회전축과 최적화된 핑거코드를 이용한 지문 색인 = Fingerprint indexing with rotary axis and the optimal fingercode
저자
발행사항
서울 : 연세대학교 대학원, 2002
학위논문사항
학위논문(석사)-- 연세대학교 대학원: 전기전자공학과 2002. 8
발행연도
2002
작성언어
한국어
주제어
KDC
566.74 판사항(4)
발행국(도시)
서울
형태사항
vi, 49p. : 삽도 ; 26 cm.
일반주기명
지도교수: 김재희
소장기관
지문 인식 시스템은 크게 두 가지로 일대일 정합(Matching)을 하는 지문검증(Verification) 시스템과 일대다 정합을 하는 지문 인증(Identification) 시스템으로 나눌 수 있다. 검증 시스템은 아이디나 카드를 이용해 사용자의 정보를 알려주고 사용자가 실제 본인인지를 검증하는 것이고, 인증 시스템은 사전에 개인 정보를 전혀 입력하지 않고, 지문 영상만을 입력해 사용자가 누구인지를 가려내는 시스템이다. 전자는 정합을 일회만 함으로서 본인 여부를 알 수 있지만 후자는 사용자가 누구인지를 모르기 때문에 시스템에 저장되어 있는 모든 지문과 정합을 해 보아야 한다는 문제점이 있다. 따라서 입력된 지문 영상을 이용해 시스템에 저장되어 있는 지문 정보에서 후보를 찾아내야 하는 지문검색 과정이 필요하다.
지문 검색 방법 중 주요 방법으로 특징점의 삼각 패턴을 이용한 방법과 핑거코드를 이용한 방법이 있다. 특징점의 삼각패턴은 지문에서 특징점(minutiae)을 추출해 특징점 간 삼각패턴의 정보를 이용하여 입력 지문과 저장 지문간 유사한 삼각 패턴의 검출로 검색하는 것이고, 핑거코드를 이용한 방법은 다음과 같다. 지문 영상이 시스템에 입력되면 기준점으로 중심점을 선정하고, 각도에 따라 16개, 거리에 따라 5개의 섹터로 나눈다. 그 영역을 웨지링(Wedge-Ring)이라고 한다. 각 섹터마다 정규화(Normalization)를 하고, 웨지링에 0도부터 180도까지 22.5도 간격으로 8개 방향에 대해 가보(Gabor) 필터를 컨버류션(Convolution) 한다. 이렇게 만들어진 영상 신호에 대해 각 섹터마다 영상 신호의 표준편차를 구한다. 이러한 표준 편차는 코드 값으로 쓰이고, 시스템에서 실제 지문영상을 대신해 저장되어지는 핑거코드가 된다. 이 핑거코드를 가지고 입력지문과 저장지문간의 유사도를 계산하여 검색한다. 삼각패턴은 특징점의 추출이 일정하지 않고 거짓 특징점등이 생겨나 핑거코드를 이용하는 방법이 상대적으로 검색율(Penetration Rate)이 우수했다. 따라서 본 논문에선 핑거코드를 이용한 방법에 대해 문제점을 분석하고 이를 극복할 수 있는 개선된 알고리즘을 제안한다.
우선 섹터의 크기와 개수를 지문의 융선의 주파수를 고려 거부율 대비 최적화를 하여 41.5%의 거부율을 2.8%로 줄였고, 중심점의 정밀도를 높이기 위해서 변형된 사인 콤포넌트 방법을 이용 3.783픽셀의 중심점 위치의 에러를 2.368픽셀로 줄였다. 또한 회전을 고려하지 않고 입력된 지문 영상에 대해 핑거코드를 생성하는 방법에서 회전축을 이용 좀 더 일관된 핑거코드를 생성하였다. 기존 방법에서 가장 취약점이었던 실행 시간은 하프 가보 필터(half gabor filter)를 이용하여 연산량을 절반으로 줄임으로서 3.74초의 실행 시간을 1.1초로 단축시켰다.
We can divide the fingerprint identification system into man to man verification system and man to men identification system. Verification system verifies an user be the person himself by ID or card. Identification system identifies an user who he be without any his personal information by only his fingerprint image. Because the verification system know who the user be, it can know the user be the person himself by only one time matching, while identification system don't know who an user be, it has the problem to match his fingerprint with all fingerprints in the fingerprint database. If there are hundreds or thousands of fingerprints in the database, it is impassible to match an user to all fingerprints in the real system. Therefore, Identification system needs the processing to search the candidate fingerprints in the database by an user's fingerprint
There are usually two the fingerprint search methods. One is using triplet based features, the other is using fingercodes. Triplet based approach is to search between an users and those in the database with the common triangle features to extract from minutiae of fingerprints. Fingercode approach is to search between them with next orders. First, if an user's fingerprint input on the system, the core point is selected by the reference point. Second, divide the around of the reference point with 16 wedges and 5 rings. Third, convolute the area by gabor filter per 22.5˚ from 0˚ to 180˚ Forth, calculate standard deviation values of image signal values per sector in the wedge-ring areas. these standard deviation values are used in fingercodes saved as data in the real system. Finally, search between an users and those in the database by calculation similarity between them by these fingercodes. Comparing with those methods, fingercode approach is more predominating than triplet based approach in penetration rate. Therefore, after analyzation fingercode approach's problem, I suggests an advanced fingercode approach to overcome the problems.
By optimizing the wedge-ring's sector size and counts considering ridge frequency, reduced denied rates from 41.5 % to 2.8 %. By modified sine component method to be accurate the core point position, reduced core point's position error from 3.78 pixels to 2.37 pixel. By using rotary axis in the various rotated fingerprint images, composed the more continual fingercodes. Above of all, the worst problem, much processing times is reduced from 3.74 ms to 1.1 ms by using half gabor filter.
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