Báo cáo xử lý ảnh ứng dụng đặc điêm của tau vào sinh trắc

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNGCƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN II MÔN HỌC: XỬ LÝ ẢNH ĐỀ TÀI : ỨNG DỤNG ĐẶC ĐIỂM CỦA TAI VÀO SINH TRẮC HỌC Giảng viên hư

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN II

MÔN HỌC: XỬ LÝ ẢNH

ĐỀ TÀI : ỨNG DỤNG ĐẶC ĐIỂM CỦA TAI VÀO SINH TRẮC HỌC

Giảng viên hướng dẫn : PGS TS Lê Hoàng Thái

Thực hiện báo cáo : Đặng Lê Uy – N18DCCN238

Lớp: D18CQCN01-N

I Mở đầu

Tiềm năng của việc sử dụng đặc điểm của tai (hay còn gọi là “vân tai”) vào trong sinh trắc học đã được phát hiện và triển khai từ những năm

1890 bởi Alphonse Bertillon – một nhà tội phạm học người Pháp Ông

ấy đã viết rằng:

“The ear, thanks to these multiple small valleys and hills which furrow across it, is the most significant factor from the point of view of identification Immutable in its form since birth, resistant to the

influences of environment and education, this organ remains, during the entire life, like the intangible legacy of heredity and of the intra-uterine life”

Do sự phát triển của sinh trắc học sử dụng vân tay, mống mắt, hình dáng khuôn mặt, v.v… Các phương pháp sinh trắc học sử dụng đôi tai để xác định danh tính nhận được khá ít sự chú ý từ các nhà nghiên cứu Tuy nhiên, đôi tai lại có một vai trò quan trọng trong ngành pháp y trong một thời gian dài, đặc biệt là ở Mỹ Tại đây một hệ thống phân loại tai dựa trên các phương pháp đo lường thủ công đã được phát triển bởi

Iannarelli và đã được sử dụng trong suốt 40 năm qua

II Tại sao có thể dùng “vân tai” trong sinh trắc học? Giống như khuôn mặt, tai của chúng ta có cấu trúc có thể xác định được

Đa số mọi người đều có thể vẽ được phần viền ngoài của tai một cách dễ dàng nhưng chỉ có những họa sĩ dày dặn kinh nghiệm mới có thể tái hiện lại những đường nét chi tiết và những cấu trúc phức tạp của tai

Hình 2

Hình 1 Hình dáng của tai thường bị chi phối bởi vành xoắn phía bên ngoài

(outer rim/helix) và bởi hình dáng của thùy Ngoài ra chúng ta còn thấy

có một vành xoắn phía bên trong (inner helix/antihelix) chạy gần như song song với vành ngoài nhưng rẽ thành 2 nhánh ở phía trên Vành trong này cùng với 2 nhánh tạo thành vùng phía trên và bên trái của loa tai – có hình dạng giống như vỏ sò Phần dưới của loa tai hợp lại thành một điểm điểm uốn cong rất đặt biệt (intertragic-notch) Điểm này có thể được sử dụng làm điểm tham khảo trong sinh trắc học Thêm vào đó, phần cuống của vành xoắn (crus of helix) , nơi này cũng là một điểm tham khảo

Hình 3

Sự đa dạng trong hình dáng của tai là một trong những lý do mà ta có thể sử dụng chúng trong sinh trắc học Hình dạng tai con người lại mang các đặc tính rất riêng, không ai có hai tai giống như người khác, nên có

độ tin cậy lớn và không sợ bị “tin tặc” tấn công Thêm vào đó, kích

thước của tai cũng lớn hơn mống mắt, võng mạc và vân tay nên việc lấy

ngay khi bạn mới sinh ra Qua thời gian, các thùy có thể giảm xuống một chút nhưng về tổng thể thì vẫn như cũ (theo Mark Nixon – nhà khoa học máy tính tại Đại học Southampton, trưởng một nhóm nghiên cứu về

“vân tai”) Trong khi đó, các vệt vân tay có thể bị chai lại sau thời gian lao động nặng nhọc lặp đi lặp lại Thêm vào đó, với sự phát triển mạnh

mẽ của công nghệ máy tính, việc có được dấu vân tay đang trở nên dễ dàng hơn Bởi vậy, sẽ là an toàn và chính xác hơn khi áp dụng việc nhận dạng thông qua “vân tai” thay vì “vân tay”

III Phương pháp tiếp cận

Một trong những phương pháp tiếp cận dễ dàng và phổ biến nhất là phép phân tích thành phần chính (Principal Components Analysis-PCA) Giả sử chúng ta có 63 đối tượng khác nhau, mỗi đối tượng gồm 4 mẫu hình chụp tai kích thước 111x73 pixel Tức là chúng ta có tập hợp 252 hình Thuật toán PCA bắt đầu vận hành bằng cách lấy một trong 4 mẫu

từ mỗi đối tượng và tạo một ma trận trình chiếu P để ta có thể tính được

một bộ gồm 63 trọng số cho mỗi tấm hình

Ma trận trọng số được tính như sau:

Gọi p là một tấm hình bất kỳ trong số 63 mẫu đầu tiên

Gọi m là giá trị trung bình của 63 tấm hình ((∑p)/63)

Gọi d = p-m là khoảng cách giữa p và m

Gọi D là dãy được tạo thành từ các giá trị d

Ma trận trình chiếu sẽ được tính theo công thức:

P = DS(DT D)

S(DT D) là hàm trả về ma trận có cột là các vector riêng đã được chuẩn

Trọng số của hình p được xác định bởi công thức

W=d T P

Hình 4 cho thấy 36 vector đầu tiên trong số 63 vector riêng, hình 4 cho thấy các bản trình chiếu và phổ vector riêng cho 3 đối tượng Chú ý rằng bản trình chiếu bên trái ngoài cùng là các bản sao tốt nhất vì chúng được dùng trong việc thiết lập ma trận trình chiếu Cũng để ý phần phổ vector riêng, bao gồm 63 trọng số, không giảm đột ngột về 0 Thực tế thì toàn

bộ 63 trọng số này đều được dùng để so sánh Mỗi bộ 63 trọng số được xem như một vector và khoảng cách Mahattan giữa chúng là

Hình 4

Hình 5

IV Lời kết

Tuy không phổ biến như vân tay hay mống mắt, vân tai vẫn là một đối tượng tiềm năng trong sinh trắc học Có thể trong tương lai vân tai sẽ là một trong những yếu tố bắt buộc trong xác nhận sinh trắc học