Chương 1.CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI 1. TỔNG QUAN VỀ SINH TRẮC HỌC Sinh trắc học hay Công nghệ sinh trắc học (thuật ngữ khoa học: Biometric) l{ công nghệ sử dụng những thuộc tính vật lý, đặc điểm sinh học riêng của mỗi c| nh}n như v}n tay, mống mắt, khuôn mặt. Mỗi người có một đặc điểm sinh học duy nhất. Dữ liệu sinh trắc học của từng c| nh}n với đặc điểm khuôn mặt, ảnh chụp võng mạc, giọng nói sẽ được kết hợp với nhau bằng phần mềm để tạo ra mật khẩu d{nh cho những giao dịch điện tử, phương thức đó l{ “công nghệ sinh trắc đa nh}n tố”.1: C|c đặc trưng sinh trắc của con người.
Những thiết bị điện tử có khả năng sử dụng dữ liệu sinh trắc học trong 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thời gian thực để bảo vệ thông tin bí mật của con người. Con người sẽ không phải tạo, lưu giữ hay ghi nhớ mật khẩu d{nh cho thư điện tử, thẻ ng}n h{ng. Chính phủ một số nước đ~ thực hiện việc thắt chặt an ninh v{ quản lý hộ chiếu bằng c|ch thử nghiệm công nghệ sinh trắc học. H~ng Cross Match Technologies thiết kế ứng dụng x|c thực sinh trắc học dùng công nghệ nhận diện gương mặt để lấy được đối tượng từ một đ|m đông.
Tại Mỹ, thẻ tín dụng sắp tới kỳ trở th{nh đồ cổ, trong c|c chuỗi siêu thị Thrifway, kh|ch h{ng trả tiền mua h{ng bằng ngón tay…Theo c|c nh{ nghiên cứu của IBM, trong tương lai không xa con người có thể bước tới một m|y rút tiền tự động v{ đọc tên hoặc nhìn v{o một cảm biến nhỏ xíu để rút tiền. Nếu cảm biến nhận ra những đặc điểm duy nhất trong võng mạc của kh|ch h{ng, nó sẽ cho phép người đó giao dịch. Hiện nay đ~ có trên 100 quốc gia sử dụng hộ chiếu điện tử bằng công nghệ nhận dạng v}n tay. Sử dụng v}n tay được đ|nh gi| l{ một giải ph|p bảo mật hữu hiệu v{ x|c nhận nh}n th}n chính x|c.
Nhận dạng khuôn mặt người l{ một công nghệ được ứng dụng rộng r~i trong đời sống hằng ng{y của con người như c|c hệ thống gi|m s|t, quản lý v{o ra, tìm kiếm thông tin một người nổi tiếng,.Có rất nhiều phương ph|p nhận dạng khuôn mặt để n}ng cao hiệu suất tuy nhiên dù ít hay nhiều những phương ph|p n{y đang vấp phải những thử th|ch về độ s|ng, hướng nghiêng, kích thước ảnh, hay ảnh hưởng của tham số môi trường. Nhận dạng khuôn mặt l{ một th|ch thức lớn, vì vậy, nó đ~ thu hút c|c nh{ nghiên cứu từ c|c lĩnh vực kh|c nhau như: t}m lý học, nhận dạng mẫu, mạng tế b{o thần kinh, thị gi|c m|y tính, đồ họa m|y tính … Để tìm hiểu kỹ về vấn đề n{y, ta tìm hiểu về một số công nghệ đ~ được sử dụng phổ biến hiện nay: 1. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đầu thế kỷ XIX, ph|t hiện khoa học thừa nhận hai tính năng quan trọng: Thứ nhất l{ hai kiểu v}n tay kh|c nhau dẫn đến có 2 người kh|c nhau. C|c dấu v}n tay rất hiếm khi có 2 người trùng v}n tay.
Theo kết quả đó dấu v}n tay được đưa v{o nhận dạng tội phạm khi họ phạm tội để lại dấu v}n tay. Những năm 60 của thế kỷ 20, vì m|y tính có khả năng xử lý đồ họa với độ chính x|c cao nên con người bắt đầu nghiên cứu về dấu v}n tay trong vấn đề bảo mật. Hệ thống nhận dạng v}n tay tự động AFIS Zai thực hiện c|c nghiên cứu ph|p luật v{ ứng dụng. Một hệ thống sinh trắc học tốt yêu cầu phải đạt tốc độ xử lý nhanh chóng v{ hiệu quả trong thời gian thực thi để ho{n th{nh qu| trình nhận dạng.
