بخشی از مقاله
خلاصه
یکی از ابزارهای مورداستفاده در تشخیص هویت، امضای افراد است. اما امضای افراد در معرض جعل توسط دیگران قرار دارد. بنابراین، یافتن روشی کارا برای بازشناسی امضاهای اصلی از امضاهای جعلی لازم و مفید مینماید. در این پژوهش به بررسی تصدیق امضای آنلاین پرداخته شده است.
برای تشخیص امضا از دادههای شتابسنج استفادهشده است. امضاهای موردنیاز از 90 نفر جمعآوریشده است که در محدوده سنی 18 تا 36 سال هستند. دادههای شتاب حرکت دست، هنگام امضا کردن در راستای محورهای x، y و z خواهد بود. برای تشخیص امضا ابتدا دادههای خام پیشپردازش شده و سپس تعدادی از ویژگیهای مناسب استخراج میشود و در پایان کار، امضاها طبقهبندی شده و صحت امضا تشخیص داده میشود. برای تشخیص امضای دستنویس از طبقهبند -kنزدیکترین همسایگی استفادهشده که دقت آن 90 درصد میباشد.
.1 مقدمه
بیومتریک علم تشخیص هویت و شناسایی یک شخص بر اساس برخی از ویژگیهای منحصربهفردش است. رایجترین ویژگیهای بیومتریکی یک انسان عبارتاند از اثرانگشت و رنگ عنبیه که در گروه ویژگیهای فیزیولوژیکی فرد قرار دارند. دومین گروه از صفات بیومتریکی انسان ویژگیهای رفتاری هر شخص هستند که نحوه قدم برداشتن و شکل امضای شخص مثالهایی از این نوع ویژگیها هستند. امضا یکی از صفات رفتاری جالب است که در جامعه پذیرفته شده است و در فرآیند تشخیص هویت افراد مورداستفاده قرار میگیرد.
روشهای تشخیص امضا در دو دسته آنلاین و آفلاین قرار میگیرند که روش آفلاین بهصورت ایستا و روش آنلاین بهصورت پویا است. امضای آفلاین فقط شامل اطلاعاتی در مورد شکل امضا است اما امضای آنلاین شامل اطلاعاتی در مورد تغییرات ویژگیهای دینامیکی در طی فرآیند امضا است. بهعنوانمثال میتوان به ویژگیهای سرعت، شتاب و فشار قلم اشاره کرد. از اهداف پژوهش میتوان به ارائه الگوریتمهای مناسب برای بالا بردن دقت تشخیص امضا بهوسیله پردازش سیگنالهای حسگر شتاب سنج و ایجاد یک سیستم احراز هویت اشاره کرد.
روشهای دینامیکی تصدیق امضا ازنظر استراتژی مقایسه به دو روش کلی تقسیم میگردند:
مبتنی بر مرجع و مبتنی بر مدل. در روشهای مبتنی بر مرجع مانند DTW، ویژگیهای امضای آزمون با ویژگیهای امضاهای مرجع مقایسه شده و تصمیم نهایی مبنی بر واقعی بودن با جعلی بودن امضا گرفته میشود و در روشهای مبتنی بر مدل مانند HMM، الگوی امضا استخراج میشود و ویژگیهای امضای آزمون بر اساس مدل آماری یا احتمالاتی بهدستآمده مورد ارزیابی قرار میگیرد
دریک روش آفلاین با استفاده از تکنیک تطبیق پیکسل استفادهشده است. امضاها که ترکیبی از کاراکترها و جلوههای نگارشی هستند بهصورت فایلهای تصویری در یک پایگاهداده ذخیره میشوند و امضای کاربر جدید با این نمونهها مقایسه میشود.
در یک روش جدید برای تصدیق امضای آنلاین بر پایه پارتیشنبندی افقی پیشنهادشده است که در این روش پارتیشنهای سرعتبالا و پایین قلم و فشار بالا و پایین قلم را نشان میدهند. در روش آنلاین شکل امضا با خط سیرهای عمودی و افقی نشان داده میشود.
در تصدیق امضای آنلاین با استفاده از پارتیشنبندی عمودی امضا صورت میگیرد در این روش برای اثربخشی بیشتر از ویژگیهای دینامیکی مانند سرعت، فشار قلم و ... استفاده میشود این ویژگیها در افراد منحصربهفرد است و جعل کردن آن دشواراست.
در رویکرد شبکه عصبی برای تشخیص امضای آفلاین پیشنهاد میشود که با استفاده از شکلهای ساده مبتنی بر ویژگیهای هندسی خواهد بود که شامل ویژگیهای مساحت، مرکز جاذبه، گریز از مرکز، نقطه اوج و انحراف خواهد بود.
در [10] برای تصدیق امضای آنلاین بر اساس تبدیل کسینوسی گسسته - Discrete - cosine transform عملشده است که بر سیگنالهای زمانی از قبیل موقعیت، سرعت، فشار و زاویه قلم اعمالشده است که بر روی دو پایگاهداده اعمالشده است و خطای کمتر از 4 درصد داشته است. در ابتدا تبدیل کسینوسی گسسته بر روی سیگنالهای زمانی امضا انجام میشود و سپس ضرایب DCT یک بردار ویژگی را ایجاد میکند. فایده این روش توانایی نمایش امضا بهصورت فشرده با استفاده از ضرایب است که به یک الگوریتم سریع منجر میشود.
.2 مفاهیم پایه
در این بخش ابتدا به مفاهیم پایه که برای درک بهتر پژوهش مورد نیاز است پرداخته شده است.
.1-2 تصدیق امضا
روش شناسایی از روی امضا، حالت نوشتن کاربر را تحلیل میکند. روشهای تصدیق امضا به دو گروه عمده استاتیک و دینامیک تقسیم میشوند.
در روش استاتیک، امضا بهصورت یک تصویر دوبعدی در نظر گرفته میشود که حاوی هیچگونه اطلاعات وابسته به زمان نیست. بر این اساس، خصوصیات استاتیک امضا که مستقل از زمان است، برای بازبینی امضا بهکار میروند. درنتیجه عمل بازشناسی امضا به یک فرآیند بازشناسی الگوی عادی تبدیل میشود که برای تشخیص امضا بیشتر از پردازش تصویر استفاده میشود.
با توجه با این نکته که تغییر در الگوی امضا امری اجتنابناپذیر است، فرآیند تصدیق و بازبینی امضا در این روش را میتوان به تعیین و ترسیم محدوده تغییرات اصلی محدود کرد. در مقابل، روش دینامیک از خصوصیات دینامیکی فرآیند امضا کردن استفاده میکند. این روش شامل استخراج ویژگیهایی از اطلاعات ثبتشده فرآیند امضا و مقایسه آنها با ویژگیهای امضای مرجع است. ویژگیهای دینامیکی وابسته به زمان هستند که میتوان به ویژگیهای سرعت، شتاب و فشار اشاره کرد.
.2-2 مزایا و معایب روش تصدیق امضا در تشخیص هویت
میتوان گفت که یک سیستم تشخیص هویت بیومتریک به پنج عامل زیر وابسته است: مقبولیت در میان استفادهکنندگان، صحت، هزینه پیادهسازی، زمان پیادهسازی و سطح امنیتی موردنیاز.
در این میان، روش تصدیق امضا از مزیت مقبولیت گسترده در میان استفادهکنندگان بهره میبرد که این امر به تاریخچه طولانی استفاده از امضا بهعنوان عامل اعتبار یک سند مربوط میشود. یکی دیگر از مزایای این روش این است که بیشتر کامپیوترهای قابلحمل جدید از ورودیهای دستنوشته بهره میبرند و بنابراین نیاز به ابداع سامانههای سختافزاری جدیدی برای جمعآوری اطلاعات نیست.
درعین حال باید بیان کرد که سامانههای تصدیق محدودی وجود دارند که نرخ صحت کافی به همراه بازده مناسب را فراهم میسازند. یکی از معایب تصدیق امضا احتمال سرقت و جعل شدن امضا توسط دیگران است و همچنین با گذشت زمان و تغییر شرایط فیزیکی و شرایط عاطفی، امضاهای هر شخص دچار تغییر میشود که این امر موجب افزایش خطا در تشخیص امضا خواهد شد. از دیگر معایب آن میتوان به پرهزینه بودن برخی از دستگاههای تشخیص امضا اشاره کرد که استفاده از سیگنالهای حسگر شتاب سنج میتواند تا حدود زیادی هزینهها را کاهش دهد
.3-2 جعل امضا
هدف اصلی تصدیق امضا، تمایز امضای واقعی از امضای جعلشده است. درواقع ابزارها و نتایج تصدیق به نوع امضای جعلشده بستگی پیدا میکند. اولین نوع جعل که جعل تصادفی نام دارد درواقع هیچگونه اطلاعاتی راجع به امضای اصلی یا اسم شخص حقیقی وجود نداشته و تنها نمونهای تصادفی از شخص جعلکننده است. نوع دوم یا جعل ساده، تقلیدی ساده از شکل امضای شخص اصلی است و نوع سوم یا جعل امضای ماهرانه، تقلیدی هوشمندانه و مناسب از امضای شخص اصلی است.
هرکدام از روشهای تصدیق آفلاین و آنلاین، برای گونه خاصی از انواع جعل مناسب است. روشهای آفلاین بهطورمعمول برای جعل امضاهای تصادفی و ساده به کار میروند، زیرا این روشها غالباً با فاکتورهای مربوط به شکل و قالببندی امضا سروکار دارند. به علت فقدان اطلاعات زمانی و عدم توانایی در مدلسازی خط سیر دست نوشته، تمایز بین امضای اصلی و جعلهای تخصصی در این روش مشکل است. در مقابل برای تصدیق جعل امضاهای تخصصی، که ازنظر ظاهری بسیار شبیه امضای اصلی هستند، روشهای آنلاین که از اطلاعات زمانی امضا نیز بهره میبرند مناسب هستند.
.4-2 ویژگیهای موجود در امضا
ویژگیهای موجود در امضا را میتوان در یک تقسیمبندی به دو دسته ویژگیهای عمومی و ویژگیهای محلی تقسیم
کرد.
مهمترین ویژگیهای عمومی عبارت اند از:
✓ میانگینهای سرعت، فشار، زاویه و چرخش قلم
✓ مقدار بیشینه و کمینه سرعت، فشار، زاویه و چرخش قلم
✓ طول زمانی امضا
✓ تعداد دفعات برداشتن قلم
مهمترین ویژگیهای محلی عبارت اند از:
✓ مختصات مکانی
✓ سرعت
✓ فشار
✓ زاویه قلم نسبت به صفحه
