Тема: Разработка приложения для идентификации личности по отпечаткам пальцев с применением сверточной нейронной сети

Актуальность
Задача подтверждения личности человека может возникать в случаях, когда необходимо ограничить доступ к информации или физическому объекту для всех, кроме определенного круга людей, либо сопоставить функционал программной системы с ролью, которая отведена определенному пользователю этой системы. На данный момент можно выделить три качественно отличных способа решения этой задачи: с помощью проверки на владение уникальной информацией, обладание особым предметом (физическим ключом) или физиологическими особенностями.
Подтверждение личности человека с помощью его физиологических особенностей, как правило, отличается удобством и высокой надежностью вследствие низкой чувствительности этого способа к большинству видов атак [1]. Такими особенностями могут быть: рисунок папиллярных линий на поверхности пальца, расположение вен на лицевой стороне ладони, геометрия лица, сетчатка глаза и другое.
Среди всех средств биометрической идентификации, самым распространенным является идентификация по отпечатку пальца [2]. Это объясняется низкой стоимостью оборудования, используемого для снятия образцов, и относительной простотой применяемых алгоритмов. Несмотря на распространенность, существующие решения чувствительны к изменчивости образцов (сдвиги и повороты пальца на сканирующем устройстве, состояние кожи, шум, ошибки при извлечении), ресурсозатратны и плохо масштабируемы (работа большинства решений предполагается на множестве до 5 тысяч записей). Большой потенциал в этой области имеет применение систем, основанных на технологиях машинного обучения [3].
Постановка задачи
Целью работы является разработка приложения для идентификации личности человека по отпечатку пальца с применением сверточной нейронной сети.
Для выполнения вышеуказанной цели были поставлены следующие задачи:
1) изучить предметную область;
2) сделать обзор существующих аналогов и научных источников;
3) провести сравнение существующих решений задачи распознавания отпечатков пальцев;
4) разработать модуль для извлечения уникальных особенностей изображения отпечатка пальца с применением сверточной нейронной сети;
5) разработать приложение для распознавания личности по отпечатку пальца на основе этого модуля;
6) провести тестирование системы.
Структура и содержание работы
Работа состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографии. Объем работы составляет 48 страниц, объем библиографии - 28 источников.
В первой главе приводятся теоретические сведения предметной области, осуществляется обзор подходов к обработке изображений отпечатков пальцев.
Во второй главе приводятся теоретические сведения касательно организации и принципов работы сверточных нейронных сетей, а также их применимости для специфической обработки изображений отпечатков пальцев. Приводится алгоритм сравнения двух множеств контрольных точек, устойчивый к афинным преобразованиям.
В третьей главе описывается архитектура разрабатываемого приложения, а также функциональные и нефункциональные требования к системе.
В четвертой главе представлена программная реализация системы идентификации личности человека по отпечаткам пальцев.
В пятой главе приведено тестирование разработанной системы.
В приложении приведен листинг функции обработки изображения нейронной сетью и функций обработки и сравнения набора контрольных точек.
Купить

В рамках данной работы было спроектировано и реализовано приложение для идентификации человека по отпечаткам пальцев, использующее технологии сверточных нейронных сетей.
Была изучена предметная область идентификации по отпечаткам пальцев и были рассмотрены некоторые аналоги подобных систем. Были рассмотрены современные методы решения этой задачи с применением нейронных сетей в рамках анализа тематических научных статей.
Была рассмотрена теоретическая основа сверточных нейронных сетей и приведено обоснование допустимости переноса основных операций предварительной обработки изображения отпечатка пальца на слои сверточной нейронной сети.
Были определены функциональные и нефункциональные требования к системе, представлены диаграммы вариантов использования, деятельности и компонентов, а также схема спроектированной базы данных.
Представлена реализация приложения для идентификации личности по отпечаткам пальцев с использованием сверточной нейронной сети. Была протестирована работа созданного приложения. Система успешно выполнила задачи идентификации человека по отпечаткам пальцев.
Были решены следующие задачи.
1. Выполнен обзор аналогов и научной литературы.
2. Разработан и реализован модуль для извлечения уникальных особенностей изображения отпечатка пальца с применением нейронных сетей.
3. Разработан и реализован модуль для сравнения отпечатков пальцев по набору их уникальных особенностей.
4. На основе этих модулей было разработано приложение для распознавания личности по отпечатку пальца.
5. Было проведено тестирование системы
Купить