Идентификация личности по отпечаткам пальцев

Содержание

Теоретическая часть 

Должностные обязанности  оператора ЭВМ       

Организация рабочего места        

Операционная система  Windows 7       

Программа создания электронных  презентаций MS Power Point   

Практическая  часть.

Тема «   Система  индефикации личности по отпечатку  пальцев»   

1. Введение

2. Дактилоскопия

1. История    

2. Информационные признаки отпечатков пальцев

3. Стандарты на отпечатки пальцев

4. Принцип сравнения отпечатков по локальным признакам

5. Другие подходы к сравнению отпечатков

6. Метод на основе глобальных признаков

7. Метод сравнения отпечатков на основе графов

3. Практическое применение дактилоскопии   

4. Заключение           
5. Список используемой литературы       

 

Должностные обязанности  оператора ЭВМ

 

Оператор ЭВМ обязан осуществлять следующие трудовые функции:

Вести процесс обработки  информации на электронно-вычислительных машинах по рабочим инструкциям  с пульта управления.

Вводить информацию в электронно-вычислительные машины (ЭВМ) с технических носителей  информации и каналов связи и  вывод ее из машины.

Передавать по каналам  связи полученных на машинах расчетных  данных на последующие операции.

Осуществлять подготовку технических носителей информации на устройствах подготовки данных.

Осуществлять запись, считывание и перезапись информации с одного вида носителей на другой.

Контролировать технические  носителей информации.

Обеспечивать проведение вычислительного процесса в соответствии с рабочими программами.

Наблюдать за работой ЭВМ.

Устанавливать причины сбоев  в работе в процессе обработки  информации.

Записывать сведения об использовании  машинного времени и замеченных дефектах работы машин в журнал по учету машинного времени.

Оформлять результаты выполненных  работ.

В случае служебной необходимости  оператор ЭВМ может привлекаться к выполнению своих обязанностей сверхурочно, в порядке, предусмотренном  законодательством.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Организация рабочего места

Рабочее место оператора  ЭВМ должно состоять из 
стола с размещенным на нем монитором, клавиатурой, подставкой под документы, кресла и подставки для ног

 

Стол для компьютера

 

Оптимальные размеры стола зависят от размеров монитора и клавиатуры, но ориентировочно они должны быть шириной не менее 90 см, длиной - 160см.

Желательно чтобы высота стола могла регулироваться в соответствии с вашим ростом. Это условие становится более значимым, если компьютером пользуется ребенок.

При естественном освещении  стол нужно поставить дальше от окна, чтобы свет падал с левой стороны.

Если вам необходимо работать с какими-либо документами, желательно расположить их на подвижной подставке, которая должна находится в одной плоскости и на одной высоте с экраном.

 

Монитор

 

Экран монитора должен находиться от глаз на расстоянии не менее 40 см. Оптимальное расстояние подбирается с учетом характера работы (набор текста, компьютерная графика и т.д.), размера диагонали экрана и остроты вашего зрения, и именно таким образом, чтобы не приходилось напрягать зрение.

Плоскость экрана должна быть расположена вертикально или с наклоном на вас, это позволит избежать напряжения мышц шеи и спины.

Угол зрения, при котором обеспечивается оптимальное различие символов на экране, находится в пределах 15 - 20 градусов.

Если ваш компьютер  выполнен в desktop [десктоп] корпусе, то не следует ставить на него монитор, так как смотреть на монитор нужно  сверху вниз. Этому может способствовать, в том числе, установка монитора на втором столе, уровень которого ниже первого. 
Кресло

 

Для работы очень важно  иметь удобное подвижное кресло, в котором регулируется все: высота, наклон спинки, расстояние спинки от сидения.

Обязательно подбирайте кресло с подлокотниками, это поможет менять позу и положение рук.

Лучше если подлокотники будут короткими и обеспечат положение рук чуть выше стола.

Выбирайте кресло с невысокой спинкой, максимум до ваших лопаток. Такое кресло гораздо более удобно и лучше способствует правильной осанке во время работы.

