Báo cáo xử lý ảnh sinh trắc bàn tay

H C VI N CÔNG NGH  B U CHÍNH Ọ Ệ Ệ Ư

VI N THÔNG  Ễ C  S  T I THÀNH PH  H  CHÍ Ơ Ở Ạ Ố Ồ

MINH 

BÁO CÁO CÁ NHÂN 

 CHƯƠNG 5: HÌNH H C BÀN TAY Ọ

Môn: X  LÝ  NH  Ử Ả

Gi ng viên: Lê Hoàng Thái  ả

L p : D18CQCN01­N  ớ

Sinh viên th c hi n: MLô Y Xanh MSSV:N18DCCN250 ự ệ

1

M c l c  ụ ụ

1  Quan   đi m   l ch   s   và   l ch   s   phát   tri n ể ị ử ị ử ể

 3 2. Các đ c đi m chung v   ng d ng ặ ể ề ứ ụ

  4  3   Công

nghệ   6  4.

Nh ng phát tri n trong t ng lai  ữ ể ươ

8

a) Quan đi m l ch s ể ị ử: 

Hình h c bàn tay là m t công nghọ ộ ệ

xác th c  ự

có l ch s  s  d ng lâu đ i.Nh ng b c tranh c    ị ử ử ụ ờ ữ ứ ổ ở

Chauvet Cavern có niên đ i b ng carbon là 31.000 ạ ằ

tu i. M t s  ng i nói r ng nh ng d u tay đ  l i v i nh ng b c tranhổ ộ ố ườ ằ ữ ấ ể ạ ớ ữ ứ này  là ch  ký đ c đáo c a ngh  sĩ. Đây có l  là  ng d ng đ u tiên c aữ ộ ủ ệ ẽ ứ ụ ầ ủ Hình h c  Bàn tay cho nh n d ng, nh ng ch c ch n không ph i là cu iọ ậ ạ ư ắ ắ ả ố cùng . 

Công ngh  hình h c bàn tay là công ngh  s  d ng kĩ thu t sệ ọ ệ ử ụ ậ ố hình   nh và x  lý  nh đ  xác th c 2 ngón tay s  d ng nguyên lý c aả ử ả ể ự ử ụ ủ Hình h c  Bàn tay cho ngón tr  và ngón gi a ph c v  cho th  tr ngọ ỏ ữ ụ ụ ị ườ

B o m t và  Ch m công. ả ậ ấ

b) L ch s  phát tri n ị ử ể : 

­ 7/1858, William Herschel dùng bàn tay mình in lên m t sau c a m tặ ủ ộ

b n  h p đ ng đ  làm d u hi u h p đ ng c a công ty ông và đ c ghiả ợ ồ ể ấ ệ ợ ồ ủ ượ

nh n nh   là l n đ u tiên con ng i dùng hình  nh bàn tay và ngón tayậ ư ầ ầ ườ ả cho m c đích  nh n d ng. ụ ậ ạ

­ 1960, Robert Miller phát minh ra thi t b  t  đ ng nh n d ng nguyên ế ị ự ộ ậ ạ

m u hình h c bàn tay đ u tiên.  ẫ ọ ầ

­ 1970, thi t b  nguyên m u quét bàn tay th ng m i hóa đ u tiên – ế ị ẫ ươ ạ ầ Identimat đ c gi i thi u.  ượ ớ ệ

­ 1986, Recognition Systems t o ra máy đ c ID3D, ID3D đ c phátạ ọ ượ tri n  và  a dùng trên các th  tr ng s  l ng ng i dùng l n và yêuể ư ị ườ ố ượ ườ ớ

c u tính  b o m t cao nh  phòng nghiên c u vũ khí h t nhân và nh ngầ ả ậ ư ứ ạ ữ nhà máy đi n  h t nhân. Quan tr ng nh t ID3D đ c thi t k  là m tệ ạ ọ ấ ượ ế ế ộ

gi i pháp th ng m i  hóa thành công cho chi phí ng i tiêu dùng, l iả ươ ạ ườ ợ

t c c a nhà s n xu t và có   nh h ng l n đ n ngành công nghi p sinhứ ủ ả ấ ả ưở ớ ế ệ

