Luận văn Truy tìm ảnh vân tay trên cơ sở dữ liệu được gom nhóm

- 1 - MỞ ĐẦU 1. Lời nói đầu Kể từ khi Alphonse Bertillon đề xuất và thực hiện ý tưởng về việc sử dụng các đặc điểm cơ thể làm đơn vị đo lường để giải quyết vấn đề nhận dạng tội phạm. Ý tưởng này đã được phổ biến rộng rãi về sau. Một trong các đặc điểm cơ thể được sử dụng là dấu vân tay. Vào năm 1983, văn phòng bộ trưởng vương quốc Anh chấp nhận rằng không có hai người nào có dấu vân tay giống nhau. Chẳng bao lâu sau sự công bố này, nhiều cơ qan luật pháp trên thế giới đã sử dụng dấu vân tay để xác định lai lịch tội phạm. Dẫn đến, hoạt động nghiên cứu về vân tay nhận được tài trợ nhiều và phát triển mạnh mẽ. Nhiều phương pháp khoa học đã được để xuất để giải quyết vấn đề lựa chọn đặc trưng cho việc nhận dạng vân tay. Hệ thống nhận dạng vân tay tự động (Automatic Fingerprint Identification System - AFIS) đã được phát triển để giải quyết bài toán tự động hóa trong nhận dạng. Hiện nay, không chỉ các cơ quan hành pháp chấp nhận hệ thống này, mà nó còn được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống thương mại ví dụ như máy tính cá nhân, thẻ tín dụng, điện thoại di động, ổ khóa cửa, ... Tùy theo trường hợp sử dụng, hệ thống nhận dạng vân tay được gọi là hệ thống xác thực hay hệ thống xác định. Hệ thống xác thực là hệ thống người cần nhận dạng sẽ cung cấp thông tin cá nhân của anh ấy cùng với vân tay. Hệ thống sẽ lấy vân tay mẫu có sẵn trong hệ thống dựa vào thông tin cá nhân này để xác thực có trùng khớp với vân tay anh ta cung cấp không. Đây là bài toán so khớp 1-1, và đã có rất nhiều đề xuất giải quyết hiệu quả. Hệ thống xác định là hệ thống người sử dụng sẽ cung cấp một vân tay, và cần biết vân tay này là của ai. Hệ thống sẽ lấy tất cả các vân tay có sẵn trong cơ sở dữ liệu để so khớp với vân tay truy vấn và chọn ra các vân tay giống nhất. Đây là bài toán so khớp 1:N. Có nhiều giải pháp đề xuất, - 2 - nhưng bài toán này vẫn đặt ra nhiều thách thức, và thu hút nhiều nhà nghiên cứu quan tâm, đặt biệt với cơ sở dữ liệu lớn và chất lượng vân tay thấp. Luận văn này tập trung nghiên cứu giải pháp cho bài toán truy tìm ảnh vân tay trên cơ sở dữ liệu lớn và phần lớn ảnh vân tay chất lượng thấp. Ứng dụng và thực nghiệm được tiến hành trên cơ sở dữ liệu vân tay do Bộ công an cung cấp. Cơ sở dữ liệu này hơn 10.000 vân tay và phần lớn các ảnh vân tay này chất lượng thấp. Hơn nữa, các thuật toán được chọn và đề xuất để giải quyết các thách thức của bài toán được kiểm tra trên cơ sở dữ liệu vân tay chuẩn trên thế giới - cơ sở dữ liệu FVC2004. Kết quả thực nghiệm cho thấy các mô hình đề xuất là hiệu quả. 2. Bố cục của đề tài Luận văn trình bày trong 6 chương. Chương 1 giới thiệu chung về nhân trắc học, ứng dụng vân tay trong nhận dạng tự động, bài toán nhận dạng vân tay, đồng thời nêu lên hướng tiếp cận nghiên cứu và đóng góp của đề tài. Các giai đoạn tiền xử lý vân tay là rất cần thiết trong quá trình nhận dạng được trình bày rõ trong chương 2. Đặc trưng được sử dụng cho việc truy tìm ảnh vân tay ở mức thô và các thuật toán được dùng để rút trích các vector đặc trưng này được trình bày trong chương 3. Chương 4 chi tiết các hướng tiếp cận giải quyết bài toán truy tìm ảnh vân tay ở mức thô và phương pháp luận của đề tài. Chương 5 trình bày các thuật toán so khớp vân tay và mô tả chi tiết kỹ thuật được chọn để giải quyết bài toán so khớp vân tay chất lượng thấp. Ứng dụng và thực nghiệm được triển khai trên cơ sở dữ liệu chuẩn FVC2004 DB2, tập A, và cơ sở dữ liệu 10.000 ảnh vân tay do bộ công an được mô tả trong chương 6. Phần kết luận trình bày kết luận chung của đề tài. Cuối cùng, phần tham khảo trình bày các bài báo, sách, được tham khảo, trích dẫn trong luận văn.