Способ кодирования отпечатка папиллярного узора

Изобретение относится к кодированию отпечатков папиллярных узоров и позволяет получить технический результат в виде повышения устойчивости описания системы признаков отпечатков. Предложен способ кодирования отпечатка папиллярного узора, заключающийся в выделении на отпечатке линий и особенностей, определении для каждой особенности угла направления, координат, типа, вектора кривизны, масштабной характеристики, проекций на соседние линии, топологической характеристики в виде упорядоченного набора пар события и соответствующего номера особенности, отличающийся тем, что топологическую характеристику определяют для каждой точки каждой выделенной линии, исключая особенности, а одинаковые топологические характеристики объединяют. Описание дополняется перечнем информативных и неинформативных зон. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области криминалистики и предназначено для кодирования отпечатков пальцев, ладоней и ступней ног. Его использование позволяет получить технический результат в виде повышения устойчивости описания системы признаков узора.

Известен способ кодирования папиллярных узоров, заключающийся в кручении условного вектора вокруг заданного центра и фиксации шестнадцатеричного кода при прохождении этого вектора через особенность (заявка РСТ №87/01224, МПК G06K 9/00, опубл. 1987).

Этот способ кодирования неустойчив, так как результаты фиксации кода зависят от порядка обхода особенностей, который меняется при смещении центра.

Известен способ кодирования папиллярного узора, содержащего n особенностей, заключающийся в определении для каждой особенности вектора направления, координат, типа особенности, вектора и величины кривизны папиллярных линий в окрестности особенности, масштабной характеристики как среднего расстояния между папиллярными линиями в окрестности особенности, а также расстояния и гребневого счета от особенности до остальных n-1 особенностей, встречающихся в порядке вращения условного вектора вокруг особенности, начиная с вектора направления самой особенности, и углов, которые образуются между вектором направления особенности и условным вектором при встрече условного вектора с очередной из n-1 особенностей (патент РФ №2054197, МПК G06K 9/46, опубл. 1992).

Этот способ кодирования отпечатка неустойчив, так как гребневый счет для особенностей, расположенных вдоль одной прямой, не детектируется. Кроме того, группы особенностей, близких к одной прямой, перестраиваются для разных отпечатков одного и того же пальца из-за процессов следообразования отпечатков пальцев. Наконец, гребневый счет не оценивается точно в случае расположения особенностей вдоль папиллярных линий или в области петель, дельт, завитков и карманов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ кодирования отпечатка папиллярного узора, заключающийся в выделении на отпечатке линий и особенностей, нумерации особенностей, определении для каждой особенности угла направления, координат, типа особенности, вектора кривизны линий в окрестности особенности, масштабной характеристики в окрестности особенности, топологической характеристики, представленной нумерованным набором пар, образованных событием в виде числа и номером соответствующей особенности, причем топологическая характеристика детектируется при движении по линиям-связям от сечения, проходящего через особенность перпендикулярно линиям (патент РФ №2185660, МПК 7 G06K 9/52, опубл. 2002). Данный способ выбран в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является то, что нумерация набора пар для окончания и разветвления линий различается. Поэтому при мутации окончания в разветвление или разветвления в окончание набор пар перенумеровывается. Кроме того, особенности, расположенные близко к сечению при измерении топологической характеристики, могут переходить через сечение по причинам механизма следообразования. Эти нежелательные эффекты снижают устойчивость описания системы признаков отпечатка папиллярного узора.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение устойчивости описания системы признаков отпечатка папиллярного узора.

Достигается это тем, что на отпечатке папиллярного узора выделяют линии и особенности, нумеруют особенности, определяют для каждой особенности угол направления, координаты и тип особенности, вектор кривизны линий в окрестности особенности, масштабную характеристику в окрестности особенности, две проекции на соседние линии, топологическую характеристику как сечение вправо и влево от каждой точки каждой выделенной линии, кроме особенностей, на расстояние нескольких линий перпендикулярно касательным к пересекаемым линиям, нумеруют в сечении разрезанные линии-связи и для каждой связи определяют числом событие и номер особенности, порождающей это событие, а топологические характеристики, у которых на одноименных связях в сечении располагаются одинаковые события и номера особенностей, объединяют.

Кроме того, на отпечатке выделяют области информативные и неинформативные, а линии и особенности располагают в информативной области.

Сущность предлагаемого способа иллюстрируется чертежами и двумя таблицами:

на фиг.1 показана особенность типа окончания с углом направления особенности и проекциями на соседние папиллярные линии 1 и 2;

на фиг.2 показана особенность типа разветвления с углом направления особенности и проекциями на соседние папиллярные линии 1 и 2;

на фиг.3 от точки А линии, на которой лежит окончание 19, проведено сечение через другие линии, которые разрезаны сечением, пронумерованы и образуют связи 0-17, на которых располагаются особенности 19-27 с двумя проекциями от каждой;

на фиг.4 от точки В линии, которая замыкается в разветвление 19, проведено сечение через другие линии, которые разрезаны сечением, пронумерованы и образуют связи 0-17, на которых располагаются особенности 19-27 с двумя проекциями от каждой;

в табл.1 показана топологическая характеристика для точки А линии, сечение через которую представлено на фиг.3, с указанием на нумерованных связях событий-чисел и номеров особенностей;

в табл.2 показана топологическая характеристика для точки В линии, сечение через которую представлено на фиг.4, с указанием на нумерованных связях событий-чисел и номеров особенностей.

Рассмотрим последовательность выполняемых действий в заявляемом способе.

В области ясного отпечатка выделяют папиллярные линии, на которых детектируют особенности: окончания и разветвления (фиг.1, 2). Каждую особенность нумеруют и описывают координатами, углом направления в сторону увеличения числа линий, типом особенности (окончание, разветвление), вектором кривизны, масштабной характеристикой. От каждой особенности фиксируют проекции вправо и влево перпендикулярно углу направления особенности на соседние линии 1 и 2 (фиг.1, 2).

Через каждую точку каждой выделенной линии, исключая разветвления и окончания, проводят сечение вправо и влево на глубину нескольких линий (обычно 1-8 линий вправо и столько же влево) перпендикулярно касательным к пересекаемым линиям. Пересеченные линии (связи) нумеруют по часовой стрелке. На фиг.3 пронумерованы связи 0-17, на фиг.4 - связи 0-17.

Для сечения определяют топологическую характеристику методом последовательного прослеживания по каждой связи хода связи от сечения до встречи с другой особенностью, расположенной на связи, или с проекцией от особенности на связи. При этом синтезируются следующие возможные события-числа, детектируемые на связях и представленные в двоичном коде:

0000 - нет особенности или проекции от особенности на связи (линия обрывается на краю отпечатка);

1101 - на связи проекция от окончания, расположенного справа от связи по ходу прослеживания связи, угол направления окончания ориентирован навстречу ходу по связи;

1001 - на связи проекция от окончания, расположенного справа от связи по ходу прослеживания связи, угол направления окончания ориентирован по ходу по связи;

1110 - на связи проекция от окончания, расположенного слева от связи по ходу прослеживания связи, угол направления окончания ориентирован навстречу ходу по связи;

1010 - на связи проекция от окончания, расположенного слева от связи по ходу прослеживания связи, угол направления окончания ориентирован по ходу по связи;

0101 - на связи проекция от разветвления, расположенного справа от связи по ходу прослеживания связи, угол направления разветвления ориентирован навстречу ходу по связи;

0001 - на связи проекция от разветвления, расположенного справа от связи по ходу прослеживания связи, угол направления разветвления ориентирован по ходу по связи;

0110 - на связи проекция от разветвления, расположенного слева от связи по ходу прослеживания связи, угол направления разветвления ориентирован навстречу ходу по связи;

0010 - на связи проекция от разветвления, расположенного слева от связи по ходу прослеживания связи, угол направления разветвления ориентирован по ходу по связи;

1111 - окончание на связи, угол направления окончания ориентирован навстречу ходу по связи;

0011 - разветвление на связи, угол направления разветвления ориентирован по ходу по связи;

0111 - разветвление на связи, образованной линией, касательная к которой образует минимальный угол при повороте угла направления разветвления на связи против часовой стрелки;

1011 - разветвление на связи, образованной линией, касательная к которой образует минимальный угол при повороте угла направления разветвления на связи по часовой стрелке;

1100 - связь по линии замыкается, какая-либо особенность или проекция от особенности отсутствует.

С событием-числом, детектированным на связи, записывают номер особенности, породившей событие, а сами события-числа жестко привязывают к номеру связи. Для событий 0000 и 1100 номера особенностей не записывают. Нумерованный набор связей с событиями-числами и соответствующими номерами особенностей есть топологическая характеристика, которая для точки А на фиг.3 представлена в табл.1, а для точки В на фиг.4 представлена в табл.2. Максимальное число особенностей в таблице не превышает числа связей.

Действия по построению топологических характеристик выполняются для всех точек выделенных линий отпечатка, исключая особенности. Обычно при компьютерной обработке линии скелетизируют, поэтому количество топологических характеристик счетно. На фиг.3 внизу жирной двунаправленной стрелкой показана зона, умещающаяся между особенностями 19 и 25, в пределах которой для точки А при смещении точки по линии синтезируется одна и та же топологическая характеристика. Аналогичная зона между особенностями 19 и 25 для точки В указана внизу на фиг.4. Одинаковые топологические характеристики, у которых на одноименных связях располагаются одинаковые события и номера особенностей, объединяются. Таким образом количество топологических характеристик еще более уменьшается и достигает величины 100-1000 для контактного отпечатка пальца с количеством особенностей 20-100. Остаются уникальные топологические характеристики, которые соответствуют отрезкам линий, автоматически определяемым в результате операции объединения.

На этом кодирование отпечатка папиллярного узора заканчивают.

Заметим, что линии (связи) и особенности располагаются в информативных областях, заметно отличающихся от неинформативных областей, по которым проследить связи невозможно. В неинформативных областях особенности и линии не выделяются. Поэтому разделение площади узора на информативные и неинформативные области существенно.

Отметим преимущества предлагаемого способа кодирования.

В отличие от прототипа, здесь топологические характеристики определяют для отрезков линий, а не для особенностей. Поэтому при мутации окончания 19 на фиг.3 в разветвление 19 на фиг.4 в сечении для точек А и В, как и в прототипе, частично изменяются события и номера особенностей на связях, но не изменяется нумерация связей, что очевидно из табл.1 и 2. Этот факт существенно повышает устойчивость описания системы признаков отпечатка папиллярного узора, представленной, в том числе, и топологическими характеристиками.

Поскольку топологические характеристики определяют для отрезков линий, исчезает необходимость жесткой привязки сечения к координатам отпечатка, а вместе с этим и нежелательные эффекты перехода особенностей через сечение из-за различных механизмов следообразования. Кроме того, для очень коротких отрезков линий, равным 2-6 линиям по ширине, топологические характеристики можно не определять.

Заметим, что начало нумерации связей в сечении для точек А и В (связь номер 0 на фиг.3 и 4) несущественно, так как при развороте отпечатка формируется зеркальное отображение номеров связей в сечении, которое легко детектируется и учитывается в процедуре идентификации отпечатков.

Данный способ кодирования отпечатка папиллярного узора реализуется в виде последовательности действий, выполняемых на компьютере, и может быть применен в криминалистике, в системах предотвращения несанкционированного доступа в охраняемые помещения, при идентификации личности человека, пользующегося кредитной картой.

СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ ОТПЕЧАТКА ПАПИЛЛЯРНОГО УЗОРА

Таблица 1
Номер связи	Событие	Номер особенности
0	1110	22
1	1111	19
2	1110	19
3	1111	22
4	0001	21
5	1101	19
6	1010	24
7	0010	25
8	0011	21
9	1111	23
10	1010	26
11	0011	25
12	0010	21
13	1010	20
14	1111	27
15	0001	25
16	0000	-
17	1001	20
Таблица 2
Номер связи	Событие	Номер особенности
0	1110	22
1	1011	19
2	0111	19
3	1111	22
4	0001	21
5	0101	19
6	0110	19
7	0010	25
8	0011	21
9	1111	23
10	1010	26
11	0011	25
12	0010	21
13	1010	20
14	1111	27
15	0001	25
16	0000	-
17	1001	20

1. Способ кодирования отпечатка папиллярного узора, заключающийся в выделении на отпечатке линий и особенностей, нумерации особенностей, определении для каждой особенности угла направления, координат и типа особенности, вектора кривизны линий в окрестности особенности, масштабной характеристики в окрестности особенности, двух проекций на соседние линии, топологической характеристики в виде нумерованного набора пар, представленных событием в виде числа и номером соответствующей особенности, причем событие детектируют при движении по линии-связи от сечения, проходящего через особенность вправо и влево на глубину нескольких линий перпендикулярно касательным к пересекаемым линиям, отличающийся тем, что топологическую характеристику определяют для каждой точки каждой выделенной линии, исключая особенности, а одинаковые топологические характеристики объединяют.

2. Способ кодирования отпечатка папиллярного узора по п.1, отличающийся тем, что на отпечатке выделяют области информативные и неинформативные, а линии и особенности располагают в информативной области.