CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHẬN DẠNG VÂN TAY 1. Lịch sử của nhận dạng vân tay Con người đã sử dụng vân tay từ rất xa xưa. Qua các cuộc khai quật khảo cổ người ta đã tìm thấy các ảnh vân tay trên các vận dụng xưa. Tuy các vận dụng khảo cổ này đã cung cấp các bằng chứng thiết thực cho thấy rằng người xưa đã rất lưu tâm đến các đặc trưng duy nhất của ảnh vân tay, nhưng những quan tâm lúc đó chưa phải là những xem xét mang tính khoa học và hệ thống.
Chỉ cho đến những năm cuối của thế kỉ XVI thì các kỹ thuật của ngành nhận dạng vân tay hiện đại mới được hình thành. Vào năm 1788, Mayer đã đưa ra một bản mô tả chi tiết về về sự hình thành trên phương diện giải phẫu học của vân tay, trong đó một số lượng lớn các đặc tính của đường vân. Purkinje vào năm 1823 đã đưa ra một cơ chế phân lớp ảnh vân tay đầu tiên, cơ chế này cho phép phân ảnh vân tay vào một trong chín lớp tương ứng với chín dạng cấu trúc đường vân khác nhau. Vào năm 1864, Nehemiah Grew đã công bố một báo cáo khoa học đầu tiên nội dung về việc nghiên cứu một cách hệ thống của ông ta về cấu trúc đường vân, rãnh vân và tuyến mồ hôi trên vân tay.
Kể từ đó, một số lượng lớn các nhà khoa học đã bỏ ra nhiều công sức trong việc nghiên cứu về vân tay… Vào năm 1880, Henry Fault lần đầu tiên đã gợi ý trên quan điểm khoa học về tính đặc trưng cho từng người của vân tay dựa trên quan sát của ông ta. Từ năm 1890, Thomas Bewick đã bắt đầu sử dụng vân tay của ông như là một nhãn hiệu đăng kí của ông ta và sự kiện này được xem là một mốc quan trọng nhất của ngành khoa học nghiên cứu về vân tay. Một bước tiến quan trọng hơn của trong ngành nhận dạng vân tay đã được thực hiện vào năm 1899 bởi Edward Henry, ông đã xây dựng nên “Hệ thống Henry ” nhằm thực hiện việc phân lớp các ảnh vân tay. Các khám phá này đã 3 đặt những nền móng đầu tiên cho ngành nhận dạng vân tay hiện đại.
Vào cuối thế kỷ XIX, ông Francis galton đã giới thiệu về các điểm chi tiết đặc trưng. Vào cuối thế kỷ XX, cơ chế hình thành của vân tay cũng đã được người ta nghiên cứu và hiểu rõ hơn. Từ đó, nhận dạng vân tay đã được chính thức chấp nhận như là một phương pháp để nhận dạng cá nhân hiệu quả và là một chuẩn được sử dụng trong các thủ tục pháp lý. Các cơ sở dữ liệu lưu trữ ảnh vân tay đã được hình thành để thực hiện nhiệm vụ quản lý nhân thân hoặc tội phạm.
Các cơ sở dữ liệu ngày càng lớn dần một cách nhanh chóng khiến cho nhận dạng và tìm kiếm ảnh vân tay bằng phương pháp thủ công gần như không thể thực hiện được vì không đáp ứng được yêu cầu, đặc biệt về mặt thời gian và độ chính xác. Từ đầu năm 1960, các hệ thống nhận dạng vân tay tự động (Automatic Fingerprint Identification System- AFIS) bắt đầu được nghiên cứu và phát triển không ngừng. Các hệ thống này đã chứng minh được hiệu quả của nó trong nhiều lĩnh vực khác nhau có sử dụng kỹ thuật nhận dạng ảnh vân tay để xác minh nhân thân của một người. Trong thời gian gần đây, cùng với sự lớn mạnh của xu hướng nối kết điện tử trong giao dịch và trao đổi thông tin thì nhu cầu cần có một hệ thống AFIS đảm nhận chức năng xác thực và bảo mật an toàn đã trở nên cấp thiết.
Mở ra một phạm vi ứng dụng rộng lớn cho các hệ thống nhận dạng vân tay trong tương lai. Các ứng dụng của nhận dạng vân tay Việc nhận dạng cá nhân là sự gắn kết một đặc tính nhận biết cụ thể nào đó vào một cá nhân và bài toán của việc tìm ra đặc tính nhận biết của một người có thể được chia thành hai loại bài toán với độ phức tạp khác nhau: Xác minh và nhận dạng. Việc xác minh (xác thực) là chỉ nhằm đến việc xác nhận hoặc từ chối đối với một yêu cầu cụ thể được đưa ra bởi chính cá nhân yêu cầu. Còn nhận dạng là dạng bài toán tìm kiếm và xây dựng các đặc tính nhận biết 4 của một đối tượng.
Trong xã hội thông tin điện tử ngày nay cùng với sự gia tăng không ngừng về tính di động, tự động hóa cũng như tầm quan trọng của các giao dịch trao đổi điện tử thì ứng dụng nhận dạng cá nhân trải trên rất nhiều ngành, lĩnh vực,… Từ ứng dụng xác thực để bảo vệ truy cập đối với một tài nguyên nào đó, điều khiển cổng vào ra của các khu vực trọng yếu, bảo mật an toàn trong các giao dịch tài chính đến các ứng dụng chấm công, quản lý nhân sự, hành chính,… Tuy nhiên nhận dạng và xác thực là một vấn đề rất khó giải quyết, hầu hết các phương pháp nhận dạng trước đây và ngày nay sử dụng đều theo hướng đơn giản hóa nó thành bài toán kiểm tra về sự tồn tại của một yếu tố cụ thể có liên quan đến người đang xem xét. Các yếu tố điển hình được sử dụng có thể là sự sở hữu một vật nào đó, chẳng hạn việc xác thực quyền ra vào một tòa nhà bằng cách kiểm tra sự có hay không có chìa khóa để mở cửa tòa nhà đó. Hoặc yếu tố đó cũng có thể là sự hiểu biết về một điều gì đó, chẳng hạn việc cho phép hay không cho phép một người truy nhập vào một hệ thống được xác minh bằng cách kiểm tra tên đăng nhập cùng mật khẩu gắn liền. Các phương pháp cổ điển này đã cho thấy chúng chứa đựng khá nhiều điểm yếu, đối với phương pháp kiểm tra sự sở hữu một vật nào đó để chứng minh về nhân thân và quyền hạn của người sở hữu đã bộc lộ các điểm yếu do các tình huống như vật đó có thể bị đánh rơi, mất cắp hoặc thất lạc, nếu các tình huống này xảy ra thì xem như người được ủy quyền sẽ mất đi các quyền hạn được trao, hơn nữa người sở hữu mới của vật đó có thể xem như là mặc nhiên có những quyền mà công tác xác thực bảo vệ.
Các phương pháp sinh trắc Ngày nay, tuy một số phương pháp nhận dạng cá nhân mới vẫn còn ở mức độ đơn giản hóa thành bài toán kiểm tra sự tồn tại của một yếu tố, tuy nhiên dạng yếu tố được sử dụng là các đặc tính gắn liền một cách vật lý đối 5 với mỗi người. Các đặc tính này có thể là đặc trưng sinh lý của người như là vân tay, mống mắt,… hoặc đặc trưng hành vi của mỗi người như giọng nói, chữ ký,… Phương pháp nhận dạng một cá nhận dựa vào các đặc trưng sinh lý hành vi của người như thế thì được gọi là sinh trắc. Ưu điểm nổi bật của phương pháp này so với các phương pháp cổ điển được nêu ở trên là nó không thể bị thất lạc hoặc quên mất; nó đại diện một cách hiển nhiên và rõ ràng về nhân thân của một người. Các đặc tính sinh lý hoặc hành vi của một người được sử dụng để làm chủ thể của sinh trắc đều phải có thuộc tính sau: Mang tính phổ thông, nghĩa là ai cũng có đặc tính này.
Mang tính duy nhất, điều này nghĩa là sẽ không có hai người có cùng nội dung của một đặc tính. Mang tính ổn định và bền vững, nghĩa là đặc tính đó sẽ không bị thay đổi theo thời gian. Có thể thu thập, điều này nghĩa là đặc tính có thể định lượng. Không có một phương pháp sinh trắc đơn lẻ nào thỏa mãn một cách hiệu quả mọi yêu cầu của tất cả các ứng dụng nhận dạng cá nhân.
Mỗi phương pháp sinh trắc đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng và thường chỉ thích hợp với một số ứng dụng nhận dạng cụ thể. Các kỹ thuật sinh trắc hiện đang được ứng dụng là: Giọng nói: giọng nói là đặc tính của mỗi cá nhân. Tuy nhiên nó không mang đủ tính duy nhất để xác định về một người trên diện rộng. Đồng thời tín hiệu của giọng nói có thể dễ dàng bị biến đổi bởi các yếu tố về thiết bị hoặc sức khỏe, tâm trạng của người khi nói.
Khuôn mặt: đây là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi vì đây là cách mà con người sử dụng để nhận dạng một người. Nhưng nó cũng vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức bởi nó đòi hỏi phải có khả 6 năng thích ứng với thay đổi trên gương mặt người theo thời gian, sự biểu cảm, hoặc sự thay đổi về tư thế khi thu nhận hình ảnh của khuôn mặt. Mống mắt: Đây được coi là duy nhất cho từng người và từng mắt. Phương pháp này có tỉ lệ lỗi nhỏ nhất trong quá trình xác thực và hiện nay đang không ngừng được nghiên cứu và phát triển.
Chữ ký: Chữ ký tên của một người được biết như là một đặc trưng của người đó. Chữ ký là một phương pháp sinh trắc được chấp nhận sử dụng cho việc xác thực một người từ rất lâu rồi, nó được ứng dụng trong các văn bản hành chính, giao dịch pháp lý. Tuy nhiên chữ ký của một người cũng có thể thay đổi theo tâm trạng, sức khỏe, thời gian và chữ ký cũng rất có thể bị giả dạng một cách dễ dàng. Vân tay: Vân tay là các đường vân có trên ngón tay của mỗi người và nó không thay đổi theo thời gian.
Người ta đã tin rằng vân tay là đặc tính duy nhất của từng người. Vân tay là một trong những phương pháp sinh trắc quan trọng đã được sử dụng từ rất lâu trong các vấn đề về pháp lý và điều tra tội phạm. Nó đã được nghiên cứu và phát triển trong một thời gian dài, ngày nay nó cũng đang là một trong những chủ đề nghiên cứu của nhiều nhà khoahọc nhằm nâng cao độ chính xác và tin cậy cho công tác xác thực và phục vụ thiết yếu hơn cho nhu cầu của cuộc sống ngày càng hiện đại. Ngoài các phương pháp trên còn có một số phương pháp sinh trắc khác cũng đang được nghiên cứu và phát triển như nhận dạng qua chuỗi DNA, nhận dạng qua dáng đi của một người, nhận dạng qua khuôn mặt và mống mắt,… 1.