You can not select more than 25 topics
Topics must start with a letter or number, can include dashes ('-') and can be up to 35 characters long.
232 lines
9.9 KiB
232 lines
9.9 KiB
% 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\cite{Drahansky-Orsag-2011}\cite{Android-Authority-2022}.
|
|
|
|
\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\cite{Drahansky-Orsag-2011}\cite{Android-Authority-2022}.
|
|
|
|
|
|
\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\cite{Drahansky-Orsag-2011}\cite{Android-Authority-2022}.
|
|
|
|
\subsubsection{Hybridní snímače otisku prstu}
|
|
|
|
Hojně využívanou technologií se namísto ne-příliš-bezpečného optického snímače používají především v telefonech hybridní snímače otisků prstu.
|
|
Ty v sobě kombinují použití optického mají zabudovaný také kapacitní, nebo jiný snímač,
|
|
čímž odstraňují hlavní nevýhody čistě optického snímače - náchylnost k oklamání méně sofistikovanými napodobeninami prstů.
|
|
\todo{optické-kapacitní, vestavěné v displeji telefonů}
|
|
\cite{Android-Authority-2022}
|
|
|
|
\section{Techniky identifikace otisku prstu}
|
|
|
|
\todo{identifikace podle shodnosti markantů...}
|
|
\blindtext[1]
|
|
|
|
\section{Ověření kvality falzifikátu otisku prstu}
|
|
|
|
\blindtext[1]
|
|
|
|
\subsection{Míra podobnosti falzifikátu a reálného otisku prstu}
|
|
|
|
\blindtext[1]
|
|
|
|
\subsection{\todo{více podkapitol}}
|
|
|
|
\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{Základní použití aplikace}
|
|
|
|
\blindtext[1]
|
|
|
|
\subsection{Návrhy na rozšíření aplikace}
|
|
|
|
\blindtext[1]
|
|
|
|
\section{Návrh knihovny filtrů}
|
|
|
|
-Všechny třídy filtrů dědí z obecné třídy filter.
|
|
|
|
\section{Použítý programovací jazyk - Python}
|
|
|
|
\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}
|