Este trabalho descreve um método desenvolvido para a extração de minúcias em imagens de impressões digitais, baseado na abordagem clássica de binarização da imagem. O método é composto por três módulos: módulo de pré-processamento, para o aumento da discriminação visual, módulo de extração de minúcias, e módulo de pós-processamento para a remoção de falsas minúcias. As imagens de impressões digitais foram obtidas da base de dados FVC2004 (Fingerprint Verification Competition), e incluem imagens sintéticas e reais. A validação dos testes foi feita através de métodos quantitativos de medida chamados sensibilidade e especificidade. Os melhores resultados do software implementado foram obtidos com as imagens sintéticas seguido das imagens adquiridas com sensor óptico. As imagens obtidas através de sensor térmico apresentaram diferença de resultado considerável em relação às imagens dos demais bancos, pelo fato de conterem maior quantidade de ruído. / In this research a method for minutiae extraction in fingerprints images, based on classical approach of image binarization, is presented. The method is composed by three main modules: preprocessing, minutiae detection and post-processing. It was used fingerprint images from FVC2004 database (Fingerprint Verification Competition) that includes synthetic and real images. The tests validation was made through quantitative methods of measurement called sensitivity and specificity. The best results obtained with the developed software were with synthetic images followed by the images acquired with optical sensor. The results obtained with the thermal sensor images were worse than the ones obtained with synthetic and real images, showing a considerable difference, because they contain more noise.

Este trabalho descreve um método desenvolvido para a extração de minúcias em imagens de impressões digitais, baseado na abordagem clássica de binarização da imagem. O método é composto por três módulos: módulo de pré-processamento, para o aumento da discriminação visual, módulo de extração de minúcias, e módulo de pós-processamento para a remoção de falsas minúcias. As imagens de impressões digitais foram obtidas da base de dados FVC2004 (Fingerprint Verification Competition), e incluem imagens sintéticas e reais. A validação dos testes foi feita através de métodos quantitativos de medida chamados sensibilidade e especificidade. Os melhores resultados do software implementado foram obtidos com as imagens sintéticas seguido das imagens adquiridas com sensor óptico. As imagens obtidas através de sensor térmico apresentaram diferença de resultado considerável em relação às imagens dos demais bancos, pelo fato de conterem maior quantidade de ruído. / In this research a method for minutiae extraction in fingerprints images, based on classical approach of image binarization, is presented. The method is composed by three main modules: preprocessing, minutiae detection and post-processing. It was used fingerprint images from FVC2004 database (Fingerprint Verification Competition) that includes synthetic and real images. The tests validation was made through quantitative methods of measurement called sensitivity and specificity. The best results obtained with the developed software were with synthetic images followed by the images acquired with optical sensor. The results obtained with the thermal sensor images were worse than the ones obtained with synthetic and real images, showing a considerable difference, because they contain more noise.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As biometrias vêm sendo utilizadas como solução de controle de acesso a diversos sistemas há anos, mas o simples uso da biometria não pode ser considerado como solução final e perfeita. Muitos riscos existem e não devem ser ignorados. A maioria dos problemas está relacionada ao caminho de transmissão entre o local onde os usuários requerem seus acessos e os servidores onde são guardados os dados biométricos capturados em seu cadastro. Vários tipos de ataques podem ser efetuados por impostores que desejam usar o sistema indevidamente. Além dos aspectos técnicos, existe o aspecto social. É crescente a preocupação do usuário tanto com o armazenamento quanto o uso indevido de suas biometrias, pois é um identificador único e, por ser invariável no tempo, pode ser perdido para sempre caso seja comprometido. O fato de que várias empresas com seus diferentes servidores guardarem as biometrias está causando incomodo aos usuários, pois as torna mais suscetíveis à ataques. Nesta dissertação, o uso de cartões inteligentes é adotado como possível solução para os problemas supracitados. Os cartões inteligentes preparados para multi-aplicações são usados para realizar as comparações biométricas internamente. Dessa forma, não seria mais necessário utilizar diversos servidores, pois as características biométricas estarão sempre em um único cartão em posse do dono. Foram desenvolvidas e implementadas três diferentes algoritmos de identificação biométrica utilizando diferentes características: impressão digital, impressão da palma da mão e íris. Considerando a memória utilizada, tempo médio de execução e acurácia, a biometria da impressão da palma da mão obteve os melhores resultados, alcançando taxas de erro mínimas e tempos de execução inferiores a meio segundo. / The biometrics have been used as a solution for access control systems for many years, but the simple use of biometrics can not be considered as final and perfect solution. There are many risks that should not be ignored. Most problems are related to the transmission path between the system where the users require access and the servers where the captured