Чтобы ноги были расслаблены  и не затекали, лучше использовать подставку для ног с регулируемым углом наклона от 0 до 30 градусов.

Помните, если ваши ноги не касаются пола, то вы обязательно будете сутулиться.

 

Операционная  система Windows 7

Windows 7 — пользовательская операционная система семейства Windows NT, следующая по времени выхода заWindows Vista. В линейке Windows NT система имеет номер версии 6.1 (Windows 2000 — 5.0, Windows XP— 5.1, Windows Server 2003 — 5.2, Windows Vista и Windows Server 2008 — 6.0). Серверной операционной системой того же семейства выступает Windows Server 2008 R2, интегрируемой операционной системой этого семейства (облегченной версией, встраиваемой в устройства) — Windows Embedded Standard 2011 (Quebec), мобильной — Windows Embedded Compact 2011 (Chelan, Windows CE 7.0).

Операционная система поступила  в продажу 22 октября 2009 года  — меньше, чем через три года после выпуска предыдущей операционной системы, Windows Vista. Партнёрам и клиентам, обладающим лицензией Volume Licensing, доступ к RTM был предоставлен 24 июля 2009 года. В интернете оригинальные установочные образы финальной версии системы были доступны с 21 июля 2009 года.

 

Программа создания электронных презентаций MS Power Point

 

PowerPoint — это программа, предназначенная для создания материалов, которые можно представлять аудитории с помощью проектора. Использование таких материалов в качестве сопровождения к докладу или коммерческому предложению называется презентацией. В PowerPoint можно создавать слайды с цветным текстом, фотографиями, иллюстрациями, чертежами, таблицами, графиками и видеороликами и эффектные переходы между слайдами. Функция анимации позволяет создавать анимированный текст и иллюстрации. Также можно добавить в презентацию звуковые эффекты и закадровый текст. Более того, презентацию можно напечатать, создав таким образом раздаточные материалы для аудитории.

Приложение PowerPoint входит в  состав пакета Office, представляющего  собой набор программных продуктов  для создания документов, электронных  таблиц и презентаций, а также  для работы с электронной почтой.

 

Система индефикации  личности по отпечатку пальцев

Введение

В наше время пароли, персональные идентификационные номера и специальные  идентификационные карточки стали  жизненной необходимостью. Например, чтобы получить наличные из банкомата, Вам потребуется код PIN, чтобы  получить доступ к почтовой программе  или к определенной категории  компьютерных данных, необходим пароль. В свете последних событий, происходящих в мире, особенно в связи с ростом активности международного терроризма, вопросам безопасности уделяется все  более пристальное внимание.

Таким образом, человек должен хранить  в своей памяти огромное количество различных комбинаций цифр и букв. Чтобы облегчить участь современного человека, компании, специализирующиеся на производстве компьютеров, начали заниматься разработкой биометрических технологий. Биометрия – эта наука, изучающая  возможности использования различных  характеристик человеческого тела (будь то отпечатки пальцев или  уникальные свойства человеческого  зрачка или голоса) для идентификации  каждого конкретного человека. Пользуясь  биометрическими технологиями, человек  никогда не сможет забыть необходимый  ему пароль или код, поскольку  его большой палец, голос или  зрачок глаза всегда находятся с  ним.

В этой работе я хочу рассказать о системе, и ее применении, под названием «Дактилоскопия».

 

 

 

 

 

 

 

 

Дактилоскопия.

Дактилоскопи́я — метод идентификации человека по отпечаткам пальцев (в том числе по следам пальцев и ладоней рук), основанный на уникальности рисунка кожи. Широко применяется в криминалистике. Основан на идеях англичанина Уильяма Гершеля, выдвинувшего в 1877 году гипотезу о неизменности папиллярного ладонных поверхностей кожи человека. Эта гипотеза стала результатом долгих исследований автора, служившего полицейским чиновником в Индии

Отпечаток пальца образует так называемые папиллярные линии на гребешковых  выступах кожи, разделенных бороздками. Из этих линий складываются сложные  узоры (дуговые, петлевые и завитковые), которые обладают свойствами индивидуальности и неповторимости, что позволяет  абсолютно надежно идентифицировать личность. Хотя процент отказа в  доступе уполномоченных пользователей  составляет около 3, процент ошибочного доступа – меньше одного к миллиону. Преимущества доступа по отпечатку  пальца – простота использования, удобство и надежность. Весь процесс идентификации  занимает мало времени и не требует  усилий от тех, кто использует данную систему доступа. Исследования также  показали, что использование отпечатка  пальца для идентификации личности является наиболее удобным из всех биометрических методов. Вероятность  ошибки при идентификации пользователя намного меньше в сравнении с  другими биометрическими методами. Кроме того, устройство идентификации  по отпечатку пальца не требует много  места на клавиатуре или в механизме.

Образ отпечатка пальца, как правило, сохраняется в двоичном коде, где  каждый пиксель рисунка описывается 8 битами, то есть 256 оттенками серого цвета. В передовых системах сканирования цифровой образ отпечатка обрабатывается с помощью специального алгоритма  улучшения изображения. Этот алгоритм обеспечивает обратную связь с датчиком для регулирования параметров сканирования. Когда датчик фиксирует окончательный образ, алгоритм настраивает контрастность и четкость изображения отпечатка для получения наилучшего качества.

Методы опознания отпечатка  пальца основаны на сравнении с образцами  или на использовании характерных  деталей.

При опознании по деталям из образа извлекаются только специфические  места, где найдена особенность (деталь). Обычно это либо окончание гребня, либо его раздвоение. Содержание шаблона  в этом случае составляют относительные  координаты и сведения об ориентации детали. Распознающий алгоритм отыскивает и сравнивает между собой соответствующие  детали. Ни поворот отпечатка пальца, ни его параллельный перенос (сдвиг) не влияют на функционирование системы, поскольку алгоритм работает с относительными величинами.

Дактилоскопи́я — метод идентификации человека по отпечаткам пальцев (в том числе по следам пальцев и ладоней рук), основанный на уникальности рисунка кожи. Широко применяется в криминалистике. Основан на идеях англичанина Уильяма Гершеля, выдвинувшего в 1877 году гипотезу о неизменности папиллярного ладонных поверхностей кожи человека. Эта гипотеза стала результатом долгих исследований автора, служившего полицейским чиновником в Индии.

 

История

Многие исследователи (Бертран, Стокис и другие) нашли свидетельства того, что людей интересовали узоры на их руках ещё и в доисторическую эпоху. Например, в 1832 году, при раскопках кургана на острове Гавр-Инис (Франция), нашли каменные плиты, на которых были чертежи с изображением папиллярных узоров пальцев рук. Вначале учёные видели в них символы друидов, или буквы, которые считали буквами финикийского, кельтиберийского, кельтического, этрусского алфавитов, или думали, что они свидетельствуют о культе змей, поскольку представляли собой змееобразно извивающиеся кривые линии. И т.д. В 1885 году Александр Бертран в статье в журнале «Magasin pitrotesque» отметил сходство этих изображений с узорами на пальцах. В 1920 году французский исследователь Стокис убедительно доказал, что бретонские изображения на скалах — это рисунки папиллярных узоров. Это была чрезвычайно разнообразная и довольно-таки полная коллекция изображений папиллярных линий человеческих ногтевых фаланг и ладоней.

В VI—VII веках в Китае для подписания каких-то документов использовался отпечаток пальца руки. Правда, никто не приводит данных, что при этом был важен рисунок узора на пальце, что он использовался для идентификации личности. Важен был лишь «след прикосновения». Основания для таких подписей, посредством отпечатков пальцев, были не биологического характера, а мистические. Считалось важным, войдя в соприкосновение с документом, включиться в него частицей своей личности, оставить на нём след своего тела.

Фирман Мухаммеда

Известен отпечаток ладони пророка Мухаммеда на так называемом фирмане Мухаммеда — охранной грамоте, которую он дал христианскому монастырю Святой Екатерины на Синае в 620-е годы н. э., скрепив его отпечатком собственной ладони. Фирман гарантирует монастырю неприкосновенность, свободу отправления в нём богослужений, а также предоставляет синайским монахам налоговые льготы. В 1517 году, когда турецкий султан Селим I захватил Египет, и безопасность монастыря была под угрозой, монахи предъявили завоевателям фирман Мухаммеда. Султан затребовал документ в Стамбул, где поместил его в султанской сокровищнице, а монахам направил перевод фирмана на турецкий язык. Копия фирмана ныне выставлена в монастырской галерее икон.

Узор на пальцах со времен античности интересовал, прежде всего под углом хиромантии. Если говорить о научном периоде развития дактилоскопии, то считается, что впервые папиллярные узоры научно описал итальянский естествоиспытатель Марчелло Мальпиги в своем труде De externo tactus organo ("О внешних органах чувств", 1665): «рассматривая крайнюю верхнюю часть пальца, наблюдаем бесчисленные морщины, которые как будто идут кругообразно или извиваясь». При рассмотрении в микроскоп он наблюдал, что в этих сосочковых линиях посередине видны потовые отверстия: «видны открытые отверстия для пота, расположенные посреди хребтов извивающихся морщин». Подобные исследования делали и другие анатомы, описывали в своих трудах. Например, Кристиан Яков Гинце в 1747 году выпустил сочинение «Анатомические исследования папиллярных линий кожи, служащих для осязания».

Особо отмечают работу «К вопросу  об исследовании физиологии и кожного  покрова человека» (1823 г.) Йогана Пуркинье, которая является первым трудом, содержащим описание и классификацию узоров кожи на пальцах. Но затем Пуркинье никогда не возвращался к этой своей работе, не предвидел последствий её для криминалистики. Его открытие не привлекло к себе тогда ничьего внимания.

Развиваться же наука об этих узорах, причём не голой теории ради, а для конкретного, практического  её применения, стала лишь во второй половине XIX века. Видимо к тому времени  на неё, как говорится, «созрел социальный заказ». Подтверждением этому, то есть тому, что это был «социальный заказ», что в ней возникла потребность, является то, что в течение довольно краткого периода времени разные люди в разных концах света, в некоторых случаях совершенно независимо друг от друга, не зная о работах других своих коллег, создали и развили прикладную науку дактилоскопии до уровня её практического применения и использования.

Широкому распространению  дактилоскопии препятствовало отсутствие простой и надежной классификации  папиллярных узоров. Первый шаг на пути ее создания сделал выходец из Далмации аргентинский полицейский  чиновник Иван Вучетич (1858–1925). В сентябре 1891 г. он разработал десятипальцевую систему классификации дактилоскопических отпечатков, которую затем непрерывно улучшал и шлифовал до 1904 г.

          Первые сведения о применении  дактилоскопии в Аргентине относятся  к 1892 г., когда по кровавым отпечаткам  пальцев одна женщина была  изобличена в убийстве своих  двоих детей.

 
 
Дактилоскопическая классификация  Вучетича осталась в те годы неизвестной  в Европе, которая всю честь  решения этой задачи приписала помощнику  комиссара английской полиции сэру Эдварду Р. Генри, бывшему шефом  полиции в Бенгалии. Его классификация  папиллярных узоров оказалась настолько  удачной, что используется во многих странах в неизменном виде и в  наши дни, либо легла в основу других систем.

Началось триумфальное шествие  дактилоскопии по всему миру: 1896 г. – Аргентина, 1897 г. – Британская Индия, 1902 г. – Венгрия и Австрия, 1903 г. – Германия, Бразилия и Чили, 1906 г. – Россия и Боливия, 1908 г. –  Перу, Парагвай, Уругвай. Дольше всех сопротивлялась дактилоскопии Франция. Однако в августе 1911 г. из Лувра похитили знаменитый шедевр Леонардо да Винчи «Мона Лиза», и это сильно повлияло на общественное мнение. Поэтому когда весной 1914 г. в Монако собрался Международный полицейский конгресс, который должен был решить, какому методу идентификации преступников следует отдать предпочтение, неслучайной оказалась победа дактилоскопии.

 

Информационные  признаки отпечатков пальцев

рис. 1 

 

Отпечаток пальца на бумаге

В каждом отпечатке пальца можно определить два типа признаков  — глобальные и локальные.

Глобальные признаки —  те, которые можно увидеть невооружённым  глазом:

Папиллярный узор

Область образа — выделенный фрагмент отпечатка, в котором локализованы все признаки.

Остров — пункт, локализованный в середине отпечатка или некоторой выделенной области.

Пункт «дельта» — начальная  точка. Место, в котором происходит разделение или соединение бороздок папиллярных линий, либо очень короткая бороздка (может доходить до точки).

Тип линии — две наибольшие линии, которые начинаются как параллельные, а затем расходятся и огибают  всю область образа.

Счётчик линий — число  линий на области образа, либо между  ядром и пунктом «дельта».

Типы папиллярных узоров:

1 — 4 — узоры типа  «петля» (левая, правая, центральная,  двойная), 5 и 6 — узоры типа  «дельта» или «дуга» (простая  и острая), 7 и 8 — узоры типа  «спираль» (центральная и смешанная))

рис.2

 

рис.3

 

 

Другой тип признаков  — локальные. Их называют минуциями — уникальные для каждого отпечатка признаки, определяющие пункты изменения структуры папиллярных линий (окончание, раздвоение, разрыв и т. д.), ориентацию папиллярных линий и координаты в этих пунктах. Каждый отпечаток содержит до 70 минуций.

рис.4

рис.5

Бифуркация

рис.6

Практика показывает, что  отпечатки пальцев разных людей  могут иметь одинаковые глобальные признаки, но совершенно невозможно наличие  одинаковых микроузоров минуций. Поэтому глобальные признаки используют для разделения базы данных на классы и на этапе аутентификации. На втором этапе распознавания используют уже локальные признаки.

 

Стандарты на отпечатки  пальцев

Сейчас в основном используются стандарты ANSI и ФБР США. В них  определены следующие требования к  образу отпечатка:

• каждый образ представляется в формате несжатого TIF;
• образ должен иметь разрешение не ниже 500 dpi;
• образ должен быть полутоновым с 256 уровнями яркости;
• максимальный угол поворота отпечатка от вертикали не более 15 градусов;
• основные типы минуций — окончание и раздвоение.

Обычно в базе данных хранят более одного образа, что позволяет  улучшить качество распознавания. Образы могут отличаться друг от друга сдвигом  и поворотом. Масштаб не меняется, т.к. все отпечатки получают с  одного устройства.

Российские биометрические стандарты, регламентирующие качество дактилоскопических изображений:

• ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-4-2006

Автоматическая идентификация. Идентификация биометрическая. Форматы  обмена биометрическими данными. Часть 4. Данные изображения отпечатка  пальца.

• ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-2-2005

Автоматическая идентификация. Идентификация биометрическая. Форматы  обмена биометрическими данными. Часть 2. Данные изображения отпечатка  пальца - контрольные точки.

• ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3-2009

Автоматическая идентификация. Идентификация биометрическая. Форматы  обмена биометрическими данными. Часть 3. Спектральные данные изображения  отпечатка пальца

 

 

 

• ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-8-2009

Автоматическая идентификация. Идентификация биометрическая. Форматы  обмена биометрическими данными. Часть 8. Данные структуры остова отпечатка  пальца

 

Принципы сравнения  отпечатков по локальным признакам

(Локальные признаки —  минуции) Этапы сравнения двух отпечатков:

Этап  1. Улучшение качества исходного изображения отпечатка. Увеличивается резкость границ папиллярных линий.

Этап   2. Вычисление поля ориентации папиллярных линий отпечатка. Изображение разбивается на квадратные блоки, со стороной больше 4 пикселей и по градиентам яркости вычисляется угол t ориентации линий для фрагмента отпечатка.

Этап  3. Бинаризация изображения отпечатка. Приведение к чёрно-белому изображению (1 bit) пороговой обработкой.

Этап 4. Утончение линий изображения отпечатка. Утончение производится до тех пор, пока линии не будут шириной 1 пиксель.

Этап   5. Выделение минуций. Изображение разбивается на блоки 9х9 пикселей. После этого подсчитывается число чёрных (ненулевых) пикселей, находящихся вокруг центра. Пиксель в центре считается минуцией, если он сам ненулевой, и соседних ненулевых пикселей один (минуция «окончание») или два (минуция «раздвоение»).

Координаты обнаруженных минуций и их углы ориентации записываются в вектор: W(p)=[(x1, y1, t1), (x2, y2, t2)…(xp, yp, tp)] (p — число минуций). При регистрации пользователей этот вектор считается эталоном и записывается в базу данных. При распознавании вектор определяет текущий отпечаток (что вполне логично).

Этап   6. Сопоставление минуций.

Два отпечатка одного пальца будут отличаться друг от друга поворотом, смещением, изменением масштаба и/или  площадью соприкосновения в зависимости  от того, как пользователь прикладывает палец к сканеру. Поэтому нельзя сказать, принадлежит ли отпечаток  человеку или нет на основании  простого их сравнения (векторы эталона  и текущего отпечатка могут отличаться по длине, содержать несоответствующие минуции и т. д.). Из-за этого процесс сопоставления должен быть реализован для каждой минуции отдельно.

Этапы сравнения:

• Регистрация данных.
• Поиск пар соответствующих минуций.
• Оценка соответствия отпечатков.

При регистрации определяются параметры аффинных преобразований (угол поворота, масштаб и сдвиг), при которых некоторая минуция из одного вектора соответствует некоторой минуции из второго.

При поиске для каждой минуции нужно перебрать до 30 значений поворота (от −15 градусов до +15), 500 значений сдвига (от −250 пкс до +250 пкс — хотя иногда выбирают и меньшие границы) и 10 значений масштаба (от 0,5 до 1,5 с шагом 0,1). Итого до 150 000 шагов для каждой из 70 возможных минуций. (На практике, все возможные варианты не перебираются — после подбора нужных значений для одной минуции их же пытаются подставить и к другим минуциям, иначе было бы возможно сопоставить практически любые отпечатки друг другу).

Оценка соответствия отпечатков выполняется по формуле, где D — количество совпавших минуций, p — количество минуций эталона, q — количество минуций идентифицируемого отпечатка). В случае, если результат превышает 65 %, отпечатки считаются идентичными (порог может быть понижен выставлением другого уровня бдительности).

Если выполнялась аутентификация, то на этом всё и заканчивается. Для  идентификации необходимо повторить  этот процесс для всех отпечатков в базе данных (затем выбирается пользователь, у которого наибольший уровень соответствия (разумеется, его результат должен быть выше порога 65 %)).

 

Другие подходы  к сравнению отпечатков

Несмотря на то, что описанный  выше принцип сравнения отпечатков обеспечивает высокий уровень надёжности, продолжаются поиски более совершенных (и скоростных) методов сравнения, как например система AFIS (Automated fingerprint identification systems — системы автоматизированной идентификации отпечатков пальцев). В Белоруссии - АДИС (автоматическая дактилоскопическая индефикационная система). Принцип работы системы: по бланку «забивается» дактилокарта, личная информация, отпечатки пальцев и ладоней. Расставляются интегральные характеристики (еще приходится редактировать вручную плохие отпечатки, хорошие система расставляет сама) рисуется «скелет» т.е. система как бы обводит папиллярные линии, что позволяет ей в будущем определять признаки весьма точно. Дактилокарта попадает на сервер где и будет храниться всё время.

«Следотека» и «след». «След» — отпечаток пальца, снятый с места происшествия. «Следотека» — база данных следов. Как и дактилокарты, так и следы отправляются на сервер и автоматически идет сравнение его с дактокартами, как уже имеющимися, так и нововведенными. След находится в поиске, пока не найдется подходящая дактилокарта. Далее работой занимаются криминалисты.