close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
ОПРЕД
ДЕЛЕНИЕ КОМП
ПЛЕКСА
А ИНФО
ОРМАТИ
ИВНЫХ
ДЕ
ЕРМАТО
ОГЛИФИ
ИЧЕСКИ
ИХ ПАРА
АМЕТРО
ОВ
В. А. Кулинко
ович
Белоруссский госуд
дарственн
ный универрситет
Миннск, Белару
русь
E--mail: kulinnkovichva@
@gmail.com
m
В работе приводится
п
я методикаа и алгориттм биометррического анализа деерматогли-фичесских отпеч
чатков. Вы
ыделен ком
мплекс инф
формативн
ных дерматтоглифичесских пара-метроов, предлож
жен послед
довательны
ый алгоритм вычислеения этих п
параметровв, основан-ный на
н классифи
икации с использован
нием индеккса Пуанкарре.
The article describes methodology
m
y for carrying out biom
metrical anaalysis of fing
gerprints. Itt
identiffies a set off informativve dermatogglyphic featu
ures and sugggests sequeential algoriithm, basedd
on claassification that
t employys Poincaré index, to ex
xtract those features.
К
Ключевые
слова: дерм
матоглифи
ика, биометтрический анализ,
а
инд
декс Пуанккаре.
K
Keywords:
dermatoglyyphics, biom
metrical analysis, Poinccaré inde.
В
ВВЕДЕНИЕ
Е
В послееднее врем
мя цифроваая обработкка изображ
жений нахоодит все боольшее при
именение в
р
различных
областях биомедици
б
ины. В мед
дицине изу
учаются и использую
и
ются для ди
иагностики
и
р
различных
заболевани
ий отклонеения в палььцевой дер
рматоглифи
ике. Визуалльная обрааботка дер-м
матоглифич
ческих отп
печатков веесьма труд
доемкая, чаасто бываеет необъекктивной и уменьшает
у
т
д
достоверно
ость резулььтатов. Автоматизаци
ия этого процесса,
п
п
применение
е методов цифровой
й
о
обработки
изображен
ний и дисккриминантн
ного анали
иза способн
ны существвенно повы
ысить ско-р
рость
и эфф
фективностть проведен
ния диагноостики.
О
ОСНОВНЫ
ЫЕ ОПРЕД
ДЕЛЕНИЯ
Я
Выделяяют три осн
новных типа папилляярных узор
ров на подуушечках паальцев: аркка, петля и
ззавиток. Воозможно нааличие на одном пальце двух или
и трех наазванных ти
ипов рисун
нка, в этом
м
с
случае
говоорят о ком
мпозиции нескольких
н
типов (сло
ожный узоор). В более расширен
нной клас-с
сификации
все три ти
ипа узоров могут
м
знач
чительно оттличаться друг
д
от друуга [1].
Тип папиллярного узора аррка предстаавлен чащее всего в двух
д
вариац
циях: просстой и тре-у
угольный.
Такой тип встречаетсся довольн
но редко и составляетт 5–10 % оот общего количества
к
а
в
всех
отпечаатков пальц
цев (рис. 1,, a–b). Тип папиллярн
ного узора петля являяется болеее сложным;;
в
выделяют
с
следующие
е подтипы:: левая петтля, правая петля, двоойная петлля. Это наи
иболее рас-п
пространен
нный тип, встречающ
щийся у лю
юдей (60–6
65 %) (рис.. 1, c–d). В
Встречаетсяя и другаяя
к
классифика
ация: ульнаарная петлля (открытаа в сторону
у ладони) и радиальн
ная петля (открыта
(
в
с
сторону
боольшого палльца). Тип
п узора зави
иток наибо
олее сложен
н и встречаается в 30 % случаевв
(
(рис.
1, e).
Рис. 1. Типы
Т
папил
ллярных узооров
238
Особы
ые точки наа дерматогллифическом отпечаткке – это точ
чки ядра и дельты. Яд
дро – харакктерная цен
нтральная область оттпечатка, которую оги
ибает макссимальное количество
о папилляррных линий
й. Дельта – точка схоождения трех разнонааправленны
ых потоков. Гребнево
ой счет – хаарактеристика, котораая обозначает частотуу линий меежду ядром
м и дельтой
й.
В данн
ной работее предлагаеется алгори
итм обработтки дерматтоглифичесских отпечаатков, пред
дставленны
ый на рис. 2.
2
Р
Рис.
2. Этап
пы работы
ПОСТ
ТРОЕНИЕ
Е ПОЛЯ НАПРАВЛ
Н
ЛЕНИЙ
Полее направлений являеттся одной из
и основны
ых характерристик дерматоглифи
ического оттпечатка и представлляет собой локальную
ю ориентаци
ию папилллярных лин
ний. Исход
дное изобраажение раззбивается на
н непересекающиесяя блоки, кааждый из которых
к
соодержит каак минимум
м
одну папи
иллярную линию,
л
и длля каждогоо блока расссчитываеттся его ориентация. В данной рааботе для построения
п
я поля напрравлений исспользовал
лся метод градиента,
г
ккоторый нееустойчив к
зашумленным изобрражениям, однако в целом
ц
даетт достаточно хороши
ий результат. Вначалле
строится Gx
G и Gy – градиент
г
иззображенияя по двум направлени
н
иям, полученный с по
омощью маасок Робертса 3×3. Заатем рассчи
итывается значение угла
у
ориенттации θ, π/22 < θ ≤ π/2
2, по формуулам (1) – (3).
(
 Vx  i, j  
1
  i, j   arctan 
.
2
Vy
i
,
j




Vx  i, j  
blok _ sizze block _ size

i 1
Vy  i, j  

2Gx  i, j  G
Gy  i, j  .
(1)
(2)
j1
blok _ siize block _ size

i 1
G  i, j   Gy
G  i, j  Gyy  i, j   .
  Gx  i, j  Gx
j1
дставлено на
н рис. 3.
Полуученное пооле направллений пред
Рис. 3. Поле напраавлений дерм
матоглифич
ческого отпеечатка
239
(3)
МЕ
ЕТОД ИН
НДЕКСА ПУАНКАР
П
РЕ
Метод индекса Пуанкаре
П
яввляется одн
ним из наи
иболее поп
пулярных м
методов обн
наруженияя
оособых точ
чек на дерм
матоглифич
ческом отп
печатке. Ин
ндекс Пуан
нкаре показзывает сумм
марное из-м
менение
нааправлений
й вдоль зам
мкнутой кривой на по
оле направллений. Еслли индекс Пуанкаре
П
в
р
рассматрив
ваемой облласти равен
н нулю, тоо данная об
бласть не содержит
с
оособых точ
чек; в про-т
тивном
слуучае заданн
ная областьь содержитт особую то
очку – ядро или делььту (в зависсимости отт
з
значения
индекса). Зн
начение ин
ндекса Пуан
нкаре рассчитываетсяя для обласстей размеером 3 на 3
б
блока
(рис. 4) по форм
мулам (4) – (6).
Рис. 4. Область
О
вычи
исления инд
декса
  k     k  1    k  , k  0,,6
,
  7    0   7 
.
  k  ,   k    / 2

  k       k  ,   k    / 2, k  0,,7 .

    k  ,   k    / 2
1 7
Poincare  i, j      k  .
2 k  0
(4)
(5)
(6)
Выбор формы и размера
р
коонтура, по которому рассчитыва
р
ается сумм
марное изменение на-правлений, обусловлеен размероом и качесством отпеечатка. С одной
п
о
сторроны, выбо
ор контураа
с
слишком
м
маленького
размера приведет к обнаружен
нию ложны
ых особых точек. С другой
д
сто-р
роны,
слиш
шком больш
шой размерр выбранноого контураа может прривести к ттому, что близко
б
рас-п
положенны
ые друг к другу
д
ядро и дельта обнаружены
о
ы не будутт, так как и
индекс Пуаанкаре дляя
з
замкнутого
о контура, содержащеего одинакковое число
о ядер и деельт, будетт равен нул
лю [2]. Ил-л
люстрация
работы меетода предсставлена наа рис. 5.
Р
Рис.
5. Канд
дидаты на особые
о
точки
и, вычислен
нные по меттоду индексаа Пуанкаре,
и истиннаая пара особ
бых точек
240
После вычисления особых точек отпечаток классифицируется в зависимости от их количества и типа.
ВЫЧИСЛЕНИЕ ДАКТИЛОСКОПИЧЕСКИХ ИНДЕКСОВ
На основе классифицированных отпечатков десяти пальцев руки вычисляются качественные дактилоскопические индексы – индексы выражающие соотношение между различными
типами пальцевых узоров:
 дельтовый индекс, или индекс Волоцкого – общее число дельт на всех пальцах;
 индекс Фуругаты – отношение числа завитков к общему числу петель;
 индекс Данкмейера – отношение числа арок к числу завитков;
 индекс Полла – отношение числа арок к числу петель;
 индекс Гайпеля – отношение числа завитков на первых трех пальцах одной из рук к
половине числа завитков на двух осташихся пальцах этой же руки.
Индексы Фуругаты, Данкмейера и Полла отражают степень сложности узора. Индекс
Гайпеля характеризует распределение сложности дерматоглифического узора в радиальноульнарном направлении: он тем больше, чем сложнее узор на первых трех пальцах и чем менее сложен на четвертом и пятом пальцах. Отклонения в значениях вычисленных показателей
может служить основанием для дальнейшей медицинской диагностики [3].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящей работе представлен алгоритм построения комплекса дерматоглифических
параметров, необходимых для биометрического анализа отпечатков пальцев. Данные параметры являются информативными и стабильными биологическими маркерами и могут служить в качестве медицинских показателей предрасположенности к наследственным заболеваниям в сочетании с другими средствами диагностики. Эффективные методы цифровой обработки изображений позволяют с высокой степенью точности вычислить данные параметры, с
помощью которых затем можно диагностировать предрасположенность к тому или иному наследственному заболеванию.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ
1.
2.
3.
Maltoni D., Maio D., Jain A., Prabhakar S. Handbook of Fingerprint Recognition. Springer-Verlag,
2003.
Hong L., Jain A. Classification of fingerprint images // Proceedings of 11th Scandinavian Conference on
Image Analysis, Kangerlussuaq, Greenland, 1999. June.
Богданов Н. Хрестоматия по дерматоглифике. М., 2006.
241
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа