Автоматизована дактилоскопічна інформаційна система (Адіс Папилон) вУкаіни

Інформаційні технології в дактілоскопіі.docx

На момент перевірки (1985 рік) картотека Інформаційного центру УВС Луганської області становила близько 350000 дактилокарті, 3,5 мільйона відбитків пальців рук. Перевірка зайняла два місяці. Основна група експертів складалася з трьох осіб (двоє з них - прикомандировані до Луганська співробітники КДБ з Москви), крім того періодично залучалися кілька людей для посилення групи. Робота здійснювалася практично без вихідних.

Десятипальцевий дактилоскопічна картотека практично не використовується для перевірки слідів рук з місць злочинів (які зазвичай є поодинокими). Є також складності при встановленні особи трупів. коли з якихось причин (наприклад, внаслідок гнильних змін) не вдається отримати відбитки кількох пальців рук.

Стандарти на відбитки пальців і принципи порівняння відбитків по локальним ознаками

Зараз в основному використовуються стандарти ANSI і ФБР США. У них визначені наступні вимоги до образу відбитка:

кожен образ представляється у форматі нестислого TIF;
образ повинен мати дозвіл не нижче 500 dpi;
образ повинен бути напівтоновим з 256 рівнями яскравості;
максимальний кут повороту відбитка від вертикалі не більше 15 градусів;
основні типи Мінуцій - закінчення і роздвоєння.

Зазвичай в базі даних зберігають більше одного способу, що дозволяє поліпшити якість розпізнавання. Образи можуть відрізнятися один від одного зрушенням і поворотом. Масштаб не змінюється, т. К. Все відбитки отримують з одного пристрою.

(Локальні ознаки - Мінуцій) Етапи порівняння двох відбитків:

Етап 1. Поліпшення якості вихідного зображення відбитка. Збільшується різкість кордонів папілярних ліній.

Етап 2. Обчислення поля орієнтації папілярних ліній відбитка. Зображення розбивається на квадратні блоки, зі стороною більше 4 пікселів і по градиентам яскравості обчислюється кут t орієнтації ліній для фрагмента відбитка.

Етап 3. Бінаризація зображення відбитка. Приведення до чорно-білому зображенню (1 bit) порогової обробкою.

Етап 4. Витончення ліній зображення відбитка. Потоншення проводиться до тих пір, поки лінії НЕ будуть шириною 1 піксель.

Етап 5. Виділення Мінуцій. Зображення розбивається на блоки 9х9 пікселів. Після цього підраховується число чорних (ненульових) пікселів, що знаходяться навколо центру. Піксель в центрі вважається Мінуцій, якщо він сам ненульовий, і сусідніх ненульових пікселів один (Минуция «закінчення») або два (Минуция «роздвоєння»).

Координати виявлених Мінуцій і їх кути орієнтації записуються в вектор: W (p) = [(x1, y1, t1), (x2, y2, t2) ... (xp, yp, tp)] (p - число Мінуцій). При реєстрації користувачів цей вектор вважається еталоном і записується в базу даних. При розпізнаванні вектор визначає поточний відбиток (що цілком логічно).

Етап 6. Зіставлення Мінуцій.

Два відбитка одного пальця будуть відрізнятися один від одного поворотом, зміщенням, зміною масштабу і / або площею дотику в залежності від того, як користувач прикладає палець до сканера. Тому не можна сказати, чи належить відбиток людині чи ні на підставі простого їх порівняння (вектори еталона і поточного відбитка можуть відрізнятися по довжині, містити невідповідні Мінуцій і т. Д.). Через це процес зіставлення повинен бути реалізований для кожної Мінуцій окремо.

Реєстрація даних.
Пошук пар відповідних Мінуцій.
Оцінка відповідності відбитків.

При реєстрації визначаються параметри афінних перетворень (кут повороту, масштаб і зрушення), при яких деяка Минуция з одного вектора є певною Мінуцій з другого.

При пошуку для кожної Мінуцій потрібно перебрати до 30 значень повороту (від -15 градусів до +15), 500 значень зсуву (від -250 ПКС до +250 ПКС - хоча, звичайно, кордони вибирають і поменше ...) і 10 значень масштабу (від 0,5 до 1,5 з кроком 0,1). Разом до 150 000 кроків для кожної з 70 можливих Мінуцій. (На практиці, всі можливі варіанти не перебираються - після підбору потрібних значень для однієї Мінуцій їх же намагаються підставити і до інших Мінуцій, інакше було б можливо зіставити практично будь-які відбитки один одному).

Оцінка відповідності відбитків виконується за формулою K = (D * D * 100%) / (p * q), де D - кількість збіглися Мінуцій, p - кількість Мінуцій еталона, q - кількість Мінуцій ідентифікованого відбитка). У разі, якщо результат перевищує 65%, відбитки вважаються ідентичними (поріг може бути знижений виставлянням іншого рівня пильності).

Якщо виконувалася аутентифікація, то на цьому все і закінчується. Для ідентифікації необхідно повторити цей процес для всіх відбитків в базі даних (потім вибирається користувач, у якого найбільший рівень відповідності (зрозуміло, його результат повинен бути вище порога 65%)).

Інші підходи до порівняння відбитків

Незважаючи на те, що описаний вище принцип порівняння відбитків забезпечує високий рівень надійності, тривають пошуки більш досконалих (і швидкісних) методів порівняння, як наприклад система AFIS (Automated fingerprint identification systems - системи автоматизованої ідентифікації відбитків пальців). У Білорусії АДИС (автоматична дактилоскопічна ідентифікаційний система). Принцип роботи системи: по бланку «забивається» дактилокарта, особиста інформація, відбитки пальців і долонь. Розставляються інтегральні характеристики (ще доводиться редагувати вручну погані відбитки, хороші система розставляє сама) малюється «скелет» тобто система як би обводить папілярние лінії, що дозволяє їй в майбутньому визначати ознаки досить точно. Дактилокарта потрапляє на сервер де і буде зберігатися весь час.

«Следотека» і «слід». «Слід» - відбиток пальця, знятий з місця події. «Следотека» - база даних слідів. Як і дактилокарти, так і сліди відправляються на сервер і автоматично йде порівняння його з дактокарта, як уже імеющімеся, так і нововведені. Слід знаходиться в пошуку, поки не знайдеться відповідна дактилокарта. Далі роботою займаються криміналісти.

Практичні питання вибору ефективної АДИС

При оцінці результативності роботи АДІС зазвичай використовують дві найважливіші взаємопов'язані характеристики - надійність і точність пошуку.

Надійність - відсоток знайдених «рідних» пар від істинного їх кількості в БД.

Точність (вибірковість) - відсоток пар, помилково визначених системою як «рідні», від загальної кількості порівнянь.

Ще однією важливою характеристикою АДИС є швидкодія - кількість порівнянь в одиницю часу. При однакових показниках надійності і точності система з низьким швидкодією є більш дорогою в експлуатації - вимагає більшої кількості обчислювачів, більш потужного устаткування, збільшуються витрати на монтаж і обслуговування комплексу.

Оскільки перелічені параметри є основними показниками пошукових здібностей АДИС, ними ж оперують при порівнянні ефективності різних систем.

Важливо розуміти, що кількісні значення надійності і точності не є постійними величинами для однієї і тієї ж АДИС, оскільки, як видно з визначень, характеризують результат пошуків на якомусь одному конкретному масиві дактилокарті і слідів. Не кожна система, що отримала високі показники, наприклад, при проведенні тестових випробувань, здатна підтвердити ці результати при роботі з реальними дактилоскопічними масивами, що містять сотні тисяч, а тим більше мільйони і десятки мільйонів дактилокарті.

У практиці нашого підприємства є цілий ряд випадків установки АДИС Папилон в підрозділи МВС, де на той час дактилоскопічний облік вже був автоматизований за допомогою АДІС інших фірм-виробників. В БД АДИС Папилон з паперових носіїв були введені такі самі масиви дактилокарті і слідів, з якими на момент заміни працювали АДИС-попередники. У кожному разі при проведенні пошуків на АДИС Папилон були додатково встановлені сотні осіб, дактилокарти яких були присутні в заміненої АДИС, але не були знайдені системою.

Необхідно зауважити, що змінення АДИС мають високі заявлені виробником показники надійності і точності пошуку, раніше ці системи неодноразово тестувалися і показували на випробуваннях досить хороші результати.

З усього сказаного можна зробити висновок, що одного разу отримані високі кількісні характеристики надійності і точності пошуку не можуть служити критерієм оцінки якості та ефективності АДИС. Надійним показником ефективності системи є стабільність значень її пошукових характеристик на БД будь-якого обсягу і стійкість до спотворень об'єктивного (відмінності якісного складу дактилоскопічних масивів) і суб'єктивного (вплив людського фактора) характеру.

Стабільність і стійкість пошукових характеристик АДИС залежить від цілого ряду чинників: здатності системи однаково надійно працювати з дактилоскопічними зображеннями різної якості, способу опису папілярного візерунка і вибірковості алгоритмів порівняння, досконалості алгоритмів розпізнавання і кодування папілярного візерунка, ступеня автоматизації всіх етапів обробки дактилокарті і слідів.

Зупинимося на кожному з цих факторів.

Інформація про роботу Автоматизована дактилоскопічна інформаційна система (АДІС Папілон) вУкаіни