«Finger-comparator - 50»


9 posts in this topic

Posted

      К 1936-му году большинство интересующихся техникой и, особенно электротехникой, американцев слышали о работах русского эмигранта Владимира Зворыкина в области передачи изображения на расстояния.

 

Zworykin1931iconoscope.thumb.png.db2f6a4

 

      Не миновал этот интерес и Нью-Йоркскую полицию. Двадцатипятилетний детектив Джек Майклсон, с детства увлекавшийся электротехникой и радиоделом, тщательно изучив всю доступную информацию, пришел к выводу, что иконоскоп Зворыкина, при некоторой доработке, может быть эффективно использован в криминалистике, точнее, для сравнения отпечатков пальцев.

      Молодому детективу удалось заинтересовать этой разработкой лично инженера Зворыкина, который смог убедить руководство RCA в осуществимости проекта и необходимости его финансирования. Разумеется, делалось это не только из благотворительных соображений. Кроме патентов, которые должны были отойти компании, были еще и репутационные перспективы. Сотрудничество с Департаментом полиции – весьма полезное начинание.

      Результатом трех лет проектирования, изготовления моделей и опытных образцов стало создание дактилоскопического аппарата «Finger-comparator - 50», позволявшего сравнивать до десяти групп отпечатков в минуту.

      Основой анализирующего устройства была пара модернизированных иконоскопов Зворыкина. На один иконоскоп – «эталонный» - проецировался отпечаток, нуждающийся в распознавании. Мимо второго иконоскопа – «анализирующего» - проходила кинопленка, на которой были размещены отпечатки пальцев, владельцы которых были уже зарегистрированы в картотеке.

      Модернизация иконоскопа Зворыкина заключалась в следующем:

- Светочувствительная пластина была разделена на девять равных частей.

 

er_pilt_fingerprint.thumb.jpg.53d8ec0d30

 

- Каждый участок был подключен к одному из девяти мостиков Шеринга. Сигналы с «эталонного» иконоскопа шли на «эталонные» плечи мостиков (С4). Сигналы с «анализирующего» иконоскопа шли на разбалансирующие плечи (С1).

 

Schering_brug.thumb.png.298f007a7555e67a

 

      Перед началом работы, техник вкладывал в обе части комплекса идентифицируемый отпечаток и настраивал балансировку мостиков Шеринга на нулевое значение.

      Отпечатки считались совпадающими, если совпадали уровни освещенности по пяти участкам.

      Если отпечаток был частичным, то соответствующие участки на экране иконоскопа закрывались, чтобы обеспечить схожую степень освещения кадра.

      Освещение иконоскопов с кадрами осуществлялось мощными лампами накаливания, свет которых шел до экрана иконоскопа по посеребренным металлическим световым каналам, чтобы избежать перегрева системы. Световые каналы дополнительно охлаждались проточной водой.

      Дактилоскопическая картотека была перенесена фотоконтактным методом на специальную широкополосную негативную кинопленку. Каждый кадр представлял из себя ряд из двадцати отпечатков, каждый из которых проходил мимо отдельного иконоскопа.

 

Lenta.thumb.jpg.f15154efcd226a5d38dc3549

 

      В другой ряд из двадцати иконоскопов был вложен «эталонный» кадр с отпечатком, который требовалось идентифицировать.

      Негативное проецирование использовалось для увеличения контрастности изображения, проецируемого на экран.

      В случае, если было найдено более одного отпечатка и было известно их расположение на руке, идентифицируемые отпечатки укладывались в соответствующем порядке в иконоскопы.

      На непросвечиваемой части кадра заранее отпечатывался картотечный номер владельца отпечатков.

      При совпадении уровней освещенности, срабатывал механизм контактной печати, стоявший за комплексом иконоскопов. Кадр отпечатывался на фотобумагу, которая автоматически проявлялась, закреплялась и укладывалась в лоток.

      Использование дактилоскопического аппарата «Finger-comparator - 50» позволяло сократить количество проверяемых визуально групп отпечатков с двух-трех сотен до одного-двух десятков.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

(задумчиво) А не лучше ли сканировать построчно?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

(задумчиво) А не лучше ли сканировать построчно?

А как тогда сравнивать отпечатки? 

В моем варианте используется тот момент, что две стороны иконоскопной светочувствительной пластины, по сути, две обкладки конденсатора, которые изменяют свою емкость в зависимости от степени освещенности каждой. В результате, происходит разбалансировка мостиков Шеринга, отвечающих за соответствующие участки.

