CECHY BIOMETRYCZNE: ODCISK PALCA

Transkrypt

1 CECHY BIOMETRYCZNE: ODCISK PALCA Odcisk palca można jednoznacznie przyporządkować do osoby. Techniki pobierania odcisków palców: Czujniki pojemnościowe - matryca płytek przewodnika i wykorzystują zjawisko kondensacji ładunku elektrycznego między przerwami linii papilarnych, a czujnikiem Czujniki optyczne - działające w paśmie podczerwieni i wykorzystujące zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia Czujniki termiczne - wykrywające zmiany temperatury w miejscu styku linii papilarnej z czujnikiem Podstawowymi cechami wyróżniającymi odcisku palca są: delta (dwie linie równoległe, które rozchylają się w pewnym punkcie w kształt lejka. Ramiona delty dzielą wzór na trzy zasadnicze części: podstawę, rdzeń i pokrywę) termin wewnętrzny (punkt wyznaczony w centrum wzoru) termin zewnętrzny (punkt wyznaczony w obrębie delty) linia Galtona (łączy termin zewnętrzny z terminem wewnętrznym) minucje Wydobycie cech charakterystycznych z obrazu wymaga wdrożenie preprocessingu poprzez oczyszczenie z artefaktów i wydzielenie składowych zdatnych do analizy. Etap 1. Pozyskanie obrazu wejściowego Rysunek 1 Analizowany obraz odcisku palca. Przebarwienia na krawędziach (które bezwzględnie należy usunąć) wynikają z charakterystyki pracy urządzenia pobierającego. Etap 2 Usuwanie przebarwień ręcznie w dowolnym programie graficznym (dla małych baz danych). badając histogram linii pionowych i poziomych i usuwając na krawędziach linie znacząco odbiegające od średniej. JSW Strona 1

2 Etap 3 Zmiana na obraz w odcieniach szarości Etap 4 Normalizacja histogramu JSW Strona 2

3 Etap 5 Binaryzacja obrazu Rysunek 2 Zbinaryzowany odcisk palca: metoda Otsu (po lewej), metoda Bernsena (po prawej) Etap 6 Ścienianie. Rysunek 3 Efekt ścieniania algrorytmem KMM: binaryzacja Otsu (po lewej), binaryzacja Bernsena (po prawej) JSW Strona 3

4 Rysunek 4 Efekt ścieniania z zastosowaniem maski: binaryzacja Otsu (po lewej), binaryzacja Bernsena (po prawej) Operacje morfologiczne przypomnienie z AIPO Erozja - jest to proces usuwania nadmiernych pikseli krawędziowych obiektów na zbinaryzowanym obrazie. W tym celu usuwa się wszelkie czarne piksele, które mają co najmniej jednego białego sąsiada. Dylatacja - jest procesem dokładnie odwrotnym do erozji - tym razem sprawdza się elementami strukturalnymi białe piksele i jeśli ich otoczenie pasuje do elementu, zamienia się je na czarne. Dylatacja służy do uzupełniania małych otworów i niepożądanych wcięć w figurach. Najprostsza forma dylatacji zakłada zaczernienie każdego piksela, który ma białego sąsiada. Przykładowe maski dylatacyjne to (gdzie 1 to piksel czarny, a 0 to piksel biały): Każdą z masek przykłada się do piksela czterokrotnie - za każdym razem obracając ją o kolejne 90 o. Oprócz podanych wyżej masek stosuje się wiele innych, także większych, w zależności od specyfiki posiadanych obrazków. Otwarcie - jest to wykonanie najpierw erozji, a potem dylatacji. Zamknięcie - jest to wykonanie najpierw dylatacji, a potem erozji. JSW Strona 4

5 MINUCJE Kombinacje dwóch podstawowych elementów linii: zakończeń i rozwidleń grzbietów. Na każdym palcu znajduje się ich od 30 do 40. Zakłada się że już 20 minucji wystarczy do jednoznacznego określenia osoby RODZAJ MINUCJI WYGLĄD SYMBOL 1 1 Początek J 2 Zakończenie - jest to czarny piksel na ścienionym obrazie, który ma dokładnie jednego sąsiada T Rozwidlenie - jest to czarny piksel na ścienionym obrazie, który ma dokładnie trzech sąsiadów B 1 Podwójne rozwidlenie - są to dwie minucje typu rozwidlenie leżące obok siebie tak, że druga znajduje się na ramieniu pierwszej Potrójne rozwidlenie - są to trzy minucje typu rozwidlenie leżące obok siebie tak, że druga znajduje się na ramieniu pierwszej, a trzecia na ramieniu drugiej Punkt - jest to niewielkie izolowane skupisko czarnych punktów Odcinek (wyspa) jest to większe, podłużne izolowane skupisko czarnych punktów, aby ją odnaleźć należy sprawdzić czy nie ma dwóch połączonych krótką linią minucji typu zakończenie Linia szczątkowa B 2 B 3 Pn S Lr 9 Linia przechodząca Li Styk boczny Oczko - są to dwie minucje typu rozwidlenie leżące blisko siebie i skierowane do siebie stroną rozwidloną (możliwe podwójne: O 2 ) J O 1 12 Oczko podwójne - są to dwie minucje typu oczko O 2 13 Mostek - są to dwie minucje typu rozwidlenie leżące blisko siebie i skierowane do siebie stroną P 1 1 Czesław Grzeszyk: Kryminalistyczne badania śladów linii papilarnych. Legionowo: Wydawnictwo Centrum Szkolenia Policji, ISBN JSW Strona 5

6 14 Łącznik - są to dwie minucje typu rozwidlenie leżące nieco dalej od siebie niż w przypadku mostka i łączące dwie równoległe linie papilarne P 1 15 Łącznik bliźniaczy (Mostek podwójny) P 2 16 Widły - jest to piksel, który ma 4 sąsiadów, a linia papilarna, na której leży, rozdziela się na 3 inne 17 Trójnóg Tr 18 Skrzyżowanie - jest to piksel, który ma 4 sąsiadów i leży na przecięciu 2 linii papilarnych D Haczyk - jest to połączenie minucji typu rozwidlenie z minucją typu zakończenie tak, że ta druga jest na jednym z ramion tej pierwszej Złącze pojedyncze (Ostroga) - jest to połączenie minucji typu rozwidlenie z minucją typu zakończenie tak, że ta druga jest na podstawowej linii tej pierwszej 21 Złącze podwójne 22 Złącze potrójne U Jn 1 Jn 2 Jn 3 23 Minucja typu M M JSW Strona 6

7 Jak usunąć fałszywe minucje typu zakończenie z krańców odcisku? Najprościej jest wyciąć wszystkie minucje, które mieszczą się na brzegu obszaru zawierającego odcisk. Bardziej skomplikowana metoda zakłada podział zbinaryzowanego obrazu odcisku na kwadraty/prostokąty i zliczanie w nich czarnych pikseli. Kwadraty, w których ilość czarnych pikseli jest znacząco niska, stanowią tło obrazka. Minucje w nich leżące należy usunąć. Do tego należy również usunąć minucje, które leżą w bliskim sąsiedztwie kwadratów tła. Należy również usunąć minucje leżące znacząco blisko krawędzi obrazu. Poniżej znajduje się obraz ze wszystkimi minucjami, na różowo zaznaczono te, które należy usunąć. JSW Strona 7