Дактилоскоп: цифровая обработка отпечатков пальца
Разработка метода, реализующего дактилоскопию отпечатка пальца, то есть обнаружение характерных признаков папиллярного узора. Виды признаков различимости отпечатков пальца. Криминалистический и математический подходы. Цифровая обработка изображения.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 25.10.2011 |
Размер файла | 194,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
8. Инструкция пользователю
Для работы программы потребуется IBM совместимый компьютер с установленной операционной системой Windows95, 98. Также требуется наличие 1 Мбайта свободной памяти на вашем жестком диске.
Т.к. данная программа предназначена не столько для работы, сколько для реализации, проверки и демонстрации разработанного алгоритма, поэтому она имеет довольно несложный интуитивно понятный интерфейс. Программа состоит из одного окна, на котором собственно и разворачивается вся работа. Это главное окно программы можно логически разделить две симметричные части. Симметричными данные части будут потому, что выполняют они, по сути, схожие функции, с той лишь разницей, что работают они с разными изображениями отпечатков пальцев. Программа работает с изображениями отпечатков пальцев в формате BMP размером 300х300.
Для начала работы необходимо загрузить по изображению отпечатков пальцев в каждое поле программы (в левое и правое). Для этого необходимо нажать кнопку с изображением дискеты под соответствующим полем окна. В результате ваших действий откроется окно диалога открытие графического файла, содержащего отпечаток пальца. Данное окно диалога позволяет тут же просмотреть найденный графический файл в уменьшенном виде, а при необходимости его можно просмотреть и во весь размер, для этого необходимо нажать кнопку с изображением увеличительного стекла над уменьшенном изображением содержимого файла. Если выбранное изображение вас устраивает, следует нажать кнопку 'открыть' или просто нажать клавишу 'Enter'. Загрузив в каждое поле по изображению, можно приступить к работе.
В начале следует нажать кнопку 'поиск частных признаков' под соответствующим полем. В результате программа обработает указанное вами изображение с целью выявления частных признаков. Результаты работы будут выданы на экран в виде окружностей в тех местах, где программа нашла признаки характерных точек отпечатка пальца. Т.к. результирующее изображение не может быть сохранено, не стоит бояться, что данное измененное изображение будет записано в ранее открытый вами файл. После обработки одного из изображений, необходимо проделать аналогичную процедуру и со вторым изображением, для этого необходимо нажать кнопку 'поиск частных признаков' на второй, еще необработанной половине.
Сразу следует заметить, что если вы после обработки изображения попытаетесь загрузить на его место новое, то вся информация о предыдущем отпечатке сотрется, включая и его дактилокарту. Поэтому вам придется заново производить поиск частных признаков.
Когда оба отпечатка обработаны, о чем свидетельствует наличие на обоих отметок частных признаков можно приступать к сравнению отпечатков. Для этого необходимо нажать кнопку 'Сравнить' расположенную внизу между обоими половинами окна. Хочется заметить, что основной задачей работы была разработка алгоритма нахождения частных признаков, поэтому алгоритм сравнения разработан не достаточно качественно. В силу этих причин возможны при сравнении неверные результаты. Правда следует заметить, что неверные результаты даются только на отказ, т.е. на не допуск (т.е. чужого не пустит, но и своего иногда также может не признать). Результат сравнения программа выдаст в виде сообщения с соответствующей надписью.
9. Выводы
В результате проведенной работы был разработан алгоритм обработки дактилоскопической информации, который, получая на входе изображение исходного отпечатка пальца, выдает на выходе его дактилокарту, т.е. набора характерных признаков, по которым в дальнейшем можно будет сравнивать между собой два отпечатка. Данный метод прошел ряд испытаний, в которых он показал себя довольно неплохо. В результате проведенных экспериментов алгоритм выделил практически все частные признаки представленного паппилярного узора. Также видно, что иногда алгоритм неверно идентифицирует некоторые виды частных признаков, например, вместо окончания линии выдается слегка смещенное разветвление. В данном случае трудно сделать соответствующие усовершенствования по устранению проблемы, т.к. это во многом скажется на работе алгоритма, и приведет к другим недочетам. Однако при сравнении двух дактилокарт, надо учитывать возможность алгоритма перепутать виды признаков и, к примеру, или вообще не учитывать виды признаков или тогда выдавать результат с некоторой долей вероятности, в которой будет учитываться и возможность некорректного определения вида частного признака.
10. Безопасность и экологичность работы
В данной дипломной работе была произведена разработка программы обработки дактилоскопической информации (идентификация по предложенным отпечаткам пальцев). Следует рассмотреть условия, которые сопутствуют выполнению конкретной поставленной работы, с целью выявления вредных факторов, воздействующих на психическое и возможно физическое состояние разработчика. Для решения этой задачи были рассмотрены некоторые факторы, сопровождающие процесс разработки программного обеспечения, и каждому фактору была присвоена своя оценка, на основе которых в дальнейшем можно будет выделить вредные воздействия с целью их дальнейшего анализа и разработки мероприятий по устранению таковых.
10.1 Гигиенические критерии оценки напряженности трудового процесса
№ п.п. |
Наименование фактора |
Заключение |
Оценка |
|
Интеллектуальные нагрузки |
||||
1 |
Содержание работы. |
Эвристическая (творческая) деятельность, требующая решения сложных задач при отсутствии алгоритма |
3.2 |
|
2 |
Восприятие сигналов (информации) и их оценка |
Восприятие сигналов с последующей комплексной оценкой взаимосвязанных параметров. Комплексная оценка всей производственной деятельности |
3.2 |
|
3 |
Степень сложности задания. |
Обработка, проверка и контроль за выполнением задания. |
3.1 |
|
4 |
Характер выполняемой работы. |
Работа в условиях дефицита времени. |
3.1 |
|
Сенсорные нагрузки |
||||
5 |
Длительность сосредоточенного наблюдения в % от времени смены. |
от 51 до 75 |
3.1 |
|
6 |
Плотность сигналов. (световых, звуковых и т.д.). |
Нет |
1 |
|
7 |
Число производственных объектов одновременного наблюдения. |
Нет |
1 |
|
8 |
Нагрузка на слуховой анализатор. При производственной необходимости восприятия речи или дифференцированных сигналов. |
Нет |
1 |
|
9 |
Размер объекта различения при расстоянии от глаз до объекта различения не более 0.5м и длительности сосредоточенного наблюдения. (в % от времени смены) |
Более 5 миллиметров. |
1 |
|
10 |
Работа с оптическими приборами. При длительности сосредоточенного наблюдения (в % от времени смены). |
Нет |
1 |
|
11 |
Наблюдение за экранами видеотерминалов. Количество часов за смену. |
Более 4-х часов в смену |
3.2 |
|
Эмоциональные нагрузки |
||||
12 |
Степень ответственности. Значимость ошибки. |
Несет ответственность за выполнение отдельных элементов задачи. Ошибка влечет за собой дополнительные усилия в работе со стороны работника. |
1 |
|
13 |
Степень риска для собственной жизни. |
Нет |
1 |
|
14 |
Степень риска за безопасность других лиц. |
нет |
1 |
|
Монотонность нагрузок |
||||
15 |
Число элементов (приемов),необходимых для реализации простого задания или в многократно повторяющихся операциях. |
от 6 до 9 |
2 |
|
16 |
Продолжительность (в секундах) выполнения простых производственных заданий или повторяющихся операций. |
от 25 до 100 |
2 |
|
Режим работы |
||||
17 |
Фактическая продолжительность рабочего дня. |
В пределах 8 - 9 часов. |
2 |
|
18 |
Сменность работы. |
Односменная работа без ночной смены |
1 |
Для определения оценки общей напряженности труда составим таблицу.
Фактор (оценка) |
Количество факторов |
|
Фактор с оценкой 1.0 |
9 |
|
Фактор с оценкой 2.0 |
3 |
|
Фактор с оценкой 3.1 |
3 |
|
Фактор с оценкой 3.2 |
3 |
|
Фактор с оценкой 3.3 |
0 |
|
Фактор с оценкой 3.4 |
0 |
На основе данных, приведенных выше в таблице, рассчитываем общую оценку напряженности труда.
общая оценка напряженности труда составляет 3.1. Величина данной оценки говорит о наличии вредных условий труда обусловленных превышением воздействия вредных факторов гигиенических норм.
10.2 Мероприятия по устранению вредных факторов напряженности труда разработчика
Как видно из таблицы, которая была представлена ранее, ряд факторов имеют довольно вредное влияние, т.е. их оценка равна или превышает 3.1. Коротко разберем их, а также предложим мероприятия по устранению воздействия соответствующих вредных влияний.
Трудно предложить какие-либо мероприятия по устранению вредных воздействий обусловленных первым пунктом, т.е. решение сложных задач не имеющих конкретного алгоритма их реализации. В данном случае, вероятно, следует привлекать для разработки алгоритма несколько лиц, на которые равномерно распределяется бремя ответственности по решению конкретной поставленной задачи (задача, возможно, разбивается на ряд более мелких подзадач, каждую из которых поручают отдельному человеку). Общую работу координирует один из участников или более желательно, чтобы это был человек, не задействованный в проекте в качестве разработчика, а человек осуществляющий только координирующую функцию.
По второму пункту можно предложить использование в работе некоторых методов искусственного интеллекта, т.е. попытаться научить машину на основании определенных данных самой принимать решения, в результате чего оценка данного пункта может упасть до значения 2.0.
Оценка по третьему пункту может быть снижена аналогично, т.е. путем использования некоторых методов искусственного интеллекта.
Четвертый пункт как всегда становится больной темой. Времени катастрофически не хватает, однако здесь существует ряд мероприятий, которые могут помочь более эффективно использовать рабочий день, и таким образом получить наибольшую производительность труда. К таким мероприятиям относится составление всевозможных планов (план на месяц, на неделю, на день). Таким образом, можно попытаться точно уложить весь объем работ в необходимый временной интервал и затем на основании намеченного графика двигаться к поставленной цели.
Также следует провести необходимые мероприятия по обустройству рабочего места разработчика, т.к. данный фактор имеет важное влияние на процесс разработки программного проекта. Следует убедиться, что все необходимое разработчику находится в пределах его досягаемости. Для конкретной работы дело идет о различных справочниках и периферийных устройствах ЭВМ.
Часть сенсорных нагрузок, которые подпадают под пятый пункт могут быть уменьшены путем применения более дружественного интерфейса ПО, а еще лучше если программа по мере возможности будет оповещать о ходе выполнения разнообразными звуковыми сигналами. В таком случае разработчик сможет уменьшить время сосредоточенного наблюдения, хотя возможно этот выигрыш и не будет достаточно велик.
Аналогично, с помощью применения звукового оповещения о результатах работы, решаются проблемы связанные с одиннадцатым пунктом. В таком случае разработчику будет необязательно длительное наблюдение за видеотерминалом, т.к. он сможет прекрасно судить о результатах, например отладки, по звуковым сигналам.
10.3 Экологичность работы
Целью данного исследования является минимизация, а по возможности устранение негативного влияния на окружающую среду и человека компьютерной техники. Получен ряд результатов, позволяющих, понизить ряд вредоносных воздействий, которым подвергается окружающий мир при эксплуатации компьютера.
Как и любой электроприбор, компьютер подключается к сети переменного тока. В зависимости от своей комплектации ЭВМ может потреблять мощность от 80 до 200 ватт, что ведет к значительному расходу электроэнергии при интенсивной эксплуатации.
В настоящее время существуют стандарты энергосбережения (например, Energy Star), которые позволяют в ряде случаев экономить достаточно большое количество электроэнергии. Такому стандарту соответствуют все выпускаемые последние несколько лет компьютеры и комплектующие к ним. Стандарт подразумевает переход в «спящий» режим (Sleep/Stand by mode) как всей компьютерной системы в целом, так и отдельных ее составляющих в отдельности. Так, для примера, монитор Samsung 3NE в активном режиме потребляет около 80 ватт электроэнергии, в то время как в режиме «сна», его энергопотребление составляет около 8 ватт.
Основным источником неблагоприятных излучений является средство визуального отображения информации на электронно-лучевой трубке. Ниже перечислены основные факторы его неблагоприятного воздействия.
Излучательные характеристики монитора:
электромагнитное поле монитора в диапазоне частот 20 Гц- 1000 МГц
статический электрический заряд на экране монитора
ультрафиолетовое излучение в диапазоне 200- 400 нм
инфракрасное излучение в диапазоне 1050 нм- 1 мм
рентгеновское излучение > 1,2 кэВ
Также компьютер в целом является источником шума в диапазоне звуковых волн. Здесь основную лепту вносят клавиатура, системы охлаждения, а также всевозможные дисковые накопители. Также источником шумов могут стать периферийные устройства такие как принтер (особенно матричные).
Для устранения отдельных видов излучений, исходящих от работающего компьютера применяются различные средства.
Так, для того, чтобы минимизировать статическое, электромагнитное и рентгеновское излучения монитора применяются фильтры для дисплея. В последнее время весьма эффективным, хотя и дорогим, решением является использование дисплеев на жидких кристаллах. Эти устройства отображения информации не излучают рентгеновских лучей, а электромагнитные поля у них значительно слабее, чем у обычных мониторов.
Возмущения, создаваемые компьютером в электрической сети гасятся при помощи установки сетевых фильтров. Кабельные системы желательно тщательно экранировать и размещать подальше от людей.
Звуковые шумы устраняются совсем или частично путем установки малошумных компьютерных подсистем, замены шумных (щелкающих) клавиатур на новые бесшумные модификации и т.п.
11. Заключение
Здесь хотелось бы подытожить итог работы, и определить основные направления, на которые следует обратить внимание.
Во-первых, стоит особое внимание обратить внимание на некоторые недочеты в работе алгоритма, и естественно попытаться их устранить. Эта задача, скорее всего, будет решаться по мере проведения тестирования на различных отпечатках. Поэтому данный этап довольно растянут во времени.
Второй задачей выступает усовершенствование метода для нахождения новых видов частных признаков. Для реализации этой задачи, можно будет, например полученную линию, представлять в виде связанного графа. В таком случае нахождение, например озера, сведется к нахождению цикла в соответствующем графе. Тогда в этом случае озеро можно представить в виде двух точек, левое и правое разветвления. Процесс сравнения также упроститься, если на сравниваемых отпечатках будут найдены озера, то в таком случае первыми претендентами на пару точек для образования полярной системы координат будут именно крайние разветвление озера. А если учесть редкость данного признака, то мы получаем большую вероятность удачного сравнения, в случае если выборка идет по небольшой базе. Также с помощью анализа соответствующего графа можно будет удалять некоторые случайно выпавшие направления, которые в противном случае могут быть принять за окончание линии.
Если смотреть еще дальше, то данное представление линии возможно сможет позволить определять также и тип узора, если будет достаточно информации, или определять количество дельт и т.д.
Также возможно следует уделить внимание и быстрому нахождению соответствующих пар признаков в дактилокартах при поиске. Здесь можно ограничиться не просто перебором, а, например, искать определенные свойства расположения точек, и сравнивать их с другими на второй дактилокарте. Например, какая-то из точек образует равносторонний треугольник с двумя другими, или лежит на лини, между соседними точками и т.д. Для этого потребуется довольно большой интервал времени для анализа различных отпечатков, и вероятно здесь было бы не лишним самым активным образом привлечь специалистов в криминалистике, которые смогут поделиться своим опытом и некоторыми ухищрениями. Т.е. надо придать поиску больше интеллекта.
12. Литература
1. «Криминалистика» учебник М: Мир, 1975.
2. Дуда Р. «Распознавание образов и анализ сцен» М:Мир 1976 г.
3. Прэтт. У. «Цифровая обработка изображений» М.:Мир 1982 г. том 1,2
4. Розенфельд А. «Распознавание и обработка изображений с помощью вычислительных машин» М.:Мир 1972 г.
5. Тимохин В.И. «Применение ЭВМ для решения задач распознавания образов» Издательство Ленинградского университета 1983 г.
6. Завалишин Н.В. Мучник И.Б. «Модели зрительного восприятия и алгоритмы анализа изображений» М.: Мир, 1974 г.
7. Короткий С. “Введение в распознавание образов”. Монитор 1995, № 5.
8. “Распознавание образов”. М: Мир, 1970.
Приложение
unit main00; * Полный текст приложения по адресу sanec010@mail.ru
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, Menus, ExtCtrls, ExtDlgs, StdCtrls, Spin, Buttons, OleCtrls, chartfx3;
const
W = 300;
H = 300;
type
T_line = record
value: integer;
direction: integer;
end;
Line_appr = record
value: integer;
begin_dir,end_dir: integer;
Max_dir: integer;
end;
T_Stack_El = class(TObject)
x,y: integer; //координаты точки
direction: integer; //направление с которого
//попали в точку
end;
T_point = record
x,y: integer;
type: integer;
end;
T_Line_Appr_array = array [1..72] of Line_appr;
T_All_Y = array [0..35] of integer;
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Идентификация по отпечаткам пальцев как самая распространенная биометрическая технология. Классификация существующих сканеров отпечатков пальцев по используемым физическим принципам: оптические, роликовые, полупроводниковые, радиочастотные, термосканеры.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 21.05.2013Построение структурной схемы датчиков и разработка микроконтроллерной системы обеспечения безопасности. Описание интерфейса системы, считывание и обработка данных с помощью сканирования отпечатков пальцев. Использование клавиатуры для ввода пароля.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 04.02.2016Цифровая обработка сигналов и ее использование в системах распознавания речи, дискретные сигналы и методы их преобразования, основы цифровой фильтрации. Реализация систем распознавания речи, гомоморфная обработка речи, интерфейс записи и воспроизведения.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 10.06.2010Сущность цифровой обработки аналоговых сигналов, их преобразование и оценка необходимой скорости. Построение веерного растра на экране монитора, применение интерполяции для устранения искажения. Принцип работы каналов интерполятора и схема его блока.
контрольная работа [441,1 K], добавлен 14.01.2011Структурная схема устройства, принцип его работы. Выбор элементов функциональной схемы стенда. Разработка аппаратной части, конструктивное построение. Технология изготовления печатной платы. Обеспечение системы электробезопасности проектируемого изделия.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 14.02.2011Характеристика и область применения сигналов в системах цифровой обработки. Специализированный процессор цифровой обработки сигналов СПФ СМ: разработчики и история, структура и характеристики, область применения, алгоритмы и программное обеспечение.
курсовая работа [224,9 K], добавлен 06.12.2010Определение понятия "пульсометр". Описание конструкции устройства персонального мониторинга частоты сокращений сердца. Метрологическое обеспечение поверки и калибровки пульсметров. Схема измерения пульса в зависимости от объема крови в кончике пальца.
презентация [2,7 M], добавлен 18.11.2015Структурная схема и принцип действия разрабатываемого проекта. Разработка объединённой таблицы истинности. Расчёт генератора импульсов, многоразрядного счётчика, схемы формирования импульса записи, выходных регистров памяти, схемы сброса по питанию.
курсовая работа [959,1 K], добавлен 09.12.2013Цифровая обработка сигналов. Классификация вокодеров по способу анализа и синтеза речи. Структура БИХ-фильтра. Разработка функциональной схемы вокодера. Расчет параметров и характеристик набора цифровых полосовых фильтров. Алгоритм работы вокодера.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.11.2012Обзор рынка АТС малой емкости. Структурная блок-схема цифровой системы коммутации. Расчет параметров коммутационной системы. Алгоритмическая структура мини-АТС. Дисциплина обслуживания и алгоритм функционирования. Разработка функциональной схемы.
дипломная работа [349,9 K], добавлен 20.10.2011