Можно и построчно, но, тогда мостиков нужно очень уж много. Это становится возможно на полупроводниковом этапе электроники, при этом, только с появлением микротранзисторов. А это уже 50-е-60-е гг. Тогда можно сразу же в транзисторную ЭВМ загружать цифровую сигнатуру, что мало чем отличается от РеИ.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Вы сравниваете средние уровни освещённости, пренебрегая формой папиллярных узоров. То есть опираетесь на несущественную и зависящую от силы нажима, углового сдвига пальца, освещённости информацию, а то, чем отличается один отпечаток от другого - Вы увидеть не сможете.Типы линий (узоры типа «петля» (левая, правая, центральная, двойная), узоры типа «дельта» или «дуга» (простая и острая), узоры типа «спираль» (центральная и смешанная) и другие особенности никак на выходной сигнал не влияют.

То, что реально делалось, использовало дискретные подходы - механизированные картотеки. Отпечатки эксперт классифицировал по системе Генри, Вучетича или иной принятой, затем отбирались карты с равной найденной на отпечатке дактилоскопической формулой и визуально сравнивались с найденным отпечатком.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Вы сравниваете средние уровни освещённости, пренебрегая формой папиллярных узоров. То есть опираетесь на несущественную и зависящую от силы нажима, углового сдвига пальца, освещённости информацию, а то, чем отличается один отпечаток от другого - Вы увидеть не сможете.Типы линий (узоры типа «петля» (левая, правая, центральная, двойная), узоры типа «дельта» или «дуга» (простая и острая), узоры типа «спираль» (центральная и смешанная) и другие особенности никак на выходной сигнал не влияют.

То, что реально делалось, использовало дискретные подходы - механизированные картотеки. Отпечатки эксперт классифицировал по системе Генри, Вучетича или иной принятой, затем отбирались карты с равной найденной на отпечатке дактилоскопической формулой и визуально сравнивались с найденным отпечатком.

Это понятно. Но, как бы сказать, это, ну-у-у, просто литературная дизель-панковская приблуда.

Скажем так, сократить объем сравниваемых групп после одной из систем. Если имеется один или два отпечатка, то при любой системе классификации остается еще много работы.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Ну вот Вы сравниваете два отпечатка с образцом. Образец получен при правильном прижиме пальца. Один отпечаток другого человека, но тоже при правильном прижиме. Второй разыскиваемого, но палец прижат не прямо, а перекошен. Хотя папиллярные линии видны, и визуально понять, какой правильный, можно, но Ваша система увидит, что средние яркости 9 полей в первом случае соответствуют образцу, а во втором отличаются.

Матаппарат для распознавания отпечатков вырос из созданного в 1970х аппарата для анализа изображений (который начали создавать в 1960х в связи с анализом космических снимков, реализуя на тогдашних супер-ЭВМ), и требует наличия большого объёма оперативной памяти для хранения изображения, а также процессора с достаточной системой команд, что стало доступно в 1980е.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

А как тогда сравнивать отпечатки?

Построчно сканируем отпечаток фотоэлементом - получаем диаграмму сигналов (хотя бы в виде кривой на экране осциллографа). Сопоставляем две кривые от двух сканов.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Построчно сканируем отпечаток фотоэлементом - получаем диаграмму сигналов (хотя бы в виде кривой на экране осциллографа). Сопоставляем две кривые от двух сканов.

Визуально?

И, опять-таки, проблемы нецифрового распознавания уважаемый СанитарЕвгений указал выше. Кроме того, для хранения такой диаграммы потребуется линия задержки.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Аналоговый компаратор (в виде мостика, в плечах которого фотоэлементы) сделать можно. Но гарантировать, что будем сравнивать те же строки (по отношению не к плёнке, там чисто механика обеспечит, а к самому изображению, которое может быть сдвинуто на несколько пикселей), что не повлияет разная яркость и контрастность снимков, угол поворота, масштаб изображения, зависящий от оптики и т.п. - он не сможет.

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

Глобальные признаки — те, которые можно увидеть невооружённым глазом:

Папиллярный узор

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

Ядро или центр — точка, локализованная 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:

узоры типа «петля» (левая, правая, центральная, двойная), узоры типа «дельта» или «дуга» (простая и острая), узоры типа «спираль» (центральная и смешанная)

220px-%D0%9E%D1%82%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%

 

Завиток

Другой тип признаков — локальные. Их называют минуциями (особенностями или особыми точками) — 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 может содержать до 70 и более минуций.

220px-Ridge_ending.svg.png

 

Окончание

220px-Bifurcation.svg.png

 

Разветвление (бифуркация)

220px-Short_ridge.svg.png

 

Островок (короткий гребень)

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, так как все отпечатки получают с одного устройства.

Edited by sanitareugen

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now