Akıllı telefon temelli parmak izi tanıma sistemleri
Fingerprint recognition systems based on smartphones
Yazar: BİLGEHAN ARSLAN
Danışman: PROF. DR. ŞEREF SAĞIROĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Biyometri = Biometry ; Görüntü iyileştirme = Image enhancement ; Görüntü işleme = Image processing ; Parmak izi = Fingerprint

Özet:
Parmak izi tabanlı biyometrik sistemler yüksek güvenirlikli platformlar geliştirebilmek veya adli bilimler alanında suçlu tespit edebilmek gibi farklı amaçlarla birçok uygulama alanında kullanılmakta ve çok kritik görevler üstlenmektedir. Bu tez çalışmasında, parmak izi tabanlı biyometrik sistemlerin kullanıldığı uygulama alanlarına hizmet edecek MAFIS ve MALFIS adında iki farklı sistem önerisi sunulmuştur. MAFIS; bireyden veri kaybına, gürültüye, deformasyona sebebiyet vermeden ve temaslı edinim yöntemlerinin dezavantajlarından etkilenmeden parmak izi toplayabilen ve bu izi kullanarak tanımlama/doğrulama yapabilen sistemdir. MALFIS ise, olay yerinde şüphelinin bıraktığı görünmez parmak izini kimyasal ve/veya fiziksel müdahale gerektirmeden, tahribatsız ve temassız toplayabilen ve bu izi kullanarak tanımlama yapabilen sistemdir. MAFIS ve MALFIS, özellikle akıllı telefonlar üzerinde çalışabilecek şekilde geliştirilmiş olup, parmak izinin tespiti, geliştirilmesi ve toplanması için özel olarak tasarlanmış her sistem için ayrı tasarlanmış iki farklı aparatın kullanıldığı veri edinim düzeneklerine sahiptir. Bu düzenekler kullanılarak her iki sistemden toplanan parmak izlerinin tanımlama/doğrulama için kullanılabilir nitelikte olduğunu tespit edebilmek adına, toplanan parmak izleri ön işleme süreçlerine tabi tutularak eşleştirme sürecine hazır hale getirilmiştir. MAFIS ve MALFIS, biyometrik sistemlerinin taşınabilir olmama, yüksek maliyetli tasarım ve teknoloji gereksinimleri, karmaşık ve uzmanlık gerektiren uygulama basamakları içerme problemlerini gideren, uçtan uca çözüm önerileridir. Her iki sistemin performanslarını analiz edebilmek için, bireylerin geleneksel yöntemlerle toplanan parmak izleri ile önerilen sistemler kullanılarak toplanan parmak izleri literatürde kabul görmüş eşleştiriciler (VeriFinger-SDK ve SourceAFIS) kullanılarak karşılaştırılmış, eşleşme başarıları değerlendirilmiş ve doğruluk oranları MAFIS için %98 ve MALFIS için %96 olarak ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar, önerilen sistemlerin tanımlama/doğrulama performanslarının kabul görür nitelikte olduğunu göstermektedir. Bu sistemlerin tanımlama/doğrulamada kullanılan süreçlerinin iyileştirilmesine, hızlandırılmasına ve maliyetlerinin düşürülmesine katkı sağlayacağı, en önemlisi ihtiyaç duyulan uzman gereksinimlerini azaltacağı değerlendirmektedir.

Abstract:
Fingerprint-based biometric systems are used in many application areas for different purposes, such as developing high-reliability platforms or detecting criminals in forensic sciences, and perform very critical tasks. In this thesis, two different system proposals are presented, called MAFIS and MALFIS, which serves the application areas where fingerprint-based biometric systems are used. MAFIS is a system that can collect fingerprint from the individual without causing data loss, noise, deformation and without being affected by the disadvantages of touch-based acquisition methods, and identify/verify by using this trace. MALFIS, on the other hand, is a system that can collect the latent fingerprint left by the suspect at the crime scene, using non-destructive and contactless methods, without the need for chemical and/or physical intervention, and make identification using this trace. MAFIS and MALFIS have been specially developed to work on smartphones, and have data acquisition mechanisms for which two different apparatuses are used specially designed for fingerprint detection, development and collection. In order to determine whether the fingerprints collected from both systems using these mechanisms are utilisable for identification/verification, these fingerprints are subjected to pre-processing and make ready for the matching. MAFIS and MALFIS are end-to-end solutions that solve biometric systems' problems such as not being portable, high-cost design and technology requirement, inclusion of complex and specialized application steps. In order to analyze the performances of proposed systems, the individuals' fingerprints collected using traditional methods and using the proposed systems have been compared using matchers accepted in the literature (VeriFinger-SDK and SourceAFIS), the matching successes have been evaluated, and the accuracy rates obtained for MAFIS and MALFIS have been measured as 98% and 96%, respectively. These findings demonstrate that proposed systems are acceptable in terms of identification and verification accuracy. It is considered that these systems might contribute to the development, acceleration and reduction of costs of the processes used in identification/verification, and most significantly, and reduce the need for experts.