Amprentarea

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 15 decembrie 2021; verificările necesită 9 modificări .

Amprentarea (din grecescul δάκτυλος  - deget și σκοπέω  - Mă uit, observ) este o metodă de identificare (identificare) a unei persoane prin amprentele digitale (inclusiv palmele mâinilor), bazată pe unicitatea modelului liniilor papilare ale pielii . Folosit pe scară largă în criminalistică . Se bazează pe ideile englezului William Herschel [1] , care a înaintat o ipoteză în 1877 despre invariabilitatea modelului papilar al suprafețelor palmare ale pielii umane. Această ipoteză a fost rezultatul cercetărilor îndelungate ale unui autor care a servit ca ofițer de poliție în India .

18 aprilie 1902 - prima utilizare în Marea Britanie a amprentelor digitale pentru identificarea unui criminal. Diverse țări ale lumii au introdus metode de amprentare în următoarele decenii și jumătate până la două decenii. Unul dintre ultimii a fost Franța .

În ciuda utilizării practice pe scară largă, ipoteza unicității amprentelor digitale nu are o justificare științifică suficientă și nu există o evaluare a fiabilității pentru metoda de identificare a amprentelor digitale (în practică este considerată 100%).

Istorie

Unele dovezi că oamenii erau interesați de liniile de pe mâini în epoca preistorică au fost găsite în secolul al XIX-lea . De exemplu, în 1832, în timpul săpăturii unei movile de pe insula franceză Gavrini din Golful Morbihan , au fost găsite plăci de piatră cu desene asemănătoare modelelor papilare ale degetelor. Cu toate acestea, pentru o lungă perioadă de timp, arheologii au presupus cu totul altceva: unii considerau semnele misterioase simboluri ale druidilor sau literele alfabetelor antice, alții - dovezi ale cultului șerpilor etc. Primul indiciu al soluției a fost oferit în 1885 de Alexander Bertrand, care în articolul său din revista „Magasin pittoresque” a remarcat similitudinea uimitoare a sculpturilor în stâncă cu modele pe degete [2] , dar această publicație a trecut neobservată în cercurile științifice din acea vreme. În cele din urmă, în 1921, criminologul belgian Eugène Stockis ( fr.  Eugène Stockis ) a reușit să demonstreze în mod convingător că artefactele bretone nu sunt altceva decât o colecție extinsă de imagini cu linii papilare de pe falangele unghiilor și palmele [3] .

În secolele VI-XIII în China , Japonia și Coreea , o amprentă a fost folosită pentru a semna documentele. Adevărat, nimeni nu oferă date că modelul de pe deget a fost important, că a fost folosit pentru a identifica o persoană. Numai „urma atingerii” era importantă. Motivele pentru astfel de semnături digitale erau de natură mistică: se considera important să intri în contact cu documentul și să lași pe el o urmă a corpului tău [4] .

În Europa, încă din antichitate, modelele de mâini au fost de interes în primul rând din punctul de vedere al chiromanției . Dacă vorbim despre perioada științifică care a anticipat nașterea amprentei, se crede că pentru prima dată modelele papilare au fost descrise științific de naturalistul italian din secolul al XVII-lea Marcello Malpighi . În 1665, într-o scrisoare către editorul Jacob Ruff, el a raportat următoarele:

[5] :

... examinând partea superioară extremă a degetului, observăm nenumărate riduri care par să meargă în cerc sau să se zvârcească...

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

În plus, în tratatul „Despre organele de simț externe” ( lat.  De externo tactus organo ) publicat în același an, Malpighi scria că a văzut „găuri de transpirație deschise situate în mijlocul crestelor ridurilor zdruncinate” [7] [8] [5 ] ] . Ulterior, studii similare au fost efectuate de alți oameni de știință. De exemplu, în 1747, Christian Jacob Hintze ( germană:  Christian Jacob Hintze ) a devenit autorul lucrării „ Studii anatomice ale liniilor papilare ale pielii care servesc la atingere ” ( lat.  Examen anatomicum papillarum cutis tactui inservientium [9] ; publicată în 1751 ). ) [7 ] [8] [10] .

De remarcat este lucrarea scrisă în latină de anatomistul ceh Jan Purkinje „Despre studiul fiziologiei organului vederii și a pielii umane” (1823) [11] , care este considerată prima lucrare științifică care conține o descriere și clasificare a modele de piele pe degete [10] .

Utilizarea pe scară largă a amprentelor a fost împiedicată de lipsa unei clasificări simple și fiabile a modelelor papilare. Primul pas spre crearea sa a fost făcut de oficialul de poliție argentinian Juan Vuchetich (1858-1925), originar din Dalmația. În septembrie 1891, el a dezvoltat un sistem de clasificare a amprentelor cu zece degete, pe care apoi l-a îmbunătățit și lustruit continuu până în 1904.

Primele informații despre utilizarea amprentelor digitale în Argentina datează din 1892  , când o femeie a fost expusă de amprente sângeroase în uciderea celor doi copii ai săi.

Clasificarea amprentelor lui Vuchetich a rămas necunoscută în Europa în acei ani, ceea ce a atribuit toată onoarea rezolvării acestei probleme comisarului asistent al poliției engleze, Sir Edward R. Henry , fostul șef al poliției din Bengal . Clasificarea sa a modelelor papilare s-a dovedit a fi atât de reușită încât este folosită în multe țări neschimbată până în prezent sau a stat la baza altor sisteme.

Marșul triumfal al amprentelor în întreaga lume a început: 1896 - Argentina, 1897 - India britanică, 1902 - Ungaria și Austria , 1903 - Germania, Brazilia și Chile , 1906 - Rusia și Bolivia , 1908 - Peru , Paraguay , Uruguay . Franța a rezistat cel mai mult timp la amprentarea. Cu toate acestea, în august 1911, celebra capodopera a lui Leonardo da VinciMona Lisa ” a fost furată de la Luvru , iar acest lucru a influențat foarte mult opinia publică. Prin urmare, atunci când Congresul Internațional de Poliție s-a reunit la Monaco în primăvara anului 1914 pentru a decide ce metodă de identificare a criminalilor ar trebui să fie preferată, victoria amprentei nu a fost întâmplătoare.

Amprente

În fiecare amprentă pot fi definite două tipuri de caracteristici - globale și locale.

Semnele globale sunt cele care pot fi văzute cu ochiul liber:

Model papilar

Zona modelului este un fragment selectat al amprentei, în care sunt localizate toate caracteristicile globale.

Miezul sau centrul este un punct localizat în mijlocul unei amprente sau a unei zone selectate.

Punctul delta este punctul de plecare. Locul unde are loc divizarea sau conectarea șanțurilor liniilor papilare sau un șanț foarte scurt (poate ajunge la un punct).

Tip de linie - două linii cele mai mari care încep paralel, apoi diverg și parcurg întreaga zonă a imaginii.

Contor de linii - numărul de linii de pe zona imaginii, sau dintre nucleu și punctul „delta”.

Tipuri de modele papilare:

modele de buclă (stânga, dreapta, centru, dublu), modele delta sau arc (single și ascuțite), modele spiralate (centru și mixt)

Un alt tip de semne este local. Ele sunt numite detalii (trăsături sau puncte speciale) - semne unice pentru fiecare amprentă care determină punctele de modificare în structura liniilor papilare (capăt, bifurcație, ruptură etc.), orientarea liniilor papilare și coordonatele în aceste puncte. Fiecare imprimare poate conține până la 70 sau mai multe detalii.

Pe această amprentă sunt marcate următoarele semne : două linii - „tip de linie”; ceea ce este între ele poate acționa ca o zonă de model, dar de obicei este luată întreaga zonă a imprimării; cerc roșu din stânga - punctul „delta”; cercul roșu de mai jos este insula; cercurile galbene arată câteva detalii. Model papilar - buclă stângă.

Practica arată că amprentele diferiților oameni pot avea aceleași caracteristici globale, dar este absolut imposibil să existe aceleași micromodele de detalii. Prin urmare, atributele globale sunt folosite pentru a împărți baza de date în clase și în stadiul de autentificare. La a doua etapă de recunoaștere, caracteristicile locale sunt deja utilizate.

Standarde de amprentă

Acum sunt utilizate în principal standardele ANSI și FBI. Ele definesc următoarele cerințe pentru imaginea de imprimare:

De obicei, în baza de date sunt stocate mai multe imagini, ceea ce îmbunătățește calitatea recunoașterii. Imaginile pot diferi unele de altele prin deplasare și rotație. Scara nu se modifică, deoarece toate imprimările sunt obținute de la un singur dispozitiv.

În Rusia, standardele biometrice sunt reglementate de GOST [12] .

Principii pentru compararea tipăritelor pe baze locale

(Semne locale - detalii) Pași pentru compararea a două amprente:

Etapa 1. Îmbunătățirea calității imaginii imprimate originale. Claritatea marginilor liniilor papilare crește.

Etapa 2. Calculul câmpului de orientare al liniilor papilare ale amprentei. Imaginea este împărțită în blocuri pătrate cu latura mai mare de 4 pixeli, iar unghiul t de orientare a liniilor pentru un fragment de imprimare este calculat din gradienții de luminozitate.

Etapa 3. Binarizarea imaginii amprentei. Reducere la o imagine alb-negru (1 bit) prin thresholding.

Etapa 4. Subțierea liniilor imaginii unui print. Subțierea se efectuează până când liniile au o lățime de 1 pixel.

Etapa 5. Izolarea detaliilor. Imaginea este împărțită în blocuri de 3x3 pixeli. După aceea, numărul de pixeli negri (diferiți de zero) din jurul centrului este numărat. Un pixel din centru este considerat a fi un punct mic dacă el însuși este diferit de zero și există un pixel învecinat diferit de zero (minuții finale) sau trei (minuții de ramificare).

Coordonatele detaliilor detectate și unghiurile de orientare ale acestora sunt scrise în vector: W(p)=[(x1, y1, t1), (x2, y2, t2)…(xp, yp, tp)] (p este numărul de detalii). La înregistrarea utilizatorilor, acest vector este considerat un standard și este înregistrat în baza de date. La recunoaștere, vectorul determină amprenta curentă (ceea ce este destul de logic).

Etapa 6. Compararea detaliilor.

Două amprente ale aceluiași deget vor diferi între ele în rotație, offset, zoom și/sau zona de contact, în funcție de modul în care utilizatorul își plasează degetul pe scaner. Prin urmare, este imposibil să spunem dacă o amprentă aparține sau nu unei persoane pe baza unei simple comparații a acestora (vectorii referinței și amprenta curentă pot diferi în lungime, pot conține detalii neadecvate etc.). Din acest motiv, procesul de potrivire trebuie implementat pentru fiecare punct punctual separat.

Etape de comparație:

La înregistrare se determină parametrii transformărilor afine (unghi de rotație, scară și deplasare), în care unele detalii dintr-un vector corespund unor detalii din al doilea.

Când căutați fiecare punct de vedere, trebuie să repetați până la 30 de valori de rotație (de la -15 grade la +15), 500 de valori de schimbare (de la -250 px la +250 px - deși uneori sunt alese limite mai mici) și 10 valori de scară (de la 0,5 până la 1,5 în trepte de 0,1). În total, până la 150.000 de pași pentru fiecare dintre cele 70 de detalii posibile. (În practică, toate opțiunile posibile nu sunt rezolvate - după ce au selectat valorile necesare pentru o anumită detalii, ei încearcă, de asemenea, să le înlocuiască cu alte detalii, altfel ar fi posibil să se compare aproape orice tipărituri între ele).

Evaluarea conformității tipăritelor se realizează conform formulei Dacă rezultatul depășește 65%, imprimeurile sunt considerate identice (pragul poate fi coborât prin setarea unui alt nivel de vigilență).

Dacă autentificarea a fost efectuată, atunci aici se termină. Pentru identificare, acest proces trebuie repetat pentru toate amprentele din baza de date (apoi este selectat utilizatorul cu cel mai înalt nivel de potrivire (desigur, rezultatul său trebuie să fie peste pragul de 65%)).

Alte abordări pentru compararea tipăritelor

În ciuda faptului că principiul comparării amprentelor descris mai sus oferă un nivel ridicat de fiabilitate, continuă căutarea unor metode de comparare mai avansate (și mai rapide), precum sistemul AFIS (Automated fingerprint identification systems). În Belarus - AFIS (sistem automat de identificare a amprentelor digitale). Principiul de funcționare al sistemului: conform formularului, un card de amprentă, informații personale, amprentele digitale și amprentele palmei sunt „ciocănite”. Sunt plasate caracteristici integrale (mai trebuie să editați manual imprimările proaste, sistemul le aranjează singur pe cele bune), este desenat un „schelet”, adică sistemul, așa cum ar fi, înconjoară liniile papilare, ceea ce îi permite să determine semnele foarte mult. exact în viitor. Cardul de amprentă ajunge pe server, unde va fi stocat tot timpul.

„Sledoteka” și „urme”. „Urmă” - o amprentă luată de la locul faptei. "Sledoteka" - o bază de date de urme. La fel ca amprentele, urmele sunt trimise la server și comparate automat cu amprentele, atât cele existente, cât și cele noi. Urma este căutată până când este găsit un card de amprentă adecvat. În continuare, criminaliștii fac munca.

Metodă bazată pe caracteristici globale

Se realizează detectarea globală a caracteristicilor (kernel, delta). Numărul acestor caracteristici și aranjarea lor reciprocă ne permite să clasificăm tipul de model. Recunoașterea finală se realizează pe baza caracteristicilor locale (numărul de comparații este cu câteva ordine de mărime mai mic pentru o bază de date mare). Această metodă poate fi utilizată și în alte scopuri decât identificarea/autentificarea.

Metoda bazată pe grafic

Metodă de comparare a amprentelor bazată pe grafice .

Imaginea amprentă originală (1) este convertită într-o imagine a câmpului de orientare a liniilor papilare (2). Pe ea (2) există zone cu aceeași orientare a liniilor, astfel încât să puteți desena limite între aceste zone (3). Apoi se determină centrele acestor regiuni și se obține graficul (4). Săgeata „d” marchează înregistrarea în baza de date în timpul înregistrării utilizatorului. Determinarea asemănării amprentelor este implementată în pătratul 5. (Acțiunile ulterioare sunt similare cu metoda anterioară - compararea prin caracteristici locale).

Scanere de amprente

Cititoarele de amprente sunt acum folosite într-o varietate de moduri. Sunt instalate pe laptopuri, smartphone-uri, mouse -uri , tastaturi, unități flash și sunt, de asemenea, utilizate ca dispozitive externe și terminale separate, vândute complet cu sisteme AFIS (Sisteme automate de identificare a amprentei).

În ciuda diferențelor externe, toate scanerele pot fi împărțite în mai multe tipuri:

Acele scanere care sunt obișnuite să vadă în filmele americane sunt de obicei optice persistente - o bandă de lumină care trece de-a lungul imprimării este vizibilă. Mai rapid sunt semiconductorii și ultrasunetele, dar acestea din urmă sunt mai scumpe și mai puțin frecvente.

Utilizarea practică a amprentei

Vezi și

Note

  1. Herschel, 1916 , pp. 1-41.
  2. Bertrand, 1885 , pp. 59-61.
  3. Lokar, 1941 , p. 19.
  4. Lokar, 1941 , p. 21-22.
  5. 1 2 Lokar, 1941 , p. 23.
  6. Malpighi, 1687 , p. 201.
  7. 12 Malpighi , 1665 , p. 19.
  8. 1 2 Heindl, 1922 , S. 43.
  9. Hintze, 1751 .
  10. 1 2 Lokar, 1941 , p. 24.
  11. Purkinje, 1918 , pp. 163-194.
  12. GOST R ISO / IEC 19794-4-2006 Identificare automată. Identificare biometrică. Formate de schimb de date biometrice.
  13. Cumpărături de amprente din Germania Arhivat 29 august 2009 la Wayback Machine 

Literatură

Link -uri