Tất cả c|c hệ thống sinh trắc học bao gồm c|c qu| trình xử lý: thu nhận, giải m~, so s|nh v{ kết hợp. Dấu v}n tay đảm nhận việc xử lý, nó bao gồm c|c công đoạn chụp lại ảnh dấu v}n tay, xử lý hình ảnh dấu v}n tay, khai th|c c|c tính năng để so s|nh sau đó kết hợp lại với nhau để đưa ra thông tin. Thuận lợi của việc sử dụng dấu v}n tay l{ nó đ|ng tin cậy v{ dễ d{ng được chấp nhận. Bạn chỉ cần bỏ ra một khoảng thời gian rất ngắn để có được hình ảnh về dấu v}n tay với một thiết bị lấy dấu v}n tay, nhiều nghiên cứu cho thấy rằng tất cả c|c công nghệ nhận dạng sinh trắc học thì dấu v}n tay hầu như không cấu th{nh h{nh vi x}m phạm cơ thể con người như c|c phương tiện công nghệ kh|c.
Đường chỉ tay (Palm lines) Hầu hết tất cả mọi người đều có c|c khuôn hình b{ntay kh|c nhau, v{ hình dạng b{n tay của con người sau khi đạt đến một độ tuổi nhất định thì nó sẽ không còn thay đổi đ|ng kể nữa. Khi người dùng đặt b{n tay lên trên m|y đọc, b{n tay đó sẽ được chụp lại ảnh không gian 3 chiều từ trên xuống. Tiếp theo, độ d{i v{ hình dạng c|c đốt trên c|c ngón tay được m|y đọc đo đạc. Theo số liệu được sử dụng để x|c định những người kh|c nhau, công nghệ đọc b{n tay có thể được chia th{nh 3 lĩnh vực sau: Ứng dụng của lòng 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com b{n tay, hình d|ng mạch b{n tay v{ ph}n tích hình học ngón tay.
Lập ra những nét đặc trưng kh|c nhau của c|c bức ảnh l{ kh| đơn giản, không sản sinh thiết lập ra một số lượng lớn c|c dữ liệu. Tuy nhiên, với một số lượng đ|ng kể của c|c bản ghi, hình học b{n tay có thể sẽ không ph}n biệt giữa c|c con người với nhau bởi vì c|c đặc điểm trên lòng b{n tay của con người tương tự lẫn nhau. (Nó không giống nhau nhưng nó tương tự nhau nên dẫn đến khó ph}n biệt.) Do đó, việc sử dụng x|c thực bằng phương ph|p sinh trắc học so s|nh giữa c|c b{n tay hình học không thể có được mức độ chính x|c cao nhất. Võng mạc mắt (retina biometrics) Sinh trắc học ph}n tích c|c đặc tính phức tạp v{ duy nhất của mắt có thể được chia th{nh hai lĩnh vực kh|c nhau: mống mắt sinh học (iris biometrics) v{ sinh trắc học võng mạc (retina biometrics).
Mống mắt l{ nhóm m{u bao quanh đồng tử mắt. Một hệ thống nhận dạng mống mắt sử dụng một camera để chụp ảnh lại trong khi phần mềm so s|nh c|c kết quả dữ liệu camera vừa chụp với dữ liệu mẫu đ~ có sẵn trong dữ liệu. Võng mạc l{ một lớp c|c mạch m|u ở phía sau của mắt. Quét võng mạc được thực hiện bởi một cường độ |nh s|ng hồng ngoại thấp để chụp lại c|c đặc điểm của võng mạc.
Một khu vực được gọi l{ bề mặt, nằm ở trung t}m của võng mạc, được quét v{ c|c mô hình mạch m|u được chụp lại. Sinh trắc học võng mạc được xem l{ sinh trắc học tốt nhất. Tuy nhiên, mặc dù kỹ thuật n{y có độ chính x|c cao nhưng kỹ thuật n{y vẫn được cho l{ bất tiện v{ dễ bị x}m nhập. V{ như vậy, rất khó được chấp nhận chung bởi người dùng cuối.
M|y quét võng mạc đòi hỏi c| nh}n con người phải đứng yên trong khi nó đang đọc thông tin võng mạc. Mắt v{ m|y quét võng mạc không có hiệu quả đối với người bị khiếm thị v{ những người bị đục thủy tinh thể. Giọng nói 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com X|c nhận giọng nói l{ x|c nhận khoa học của một người dựa trên đặc điểm giọng nói của họ. Tính năng duy nhất của giọng nói của một người được số hóa v{ so s|nh với dữ liệu mẫu m{ người đó đ~ được ghi lại từ trước “voiceprint” (ghi lại bằng đồ thị sóng }m) được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để x|c minh danh tính.
Nó kh|c với nhận dạng giọng nói bởi vì công nghệ không công nhận lời nói từ chính nó. Thay v{o đó, nó nhận ra người nói c|c từ bằng c|ch ph}n tích đặc điểm duy nhất, chẳng hạn như tần số giữa c|c ngữ }m học. Công nghệ nhận dạng giọng nói có thể l{m cho người nói điều khiển truy cập v{o dịch vụ một c|ch có giới hạn, ví dụ truy cập từ điện tho{i đến ng}n h{ng, c|c dịch vụ cơ sở dữ liệu, shopping hoặc thư thoại, v{ truy cập v{o c|c thiết bị bảo mật. Trong khi nhận dạng giọng nói được công nhận l{ thuận tiện thì nó lại không đ|ng tin cậy do những rủi ro mạo danh, truy cập từ xa v{ có độ chính x|c kém.
Một người bị cảm lạnh hoặc viêm thanh quản có thể có vấn đề khi sử dụng hệ thống nhận dạng giọng nói. Hệ thống có thể sẽ không thừa nhận giọng nói đó v{ từ chối l{ sai thông tin. Nhận dạng mặt người (Face recognition) Hệ thống nhận diện khuôn mặt x|c định một c| nh}n bằng c|ch ph}n tích hình ảnh, khuôn mẫu v{ đ|nh dấu c|c điểm đặc trưng trên gương mặt. Có hai phương ph|p cơ bản để xử lý dữ liệu: video v{ hình ảnh nhiệt.
Tiêu chuẩn kỹ thuật video l{ dựa v{o hình ảnh chụp khuôn mặt của m|y camera. Kỹ thuật hình ảnh nhiệt ph}n tích mô hình nhiệt ph|t sinh của c|c mạch m|u dưới lớp da mặt. Sự hấp dẫn của hệ thống sinh trắc học n{y l{ có thể hoạt động “hands = free” (không sử dụng tay), dẫn đến hạn chế số lượng tường t|c giữa người v{ m|y móc. Tuy nhiên, hệ thống n{y không đ|ng tin cậy v{ m|y móc thì rất đắt tiền.
Ví dụ, nó sẽ không ph}n biệt được c|c cặp sinh đôi v{ sinh ba giống 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhau, Không nhận ra người sử dụng sau khi họ cắt tóc v{ không nhận ra người thay đổi từ đeo kính th{nh không đeo kính. DNA (Dioxyribo Nucleic Acid) Thuật ngữ "DNA" viết tắt của Dioxyribo Nucleic Acid. DNA được tìm thấy trong mọi tế b{o của mọi sinh vật, v{ nó chứa c|c thông tin thực hiện c|c hoạt động của tế b{o. Kể từ khi ph}n tích được cấu trúc DNA của mỗi người l{ ho{n to{n l{ độc nhất vô nhị, DNA được ph}n tích một c|ch rất chính x|c để chứng minh việc nhận dạng.
Do thử nghiệm rộng r~i v{ yêu cầu thuận lợi về công nghệtiên tiến, tuy nó không phải l{ c|ch khoa học nhất để tiết kiệm chi phí sinh trắc học, nhưng khi x|c định l{ cần thiết phải l{m thì phương ph|p n{y l{ đ|ng tin cậy nhất.HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI 1. Bài toán nhận dạng mặt người và những khó khăn 1. Bài toán nhận dạng mặt người Hệ thống nhận dạng mặt người l{ một hệ thống nhận v{o l{ một ảnh hoặc một đoạn video (một chuỗi c|c ảnh).