Введение к работе
Актуальность работы
Объектом изучения работы являются информационные технологии :оздания автоматизированных дактилоскопических идентифицирующих систем (АДИС), при этом особое внимание уделяется збоснованию конкретных подходов к решению задачи на отдельных )тапах и оптимальным способам представления данных.
Основные сферы применения АДИС - автоматизация дактило-жопических учетов и поисковые системы в правоохранительных эрганах, системы регистрации и верификации в различных службах 'иммиграционный контроль, таможня, контроль безналичных расчетов л т. д.), системы ограничения доступа. Разумеется, автоматизация троцесса дактилоскопической идентификации стала актуальной троблемой с момента появления вычислительной техники широкого трименения, однако появление по-настоящему эффективных коммерческих АДИС началось с середины 80-х годов, когда имеющиеся 5ычислительные и технологические ресурсы стали адекватными задаче.
Основные этапы решения задачи, сформировавшиеся на современном уровне, перечислены в работе N.K.Ratha, K.Karu, S.Chen и \.K.Jain, методы, используемые на ранних стадиях предобработки, тредложены в работах B.G.Sherlock, D.M.Monro, K.Millard, B.M.Mehtre, N.N.Murthy, S.Kapoor, B.Chatterjee, некоторые методы *ычисления поля направлений и предварительной классификации )тпечатков пальцев (ОП) описаны в работах M.Kawagoe и A.Tojo, шализ некоторых методов выделения сингулярных особенностей триведен в работах V.S.Srinivasan и N.N.Murthy, способы оптимальной фхивации дактилоскопической информации рассмотрены в работах 4.0tsu, J.Bradley, C.Brislawn, T.Hopper.
В настоящее время за рубежом широко используются следующие :истемы: "MORPHO" (Франция), "Printrak" (США), "NEC" (Япония). Вследствие слабого развития имеющейся в России технологической 5азы, отечественным разработчикам пришлось довольствоваться )бщедоступными средствами вычислительной техники, что определило сонкурентоспособность российских АДИС на внутреннем рынке. Последнее объясняется опережающими темпами развития дшверсальных схемотехнических решений в стандартных приложениях, ю сравнению со временем реализации сложных технологий на лецпроцессорах. Другим преимуществом отечественных систем шляется их относительная дешевизна, однако, рост себестоимости, іатрат на сервисное обслуживание, связь и т.д, обусловленные общим іадением производительности труда, постепенно приводят к іьгоавниванию цен. Поэтому, чтобы не допустить отставания хотя бы в
4 данной конкретной области, необходимо предпринять шаги, приводящие к некоторому концептуальному "прорыву", а именно: следует оптимальным (в рамках достаточно общей постановки) образом решить ("закрыть") задачу на современном этапе и двигаться дальше в направлении полного исключения человека-оператора из процесса идентификации вплоть до уровня принятия решений. Разработанные методы и средства предоставляют такую возможность.
Цели и задачи работы
Целью работы является создание и практическая реализация оптимальной информационной технологии идентификации отпечатков пальцев, а также получения методов приведения исходной информации к наиболее устойчивому виду (в том числе полное восстановление и регенерация изображений следов с мест происшествия) в рамках широкого класса возможных искажений.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- выделить и обосновать основные этапы предобработки исходных
изображений ОП;
по возможности определить критерии оптимальности и алгоритмы получения соответствующих оптимальных значений параметров на различных этапах обработки;
получить максимально полное и при этом устойчивое описание ОП;
определить эффективную и устойчивую (в рамках балансировки ошибок первого и второго рода) меру сходства двух описаний ОП;
- разработать алгоритмы приведения исходной информации к
максимально устойчивому виду;
определить механизм порождения реальных папиллярных структур с целью использования его для фильтрации и восстановления ОП на искаженных и отсутствующих участках;
- определить окончательный критерий идентичности двух ОП и
ограничения его применимости.
Методы исследования
В работе использованы современные методы цифровой обработки изображений (ЦОИ) и распознавания образов, теории кодирования с устранением избыточности, теории сложности, методы субоптимального решения трудновычислимых задач, а также методы статистического моделирования на ЭВМ.
5 Научная новизна
В работе получены следующие новые научные результаты:
разработана формальная схема на основании принципа минимальной длины описания, дающая обоснование выбору последовательности этапов обработки ОП, соответствующей начальным этапам вьщеления информации из изображения, предложенной Марром, и позволяющая получать ряд конкретных оптимальных параметров (в частности, предложен новый критерий оптимальной пороговой бинаризации);
поставлена и решена задача получения поля направлений в каждой точке;
определен новый критерий оценки качества исходной информации и автоматического вьщеления искаженных участков, не подлежащих восстановлению;
- разработан новый метод вьщеления сингулярных особенностей
фивизны, основанный на преобразовании Хафа;
- получен ряд новых методов классификации ОП;
добавлен новый этап окончательной коррекции скелетона, приводящий к значительному повышению поисковых характеристик :истемы;
- разработана метрическая функция определения меры сходства ОП,
инвариантная к широкому диапазону возможных деформаций;
- разработан алгоритм подавления неравномерности плотности
шний;
определена модель порождения папиллярных структур, позволяющая выполнять виртуальную регенерацию ОП на сильно іашумленньїх участках и отсутствующих зонах, занимающих до 50% изображения.
Практическая ценность
Разработанные алгоритмы и программное обеспечение на ЭВМ позволяют выполнять автоматическую индексацию локальных эсобенностей на дактилокартах хорошего и среднего качества с точностью не менее 95%, алгоритмы предварительной классификации и стоматического вьщеления глобальных особенностей сокращают }ремя ввода дактилокарты до 4 минут, устойчивая и чувствительная рункция определения меры сходства позволяет выполнять щентификацию при больших уровнях шумов и отсутствии іначительной части информации, предложенные алгоритмы дегенерации на искаженных и отсутствующих участках предоставляют юзможности, недоступные человеку.
Апробация работы
Об основных материалах, относящихся к содержанию работы, было доложено на следующих научных конференциях:
III Всесоюзной конференция "Математические методы распознавания образов", Львов, 1987.
Международная конференция "DIP-97" , Вена, 1997.
АДИС "УЗОР", в которой реализованы методы и средства, представленные в диссертации, прошла тестирование ВНКЦ МВД РФ.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы
