1.2 Дактилоскопия

Основная тема данной работы связана с дактилоскопией – способом опознания человека по отпечаткам пальцев, основанном на неповторимости рисунка кожи рук. Данный метод широко применяется в криминалистике и различных системах идентификации и аутентификации. Впервые с целью идентификации личности был применен в 1902 году. После этого дактилоскопический метод опознания личности получил широкое распространение в различных странах мира. Изначально применялся в криминалистике, с целью идентификации личности. Отсутствие компьютеров в то время во многом определило направление развития дактилоскопии. С ростом количества отпечатков пальцев возникла проблема их классификации. Решение этой проблемы позволяло намного быстрее сравнивать отпечатки, ведь операцию сравнения приходилось производить вручную, без использования средств автоматизации. Одним из способов классификации являлось разделение отпечатков по типу папиллярного узора; отпечатки бывают трех типов: арки, петли и завитки (Рисунок 1.3).

(а) (б) (в)

Рис. 1.3. Различные типы узоров отпечатка пальца: арка (а), петля (б) и завиток (в).

Еще одним признаком классификации является так называемый счетчик линий – количество линий папиллярного узора, расположенных между различными точками изображения – например между центром и дельтой для отпечатка типа петля.

Позднее, с появлением компьютеров и их входом в обиход, отпечатками пальцев так же заинтересовались коммерческие корпорации. На данный момент дактилоскопический метод является самым распространенным на сегодняшний день методом идентификации и аутентификации. Он широко применяется при аутентификации с целью физического разграничения доступа или доступа к данным. Однако, несмотря на свое широкое применение, надежность дактилоскопического метода не является доказанной – предположение о неповторимости отпечатков пальца не имеет достаточного научного обоснования, а для опознания по отпечаткам нет оценки достоверности. На практике же достоверность принимается равной 100 %.

1.3 Общие сведения о проблеме

1.3.1 Методы сравнения отпечатков пальцев

На сегодняшний день существует два основных метода сравнения образов отпечатков пальца.

Первым методом является корреляционное сравнение. Рассмотри алгоритм, применяемый при использовании данного метода: полученный отпечаток пальца накладывается на каждый эталон из базы данных отпечатков, и производится расчет попиксельной разницы между входным и эталонным отпечатками.

Основное преимущество данного метода – низкое требование к качеству полученного отпечатка. Недостатками является необходимость большого объема памяти для хранения базы данных, так как данный алгоритм требует большой объем памяти для каждого отпечатка, и низкое быстродействие алгоритма. Дело в том, что человек каждый раз прикладывает палец под разными углами и не точно в одно и то же место рабочей области сканера. А это значит, что процесс сравнения его ОП с эталонами должен включать в себя множество итераций, на каждой из которых изображение, полученное со сканера, поворачивается под небольшим углом или чуть-чуть смещается. Из-за длительности процедуры сравнения, особенно при решении задачи идентификации, то есть сравнения «один ко многим», данный метод крайне редко применяется при решении задач идентификации и аутентификации.

Вторым методом сравнения является метод, использующий ключевые точки – минуции. Алгоритм работы следующий: на основе образа отпечатка пальца формируется шаблон, на котором выделены особые точки – конечные точки и точки ветвления. При сравнении на входном изображении отпечатка пальца так же выделяются ключевые точки, после чего минуци данного отпечатка сравниваются с шаблонами; по количеству совпавших точек принимается решение об идентичности образов. Преимуществом данного алгоритма является скорость работы. Алгоритмы данного класса являются наиболее распространенными. В данной работе рассматриваются алгоритмы сравнения по особым точкам.

Для работы алгоритма сравнения отпечатков по особым точкам необходимо изображение высокого качества с низким уровнем шума. Поэтому для улучшения качества образов отпечатков пальца используются специальные алгоритмы обработки изображения.