Nghiên cứu thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống xác thực người dùng sử dụng công nghệ nhận dạng vân tay trên thẻ

- Định nghĩa dấu vân tay.
- Nguyên lý hoạt động của công nghệ sinh trắc học dấu vân tay.
- Một số ứng dụng sử dụng sinh trắc học vân tay phổ biến hiện nay.
- Hệ thống nhận dạng vân tay.
- Hệ thống nhận dạng vân tay trực tuyến.
- Hệ thống nhận dạng dấu vân tay trực tiếp trên thẻ thông minh.
- Giao tiếp cảm biến vân tay với xử lý trung tâm Raspberry Pi.
- Minutiae của dấu vân tay.
- Các bước trích xuất dấu vân tay.
- Trích xuất ảnh vân tay.
- Khối quét ảnh vân tay.
- Khối triết xuất vân tay trên Raspberry Pi(hình 3.3.
- Thử nghiệm khóa cửa bằng vân tay.
- 72 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.3: Một số hình ảnh vân tay ngƣời.
- 11 Hình 1.4: Ứng dụng nhận dạng vân tay trong lĩnh vực ngân hàng.
- 13 Hình 1.5: Nhận dạng vân tay trên iPhone.
- 16 Hình 1.10: Sơ đồ hệ thống xác thực dấu vân tay.
- 18 Hình 1.11: Mô hình hệ thống xác thực dấu vân tay trực tuyến.
- 20 Hình 1.13: Mô hình xác định dấu vân tay trên thẻ.
- 21 Hình 1.14: Sơ đồ khối nhận dạng vân tay trên thẻ.
- 26 Hình 2.3: Cảm biến vân tay NB-1010-S.
- 27 Hình 2.5: Vân tay.
- 29 Hình 2.6: Bề mặt S của một vùng vân tay.
- 31 Hình 2.10: Kiến trúc trích xuất vân tay.
- 41 Hình 2.21: Sơ đồ khối trích xuất đặc trƣng vân tay.
- 43 Hình 2.24: Ảnh vân tay và trƣờng định hƣớng của nó[2.
- 44 Hình 2.25: Một ảnh định hƣớng vân tay đƣợc tính trên một lƣới 16x16[2.
- 46 Hình 2.27: Một số ảnh vân tay.
- 48 Hình 2.29 : Ảnh vân tay ban đầu (a), ảnh chuẩn hóa của nó(b), ảnh sau khi lọc Gabor( c).[2.
- 54 Hình 3.2: Khối quét ảnh vân tay.
- 64 Hình 3.16: Hình ảnh vân tay thu đƣợc từ cảm biến.
- 65 Hình 3.18: Bộ thiết bị khóa bằng vân tay.
- Mục đích thứ nhất của luận văn là thực hiện trích xuất vân tay trên kít phát triển Raspberry Pi từ nguồn ảnh lấy từ cảm biến vân tay.
- Đây là bƣớc quan trọng quyết định đến cả hệ thống bảo mật bằng vân tay.
- Tiến hành thiết kế một hệ thống xác thực vân tay hoàn chỉnh và triển khai thiết bị vào công việc thực tế.
- Trong các phƣơng pháp nhận diện bằng đặc điểm sinh học, nhận dạng bằng vân tay đã và đang đƣợc con ngƣời sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực.
- Hệ thống sẽ xử lý dấu vân tay, chuyển sang dạng dữ liệu số rồi đối chiếu các đặc điểm của vân tay đó với dữ liệu đã đƣợc lƣu trữ trong hệ thống.
- Nếu dấu vân tay này khớp với dữ liệu sẽ cho phép hệ thống thực hiện các chức năng tiếp theo.
- Bởi vậy, nhận dạng bằng vân tay không chỉ tiện lợi mà còn đảm bảo an toàn cho ngƣời sử dụng.
- Nhận dạng vân tay sử dụng thẻ card thông minh đã đƣợc nghiên cứu và phát triển ra sản phẩm nhƣng có nhiều vấn đề khi xây dựng mô hình đó.
- Vì thế việc xây dựng một mô hình nhận dạng vân tay và thẻ thông minh mà việc so sánh đƣợc thực hiện ngay trên thẻ đã giải quyết vấn đề trên.
- Trong luận văn này thực hiện công đoạn “ Trích xuất vân tay trên kít phát triển Raspberry Pi“.Triển khai trích 5 xuất vân tay trên kít phát triển Raspberry Pi là bƣớc trọng trong quá trình xây dựng hệ thống nhận dạng vân tay.
- Bƣớc 1: Raspberry Pi nhận ảnh vân tay từ cảm biến.
- Định nghĩa dấu vân tay Dấu vân tay là một đặc điểm để phân biệt giữa ngƣời này và ngƣời khác.
- Hệ thống này chuyển dữ liệu vừa nhận sang dạng số rồi đối chiếu các đặc điểm của vân tay đó với dữ liệu đã đƣợc lƣu trữ trong hệ thống.
- Vân tay: đƣờng vân trên da ở đầu các ngón tay và lòng bàn tay ngƣời.
- Khi tiếp xúc với một vật nhẵn bóng, vân tay dễ in hình lên vật đó.
- Tính riêng biết này đã minh chứng rằng nhận dạng vân tay là chính xác và hiệu quả hơn các phƣơng pháp khác sinh trắc học khác.
- Công nghệ nhận dạng vân tay đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhƣ.
- Trong lĩnh vực an ninh: xác định nhân thân của một ngƣời qua dấu vân tay.
- Đặc biệt nhận dạng vân tay đã đƣợc ứng dụng trong điện thoại thông minh.
- 13 Hình 1.4: Ứng dụng nhận dạng vân tay trong lĩnh vực ngân hàng Hình 1.5: Nhận dạng vân tay trên iPhone Từ đó ta thấy rằng nhu cầu xác thực dấu vân tay là rất lớn.
- Hệ thống nhận dạng vân tay 1.2.1.
- Nhiều trang thiết bị đƣợc tích hợp tính năng nhân dạng vân tay nhƣ : máy tính, điện thoại thông minh.
- Đặc biệt, kết hợp thẻ thông minh với công nghệ xác thực dấu vân tay là một phƣơng pháp tốt nhất hiện nay để kiểm tra và xác thực danh tính của chủ thẻ.
- Hình 1.10: Sơ đồ hệ thống xác thực dấu vân tay Đầu tiên, ở công đoạn lấy mẫu dấu vân tay của ngƣời dùng sẽ đƣợc quét bởi đầu quét.
- Các đặc trƣng của dấu vân tay sẽ đƣợc hệ thống trích xuất ra vào lƣu vào một cơ sở dữ liệu.
- Việc so sánh dấu vân tay đƣợc thực theo những cách khác nhau phụ thuộc vào việc triển khai cơ sở dữ liệu nhƣ thế nào.
- Hệ thống nhận dạng vân tay trực tuyến Là hệ thống xác nhận dấu vân tay trực tuyến trên môi trƣờng (client/server).
- Ngƣời sử dụng nhập vân tay của minhg thông qua đầu quest có kết nối đến máy tính.
- Hình 1.11: Mô hình hệ thống xác thực dấu vân tay trực tuyến Một số hạn chế khi triển khai hệ thống xác thực dấu vân tay tập trung.
- Tính cá nhân hóa:dấu vân tay của ngƣời sử dụng đƣợc lƣu trữ tập trung trên máy chủ, nhƣ vậy dữ liệu của ngƣời dùng không đƣợc cá nhân hóa.
- Hệ thống nhận dạng dấu vân tay trực tiếp trên thẻ thông minh 1.2.3.1.
- Hình 1.13: Mô hình xác định dấu vân tay trên thẻ Thẻ thông minh sẽ đƣợc cài sẵn một chƣơng trình có khả năng lƣu trữ cũng nhƣ so sánh dấu vân khi có dữ liệu dấu vân tay cần so sánh.
- Ở quá trình so sánh hệ thống Match On Card – MoC cho phép thực hiện xác thực vân tay ngay trển thẻ thông minh.
- Đối với mô hình này thì sẽ khắc phục đƣợc nhiều vấn đề so với mô hình xác thực dấu vân tay trực tuyến.
- Từ những đặc điểm khác nhau của hai hệ thống đã cho thấy rất nhiều vấn đề với hệ thống xác nhận dấu vân tay online đã đƣợc khắc phục.
- Việc so sánh, xác nhận dấu vân tay là độc lập không thông qua hệ thống máy chủ hay đƣờng truyền nào khác mà thực hiện ngay trên thẻ.
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài Hình 1.14 mô tả mô hình nhận dạng vân tay theo mô hình MoC.
- Đầu quétBắt đầuSo sánhtrên thẻảnhTrích xuấtảnhĐặc trưngảnh vân tayNạp vào thẻĐặc trưngtrên thẻMatch/no matchKết thúc Hình 1.14: Sơ đồ khối nhận dạng vân tay trên thẻ Chỉ tiêu kỹ thuật.
- Nhƣ đã nói ở trên, cơ sở nhận dạng vân tay là những đặc điểm riêng biệt trong cấu tạo của các vân tay khác nhau.
- Dấu vân tay của mỗi cá nhân là duy nhất.
- Ngay cả các ngón trên cùng bàn tay cũng có vân tay khác nhau.
- Dấu vân tay của mỗi ngƣời là không đổi trong suốt cuộc đời.
- Vân tay là những đƣờng có dạng dòng chảy có trên ngón tay ngƣời.
- Cấu trúc dễ nhận thấy của vân tay là các vân lồi(đƣờng gợn - ridge) và vân lõm (luống -valley).
- Hình 2.5: Vân tay Hình ảnh vân tay thƣờng đƣợc biểu diễn nhƣ một bề mặt hai chiều.
- Kí hiệu I là ảnh vân tay cấp xám với cấp xám g.
- 30 Hình 2.6: Bề mặt S của một vùng vân tay Trên các ảnh vân tay có các đặc điểm đặc trƣng (là những điểm đặc biệt mà vị trí của nó không trùng lặp trên các vân tay khác nhau) đƣợc phân thành hai loại: Singularity và Minutiae.
- Có hai thuật toán nhận dạng vân tay thƣờng đƣợc sử dụng là.
- Thuật toán 2: So sánh toàn bộ đặc tính của dấu vân tay.
- Tuy nhiên do đặc điểm vân tay, và yêu cầu xây dựng hệ thống thì các đặc điểm đặc biệt trên dấu vân tay đủ để ta nhận dạng ra dấu vân tay đó là của ai.
- Trong luận văn sử dụng thuật toán 1 và tập trung vào việc trích chọn điểm Minutiae để nhân dạng vân tay.
- Mô hình triển khai trên Raspberry Pi Triển khai trích xuất vân tay trên kit phát triển Raspberry Pi là quá trình Raspberry Pi nhận ảnh dữ liệu từ cảm biến vân tay.
- 36 Cảm biến vân tay giao tiếp với bộ xử lý kít phát triển Raspberry Pi qua giao tiếp SPI.
- Thuật toán quét vân tay trên cảm biến.
- Trích xuất ảnh vân tay Nhận dạng vân tay là qúa trình đối sánh các đặc trƣng vân tay của các mẫu vân tay với nhau [1].
- Bƣớc tiền xử lý sử dụng đầu vào là ảnh vân tay (ảnh màu, ảnh xám) để tạo đầu ra phục vụ cho bƣớc phát hiện minutia.
- Khoanh vùng ảnh vân tay nhằm mục đích phân chia các vùng khác nhau trên ảnh vân tay.
- Ước lượng trường định hướng Ảnh vân tay là ảnh định hƣớng, các đƣờng vân là các đƣờng cong theo các hƣớng xác định.
- Tập hợp các hƣớng của các điểm trên các ảnh vân tay gọi là trƣờng định hƣớng của ảnh vân tay đó(xem hình 2.24).
- Ảnh định hƣớng vân tay là một ma trận D mà mỗi phần tử mang thông tin về góc định hƣớng của các đƣờng vân.
- Sử dụng một cửa sổ kích thƣớc 32x16 pixel có tâm là pixel [xi,yi] đƣợc xác định trên mặt phẳng tọa độ của ảnh vân tay.
- Tăng cường chất lượng ảnh Hiệu quả sử dụng các thuật toán trích xuất điểm đặc trƣng và các kĩ thuật nhận dạng vân tay khác phụ thuộc rất lớn vào chất lƣợng của ảnh vân tay đầu vào.
- nhiễu cảm biến, ấn vân tay không đúng, và các ngón tay chất lƣợng thấp, một phần không nhỏ các ảnh vân tay (khoảng 10%) là có chất lƣợng thấp nhƣ hình 2.27.
- Hình 2.27: Một số ảnh vân tay.
- Thực tế, một ảnh vân tay chứa nhiều vùng có các chất lƣợng tốt, trung bình và xấu.
- a) b) c) Hình 2.29 : Ảnh vân tay ban đầu (a), ảnh chuẩn hóa của nó(b), ảnh sau khi lọc Gabor( c).[2.
- Xác định trƣờng định hƣớng của vân tay theo phƣơng pháp trình bày ở trên.
- Phƣơng pháp nhị phân hóa ảnh vân tay Vấn đề chung của nhị phân hóa đƣợc nghiên cứu rộng rãi trong xử lý ảnh và nhận dạng mẫu

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt