Snímání otisků prstů

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 15. prosince 2021; kontroly vyžadují 9 úprav .

Fingerprinting (z řeckého δάκτυλος  - prst a σκοπέω  - dívám se, pozoruji) je metoda identifikace (identifikace) osoby podle otisků prstů (včetně dlaní), založená na jedinečnosti vzoru papilárních kožních linií . Široce používaný ve forenzní technice . Vychází z myšlenek Angličana Williama Herschela [1] , který v roce 1877 předložil hypotézu o neměnnosti papilárního vzoru palmárních povrchů lidské kůže. Tato hypotéza byla výsledkem dlouhého výzkumu autora, který sloužil jako policista v Indii .

18. dubna 1902 – první použití otisků prstů ve Spojeném království pro identifikaci zločince. Různé země světa zavedly metody snímání otisků prstů během příštího jednoho a půl až dvou desetiletí. Jednou z posledních byla Francie .

Přes široké praktické využití nemá předpoklad jedinečnosti otisků prstů dostatečné vědecké opodstatnění a u metody identifikace otisků prstů neexistuje hodnocení spolehlivosti (v praxi se bere jako 100 %).

Historie

Některé důkazy o tom, že se lidé zajímali o čáry na svých rukou v pravěku, byly nalezeny již v 19. století . Například v roce 1832 byly při výkopu mohyly na francouzském ostrově Gavrini v zálivu Morbihan nalezeny kamenné desky s kresbami připomínajícími papilární vzory prstů. Archeologové však dlouho předpokládali něco úplně jiného: jedni považovali tajemná znamení za symboly druidů nebo písmena starověkých abeced, jiní - důkazy o kultu hadů atd. První vodítko k řešení bylo nabídnuto v r. 1885 Alexandrem Bertrandem, který ve svém článku v časopise „Magasin pittoresque“ zaznamenal úžasnou podobnost skalních rytin se vzory na prstech [2] , ale tato publikace zůstala v té době ve vědeckých kruzích bez povšimnutí. Konečně se v roce 1921 podařilo belgickému kriminalistovi Eugène Stockisovi ( fr.  Eugène Stockis ) přesvědčivě dokázat, že bretaňské artefakty nejsou ničím jiným než rozsáhlou sbírkou obrazů papilárních linií na nehtových falangách a dlaních [3] .

V 6.-13. století v Číně , Japonsku a Koreji se k podepisování dokumentů používal otisk prstu. Pravda, nikdo neuvádí údaje, že vzor na prstu byl důležitý, že sloužil k identifikaci osoby. Důležitá byla pouze "stopa dotyku". Důvody pro takové podpisy otisků prstů byly mystické povahy: považovalo se za důležité dostat se do kontaktu s dokumentem a zanechat na něm stopu svého těla [4] .

V Evropě byly již od starověku vzory rukou zajímavé především z pohledu chiromantie . Pokud mluvíme o vědeckém období, které předpokládalo zrod snímání otisků prstů, má se za to, že papilární vzory poprvé vědecky popsal italský přírodovědec ze 17. století Marcello Malpighi . V roce 1665 v dopise vydavateli Jacobu Ruffovi uvedl následující:

[5] :

... při zkoumání krajní horní části prstu pozorujeme bezpočet vrásek, které jakoby jdou do kruhu nebo se svíjejí ...

Původní text  (lat.)[ zobrazitskrýt] ...extremum digiti lustro apicem, & dum attentivè inæquales illas rugas quasi in gyrum... - [6]

Kromě toho v pojednání „O vnějších smyslových orgánech“ ( lat.  De externo tactus organo ) publikovaném ve stejném roce Malpighi napsal, že viděl „otevřené potní otvory umístěné uprostřed hřebenů svíjejících se vrásek“ [7] [8] [5] ] . Později podobné studie provedli další vědci. Například v roce 1747 se Christian Jacob Hintze ( německy:  Christian Jacob Hintze ) stal autorem práce „ Anatomical studies of papilárních kožních linií, které slouží pro dotek “ ( lat.  Examen anatomicum papillarum cutis tactui inservientium [9] ; publikováno 1751 ) [7] [8] [10] .