tr c h c ID3D và các phiên b n  con c a nó.ắ ọ ả ủ

3

2. Các đ c đi m chung v   ng d ng:  ặ ể ề ứ ụ

❖ Các đ c đi m phù h p:  ặ ể ợ

⮚ S  L ng ng i dùng l n trên th  tr ng. ố ượ ườ ớ ị ườ

⮚ Môi tr ng kh c nghi t(ngoài tr i). ườ ắ ệ ờ

⮚ Thói quen s  d ng thi t b  th ng xuyên. ử ụ ế ị ườ

⮚ D  s  d ng, đ  chính xác cao. ễ ử ụ ộ

⮚ Tích h p và v n hành d  dàng v i các h  th ng có s n là ợ ậ ễ ớ ệ ố ẵ

b t  bu c. ắ ộ

❖ Các đ c đi m không phù h p:  ặ ể ợ

⮚ Yêu c u xác đ nh 1 ng i trong nhi u ng i. ầ ị ườ ề ườ

⮚ Yêu c u v  kích th c ph i nh  ầ ề ướ ả ỏ

⮚ Ng i s  d ng không h p tác. ườ ử ụ ợ

❖ Các y u t   nh h ng đ n hi u su t:  ế ố ả ưở ế ệ ấ

⮚ Ng i s  d ng đ c đào t o không t t. ườ ử ụ ượ ạ ố

⮚ Máy đ c đ t không đúng cách (quá cao ho c quá th p). ọ ặ ặ ấ

⮚ Ánh sáng m t tr i chi u tr c ti p ho c có ngu n sáng quá ặ ờ ế ự ế ặ ồ sáng  d i th ng vào. ọ ẳ

⮚ Các v t băng bàn tay l n ho c b  tr o kh p tay. ế ớ ặ ị ẹ ớ

⮚ Bàn tay b  bi n d ng cao, thi u ngón tay.ị ế ạ ế

4

❖ Ứ ng d ng thú v ụ ị  

nh  m t  ư ộ   ph n c a đ ng h  ch m công c a nhân viên t i h  th ngầ ủ ồ ồ ấ ủ ạ ệ ố Shearson Hamill,  m t công ty đ u t    Ph  Wall. Đi u này r t có thộ ầ ư ở ố ề ấ ể cài đ t đ u tiên c a m t  ặ ầ ủ ộ   thi t b  sinh tr c h c th ng m i. Sau đó,ế ị ắ ọ ươ ạ hàng trăm các thi t b  Identimat ế ị  đã đ c s  d ng đ  truy c p v t lý t iượ ử ụ ể ậ ậ ạ các c  s  an toàn do Western Electric, ơ ở  B  Năng l ng, Tình báo H iộ ượ ả quân Hoa K , và nh  th  các t  ch c ng  ỳ ư ế ổ ứ Ứ   d ng sinh tr c h c nóiụ ắ ọ chung lâu đ i nh t thu c v  Đ i h c Georgia, vào ờ ấ ộ ề ạ ọ  năm 1973, đã cài

đ t Identimat t  Identimation đ n h n ch  ra vào các ặ ừ ế ạ ế  phòng ăn ăn th aỏ

s c c a nó. H  th ng này v n đang ho t đ ng hàng ngàyứ ủ ệ ố ẫ ạ ộ  ho t đ ng đãạ ộ

đ c nâng c p nhi u l n d i d ng công ngh  Hình h c Bàn ượ ấ ề ầ ướ ạ ệ ọ  tay nâng cao. 

M t s  l ng đáng k  máy quét Identimat cũng đã đ c l p đ t t iộ ố ượ ể ượ ắ ặ ạ Phòng thí nghi m vũ khí h t nhân sông Savannah, ch ng minh m cệ ạ ứ ứ

hi uệ   su t cao c a nó ngay c    giai đo n đ u c a quá trình phát tri nấ ủ ả ở ạ ầ ủ ể công ngh  ệ  Nh ng sau đó đã đ c thay th  b ng các m u đ u tiên c aữ ượ ế ằ ẫ ầ ủ ID3D, báo hi uệ    th ng m i 96 David P. Sidlauskas và Samir Tamerươ ạ chuy n đ i t  các máy ể ổ ừ  quét tay c  đi n đ u tiên sang t t c  các máyơ ệ ầ ấ ả

hi n đ i thi t b  k  thu t s ệ ạ ế ị ỹ ậ ố 

Các  ng d ng khác c a h  th ng hình h c bàn tay bao g m:ứ ụ ủ ệ ố ọ ồ  

­ Th  v n h i Olympic 1996, n i có quy n truy c p và đi t  Làng ế ậ ộ ơ ề ậ ừ   Olympic đã đ c ki m soát.ượ ể  

­ C  quan l p pháp Colombia n i máy đ c tay đ c s  d ng đ  ơ ậ ơ ọ ượ ử ụ ể

đ m ả  b o vi c b  phi u.ả ệ ỏ ế  

­ Sân bay qu c t  San Francisco.ố ế  

­ Các trung tâm gi  tr  ban ngày s  d ng h  th ng hình h c b ngữ ẻ ử ụ ệ ố ọ ằ tay    đ  xác minh danh tính c a cha m  Các tr ng Ti u h cể ủ ẹ ườ ể ọ Lotus  Development và New Mexico là ví d  v  đi u này.ụ ề ề  

­ Ch ng trình thí đi m INSPASS s  d ng các h  th ng hình h c ươ ể ử ụ ệ ố ọ

b ng ằ  tay đ  theo dõi c a kh u cho khách du l ch th ng xuyên.ể ử ẩ ị ườ  ­ 

Đ i h c Georgia đã s  d ng các h  th ng hình h c tay t  năm 1973ạ ọ ử ụ ệ ố ọ ừ cho ch ng trình b a ăn sinh viên c a h ươ ữ ủ ọ 

­ T t c  các nhà máy đi n h t nhân đang ho t đ ng c a Hoa K ấ ả ệ ạ ạ ộ ủ ỳ

5

3. Công ngh :  ệ

H  th ng hình h c bàn tay cũng theo nh ng b c c  b n nh  nh ng thi t b  sinh tr c ệ ố ọ ữ ướ ơ ả ư ữ ế ị ắ khác:  

· Thu th p m u. ậ ẫ

· X  lý m u g c thành m t b n m u(template) sinh tr c. ử ẫ ố ộ ả ẫ ắ

· So sánh và x  lý v i nh ng b n m u khác có tr c trong c  s  d  li u.ử ớ ữ ả ẫ ướ ơ ở ữ ệ

6

h c tiêu chu n ho c m t máy quét hình ph ng.  ọ ẩ ặ ộ ẳ

Hình h c bàn tay d a trên phân tích đ ng viên c a bàn tay, nh ng h  ọ ự ườ ủ ữ ệ

th ng nh  phân hóa hình  nh ch p đ c thành m t hình bóng tr ng đen. Đ  phân  ố ị ả ụ ượ ộ ắ ộ

gi i c a các đ u đ c hình h c bàn tay dùng cho th ng m i th ng th p h n so  ả ủ ầ ọ ọ ươ ạ ườ ấ ơ

v i các đ u đ c vân tay. Vi c  nh ch p có đ  phân gi i th p nên m i không quá  ớ ầ ọ ệ ả ụ ộ ả ấ ớ

nh y c m b i các thay đ i v  trí đ t bàn tay ho c các v n đ  sinh lý ạ ả ở ổ ị ặ ặ ấ ề

b) X  lý:  ử

X  lý hình  nh ch p đ c khác nhau r t nhi u v i nh ng h  th ng hìnhử ả ụ ượ ấ ề ớ ữ ệ ố

h c bàn tay khác nhau. Nh ng h  th ng th ng m i hóa và h u h t các h  th ngọ ữ ệ ố ươ ạ ầ ế ệ ố

h c vi n b t đ u b ng vi c đo nh ng đ c tính sinh tr c trong hình  nh nh  phânọ ệ ắ ầ ằ ệ ữ ặ ắ ả ị hóa bao g m đ  dài ngón tay, đ  r ng, di n tích b  m t, và góc gi a nh ng m cồ ộ ộ ộ ệ ề ặ ữ ữ ố bàn tay, và t  l  nh ng th  đó. Nh  th  nên các h  th ng hình h c bàn tay khôngỉ ệ ữ ứ ờ ế ệ ố ọ

b   nh h ng b i các thay đ i trên b  m t bàn tay nh  hình xăm, lông/tóc, nh ngị ả ưở ở ổ ề ặ ư ữ

v t c t, v t x c, v t b ng, v t d ,… ế ắ ế ướ ế ỏ ế ơ

c) Phân l p:  ớ

B c ti p c n ph  bi n nh t là s  d ng s  li u kho ng cách Euclid nh ngướ ế ậ ổ ế ấ ử ụ ố ệ ả ư nhi u cách ti p c n khác cũng đ c ghi nh n l i bao g m ph ng pháp t ngề ế ậ ượ ậ ạ ồ ươ ươ quan, phân tích nguyên lý thành ph n, tính toán sai s  trung bình c a cái đi mầ ố ủ ể

t ng  ng d c đ ng vi n bàn tay.  ươ ứ ọ ườ ề

d) Ch n m u:  ọ ẫ

Tùy thu c vào nh ng thay đ i sinh lý c a ng i dùng qua th i gian có  thộ ữ ổ ủ ườ ờ ể

b t ngu n t  tăng cân, s t cân, s ng bàn tay, các b nh v  kh p tay ho c  khôngắ ồ ừ ụ ư ệ ề ớ ặ

th  ch n m u do các tai n n v  b  ph n bàn tay.ể ọ ẫ ạ ề ộ ậ

7

e) Hi u su t:  ệ ấ

Hi u su t c a h  th ng hình h c bàn tay t ng đ i đa d ng d n đ n các  ệ ấ ủ ệ ố ọ ươ ố ạ ẫ ế

tr ng h p tính sai bao g m: ườ ợ ồ

∙ Thi t b  ch p. ế ị ụ

∙ Kích c  t p d  li u. ỡ ậ ữ ệ

∙ Nhân kh u h c. ẩ ọ

∙ Ch t l ng hình  nh th p. ấ ượ ả ấ

∙ Thói quen sinh ho t. ạ

∙ Ho t đ ng phòng thí nghi m . ạ ộ ệ

∙ Chuy n đ ng ràng bu c bàn tay. ể ộ ộ

∙ S  li u. ố ệ

∙ Thang th i gian. ờ

f) Chu n hóa: ẩ

Ngành công nghi p sinh tr c d n phát tri n m nh, nó s  hình thành nh ngệ ắ ầ ể ạ ẽ ữ tiêu chu n chung cho các qu c gia trên qu c t Tiêu chu n ti p c n rông nh tẩ ố ố ế ẩ ế ậ ấ ngày nay là ANSI/NIST­ITL 1­2000, nó miêu t  đ nh d ng trao đ i d  li u choả ị ạ ổ ữ ệ vân tay, hình  nh khuôn m t, và nh ng thông tin khác gi a nhi u c  quan phápả ặ ữ ữ ề ơ

lu t trên kh p th  gi i.M t trong nh ng tiêu chu n sinh tr c, ISO/IEC 19794,ậ ắ ế ớ ộ ữ ẩ ắ miêu t  kh i d  li u sinh tr c. ISO/IEC 19794­10 r t gi ng v i ANSI INCITSả ố ữ ệ ắ ấ ố ớ 396­2005(TC Hoa K ), nh ng không t ng thích nh  phân v i nhau mà yêu c uỳ ư ươ ị ớ ầ

v  trí đ t tay và cho thi t k  c a h  th ng quang h c chính xác. Đ  đ m b o cácị ặ ế ế ủ ệ ố ọ ể ả ả

kh i d  li u xác đ nh chính xác và có th  đ c phân tích, chúng th ng k t h pố ữ ệ ị ể ượ ườ ế ợ

v i các chu n khác BioAPI hay CBEFF. ớ ẩ

4. Nh ng phát tri n t ng lai  ữ ể ươ

­ Nghiên c u hi n t i đang t p trung vào 2 m ng chính : ứ ệ ạ ậ ả

· Gi m t  l  nh n d ng sai. ả ỷ ệ ậ ạ

· Lo i b  cho vi c h ng d n đ t tay trên bàn lăn. ạ ỏ ệ ướ ẫ ặ

­ Cu i 2006, Recognition Systems thông báo cho ra m t s n ph m hình h c  bànố ộ ả ẩ ọ tay d a trên m t m u 20­byte l n h n, nó mang l i hi u su t cao h n so  v iự ộ ẫ ớ ơ ạ ệ ấ ơ ớ

m u 9­byte s  d ng c a đ i tr c. Công ty cũng tuy n b  r ng s  d ng  đẫ ử ụ ủ ờ ướ ế ố ằ ử ụ ộ phân gi i quang h c cao h n s  d n đ n t  l  nh n d ng sai th p h n cho  s nả ọ ơ ẽ ẫ ế ỉ ệ ậ ạ ấ ơ ả

ph m m i.ẩ ớ

8

­ Các nhà nghiên c u hàn lâm đã đ a ra nhi u thu t toán hình h c bàn tay choứ ư ề ậ ọ phép đ t tay không b  gi i h n trên b  m t quét. T i ít nh t m t nhà nghiênặ ị ớ ạ ề ặ ạ ấ ộ

c u đã th c hi n thêm b c lo i b  b  m t quét hoàn toàn, yêu c u ng iứ ự ệ ướ ạ ỏ ề ặ ầ ườ dùng ch  c n v y tay v  phía máy  nh t  xa. H  th ng đó đ nh v  các n p  nhănỉ ầ ẫ ề ả ừ ệ ố ị ị ế

c a các kh p ngón tay trong m t hình  nh thang đ  xám, sau đó k t  h p thôngủ ớ ộ ả ộ ế ợ tin đó v i d  li u nh n d ng khuôn m t đ c ch p trong cùng m t  hình  nh.ớ ữ ệ ậ ạ ặ ượ ụ ộ ả

T t c  các cách ti p c n này th  hi n l i h a và có th  đ c đ a  vào các s nấ ả ế ậ ể ệ ờ ứ ể ượ ư ả

ph m th ng m i. Không rõ gi i h n hi u su t n m   đâu đ i  v i hình h cẩ ươ ạ ớ ạ ệ ấ ằ ở ố ớ ọ

các thu t toán trích xu t n i dung đó. K t h p hai l p chính  c a thu t toánậ ấ ộ ế ợ ớ ủ ậ hình h c bàn tay, d a trên đ ng vi n ho c trên các đ c đi m  hình h c, có thọ ự ườ ề ặ ặ ể ọ ể

d n đ n các thu t toán hi u su t th m chí cao h n so v i các  thu t toán đ cẫ ế ậ ệ ấ ậ ơ ớ ậ ượ công b  trong tài li u. Ngoài ra, các thu t toán đ c phát  tri n đ i v i v  tríố ệ ậ ượ ể ố ớ ị

đ t tay không b  h n ch  có th  cung c p hi u su t cao h n  khi k t h p v i cácặ ị ạ ế ể ấ ệ ấ ơ ế ợ ớ bài thuy t trình b ng tay l p l i nhi u h n c a m t h  th ng b  ràng bu c (m tế ằ ặ ạ ề ơ ủ ộ ệ ố ị ộ ộ

s  d ng tr c lăn có ch t đ nh v  b ng ngón tay). ử ụ ụ ố ị ị ằ

­ Ngoài các thu t toán hình h c bàn tay ti n hóa, t ng lai còn có h a h n v  khậ ọ ế ươ ứ ẹ ề ả năng nh n d ng bàn tay t t h n b ng cách k t h p hình h c bàn tay  vàoh  th ngậ ạ ố ơ ằ ế ợ ọ ệ ố

đa sinh tr c h c. M t s  nhà nghiên c u đã c i thi n hi u su t ph ng pháp ti pắ ọ ộ ố ứ ả ệ ệ ấ ươ ế

c n ch  dành cho hình h c b ng cách thêm d  li u k t c u  t  m t b n in đ cậ ỉ ọ ằ ữ ệ ế ấ ừ ộ ả ượ

th c hi n t  cùng m t hình  nh (tr c khi binarization)  t o ra hình bóng bànự ệ ừ ộ ả ướ ạ tay .Hình h c bàn tay cũng đã đ c k t h p v i nh n  d ng khuôn m t trên m tọ ượ ế ợ ớ ậ ạ ặ ộ

d  án v t biên d c biên gi i Israel ­ Palestine .  Có th  t ng t ng các tri nự ượ ọ ớ ể ưở ượ ể khai đa sinh tr c h c khác bao g m hình h c  bàn tay, bao g m bàn tay / ngón tayắ ọ ồ ọ ồ

và bàn tay / tĩnh m ch.D a vào đó có  th  k t h p v i các h  th ng sinh tr c h cạ ự ể ế ợ ớ ệ ố ắ ọ khác đ  t o ra mô hình r ng l n  h n nh m ph c v  cho nhi u m c đích khácể ạ ộ ớ ơ ằ ụ ụ ề ụ

nhau nh  trong chính tr , y t ,…ư ị ế

9