Fingeravtryck

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 15 december 2021; kontroller kräver 9 redigeringar .

Fingeravtryck (från grekiskan δάκτυλος  - finger och σκοπέω  - jag tittar, observerar) är en metod för att identifiera (identifiera) en person med fingeravtryck (inklusive handflatorna), baserat på det unika i mönstret av papillära hudlinjer . Används ofta inom kriminalteknik . Den är baserad på engelsmannen William Herschels idéer [1] , som 1877 lade fram en hypotes om oföränderligheten av papillärmönstret på handflatans ytor på mänsklig hud. Denna hypotes var resultatet av lång forskning av en författare som tjänstgjorde som polis i Indien .

18 april 1902 - den första användningen i Storbritannien av fingeravtryck för att identifiera en brottsling. Olika länder i världen införde metoder för fingeravtryck under de kommande ett och ett halvt till två decennierna. En av de sista var Frankrike .

Trots den utbredda praktiska användningen har antagandet om fingeravtryckens unika inte tillräcklig vetenskaplig motivering, och det finns ingen tillförlitlighetsbedömning för metoden för identifiering av fingeravtryck (i praktiken tas den som 100%).

Historik

Vissa bevis på att människor var intresserade av linjer på händerna under den förhistoriska eran hittades redan på 1800-talet . Till exempel, 1832, under utgrävningen av en hög på den franska ön Gavrini i Morbihanbukten , hittades stenplattor med ritningar som liknade papillära mönster av fingrar. Men under lång tid antog arkeologer något helt annat: vissa ansåg att de mystiska tecknen var symboler för druiderna eller bokstäver i antika alfabet, andra - bevis på ormkulten, etc. Den första ledtråden till lösningen erbjöds i 1885 av Alexander Bertrand, som i sin artikel i tidskriften " Magasin pittoresque" noterade den fantastiska likheten mellan hällristningar med mönster på fingrarna [2] , men denna publikation gick obemärkt förbi i vetenskapliga kretsar vid den tiden. Slutligen, 1921, lyckades den belgiske kriminologen Eugène Stockis ( fr.  Eugène Stockis ) på ett övertygande sätt bevisa att de bretonska artefakterna inte är något annat än en omfattande samling bilder av papillära linjer på nagelfalangerna och handflatorna [3] .

Under 6-1200-talen i Kina , Japan och Korea användes ett fingeravtryck för att underteckna dokument. Det är sant att ingen ger uppgifter om att mönstret på fingret var viktigt, att det användes för att identifiera en person. Bara "spåret av beröring" var viktigt. Skälen till sådana fingeravtryckssignaturer var av mystisk karaktär: det ansågs viktigt att komma i kontakt med dokumentet och lämna ett spår av din kropp på det [4] .

I Europa, sedan antiken, har handmönster varit av intresse främst ur palmistsynpunkt . Om vi ​​talar om den vetenskapliga perioden som förutsåg födelsen av fingeravtryck, tror man att papillärmönster för första gången beskrevs vetenskapligt av den italienska naturforskaren på 1600-talet Marcello Malpighi . 1665, i ett brev till förläggaren Jacob Ruff, rapporterade han följande:

[5] :

... när vi undersöker den extrema övre delen av fingret, observerar vi otaliga rynkor som verkar gå i en cirkel eller vrida sig ...

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

Dessutom skrev Malpighi i avhandlingen "Om de yttre sinnesorganen" ( lat.  De externo tactus organo ) som publicerades samma år att han såg "öppna svetthål belägna mitt på åsarna av slingrande rynkor" [7] [8] [5] ] . Senare utfördes liknande studier av andra forskare. Till exempel, 1747, blev Christian Jacob Hintze ( tyska:  Christian Jacob Hintze ) författare till verket " Anatomical studies of papillary skin lines that serve for touch " ( lat.  Examen anatomicum papillarum cutis tactui inservientium [9] ; publicerad 1751 ) [7 ] [8] [10] .

Särskilt anmärkningsvärt är det arbete som skrevs på latin av den tjeckiske anatomen Jan Purkinje "On the study of the physiology of the organ of vision and human skin" (1823) [11] , som anses vara det första vetenskapliga arbetet som innehåller en beskrivning och klassificering av hudmönster på fingrarna [10] .

Den utbredda användningen av fingeravtryck hindrades av bristen på en enkel och tillförlitlig klassificering av papillära mönster. Det första steget mot dess skapelse togs av den argentinske polistjänstemannen Juan Vuchetich (1858-1925), född i Dalmatien. I september 1891 utvecklade han ett klassificeringssystem med tio fingeravtryck, som han sedan kontinuerligt förbättrade och polerade fram till 1904.

Den första informationen om användningen av fingeravtryck i Argentina går tillbaka till 1892  , då en kvinna avslöjades av blodiga fingeravtryck i mordet på sina två barn.

Vuchetichs fingeravtrycksklassificering förblev okänd i Europa under dessa år, vilket tillskrev all äran att lösa detta problem till assisterande kommissarie för den engelska polisen, Sir Edward R. Henry , den tidigare polischefen i Bengalen . Hans klassificering av papillära mönster visade sig vara så framgångsrik att den används i många länder oförändrad till denna dag, eller utgjorde grunden för andra system.

Fingeravtryckets triumfmarsch runt om i världen började: 1896 - Argentina, 1897 - Brittiska Indien, 1902 - Ungern och Österrike , 1903 - Tyskland, Brasilien och Chile , 1906 - Ryssland och Bolivia , 1908 - Peru , Paraguay , Uruguay . Frankrike motsatte sig fingeravtryck längst. Men i augusti 1911 stals Leonardo da Vincis berömda mästerverk " Mona Lisa " från Louvren , och detta påverkade den allmänna opinionen i hög grad. När den internationella poliskongressen samlades i Monaco våren 1914 för att bestämma vilken metod för att identifiera brottslingar som skulle föredras, var segern för fingeravtryck inte oavsiktlig.

Fingeravtryck

I varje fingeravtryck kan två typer av funktioner definieras - globala och lokala.

Globala tecken är de som kan ses med blotta ögat:

Papillärmönster

Mönsterområdet är ett utvalt fragment av avtrycket, där alla globala funktioner är lokaliserade.

Kärnan eller mitten är en punkt lokaliserad i mitten av ett avtryck eller något valt område.

Deltapunkten är utgångspunkten. Platsen där uppdelningen eller anslutningen av spåren i papillärlinjerna sker, eller ett mycket kort spår (kan nå en punkt).

Linjetyp - två största linjer som börjar som parallella och sedan divergerar och går runt hela bildens område.

Linjeräknare - antalet linjer på bildytan, eller mellan kärnan och "delta"-punkten.

Typer av papillära mönster:

slingmönster (vänster, höger, mitten, dubbla), delta- eller bågmönster (enkla och skarpa), spiralmönster (centrum och blandade)

En annan typ av skyltar är lokala. De kallas minutiae (särdrag eller speciella punkter) - tecken som är unika för varje avtryck som bestämmer förändringspunkterna i strukturen av papillära linjer (ände, bifurkation, brott, etc.), orienteringen av papillära linjer och koordinater vid dessa punkter. Varje utskrift kan innehålla upp till 70 eller fler detaljer.

Följande tecken är markerade på detta fingeravtryck : två linjer - "linjetyp"; det som finns mellan dem kan fungera som ett mönsterområde, men vanligtvis tas hela området av utskriften; röd cirkel till vänster - punkt "delta"; den röda cirkeln nedanför är ön; gula cirklar visar några detaljer. Papillärmönster - vänster slinga.

Övning visar att olika människors fingeravtryck kan ha samma globala egenskaper, men det är absolut omöjligt att ha samma mikromönster av detaljer. Därför används globala attribut för att dela upp databasen i klasser och i autentiseringsstadiet. I det andra steget av igenkänning används redan lokala funktioner.

Fingeravtrycksstandarder

Nu används främst ANSI- och FBI-standarderna. De definierar följande krav för förlagsbilden:

Vanligtvis lagras mer än en bild i databasen, vilket förbättrar kvaliteten på igenkänningen. Bilder kan skilja sig från varandra genom skiftning och rotation. Skalan ändras inte, eftersom alla utskrifter erhålls från en enhet.

I Ryssland regleras biometriska standarder av GOST [12] .

Principer för att jämföra utskrifter på lokala grunder

(Lokala tecken - minutiae) Steg för att jämföra två utskrifter:

Steg 1. Förbättra kvaliteten på den ursprungliga utskriftsbilden. Skärpan på gränserna för papillära linjer ökar.

Steg 2. Beräkning av orienteringsfältet för avtryckets papillära linjer. Bilden är uppdelad i kvadratiska block med en sida som är större än 4 pixlar, och vinkeln t för orienteringen av linjerna för ett fragment av utskriften beräknas från ljushetsgradienterna.

Steg 3. Binarisering av fingeravtrycksbilden. Reduktion till en svartvit bild (1 bit) genom tröskelvärde.

Steg 4. Förtunning av linjer i bilden av ett tryck. Förtunning utförs tills linjerna är 1 pixel breda.

Steg 5. Isolering av detaljer. Bilden är uppdelad i block om 3x3 pixlar. Därefter räknas antalet svarta (ej noll) pixlar runt mitten. En pixel i mitten anses vara en minutiae om den själv är icke-noll, och det finns en angränsande icke-noll pixel (avslutande minutia) eller tre (förgrenande minutia).

Koordinaterna för de detekterade detaljerna och deras orienteringsvinklar skrivs i vektorn: W(p)=[(x1, y1, t1), (x2, y2, t2)...(xp, yp, tp)] (p är antal detaljer). Vid registrering av användare anses denna vektor vara en standard och registreras i databasen. Vid igenkänning bestämmer vektorn det aktuella fingeravtrycket (vilket är ganska logiskt).

Steg 6. Jämförelse av detaljer.

Två utskrifter av samma finger kommer att skilja sig från varandra i rotation, offset, zoom och/eller kontaktyta beroende på hur användaren placerar sitt finger på skannern. Därför är det omöjligt att avgöra om ett avtryck tillhör en person eller inte baserat på en enkel jämförelse av dem (referensens vektorer och det aktuella avtrycket kan skilja sig i längd, innehålla olämpliga detaljer, etc.). På grund av detta måste matchningsprocessen implementeras för varje minutia separat.

Jämförelsesteg:

Vid registrering bestäms parametrarna för affina transformationer (rotationsvinkel, skala och förskjutning), i vilka några detaljer från en vektor motsvarar några små detaljer från den andra.

När du söker efter varje minutia måste du iterera upp till 30 rotationsvärden (från -15 grader till +15), 500 skiftvärden (från -250 px till +250 px - även om mindre gränser ibland väljs) och 10 skalvärden (från 0,5 upp till 1,5 i steg om 0,1). Totalt upp till 150 000 steg för var och en av de 70 möjliga detaljerna. (I praktiken sorteras inte alla möjliga alternativ ut - efter att ha valt de nödvändiga värdena för en minutia försöker de också ersätta dem med andra detaljer, annars skulle det vara möjligt att jämföra nästan alla utskrifter med varandra).

Utvärdering av överensstämmelse av utskrifter utförs enligt formeln Om resultatet överstiger 65 % anses utskrifterna vara identiska (tröskeln kan sänkas genom att ställa in en annan vaksamhetsnivå).

Om autentisering utfördes är det här det slutar. För identifiering måste denna process upprepas för alla fingeravtryck i databasen (då väljs användaren med den högsta matchningsnivån (naturligtvis måste hans resultat ligga över tröskeln på 65%)).

Andra metoder för att jämföra utskrifter

Trots att principen om fingeravtrycksjämförelse som beskrivs ovan ger en hög nivå av tillförlitlighet, fortsätter sökandet efter mer avancerade (och snabbare) jämförelsemetoder, såsom AFIS-systemet (Automated fingerprint identification systems). I Vitryssland - AFIS (automatiskt fingeravtrycksidentifieringssystem). Principen för systemets funktion: enligt formuläret "hamras ett fingeravtryckskort, personlig information, fingeravtryck och handflatsavtryck". Integralegenskaper placeras (du måste fortfarande redigera dåliga utskrifter manuellt, systemet ordnar bra själv), ett "skelett" ritas, d.v.s. systemet cirklar som det var de papillära linjerna, vilket gör att det kan bestämma tecknen mycket exakt i framtiden. Fingeravtryckskortet kommer till servern, där det kommer att lagras hela tiden.

"Sledoteka" och "spåra". "Spår" - ett fingeravtryck taget från platsen. "Sledoteka" - en databas med spår. Precis som fingeravtryck skickas spåren till servern och jämförs automatiskt med fingeravtryck, både befintliga och nya. Spåret genomsöks tills ett lämpligt fingeravtryckskort hittas. Ytterligare arbete görs av kriminalister.

Metod baserad på globala funktioner

Global funktionsdetektering (kärna, delta) utförs. Antalet av dessa funktioner och deras inbördes arrangemang tillåter oss att klassificera typen av mönster. Den slutliga igenkänningen utförs på basis av lokala egenskaper (antalet jämförelser är flera storleksordningar lägre för en stor databas). Denna metod kan även användas för andra ändamål än identifiering/autentisering.

Grafbaserad metod

Grafbaserad metod för jämförelse av fingeravtryck .

Den ursprungliga avtrycksbilden (1) omvandlas till en bild av orienteringsfältet för papillära linjer (2). På den (2) finns områden med samma orientering av linjerna, så du kan dra gränser mellan dessa områden (3). Därefter bestäms centra för dessa regioner och graf (4) erhålls. Pilen "d" markerar posten i databasen under användarregistrering. Bestämningen av likheten mellan fingeravtryck implementeras i ruta 5. (Ytterligare åtgärder liknar den tidigare metoden - jämförelse med lokala egenskaper).

Fingeravtrycksläsare

Fingeravtrycksläsare används nu på en mängd olika sätt. De är installerade på bärbara datorer, smartphones, möss , tangentbord, flash-enheter och används också som separata externa enheter och terminaler som säljs komplett med AFIS-system (automatiserade fingeravtrycksidentifieringssystem).

Trots yttre skillnader kan alla skannrar delas in i flera typer:

De skannrar som är vana vid att se i amerikanska filmer är vanligtvis optiskt kvardröjande - en remsa av ljus som passerar längs utskriften är synlig. Snabbare är halvledare och ultraljud, men de senare är dyrare och mindre vanliga.

Praktisk användning av fingeravtryck

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Herschel, 1916 , s. 1-41.
  2. ↑ Bertrand, 1885 , s. 59-61.
  3. ↑ Lokar, 1941 , sid. 19.
  4. ↑ Lokar, 1941 , sid. 21-22.
  5. ↑ 1 2 Lokar, 1941 , sid. 23.
  6. ↑ Malpighi, 1687 , sid. 201.
  7. ↑ 12 Malpighi , 1665 , sid. 19.
  8. ↑ 1 2 Heindl, 1922 , S. 43.
  9. ↑ Hintze, 1751 .
  10. ↑ 1 2 Lokar, 1941 , sid. 24.
  11. ↑ Purkinje, 1918 , s. 163-194.
  12. ↑ GOST R ISO / IEC 19794-4-2006 Automatisk identifiering. Biometrisk identifiering. Biometriska datautbytesformat.
  13. ↑ Tysklands fingeravtrycksshopping Arkiverad 29 augusti 2009 på Wayback Machine 

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger