7065504 nghien cuu va phat trien ung dung nhan dang van tay

8/2/2019 7065504 Nghien Cuu Va Phat Trien Ung Dung Nhan Dang Van Tay

1/65

I HC QUC GIA H NITRNG I HC CNG NGH

Nguyn c Lun

NGHIN CU V PHT TRIN NG DNG NHN

DNG VN TAY

KHA LUN TT NGHIP I HC H CHNH QUY

Ngnh: Cng ngh thng tin

H NI-2006


2/65

I HC QUC GIA H NITRNG I HC CNG NGH

Nguyn c Lun

NGHIN CU V PHT TRIN NG DNG NHNDNG VN TAY

KHA LUN TT NGHIP I HC H CHNH QUY

Ngnh: Cng ngh thng tinCn b hng dn: ThS Trn Quc Long

H NI-2006

2


3/65

LI CM N

Em xin chn thnh cm n ton th cc thy c gio trong trng i hc Cngngh, i hc Quc gia H Ni ht lng dy d, ch bo, to iu kin tt

cho em trong sut qu trnh hc tp cng nh trong thi gian thc hin kholun tt nghip ny.

c bit, em gi li cm n chn thnh v su sc ti ThS Trn Quc Long B mn khoa hc my tnh trng i hc Cng Ngh - i hc Quc GiaH Ni, ngi trc tip quan tm, tn tnh hng dn, gip v to iukin ht sc thun li cho em trong qu trnh thc hin kho lun.

Cm n cc bn ng kho v gia nh ng vin, gip ti rt nhiutrong qu trnh hc tp ti Khoa Cng ngh cng nh trong thi gian thchin kho lun.

H ni, ngy24 thng 05 nm 2006

Nguyn c Lun

3


4/65

TM TT KHA LUN

Nghin cu v ng dng sinh trc vo cuc sng l mt nhng xu hng quan trng

v c thc tin cao. Do nhu cu nhn dng c nhn trong cc t chc chnh ph v dn

s m bo an ninh. C nhiu c trng sinh trc c th c s dng nhn dng

c nhn. Trong vn tay l mt c trng sinh trc c nhiu ngi chp nhn v

s dng nh tnh n nh, phn bit cao ca n

Kha lun s tp trung vo nghin cu cc thut ton h tr cho vic i snh vn tay

nhn dng mt c nhn no

4


5/65

MC LC

Chng 1: GII THIU.............................................................. ................7

1.1.S cn thit ca nhn dng bng nh sinh trc........................ .......7

1.2.Lch s ca vn tay:.................................................... ...................7

1.3.Cc h thng xc thc.......................................................... ..........9

1.4.So snh cc c trng sinh trc..................................... .................10

1.5.Cc loi li ca h thng sinh trc:................................................111.5.1.Cc li ca h thng kim tra:.................................................... .12

1.5.2.Cc loi li ca h thng nhn dng:..........................................16

Chng 2. PHN TCH V BIU DIN VN TAY.................................18

2.1.Phn tch cu trc vn tay:.......................................... ...................18

2.2.Biu din hnh nh vn tay................................................ .............19

2.3.c lng hng vn cc b................................................. ........19

2.4.c lng tn sut vn cc b................................................. ......212.5.Tng cng nh:.................................................... ........................23

2.6. Pht hin chi tit............................................. ..............................29

2.7.Lc chi tit.................................................................... .................32

CHNG 3:I SNH VN TAY......................................... ...................34

3.1 t vn ....................................................................... ..............34

3.2. Cc k thut da tng quan....................................................37

3.3. Cc phng php da chi tit.......................................................413.4 Cc k thut i snh da c trng vn.......................................46

3.5 So snh hiu nng ca cc thut ton i snh..............................47

Chng 4: CC THUT TON V THC NGHIM............................49

4.1 Gii thiu..................................................................... .................49

4.2 Cc thut ton c s dng......................................................49

4.2.1 Thut ton tnh hng vn tay cc b.................................... .49

4.2.1.1 Phng php.......................................................... .......49

5


6/65

4.2.1.2 Kt qu thc thi...................................................... .......50

4.2.2 Thut ton chun ha nh.................................................... ....50

4.2.2.1 Phng php.......................................................... .......50

4.2.2.2 Kt qu thc thi....................................................... ......514.2.3 Thut ton tng cng nh......................................................51

4.2.3.1 Phng php.......................................................... .......51

4.2.3.2 Kt qu thc thi...................................................... .......52

4.2.4 Thut ton tch ngng t ng.............................................53

4.2.4.1 Phng php.......................................................... .......53

4.2.4.2 Thc nghim phng php tc ngng theo c ch tm ngngt ng.......................................................................... ............53

4.2.5 Thut ton tm xng............................................. ..................54

4.2.5.1 Phng php.......................................................... .......54

4.2.5.2.Kt qu thc thi....................................................... ......57

4.2.6 Tm kim chi tit............................................ ...........................57

4.2.6.1 Phng php.......................................................... .......57

4.2.6.1 Kt qu thc thi:...........................................................58

4.2.7 Thut ton Hough..................................................... ................58

4.2.7.1 Phng php.......................................................... .......594.2.7.2 Kt qu thc thi...................................................... .......59

4.2.8 Thut ton i snh vn tay........................................ .............60

4.2.8.1 Phng php.......................................................... .......60

4.2.8.2 Kt qu thc thi...................................................... .......61

KT LUN:63TI LIU THAM KHO...64

6


7/65

CHNG 1: GII THIU

1.1.S cn thit ca nhn dng bng nh sinh trc

Nhn dng sinh trc cp n vic s dng cc c tnh hnh vi v th cht ( v d:

vn tay, gng mt, ch k) c tnh cht khc bit nhn dng mt ngi mt cch

t ng.

Trong cc t chc, c s hnh chnh, khoa hclun c nhu cu kim tra v tr li

cc cu hi: mt ngi c c quyn vo v s dng cc thit b hay khng, mt

c nhn c quyn truy cp thng tin mt

Ngi ta nhn thy cc c trng sinh trc khng th d dng b thay th, chia s hay

gi mo.., chng c xem l ng tin cy hn trong nhn dng mt ngi so vi cc

phng php da vo th bi truyn thng ( v d dng cha kha), phng php

da vo tr thc ( v d dng mt khu ).

Nhn dng sinh trc ngy cng cung cp mc an ton cao hn, tnh hiu qu cao

hn, v cng thun tin cho ngi dng. V vy, cc h thng sinh trc ang c trin

khai v th nghim ngy cng nhiu trong cc khu vc qun l thuc chnh ph

( chng minh th, bng li xe), khu vc dn sinh( th thng minh, ng nhp mngmy tnh, ).

Nhiu cng ngh sinh trc v ang c pht trin, mt s chng ang c s

dng trong cc ng dng thc t. Cc c trng sinh trc thng c s dng l vn

tay, gng mt, mng mt, ting ni. Mi c trng sinh trc c im mnh v im

yu ring, nn vic s dng c trng sinh trc c th l ty thuc vo yu cu ca mi

ng dng nht nh.Cc c trng sinh trc c th c so snh da vo cc yu t

sau: tnh ph bin, tnh phn bit, tnh n nh, tnh thu thp, hiu qu, tnh chp nhn.Vn tay-c bit ti vi tnh phn bit ( tnh cht c nhn ) v n nh theo thi gian

l c trng sinh trc c s dng rng ri nht.

1.2.Lch s ca vn tay:

Trn cc mu kho c hc v cc mu vt lch s, ngi ta tm thy nhiu mu vn

tay. iu ny cung cp bng chng r rng l ngi xa nhn ra tnh c nhn ca

vn tay, nhng khng xut hin bt k c s khoa hc no. Mi n th k 16 cc k

7


8/65

thut vn tay khoa hc hin i mi xut hin v t cc l thuyt v chng trnh

m t, nhn dng vn tay mi pht trin mau chng:

Hnh 1.1: mt s bng chng vn tay tm c thi xa

Nm 1964:Nehemiah Grew nh sinh thi hc thc vt xut bn nhng trang sch utin cc nghin cu c tnh h thng ca ng v vn tay

Nm 1788: Mayer m t chi tit thng tin gii phu ca vn tay c tnh ha,

nhn dng cc c tnh vn tay

Nm 1809, Thomas Bewick bt u s dng vn tay ca mnh nh l biu tng ng

k thng mi to ra mt ct mc quan trng trong nghin cu khoa hc v nhn

dng vn tay.

8


9/65

Nm 1880: Henrry Fauld a ra gi thuyt khoa hc khng nh tnh c nhn ca

vn tay da vo cc nhn thc kinh nghim

Nm 1888, Ngi Francis Galton gii thiu cc c trng chi tit phc v cho i snh

vn tayu th k 20, cu trc ca vn tay mi c m t mt cch kh y . Cc nguyn

l sinh hc ca vn tay c tng kt nh sau:

a. Biu b vn c cc c tnh khc nhau trn cc vn tay khc nhau

b. Cu hnh vn tay c s thay i trn tng c nhn, nhng s thay i nh ny

vn cho php phn loi mt cch c h thng cc vn tay.

c.Cc chi tit v cu hnh ca mi ng vn l n nh v khng thay i

Nguyn l a) l c s cho nhn dng vn tay, nguyn l b) l c s tin hnh phn

loi vn tay.

Cng t u th k 20, nhn dng vn tay chnh thc c chp nhn nh mt phng

php nhn dng c nhn c gi tr v tr thnh chun trong php lut. V d, nm 1924

FBI thit lp mt c s d liu c 810000 th vn tay.

1.3.Cc h thng xc thc.

Mt h thng sinh trc c bn l mt h thng nhn dng mu nhn ra mt ngibng cch quyt nh tnh xc thc ca mt c tnh sinh hc hay hnh vi thuc v

ngi . Trong thit k mt h thng sinh trc, mt vn quan trng t ra l xc

nh cch mt ngi c nhn dng. Mt h thng sinh trc c th l mt h thng

kim tra hay mt h thng nhn dng.

H thng kim tra: l h thng xc thc mt ngi bng cch so snh c tnh

sinh trc ca ngi ny vi mu sinh trc ca chnh ngi c lu tr

trc trong h thng.

H thng nhn dng:l h thng xc thc mt c nhn bng cch tm kim v

i snh c tnh sinh trc ca ngi ny vi ton b cc mu sinh trc c

lu gi trong c s d liu.

Ngoi ra mt h thng sinh trc c th c phn loi theo mt s c tnh ca ng

dng:

Phi hp hoc khng phi hp: cp n hnh vi ca k gi mo tng tc

vi h thng. V d ngn hng in t,l trng hp c phi hp k mo danh

9


10/65

phi ng nhp h thng s dng ti khon, cn h thng khng phi hp

trong kim tra h chiu i my bay, nhng k khng b c th b pht hin khi

s dng h chiu

Cng khai v b mt: h thng l cng khai nu ngi s dng bit mnh angc xc thc bi h thng, cn khi ngi s dng khng bit mnh ang c

xc thc bi h thng th h thng l b mt.

Thng xuyn v khng thng xuyn: ch mc thng xuyn m ngi

dng s dng h thng sinh trc. V d, ng dng ng nhp my tnh l mt h

thng sinh trc thng xuyn bi v ng dng ny c s dng u n, cn

ng dng lm bng li xe l h thng khng thng xuyn do mi bng li xe

ch c lm mi sau vi nm.

c thc hin bi con ngi v c thc hin t ng: nu c thc hin

bi con ngi th d liu sinh trc s c thu thp khi c s hng dn, qun

l bi mt ngi.

Mi trng iu hnh chun hay phi chun: Mi trng iu hnh l chun nu

h thng c hot ng trong mi trng c iu khin ( cc yu t nhit

, m)

L ng dng cng cng hay ng dng kn: nu l ng dng kn th ngi sdng h thng sinh trc l khch hng hay nhn vin ca t chc trin khai h

thng;

ng dng m v ng dng ng: ng dng m s dng chung cc mu sinh

trc ca mt ngi vi cc ng dng khc, cn ng dng ng phi s dng cc

mu sinh trc thch hp dnh ring

1.4.So snh cc c trng sinh trc:

Mt c tnh sinh hc hoc hnh vi ca con ngi c th c s dng nh l mt c

trng sinh trc trong nhn dng mt ngi nu n c cc yu cu sau:

Tnh ph bin: mi ngi u c c trng sinh trc ny

Tnh phn bit: hai ngi khc nhau th c trng sinh trc ny phi khc nhau

Tnh n nh: c trng sinh trc ny khng thay i theo tng giai on thi

gian ( tng ng vi hng mc i snh nht nh )

10


11/65

Tnh thu thp: ngha l c trng ny c th o c v lng ha

Hiu nng: kh nng nhn dng chnh xc, tc nhn dng; cc ti nguyn cn

thit t c tc v chnh xc mong mun; cc nhn t mi trng v

hot ng nh hng n tc v chnh xc trong nhn dng Tnh chp nhn: mi ngi vui lng chp nhn cc c trng sinh trc trong i

sng hng ngy ca h

Kh nng ph hoi: l mc kh hay d nh la h thng bi cc phng

php la di.

Sau y l mt s c trng sinh trc thng dng: DNA, tai, mt, dng i, hnh bntay v ngn tay, mng mt.

Hnh 1.2: Mt s c trng sinh trc: a) gng mt, b)vn tay, c) hnh bn tay

d)Mng mt, e)vng mc f)ch k, g) ting ni

1.5.Cc loi li ca h thng sinh trc:

i snh trong mt h thng nhn dng vn tay da vo im i snh s( khng mt

tnh tng qut, chng ta gi s gi tr ca im ny nm trong [0,1] ). im i snh

c dng lng ha tng t gia biu din ca u vo v biu din ca mu

c s d liu. im ny cng c gi tr gn 1 th kh nng c hai vn tay u ca cng

mt ngn tay cng cao, ngc li im ny cng c gi tr gn 0 th kh nng hai vn

tay l ca hai ngn tay khc nhau cng ln.

Quyt nh ca h thng c iu khin bi ngng t. Vi im s ca hai vn tay:

11


12/65

nu s t: kt lun l cp so khp ( ngha l hai vn tay ca cng mt ngn tay )

nu s t: kt lun l cp khng so khp ( ngha l hai vn tay n t hai ngn

tay khc nhau )

Mt h thng kim tra chp nhn hai li sau y:

Kim tra cc s o sinh trc t hai ngn tay khc nhau vi kt qu l ca cng

mt ngn tay ( ta gi l so khp sai )

Kim tra cc s o sinh trc ca cng mt ngn tay vi kt qu l ca hai ngn

tay khc nhau ( ta gi l khng- so khp sai )

Hai li trn tng ng cn c gi l chp nhn sai v t chi sai. Bi v k gi mo

c th c chp nhn s dng thit b hay h thngnu c s so khp sai, v ngi

c thm quyn ng nhp, s dng thit b hay h thng li b t chi nu xy ra s

khng so khp sai. Chng ta lng ha hai li trn bng cc i lng: t l chp nhn

sai v t l t chi sai.

Chng ta s i su hn vo cc li trong nhng h thng kim tra v trong cc h

thng nhn dng

1.5.1.Cc li ca h thng kim tra:

Pht biu bi ton:K hiu T l mu sinh trc ca mt ngi c lu tr, I l biu din sinh trc u

vo cn c kim tra. Cc gi thuyt t ra l:

H0: I T, u vo v mu khng ca cng mt ngi

H1: I = T, u vo v mu ca cng mt ngi

Tng ng vi cc gi thuyt l cc kt lun:

D0: ngi nay khng c mu sinh trc c lu tr trong h thng D1: ngi ny c mu sinh trc c lu tr trong c s d liu

i snh trong kim tra T v I s dng tng t s(T,I). Nu s nh hn ngng t th

kt qu l D0, nu s ln hn hoc bng ngng t th cho kt lun D1.

T cc gi thuyt trn, chng ta nh ngha hai loi li trong mt h thng kim tra:

Dng I: i snh sai ( kt lun l D1 khi H0 ng )

Dng II: khng-i snh sai ( kt lun l D0 khi H1 ng )

12


13/65

Khi , t l i snh sai ( FMR ) l xc sut ca li loi I, t l khng i snh sai

( FNMR ) l xc sut ca li loi II:

FMR = P ( D1| H0 ng )

FNMR = P ( D0| H1 ng )

nh gi tnh chnh xc ca mt h thng sinh trc chng ta phi thng k cc im

i snh s ca cc cp vn tay ca cng mt ngn tay( phn b p ( s|H1 ng )-thng

c gi l phn b chn chnh ) v im i snh s ca cc cp vn tay t hai ngn

tay khc nhau( phn bp(s|H0sai)-thng c gi l phn b gi mo )

FNMR =0

t

p ( s|H1 ng )ds

FMR =1

t

p ( s | H0 ng )ds

Hnh 1.3: FMR v FNMR vi mt ngng t th hin phn b chn chnh v phnb gi mo. Trong hnh v FMR l phn trm cc cp gi mo c im i snhln hn hay bng tv FNMR l phn trm cc cp chn chnh c im i snhnh hn t.

Thc t, c FMR v FNMR u l hm ca ngng h thng t nn chng ta c th vit

chng l FMR(t) v FNMR(t). Nu t gim th h thng s b qua nhiu li v FMR(t)

s tng, ngc li khi tng t cho h thng an ton hn th FNMR(t) s tng tng

13


14/65

ng. Ngi thit k h thng kim tra thng khng bit trc h thng ca mnh s

ng dng lnh vc no, v vy h bo co hiu nng h thng tt c cc im hot

ng ( ngng t ) bng cch xy dng ng cong c tnh hot ng. ng cong

ny biu din cc gi tr FNMR v FMR theo ngng h thng t.

Bn cnh cc phn b v th trn, mt vi ch s khc c dng nh gi tnh

chnh xc ca mt h thng kim tra.

T l li cn bng( EER): l t l li ti ngng t m FMR(t) = FNMR(t). Trong

thc t, do chng ta c mt s hu hn cc cp vn so snh v do s lng

t ha gi tr nn EER khng tn ti. V vy thay v a ra mt gi tr n duy

nht, ngi ta a ra mt khong.Mc d EER l mt ch s quan trng, nhng

cc h thng kim tra vn tay t khi hot ng ngng tng ng vi EER m

hot ng cc ngng c FMR thp

ZeroFNMR l gi tr FMR nh nht m ti khng xy ra khng-i snh sai

ZeroFMR l gi tr FNMR nh nht m ti khng xy ra i snh sai

T l tht bi trong thu thp(FTC): l t l phn trm m thit b khng th t

ng thu thp c trng sinh trc khi c trng sinh trc c a vo b cm

bin

T l tht bi trong kim tra ( FTE ) l t l phn trm m ngi dng khng

c x l bi h thng

T l tht bi trong i snh ( FTM ) l t l biu din u vo khng th c

x l hoc i snh vi mt mu sinh trc c gi tr, bi cc biu din sinh trckhng cht lng

14


15/65

Hnh 1.4: nh gi thut ton kim tra vn tay trong cuc thi nhn dng vn tay 2002

(FVC2002) a) cc phn b chn chnh v gi mo c tnh trn 2800 cp chn chnhv 4950 cp gi mo b)FMR(t) v FNMR(t) c tnh t cc phn b a. c) ng

cong ROC dn xut t FMR(t) v FNMR(t) b)

15


16/65

1.5.2.Cc loi li ca h thng nhn dng:

T nh ngha cc loi li trong mt h thng kim tra, chng ta m rng nh

ngha cc loi li trong mt h thng nhn dng.

Gi s h thng khng dng cc c ch nh ch s/truy tm ( ngha l h thng s tm

kim vt cn trn ton b tp d liu cha N mu vn tay ), v mi ngi ch c mt

mu vn tay c lu tr. K hiu FNMRN v FMRN tng ng l t l khng i snhsai v t l i snh sai trong mt h thng nhn dng th:

FNMRN = FNMR

FMRN = 1 ( 1-FMR )N : trong biu thc ny ( 1 FMR ) l xc sut khng

xy ra i snh sai vi mt mu vn tay v ( 1 FMR )N l xc sut khng xy

ra i snh sai vi ton b c s d liu mu. Nu FMR nh th FMRN

N.FMR, ta c th ni t l i snh sai tng tuyn tnh vi kch thc c s d

liu mu

errorFMR(t) FNMR(t)

ZeroFNMR

ZeroFMR

Hnh 1.5: Mt v d ca th FMR ( t ) v FNMR ( t ), vi cc im tngng l EER, ZeroFNMR v ZeroFMR

EER

16


17/65

Trong trng hp c s d liu mu c phn loi v ch s ha, th trong qu trnh

nhn dng ch c mt phn c s d liu c kim tra. Khi :

FNMRN = RER + ( 1 RER ).FNMR trong RER ( t l li truy tm ) l xc

sut mu vn tay cn tm trong c s d liu b b qua do c ch truy tm. FMRN = 1 ( 1 FMR )N P trong P l t l phn trm trung bnh cc mu

c tm kim trong c s d liu mu trong qu trnh nhn dng

17


18/65

CHNG 2. PHN TCH V BIU DIN VN TAY

2.1.Phn tch cu trc vn tay:

Khi n ngn tay vo mt b mt trn, mt vn tay c sao chp li t lp biu b da.

Cu trc d nhn thy nht ca vn tay l cc vn li v vn lm; trong nh vn tay,vn li c mu ti trong khi vn lm c mu sng. Vn li c rng t 100 m n

300m. rng ca mt cp vn li lm cnh nhau l 500m. Cc chn thng nh

bng nh, mn da..khng nh hng n cu trc bn di ca vn, khi da mc li s

khi phc li ng cu trc ny.

Vn li v vn lm thng chy song song vi nhau; chng c th r thnh hai nhnh,

hoc kt thc. mc tng th, cc mu vn tay th hin cc vng vn khc nhau

m cc ng vn c hnh dng khc bit. Nhng vng ny ( gi l cc vngn ) c th c phn loi thnh cc dng: loop, delta v whorl v c k hiu tng

ng l , , . Vng whorl c th c m t bi hai vng loop i din nhau.

Vi thut ton i snh vn tay cn l nh vn tay theo mt im trung tm gi l im

nhn. Henrry (1900 ) nh ngha im nhn l im nm v pha bc nht ca

ng vn nm trong cng nht. Thc t, im nhn l im trung tm ca vng loop

nm v pha bc nht. Nu vn tay khng cha cc vng loop hay whorl th im nhn

l im m ti cong ca ng vn l ln nht.

nh ngha cc vng n thng c s dng phn loi vn tay, vi mc ch lm

n gin ha cc qu trnh tm kim.

mc cc b, chng ta tm kim cc c tnh quan trng, gi l cc chi tit. Cc

chi tit m t cch m cc vn b t qung. V d vn c th i ti im kt thc, hay

r thnh hai nhnh. Ngi Francis Galton ( 1822-1911 ) l ngi u tin phn loi

chi tit v khng nh chng khng thay i trong sut cuc i mt c nhn. Vin cc

chun quc gia M ngh phn loi chi tit theo bn loi gm: im kt thc, im r

hai, im r ba, v im khng xc nh. Trong khi m hnh chi tit ca cc iu tralin bang M ch c hai loi chi tit l im kt thc v im r hai. Mi chi tit c

c trng bi phn lp, h ta xy , gc to bi tip tuyn ca ng vn ti chi tit

v trc ngang.

