов сканирования и их устранение;
2. выделение локальных особенностей – минюций. Формирование списка минюций в абсолютных параметрах;
3. сортировка списка абсолютных параметров, исключение ложных  и ненадежных минюций;
4. конвертирование абсолютных параметров в отностительные, формирование списка относительных параметров;
5. установка системы допусков для учета корреляцции изображений;
6. учет всех зарегистрированных отпечатков;
7. распознавание отпечатка посредствам поиска совпадающих специальных точек в базе с отпечатками;
8. cпособ хранения описания отпечатков позволяет применять результат работы программы для различных сфер дейтельности.

 

2. Аналитический обзор

 

Как уже было указано во введении, метод опознавания личности по отпечаткм пальцев известен достаточно давно и с появлением электронно-вычислительной техники начали появлятся программные продукты для анализа и сравнения изображений.

1. BioLink

BioLink, ведущий поставщик технологий  обеспечения безопасности, проектирует,  производит и продает передовые  биометрические продукты, основанные  на принципе дактилоскопии. Предлагаемые  решения составляют основу для  систем аутентификации пользователей в компьютерных сетях, платформах электронной коммерции и системах обеспечения безопасности физического доступа.

BioLink предлагает гамму продуктов, основанных  на фирменных технологиях сканирования  отпечатков пальцев и обработки  изображений, а также на алгоритме идентификации «один ко многим», решающих многие из существующих сегодня проблем безопасности.

1. BioLink BioTime 2006

BioTime 2006 – это система управления  рабочим временем, являющаяся новейшей  разработкой компании BioLink. Система  BioTime 2006 упрощает обычные задачи  учета и управления рабочим  временем и обеспечивает простоту, легкость и удобство регистрации  прихода и ухода сотрудников компании. Кроме того, система BioTime 2006 предоставляет различные виды отчетов по опозданиям, недоработкам и переработкам сотрудников, времени их прихода и ухода, а также автоматизирует создание табеля учета рабочего времени.

2. BioLink Authenteon Software Appliance (ASA)

Программный сервер BioLink Authenteon Software Appliance (ASA) - это программное обеспечение  для сравнения шаблонов отпечатков пальцев BioLink. ASA объединяет в себе парольную  защиту и клиент-серверную аутентификацию при входе в Windows, Novell и NFS при решении одной из самых актуальный на сегодняшний день проблем защиты - положительной идентификации пользователей корпоративной сети. Сервер поддерживает до 300 пользователей.

2. Microsoft IntelliMouse Explorer with Fingerprint Reader

Анонсированная Microsoft осенью 2004г. новая  линейка продуктов с использованием биометрических технологий - сканер отпечатков пальцев, клавиатура со встроенным сканером и беспроводная оптическая мышь со сканером обладает возможностями:

1. снятие отпечатка пальца при кратковременном прикладывании пальца к сканеру;
2. ведение менеджера паролей для веб интерфейсов;
3. возможность идентификации личности для входа в систему одним приложением пальца.

Продукт подходит для применения за личным ПК. Программное обеспечение имеет очень ограниченную функциональность. Нет возможности получить параметры отсканированного отпечатка пальца, установить дополнительные действия от того какой палец был приложен.

3. Сотовый телефон GI100

GI100 - первый телефон с функцией  распознавания отпечатков пальцев. Отпечатки пальцев используются как для набора номера, так и для игр. Каждый из пальцев владельца телефона используются для быстрого набора одного из десяти введенных в память телефона номеров. Таким же образом и во время игр можно использовать вместо нажатия кнопок отпечатки пальцев;

Ограничение доступа – при включении телефона происходит сканирование отпечатка  пальца включившего /3/.

Большим недостатком продукта является то, что в случае трехкратной неудачи  при распознавании отпечатка пальца предлагается ввести пароль. Таким образом, доступ к телефону может получить не владелец, а просто знающий пароль человек /4/.

4. Adobe Photoshop

Профессиональный редактор растровых  изображений. Основные возможности:

1. контроль цвета и тона компонент изображения: возможность подбора палитры, замены цветов, поддержка 32-битного цвета (прозрачности), возможность построения гистограмм распределения цвета;
2. интеллектуальное редактирование изображений: инструменты контекстной коррекции растра, позволяющие достичь фотореалистичности;
3. широкий набор фильтров, позволяющих модифицировать и улучшить изображение;
4. возможность создания многих независимых слоев в одном изображении. Продукт предназначен для профессионального редактирования фотографических изображений, имеет мощный набор инструментов для улучшения их качества /5/. В меньшей степени подходит для обработки искусственных изображений. Интерфейс обладает некоторой когнитивностью, которая, однако, ограничена сферой применения растровой модели.

5. FineReader

Профессиональная программа распознавания  печатного текста. Основные возможности:

1. загрузка изображения страницы из файла, получение изображения страницы со сканера;
2. интеллектуальное определение расположения строк и символов в тексте, распознавание символов при их неточном сканировании или зашумлении;
3. наличие возможности исправить неправильно распознанные символы;
4. возможность сохранения распознанного текста в виде документа word или pdf.

Продукт предназначен для распознавания  печатного текста различной сложности после сканирования, имеет мощный набор инструментов для улучшения качества распознавания, а также исправления неточно распознанных символов. Не имеет возможности дополнять набор распознаваемых символов, вследствие чего применение ограничивается только распознаванием печатного текста. /6/

6. Вывод по аналитическому обзору

Список программных продуктов, безусловно, может быть расширен, но все же самые характерные и  популярные разработки в него включены.

Среди программных продуктов, посвященных  идентификации по папиллярному узору, можно выделить основные возможности:

1. программы реализуют возможность доступа по отпечаткам;
2. возможна обработка стандартными функциями (яркость, контрастность, изменение размера);
3. распознавание символов;
4. ни одна программа не позволяет скорректировать изображение, основываясь на типичных характеристиках отпечатка, дать объектное описание отпечатка, а также дать возможность применить алгоритмы обработки в отдельности для собственных задач.

В связи с указанными особенностями  существующих программных средств актуальной является разработка системы, обладающая открытым кодом и позволяющая проводить структурное описание папиллярного узора. Возможность получать его обектное описание и сравнение. Применение алгоритма не только для описания изображения отпечатков пальцев, но и для объектного описания других битовых изображений, таких как символьная информация, щрифты и подписи.

Эту задачу решает система распознавания личности по отпечаткам пальцев.

3. Основные требования к системе

1. Основные цели создания системы и критерии эффективности ее функционирования

Создание системы распознавания личности позволит получить новую возможность по подготовке изображений к структурному анализу, разработать инструмент, улучшающий качество графической информации за счет снижения искажений и шумов.

Для оценки эффективности работы системы  можно использовать качество получаемых на выходе изображений, и их структурное описание. А также уровень правильного распознавания отпечатков, который можно судить по количеству отказов для правильного отпечатка, и количеству входов для неверного отпечатка.

Разработанная система обладает открытым кодом, позволяет получать структурное  описание папиллярного узора и его сравнение с другими. Алгоритм подходит для работы не только с изображениями отпечатков пальцев, но и для других битовых изображений, таких как символьная информация, щрифты и подписи.