Sinh trắc học là kỹ thuật công nghệ sử dụng những thuộc tính vật lý, đặc điểm sinh học riêng của mỗi cá nhân như vân tay, khuân mặt, giọng nói, mống mắt.... Chính vì đặc điểm mỗi mống mắ
Trang 1HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
BÀI BÁO CÁO CÁ NHÂN MÔN XỬ LÝ ẢNH
HỌ TÊN: VŨ THÁI HÒA MSSV: N18DCCN067 LỚP: D18CQCN01-N
Trang 2Chủ đề: Nhận dạng mống mắt
I Giới thiệu nhận dạng mống mắt
Sinh trắc học là kỹ thuật công nghệ sử dụng những thuộc tính vật lý, đặc điểm sinh học riêng của mỗi cá nhân như vân tay, khuân mặt, giọng nói, mống mắt để nhận diện
Mống mắt là một cấu trúc mỏng, hình tròn nằm trong mắt, có công dụng điều chỉnh đường kính và kích cỡ của đồng tử, cũng chính là lượng ánh sáng đi đến mắt
Mống mắt có những hoa văn rất nhỏ ADN sẽ quyết định màu sắc và cấu trúc của mống mắt, nhưng chính những đường hoa văn ngẫu nhiên phát sinh trong quá trình bào thai mới khiến mống mắt trở nên duy nhất Thậm chí 2 mống mắt của mỗi người cũng không giống nhau Chính vì đặc điểm mỗi mống mắt là duy nhất nên nó
có thể sử dụng cho mục đích nhận dạng người dùng
Một số kỹ thuật xử lý hình ảnh có khả năng trích chọn hình ảnh mống mắt duy nhất từ ảnh số của mắt và mã hóa nó thành một mẫu sinh trắc học Mẫu sinh trắc học này chứa một sự miêu tả chính xác khách quan về thông tin duy nhất đã lưu trữ trong mống mắt Khi một người muốn được nhận dạng bằng một hệ thống nhận dạng mống mắt, mắt của họ sẽ được chụp lại và sau đó tạo ra một mẫu mống mắt Mẫu này sẽ được so sánh với những mẫu đã được lưu trữ, người này sẽ được nhận dạng nếu có mẫu tương thích hoặc không được nhận dạng nếu không có mẫu tương thích
Đồng tử Mống mắt
Mi mắt
Củng mạc
Trang 3II Quy trình xác định mống mắt
1 Xác định vị trí mống mắt và đồng tử
Mục đích là tìm ra: - Phần giao giữa mống mắt và đồng tử Mục đích là tìm ra: - Phần giao giữa mống mắt và củng mạc
Có nhiều phương pháp để xác định vị trí mống mắt và đồng tử Trong bài báo cáo
sẽ chỉ đi khái quát qua phương pháp “Toán tử vi phân toàn bộ của Daugman” Daugman sử dụng một toán tử vi phân toàn bộ cho sự xác định vị trí vòng tròn mống mắt và vùng đồng tử, hơn nữa là các cung của mí mắt trên và mí mắt dưới Toán tử giả thiết rằng đồng tử và các đường giới hạn của mống mắt là các đường viền tròn và thực hiện như một bộ dò tìm cạnh đường tròn
Toán tử vi phân toàn bộ được xác định bằng công thức:
Max (r, x₀, y₀)| Gσ(r) * 𝜕𝑟𝜕 ∮r,x 0 ,𝑦0 𝐼(𝑥,𝑦)2𝜋𝑟 𝑑𝑠 |
Trong đó:
• r là bán kính để tìm kiếm
• Gσ(r) là hàm làm mịn Gaussian
• I(x,y) là ảnh mắt
• s là đường tròn tạo bởi r, x₀, y₀
Toán tử tìm kiếm đường tròn có sự thay đổi lớn nhất các giá trị điểm ảnh, bởi sự biến thiên của bán kính và vị trí tâm x và y của đường tròn Toán tử được áp dụng lặp lại với số lượng hàm làm nhẵn ngày một giảm đi để đạt được sự xác định vị trí một cách chính xác
Trang 42 Phát hiện và loại trừ lông mi
Một trong những nguyên nhân có thể làm cho hình ảnh mống mắt bị hỏng đó là do lông mi Các lông mi có thể che khuất phần trên hoặc dưới của mống mắt
Suy luận về lông mi và loại trừ chúng khỏi hình ảnh mống mắt có thể được xử lý bằng các phương pháp ước tính thống kê phụ thuộc chủ yếu vào việc xác định xem liệu sự phân bố của các điểm ảnh mống mắt có đa phương thức hay không Nếu phần đuôi dưới của biểu đồ pixel mống mắt hỗ trợ giả thuyết về sự trộn đa phương thức, thì một ngưỡng thích hợp có thể được tính toán và các pixel bên ngoài nó có thể bị loại trừ khỏi việc ảnh hưởng đến Mã mống mắt
Suy luận thống kê về lông mi từ biểu
đồ điểm ảnh mống mắt và xác định ngưỡng loại trừ lông mi (được dán nhãn màu trắng) khỏi ảnh hưởng đến
Mã mống mắt
Mống mắt này là NIST ICE-1 tệp
239766
Phương pháp này sẽ sử dụng những biểu đồ ở hình ảnh trên từ đó các lông mi được phát hiện và được đánh dấu bằng các pixel màu trắng Vị trí của chúng được ghi lại trong một mảng mặt nạ ngăn chúng ảnh hưởng đến bất kỳ dữ liệu nào mã hóa kết cấu mống mắt
III Quy trình nhận dạng mống mắt
Sau khi vùng mống mắt được xác định thành công từ ảnh mắt, bước tiếp theo đó
là chuẩn hóa nó để có thể sinh ra một mã mống mắt Quá trình chuẩn hóa sẽ đưa
ra những vùng mống mắt có kích thước không đổi để hai ảnh của cùng mống mắt dưới các điều kiện khác nhau sẽ có những đặc điểm tiêu biểu tại cùng một vị trí không gian
Trang 51 Chuẩn hóa ảnh
Mống mắt của người dùng sẽ có sự thay đổi về kích thước do đồng tử co giãn
dưới những mức chiếu sáng khác nhau Vậy nên chúng ta cần phải thay đổi hệ tọa
độ bằng việc trải rộng phần mống mắt và vẽ lại tất cả các điểm trong giới hạn mống mắt thành cực tương đương của chúng
Trong bài báo cáo sẽ đề cập tới phương pháp chuẩn hóa của Daugman Phương pháp này dùng tâm của đồng tử là điểm tham chiếu và phương pháp ánh xạ lại được sử dụng để chuyển đổi các điểm trên tọa độ Đề-các thành tọa độ cực
Daugman vẽ lại vẽ lại mỗi điểm trong vùng mống mắt theo một cặp toạ độ cực (r,𝜃) trong đó r nằm trong đoạn [0,1], 𝜃 nằm trong đoạn [0,2π]
Mô hình biến đổi: I(x(r,𝜃), y(r, 𝜃)) → I(r, 𝜃)
Với: - x(r,𝜃) = (1-r)xp(𝜃) + rxt(𝜃)
V ới: - y(r,𝜃) = (1-r)yp(𝜃) + ryt(𝜃)
Trong đó:
• I(x,y) là ảnh vùng mống mắt
• (x,y) là các toạ độ Đề-các ban đầu
• (r, 𝜃)) là các toạ độ cực chuẩn hoá tương ứng
• xp, yp và xt, yt là các toạ độ của các đường biên đồng tử và mống mắt theo hướng 𝜃
2 Trích chọn đặc trưng
Sự trích chọn các đặc trưng của mống mắt nghĩa là giữ lại các dạng hình tròn quanh vùng mống mắt Những đặc điểm quan trọng của mống mắt sẽ được mã hoá
để các phép so sánh giữa các mẫu được thực hiện Hầu hết các hệ thống nhận dạng mống mắt sử dụng một dải thông phân tích về hình ảnh mống mắt để tạo ra một
0 1
r
𝜃
r
𝜃
Trang 6mẫu sinh trắc học Có nhiều phương pháp trích chọn đặc trưng và phương pháp được đề cập ở bài báo cáo là Mã hóa dạng sóng
Các dạng sóng có thể được sử dụng để phân tích dữ liệu trong vùng mống mắt với các đặc trưng xuất hiện tại những độ phân giải khác nhau Các dạng sóng với tần số dữ liệu được khoanh vùng, cho phép các đặc trưng chúng xuất hiện tại cùng một vị trí và độ phân giải được so sánh Các phép lọc sóng được áp dụng cho vùng mống mắt dạng 2D, mỗi độ phân giải với mỗi sóng có tỉ lệ của một số hàm cơ bản Kết quả của việc áp dụng các dạng sóng sau đó được mã hoá để đưa ra sự miêu tả chính xác và nhận dạng đúng kiểu mống mắt
3 So khớp đặc trưng
Khoảng cách Euclid có thể sử dụng để so sánh hai kiểu, đặc biệt nếu kiểu bao gồm
các giá trị nguyên Khoảng cách Euclid đưa ra phép đo tương tự một tập hợp các giá trị giữa hai kiểu Hệ mét đó được ứng dụng bởi Zhu và có công thức như sau:
E(k) = ∑ (𝑓𝑖−𝑓𝑖
(𝑘) )2 (𝛿𝑖(𝑘))2
𝑁 𝑖=1
Trong đó:
• f i là đặc trưng thứ nhất của mống mắt chưa xác định
• 𝑓𝑖(𝑘)
là đặc trưng thứ nhất của mẫu mống mắt k
• 𝛿𝑖(𝑘)
là độ lệch chuẩn của đặc trưng thứ nhất trong mẫu mống mắt k
Mẫu mống mắt chưa xác định sẽ khớp với mẫu mống mắt k khi E đạt giá trị nhỏ
nhất tại k
IV Ứng dụng của nhận dạng mống mắt
Hộ chiếu điện tử sử dụng sinh trắc học mống mắt
Hộ chiếu điện tử (ePassport) hay hộ chiếu sinh trắc học (Biometric passport) là một quyển sổ hộ chiếu bằng giấy như bình thường nhưng có con chip để lưu lại thông tin cá nhân (tên, ngày tháng năm sinh, giới tính, số hộ chiếu…) và dữ liệu sinh trắc học của người có thông tin cá nhân lưu trong sổ đó
Trang 7Dựa theo tài liệu DOC 9303 được quản lý bởi Hiệp hội Hàng không Dân dụng Quốc
tế (ICAO), sinh trắc học hiện đang được tiêu chuẩn hóa sử dụng cho loại hệ thống nhận dạng này là nhận dạng khuôn mặt, nhận dạng vân tay và nhận dạng mống mắt
Mục đích của ePassport là tăng tính xác thực cho hộ chiếu, chống nguy cơ làm giả
và cũng có thể giúp tiết kiệm thời gian cho việc kiểm tra ở sân bay nhờ khả năng đọc nhanh chóng của thiết bị an ninh
V Kết luận
Mống mắt có cấu trúc gồm các đường vân vô cùng phức tạp và là duy nhất đối với mỗi người, gần như không thay đổi theo thời gian Chính vì tính độc nhất này nên sinh trắc học mống mắt được coi là sinh trắc có độ chính xác cao nhất, hơn hẳn các sinh trắc học khác như vân tay, giọng nói, khuân mặt… Vì vậy nhận dạng mống mắt được sử dụng trong các hệ thống bảo mật với sự hiệu quả cao, tăng tính an ninh và làm giảm tình trạng giả mạo Đây là một công nghệ rất hữu dụng trong cuộc sống hiện đại và đang được áp dụng nhiều hơn để phục vụ nhu cầu ngày càng tăng của con người
