بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
معرفي الگوريتم هاي شناسايي امضا بر اساس پردازش تصوير ومقايسه بين کارايي آن ها
چکيده :
امضا يکي ار ويژگي هاي بيومتريک افراد است که توسط آن فرد مي تواند سندي را تاييد و تصديق نمايد.بـه همـين دليـل تشخيص اين که امضاي روي يک سند متعلق به کيست از اهميت فوق العاده اي برخوردار است .در اين مقاله براي تشـخيص امضـا، تصوير امضاي مورد نظر پس ار يک سري عمليات مقدماتي به صورت استاندارد در آمده و سپس با يکي از چهار الگوريتم مطرح شده آناليزشده و در نهايت با پايگاه داده براي يافتن امضاي منطبق مقايسه مي گردد.الگوريتم هاي بررسي شده در اين مقاله عبارتند از :
١.بدست آوردن هيستوگرام افقي و عمودي ٢. ،محاسبه فاصله از نقطـه مبـدا٣. اسـتفاده از امـواج سينوسـي و٤. محاسـبه مسـتقيم همبستگي .در نهايت نيز نتايج بدست آمده از الگوريتم ها بررسي شده و کارايي آن ها مقايسه مي گردد.
کلمات کليدي :شناسايي امضا، تشخيص هويت ، بيومتريک ، همبستگي (correlation)تصوير، بدست آوردن مشخصات .
١- مقدمه :سيستم تشخيص هويت بيومتريکي ، يک سيستم تشخيص الگو بر پايه ويژگي هاي فيزيوليژيکي (مانند اثر انگشت و عنبيه و غيره ) يا رفتاري (مانند امضا و صدا و غيره ) فرد است که براي تشخيص هويت و يا تصديق وي به کار مي رود. الگوي دست ، الگوي صورت ، صدا، شکل گوش ، ترموگرام هاي دست و صورت ، عنبيه چشم ، شبکيه چشم واثر انگشت از جمله تعـدادي از ويژگـي هاي بيومتريک يک فرد به شمار مي آيند [١].امضا هم يکي از اين ويژگي هاي بيومتريک مي باشد.در جدول ١ شاهد مقايسـه بـين ويژگي هاي بيومتريک مي باشيم
.
جدول ١ مقايسه ويژگي هاي بيومتريک
در اين جدول با وجود مشاهده ضعف امضا در زمينه هاي عمومي بودن ، يکتا بودن ، دائمي بودن و کارايي در مقايسه با ساير ويژگـي ها، شاهد برتري آن در زمينه هاي قابل دسترس بودن ، قابل قبول بودن و قابليت انتشار مي باشيم .
چگونگي طراحي يک سيستم بيومتريک با هدف شناسايي افراد موضوع بسيار مهمي است .بسته به شرايط از اين سيسـتم مـي تـوان براي شناسايي و يا تصديق افراد استفاده کرد.سيستم شناسايي در تلاش براي بررسي معتبر بودن داده ورودي بيومتريک با توجه بـه داده هاي موجود در پايگاه داده بوده و به قولي سعي در جواب دادن به سوال "من چه کسي هستم ؟" مي باشد.سيستم تصـديق نيـز سيستمي براي بررسي يکسان بودن دو داده بيومتريک بوده و در تلاش براي تطبيق داده ورودي شخص با داده هاي موجـود وي در پايگاه داده است و به عبارتي سعي در دادن پاسخ به سوال "آيا من همان فرد ارايه دهنده مشخصات هستم ؟"مي باشد[٢].
امروزه در مبحث شناسايي امضا ،دو نوع سيستم وجود دارد.اولين آن ها سيستم Onlineشناسايي امضـا مـي باشـد.دراين سيسـتم شناسايي امضا، به همراه تصوير امضا، از اطلاعات ديگري چون جهت ، فشار و سرعت که توسط يک تبلت گرافيکي بدست مـي آينـد استفاده شده و سعي مي شود که بصورت Real-time هويت فرد امضا کننده شناسـايي گردد.سيسـتم ديگـر شناسـايي امضـا نيـز سيستم Offline شناسايي امضا مي باشد.در اين سيستم علاوه بر تصوير ديجيتالي امضا، در صورت امکـان و در دسـترس بـودن ، از ويژگي هايي چون سرعت ، جهت و فشار که اطلاعات آن ها قبلا در پايگاه داده ذخيره شده است نيز استفاده شده وتلاش مـي شـود فرد صاحب امضا بصورت Offline شناسايي گردد [٣].
در مقوله شناسايي Offline کارهاي زيادي صورت گرفته است .در يکي از اين کارها با استفاده از الگوريتم کد رنگ عمليات شناسايي صورت مي گيرد [٤].در يکي ديگر از اين کارها ،.از شبکه هاي عصبي در رابطه با شناسايي امضا استفاده مي شود [٥].کارهـايي هـم بر پايه متد نقطه فشار که از تحليل جهت حرکت هنگام امضا زدن بدست مي آيد صورت پذيرفته است [٦].استفاده از ماشين کمکي
Vector نيز روشي براي شناسايي و تصديق Offline امضا مي باشد[٧].از روش "تبديل Hough "هم در رابطه با شناسـايي امضـا استفاده مي شود[٨].از طرفي تلاش هايي در رابطه با سيستم شناسايي Online نيز انجام پذيرفته است [٩].
در اين مقاله براي شناسايي امضا، ابتدا تصوير امضا با استفاده از چند عمليات مقدماتي به صورت استاندارد درآمده و سپس با انتخاب يکي از چهار الگوريتم شناسايي امضا، سيستم اقـدام بـه شناسـايي امضـا مـي نمايـد.عمليات مقـدماتي عبارتنـد از :ضـخيم سـازي ،خاکستري کردن تصاوير رنگي ، سياه و سفيد کردن تصاوير خاکستري ، تبديل Hough ، فيلتر ميدان ، اسـتاندارد سـازي و محاسـبه همبستگي تصوير.
٢- عمليات مقدماتي مورد استفاده در شناسايي امضا
٢-١ ضخيم سازي :به خاطر نازک بودن بعضي از امضاها، بعد از اتمام عمليات مقدماتي شـاهد مقطـع شـدن آن هـا مـي باشيم .براي جلوگيري از اين وضعيت ، در ابتداي کار، اقدام به ضخيم سازي امضا مي شود.
براي نمونه در شکل ١- الف شاهد نمونه اول عمليات ضخيم سازي مي باشيم که در آن نقاط صـفر مجـاور سـمت راسـت پـايين و گوشه راست پايين پيکسـل داراي ارزش رنـگ سـياه کـه سـياه يـا سـفيد هسـتند، در آنـاليز تصـوير بـه ارزش سـياه تبـديل مـي شوند.همچنين در شکل ١-ب نيز عمليات ديگري را مي بينيم که اين بار تمام نقاط مجاور نقطه سياه تبـديل بـه نقطـه سـياه مـي شوند.
در شکل ٢- الف تصوير اوليه و در شکل ٢- ب تصوير همان امضا پس از عمليـات ضـخيم سـازي اشـاره شـده در شـکل ١- الـف را مشاهده مي کنيم .در شکل ٣-الف نيز تصوير اوليه امضا و در شکل ٣- ب تصوير حاصل از انجام عمليات نشان داده شـده در شـکل ١- ب را شاهد هستيم .
شکل ٢-ب شکل ٢-الف
شکل ٣-ب شکل ٣-الف
٢-٢ تبديل کردن عکس رنگي به خاکستري :در اين عمليات ، هر تصوير رنگي بـا ضـرب ارزش هـاي RGB آن در ضريب ثابت تبديل به حالت خاکستري رنگ مي گردد.اين عمليات در معادله ١ نشان داده شده اسـت .در ايـن معادلـه P نمايـان گـر ارزش بدست آمده سطح رنگ خاکستري ، R سطح روشنايي رنگ قرمز، G سطح روشنايي سبز وB نيز روشنايي آبي را نشـان مـي دهد.
٢-٣ سياه وسفيد کـردن عکـس خاکسـتري : ايـن عمليـات بـراي تبـديل عکـس خاکسـتري بـه حالـت سـياه وسفيد با استفاده از يـک ارزش تطـابق مشـخص بـه کـار مـي رود.ايـن ارزش توسـط الگـوريتمي مشـخص و بـا اسـتفاده از ارزش پيکسل هاي تصوير، به طور اتوماتيک بدست مي آيد[١٠].
٢-٤ تبديل Hough:اين عمليات براي مشخص کردن اين که امضا در چه درجه اي نسبت به محور افقي زده شده بـه کار مي رود.در اين روش درجه تشکيل شده بين پايين ترين نقطه امضا با محور افقي بدست مي آيـد.اين زاويـه در دوران و تطبيـق تصوير امضا به کار مي رود.در شکل ٤ نحوه بدست آوردن زاويه امضا با محور افقي توسط روش Houghنشان داده شده است .
شکل ٤
٢-٥ فيلتر ميدان :با استفاده از اين روش فضاهاي خالي به وجود آمده در تصوير تبديل شده پر مي شوند.در شکل ٥- ب شاهد تصوير بدست آمده پس از اعمال فيلتر ميدان روي تصوير ٥- الف مي باشيم .
شکل ٥-ب شکل ٥-الف
٢-٦ استاندارد سازي :در اين مرحله تصوير امضا به ابعاد استاندارد تبديل مي شود.در اين مقاله ، ابعاد انتخاب شده ١٢٠ پيکسل در محور افقي و ٤٠ پيکسل در محور عمودي مي باشد.استاندارد سازي مي تواند عمليات تشـخيص را آسـان تـر کـرده و از طرفي براي مقايسه هر چه صحيح تر روش هاي تشخيص مختلف مفيد واقع شود.
٢-٧ محاسبه همبستگي تصوير:براي مقايسه دو تصوير امضا و براي عمليات تطابق به کار مي رود.درابتدا مشخصـات بدست آمده از تصوير توسط الگوريتم معين در محاسبه همبستگي داده هاي پايگاه داده به کار رفته وسپس ارزش همبستگي بدست آمده در عمليات تطابق مورد استفاده قرار مي گيرد.مشخصات بدست آمده از تصوير به صورت يک بعدي در پايگاه داده ذخيـره مـي شود و الگوريتم همبستگي نيز به صورت يک بعدي اجرا مي گردد.هدف از اين کار کاهش بار محاسباتي مـي باشـد.فرمول الگـوريتم همبستگي در معادله ٢ نشان داده شده است .X وY متغير هاي پايگاه داده وn نيز نشان دهنده مجموع تعداد متغير ها در هر پايگـاه داده مي باشد.
