Содержание к диссертации
Введение
Почерк как;объектбиометричесод 8
Ц.й?Р.к и. личность 12
Глава 1. Криминалистическая экспертиза почерка и графология
Крйминалистическ 15
Общие признаки почерка, характеризующие пространственную
ориентацию, движений ,18
Общие признаки, отражающие степень и характер
с формированности письме .1,8
Ерафрл.р.гия. Д.9
Определение, характераі.чел.овека по почерку. 20
Обзрр„существ^ющих.прог^ 28
Глава 2. Обзор работ в области распознавания динамических кривых
РжпрДОДвЗНие.ртскани Д2
Распр.щаварде.динамических.к^^^ , 3.4
Эластичное.сопоставление 3.5
Двигательные модели 3.7
ШР.ифйКайИярукописной.по^писи 44
Характещсхическиймето 45
Сопоставление ^аекторий 47
Механистический подход 60
С^.ШР^Хбующие .ко.мме.р.че.скиеп 67
Глава 3. Система анализа рукописного почерка
Предназначение..^ 7.0
}&шш&ккшпя.ши$$х>}*&шшшя 7Q
Систещ.прчер.щвьіххарактеристик 72
0.бР.аАвТ.^АІ!Н9МОР.КИх.кривьіх , , .7.6
Этапы обработки 76
Предобработка 77
Выделениеэкстгз.емальн 79
Ох0ор..жстремальньіх точек 88
Постобработка 90
Общая схема.прощаммы..., 92
Анализдидамичіес, ких. кривых 93
Выделениехлобальных^ 93
Выделение.ДРч.ег^ 97
Нзентификадия.и.при^к 98
Характеристический метод 98
МбТРД.сРШс1^Шїе.ния 98
Ее^ификациярукопж^ 103
Верификадия.по.форме.тграект.ории 105
Верификация по динамике написания ПО
Глава 4. Экспериментальная оценка производительности и надежности системы
М.еХРДКкЯ.ДР.5ЙеЖДИЯ.ЭКР.ДР.риме^х9.5. XZX
Р.3ул.]ьхат^і„раб^тьі. длгррит.1и.0!9..|10искар 12.5
Ее.ЗУЛИЗТЫ.РПределения.прдз^^ 129.
и9МШ^Ш.^9^МЖДШІ^МШ^.ЦШЖШШ.П9Ш}ІШ .І.29
Требования.к .исдолнениго подписей 133
Е?зультахтестировадия подсистемы верификадии 136
Сдр.од$мд^мєШш;газдалш .Ш
Заключение 139
Приложение А. Обзор почерковых характеристик
Общие признаки почерка, характеризующие пространственную
ориентацию, движений 140
Общие признаки, отражающие степень и характер
^Ф.9.Р.ВДиД.Р.?.н.нрсх.и письиеннд-дв.и^ательнрго навьїка 142
&бши$.др.изнак.ид.^^ .Ш
Часхные.приднакипрдерка 148
Приложение Б. Графология
Шчер.к,и.дичнй((;ть.Исследова 1.51
Олр^РЛ^^.ШШЛ^.^РЛ^Ш9М^ЛЯМ9Д7ХШ11 1.5.7
Приложение В. Обзор литературы применительно к анализу рукописных кривых
С.Ш*МТЗДи.я..та&Ш Д.6Й
Контурный анализ 173.
Верификация ^хат^.чесвд 1,7.4
Гибр.идные методы .1.74
Морфологические методы 175
Метод, вейвлет прербр.адр^ания .178
Еаспрднавани^дйнзмических J.8.1
Распознавание^ . .1.81.
Метрддекомпрзидии .1.82
Комбинированные методы .186
Приложение Г. Методы и алгоритмы выделения почерковых характеристик
М.9Т.РДМДналдзз.ДЦЦШ.ид^ 2X1.
Сглаживание кривых 217
Нормализация да^ 218
Выдедениерсобых точек 22.1
Тт$№Ш№№ш&ш\№ш&ш^ш , 2.2.
Пй?дварительная обработка 225
Система графрдогических характер 228
Приложение Д. Исходные тексты базовых функций
Фунвдия.нахо:^ 234
Фуикдия отбора^ 236
Функция выделенияцент^ 243
Функция итерационного приближения участка траектории
кривой Безье 245
Дитература. Ш.
Введение к работе
Проблема анализа рукописного текста не нова. Применительно к истории России палеографы связывают появление почерковедения с утверждением скорописи в XVII веке. В это время письменное дело выходит из стен монастырей, где ему предавалось особое значение, и передается в руки наемных переписчиков, допускающих вольное написание букв. К этому же периоду и относится появление первой, так называемой, каллиграфической судебной экспертизы почерка.
Долгое время предметом исследования являлась рукописная «бумажная» подпись. Но развитие компьютерных технологий позволило перейти от анализа статических изображений к анализу начертательных траекторий. Во втором случае путем применения специальных графических планшетов удается отслеживать движение «электронного пера». В данной диссертации предметом рассмотрения являются именно «динамические» кривые1. При этом объектом анализа является как почерк в целом, так и отдельная рукописная подпись. Область применения данной технологии достаточно широка: от карманных компьютеров до сетевых приложений класса «клиент-сервер».
Почерк как объект биометрического анализа
Под термином «биометрия» принято понимать автоматизированный анализ биологических характеристик человека с целью подтверждения его личности. В значительной степени условно, биометрию можно разделить на «физиологическую» и «поведенческую». 1 В англоязычной литературе для обозначения первого подхода применяется термин: «Off-line» распознавание, а для второго подхода - «On-line» распознавание. В русскоязычной литературе нет четко установившейся терминологии по данному вопросу, поэтому в тексте диссертации принято первый подход называть «статическое» распознавание, а второй подход как «динамическое» распознавание.
Физиологическая биометрия базируется на прямых измерениях характеристик частей человеческого тела. К основным и широко распространенным технологиям в настоящий момент относятся методы распознавания: по отпечатку пальца, по радужной оболочке глаза, по рисунку кровеносных сосудов глазного дна, по геометрии ладони.
Поведенческая биометрия основывается на анализе действий, совершаемых человеком. Таким образом, можно утверждать, что, в некоторой степени, данная разновидность биометрических технологий использует косвенное измерение биологических характеристик частей человеческого тела. Лидирующими технологиями в этом направлении являются: распознавание голоса, анализ «клавиатурного почерка», распознавание рукописной подписи.
Ключевым свойством упомянутых выше методов является наличие временного фактора как основополагающего для проведения анализа.
Под «биометрической системой» понимается интегрированная совокупность программного обеспечения и электронного оборудования, совместно решающие задачи идентификации (распознавания) или верифика-ции (подтверждения) личности человека. Таким образом, мы подходим к двум принципиально различным режимам функционирования подобных систем. В первом случае система работает в режиме поиска эталона по образцу, с последующим их сравнением [94]. В то время как во втором слу- 2 Отметим, что устоявшихся русскоязычных терминов в данном случае не существует, что вносит определенную путаницу. В англоязычной литературе термин «идентификация» переводится как identification (one-to-many, recognition), а термин «верификация)) как - verification (one-to-one matching, authentication). чае система сразу извлекает эталон по предъявленному идентификатору (например, имени пользователя) и производит сравнение образца с эталоном. Все приводимые в диссертации алгоритмы ориентированы именно на режим множественного сопоставления как более сложный, но и обладающий большей функциональностью.
Биометрические методы подтверждения личности имеют целый ряд достоинств. Для работодателей данная технология предоставляет следующие преимущества (приведем далеко не полный их перечень):
Уменьшение расходов связанных с забывания паролей,
Устраняется проблема обмана работодателя («buddy punching»),
Улучшается защищенность, т.к. нет общих и упрощенных паролей,
Повышается уровень безопасности, т.к. нет магнитных карт-ключей, которые можно похитить.
Для пользователей основное преимущество идентификации на основе биометрических данных заключается в освобождении от необходимости запоминать большое количества разнообразных паролей.
Тем не менее, биометрические методы идентификации не могут пре доставить 100% гарантии в правильности своего функционирования. Методы, ос нованные на физиологических особенно стях тела, могут быть скомпрометирова ны использованием муляжей. На рис.1 I приведен пример поддельного отпечатка ^ пальца. В случае системы, основанной на распознавании человеческого лица из-
Рис.1. Поддельный отпечаток паль ца. вестны случаи, когда системе предъявлялась фотография, которую система благополучно «распознавала» в качестве зарегистрированного пользователя. Поэто- му одним из основных направлений совершенствования биометрических методов в настоящее время является комбинация различных технологий [60]. Активная исследовательская работа в данном направлении проводится в следующих научных центрах: Michigan State University (США), Fraun-hofer Institute for Integrated Circuits (Германия), Dalle Molle Institute for Perceptual Artificial Intelligence (Швейцария) и др.
Большую защиту для подделки представляют методы, основанные на анализе поведенческих характеристик человека. Однако эти характеристики обладают повышенной вариативностью, что затрудняет работу биометрической системы, и в общем случае снижает ее надежность. Здесь на первое место в плане технической реализации выходит почерк. Действительно, на протяжении столетий подпись и почерк служили целям идентификации личности человека. Подпись является общепринятым методом заверки подлинности бумажных документов. Развитие компьютерных технологий позволяет расширить область применения рукописной подписи. Большое количество разнообразных приложений нуждаются в надежной схеме идентификации личности пользователя. Примерами таких приложений могут служить: ограничение доступа в служебные и охраняемые помещения, пользование компьютерными средствами, осуществление финансовых операций. В работе [106] в сравнительном анализе технологий идентификации личности фигурирует идея составления «психологического личностного профиля». Следует отметить, что в области криминалистической экспертизы почерка эксперт сначала пытается составить «психологический» портрет владельца почерка, определить степень выработанности почерка и только затем проводит графологический анализ. Таким образом, мы подходим к возможности анализа почерка с точки зрения установления некоторых психологических характеристик индивида.
Почерк и личность
Проведение почерковедческого анализа только с целью верификации почерка было бы неполным без рассмотрения взаимосвязи между характеристиками начертательных движений и психологией индивида. Вопросами выявления закономерностей между почерком и характером занимается графология. Как и классический психоанализ, графология носит отпечаток искусства. Подчас одни и те
1831 год, 19лет ~ s ** / же признаки разные
1832 год, 20 лет
1838год, 26 лет исследователи толкуют по- разному [89]. Следует отметить, что в значительной степени данная область почерковедения еще
1859 год, 47 лет 1870 год, 58 лет" недостаточно исследована. Целью данной работы служит, в том числе, попытка привнесения точных методов, основанных на современных компьютерных технологиях в сферу графологии. В России, а затем и в Советском Союзе за почти сто лет было издано Рис. 2. Автографы Чарльза Диккенса, только две книги, посвященных выявлению психологического портрета человека по его почерку [93], [108], не считая небольших брошюр [107] и научно-популярных статей [88]. Тем не менее, исследования, проводимые почерковедами [109], выявили связь между характером выполняемых движений пером и психологическим портретом человека. На рис.2 приведены автографы Чарльза Диккенса в разные периоды его жизни. Этот рисунок наглядно демонстри- рует, как росло самомнение писателя, проявляемое в размашистом росчерке одновременно с его славой, и как к старости его почерк стал более «спокойным».
К сожалению, в Советском Союзе графология часто упоминалась как «лженаука». Это привело фактически к отсутствию отечественной школы графоанализа. На Западе в настоящее время издается большое количество книг посвященных графологии. В этой области работает большое количество экспертов разного уровня квалификации, услугами которых пользуются кадровые и брачные агентства, HR подразделения компаний. Утверждается, что профессиональный графолог может прояснить такие вопросы как, например:
Психологический настрой испытуемого,
Эмоциональные реакции,
Движущую силу и мотивацию»
Социальные качества,
Навыки мышления, '
Трудоспособность,
Природную талантливость и определенные навыки. Графологический анализ строится на выявлении устойчивых почер- ковых характеристик. Применение графических планшетов позволяет автоматизировать предварительную стадию сбора информации для анализа, и тем самым его формализовать, избавившись от субъективных оценок. Подобное программное обеспечение может найти применение в отделах кадров предприятий и организаций. Бесспорно, квалифицированный эксперт всегда сможет лучше проанализировать предъявленный ему образец почерка, тем не менее, указанное программное обеспечение может служить неплохим подспорьем менеджеру по набору кадров при проведении интервью при приеме на работу. Частично обсуждению этого вопроса также посвящена данная диссертационная работа. Тем не менее, проведение большого исследования в области графологии требует больших ресурсов и привлечения квалифицированных психологов, поэтому главным образом в диссертации только производится постановка задачи, и указываются технические возможности ее решения.
В качестве небольшого забавного отступления можно привести случай из практики отечественного графолога Н.А. Чура. На одном из занятий группы из 12 человек он предложил составить психологический портрет «rf«*-t. Рис.3. Образец почерка В.В* Путина. владельца почерка, образец которого представлен на рис.3. Интересно, что только один человек из группы узнал во владельце автографа Президента РФ В.В. Путина, а 4 человека вообще пришли к выводу, что почерк принадлежит женщине. Тем не менее, в области криминалистической почерковедческой экспертизы существуют довольно строго полученные результаты по выявлению пола владельца почерка [90]. В заключение скажем, что графология как научная дисциплина находится еще на пути становления, и привлечение численных методов основанных на компьютерных технологиях может придать ей новые качества.Похожие диссертации на Исследование почерка на основе анализа динамических кривых
