% Tento soubor nahraďte vlastním souborem s obsahem práce.
%=========================================================================
% Autoři: Michal Bidlo, Bohuslav Křena, Jaroslav Dytrych, Petr Veigend a Adam Herout 2019

% Pro kompilaci po částech (viz projekt.tex), nutno odkomentovat a upravit
%\documentclass[../projekt.tex]{subfiles}
%\begin{document}

\chapter{Úvod}
\label{uvod}

Snímání a zpracování otisků prstu patří mezi nejvýznamější části moderní biometrie. 
Využíváno je v mnoha oborech, zejména však v kriminalistice.
Tato práce se věnuje zpracování snímku otisku prstu, který může být pořízen různými způsoby, 
jeho následnou úpravou, převodem na 3D model, který lze následně vytisknout na 3D tiskárně.

V kapitole druhé se nachází shrnutí dosavadních poznatků o otiscích prstů, historii a technologiích snímání a jejich falzifikaci.

V kapitole třetí jsou navrhnuty aplikace a knihovna filtrů, které umožní upravovat nasnímaný otisk, stanoveny jejich požadavky a specifikace.

V kapitole čtvrté je popsána implementace této aplikace a související knihovny, jejich testování a zhodnocení.

V kapitole páté jsou převedené modely otisků vytištěny na 3D tiskárně, otestovány na různých typech senzorů a zhodnoceny.
Jsou zde také navržena vylepšení aplikace.


\chapter{Ohlédnutí za existujícími způsoby tvorby falzifikátů.}
\label{teorie}

\section{Otisky prstů}

    Všichni lidé mají na povrchu prstů vyvýšené linie, tzv. papilární linie, které jsou formovány ještě před naším narozením a během života jsou neměnné. 
    Papilární linie jsou pro každého člověka jedinečné. 
    Dá se tedy říci, že každý člověk, u kterého nedošlo k jejich poškození v důsledku nemoci, nebo fyzického zranění, se jimi dá jednoznačně identifikovat.
    Papilární linie mívají rozměry 0.2 - 0.5 mm na šířku a 0.1 - 0.4 mm na výšku.
    Otisk prstu je tedy grafickou reprezentací papilárních linií\cite{Drahansky-Orsag-2011}.

\subsection{Klasifikace otisků prstu}

    Při práci s automatizovaným procesem identifikace otisků prstů lze podle vzoru, tvořeného papilárními liniemi rozdělit do několika tříd. 
    Mezi tyto patří: oblouk, klenutý oblouk, spirála, levá a pravá smyčka.
    Otisky se podle nich dají zařadit do jedné ze tříd a při hledání otisku v databázi lze otisk porovnávat jen s otisky stejné třídy.
    Pro potřeby daktyloskopie se dále používají pojmy delta, pro oblast v otisku, 
    kde se papilární linie rozchází do tří směrů, jádro, pro střed otisku, který se nachází na nejspodnějším vyklenutí papilárních linií a typové linie.
    Další klasifikací, která může zůžit vyhledávancí množinu je počet papilárních linií mezi určitými body otisku, např. mezi jádrem a deltou otisku.
    Podle těchto metrik lze výrazně zůžit oblast vyhledávání v databázi.
    \cite{Drahansky-Orsag-2011}.

    Pro samotné rozlišení otisků prstů je však třeba použít útvary, které tvoří papilární linie, tzv. markanty. 
    Základními typy markantů jsou vidlička, což je rozdělení papilární linie na dvě a ukončení, které značí ukončení papilární linie. 
    Z těchto dvou základních lze následně odvodit celou řadu složených markantů, které se dají využít pro přesnější identifikace otisku.
    Spolu s typem markantu lze také jako metriku použít orientaci markantu, neboli směr, kterým by se pozměněná linie ubírala, 
    kdyby zde neexistoval markant\cite{Drahansky-Orsag-2011}.

\subsection{Otisky prstů v historii}

    Použití identifikace člověka pomocí otisků jeho prstů je možné vysledovat skrze historii lidstva.
    Nejstarší známé použití otisků prstů k identifikaci jedince je přisouzeno Babyloňanům v období kolem roku 1800 př. n. l.
    Ti používali otisky prstů k identifikaci zatčených lidí. 
    Ve starověké Číně, během vlády dynastie Qin, se otisky prstů používaly ke zjišťování totožnosti lidí \cite{Qinghai-Gao-2014}.
    \todo{TODO}

\section{Snímání otisků prstu}

    Získání otisků prstů může být provedeno mnoha způsoby. 

\subsection{Neelektronické metody snímání otisků prstu}

    Kromě elektronických snímačů otisků se v praxi stále využívají daktyloskopické karty, 
    což jsou papírové karty s obtisknutými otisky, které lze do počítače načíst scannerem.
    K otisknutí prstů se používá inkoust, který se nejprve nanese na podkožku, a potéválením na vrcholky papilárních linií.
    Poté se prst oválí na kartu a tím vznikne válený otisk\cite{Kopecky-2021}. 
    Typicky se váleně otiskne všech deset konečků prstů. Dále se píchaně otisknou celé články prstů obou rukou a oba palce, 
    může se přistoupit i k sejmutí otisků celých dlaní obou rukou\cite{Drahansky-Orsag-2011}\cite{Kopecky-2021}.

\subsection{Snímače otisků prstu}

    V moderních systémech se pro rozpoznání otisků používá celá řada snímačů otisků prstů.

\subsubsection{Optický snímač otisku prstu}

    Optický snímač je nejstarší metodou získávání otisků prstů. 
    Prst je typicky osvětlen skrze skleněnou plochu, vyfotografován a analýzou světlých a tmavých oblastí nasnímaných dat jsou získány požadované rysy.
    Existují také modely, které nevyžadují přiložení prstu na sklo, dokážou jej zachytit např. na snímku z kamery.
    Mohou mít různé rozlišení, vyšší rozlišení obvykle znamená zabezpečnější zařízení.
    I tak nejsou tyto snímače příliš bezpečné, protože je možné je oklamat např. fotografií otisku, nebo 3D modelem prstu.

\subsubsection{Kapacitní snímač otisku prstu}

    Tato technologie se spoléhá na velké množství miniaturních vodivých destiček, které se přiložením papilární linie stanou elektrodou kondenzátoru.
    Pokd nad destičkou je mezera mezi liniemi, náboj v kondenzátoru zůstane stejný. 
    Lze tak detekovat, ke kterým destičkám je přiložena papilární linie a po zpracování a uspořádání těchto dat do matice je možné hledat markanty.
    Oproti optickému snímači je mnohom těžší jej oklamat, protože je nutné, aby falzifikát obsahoval elektrický náboj. 
    Fotografie, ani běžný plastový model tedy fungovat nebudou.


\subsubsection{Ultrazvukový snímač otisku prstu}
    
    Nejnovější ze snímačů otisku prstů, ultrazvukový, se skládá z ultrazvukového přijímače a vysílače.
    Papilární linie a prostor mezi nimi odráží ultrazvukovou vlnu jinak, přijímač je schopen rozlišit mezi nimi na základě mechanické deformace snímače.
    Tento typ snímače má možnost snímat data i do hloubky, při delším snímání tedy může získat velmi detailní model otisku prstu.
    To z něj dělá nejbezpečnější technologii snímání otisků.  

    \todo{https://www.androidauthority.com/how-fingerprint-scanners-work-670934/
}
\subsubsection{Hybridní snímače otisku prstu}

    \todo{optické-kapacitní, vestavěné v displeji telefonů}
    
    \blindtext[1]

\section{Techniky identifikace otisku prstu}

    \blindtext[1]

\section{Ověření kvality falzifikátu otisku prstu}

    \blindtext[1]

\subsection{Míra podobnosti falzifikátu a reálného otisku prstu}

    \blindtext[1]



\section{Shrnutí výzkumné části}

    \blindtext[1]

\chapter{Návrh aplikace převádějící nasnímaný otisk na 3D model.}
\label{navrh}

\section{Návrh aplikace}

    \blindtext[1]

\subsection{Základní postup při práci s aplikací pro převod otisků prstu}

    \blindtext[1]

\subsection{Návrhy na rozšíření aplikace}

    \blindtext[1]

\section{Návrh knihovny filtrů}

    \blindtext[1]

\subsection{Dostupné python moduly s implementovanými obrazovými filtry}

    \blindtext[1]

\subsection{Modul openCV}

    \blindtext[1]


\chapter{Implementace aplikace pro převod snímku otisku prstu na 3D model}
\label{implementace}

\section{Implementace aplikace}

    \blindtext[1]

\subsection{Dokumentace k aplikaci}

    \blindtext[1]

\section{Implementace knihovny filtrů}

    \blindtext[1]

\subsection{Dokumentace ke knihovně filtrů}

    \blindtext[1]


\chapter{Tisknutí hotových modelů na 3D tiskárně}
\label{implementace}

\section{Úvod k 3D tisku}

    \blindtext[1]

\section{Práce s MSLA tiskárnou}

    \blindtext[1]

\subsection{Zhodnocení vytisknutých otisků}

    \blindtext[1]

\section{Testování vytisknutých otisků na různých typech senzorů}

    \blindtext[1]

\subsubsection{Testování vytisknutých otisků na optickém senzoru}

    \blindtext[1]

\subsubsection{Testování vytisknutých otisků na kapacitním senzoru}

    \blindtext[1]

\subsubsection{Testování vytisknutých otisků na termálním senzoru}

    \blindtext[1]

\subsubsection{Testování vytisknutých otisků na ultrazvukovém senzoru}

    \blindtext[1]


\chapter{Závěr}
\label{zaver}

    \blindtext[2]

%===============================================================================

% Pro kompilaci po částech (viz projekt.tex) nutno odkomentovat
%\end{document}
