Метод ідентифікації відбитків пальців на основі згорткових нейронних мереж

2024;
: cc. 1 - 14
1
Національний університет «Львівська політехніка»
2
Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів, Україна

Запропоновано передовий метод ідентифікації відбитків пальців, оснований на технології згорткових нейронних мереж (CNN). У роботі детально описано процес роз- роблення та впровадження спеціалізованої архітектури CNN для виявлення і верифіка- ції автентичності відбитків пальців. Використання комплексного набору даних Socofing дало змогу глибоко проаналізувати здатність моделі розрізняти справжні та імітовані відбитки пальців. Точність моделі вражає – до 98,964 %. Особливу увагу звернено на аналіз помилок, зокрема відсоток помилкового виявлення та пропускання, що вказує на потенційні напрями подальшого удосконалення. Окрім висвітлення технічних аспектів і високої точності ідентифікації, у статті також розглянуто потенційні виклики та об- меження, з якими можна зіткнутися, використовуючи метод. Це проблеми, пов’язані з незбалансованістю та різноманітністю даних у наборі Socofing, а також обмеження, пов’язані з обчислювальними ресурсами під час навчання глибоких нейронних мереж. Висвітлено потенційні способи оптимізації моделі, зокрема, зосереджено увагу на зменшенні відсотка помилкового пропускання, що може покращити досвід користувача під час автентифікації. У завершальній частині статті наголошено на важливості пода- ної роботи для сфери безпеки, де критично потрібна точна аутентифікація зображень відбитків пальців. Отримані результати можна вважати міцним підґрунтям для майбут- ніх наукових розробок у цьому напрямі. Також звернено увагу на необхідність система- тичного оновлення та модифікації моделі з метою її адаптації до постійно вдосконалю- ваних методик імітації, що забезпечить її довгострокову релевантність та ефективність.

  1. Shehu, Y. I., Ruiz-Garcia, A., Palade, V., & James, A. (2018). Sokoto coventry fingerprint dataset. arXiv preprint.    https://doi.org/10.48550/arXiv.1807.10609
  2. Skoryk, Y., & Bezruk, V. (2023). Вибір переважного методу біометричної автентифікації. International Science Journal of Engineering & Agriculture, 2(4), 28–34. https://doi.org/10.46299/j.isjea.20230204
  3. Салієва, О. В., Зоря, І. С., Бондаренко, І. О., & Берестенко, М. О. (2023). Підвищення достовірності автентифікації користувача на основі захищеного електронного ключа та поведінкової біометрії. Вісник Вінницького політехнічного інституту, (2), 102–111. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2023-167-2-102-111
  4. Пуріш, С. В., Яковенко, Р. О., & Годовиченко, М. А. (2023). Задача вибору біометричних ознак в системах біометричної ідентифікації людини. In Сучасні інформаційні технології –2023=Modern Information Technology–2023 (pp. 11–13). Retrieved from http://dspace.op.edu.ua/jspui/bitstream/123456789/14147/1/MIT2023- Пуріш.pdf
  5. Цимбал, В. В. (2023). Використання біометричних методів аутентифікації для забезпечення високого рівня безпеки в телекомунікаційних системах. In Інформаційні моделюючі технології, системи та комплекси (ІМТСК-2023): IV міжнародна науково-практична конференція. Черкаси: Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького. Retrieved from https://fotius.cdu.edu.ua/wp- content/uploads/2023/06/Book_IMTCK_2023.pdf
  6. Андрушків, В. В., & Порохняк, О. З. (2023). Розробка та дослідження автоматизованої системи ідентифікації особи по відбитках пальців (Master's thesis, Тернопіль, ТНТУ). Retrieved from https://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/43265
  7. Alzubaidi, L., Zhang, J., Humaidi, A. J., et al. (2021). Review of deep learning: concepts, CNN architectures, challenges, applications, future directions. Journal of Big Data, 8, 53. https://doi.org/10.1186/s40537-021-00444-8
  8. Kothadiya, D., Bhatt, C., Soni, D., Gadhe, K., Patel, S., Bruno, A., & Mazzeo, P. L. (2023). Enhancing fingerprint liveness detection accuracy using deep learning: A comprehensive study and novel approach. Journal of Imaging, 9(8), 158. https://doi.org/10.3390/jimaging9080158
  9. Джаноянц, В. О. (2023). Спосіб розпізнавання емоційних станів у зображеннях людини. (Master's thesis, КПІ ім. Ігоря Сікорського). Retrieved from https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/e5b27ff3-bcfc-418d- a3a3-3a15e545784d/content
  10. Liu, J., Wang, X., Wu, S., Wan, L., & Xie, F. (2023). Wind turbine fault detection based on deep residual networks. Expert Systems with Applications, 213, 119102. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2022.119102
  11. Dong, Y., Jiang, Z., Tao, F., & Fu, Z. (2023). Multiple spatial residual network for object detection. Complex & Intelligent Systems, 9(2), 1347–1362. https://doi.org/10.1007/s40747-022-00859-7
  12. Minaee, S., Abdolrashidi, A., Su, H., Bennamoun, M., & Zhang, D. (2023). Biometrics recognition using deep learning: A survey. Artificial Intelligence Review. https://doi.org/10.48550/arXiv.1912.00271
  13. Sun, Y., Tang, Y., & Chen, X. (2023). A neural network-based partial fingerprint image identification method for crime scenes. Applied Sciences, 13(2), 1188. https://doi.org/10.3390/app13021188
  14. Яковенко, О. О., Кушніренко, Н. І., Дорофєєва, І. С., & Євтушенко, А. Р. (2019). Розробка системи розпізнавання осіб на  основі згорткової нейронної мережі. Інформатика та математичні методи в моделюванні, 9(№ 1–2), 77–87. Retrieved from http://nbuv.gov.ua/UJRN/Itmm_2019_9_1-2_10
  15. Milner, R. (1997). The definition of standard ML: revised. MIT Press. https://doi.org/10.7551/mitpress/2319.003.0001
  16. Gustisyaf, A. I., & Sinaga, A. (2021). Implementation of convolutional neural network to classification gender based on fingerprint. International Journal of Modern Education & Computer Science, 13(4). DOI: 10.5815/ijmecs.2021.04.05
  17. Nazarkevych, M., Logoyda, M., Dmytruk, S., & Voznyi, Y. (2019). Identification of biometric images using latent elements. CEUR Workshop Proceedings. Retrieved from https://ceur-ws.org/Vol-2488/paper8.pdf
  18. Nazarkevych, M., & Nazarkevych, H. (2019). Ateb-Gabor filtering method in fingerprint recognition. Procedia Computer Science, 160, 30–37. https://doi.org/10.1016/j.procs.2019.09.440
  19. Al-Wajih, Y., Hamanah, W. M., Abido, M. A., Al-Sunni, F., & Alwajih, F. (2022). Finger type classification with deep convolution neural networks. Retrieved from https://www.scitepress.org/PublishedPapers/2022/113271/113271.pdf
  20. Zong, L., Xu, C., & Yuan, H. (2020). A RF fingerprint recognition method based on deeply convolutional neural network. In 2020 IEEE 5th Information Technology and Mechatronics Engineering Conference (ITOEC), Chongqing, China (pp. 1778–1781). DOI: 10.1109/ITOEC49072.2020.9141877