Odciski palców ekstrakcja cech

Transkrypt

1 Kolasa Natalia Odciski palców ekstrakcja cech Biometria sprawozdanie z laboratorium 4 1. Wstęp Biometria zajmuje się rozpoznawaniem człowieka na podstawie jego cech biometrycznych. Jest to możliwe ponieważ cechy te są s mierzalne, a takżee niepowtarzalne, trwałe i uniwersalne. Można również powiedzieć, żee biometria jako nauka jest to uniwersalny system rozpoznawania obrazów, ale obrazem tym musi być właśnie śnie nie cecha biometryczna. W dzisiejszych czasach biometria staje się si coraz bardziej popularna, gdy zachodzi potrzeba identyfikacji lub weryfikacji czyjejśś tożsamości. toż Dzieje się tak, ponieważ w niektórych przypadkach tradycyjne metody zawodzą. zawodz Istnieją dwa rodzaje cech biometrycznych. Cechy fizjologiczne, posiadane zazwyczaj od urodzenia, na przykład odciski palców, tęczówka, ęczówka, wzorzec naczyniowy, geometria dłoni, a także cechy behawioralne, związane zane z wykonywaniem czynności, których nauczyliśmy nauczyli się po urodzeniu. Są to między innymi chód, ruch ust podczas mowy, sposób pisania na klawiaturze, poruszanie myszkąą komputerową komputerow oraz podpis. Niniejszy projekt będzie dzie dotyczył cechy, jaką jak jest odcisk palca. 2. Cel laboratorium Ekstrakcja cech ze skanów odcisków palców w celu przygotowania do rozpoznawania i klasyfikacji. W tym celu korzystałam z czterech przygotowanych zdjęć: zdj

2 3. Poszczególne etapy przetwarzania obrazów na podstawie odcisków Aby możliwe było wydobycie cech charakterystycznych z obrazu niezbędne jest wstępne przetworzenie obrazu, aby oczyścić go z artefaktów i wydzielić składowe zdatne do analizy. W tym celu wykonałam następujące czynności: 1. Usunięcie przebarwień Jak widać na pozyskanych obrazach wejściowych na krawędziach znajdują się przebarwienia, wynikające z charakterystyki pracy urządzenia pobierającego. Aby się ich pozbyćć zbadałam histogram linii pionowych i poziomych i na tej podstawie usunęłam linie na krawędziach, które znacząco odbiegały od średniej. Otrzymałam następujące efekty:

3 2. Odszumianie Ze względu na widoczne na czwartym zdjęciu zaszumienie typu pieprz i sól zdecydowałam się na zastosowanie filtru medianowego. W przypadku pozostałych obrazów uznałam, że odszumianie nie jest niezbędne, a mogło by doprowadzić do niepotrzebnej utraty danych. Otrzymałam obraz: Jak widać szum zniknął, ale w niektórych częściach zdjęcie jest zamazane, co może utrudnić wykonanie następnych etapów przetwarzania wstępnego. Zdecydowałam się na odszumianie poprzez ulepszoną medianę, aby otrzymać najlepsze efekty. Odszumianie przez średnią w przypadku szumu pieprz i sól nie daje wystarczająco dobrych efektów. 3. Zamiana na obrazy w odcieniach szarości W tym celu zastosowałam metodę z pierwszego laboratorium, gdzie zastosowałam wzór 0.3*R+0.59*G+0.11*B, aby dokonać zamiany na odcienie szarości. Umożliwiło to otrzymanie następujących efektów:

4 4. Normalizacja histogramu Aby wyostrzyć różnicę pomiędzy tłem, a odciskiem palca niezbędne było znormalizowanie histogramu. W tym celu również użyłam metody poznanej na pierwszym laboratorium. Udało mi się otrzymać następujące obrazy: 5. Binaryzacja obrazu Następnym etapem było wykonanie binaryzacji, aby otrzymać obraz czarno-biały i całkowicie wyodrębnić odcisk od tła. Na zajęciach poznaliśmy kilka możliwych sposobów progowania. Było to progowanie lokalne, poprzez średnią globalną oraz połączenie obu tych metod. Aby dobrać jak najlepszą metodę postanowiłam przetestować je wszystkie. Otrzymałam w przypadku odcisku pierwszego czwartego (poddanego wcześniej również odszumianiu): a) progowanie lokalne, otoczenie o wielkości 3 i 15

5 b) progowanie z średnią globalną c) połączenie metod, otoczenie wielkości 15, ze stopniem odbiegania 15 Progowanie lokalne wydało mi się mieć najlepszy efekt, ponieważ w miejscach, gdzie zdjęcia były za jasne również umożliwiło wydobycie kształtu odciski. Pozostałe sposoby progowania w tych miejscach doprowadziły do utraty informacji. Postanowiłam również sprawdzić jak będą wyglądały pozostałe zdjęcia po wykonaniu powyższych pięciu operacji, jeśli przy nich również zastosuje odszumianie.

6 Otrzymałam następujące efekty: Wydały mi się one najlepsze, ale, aby usunąć czarne kontury ponownie poddałam je procesowi usunięcia przebarwień:

7 5. Szkieletyzacja Wykonanie szkieletyzacji było niezbędne, aby możliwe było odszukiwanie minucji: W przypadku pierwszego i trzeciego obrazka widać, że uzyskany efekt nie jest wystarczająco zadowalający, ponieważ wokół odcisku palca otrzymaliśmy obszar trudny do weryfikacji minucji. Dlatego zdecydowałam się na zastosowanie dylatacji przed szkieletyzacją, aby uniknąćć tego efektu, związanego z występowaniem białych 'dziur' na zdjęciu.

8 Polepszyło to nieco efekty w każdym z przypadków (pozostałe błędne wyeliminowane przy wykluczaniu minucji wyszukanych na brzegach): efekty, powinny zostać 5. Odszukanie minucji Następna częścią zadania było odnalezienie minucji, za pomocą algorytmu przedstawionego na zajęciach:

9 Jak widać odszukanie minucji nie zadziałało w stu procentach dokładnie. Wynika to z faktu, że zdjęcia wejściowe nie były bardzo dobrej jakości i niezbędne było wiele procesów podczas wstępnego przetworzenia, a przyjęta metoda odszukiwania minucji ma bardzo wysokie wymagania względem przetwarzanego obrazu. Zdjęcia powinny mieć dużą czytelność oraz małą liczbę zanieczyszczeń, a na przykład zdjęcie wejściowe numer cztery było obarczone szumem sol i pieprz. 1. Wnioski Podczas rozpoznawania odcisków palców bardzo ważna jest jakość obrazów, jakie otrzymujemy po pobraniu odcisków, niezbędne jest również odpowiednie przetworzenie, aby możliwa była ekstrakcja cech. O rozpoznawalności odcisku palca będzie decydowała ilość minucji, czyli miejsc charakterystycznych, dlatego bardzo ważne jest aby pobrać odciski palców dokładnie. W przypadku, kiedy będziemy miec tylko fragment odcisku palca odnalezienie wystarczającej liczby minucji do rozpoznania danej osby może nie być mozliwe.