Za pozornost stojí zejména latinsky psané dílo českého anatoma Jana Purkyňe „O studiu fyziologie orgánu zraku a lidské kůže“ (1823) [11] , které je považováno za první vědecké dílo obsahující popis a klasifikaci tzv. kožní vzory na prstech [10] .

Rozšíření používání otisků prstů bránila absence jednoduché a spolehlivé klasifikace papilárních vzorů. První krok k jeho vzniku udělal argentinský policejní úředník Juan Vuchetich (1858-1925), rodák z Dalmácie. V září 1891 vyvinul desetiprstový klasifikační systém otisků prstů, který pak až do roku 1904 neustále zdokonaloval a vylepšoval.

První informace o používání otisků prstů v Argentině pocházejí z roku 1892  , kdy byla žena odhalena krvavými otisky prstů při vraždě jejích dvou dětí.

Vuchetichova klasifikace otisků prstů zůstala v těch letech v Evropě neznámá, což připisovalo veškerou čest řešit tento problém pomocnému komisaři anglické policie Siru Edwardu R. Henrymu , bývalému šéfovi policie v Bengálsku . Jeho klasifikace papilárních vzorů se ukázala být natolik úspěšná, že se v mnoha zemích používá v nezměněné podobě dodnes nebo tvoří základ jiných systémů.

Začal triumfální pochod snímání otisků prstů po celém světě: 1896 - Argentina, 1897 - Britská Indie, 1902 - Maďarsko a Rakousko , 1903 - Německo, Brazílie a Chile , 1906 - Rusko a Bolívie , 1908 - Peru , Paraguay , Uruguay . Francie odolávala otiskům prstů nejdéle. V srpnu 1911 však bylo z Louvru ukradeno slavné mistrovské dílo Leonarda da Vinciho „ Mona Lisa “ , což velmi ovlivnilo veřejné mínění. Když se proto na jaře 1914 sešel v Monaku Mezinárodní policejní kongres, aby rozhodl, jakému způsobu identifikace zločinců dát přednost, nebylo vítězství otisků prstů náhodné.

Otisky prstů

V každém otisku prstu lze definovat dva typy funkcí - globální a místní.

Globální znaky jsou ty, které lze vidět pouhým okem:

Papilární vzor

Oblast vzoru je vybraný fragment otisku, ve kterém jsou lokalizovány všechny globální prvky.

Jádro nebo střed je bod lokalizovaný uprostřed otisku nebo nějaké vybrané oblasti.

Bod delta je výchozím bodem. Místo, kde dochází k dělení nebo spojení rýh papilárních linií, nebo velmi krátká rýha (může dosáhnout bodu).

Typ čáry - dvě největší čáry, které začínají jako rovnoběžné a poté se rozcházejí a obcházejí celou oblast obrázku.

Počítadlo řádků – počet řádků na ploše snímku, nebo mezi jádrem a bodem „delta“.

Typy papilárních vzorů:

smyčkové vzory (levý, pravý, středový, dvojitý), trojúhelníkové nebo obloukové vzory (jednoduché a ostré), spirálové vzory (středové a smíšené)

Dalším typem značek je místní. Nazývají se markanty (rysy nebo speciální body) - znaky jedinečné pro každý otisk, které určují body změny struktury papilárních linií (konec, bifurkace, zlom atd.), orientaci papilárních linií a souřadnice v těchto bodech. Každý výtisk může obsahovat až 70 nebo více markantů.

Na tomto otisku jsou vyznačeny následující znaky : dva řádky - „typ čáry“; to, co je mezi nimi, může fungovat jako oblast vzoru, ale obvykle se bere celá plocha tisku; červený kruh vlevo - bod "delta"; červený kruh dole je ostrov; žluté kruhy ukazují některé drobnosti. Papilární vzor - levá smyčka.