biometric data is stored. Various types of attacks can be made by impostors who want to use the system improperly. Besides the technical aspects, there is the social aspect. There is a growing concern of users about both data storage and the misuse of their biometrics, which is an unique identifier and, being invariant in time, may be lost forever if compromised. The fact that several companies keep their biometric data in different servers is causing discomfort to users because it makes their biometric data more susceptible to attacks. In this dissertation, the use of smart cards is adopted as a possible solution to the above problems. Smart cards prepared for multi-applications are used to perform biometric comparisons internally. Thus, it would not be necessary to use different servers as the biometric features will always be kept on a single card in the possession of the owner. In this work, three different algorithms using different biometric identification characteristics are developed and implemented: fingerprint, palmprint and iris. Considering the used memory, average execution time and accuracy, the implementation of palmprint verification achieved the best results, allowing minimum error rates and processing time of at most 0.5s.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-07-04Bitstream added on 2014-06-13T19:38:57Z : No. of bitstreams: 1 falguera_fps_me_sjrp.pdf: 3832818 bytes, checksum: 1ca4e6b68ff66693475c6e5caed03e88 (MD5) / Biometria refere-se ao uso de características físicas (impressões digitais, íris, retina) ou comportamentais (assinatura, voz) para a identificação humana. As impressões digitais são formadas por cristas e minúcias. As cristas são linhas distribuídas paralelamente com uma orientação e um espaçamento característico e as minúcias representam os vários modos pelos quais uma crista pode se tornar descontínua. Graças a sua universalidade, unicidade e permanência, as impressões digitais tornaram-se as características biométricas mais amplamente utilizadas. Entretanto, considerar o reconhecimento automático de impressões digitais um problema totalmente resolvido é um erro muito comum. Nenhum sistema de reconhecimento de impressões digitais proposto até hoje é infalível, nenhum garante taxas de erro nulas. Imagens de baixa qualidade e com pequena área de sobreposição entre a imagem template e a imagem de consulta ainda representam um desafio para os métodos de reconhecimento de impressões digitais mais utilizados, os métodos baseados no casamento de pontos de minúcias. Uma das maneiras de superar as limitações e melhorar a acurácia de um sistema biométrico é o uso da multibiometria, isto é, a combinação de diferentes tipos de informação em um sistema de reconhecimento biométrico. Neste contexto, esta dissertação de mestrado objetiva aprimorar a acurácia dos sistemas de reconhecimento de impressões digitais por meio da fusão de métodos baseados em minúcias e em cristas. Para tanto, foram implementadas técnicas de fusão no nível de pontuação, classificação e decisão. No nível de pontuação, a fusão propiciou uma redução na taxa de erro igual (EER) de 42,53% em relação ao método mais preciso. Para o nível de classificação, a fusão significou um aumento de 75% na taxa de recuperação correta... / Biometrics refers to the use of physical (fingerprints, iris, retina) or behavioral (signature, voice) characteristics to determine the identity of a person. Fingerprints are formed by ridges and minutiae. The ridges are lines distributed in parallel with an orientation and a characteristic spacing and the minutiae represent the several ways a ridge can become discontinued. As to its universality, uniqueness and permanence, the fingerprints became the most widely used biometric characteristic. However, it is a common mistake to consider the automatic fingerprint recognition as a totally solved problem. No fingerprint recognition system proposed until now is infallible, none of them guarantee null error rates. Poor quality images and when just a small area of overlap between the template and the query images exists are still a complex challenge to the most used fingerprint recognition methods, the methods based on minutiae points matching. One of the possibilities to overcome the limitations and improve the accuracy of a biometric system is the use of multibiometrics, the combination of different kinds of information in a biometric system. In this context, this master thesis aims to improve the accuracy of fingerprint recognition systems through the fusion of minutiae based and ridge based methods. To achieve this, fusion techniques on score, rank and decision levels were implemented. For the score level, the fusion lead to a reduction of the Equal Error Rate to 42.53% compared to the most precise method. For the rank level, the fusion meant an increase of 75% in the Correct Retrieval Rate. And, in the decision level fusion the Recognition Rate changed from 99.25% to 99.75%. The results have demonstrated that the fusion of minutiae based and ridge based methods can represent a significant accuracy improvement for the fingerprint recognition systems.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As biometrias vêm sendo utilizadas como solução de controle de acesso a diversos sistemas há anos, mas o simples uso da biometria não pode ser considerado como solução final e perfeita. Muitos riscos existem e não devem ser ignorados. A maioria dos problemas está relacionada ao caminho de transmissão entre o local onde os usuários requerem seus acessos e os servidores onde são guardados os dados biométricos capturados em seu cadastro. Vários tipos de ataques podem ser efetuados por impostores que desejam usar o sistema indevidamente. Além dos aspectos técnicos, existe o aspecto social. É crescente a preocupação do usuário tanto com o armazenamento quanto o uso indevido de suas biometrias, pois é um identificador único e, por ser invariável no tempo, pode ser perdido para sempre caso seja comprometido. O fato de que várias empresas com seus diferentes servidores guardarem as biometrias está causando incomodo aos usuários, pois as torna mais suscetíveis à ataques. Nesta dissertação, o uso de cartões inteligentes é adotado como possível solução para os problemas supracitados. Os cartões inteligentes preparados para multi-aplicações são usados para realizar as comparações biométricas internamente. Dessa forma, não seria mais necessário utilizar diversos servidores, pois as características biométricas estarão sempre em um único cartão em posse do dono. Foram desenvolvidas e implementadas três diferentes algoritmos de identificação biométrica utilizando diferentes características: impressão digital, impressão da palma da mão e íris. Considerando a memória utilizada, tempo médio de execução e acurácia, a biometria da impressão da palma da mão obteve os melhores resultados, alcançando taxas de erro mínimas e tempos de execução inferiores a meio segundo. / The biometrics have been used as a solution for access control systems for many years, but the simple use of biometrics can not be considered as final and perfect solution. There are many risks that should not be ignored. Most problems are related to the transmission path between the system where the users require access and the servers where the captured biometric data is stored. Various types of attacks can be made by impostors who want to use the system improperly. Besides the technical aspects, there is the social aspect. There is a growing concern of users about both data storage and the misuse of their biometrics, which is an unique identifier and, being invariant in time, may be lost forever if compromised. The fact that several companies keep their biometric data in different servers is causing discomfort to users because it makes their biometric data more susceptible to attacks. In this dissertation, the use of smart cards is adopted as a possible solution to the above problems. Smart cards prepared for multi-applications are used to perform biometric comparisons internally. Thus, it would not be necessary to use different servers as the biometric features will always be kept on a single card in the possession of the owner. In this work, three different algorithms using different biometric identification characteristics are developed and implemented: fingerprint, palmprint and iris. Considering the used memory, average execution time and accuracy, the implementation of palmprint verification achieved the best results, allowing minimum error rates and processing time of at most 0.5s.

The fingerprints are lines present on fingers of each human and they are unique, in other words, there are not two people with the same distribution of lines on their fingers. For this reason, it has been used for identification of people for many purposes, such as to check the entrancy and exit of workers in a company, the identify criminals and to restrict the access of people to restrict areas of extreme security. The proposal of this work is to improve the characteristic extraction algorithm of fingerprint developed by Jain and others. The goal of this work is to accelerate the processing time in orientation field estimation, in order to get a better quality of images, resulting of binarization process and to decrease the number of spurious minutiae on the images. The time processing of orientation field estimation improved in these work uses the commutative propriety is smaller than the same estimation wich does not use this propriety in 90%. The method of ridges extration developed in this work uses the DDA algorithm, and results in better quality images. Due to this improviment got in binarization process and the ridges break removing, the detection minutiae algorithm implemented in this work find a small quantity of spurious minutae present in the fingerprint images. / As impressões digitais são as linhas presentes nos dedos de cada ser humano e essas são únicas para cada um, ou seja, não existem duas pessoas que possuem a mesma forma com que as linhas da impressão se dispõem em seus dedos. Por esse motivo é que ela vem sendo utilizada para a identificação de pessoas para várias finalidades, como por exemplo, o controle de ponto dos funcionários de uma empresa, a identificação de um criminoso e o acesso de pessoas a áreas restritas de extrema segurança. A proposta deste trabalho é obter melhoramentos no algoritmo de extração de características de impressões digitais desenvolvido por Jain e outros [1]. Os objetivos desta dissertação são: melhorar o tempo de processamento no cálculo da orientação de campo, obter uma melhor qualidade das imagens resultantes no processo de binarização e diminuir o número de minúcias espúrias nessas imagens. O cálculo da orientação de campo aperfeiçoado neste trabalho utiliza a propriedade da comutação e resultou em uma redução no tempo de processamento em torno de 90% em relação ao mesmo cálculo que não utiliza essa propriedade. O método de extração das saliências desenvolvido nesta dissertação utiliza o algoritmo DDA, e resulta em imagens de melhor qualidade. Devido a esse melhoramento obtido no processo de binarização e a remoção de falhas nas saliências, o algoritmo de detecção de minúcias implementado neste trabalho encontra uma menor quantidade de minúcias espúrias presentes nas imagens de impressão digital. / Mestre em Ciências