Распознавание отпечатков пальцев в биометрических системах идентификации человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Распознавание отпечатков пальцев в биометрических системах идентификации человека

Р.Р. Ибадов¹, В.П. Федосов¹, С.Р. Ибадов²

Аннотация. Актуальность развития биометрических технологий идентификации личности обусловлена увеличением числа объектов и потоков информации, которые необходимо защищать от несанкционированного доступа, а именно: криминалистика; системы контроля доступа; системы идентификации личности; системы электронной коммерции; информационная безопасность; учет рабочего времени и регистрация посетителей; системы голосования; проведение электронных платежей; аутентификация на Web-ресурсах; различные социальные проекты, где требуется идентификация людей; проекты гражданской идентификации (пересечение государственных границ, выдача виз на посещение страны) и т.д. В статье рассмотрен метод восстановления папиллярных узоров отпечатка пальца, который позволяет повысить эффективность распознавания отпечатков пальцев в биометрических системах идентификации человека, путем восстановления поврежденных участков на изображениях отпечатков пальцев. Показана эффективность нового подхода на примере деформированного отпечатка пальца. Предметом исследования являются методы и алгоритмы обработки отпечатков пальцев. Объектом исследования является набор из тестовых изображений. Результаты исследований применимы для использования в различных областях, связанных с биометрической аутентификацией по отпечатку пальца для обеспечения точности распознавания и безопасности.

Ключевые слова: распознавание, идентификация, реконструкция, восстановление, отпечаток пальцев.

Recognition of fingerprints in the biometric systems of identification of the person

R.R. Ibadov¹, V. P. Fedosov¹, S.R. Ibadov²

¹Institute of Radio Engineering Systems and Management, Southern Federal University (SFedU), Taganrog, Russia

² Institute of Service and Entrepreneurship (branch). Don State Technical University(DSTU), Shakhty, Russia

Abstract. The relevance of development of biometric technologies of identification of the personality is caused by increase in number of objects and information streams which need to be protected from illegal access, namely: criminalistics; access control systems; systems of identification of the personality; systems of electronic commerce; information security; accounting of working hours and registration of visitors; systems of vote; carrying out electronic payments; authentication on Web resources; different social projects where identification of people is required; projects of civil identification (intersection of frontiers, issue of visas on visit of the country), etc. The article considers the method of restoration of papillary patterns of a fingerprint which allows to increase efficiency of recognition of fingerprints in the biometric systems of identification of the person, by restoration of the damaged sites on images of fingerprints. The effectiveness of the new approach is shown using the example of a deformed fingerprint. The subject of the study are methods and algorithms for processing fingerprints. The object of the study is a set of test images. Results of researches are applicable for use in different areas connected to biometric authentication on a fingerprint for support of accuracy of recognition and safety.

Keywords: recognition, identification, reconstruction, restoration, fingerprint.

1. Введение

В отличие от бумажных идентификаторов (паспорт, водительские права), пароля или персонального идентификационного номера (PIN), биометрические характеристики не могут быть забыты или потеряны, их трудно подделать и практически невозможно изменить. Дактилоскопия, или метод идентификации человека по отпечаткам пальцев, является проверенным способом биометрической идентификации. В настоящее время эта технология занимает главенствующее место в криминалистике. Большую популярность приобрели дактилоскопические считыватели отпечатков пальцев для идентификации пользователей в системах контроля и управления доступом. Основные компоненты такого считывателя: блок сканера, который отвечает за ввод изображения отпечатка пальца и его оцифровку. Блок выделения шаблона отпечатка из его оцифрованного изображения, а также блок сравнения двух шаблонов для проведения верификации [1]. Несмотря на многочисленные исследования в области дактилоскопии, проводимыми такими учеными как В.Ю. Гудков, С.О. Новиков, О.В. Черномордик, А. Bazen, R. Cappelli, S. Dass, M. Eleccion, A. Erol, S. Gerez, U. Halici, A.K. Jain, M. Kucken, D. Maio, D. Maltoni, D. Monro, S. Pankanti, S. Prabhakar, N. Ratha, A.Ross, B. Sherlock, C. Soutar, M. Trauring, P. Vizcaya, J. Wegstein и др., точность дактилоскопической идентификации не достигла своего потенциала. Основной причиной является сложность моделирования, учета и компенсации многочисленных искажающих факторов, среди которых следует выделить шумы, малые области пересечения предъявляемых к сравнению отпечатков пальцев, эластичные деформации. Деформации являются одним из самых сильных и наименее изученных факторов [2]. В этой связи тематика, связанная с исследованием деформаций отпечатков пальцев является актуальной. На рисунке 1 представлены примеры отпечатков пальцев с различными дефектами.

биометрический технология идентификация личность

Рис.1 - Отпечатки пальцев с многочисленными искажающими факторами

2. Основная часть

Целью исследования является повышение эффективности распознавания отпечатков пальцев в биометрических системах идентификации человека.

К изображению отпечатка пальца следует применить методы повышения качества изображений с целью четкого выделения папиллярных линий. Для устранения проблемных участков исходных изображений был выбран такой метод обработки изображений, как морфологическая фильтрация. Предлагаемый подход можно разделить на два этапа: Этап предобработки и этап восстановления.

Этап предобработки представлен на рисунке 2.

Рис.2 - Отпечаток пальца:

а) - с дефектами; б) - после применения фильтрации

Далее после этапа предобработки к найденным поврежденным участкам изображения применяется алгоритм восстановления [3].

Этап восстановления представлен на рисунке 3.

Рис.3 - Процедура восстановления отпечатка пальца:

а) - красным выделены области для восстановления; б) - восстановленный отпечаток пальца

Визуальный анализ результатов показывает, что к достоинствам предлагаемого подхода стоит отнести высокую вероятность распознавания и возможность обработки деформированных отпечатков пальцев и отпечатков, полученных 3D сенсорами.

3. Заключение

В работе представлен алгоритм обнаружения дефектов на изображениях отпечатков пальцев. Предлагаемый метод распознавания деформированных отпечатков пальцев, полученных контактными и бесконтактными трёхмерными сканерами, позволят увеличить эффективность распознавания. Использование бесконтактных оптических 3D-сенсоров позволит избавиться от непосредственного контакта пальца с поверхностью сенсора.

4. Благодарности

Работа выполнена при поддержке инициативного научного проекта № ВнГр-07/2017-25 Южного федерального университета.

Литература

1. Кухарев Г. А. Биометрические системы. Санкт-Петербург: Политехника, 2001.- 240 с.

2. Ибадов Р.Р., Ибадов С.Р., Воронин В.В., Федосов В.П., Катков Д.Н. Исследование методов реконструкции изображений // Компьютерные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении (КомТех-2017) Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием КомТех-2017. 2017. - С. 43-49.

3. Ибадов Р.Р., Ибадов С.Р., Воронин В.В., Федосов В.П. Модифицированный метод реконструкции изображений на основе поиска подобных областей//Известия ЮФУ. Технические науки, 2017, №6(191). - С. 179-189.

References

1. Kukharev G.A. Biometric systems. St. Petersburg: Politechnica, 2001.- 240 p.

2. Ibadov R.R., Ibadov S.R., Voronin V.V., Fedosov V.P., Katkov D.N. Research of methods of reconstruction of images // Computer and information technologies in science, engineering and management (ComTech-2017) Materials of the all-russian scientific and technical conference with international participation. ComTech-2017. 2017. Pp. 43-49.

3. Ibadov R.R., Ibadov S.R., Voronin V.V., Fedosov V.P. Modified method of reconstruction of images based on search of similar areas// Izvestiya SFedU. Engineering sciences, 2017 No. 6(191). - Pp. 179-189.

Размещено на Allbest.ru