Praxe ukazuje, že otisky prstů různých lidí mohou mít stejné globální rysy, ale je absolutně nemožné mít stejné mikrovzory markantů. Proto se pro rozdělení databáze do tříd a ve fázi autentizace používají globální atributy. Ve druhé fázi rozpoznávání se již používají místní funkce.

Standardy otisků prstů

Nyní se používají hlavně standardy ANSI a FBI. Definují následující požadavky na imprint image:

Obvykle je v databázi uloženo více obrázků, což zlepšuje kvalitu rozpoznávání. Obrázky se od sebe mohou lišit posunutím a otočením. Měřítko se nemění, protože všechny výtisky jsou získávány z jednoho zařízení.

V Rusku jsou biometrické standardy regulovány GOST [12] .

Zásady pro porovnávání tisků na místním základě

(Místní znaky - markanty) Kroky pro porovnání dvou tisků:

Fáze 1. Zlepšení kvality původního tiskového obrazu. Zvyšuje se ostrost okrajů papilárních linií.

Fáze 2. Výpočet pole orientace papilárních linií otisku. Obraz je rozdělen na čtvercové bloky se stranou větší než 4 pixely a úhel t orientace čar pro fragment tisku se vypočítá z přechodů jasu.

Fáze 3. Binarizace obrazu otisku prstu. Redukce na černobílý obrázek (1 bit) prahováním.

Fáze 4. Ztenčení čar obrazu tisku. Ztenčení se provádí, dokud nebudou čáry široké 1 pixel.

Fáze 5. Izolace markantů. Obrázek je rozdělen do bloků 3x3 pixely. Poté se spočítá počet černých (nenulových) pixelů kolem středu. Pixel ve středu je považován za markant, pokud je sám o sobě nenulový a existuje jeden sousední nenulový pixel (koncový markant) nebo tři (rozvětvený markant).

Souřadnice detekovaných markantů a jejich úhly orientace jsou zapsány ve vektoru: W(p)=[(x1, y1, t1), (x2, y2, t2)…(xp, yp, tp)] (p je počet markantů). Při registraci uživatelů je tento vektor považován za standard a je zaznamenán v databázi. Při rozpoznávání vektor určuje aktuální otisk prstu (což je celkem logické).

Fáze 6. Porovnání markantů.

Dva otisky stejného prstu se od sebe budou lišit otočením, ofsetem, zoomem a/nebo kontaktní plochou v závislosti na tom, jak uživatel položí prst na skener. Na základě jejich prostého srovnání tedy nelze určit, zda otisk patří osobě či nikoli (vektory reference a aktuálního otisku se mohou lišit délkou, obsahovat nevhodné markanty atd.). Z tohoto důvodu musí být proces párování implementován pro každý markant samostatně.

Srovnávací kroky:

Při registraci se zjišťují parametry afinních transformací (úhel natočení, měřítko a posun), u kterých některý markant z jednoho vektoru odpovídá nějakému markantu z druhého.

Při hledání každého markantu je potřeba opakovat až 30 hodnot otočení (od -15 stupňů do +15), 500 hodnot posunu (od -250 px do +250 px – i když se někdy volí menší hranice) a 10 hodnot stupnice (od 0,5 do 1,5 v krocích po 0,1). Celkem až 150 000 kroků pro každý ze 70 možných markantů. (V praxi nejsou roztříděny všechny možné možnosti - po zvolení potřebných hodnot pro jeden markant se je také snaží nahradit jinými markanty, jinak by bylo možné porovnávat mezi sebou téměř jakékoli tisky).

Hodnocení shody tisků se provádí podle vzorce Pokud výsledek překročí 65 %, jsou výtisky považovány za identické (prahovou hodnotu lze snížit nastavením jiné úrovně ostražitosti).

Pokud byla autentizace provedena, tak zde to končí. Pro identifikaci je nutné tento proces opakovat pro všechny otisky v databázi (pak je vybrán uživatel s nejvyšší úrovní shody (samozřejmě jeho výsledek musí být nad hranicí 65 %)).

