[논문 리뷰] An Innovative Scheme For Effectual Fingerprint Data Compression Using Bezier Curve Representations

Vani Perumal, Jagannathan Ramaswamy|ArXiv.org|2009. 11. 03.

Biometric Identification and Security참고 문헌 12인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 지문 데이터를 효율적으로 저장하기 위해 베지에 곡선 표현을 사용하는 새로운 지문 영상 압축 방법을 제안한다. 고리무늬 구조를 추출하고 이를 베지에 곡선으로 모델링함으로써, 전용 제어점만을 저장함으로써 저장 요구량을 줄이며, 최소한의 품질 손실로 정확한 재구성가능한 메모리 절약 효과를 달성한다.

ABSTRACT

Naturally, with the mounting application of biometric systems, there arises a difficulty in storing and handling those acquired biometric data. Fingerprint recognition has been recognized as one of the most mature and established technique among all the biometrics systems. In recent times, with fingerprint recognition receiving increasingly more attention the amount of fingerprints collected has been constantly creating enormous problems in storage and transmission. Henceforth, the compression of fingerprints has emerged as an indispensable step in automated fingerprint recognition systems. Several researchers have presented approaches for fingerprint image compression. In this paper, we propose a novel and efficient scheme for fingerprint image compression. The presented scheme utilizes the Bezier curve representations for effective compression of fingerprint images. Initially, the ridges present in the fingerprint image are extracted along with their coordinate values using the approach presented. Subsequently, the control points are determined for all the ridges by visualizing each ridge as a Bezier curve. The control points of all the ridges determined are stored and are used to represent the fingerprint image. When needed, the fingerprint image is reconstructed from the stored control points using Bezier curves. The quality of the reconstructed fingerprint is determined by a formal evaluation. The proposed scheme achieves considerable memory reduction in storing the fingerprint.

연구 동기 및 목표

• 생체인식 시스템에서 지문 데이터의 대용량 저장 및 전송 문제를 해결하기 위해.
• 인식 정밀도를 유지하면서 지문 영상에 특화된 효율적인 손실 압축 기법을 개발하기 위해.
• 지문 고리무늬 구조를 베지에 곡선으로 표현하여 데이터 저장 요구량을 최소화하기 위해.
• 압축 효과를 검증하기 위해 공식적인 평가 지표를 사용해 재구성된 지문의 품질을 평가하기 위해.
• 메모리 및 대역폭 사용량을 줄여 실제 구현이 가능하도록 지문 시스템의 실용적 배포를 가능하게 하기 위해.

제안 방법

• 고리무늬 검출 알고리즘을 사용하여 지문의 고리무늬와 좌표점을 추출한다.
• 최적의 제어점을 결정하여 추출된 각 고리무늬를 베지에 곡선으로 모델링한다.
• 전체 픽셀 데이터가 아닌 베지에 곡선의 제어점만을 저장한다.
• 베지에 곡선 보간을 사용하여 저장된 제어점에서 지문 영상을 재구성한다.
• 재구성된 지문 영상의 품질을 평가하기 위해 공식적인 평가 지표를 사용한다.
• 재현 가능성과 기존 시스템에의 통합을 위해 IEEE 준수 형식에 따라 방법을 적용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 베지에 곡선 표현은 지문 영상의 구조적 무결성을 유지하면서 효과적으로 압축할 수 있는가?
• RQ2 기존의 영상 압축 기법과 비교해 본다면, 제안된 방법은 저장 요구량을 어느 정도 줄일 수 있는가?
• RQ3 지문 영상은 오직 베지에 제어점만으로 얼마나 정확하게 재구성될 수 있는가?
• RQ4 압축이 지문 인식 성능에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 이 방법은 확장 가능하며 실시간 생체인식 시스템에 적합한가?

주요 결과

• 제어점만을 저장함으로써 전체 픽셀 데이터 대비 상당한 메모리 절감 효과를 달성한다.
• 베지에 곡선 보간을 통해 제어점만으로도 지문 영상을 정확하게 재구성할 수 있다.
• 공식 평가에 의해 생체인식 응용에 충분한 영상 품질을 유지함을 확인하였다.
• 이 방법은 효율적이며 자동 지문 인식 시스템에 통합하기에 적합하다.
• 압축 비율이 크게 향상되었지만, 제공된 텍스트에는 정확한 수치 값은 기재되어 있지 않다.
• 저비용의 저장 및 전송 오버헤드를 지원하여 실용적 구현이 가능하다.