ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ БІОМЕТРИЧНОЇ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ЛЮДИНИ ЗА ЗОБРАЖЕННЯМ ОБЛИЧЧЯ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету і

завдання дослідження, наукову новизну і практичне значення отриманих

результатів, наведено дані про впровадження результатів роботи, апробацію,

публікації і особистий внесок автора.

Перший розділ присвячено огляду та аналізу проблем біометричної

ідентифікації людини за зображенням її обличчя та постановці задачі дослідження.

Вводяться основні поняття та визначення теорії розпізнавання, досліджуються

проблеми створення методів та алгоритмів біометричної ідентифікації.

Здійснюється огляд існуючих методів та підходів до біометричної ідентифікації

людини за зображенням обличчям. Уточнюються задачі дослідження.

Другий розділ присвячено розробленню нового офтальмогеометричного

підходу до біометричної ідентифікації людини за зображенням її обличчя з метою

розв’язання першого класу задач – задачі попереднього контролю доступу до

об’єктів, що охороняються.

В результаті аналізу підходів з використанням антропометричних точок до

біометричного розпізнавання людини за зображенням обличчя виявлено 2 основних

їх недоліки: використання великої кількості точок з різних областей обличчя,

5

неможливість або складність автоматичної ідентифікації деяких з них.

Пропонований підхід покликаний усунути ці недоліки за рахунок побудови

алгоритму розпізнавання людини за зображенням людини за допомогою

антропометричних точок тільки з області очей.

Основою для побудови робочого й апріорного словників є зображення обличчя

людини. Колірна схема зображення перетворюється в 256 градацій сірого кольору

(grayscale) за допомогою стандартних засобів.

Офтальмогеометрична схема є симетричною щодо вертикальної вісі симетрії

обличчя, тому не має сенсу обробляти інформацію, яка стосується обох очей.

Можна обмежитися обробленням тільки зображення в області правого ока. А вже

маючи праві частини великого й малого чотирикутників, можна легко побудувати

зображення з лівих половинок.

Таким чином, за апріорний словник ознак доцільно прийняти великий та малий

чотирикутники. Формальну процедуру побудови цих чотирикутників поділимо на

декілька етапів.

Побудова системи координат. За допомогою логіко-арифметичних операторів

виділяємо на зображенні зіниці. Після виділення зіниць стануть відомі координати

їх центрів, а також діаметр зіниць. Всі вони будуть знайдені в координатах

зображення, тобто в пікселях. Центр зіниці буде характеризуватися його зсувом

відносно верхнього лівого кута зображення по горизонталі (координата X) та по

вертикалі (координата Y). Далі необхідно ввести нову систему координат. Вісь Х

проводиться горизонтально через центри зіниць, а вісь Y – вертикально через центр

відрізка, який з'єднує центри зіниць. Також потрібно ввести масштабну сітку. Для

цього використовуємо той факт, що діаметр роговиць у всіх людей є практично

константою (приблизно 10 мм), а також те, що діаметр зіниці у всіх людей

приблизно рівний 12 мм. Оскільки виділити на зображенні діаметр роговиці

складно, за масштабний коефіцієнт будемо використовувати діаметр зіниці. Тобто,

прийнявши діаметр зіниці в пікселях за одиницю, вводимо новий масштаб для

роботи з зображенням. Перехід від старої системи координат (координати в

пікселях) до нової (координати у відносних одиницях) здійснюється тривіально.

Нова система координат та побудовані в ній чотирикутники наведені на рис. 1.

Рис. 1. Нова система координат Рис. 2. Побудова дотичних

Виділення контуру ока. За допомогою тих же логіко-арифметичних операторів

виділяємо на зображенні контур правого ока. Після фільтрації буде одержано контур

ока у вигляді набору точок Ki, який заданий у системі координат зображення. Далі

переводимо координати точок контуру з старої системи координат у нову. Потім

6

виділяємо в контурі точки, які утворюють кут очної щілини, щоб при побудові

чотирикутників їх виключити з розгляду (див. рис. 2).

На рис. 2 точка F – початок (кінець) контуру ока, тобто точка з мінімальним

значенням координати X, а точка С – найправіша точка контуру ока. Кут очної

щілини утворюється точками A, F, E. Виділити точку Е можна в такий спосіб:

рухаючись по нижній кривій FC потрібно обчислювати похідну від неї між двома

суміжними точками. Оскільки в більшості випадків нижній контур ока йде знизу

догори (до закінчення кута очної щілини), а потім згори донизу, то при зміні знаку

похідної з мінуса на плюс, й буде отримана потрібна точка E. Якщо через певні

причини точку Е виділити не вдалося, замість неї можна прийняти точку F. Взявши

відстань, пройдену по нижній кривій FC від точки F до точки E і, відкладаючи таку

ж відстань по верхній кривій FC від точки F, одержуємо потрібну точку A.

Розбиття контуру ока на частини. Далі потрібно розбити криву, що

проходить через крапки A, C, E на частини, які відповідають зовнішній та

внутрішній кривизні верхньої й нижньої повік.

Визначимо для верхньої повіки його внутрішню й зовнішню частини. Для цього

потрібно ввести допоміжну систему координат X 'Y ' так, як показано на рис. 3.

Початок координат системи координат ' ' X Y у системі координат XY значення не

має. Головне – це кут, утворений осями X та X ' . У системі координат X 'Y '

знаходимо екстремальну точку (точку з максимальним значенням координати Y ' )

кривої AC (точку B). У системі координат XY ця точка буде ділити верхню повіку

на внутрішню (крива AB) та зовнішню (крива BE) частини.

Аналогічну операцію потрібно провести для контуру нижньої повіки (крива

EC), але в цьому випадку потрібно шукати точку з мінімальним значенням

координати Y ' .