نوشته‌ها

اصلاح اثر مخرب مژه‌ها بر تصاویر عنبیه به کمک فیلتر میانه با قاب افقی

تشخیص عنبیه : چکيده – یکی از مشکلات موجود در سیستم‌های تشخیص هویت به کمک الگوهای عنبیه، مسدود شدن عنبیه‌ی چشم بوسیله‌ی مژه‌هاست. با توجه به ماهیت مژه‌ها که بصورت خطوطی عمودی با اختلاف رنگ زیاد نسبت به عنبیه هستند، می‌توان با استفاده از فیلتر میانه با قاب افقی آنها را حذف نمود. به منظور تطابق دو تصویر ما از شبکه‌های عصبی استفاده می‌نماییم. در روش مورد استفاده ما تصویر نرمال شده‌ی عنبیه را بلاک بندی می‌کنیم و به شبکه عصبی می‌دهیم. به دلیل اینکه از بلاک‌های افقی به منظور بلاک بندی تصویر استفاده می‌نماییم، استفاده از قاب‌های افقی در فیلتر میانه به منظور حذف مژه‌ها نتیجه‌ی خوبی را به همراه خواهد داشت.

كليد واژه- تشخیص عنبیه ، حذف مژه ، شبکه عصبی ، فیلتر میانه با قاب افقی

 

۱-     مقدمه

شکل‌گیری ساختار منحصربه‌فرد عنبیه به صورت تصادفی رخ می‌دهد و به عوامل ژنتیکی بستگی ندارد و فقط رنگدانه‌های عنبیه به عوامل ژنتیکی بستگی دارند و در طول زمان تغییر می‌کنند، که همین امر عنبیه را به عنوان یک عنصر مهم در تعیین هویت تبدیل کرده است.

مراحل انجام عمل تشخیص هویت به کمک عنبیه شامل موارد زیر است: (شکل ۱)

  1. تصویربرداری
  2. قطعه‌بندی
  3. نرمال سازی
  4. استخراج ویژگی
  5. تطابق

یکی از نویزهای شایع در تصاویر عنبیه، که از دقت تشخیص عنبیه می‌کاهد، نویز ناشی از مژه‌ها می‌باشد. در پاره‌ای از تصویر عنبیه‌ها که توسط پلک‌ها مسدود شده‌اند ، نویز ناشی از مژه‌ها نیز مشاهده می‌گردد که با تکنیک‌هایی می‌توان پلک‌ها را شناسایی کرده و اثر آنها را در سیستم تشخیص عنبیه خنثی نمود. ابعاد،تعداد و پراکندگی متفاوتی که مژه‌ها دارند، از دشواری‌های شناسایی آنها است.

جزئیات مراحل تشخیص عنبیه بیان‌شده توسط دکتر جان داگمن

جزئیات مراحل تشخیص عنبیه بیان‌شده توسط دکتر جان داگمن

 

نویسندگان : محمد مهدی ابراهیمی، ناصر قاسم آقایی و حسین ابراهیم پور

تعداد صفحات : ۶ صفحه

سال انتشار: ۱۳۹۲

پسورد : behsanandish.com

دانلود رایگان : مقاله-اصلاح اثر مخرب مژه‌ها بر تصاویر عنبیه به کمک فیلتر میانه با قاب افقی

شناسایی از روی عنبیه چشم

عنبیه قسمت رنگی چشم است که ترکیبی است از نوعی ماهیچه به شکل دایره با یکسری خطوط شعاعی، لایه‌ای یا توری مانند که در پیش از تولد انسان شکل گرفته است و تا زمان مرگ تقریباً هیچ تغییری نمی‌کند. این ماهیچه شامل یکسری کارکترها مانند: خطوط، حلقه‌ها، حفره‌ها، شیارها، تارها، لکه‌ها و… است که قابل تفکیک می‌باشند. می‌توان گفت که عنبیه چشم همه افراد با یکدیگر متفاوت است.

تصویر عنبیه معمولاً توسط یک دوربین تک رنگ مادون قرمز (۷۰۰–۹۰۰nm) که مجهز به سنسور CCD است گرفته می‌شود. معمولاً فاصله دوربین تا چشم باید چیزی در حدود ۱۸ اینچ باشد. (تابش نور به عنبیه سپس اندازه‌گیری بازگشت آن) فرایند پردازش بدین شکل است که ابتدا مکان و اندازه مردمک در تصویر مشخص شده و سپس با به دست آوردن مکان و اندازه عنبیه، کلیه تصویر عنبیه که در میان این دو دایره قرار دارد به شکل مستطیلی با ابعاد معین تبدیل می‌شود، این تکنیک باعث می‌شود تا با کوچک یا بزرگ شدن مردمک تصویر مستطیل شکل تقریباً ثابت بماند تا در انجام فرایندهای بعدی مشکلی نباشد. تصویر موجود در مستطیلی با ابعاد معین دارای مشخصه‌های قابل تبدیل به کدهای باینری است، در این تبدیل‌ها روشهای مختلفی وجود دارد که هر یک مزایا و معایب خودرا دارند.

پس از بدست آوردن الگوی باینری، با استفاده از بدست آوردن فاصله همینگ بین الگوی موجود با الگوی بدست آمده می‌توان نتیجه تطبیق را بدست آورد.

در روشهای دیگری مانند نمونه یابی در مکانهای مشخص با برداشت چند نمونه از قسمتی از تصویر عنبیه که مشخصات قابل توجهی دارد، در زمان تشخیص با استفاده از نمونه‌های ذخیره شده و مکان یابی نمونه‌ها، عنبیه افراد قابل تشخیص است. این سیستم دارای قابلیت خوبی در تشخیص افراد است بدین دلیل که عنبیه هم منحصربه‌فرد است و هم در برابر گذشت زمان مقاوم، ولی متأسفانه حجم الگوها در این روش بسیار بالا است، این تکنولوژی بسیار گران است، کاربر پسند نیست و به دلیل اینکه در حین نمونه برداری لازم است که چشم کاملاً بی حرکت باشد لذا الگو برداری ممکن است دقیق نباشد.

یکی از مشکلات موجود در سیستم‌های تشخیص هویت به کمک الگوهای عنبیه، مسدود شدن عنبیه‌ی چشم بوسیله‌ی مژه‌هاست. در مقاله اصلاح اثر مخرب مژه‌ها بر تصاویر عنبیه به کمک فیلتر میانه با قاب افقی که توسط آقای محمدمهدی ابراهیمی و دیگر همکاران نگارش یافته، راه حل این مشکل ارائه شده است.

شناسایی از روی شبکیه چشم

شبکیه چشم در منتهی‌الیه کره چشم قرار دارد که شامل یکسری رگهای خونی است که این مویرگها داری اشکال مختلفی هستند، این خصیصه در افراد منحصربه‌فرد است. با قرارگیری چشم کاربر در یک مکان مشخص، یک دسته نور ماوراء قرمز یا نور سبز با طول موج کوتاه به شبکیه چشم تابیده می‌شود و بازتاب آن توسط یک دوربین CCD اندازه‌گیری می‌شود. این روش تقریباً مشابه شناسایی از طریق عنبیه می‌باشد.

شناسایی از روی نمودار حرارتی چهره

نمودار حرارتی چهره نیز یکی دیگر از پارامترهایی است که در تمامی افراد حتی دوقلوها نیز متفاوت است. نمودار ترموگرام در برابر گذشت زمان [تا مدت محدودی]، آرایش و اصلاح کردن مقاوم است، حتی جراحی پلاستیک نیز باعث بروز آسیب به نمودار ترموگرام نمی‌شود. جهت تصویر برداری از چهره از یک دوربین مادون قرمزبا طول موج ۳ الی ۵ میکرون یا ۸ الی ۱۲ میکرون بدین صورت که تا عمق ۴ سانتی‌متر زیر پوست را حس کند استفاده می‌شود.

شناسایی از روی نحوه راه رفتن

معمولاً این روش در جاهایی که ارتباط مستقیم با افراد میسر نیست کاربرد دارد خصوصاً در فرودگاه‌ها و معابر امنیتی. (این سیستم شناسایی تقریباً یک سیستم شناسایی مخفی است) در این روش یک تصویر از شخص در هنگام راه رفتن بدست می‌آید که معرف نمودار جابجایی و زمان برای وی است. در هنگام راه رفتن افراد حرکت پاها و سر افراد با یکدیگر متفاوت است (البته حرکت دستان نیز در برخی موارد کاربرد دارد) که الگوی بدست آمده از این قسمتها می‌باشد.

شناسایی از روی هندسه دست

دراین سیستم دست در یک مکان مشخص مطابق شکل قرار می‌گیرد. سپس با استفاده از یک دوربین دیجیتال CCD با کیفیت مطلوب ۳۲۰۰۰ پیکسل تصویر دست از دو نمای فوقانی و کناری گرفته می‌شود؛ که یک تصویر ۳بعدی از دست تولید می‌کند. از تصویر بدست آمده حدوداً ۱۷ قسمت دست اندازه‌گیری می‌شود، من‌جمله: انگشتان (طول، پهنا، ضخامت، انحنا) و پارامترهای هندسی دیگر که در شکل آمده است. معمولاً حجم داه بدست آمده ۹بایت است.

ترکیبات بیومتریک

با ترکیبات بیومتریک می‌توان کارایی، امنیت و دقت سیستم را تا حد قابل ملاحظه‌ای افزایش داد، که در ذیل به تعدادی از روشهای ممکن اشاره خواهیم کرد:

ترکیب سنسور

در این مدل ما برای یک متد از بیومتریک، از چندین سنسور استفاده می‌کنیم. بعنوان مثال در اثر انگشت از سنسورهای نوری، خازنی، آلتراسوند یا سنسورهای دیگر استفاده کنیم. این کار باعث افزایش دقت در امر نمونه برداری خواهد شد.

ترکیب واحد نمونه برداری

در این روش ما از چند واحد نمونه برداری می‌کنیم. بعنوان مثال در روش اثر انگشت از دو انگشت اشاره و انگشت وسط ویا انگشتان دیگر نیز عمل نمونه برداری را انجام می‌دهیم ویا از انگشت دستچپ و راست نمونه برداری می‌کنیم.

ترکیب نمونه برداری

در این روش چندین بار از مشخصه مورد نظر نمونه برداری می‌کنیم و ممکن است دو یا چند الگو از یک کاربر داشته باشیم. بعنوان مثال از انگشت کاربر دوبار نمونه برداری می‌کنیم و در حافظه ذخیره می‌کنیم.

ترکیب روش‌های بیومتریک

در این روش مااز ترکیب دو یا چند روش بیومتریک استفاده می‌کنیم. بعنوان مثال: اثر انگشت + هندسه چهره + هندسه دست

منبع


از دیر باز انسان برای بقا، نیاز به تشخیص دوست از دشمن داشته است و تشخیص هویت برای وی امری حیاتی بوده و هست، لذا امروزه سعی در مکانیزه سازی سیستم های شناسایی یا تشخیص هویت شده است. نیازی که پیشرفت در آن باعث کاهش تخلفات، افزایش امنیت، تسریع در امور روزمره و … شده است. در گذشته جهت شناسایی جرم و جنایتکار، از روال شناسایی اثر انگشت و چهره‌نگاری استفاده می‌شده، اما اکنون سیستم های مکانیزه‌ای ایجاد شده استبه مجموعه ای از فناوری ها، جهت تشخیص و تایید هویت یک فرد به صورت خودکار بيومتريک می گویند. به طور مثال برای صدور اجازه ورود به یک مجموعه، نیاز به شناسایی و تایید هویت می باشد. روش های شناسایی به صورت های زیر انجام می گیرد:
۱- اسناد و مدارک شناسایی – کارت های هوشمند، کارت های مغناطیسی، کلید، پاسپورت، شناسنامه و …
۲- اطلاعات – رمز یا کلمه عبور، پین کد و …
۳- ویژگی های فیزیولوژیکی و رفتاری – اثر انگشت؛ صدا؛ چشم و … (به این روش شناسایی سوم تشخیص هویت Biometric گفته می شود)
کلیه سامانه های بيومتريک دارای قابلیت تشخیص و تایید هویت به صورت یکجا هستند. مرحله تشخيص هويت با جستجوی ویژگی های فرد در بانک اطلاعاتي موجود در سامانه صورت می گیرد و درصورت وجود اطلاعات ذخیره شده شخص در بانک اطلاعاتي سامانه،  هویت او شناسایی و مشخص می شود. در مرحله تائيد هويت تمامی مقایسات شخص و بانک اطلاعاتی به صورت تک به تک انجام می شود، سامانه کد ورودي را با کد موجود مقايسه مي کند و مشخص مي کند که آيا مورد تشخيص داده شده درست است يا نه. در بيشتر سامانه هاي بيومتريک مرحله ثبت نام در سامانه از مرحله تشخيص هويت جدا شده است، زيرا در مرحله ثبت نام بايد اين که آيا فرد قبلا در سامانه ثبت نام کرده است يا نه مدنظر قرار گيرد تا از ثبت نام يک نفر در سامانه با چند هويت مختلف جلوگيري شود و ضریب اطمينان سامانه بالا رود، در حالي که در مرحله تشخيص هويت مساله مهم فقط يافتن اطلاعات فرد از بين کدهاي ذخيره شده در بانک اطلاعات است. خصوصیات يک ویژگی بيومتريک خوب جهت ذخیره سازی در بانک اطلاعاتی و استفاده در سامانه عبارتند از :
١‐ منحصر به فرد بودن: هر فرد ويژگي را به طور منحصر به فرد و متمايز با ديگران داشته باشد.
٢ ‐ استخراج پذيري: بتوان آن ويژگي را در مورد هر فرد به راحتي، با سرعت بالا و بدون نياز به پردازش هاي زياد  به دست آورد.
٣‐ قابليت تفکيک پذيري بالا: يعني اين که اختلاف اين ويژگي در مورد دو فرد متفاوت خيلي زياد باشد تا به راحتي قابل تقکيک باشند.
٤‐ پايداري: ويژگي استخراج شده در طول زمان و در اثر تغييراتي در يک شخص در طول عمرش به وجود مي آيند بدون تغيير باقي بماند.

گروه های بیومتریک

بررسی های زیست سنجی به دو گروه تقسیم می شود:
۱– Behavioral (خصوصیات رفتاری)
۲– Physiometric (خصوصیات فیزیکی)
تکنیک های رفتاری که طرز انجام کاری توسط کاربر مانند امضا کردن یا بیان کردن یک عبارت را می سنجند. سنجش اعضا که یک خصوصیت فیزیکی را مانند اثرانگشت یا شکل یک دست می سنجندرفتار با زمان و حال شخص تغییر می کند. تکنیک های سنجش رفتار هنگامی به بهترین نحو عمل می کنند که مرتبا استفاده شوند، و به این ترتیب سطوح تغییرات هر فرد مورد توجه قرار گیرد. مدل های سنجش های رفتاری باید این تغییرات را لحاظ کنند. از طرف دیگر، سنجش های مشخصات فیزیکی به ابزار سنجش بزرگ تر و نرم افزار پیچیده تری احتیاج دارند. به عنوان مثال، آن ها مجبورند موقعیت دست را با الگو تطبیق دهند. باید میان سیستم هایی که برای تشخیص فرد طراحی شده اند و آن هایی که باید فقط هویت یک فرد را تایید کنند تفاوت قائل شویم. عمل دوم بسیار آسان تر است و پارامترهای تایید هویت می توانند بر پایه همان شخص تنظیم گردند. این روش حالت طبیعی برای سیستم های کارت هوشمند است که الگوی مرجع (template) در کارت یا یک سیستم مرکزی نگه داری می شود.

  یک تست زیست سنجی شامل سه مرحله است:

۱ ثبت مشخصات
۲– استفاده
۳– بروز رسانی
کاربران با سنجش های اولیه در سیستم ثبت نام می شود. این عمل معمولا سه مرتبه یا بیشتر برای ثبت اطلاعات دقیق تر انجام می گیرد. مدت زمان انجام این عمل در این مرحله بیشتر از زمانی است که سیستم برای تشخیص کاربر مورد استفاده قرار می گیردوقتی که سنجش انجام گرفت هنگام استفاده ،نمونه با الگوی مرجع مقایسه می شود. در اینجا تعیین سطوح مناسب تفاوت مجاز (tolerance) مخصوصا برای سنجشهای رفتاری مهم استبیشتر سیستم های زیست سنجی مخصوصا آنهایی که از مشخصات رفتاری استفاده میکنند، باید برای بروز رسانی الگوی مرجع تدارک دیده شده باشند. در حالت تشخیص صدا و امضا، معمولا یک فانکشن تطبیقی استفاده می شود که با هر بار سنجش توسط سیستم، بروز رسانی الگوی مرجع انجام میگیرد.
برای مشخصاتی که تغییر کندتر است، سیستم میتواند درصد تطبیق یا تعداد دفعاتی که یک شخص پذیرفته نمی شود را اعلام کند و در مواقعی که لازم است، عمل ثبت مجددا انجام گیرد. ثبت تراکنش اغلب یک ویژگی مفید است و میتواند براحتی در یک سیستم بر پایه کارت هوشمند ایجاد گردد.

اجزای یک سیستم زیست سنجی

یک سیستم زیست سنجی شامل موارد زیر است:

۱-ابزار اندازه گیری

که واسط کاربر را تشکیل میدهد. راحتی استفاده یک فاکتور مهم دیگر برای زیست سنجی است: ابزار باید مطابق با غریزه باشد و فضای کمی برای خطا ایجاد کند و باید قابل استفاده برای دامنه وسیعی از مردم و بخصوص افراد ناتوان باشد.

۲-نرم افزار عامل

که شامل الگوریتم های ریاضی است که پارامترهای سنجش شده را با الگوی مرجع مقایسه میکنند. جدیدترین الگوریتمها وابستگی کمی به مدلسازی آماری دارند و بیشتر بر پایه برنامه ریزی دینامیک، شبکه های عصبی و منطق فازی هستند که انعطاف پذیری را افزایش میدهد. لذا احتمال اینکه مثلا شخصی بخاطر لکه یا کثیفی جزیی پذیرفته نشود، کم است البته چنانچه بقیه الگو تطبیق دقیقی داشته باشند.

۳-سخت افزار و سیستمهای بیرونی

قابلیت استفاده، قابلیت اطمینان و هزینه سیستم اغلب حداقل به همان اندازه که به ابزار سنجش بستگی دارد، به سخت افزار بستگی دارد. بعضی سیستم ها ( مانند تست اثرانگشت) فی نفسه برای استفاده در سیستمهای توزیع شده مناسب هستند، در حالیکه بقیه (مانند تشخیص صدا) برای سیستمهای متمرکز مناسب هستندهزینه ابزار زیست سنجی بسرعت در حال کاهش است. اکنون، برای ATMها و ابزار کنترل دسترسی مخصوصی مناسب هستند. هنوز یک افت هزینه دیگری لازم است تا اینکه زیست سنجی ها در خرید و فروش های خودکار و محیط های کنترل دسترسی مورد استفاده قرار بگیرد.

تشخیص هویت زیست سنجی و بیومتریک قسمت ۱
تشخیص هویت زیست سنجی و بیومتریک قسمت ۲
تشخیص هویت زیست سنجی و بیومتریک قسمت ۳
تشخیص هویت زیست سنجی و بیومتریک قسمت ۴
تشخیص هویت زیست سنجی و بیومتریک قسمت ۵