Способ идентификации личности с использованием фрактальной размерности
METHOD FOR IDENTIFYING A PERSON USING FRACTAL DIMENSION

Изобретение относится к области биометрической идентификации личности и может быть использовано при идентификационном исследовании материально-фиксированных поверхностных окрашенных следов (далее -следы).
Известно изобретение способ идентификации личности, основанный на выделении дерматоглифических элементов кистей рук исследуемого индивидуума, классифицируемых по степени деформации папиллярных линий (папиллярного потока) (патент RU 2302819, МПК А61В 5/117, G06K 9/00, опубл. 20.07.2007). Вывод о наличии или отсутствии тождества исследуемых морфологических особенностей кожи кистей рук делают на основании совпадения указанных дерматоглифических признаков путем параллельного сопоставления. У исследуемых лиц берут отпечатки ладонных поверхностей рук, увеличивают их и анализируют, исследуя кожный рельеф и эпидермальные узоры отображенных поверхностей за счет выделения дерматоглифических признаков кожи кистей рук, определяющих индивидуальность личности. Вывод об идентификации личности делают на основании статистического анализа совокупности всех дерматоглифических признаков с учетом их качественных и количественных характеристик. Параллельно, используя экспериментально установленную зависимость между признаками папиллярного узора кожи кистей рук и характеристикой личности, делают выводы о норме или генетических аномалиях психики лиц, подпадающих в сферу судебно-медицинской или судебно-психиатрической экспертизы.
Недостатком данного способа является необходимость работы с полными следами ладонных поверхностей рук и трудоемкость выделения заявленных дерматоглифических элементов. Поскольку вывод об идентификации личности делается на основании статистического анализа совокупности всех дерматоглифических признаков с учетом их качественных и количественных характеристик, то в случае частичной утраты отпечатка ладонной поверхности руки, или при наличии только отпечатков пальцев ног, метод не работает.
Наиболее близким к предложенному способу идентификации личности с использованием фрактальной размерности является способ, в котором распознавание личности осуществляют на основании вычисления размерности фрактального множества, в качестве которого выступает реальный отпечаток пальца человека. Снимают сканером системы контроля и управления доступом изображение отпечатка пальца пользователя, обрабатывают его для получения фрактальной размерности и сравнивают ее с эталонным значением, записанным ранее (Трифонов Д.И. «Идентификация личности по фрактальной размерности отпечатков пальцев и системы контроля и управления доступом». Доклады ТУСУР (Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»), №1 (21), часть 1, июнь 2010).
Недостатком данного способа является низкая достоверность биометрической идентификации личности, связанная с тем то, что способ не выходит за пределы апробированной области изучения топологических (геометрических) особенностей папиллярных линий. Подобная обработка папиллярных линий условно предполагает их четкость и гладкость, и не учитывает элементы неправильной формы, характерные для пороэджеоскопических признаков, отображающихся в следе, которые имеют ярко выраженную индивидуальность и отчетливо различаются даже при небольшом увеличении.
Технической задачей изобретения является повышение достоверности биометрической идентификации личности за счет привлечения дополнительных количественных признаков при существенном сокращении физических размеров изучаемого образца для идентификационного исследования следов.
Технический результат заключается в увеличении количества идентификационных признаков, а также в сокращении срока проведения процедуры идентификации личности.
Это достигается тем, что в способе идентификации личности с использованием фрактальной размерности, заключающемся в фиксации эталонного значения фрактальной размерности папиллярного узора отпечатка пальцев руки или ноги, вычислении фрактальной размерности изображения папиллярного узора идентифицируемой личности, сравнении полученного значения фрактальной размерности изображения папиллярного узора идентифицируемой личности с эталонным значением, по результатам сравнения суждении об идентификации личности, согласно изобретению анализируют пороэджеоскопические признаки кожи пальца руки или ноги, а вычисление фрактальной размерности D изображения папиллярного узора выполняют на основании полученного изображения фрагмента папиллярного узора отпечатка пальца руки или ноги с учетом пороэджеоскопических признаков по формуле , где  - характерный размер области пространства, где находится фрактал,  - количество областей пространства, которые содержат точки исследуемого фрактального множества.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан исходный фрагмент папиллярного узора при 20-кратном увеличении для вычисления фрактальной размерности.
Заявляемый способ идентификации личности с использованием фрактальной размерности осуществляют следующим образом.
В соответствии с изобретательским замыслом достижение технического результата в предложенном способе обеспечивается следующим. В специальной базе-данных фиксируют эталонное значение фрактальной размерности папиллярного узора отпечатка пальцев рук или ног людей. Снимают изображение малого фрагмента папиллярного узора отпечатка пальца руки или ноги человека, личность которого надо идентифицировать, полученное изображение увеличивают (см. чертеж). При увеличении папиллярные линии включают в себя все более мелкие неоднородные элементы и кажущаяся первоначальная гладкость кривых окончательно исчезает. Данная особенность следов папиллярных линии позволяет отнести их к фрактальным множествам. Анализируют пороэджеоскопические признаки кожи пальцев рук или ног. Вычисляют количественную характеристику - фрактальную размерность фрагмента папиллярного узора идентифицируемой личности с учетом пороэджеоскопических признаков. Расчет ведется известными апробированными методами. После чего сравнивают полученное значение фрактальной размерности папиллярного узора идентифицируемой личности с эталонным значением, по результатам сравнения судят об идентификации личности. Если полученное значение фрактальной размерности схоже с эталонным значением в пределах допустимой погрешности, то личность признается идентифицированной. В противном случае личность не идентифицируется.
Ниже приводится пример реализации способа идентификации личности с использованием фрактальной размерности.
В качестве материальных объектов используются изображения поверхностных следов папиллярного узора пальца руки или ноги человека, изъятого с места происшествия, и отпечатка с дактилоскопической карты подозреваемого или экспериментального следа. Исследуют увеличенный в 20-25 раз малый фрагмент пороэджеоскопического следа пальца руки или ноги, который обладает большой совокупностью индивидуализирующих признаков.
Для определения размерности фрактальных объектов (D) используется покрытие пространства, в котором находится фрактал, областями некоторого характерного размера s. Далее определяется количество таких областей  которые содержат точки исследуемого фрактального множества. Фрактальная размерность определяется зависимостью
Полученные численные значения D для двух следов сравниваются. В случае полного совпадения этих значений делается вывод о тождестве исследуемых следов.
Вычисление величины D может осуществляться с использованием компьютерной обработки материальных объектов. Компьютерная обработка полученного фрагмента одним из известных в фрактальной геометрии методов позволяет без статистического анализа получить фрактальную размерность изображения и сравнить ее с имеющимися данными.
Основное отличие предлагаемого способа заключается в идентификации небольшого фрагмента следа пальца руки или ноги с учетом дополнительно включенной в анализ всей совокупности пороэджеоскопических признаков кожи пальцев рук или ног.
Достоверность идентификации личности повышается за счет включения в анализ всей совокупности пороэджеоскопических признаков кожи пальцев рук и ног, определяющих индивидуальность личности. За счет того, что оперируют небольшими фрагментами отпечатков, и не требуется рассматривать многочисленные классифицированные дерматоглифические элементы, сокращается срок проведения процедуры идентификации личности.
Использование способа идентификации личности с использованием фрактальной размерности позволяет увеличить количество идентификационных признаков, а также сократить срок проведения процедуры идентификации личности.