Trong cc nh vn tay, cc im kt thc v r hai c th tro i cho nhau v cng

v tr, nh m bn im kt thc xut hin nh l im r hai v ngc li.

cc nh vn tay c phn gii cao ( trn 1000dpi), chng ta c th xc nh c

cc l chn lng ( kch thc t 60m. n 250m). Thng tin ca l chn lng ( s

18


19/65

lng, v tr, hnh dng ) c s khc bit rt cao, nhng t k thut i snh s dng cc

l chn lng bi v x l hnh nh cc l chn lng i hi cc nh c phn gii

cao v cht lng tt.

2.2.Biu din hnh nh vn tay.Hu ht cc thut ton phn loi v nhn dng vn tay yu cu giai on trch chn c

trng xc nh cc c trng ni bt.

Hnh nh vn tay thng c biu din nh l mt b mt hai chiu. K hiu I l nh

vn tay cp xm vi cp xm g. I[x,y] l cp xm ca im nh [x,y]. K hiu z =

S(x,y) l b mt ri rc tng ng vi nh I: S(x,y) = I[x,y]. Bng cch chn cc im

nh mu sng c cp xm l 0, v cc im nh c mu ti c cp xm l g-1, th cc

ng vn ( xut hin c mu ti trong I ) tng ng vi b mt vn li cn khongkhng gian gia cc vn li ( c mu sng ) tng ng l b mt vn lm.

Hnh 2.1: B mt S ca mt vng vn tay.

2.3.c lng hng vn cc b

Mt c tnh quan trng ca vn tay l hng vn cc b ti cc v tr trong nh vn

tay. Hng vn cc b ti [x,y] l gc xy to bi trc ngang v ng thng ni qua

mt s im lng ging ca [x,y]. Do cc ng vn khng c nh hng, xy l

gc v hng nm trong on 0 ...180 o o .

Thay v tnh hng vn cc b ti mi im nh, hu ht cc phng php trch chn

c trng v x l vn tay c lng hng vn cc b ti cc v tr ri rc ( lm

19


20/65

gim gnh nng tnh ton v cho php thc hin cc c lng cn li nh php ni

suy ). nh hng vn tay, l mt ma trn D m mi phn t mang thng tin v hng

vn cc b ca cc ng vn. Mi phn t ij, tng ng vi nt [i,j] trong li

vung cha im nh [xi, yj ], biu din hng trung bnhca ng vn trong ln cn

ca [xi, yj ]. Ngi ta thm vo mt gi tr rij lin kt vi ij biu din tnh tin cy

( hay ton vn ) ca hng. Gi tr ca rij l nh cc vng b nhiu v h hi, c gi

tr ln cc vng c cht lng tt.

Hnh 2.1:Mt nh vn hng vn tay c tnh trn mt li 16x16. Mi phn t lhng cc b ca ng vn; chiu di tng ng vi tnh tin cy

tnh hng vn cc b, phng php n gin nht l tnh ton gradient trn nh

vn tay.Gradient ( xi, yj ) im [ xi, yj ] ca I l mt vc t hai chiu [ x ( xi, yj ), y

( xi, yj ) ] trong thnh phn x v y l o hm theo x v y ca I ti im [ x i,, yj ]

tng ng vi hng x v y. Gc pha gradient biu th hng thay i mt im

nh ln nht. V vy, hng ij ca mt gc gi nh qua vng c tm ti [ xi,, yj ] ltrc giao vi gc pha gradient ti [ xi,, yj ] .

Ratha, Chen v Jain ( 1995) tnh hng vn cc b ij bng cch kt hp nhiu c

lng gradient trong mt ca s 17x17 c tm ti [ xi,, yj ] .

20


21/65

ij

8 8

8 8

8 82

8 8

8 82

8 8

2190 arctan

2

, ,

( , )

( , )

xy

xx yy

xy x i j y i j

h k

xx x i j

h k

yy y i j

h k

G

G G

G x h y k x h y k

G x h y k

G x h y k

Trong ,

x y

l cc thnh phn gradient theo hng x, v y c tnh qua mt nSobel.

2.4.c lng tn sut vn cc b

Tn sut vn cc b ( hay mt ) fxy ti im [ x, y ] l nghch o ca s vn trn

mt n v chiu di dc theo dc theo on c tm ti [ x, y ] v vung gc vi

hng vn cc b xy. Mt nh tn sut F, tng t vi nh hng D, c th c xc

nh nu tn sut c c lng cc v tr ri rc v c sp xp vo trong mt

ma trn.Tn sut vn cc b thay i trn cc ngn tay khc nhau, v thay i trn cc vng

khc nhau ca cng mt vn tay. Hong, Wan v Jain ( 1998 ) c lng tn sut vn

cc b bng cch tnh trung bnh s im nh gia hai nh lin tip ca mc xm dc

theo hng thng thng vi hng vn cc b. Cho mc ch ny, b mt S tng

ng vi vn tay c phn chia bng mt cp ng song song vi trc z v vung

gc vi hng vn cc b. Tn sutfxy ti im [ xi, yj ] c tnh nh sau:

Mt ca s c hng 32 x 16 c tm ti [ x i , yj ] c chn trong h ta vn

( ngha l quay cn chnh trc y vi hng vn cc b )

ch k x ( x-signature ) ca mc xm c nhn c bi tch ly, cho mi ct

x, nhng mc xm ca im nh tng ng trong ca s hng. y l sp xp

trung bnh to cho mt nghing mc xm mt hn v ngn nga cc nh

vn b m do cc t gy ca vn

21


22/65

fij l nghch o ca khong cch trung bnh gia hai nh lin tip ca x-

signature

Phng php rt n gin v c th thc hin nhanh chng. Nhng, kh khn ca

phng php ny pht hin mt cch tin tng cc nh lin tip ca cc mc xmtrong min khng gian ca cc nh vn tay b nhiu. Trong trng hp ny, cc tc

gi ngh s dng php ni suy v lc thng thp

Jiang ( 2000 ) cng tnh tn sut vn cc b nh vo x-signatures. D sao, thay v o

khong cch trong khng gian, ng s dng k thut ph c th t cao gi l mix-

spectrum. Cc mu vn trong mt hnh nh vn tay l cc tn hiu nhiu tun hon; khi

chng chch hng vi hnh sin thun tu, nng lng ca chng c phn phi theo

tn s v c tnh iu ho. K thut mix-spectrum tng cng tn s c bn ca tn

hiu bng cch dng thng tin cha trong phn iu ho th hai v th ba.

Trong phng php a ra bi Maia v Maltoni ( 1998a ), mu vn mt cch cc b

c m hnh nh l mt b mt hnh sin, v nh l thay i c s dng c

lng tn s khng xc nh. S thay i V ca hm h trong khong [ x1, x2 l tng ca

thay i theo chiu dc trong h :

2

1

2 1

( )( ) .

( )

2.( )

x

x

dh xV h dx

dx

V hf

x x

nu hm h tun hon trong khong [x1, x2 ] hoc bin thay i trong khong [ x1,

x2] l nh, s bin thin c th c m t nh l hm ca bin trung bnh m v

tn s trung bnhf( xem hnh3.12 )

V(h) = ( x2 x1 ). 2m..f

Do vy, tn s khng bit c c lng nh sau:

2 1

( )

2.( )

V hf

x x

22


23/65

Maio v Maltoni ( 1998a ) ngh mt phng php thc hnh da trn nh l trn.

S bin thin v bin trung bnh ca mt mu vn hai chiu c c lng t

phn dn xut u tin v th hai v tn sut vn cc b c tnh t biu thc (3).

Kovacs-Vajina v Frazzoni ( 2000 ) ngh th tc hai bc: u tin, khong cchvn trung bnh c c lng cho tng khi nh con 64x64 c cht lng v

thng tin ny c lan truyn, theo ng thc truyn tin, ti nhng min cn li. Hai

phng php c xem xt trong bc u tin: hnh hc v quang ph. Vi phng

php hnh hc, nhng im trung tm ca vn c tnh trn li chnh quy v nhng

khong cch gia cc vn c o trn ng thng ni qua nhng im ny. Khng

ging nh phng php ch k x, cc khong cch c o trc tip trn nh hai

chiu; vi c lng trn cng mt khi nh c thc hin khc phc cc

nhiu.Phng php th hai da trn vic tm kim cc ph nng lng Fourier ca mikhi con. y, phng php thc hin trn cc tn hiu hai chiu. S khng thay i

tng ng vi cc hng vn cc b c nhn c bng vic tm kim ln nht

xung quanh: trong thc t, tt c cc thnh phn c cng khong cch t bt u th

hin cng tn sut.

2.5.Tng cng nh:

Hiu qu s dng ca cc thut ton trch chn c tnh v cc k thut nhn dng vn

tay khc ph thuc rt ln vo cht lng ca nh vn tay u vo. Trong trng hpnh vn tay, vn li v vn lm thay th nhau v hng theo mt hng c nh. Trong

nhng tnh hung th ny, cc vn c th d dng c pht hin v cc chi tit c th

xc nh mt cch chnh xc trn nh. Hnh 3.23a th hin mt v d v nh vn tay

cht lng tt Nhng trong thc t, do iu kin da ( nh kh hay t, b ct ),

nhiu cm bin, n vn tay khng ng, v cc ngn tay cht lng thp, mt phn

khng nh cc nh vn tay ( khong 10% ) l c cht lng thp nh trong hnh 3.23b

v 3.23c.

23


24/65

Hnh 2.2: a) nh vn tay cht lng tt, b) vn tay vi cc np t, gy c) Vn tay c

rt nhiu nhiu

Trong nhiu trng hp, mt nh vn tay cha nhiu vng gm c c cht lng tt,

trung bnh v xu .Ni chung, c vi dng mt gi tr lin h vi cc nh vn tay:

cc vn khng lin tc,c vi np t

cc vn song song khng tch bit r rng do tn ti ca nhiu lin kt cc vn

song song, khin chng tch bit km

b ct, c np gp, hay thm so

Ba dng b vn mt gi tr ny lm cho vic trch chn c tnh cc k kh khn.

Chng dn ti cc vn sau trong vic trch chn c tnh:

Trch chn cc chi tit sai lch

B qua cc chi tit ng

Gy li v hng v v tr ca chi tit bo m hiu qu tt trong cc thut ton trch chn chi tit trn cc nh vn tay

cht lng km, cn mt thut ton tng cng nng cao s r rng trong cu trc

vn.

Mt chuyn gia vn tay thng c th nhn dng chnh xc cc chi tit bng cch s

dng nhiu manh mi nhn c nh hng vn tay, tnh lin tc ca vn, xu hng

vnTrong l thuyt, c th pht trin mt thut ton tng cng s dng cc manh

24


25/65

mi nhn c ny ci thin cht lng hnh nh. Ni chung, vi mt nh vn tay

cho trc, cc cng vn tay c phn on c th chia vo ba hng mc:

Vng c nh ngha tt: cc vn c phn bit r rng vi cc vn khc

Vng c kh nng phc hi: cc vn b h hng bi cc ng t gy nh,thm so nhng chng vn c kh nng nhn c v cc vng xung quanh

cung cp thng tin khi phc cu trc ban u ca chng

Vng khng th phc hi, ni cc vn b h hi bi cc nhiu nghim trng,

khng c vn no nhn thy c v cc vng xung quanh khng cho php

chng c xy dng li

Cc vng cht lng tt, c th phc hi v khng th phc hi c th c nhn dng

qua vi tiu chun: tng phn, tnh y ca hng, tn sut vn, v cc c tnh

cc b khc c th kt hp nh ngha ch s cht lng. Mc ch ca mt thut

ton tng cng l ci thin tnh r rng ca cc cu trc vn trong cc vng c

kh nng khi phc v nh du cc vng khng th khi phc v qu nhiu cho cc

x l tip theo.

Thng thng,u vo ca thut ton tng cng l mt nh cp xm. u ra c th l

nh cp xm hay mt nh en trng, ty thuc vo thut ton. Nhiu kt qu khi sdng cc phng php dn tri tng phn, thc thi biu , chun ha ( Hong, Wan

v Jain, 1998 ) v lc Winer ( Greenberrg et al, 2000 ) th hin hiu qu nh l

bc x l u tin trong mt thut ton tng cng nh vn tay phc tp hn

Phng php chun ha s dng bi Hong, Wan, v Jain ( 1998 ) quyt nh gi tr

cng ca mi im nh nh:

2

0 0'

2

0 0

[x,y]-m . / [x,y]>m,

[x,y]-m . / [x,y] m

m I v v khi I I x y

m I v v khi I

Trong m v v l k vng v phng sai nh, cn mo v vo l k vng v phng sai

mong mun sau khi chun ha. Qu trnh chun ha c thc hin trn tng im

nh ( gi tr ca mi im nh ch ph thuc vo cc gi tr trc v mt vi tham s

ton cc ) v khng lm thay i cu trc vn. C th hn, chun ha khng lm ph

25


26/65

y cc t gy nh, cc l, hay tch cc vn song song b chm vo nhau. Hnh 2.3

th hin mt v d:

Hnh 2.3: Mt v d v chun ho vi m0 = 50 v v0 = 200

Hong, Wan v Jain ( 1998 ) a ra mt phng php hiu qu da trn b lc Gabor.

B lc Gabor c cc thuc tnh chn tn sut v chn hng v c phn gii ty

chn trong c min khng gian v min tn s ( Daugman ( 1995 ) v Jain v

Farrokhnia ( 1991 ) ). Nh trong hnh 3.28, mt b lc Gabor c nh ngha bi

mt sng phng hnh sin ( i lng th hai ca biu thc (5 ) hp li bi mt Gauss

( thnh phn u ca (5) ). Mt b lc i xng hai chiu Gabor c dng sau:

2 2

2 2

1( , : , ) exp - . os(2 f.x )

2X y

x yg x y f c

Trong l hng ca b lc, v [x, y] l nh ca [x,y] sau khi quay quanh trc

Cartesian mt gc ( 90o ):

sin osos(90 ) sin(90 )

os sin-sin(90 ) os(90 )

x cx xc

cy ycy

o o

o o

trong biu thc trn, f l tn sut ca sng phng hnh sin, x , y l lch chun

Gauss tng ng dc theo trc x v trc y.

26


27/65

Hnh 2.4 :Biu din ha ca b lc Gabor xc nh bi tham s

90 , 1/ 5, 3x yf o

p dng cc b lc Gabor ti mt nh,cn xc nh bn tham s ( , f, x, y ) . Tn

sut ca b lc hon ton c quyt nh bi tn sut vn cc b v hng ca b lc

c quyt nh bi hng vn cc b. Vic chn cc gi tr x v y c th hon i

cho nhau. Nu chn gi tr ln th b lc s chu nhiu nhiu hn, nhng li to ra s

nhm ln gia vn li v vn lm. Ngc li nu chn gi tr nh, th cc b lc t

nhm ln gia vn li v vn lm nhng sau chng s t hiu qu trong vic loi b

cc nhiu. Trong thc t, t hmModulation Transfer Function ( MFT ) ca b lc

Gabor, c th nhn thy tng x , y lm gim di thng ca b lc v ngc li. Da

trn d liu kinh nghim, Hong, Wan v Jain t x = y = 4. lm nhanh qu trnh

ci thin, thay v tnh b lc ng cnh thch hp nht cho mi im nh on the fly,

mt tp { gij ( x, y )| I = 1no, j = 1nf } ca cc b lc c to ra v lu tr t

trc, trong no l s cc hng ri rc { i| I = 1no } v nf l s cc tn sut ri

rc { fj | j = 1nf }. Sau mi im nh [x, y] ca nh c qun li, trong min

khng gian, vi b lc g ij ( x, y ), vi i l hng c ri rc ha gn nht vi xy v fj

l tn s c ri rc ha gn nht vi fxy. Hnh 3.29 th hin mt v d v tp b lccho n0 = 8 v nf = 3. Hnh 3.30 trnh by ng dng Gabor da trn lc ng cnh trn

cc nh cht lng trung bnh v thp:

27


28/65

Hnh 2.5: Mt biu din ha trong mt nhm 24 b lc Gabor ( n 0=8 v n1=5) vi

x y =4Greenberg et al ( 2000 ) lu rng: bng cch gim gi tr ca x tng ng vi y,

qu trnh lc to ra vi vn sai v d b nhiu. Trong thc hnh, gim x gy kt qu

tng di thng tn sut, c lp vi di thng gc khng i; iu ny cho php b lc

b qua tt hn cc li trong c lng tn sut cc b. Mt cch tng t, gim y

tng di thng gc nh ch ra bi Sherlok, Monro, v Millard ( 1994 ). Phng

php ca h tng di thng gc gn vi cc vng n m cc vn c c tnh ha

bi ng cong cao hn v hng thay i nhanh.

Hnh 2.6: Cc v d ca tng cng nh vn tay da vo lc Gabor.

bn phi cc vng c kh nng khi phc c tng cng

28


29/65

u ra ca mt nh chun ha c th l mt nh cp xm, gn nh hai cp, hay l mt

nh nh phn, v ni chung ph thuc vo cc tham s c chn, khi chn tp cc b

lc thch hp, chnh sa cc tham s. Lu rng, mc ch khng phi l cung cp

mt s xut hin tt b ngoi ca nh nhng l lm thun tin hn cho cc bc

trch hng c tnh thnh cng. Nu cc b lc c chnh sa lm tng tng

phn v kh cc nhiu, c lc iu kin cc b ( hng v tn sut ) c th li trn

cc vng cht lng thp, v qa trnh lc ch cung cp cc cu trc sai lm ( Jiang,

2000 ). V d, mt ng dng lp dng b lc Gabor c s dng bi Cappeli,

Maio, v Maltoni ( 2000b ) to ra mt mu vn tay tng hp; trong trng hp ny,

cc b lc sinh ra cc mu vn hon ton khng tn ti trong thc t.

Nhu cu ca mt s chun ha hiu qu rt quan trng trong cc nh vn tay cht

lng thp, ch c cc vng c kh nng khi phc mang thng tin cn thit cho isnh. Ni mt cch khc, tnh ton thng tin cc b vi tnh tin cy y t cc nh

vn tay cht lng thp l mt thch thc v ri ro cao. vt qua vn ny,

Kamei v Mizoguchi ( 1995 ), Hong ( 1996 ) v Bernard ( 2002 ) ngh p dng

tt c tp b lc cho trc ti mi im ca nh. Mt b tuyn p sau c chn c

p ng tt nht trong tt c cc p ng lc. Trong phng php ca Kamei v

Mizoguchi ( 1995 ), qu trnh chn c thc hin bng cch gim thiu ha hm

nng lng c cc tham s yu cu hng v tn sut c lm mt. D sao, khng

nh cc phng php da Gabor khc, thng tin t phn thc v phn o ca b lc

Gabor cn c s dng cho chun ha nh cui cng. Nhng cc phng php ny

nhn chp mt nh vi mt lng ln cc b lc nn rt t, v vy khng tm thy

ng dng ny trong cc h thng trc tuyn trong thc t.

2.6. Pht hin chi tit.

Hu ht cc h thng t ng so snh cc vn tay da trn i snh chi tit; v vy vic

trch chn chi tit ng tin cy l mt nhim v cc k quan trng, nhiu nghin cu

c tin hnh theo hng ny. D cc phng php kh khc nhau nhng hu ht

chng u yu cu nh cp xm vn tay c chuyn vo nh nh phn. Trong cc

bc chun ha chun b mt s giai on lm thun tin qu trnh nh phn ha

v sau.Mt vi thut ton chun ha cung cp u ra l nh nh phn, v vy s phn

bit gia chun ha v nh phn ha i khi b xa nha. nh nh phn nhn c bi

qu trnh nh phn ha thng c qua giai on lm mnh lm cho dy ca

ng vn gim xung mt im nh ( hnh 3.31 ). Cui cng qua qu trnh qut nh

cho php pht hin cc im nh tng ng vi cc chi tit.

29


30/65

Hnh 2.7: a)nh cp xm ca mt vn tay, b) nh nhn c khi nh phn ha nh a),

c)nh nhn c khi lm mnh nh b).

Vi tc gi a ra cc phng php trch chn chi tit lm vic trc tip trn cc nh

cp xm m khng cn nh phn ha v lm mnh. La chn ny c a ra do cc

iu kin sau:

Tp cc thng tin quan trng c th b mt trong qu trnh nh phn ha

Nh phn ha v lm mnh rt mt thi gian; Lm mnh c th a ra mt

lng ln cc chi tit sai lch

nu thiu bc chun ha, hu ht cc k thut nh phn ha khng cung cp

cc kt qu tt khi p dng vi cc nh cht lng thp.

Phng php da nh phn ha

Vn chung ca nh phn ha c nghin cu rng ri trong x l nh v nhn

dng mu. Phng php d dng nht s dng ngng ton cc t v c thc hinbng cch thit lp cc im nh c cp xm nh hn t v 0 v cc im nh cn li v

1. Ni chung, cc phn khc nhau ca nh c th c c tnh ha bi tng phn

v cng khc nhau, v vy mt ngng n l khng nh phn ha chnh

xc. V l do ny, k thut ngng cc b thay i t mt cc cc b, bng cch iu

chnh gi tr ca n theo cng cc b trung bnh. Trong trng hp nh vn tay

cht lng thp, phng php ngng cc b khng phi lc no cng bo m mt

kt qu chp nhn c, v cc gii php c bit l cn thit.

30


31/65

Vi mc ch ci thin cht lng nh nh phn, vi nh nghin cu gii thiu cc k

thut chnh quy ph y cc l, la b cc t gy nh, la b cc cu gia cc vn.

Coetzee v Botha ( 1993 ) xc nh cc l v k h bng cch theo di cc ng vn

t cc ca s iu hp v loi b chng bng cch s dng thut ton mu-blob. Hung

( 1993 ) s dng k thut lc iu hp cn bng rng vn.

Mt khi nh xng nhn c, mt bc qut nh n gin cho php pht hin cc

im nh tng ng vi cc chi tit: trong thc t cc im nh tng ng vi cc chi

tit c c tnh ha bng s im i qua. S im i qua cn( p ) ca mt im nh p

trong nh nh phn c xc nh bng mt phn hai tng cc sai khc gia cc cp

im nh trong 8 ln cn ca p

mod8 1

1( ) ( ) ( )

2 i icn p val p val p

Trong p0,p1p7 l cc im nh lng ging ln cn ca im nh p v val( p ) thuc

{ 0, 1 } l gi tr ca im nh. im p l:

l im vn trung gian nu cn(p) = 2

l im kt thc nu cn(p) = 1;

l cc chi tit phc tp hn ( im r nhnh, im giao ct.. ) nu cn(p) >=3;

Hnh 2.8 th hin hai v d ca qu trnh trch chn c tnh t nh nh phn

31


32/65

Hnh: Cc v d v pht hin chi tit trn xng. Cc vng trn mu trng v cc hp

trng tng ng l im kt thc v im r hai; Cc vng trn mu en v cc hp

mu en tng ng l cc chi tit c lc

2.7.Lc chi tit pht hin cc chi tit sai lm nh hng n cc nh vn tay nh phn c lm

mnh, c th s dng vi lut cu trc n gin. Xiao ( 1991b) xc nh hu ht cc

cu trc chi tit sai v a ra phng php loi b chng. Thut ton s dng da trn

cc lut, yu cu cc c tnh s hc lin quan n cc chi tit: chiu di cc vn lin

quan ( s ), gc chi tit, v s cc chi tit i din gn k trong ln cn.

Hnh2.9: Cc cu trc sai c bn ( hng u tin ) v cu trc sau khi sa li ( hng th

hai )

Farina, Kovacs-Vajina, v Leone ( 1999 ) a ra vi lut v thut ton tin x l chi

tit.

Cc cu b loi b khi nhn nhn chng trong mt im ch hai sai, ch c hai

nhnh c cn chnh, cn nhnh th ba thng vung gc vi hai nhnh cn

li

Cc vn qu ngn c loi b da vo khi so snh chiu di vn vi khong

cch trung bnh gia cc vn

32


33/65

Cc im kt thc v r hai c kim tra: chng c loi b nu khng tha

mn tnh hnh hc topo

Hnh 2.10: Tin x l chi tit theo phng php ca Farina, Kovacs-vajina, v

Leone( 1999). nh bn phi, hu ht cc chi tit sai b loi b t nh

nh vn bn tri

33


34/65

CHNG 3:I SNH VN TAY

3.1.t vn

Mt thut ton i snh vn tay so snh hai vn tay cho trc v tr v tng t

( khng lm mt tnh tng qut, c gi tr gia 0 v 1 ) hoc mt quyt nh hai ngi( khp hoc khng khp ). Ch mt vi thut ton hot ng trc tip trn nh vn

cp xm; hu ht chng yu cu mt biu din vn trung gian c dn xut qua gia

on trch chn c trng ( cp n chng 3 ). Khng lm mt tnh tng qut, t

y v sau chng ta k hiu biu din ca vn tay c c qua qu trnh tuyn chn

nh l mu ( T ) v biu din ca vn tay c i snh nh l u vo ( I ). Trong

trng hp khng c giai on trch chn c trng, biu din vn tay ng nht vi

chnh nh cp xm vn tay.Chng ta k hiu c nh vn tay v cc vector c trng nh

( nh cc chi tit ) l T v I

Trch chn c trng vn tay v cc thut ton i snh kh ging nhau cho cc bi

ton nhn dng v kim tra vn tay. Bi v bi ton nhn dng vn tay ( tm kim mt

vn tay u vo trong mt c s d liu c N vn tay ) c th c thc hin nh l

thc hin tun t i snh mt - mt ( kim tra ) gia cc cp vn tay. S phn loi

vn tay v cc k thut nh ch s thng c s dng tng tc tm kim trong

cc bi ton nhn dng vn tay.

i snh hai nh vn tay l mt bi ton cc k kh, ch yu do s thay i du in ca

cng mt vn tay. Cc yu t chnh lm cc du in khc nhau c tng kt di y:

S i ch: mt ngn tay c th t cc v tr khc nhau trn b cm bin lm

tnh tin nh vn tay. Mt ngn tay thay i ch 2mm lm tnh tin khong 40

im nh trong cng mt vn tay c qut phn gii 500dpi

S quay: cng mt vn tay c th quay cc gc khc nhau trn b mt b cm

bin. Mc d b hng dn ngn tay c gn trn cc my qut thng mi,

nhng trong thc t tn ti s quay khng c ln ti +-20 theo chiu dc.

S chng cho tng phn: s i ch v s quay vn tay thng lm cho mt

phn vn tay b ra ngoi vng nhn thy ca b cm bin, kt qu l xut

hin s chng cho gia cc vng cn cnh ca mu vn v cc vn tay u vo

S nhiu phi tuyn: lin quan n vic nh x hnh nh ba chiu sang hnh nh

hai chiu trn b mt b cm bin. nh x ny gy ra nhiu phi tuyn trong vic

c vn tay do s mm do ca ngn tay. Thng thng, cc thut ton i

34


35/65

snh vn tay khng quan tm n cc c tnh nh nh x, v xem mt nh vn

tay l khng b nhiu bng cch cho rng: nh vn tay c cung cp khi ngi

dng t ng v tr ngn tay;

1.-Tip cn ngn tay vung gc vi b cm bin

2.-Khi ngn tay chm b mt b cm bin, ngi dng khng n mnh hay

xon ngn tay

Do s mm do ca b mt da,cc phn lc khng vung gc vi b mt b

cm bin gy ra cc nhiu khng tuyn tnh ( nn li hay ko dn ra ) trong qu

trnh ly vn. Nhiu lm mt kh nng i snh cc vn tay nh l cc mu

cng

iu kin p lc v da: cu trc cc vn ca mt vn tay c th thu c chnh

xc nu nh phn ngn tay c ly nh tip xc ng quy cch vi b mt b

cm bin. Mt s iu kin nh p lc ngn tay, ngn tay kh, bnh ngoi da,

t, bn, m khng kh gy ra s tip xc khng ng quy cch. H qu l,

nh vn tay ly c rt nhiu v mc cc nhiu ny ph thuc vo mc

cc nguyn nhn nu trn;

Cc li trch chn c trng: cc thut ton trch chn c trng l khng honho v thng c cc li s o. Cc li c th to ra trong bt k giai on no

trong qu trnh trch chn c trng ( chng hn: c lng nh hng v tn

sut, pht hin s lng, dng, v tr cc vng n, phn on vng vn tay t

nn..).

Cp nh trong hnh 3.1 th hin tnh thay i cao c th c tnh ha hai vt hn khc

nhau ca cng mt ngn tay

35


36/65

Hnh 3.1: Cc du vn tay thu c ca cng mt ngn tay khng i

snh c vi nhau do nhiu phi tuyn cp u tin v do cc iu

kin da cp th hai bn di

Cc nh vn tay t cc ngn tay khc nhau c th xut hin kh ging nhau ( tnh thayi thp ), c bit trong bi cnh cu trc tng th ( v tr cc vng n, hng vn

cc b) Mc d kh nng mt lng ln cc chi tit t cc vt n ca hai vn tay

khc nhau c th so khp l cc k nh , nhng ngi i snh vn tay hng ti vic

s dng cc php cn chnh tt nht. H thng xuyn c nh khai bo cc cp chi

tit so khp thm ch ngay c khi chng khng trng khp hon ho.

Mt lng ln cc thut ton i snh vn t ng c ngh trong cc ti liu

nhn dng mu. Hu ht cc thut ton ny khng gp kh khn trong i snh cc nh

vn tay cht lng tt. Nhng trong i snh vn tay tn ti thch thc cc nh cht

lng thp v vn i snh tng vng vn tay. Trong trng hp h thng tr gip

con ngi AFIS, mt thut ton kim tra cht lng c s dng ch ly v chn

vo c s d liu cc nh vn tay tt. Hn na, qu trnh x l cc mu vn kh c th

c qun l. D sao, s can thip l khng th trong cc h thng nhn dng trc

tuyn t ng-nhng h thng ny ang c nhu cu ngy cng tng trong cc ng

dng thng mi

36


37/65

Thng k cc li khng i snh sai xut hin nhiu trong cc thut ton i snh

tham d vo FVC2000 cho thy hu ht cc li c to ra trn 15-20% cc nh vn

tay cht lng km. Ni mt cch khc, 20% mu trong c s d liu chu trch nhim

cho khong 80% cc li khng-i snh sai. Vi ci tin trong cng ngh nhn dng

vn tay c chng minh sau hai nm FVC2002, ni m vi thut ton c a

ra i snh ng nhiu nh vn tay cht lng km. Tuy vy vn c nhu cu tip tc

pht trin cc h thng mnh c kh nng lm vic vi cc nh vn tay cht lng

km.

Cc phng php i snh vn tay c th c phn loi th vo ba h:

i snh da tng quan: Hai nh vn tay c t chng ln v tng

quan gia cc im nh tng ng c tnh vi s cn chnh khc nhau ( v d

vi cc v tr v quay khc nhau ). Cc k thut da tng quan c m

tr trong phn 4.2

i snh da vo chi tit: y l k thut ph bin nht v c s dng rng

ri nht.Chi tit c trch chn t hai vn tay c lu gi nh l tp cc im

trong mt b mt hai chiu. i snh da chi tit c bn bao gm tm kim s

cn chnh gia tp chi tit mu v tp chi tit u vo dn ti s so khp ln

nht cc cp chi tit.

i snh da c tnh vn: trong cc nh vn tay cht lng thp, vic trch

chn chi tit rt kh khn. Khi cc c trng khc ca mu vn tay ( v d:

hng v tn sut cc b, hnh dng vn, thng tin kt cu ) c th c trch

chn mt cch tin cy hn chi tit, s khc bit ca chng l khng cao. Cc

phng php thuc h ny so snh cc vn tay vi cc c trng c trch

chn t cc mu vn. V nguyn l, i snh da tng quan v i snh

da vo chi tit c th xem nh l mt phn ca i snh da c trng vn,

theo cch hiu mt im nh, v tr chi tit l nhng c trng ca mu vnngn tay

Nhiu k thut khc cng c ngh chnh thc, v nguyn l, c th c xp

vo cc h trn theo cc c trng c s dng, nhng chng ta cp phn loi

chng tch bit trn c s cc k thut i snh. Chng bao gm cc phng php da

mng thn kinh v cc c gng thc hin i snh vn s dng cc b x l song song

hoc vi cc kin trc dnh ring khc

3.2. Cc k thut da tng quan

37


38/65

T v I l hai nh vn tay tng ng vi vn tay mu v vn tay u vo. Mt s o

trc quan v s a dng ( SSD ) c tnh bng tng cc bnh phng khc nhau ca

cc cng cc im nh tng ng:

SSD(T,I) = ||T-I||2

=( T-I )T

(T-I) = ||T||2

+ ||I||2

-2TT

I (1)Trong ch s trn T k hiu s hon v ca mt vector. Nu ||T||2 v ||I||2 l hng s,

s a dng gia hai nh c ti thiu khi tng quan ( CC )) gia T v I c cc

i

CC(T,I ) = TTI. (2)

i lng -2.CC(T,I ) xut hin nh l i lng th ba ca biu thc (1). tng

quan cho ( hay gi n gin tng quan ) l o tnh tng t gia hai nh. Do

s i ch v s quay l khng th trnh khi, c tnh vt n ca mt ngn tay chotrc, tnh tng t gia chng khng th n gin c tnh bng cch t chng T

v I v p dng biu thc (2).

K hiu I(x,y, ) th hin mt s quay ca nh u vo I bi mt gc quanh im u

( thng l trung tm nh ) v dch mt on x., y dc theo trc x v y; khi

tng t gia hai nh T v I c th c o nh sau:

S(T,I) = max CC(T, I(x,y, )). (3)

ng dng trc tip ca ng thc (3) him khi dn ti cc kt qu chp nhn c ch

yu l do cc vn sau:

Cc nhiu phi tuyn lm cho cc vt n ca cng mt ngn tay khc nhau trong

cu trc ton cc; S nhiu mm do khng thay th mu vn tay cc v tr

cc b, nhng cc hiu ng ca nhiu c tch hp trong khng gian nh,

mu vn tay ton cc khng th c tng quan mt cch ng tin cy

iu kin da v p lc ngn tay lm cho sng, tng phn, giy vn

thay i trong cc vt n khc nhau. S dng cc s tng quan phc tp

hn nh tng quan cho c chun ha hay tng quan cho c

chun ha 0-Trung bnh c th b qua s thay i sng, tng phn p

dng cc bc tng cng nh, nh phn ha v lm mnh ( thc hin trn c

nh T v I ) c th hn ch dy vn. Hatano ( 2002 ) a ra gi thuyt s

dng tng quan khc nhau, c tnh nh l tng quan ln nht tr i

tng quan nh nht, trong mt ln cn im ni m tng quan l ln

nht. Trong thc t, do tnh chu k ca cc mu vn tay, nu hai phn tng ng

38


39/65

ca cng mt vn tay khng c cn chnh tng ng vi v tr i snh ti

u, gi tr tng quan h thp trong khi hai v tr khng tng quan th hin

mt gi tr tng quan phng hn trong ln cn ca v tr so khp ti u.

Hantano bo co mt s ci thin chnh xc tng ng vi phng php

tng quan truyn thng

ng dng trc tip biu thc (3) i hi chi ph rt ln. V d xem xt hai nh

400x400, sau s tnh ton tng quan ng thc (2) cho mt gi tr n ca

( x,y, ) yu cu 16000 php nhn v 16000 php cng. Nu x, y c hai c ly

mu trong min [-200, 200] v c ly mu tng 1 trong min [-30o, 30o]chng

ta phi tnh 401x401x61 tng quan, kt qu l gn 1569 t php nhn v php

cng ( vy l cn hn 1h vi my tnh 500MIPS )

Vn nhiu nh vn tay ( im 1 trong danh sch trn ) thng c t ra khi tnh

tng quan cc b thay v ton cc: mt tp cc min cc b ( m c in hnh c

th l 24x24 hoc 32x32 ) c trch chn t nh mu T v mi chng c tng

quan c lp vi ton b nh u vo I ( Bazen 2000 ). Cc min cc b c th c x

bng vi cch:

Hp ca chng hon ton che ph T v giao ca chng l rng

hp ca chng hon ton che ph T v chng cc b chng

Ch cc vng th v c la chn t T. V d, Yahagi, Igaki.. chn cc ca

s nh quanh cc chi tit, trong khi Bazen ( 2000 ) xem xt cc min c chn

phn bit cc b trn nh u vo( ph hp v tr bn phi, nhng khng ph

hp vi cc v tr khc ). Cc hng mc c a ra bi Bazen nhn dng

cc vng c chn ny trong nh mu: Cc vng quanh chi tit, cc vng c

cc vn c cong cao, v cc vng th hin tng quan thp cc v trtrong chnh nh mu

Khi tng quan c tnh mt cch cc b, c lng tng quan cc vng

khc c th c tnh bng cch kt hp nhn c o tnh tng t ( v d, s

cc c lng vt qa mt ngng cho trc c chia ra bi tng cc c lng ).

B sung vo gi tr ca tng quan, s ng b ca cc im ni m mi vng c

tng quan ln nht c th c s dng tng cng i snh: trong thc t,

mi lin h khng gian ( khong cch, gc ) gia cc vng trong mu v cc vng

39


40/65

tng ng trong nh u vo c gi li . Trong bt k trng hp no, khng c s

bo m khi s dng bc hp nht l thc s thun li

tnh phc tp ca k thut da tng quan, cc phng php thng minh c

th c s dng t c s thi hnh hiu qu: nh l tng quan ( Gonzales v Woods, 1992 ) pht biu rng: tnh ton

tng quan trn cc min khng gian ( ton t ) l tng ng vi thc

hin mt php nhn min im trn min Fourier, trong thc t

1 *( ) ( )T I F F T xF I ( 4 )

Trong F(.) l bin i fourier ca mt nh, F-1( . ) l bin i Fourier ngc,

* k hiu lin hp phc, v x k hiu nhn im vi im ca hai vector. Kt

qu ca ng thc ( 4 ) l nh tng quan m cc gi tr cc im [x,y] th

hin tng quan gia T v I trong khi s i ch l x=x, y=y. ng thc

(4) khng xem xt s quay , phi c gii quyt tch ra; trong bt k trng

hp no, tit kim tnh ton l rt cao trong khi tng quan c thc hin

mt cch ton cc ( Coezteen v Botha, 1993 ) v kh nng xem xt khi n

c thc hin mt cch cc b bng cch s dng cc min c trung bnh

Tnh ton tng quan ln nht khng cn phi thc hin tun t, theo cch

vt cn, cc phng php a phn gii, cc k thut tm kim khng gian( Gradient Descent ), v vi kinh nghim c th c chp nhn lm gim s

cc nh gi

Bin i Fourier-Mellin ( Sujan v Mulqueen ) c th c s dng thay cho

bin i Fourier nh gi c s khng thay i trong php quay b

sung vo s khng thay i trong chuyn dch; ni mt cch khc, vi bc

thm vo ( nh chuyn i log ) phi c thc hin, nhng chng c th lm

gim s chnh xc ca gii php

Phng php a ra bi Wilson, Watson, v Paek ( 1997 ) phn hoch c T v I

vo trong cc min cc b v tnh ton tng quan ln nht ( trong min

Fourier ) gia cc cp vng. Phng php ny b nh hng bi hiu ng vin

do s chng khng gian gia cc khi khc nhau, nhng c th c xem

xt tng tc ca ton b qu trnh i snh

tng quan gia hai tn hiu c th c tnh bi mt h thng quan s dng

thu knh dn xut bin i Fourier ca mt nh v kt hp cc tng

40


41/65

quan bin i cho s i snh gia chng. Vi h thng c a ra trn

thc t cho i snh vn tay quang hc:

3.3. Cc phng php da chi tit

i snh chi tit l phng php ni ting v c s dng rng ri nht trong isnh vn tay, do cc chuyn gia php l so snh cc vn tay v chp nhn phng php

nh l bng chng nh danh trong cc phin ta hu ht cc quc gia.

Pht biu bi ton:

K hiu T v I l cc biu din ca vn tay mu v vn tay u vo. Khng nh cc k

thut da tng quan, ni m cc biu din vn tay trng khp vi nh vn tay,

y biu din vn tay bi mt vector c trng ( ca chiu di bin thin ) m cc phn

t l cc chi tit vn tay. Mi chi tit c th c m t bng mt s cc thuc tnh,bao gm v tr trong nh vn tay, hng, kiu ( v d im kt thc vn hay im r

nhnh ), mt trng s da trn cht lng ca nh vn tay trong mt ln cn ca chi

titHu ht cc thut ton i snh chi tit xem xt mi chi tit nh l mt mt

nhm b ba m = { x, y, ) th hin v tr chi tit v tr x, y v gc chi tit :

T = { m1, m2, mm }; mI = { xi, yi, i }, i = 1m

I = { m1, m2mn }; mj = { xj, yj, j } j = 1n

Trong m v n l s cc chi tit trong T v I

Mt chi tit mj trong I v mt chi tit mi trong T c xem l so khp nu khong cch

khng gian ( sd ) gia chng l nh hn mc dung sai cho trc ro v s khc nhau v

hng ( dd ) gia chng l nh hn gc dung sai o:

2 2' ' '

0

' ' '0

( , ) 5

dd( , ) min | |,360 | | 6

j i j i j i

j i j i j i

sd m m x x y y r

m m

o

ng thc (6) ly gi tr nh nht ca | ' |j i , v 360o- |' |

j i bi v tnh chu k ca

gc ( s khc nhau gia 2o v 358o ch l 4o ). Chng ta cn mt hp dung sai c

nh ngha qua ro v o b vo cc li khng th ngn nga do cc thut ton trch

chn c trng v cc nhiu mm do lm cho v tr cc chi tit thay i

41


42/65

Cn l hai vn tay l bc bt buc cc i ha s cc chi tit i snh. Cn l

chnh xc hai vn tay yu cu phi tnh tin ( theo x v y ) , quay ( gc ) do vy lin

quan n bin i hnh hc:

phi co gin nh vn tay khi phn gii ca hai vn tay c s khc nhau( vd: hai nh vn tay c thu nhn bi cc my qut hot ng cc phn

gii khc nhau )

cc bin i hnh hc dung sai cho nhiu c th c ch trong i snh chi tit

trong trng hp mt hoc c hai vn tay b nh hng bi vi nhiu

Trong bt k trng hp no, dung sai cho mt lng ln cc bin i lm cho t

do trong cc b i snh chi tit tng ln: khi mt b i snh c thit k, vn

ny cn cn tht nh gi, mi t do li gy ra mt s lng ln cc cn chnh miv lm tng t l i snh sai gia hai vn t cc ngn tay khc nhau.

K hiu map(.) l hm nh x mt chi tit 'jm ( t I ) vo trong"

jm theo cng thc bin

i hnh hc cho trc; v d, bng cch xem xt s chuyn dch ca ( x, y ) v mt

gc quay ngc chiu kim ng h quanh im u:

'' '

'' '

os sin

sin osj j

j j

x xc x

c yy y

K hiu mm(.) l hm ch th tr v 1 trong trng hp chi tit "2m v mi so khp theo

cng thc (5) v ( 6):

' '

0 0"1 ( , ) & & dd( , )

,0

j i j i

j i

khi sd m m r m mmm m m

nguoc lai

Sau bi ton i snh c th c cng thc nh sau:'

, , ( ), , ,

1

aximize ( ( ), ) (7)m

x y p i ix y P

i

m mm map m m

Trong P(i ) l mt hm khng bit trc quyt nh cp i gia cc chi tit I v T;

ngha l mi chi tit c mt chi tit tng ng trn vn tay khc hoc khng c chi tit

tng ng no:

P(i ) = j ngha l chi tit tng ng ca mi trong T l chi tit'

jm trong I

42


43/65

P(i) = null ngha l chi tit mi trong T khng c chi tit tng ng trong I

mt chi tit 'jm trong I, vi mi i = 1m khng c chi tit tng ng trong T;

mi i = 1m, k = 1m, i k => P(i ) P ( k ) hay P ( i ) = P ( k ) = null

( iu ny yu cu mi chi tit trong I c lin kt vi ti a mt chi tit trong

T )

Khi p ( i ) = j khng c ngha rng chi tit 'jm v m i so khp theo ng thc ( 5 ) v

( 6 ) m ch vi ngha rng cc cp ny tng t nhau theo cng thc chuyn i hin

ti

Biu thc ( 7 ) yu cu s lng cc chi tit tng ng c cc i, c lp vi cc

gii hn ca cc chi tit tng ng ny. Ngha l, nu hai chi tit tha mn ng thc

( 5) v ( 6 ) sau phn phi chng vo ng thc ( 7 ) th to ra s c lp v khong

cch khng gian v v s khc nhau ca hng. Mt cng thc thay th cho biu thc

( 7 ) c a ra vi phn d( ngha l khong cch khng gian v s khc nhau v

hng gia cc chi tit ) c xem xt cho cn chnh ti u

Gii quyt bi ton i snh chi tit ( biu thc (7 ) l tm thng khi cn chnh ng (

x, y, ) c bit n; trong thc t, ghp cp ( ngha l hm P ) c th c quyt

nh bng cch thit lp ring cho mi i = 1m:

P(i) = j nu '' ', , ( )j x y jm map m gn mi nht trong cc chi tit

'' ' '', , ( ) | 1... , ( 1k x y k k m map m k n mm m

P(i)=null nu ', ,1... , ( ( ), ) 0x y k ik n mm map m m

tha mn vi rng buc 4 trn, mi chi tit "jm c kt bn phi c nh

du, ngn nga kt hp hai ln . Hnh 3.2 th hin v d v cc chi tit c ghp

cp cho bi cc cn chnh vn cho trc t c ghp cp ti u ( theo ng thc (7), mt lc phc tp hn mt t

c chp nhn: thc t, trong trng hp khi mt chi tit I ri vo hp dung sai ca

hn mt chi tit ca T, cp pht tt nht l cc i s cc chi tit tng ng ( xem hnh

3.3 nh l mt v d n gin )

S cc i trong ( 7 ) c th d dng gii quyt nu hm P ( ph hp chi tit ) c

bit trc; trong trng hp ny, mt cn chnh khng bit trc (x, y, ) c th

c quyt nh t nht bi hnh vung hai chiu. Trong thc t, c cc tham s cn

43


44/65

chnh v hm tng ng P u khng c bit trc ,v vy, gii quyt vn i

snh l rt kh khn. Mt phng php cng bc, nh gi mi gii php c th ( s

tng ng v cn chnh ) b ngn nga. Mt vi phng php cng bc c a

ra trong ti liu; v d, Huvananda, Kim v Hwang ( 2000 ) gi s mt cch th l

lng t cc v tr chi tit v thc hin tm kim vt cn tm ra cn chnh ti u

Hnh 3.2 :Cc chi tit ca I c nh x h to T. Cc chi tit ca I k hiu l o cn

cc chi tit ca T k hiu l x. Vng gch lin tip ch khong cch khng gian ln

nht, vng xm ch cc cp chi tit ghp cp thnh cng

Hnh3.3: Trong v d ny, nu m1 ghp cp vi m2 ( chi tit gn nht ), m2 s khng

c ghp cp. V vy nu ghp cc cp m1 v m1

cho php m2 c ghp cp vi m2

lm cc i ng thc 7

Trong ti liu nhn dng mu, bi ton i snh chi tit c t ra nh l bi ton i

snh mu im. Thm ch do s tn ti ca mt hng lin h vi mi im chi tit,

hai vn c th c tip cn tng t nhau. Bi v vi tr trung tm trong nhiu ng

dng nhn dng mu v cc nhim v quan st my tnh ( v d, i snh i tng,

cm bin t xa, c lng chuyn ng ), i snh mu im l hng c nghin

cu m rng, c bit ti nhiu trong: cc phng php hi phc, cc gii php i

44


45/65

s v nghin cu hot ng, cc phng php ta cy, cc phng php ti thiu nng

lng, bin i Hough

Cc phng php da bin i Houg cho i snh chi tit:

Ratha ( 1996 ) ngh mt phng php i snh chi tit da bin i Hough vi cc

bin i cn chnh, bn cnh php tnh tin v php quay, cn gm c php co gin.

Khng gian bin i l khng gian bn chiu ( x, y, , s ) trong mi tham s

c ri rc ha ( k hiu bi du + ) vo tp cc gi tr:

x+ { x1+, x2+,,xa+| };y+ { y1+, y2+,,yb+| };

+ { 1+, 2+,,c+ } ; s+ { s1+, s2+,,sd+ }

Mt mng bn chiu A, vi im vo cho mi tham s ri rc, c khi to v thut

ton sau c s dng tch ly:

Vi mi mi, i = 1..m

Vi mi mj,j = 1..n

Vi mi + { +1, +2, , +c}

Nu khong cch trc tip( j + +, i) < 0

Vi mis+ {s+1,s+2, ,s+d}

{

=

++

+++

j

j

i

i

y

xs

y

x

y

x

'

'

cossin

sincos

x+, y+ = lng t ho ca x, y ti tp gn nht

A[x+, y+, +,s+] = A[x+, y+, +,s+] + 1

}

cui qu trnh tch ly, bin i c cn chnh tt nht ( x+, y+, +, s+ ) nhn c

nh sau

(x*, y*, *,s*) = arg max A[x+, y+, +,s+]

V cc cp chi tit c thc hin theo thut ton trn ( trong cng thc vn ).

tng cng sc mnh ca bin i Hough, thng thng khng ch s dng ri rc

ha, cn s dng cc lng ging gn nht; v vy, trong on gi m trn , b cp

45


46/65

nht tch ly c th c thay th bi mt th tc n gin cp nht ton b im

vo trong cc lng ging ca tp c chn

Mt thc thi song song hiu qu ca thut ton trn, vi phc tp l O ( m.n.c.d )

c gii thiu bi Ratha, Rover, v Jain ( 1995 ) , trong phn cng c dnhring bao gm b x l i snh mu im da vo mng cng c th lp trnh

( FPGA ) c thit k

3.4.Cc k thut i snh da c trng vn

Ba l do chnh thuyt phc cc nh thit k cc k thut nhn dng tm kim cc

c trng khc ngoi cc chi tit l:

S tin cy t qu trnh trch chn chi tit t cc vn tay cht lng thp l rt

kh khn. Mc d cc chi tit c th mng hu ht cc thng tin ng n,chng khng phi lc no cng tha mn s chnh xc v tc

Trch chn chi tit rt tn thi gian. l vn nghim trng trong qu kh,

khi sc mnh tnh ton ca cc my tnh bn l thp. Mc d cc my tnh

ngy nay nhanh hn, tc i snh vn c quan tm bi v nhu cu

nhng cc thut ton nhn dng gi thnh h vo trong cc h thng ngy cng

tng

Cc c trng thm vo c th s dng cng vi cc chi tit tng s chnh

xc v tc

Cc c trng thay th thng c s dng l:

1.C ca vn tay v hnh dng ngoi ca bng vn tay

2.S lng, kiu v v tr cc vng n

3.Mi quan h khng gian v cc thuc tnh hnh hc ca ng vn

4.c trng hnh dng

5.Thng tin kt cu ton cc v cc b

6.Cc l chn lng

7.Cc c trng nh

46


47/65

Cc c trng 1 v 2, ni chung khng n nh, chng thay i theo phn ngn tay

t vo b cm bin. Cc l chn lng rt r rng nhng pht hin chng i hi

nhng my qut t tin c phn gii cao

S dng mi lin h khng gian ca cc dng vn l phng php cu trc c bn ara bi Moayer v Fu ( 1986 ), Isenor v Zaky ( 1986 ). Trong phng php a ra bi

Moayer cc ng php cy c a ra phn loi cc mu ng vn sau khi chng

c nh phn ha v lm mnh. phng php sau, i snh th tng dn c

thc hin so snh mt tp cc vn c sp xp theo cu trc th

Ceguerra v Koprinska ( 2002 ) a ra cc c trng da hnh dng, bao gm ch

k hnh dng mt chiu m ha hnh dng chung ca vn tay c to ra t nh vn tay

hai chiu s dng trc tham chiu. i snh da hnh dng sau c s dng cng

vi i snh da chi tit a ra quyt nh cui cng

Thng tin cu trc ton cc v cc b l thay th quan trong cho cc chi tit , i snh

vn tay da cu trc ang l hng nghin cu tch cc. Cc cu trc c nh ngha

bng quan h khng gian gia cc phn t c bn. v c trng ha bi cc thuc tnh

nh co gin, hng, tn sut...Cc ng vn ch yu c m t bng hng vn

trn v tn sut, ngoi tr cc vng n. Cc vng n l khng lin tc trong cc mu

thng thng bao gm lp ( s ) v phn gii thp v l cc chi tit phn

gii cao.

Coetzee v Botha ( 1993 ) a ra cc phn tch cu trc vn tay trong min Fourier.

Mc d cc vn trong min khng gian bin i ti mt tn sut khng i ( trong

min tn sut ), cc c trng phn bit ca vn tay nh hng vn c th v cc chi

tit t k khai chnh n nh l cc chc t tn sut khng gian chnh ca cc vn.

Mt b pht hin nm-vng sau c s dng thc hin phn tch trn min

tn s; Cc hm iu ha trong mi vng n ca b pht hin c tch ly, kt qu

l mt vector c trng chiu di c nh th hin s tnh tin, quay v khng gin n.Phn tch cu trc ton cc kt hp cc phn phi t cc min c tnh khc nhau vo

mt s o ton cc, v vy hu ht cc thng tin khng gian c sn b mt i

Cc phn tch cu trc cc b chng minh l hiu qu hn phn tch c trng ton

cc; mc d hu ht thng tin cu trc cc b c nh bng cc nh hng v tn

sut, hu ht cc phng php a ra trch chn cu trc bng cch s dng mt ngn

hng c bit cc b lc.

3.5. So snh hiu nng ca cc thut ton i snh

47


48/65

Qua chng ny, vi k thut cho i snh vn tay c kho st v vi phng

php chuyn nghip c nhn mnh. D sao, mt cu tr li r rng khng c

cung cp cho cu hi: u l thut ton tt nht cho i snh vn tay? C hai l do

chnh gii thch ti sao quyt nh hiu nng tng i gia cc thut ton khc nhau

l kh khn:

Hiu nng ca mt phng php nhn dng vn tay lin quan n nhiu o

hiu nng khc nhau: chnh xc ( FMR, FNMR ), hiu qu ( thi gian thu

thp, thi gian kim tra ), tnh mm do cho nhn dng 1:N, c ca muCc

ng dng khc nhau c th s dng mt thut ton i snh vn tay vi

chnh xc thp hn nhng li c c mu nh hn so vi thut ton chnh xc

cao hn nhng s dng c mu ln hn.

Hu ht cc kt qu khoa hc c xut bn trong cc ti liu bao gm cc kt

qu thc nghim thc hin trn c s d liu c quyn s dng cc giao thc

khc nhau, v khng chia s trn cc knh nghin cu. iu ny to kh khn

so snh cc phng php khc nhau, hiu nng o c khng c mt im

chun so snh.

Trc khi cuc thi kim tra vn tay FVC2000 v FVC2002, ch c tp d liu

vn tay min cng cng l c s d liu NISt. Mc d cc c s d liu ny l

im chun tt cho pht trin AFIS, chng khng thch hp tt nh gi hot

ng thut ton vi cc nh qut trc tip.

Sau y l vi cch trch li thng thng trong nh gi hiu nng ca cc thut ton

i snh:

Khng s dng cng mt tp d liu cho hun luyn, hp l ha v kim tra

mt thut ton

Khng tnh hiu nng trn mt tp c s d liu rt nh Khng lm sch c s d liu bng cch loi b cc mu c s t chi hoc

khng c phn loi bi h thng; V nguyn l, bng cch lp loi b cc

mu nh vy c th t ti chnh xc mong mun

Khng kt lun chnh xc ca mt h thng tt hn h thng khc khi chng

c nh gi trn cc tp d liu khc nhau

Khng du im yu ca thut ton, nhng li ti liu ha cc tht bi

48


49/65

CHNG 4:CC THUT TON V THC NGHIM

4.1 Gii thiu.

Chng ny s tp trung vo vic m t chi tit cc thut ton uc s dng

v kt qu thc thi ca chng. N m t cc bc cn thit c th so snh hai vn

tay vi nhau. T vic tnh hng cc b, chun ha, tng cng, n vic i snh

vn tay.

Chng trnh c vit bng ngn ng hng i tng Visual C#. Lp

ImageData cha d liu nh v tt c cc thut ton ln quan n vic x l nh vn

tay. Lp Minutiae cha d liu v chi tit v mt s phng thc x l chi tit nh

quay v tnh tin. Lp Functions cha mt s hm tnh x l gia cc nh v cc

chi tit nh so snh chi tit, so snh nh, khong cch cc chi tit,.

Cc form ca chng trnh uc thit k n gin, y chc nng v kh

thn thin thc thi mt s thut ton nh tnh hng vn tay cc b, chun ha nh,

tng cng nh, nh phn ha, tm xng vn, tm chi tit. Bn c th vo Cng c-

>Kim nghim thut ton . Khi s hin ra form bn c th tin hnh tng bc

mt. Click vo nt M nh chn nh bn mun kim nghim. Cn vic i snhc thc hin ngay form chnh ca chng trnh.

4.2 Cc thut ton c s dng.

4.2.1 Thut ton tnh hng vn tay cc b.

4.2.1.1 Phng php.

tnh hng vn tay cc b ti v tr im nh [ xi, yj ]. Xt

mt vung c kch thc ty ( theo khuyn co th nnchn l 17x17 tuy nhin c th chn kch thc vung nh

hn tng tc x l).

Tnh Gxy theo cng thc:

8 8

8 8

, ,xy x i j y i j

h k

G x h y k x h y k

Tnh Gxx theo cng thc:

49


50/65

8 8

2

8 8

( , )xx x i j

h k

G x h y k

Tnh Gyy theo cng thc:

8 8

2

8 8

( , )yy y i jh k

G x h y k

Cui cng hng ca b ti v tr im nh [ xi, yj ] c tnh bi cng thc:

ij

2190 arctan

2xy

xx yy

G

G G

y x v y c l thnh phn gradient c tnh qua mt n (3x3)Sobel

4.2.1.2 Kt qu thc thi.

kim nghim kt qu, bn click vo bt k v tr no trn nh vn tay.

Chng trnh s v ra hng vn tay cc b ti im . Hnh di l kt qu ca vic

click mt s ln ln nh vn

4.2.2 Thut ton chun ha nh.

4.2.2.1 Phng php.

u tin tnh k vng ca nh theo cng thc

50


51/65

( , )

1 1

*

heightwidth

x y

x y

width height

I

m

Tip n l tnh gi tr phng sai ca nh theo cng thc.

2

( , )

1 1

( )heightwidth

x y

x y

width* height

I m

v

Tip theo tnh gi tr mc xm mi theo cng thc

2

0 0'

2

0 0

[x,y]-m . / [x,y]>m,[x,y]-m . / [x,y] m

m I v v khi I I x ym I v v khi I

4.2.2.2 Kt qu thc thi

Click vo nt Chun ha ta c kt qu thc thi nh sau

4.2.3 Thut ton tng cng nh

4.2.3.1 Phng php

51


52/65

Tm mt n ti mi im theo cng thc.

2 2

2 2

1( , : , ) exp - . os(2 f.x )

2X y

x yg x y f c

Trong chnh l hng vn tay cc b ti im . V f l tn sut vn tay

cc b ti im . Nhng do vic tnh ton tn sut vn tay cc b ti mi im nh

l rt phc tp nn c th c lng gi trcafph hp (1/5,1/7,1/9,) . ng thi

[x,y] c th c tnh theo cng thc.

sin osos(90 ) sin(90 )

os sin-sin(90 ) os(90 )

x cx xc

cy ycy

o o

o o

Thc hin nhn chp mt n thu c vi ma trn nh. Gi tr cp xm mi ca

im nh chnh l gi tr ti im ca kt qu nhn chp.


Click vo nt Tng cng ta thu c kt qu ca nh vn tay sau khi tng

cng nh sau.

52


53/65

4.2.4 Thut ton tch ngng t ng.

4.2.4.1 Phng php

Tm ngng bng cch. Gi t(g) l s im nh c gi tr g, m(g) l gi tr

trung bnh ca cc im nh c gi tr g:

=

=g

i

ihgt0

)()(

)(

)(.

)( 0gt

ihi

gm

g

i

==

Gi G l s cp xm c xt, P l s im nh c xt:

[ ] 1)1()(*)(

)()(

2

= Gmgm

gtP

gtgf

Gi tr ngng cn tm l , sao cho () = max (g)

Ri tch ngng.

4.2.4.2 Thc nghim phng php tc ngng theo c ch tm ngng t ng.

Click vo nt Nh phn ha ta s ra kt qu ca vic tchngng nh tm ngng t ng nh sau

I(x,y) =1 nu I(x,y)

0 nu I(x,y)


54/65

4.2.5 Thut ton tm xng.

4.2.5.1 Phng php.

Tm cc im bin. Kim tra im bin no c th xa c th thc hin xaThut ton kim tra im (x,y) c l im bin hay k thc hin nh sau:

BOOLIsBorder(int x, int y)

{ If ( Image[x-1 ][y] ==0 || Image[x-1 ][y] ==0 ||

Image[x-1 ][y] ==0 || Image[x-1 ][y] ==0)

return TRUE;

return FALSE;}

iu kin xo im bin phi m bo:

Khng lm mt tnh cht lu thng

Khng to ra l hng

Khng lm mt im ct

54


55/65

Cc im cn li thuc trc trung v

Bt bin vi php quay tnh tin

Vi cc iu kin trn, ta c th xo cc im P nh sau:

A: cc im c gi tr bng P

B: cc im c gi tr khc P

*: cc im tu

Thut ton kim tra iu kin xa ca im (x,y) c thc hin nh sau:

BOOLIsDeletable(int x, int y)

{

BOOL P0 = Image[x+1][y], P1 = Image[x+1][y-1],

P2 = Image[x][y-1], P3 = Image[x-11][y-1],

55


56/65

P4 = Image[x-1][y], P5 = Image[x-1][y+1],

P6 = Image[x][y+1], P7 = Image[x+1][y+1];

if (P1*P2*P3 == 1 && P5+P6+P7==0) return TRUE;



//...

return FALSE;

}

V cui cng vic tm xng c thc hin nh sau:

voidMakeBone()

{ BOOL Manh = FALSE;

Stack S;

S.Empty(); // Khi to ngn xp rng

while (!Manh)

{ Manh = TRUE;

for (int i=0; i


57/65

}


Click vo nt Tm xng ta s thu c kt qu tm xng nh sau.

4.2.6 Tm kim chi tit.

4.2.6.1 Phng php.

Chi tit nh chnh l nhng im nhng im nh c bit nm trn xng ca

vn v hng vn cc b ti im . im c bit chnh l im kt thc hoc r

nhnh ca ng vn. Vic kim tra mt im c l im r nhnh hay im kt thc

hay khng c thc hin bng cc tnh tng cc tr tuyt i ca hiu cc cp imlin tuc xung quanh im ang xt (tt nhin vic x l ny c thc hin trn nh

vn tay c lm mnh). Nu tng bng 1 th l im kt thc, v bng 3 nu n

l im r nhnh.

C th cho im nh (x,y) nh sau;

BOOLIsMinutiae(int x, int y)

{

57


58/65

If ( Image[x ][y] ==0))

{

sum = |image[x-1,y-1]-image[x-1,y]|

+ |image[x-1,y+1]-image[x,y+1]|

+ |image[x+1,y+1]-image[x+1,y]|

+ |image[x+1,y+1]-image[x+1,y]|

+ |image[x+1,y-1]-image[x,y-1]|

If(sum==1orsum==3) return true;

}

return FALSE;

}

4.2.6.1 Kt qu thc thi:

Click v nt Xem chi tit s hin ra cc chi tit ca vn tay tm c.

4.2.7 Thut ton Hough

58


59/65

4.2.7.1 Phng php.

Thut ton Hough l thut ton tm ra cc gi tr tnh tin theo trc x, trc y, gc

quay ngc chiu kim ng h va n ca vn ( x, y, , s ) sao cho khi thc hin

cc php bin i thc hin trn tp chi tit ca vn tay ny s thu c tp chi titmi m c s lng chi tit trng khp vi tp chi tit ca vn tay kia l ln nht.

Thut ton da trn cc tp gii hn ca x l { x1+, x2+,,xa+| }, ca y l

{ y1+, y2+,,yb+| }, ca l { 1+, 2+,,c+ } v ca s l {s1+, s2+,,sd+}

Thut ton pht biu nh sau.

Vi mi mi, i = 1..m

Vi mi mj,j = 1..n

Vi mi + { +1, +2, , +c}

Nu khong cch trc tip( j + +, i) < 0

Vi mis+ {s+1,s+2, ,s+d}

{

=

++

+++

j

j

i

i

y

xs

y

x

y

x

'

'

cossin

sincos

x+, y+ = lng t ho ca x, y ti tp gn nht

A[x+, y+, +,s+] = A[x+, y+, +,s+] + 1

}

y A chnh l mng bn chiu m gi tr ca A[ x+, y+, +,s+] th hin s

cp chi tit ng h cho [ x+, y+, +,s+].

cui qu trnh tch ly, bin i c cn chnh tt nht ( x*, y*, *, s*)

nhn c nh sau

(x*, y*, *,s*) = arg max A[x+, y+, +,s+]

chnh l gi tr m ta mun tm.


thc thi thut ton trc ht bn m form chnh ca chng trnh m 2 nh

vn tay ra. Form hin th nh sau

59


60/65

Vo X l->Thng tin so snh s hin ra form hin th kt qu ca thut ton

Hough nh sau

4.2.8 Thut ton i snh vn tay

4.2.8.1 Phng php.

60


61/65

Phng php ny s tin hnh i snh hai tp chi tit ca hai

nh vn tay. Nu s lng nh vn trng khp ln hon mt gi

tr gii hn no y thi hai vn tay la trung khp.

Trc ht chng ta tin hnh tnh tin v quay tp chi tit ca nh hai theo cci lng chng ta thu c t thut ton Hough. Tin hnh i snh ln lt tng chi

tit ca tp chi tit nh vn tay 1 vi tp chi tit thu c

Hai chi tit mI = { xi, yi, i } v mj = { xj, yj, j } c gi l so khp nu:

2 2' ' '

0

' ' '

0

( , )

dd( , ) min | |,360 | |

j i j i j i

j i j i j i

sd m m x x y y r

m m

o

Vi r0 v 0 l cc gi tr gii hn.

Da theo cng thc trn s m s lng cp chi tit so kp vi nhau. T rt

ra kt lun


Vi hai nh vn tay nh sau

61


62/65

Chn X l->So snh vn tay Se a ra thng bo nh sau

62


63/65

KT LUN

Kho lun tt nghip nghin cu v pht trin ng dng nhn dng vn tay t

c mt s kt qu sau:

Nghin cu mt s thut ton x l nh vn tay nh chun ho, tng cng nh

vn tay v mt s thut ton trong vic trch chn c trng vn tay nh tnh

hng cc b, trch chn chi tit, tn sut vn tay.

Nghin cu mt s k thut i snh vn tay nh k thut da trn tng

quan, k thut da trn chi tit, k thut da trn c trng vn.

Ci t thnh cng mt s thut ton x l nh nh chun ha, tng cng nh

vn v mt s thut ton trch chn c trng vn. Ci t thnh cng cc thut

ton da trn chi tit.

Chng trnh c th i snh hai vn tay.

Tuy nhin, do ln u tip cn v thi gian hn ch, kho lun khng trnh khi

nhng sai st. Kho lun mi ch dng li mc nghin cu v tng hp cc thut

ton c. Xc sut sai s trong khi i snh vn tay l kh ln. Chng ti s c gng

nghin cu v pht trin chng trnh ngy cng hon thin.

63


64/65

TI LIU THAM KHO

Ting Vit

[1] Lng Mnh B, Nguyn Thanh Thu. Nhp mn x l nh s. Nh xut

bn khoa hc k thut, 1999.

[2] Ng Quc To. Tp bi ging Nhp mn x l nh.

Ting Anh

[1] Handbook of fingerprint Recognition Davide malhoni,Dario Maio, Anil

K.Jain, Salil Prabhakar.[2] Fingerprint verification competition. http://bias.csr.unibo.it/fvc2002/.

[3] Nist fingerprint vendor technology evaluation (http://fpvte.nist.gov/).

[4] Registration of images with geometric distortions. Transactions on

Geoscience and Remote

Sensing, 26(1), 1988.

[5] New York American National Standards Institute. American national

standard for information

systems, data format for the interchange of fingerprint information, 1993.ANSI/NIST-CSL

1-1993.

[6] Orit Baruch. Line thinning by line following.Pattern Recognition Letters,

8:271276, 1988.

[7] A. M. Baze, G. T. B Verwaaijen, S. H. Garez, L. P. J. Veelunturf, and B. J.

van der Zwaag.

A correlation-based fingerprint verification system. InProRISC2000

Workshops on Circuits,

Systems and Signal Processing, Nov 2000.

[8] A. M. Bazen and S.H. Gerez. Extraction of singular points from directional

fields of fingerprints.

February 2001.

[9] Asker M. Bazen and Sabih H. Gerez. Fingerprint matching by thin-plate

spline modeling of

elastic deformations.Pattern Recognition, 36:18591867, 2003.

64


65/65

97

[10] B.G.Sherlock and D.M.Monro. A model for interpreting fingerprint

topology.Pattern Recognition,

26(7):10471055, 1993.

[11] B.G.Sherlock, D.M.Monro, and K.Millard. Fingerprint enhancement by

directional fourier

filtering. In Visual Image Signal Processing, volume 141, pages 8794, 1994.

[12] Ruud Bolle, J. H. Connell, S. Pankanti, N. K. Ratha, and A. W. Senior.

Guide to Biometrics.

Springer Verlag, 2003.

[13] L. Brown. A survey of image registration techniques.ACM Computing

Surveys, 1992.

7065504 nghien cuu va phat trien ung dung nhan dang van tay

Documents