Формирование системы признаков для идентификации личности по динамике воспроизведения подписи

• Автор: Сорокин, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 192 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ РУКОПИСНОГО СЛОВА И ПРИНЦИПОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ЕГО ОПИСАНИЯ

1.1. Факторы формирования индивидуальных особенностей почерка

1.2. Структура системы биометрической идентификации

1.3. Анализ сигналов, используемых для идентификации.

1.4. Основные принципы регистрации биометрических сигналов.

1.5. Описание сигналов в системе признаков.

Основные результаты и выводы.

2. ФОРМИРОВАНИЕ ПРИЗНАКОВ ОПИСАНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ПОДПИСИ.

2.1. Формирование признаков описания динамики воспроизведения подписи

2.2. Описание локальных особенностей сигналов
2.3. Описание топологической структуры траектории воспроизведения подписи
2.4. Обобщенная модель системы информативных признаков.
Основные результаты и выводы.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНФОРМАТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ПРИЗНАКОВ
3.1. Постановка задачи определения информативности признаков.
3.2. Анализ методов оценки информативности признаков.
3.3. Оценка информативности признаков в метрическом пространстве
3.4. Отбор информативных признаков.
3.5. Экспериментальное исследование информативности динамических
признаков
Основные результаты и выводы.
4. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ РЕГИСТРИРУЕМЫХ СИГНАЛОВ.
4.1. Анализ факторов искажения динамики воспроизведения КС.
4.2. Компенсация искажения сигналов, вызванных нестабильностью времени воспроизведения и изменением геометрических размеров КС
4.3. Компенсация искажений, вызванных изменениями угла наклона КС и начальной точкой отсчета
4.4. Алгоритм определение точек самопересечения дискретной кривой.
4.5. Экспериментальное исследование алгоритмов компенсации
искажений сигналов
Основные результаты и выводы
5. АЛГОРИТМЫ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ПРИ СОЗДАНИИ СИСТЕМЫ БИОМЕТРИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ
5.1. Функциональная модель системы идентификации
5.2. Выбор метода принятия решения
5.3. Построение эталонных описаний параметров сигналов
5.4. Сравнительный анализ систем биометрической идентификации
Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В данных моделях воспроизведение КС рассматривается как баллистическое движение, формируемое некоторой моторной программой, предназначенной для управления целой группой мышц, которые должны сокращаться в строго заданные интервалы времени. В связи с тем, что мышца человека (с точки зрения механики) является нелинейным приводом, любое рассогласование усилий или моментов времени приводит к искажению траектории начертания и изменению времени воспроизведения подписи. Анализируя приведенный исходные условия можно сделать вывод, что воспроизведение рукописного слова требует решения задачи одновременного формирования управляющих сигналов для множества групп мышц, связанных с уникальным для каждого человека механическим устройством, в качестве которого выступает система «кисть-предплечье». Поэтому, при построении физических и эмпирических моделей воспроизведения подписи априори полагают, что человек не просчитывает эту задачу каждый раз заново, а пользуется готовыми, заранее наработанными блоками (матрицами) управляющих воздействий, которые формируются в раннем возрасте путем длительных тренировок и упражнений [,, ]. На рисунке 1. КС. Приведенная модель показывает, что количество управляющих (входных) сигналов {н;(/)}, формируемых для каждого нелинейного привода (мышцы) механической модели, существенно выше количества выходных сигналов *(/), у{0» 2(0» определяющих динамику воспроизведения подписи или другого ключевого слова. Такая избыточность гарантирует работоспособность системы при ухудшении работы или даже полной потери части приводов механической модели. Однако в связи с большой избыточностью каждый человек найдет свое решение задачи формирования задачи управления механической моделью, то есть выработает свои матрицы управляющих воздействий. Корректность данной модели подтверждается многочисленными экспериментами [, , ], показывающими, что при начертании одних и тех же символов разные люди прикладывают индивидуальные усилия, формируемые различными группами мышц. При этом индивидуальные показатели усилий имеют значительную стабильность во времени. Данные результаты могут быть объяснены тем, что процесс воспроизведения сложных движений, к которым, несомненно, относится и динамика воспроизведения подписи, требует длительного и трудоемкого обучения. После того как у индивидуума выработаны определенные навыки (программы управления группами мышц), их изменение требуют больших усилий, чем первоначальное обучение. Косвенным подтверждением корректности данной модели является наличие в психологии такого понятия как «двигательная память». Двигательная память представляет собой запоминание и сохранение, а при необходимости и воспроизведение с достаточной точностью многообразных сложных движений. Она участвует в формировании двигательных умений и навыков. Ярким примером двигательной памяти является рукописное воспроизведение текста, подразумевающее, как правило, автоматическое написание когда-то изученных символов []. Процесс использования моторной программы управления, необходимой для выполнения сложных движений позволяет значительно сократить время и повысить точность воспроизведения данного движения. Этот факт наглядно демонстрируется на рисунке 1. Приведенный рисунок показывает, что при попытке обвода чужой подписи имитатору (уг(У, Х2@)) требуется почти в два раза больше времени. При этом процесс имитации сопровождается ошибками при воспроизведении траектории оригинальной (у 1(0, х/(7)) подписи. Рисунок 1. Оригинальные сигналы и сигналы, сформированные в процессе попытки имитации воспроизведения КС путем обвода образца: */(/),}>/(/) — проекции колебания пера на оси X, У при воспроизведении оригинала; х? X, У при попытке обвода. Длительный процесс обучения может позволить имитатору значительно улучшить процесс воспроизведения чужого почерка. Однако, успешные попытки имитации динамики воспроизведения КС значительно сложнее, чем имитация траектории его начертания. Многочисленные исследования показывают, что при достаточной сложности движения пера, имитировать траекторию начертания и динамику воспроизведения рукописного слова чрезвычайно сложно [, , ].