Jiné přístupy k porovnávání tisků

Navzdory tomu, že výše popsaný princip porovnávání otisků prstů poskytuje vysokou úroveň spolehlivosti, pokračuje hledání pokročilejších (a rychlejších) metod porovnávání, jako je systém AFIS (Automated fingerprint identification systems). V Bělorusku - AFIS (automatický systém identifikace otisků prstů). Princip fungování systému: podle formuláře se „zatloukají“ karta otisků prstů, osobní údaje, otisky prstů a otisky dlaní. Umístí se integrální charakteristiky (špatné otisky musíte stále ručně upravovat, dobré si systém zařídí sám), nakreslí se „kostra“, tj. systém jakoby krouží papilární linie, což mu umožňuje velmi dobře určit znaménka přesně v budoucnu. Karta otisku prstu se dostane na server, kde bude neustále uložena.

"Sledoteka" a "stopa". "Trace" - otisk prstu sejmutý z místa činu. "Sledoteka" - databáze stop. Stejně jako otisky prstů jsou stopy odesílány na server a automaticky porovnávány s otisky prstů, stávajícími i novými. Stopa se hledá, dokud není nalezena vhodná karta otisku prstu. Další práci dělají kriminalisté.

Metoda založená na globálních prvcích

Provádí se globální detekce vlastností (kernel, delta). Množství těchto znaků a jejich vzájemné uspořádání nám umožňuje klasifikovat typ vzoru. Konečné rozpoznání se provádí na základě lokálních znaků (počet srovnání je u velké databáze o několik řádů nižší). Tuto metodu lze použít i pro jiné účely, než je identifikace/autentizace.

Metoda založená na grafu

Metoda porovnávání otisků prstů na základě grafu .

Původní obraz otisku (1) se převede na obraz orientačního pole papilárních linií (2). Na něm (2) jsou oblasti se stejnou orientací čar, takže můžete mezi těmito oblastmi nakreslit hranice (3). Poté se určí středy těchto oblastí a získá se graf (4). Šipka "d" označuje záznam v databázi při registraci uživatele. Určení podobnosti otisků prstů je realizováno ve čtverci 5. (Další akce jsou obdobné jako u předchozí metody - porovnání podle místních znaků).

Snímače otisků prstů

Čtečky otisků prstů se nyní používají různými způsoby. Instalují se na notebooky, chytré telefony, myši , klávesnice, flash disky a používají se také jako samostatná externí zařízení a terminály, které se prodávají se systémy AFIS (Automated fingerprint identification systems).

Navzdory vnějším rozdílům lze všechny skenery rozdělit do několika typů:

Ty skenery, které jsou zvyklé vidět v amerických filmech, jsou obvykle optické zdržující - je vidět pruh světla procházející podél tisku. Rychlejší jsou polovodičové a ultrazvukové, ale ty druhé jsou dražší a méně obvyklé.

Praktické využití otisků prstů

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Herschel, 1916 , pp. 1-41.
  2. ↑ Bertrand, 1885 , pp. 59-61.
  3. ↑ Lokar, 1941 , str. 19.
  4. ↑ Lokar, 1941 , str. 21-22.
  5. ↑ 1 2 Lokar, 1941 , str. 23.
  6. ↑ Malpighi, 1687 , str. 201.
  7. ↑ 12 Malpighi , 1665 , str. 19.
  8. ↑ 1 2 Heindl, 1922 , S. 43.
  9. ↑ Hintze, 1751 .
  10. ↑ 1 2 Lokar, 1941 , str. 24.
  11. ↑ Purkyně, 1918 , pp. 163-194.
  12. ↑ GOST R ISO / IEC 19794-4-2006 Automatická identifikace. Biometrická identifikace. Formáty výměny biometrických dat.
  13. ↑ Německo nakupování otisků prstů Archivováno 29. srpna 2009 na Wayback Machine 

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích