手寫簽名識(shí)別技術(shù)研究

全文40頁(yè) 約24000字 論述翔實(shí)

摘要
本文對(duì)手寫簽名識(shí)別技術(shù)主要是在線手寫簽名識(shí)別技術(shù)進(jìn)行了研究。
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，包括手寫簽名在內(nèi)的生物特征身份識(shí)別由于其高度的唯一性與可靠性成為身份識(shí)別的研究熱點(diǎn)。通過(guò)計(jì)算機(jī)把手寫簽名的特征信息與真實(shí)簽名樣本進(jìn)行比對(duì)，以識(shí)別手寫簽名真?zhèn)蔚募夹g(shù)，其原理是每個(gè)人的簽名都是獨(dú)特的并且在一段時(shí)期內(nèi)不隨意改變。手寫簽名具有不遺忘性、自然性、共享性，同時(shí)也有著一定的相對(duì)不穩(wěn)定性，因此對(duì)識(shí)別算法提出較高要求。本文主要研究在線手寫簽名識(shí)別，運(yùn)用特征值與特征函數(shù)相結(jié)合的方法。
手寫簽名識(shí)別系統(tǒng)系統(tǒng)必須具有足夠的魯棒性又兼顧系統(tǒng)性能，同時(shí)在誤拒率和誤納率之間根據(jù)實(shí)際情況尋找平衡點(diǎn)。成熟的簽名識(shí)別系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用前景，如金融、證券與電子商務(wù)領(lǐng)域；企業(yè)資源管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)與電子政務(wù)領(lǐng)域；平板電腦；出入口控制技術(shù)等。
簽名信息采集之后首先須進(jìn)行預(yù)處理包括起筆處理、合并、去除孤立點(diǎn)與冗余點(diǎn)、虛假抬筆處理、平滑和傾斜校正等，盡可能去除誤導(dǎo)識(shí)別結(jié)果的因素。由于時(shí)間彎曲效應(yīng)，需要尋找筆段之間的最優(yōu)匹配。這里有三種常見算法：區(qū)域相關(guān)、動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)正和特征樹，綜合比較之后，本文采用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)正算法法，通過(guò)遞歸過(guò)程尋求最優(yōu)匹配，進(jìn)而計(jì)算各特征向量的“距離”表征兩個(gè)簽名之間的相似程度。關(guān)于特征選擇，通常肉眼只是根據(jù)靜態(tài)幾何特征判斷，事實(shí)上如壓力、速度、加速度等等特征也能反映個(gè)人特征且更難模仿。
在建立樣本庫(kù)時(shí)，為了避免過(guò)多信息的丟失，本文提出保留最大信息量的逐個(gè)比較法與采用動(dòng)態(tài)聚類的雙模板法，并進(jìn)行了比較。鑒別時(shí)采用兩級(jí)鑒別法，第一級(jí)采用全局特征起篩選作用，第二級(jí)采用局部特征進(jìn)行鑒別。

關(guān)鍵詞：手寫簽名識(shí)別、動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)正、逐個(gè)比較法、雙模板法、二級(jí)鑒別

ABSTRACT
This paper discusses Handwritten Signature Verification technique and mainly the On-line Handwritten Signature Verification.
With the development of Information Technology, biological identification, including Handwritten Signature Verification is being a heated topic because of the high uniqueness and reliability of biological characters. The principle when we use computer to judge a signature, lies in the theory, that a certain person’s signature is unique and unlikely to change easily. Handwritten signature is unforgetable, natural and can be shared, but also sometimes, however, relatively unsteady, and calls for stronger algorithm. This paper mainly focuses on On-line Handwritten Verification using a combination of Character-Value and Character-Funktion method.
A good Handwritten Signature Verification system shuold be strong enough while at the same time give the performance of the system much consideration. A compromise between FRR and FAR is also necessary. A well-developed syetem has a wide range of appliancation: from E-Commerce to Enterprise Resource Planning and Office Automatization , from the Tablet PC to the Access Control System, etc..
A preprocessing, including stoke-start-process, combination, solitary and redundant points elimination, smoothing, rotation, etc., after the imformation collection is used to filter the interfering faktors that will mislead the judgement. To deal with the Time Wraping Effect, a best matching between two signatures is demanded. There are three popular algorithms: Regional Correlation, Dynamic Time Wraping and Tree Matching. This paper adopts DTW and then calculats the “distance” of different signatures representing the similarity. As for the character selection, besides static ones, dynamic characters like pressure, speed, acceleration etc. also reflect personal characteristics and are much more difficult to imitate.
In order not to lose much information when establishing the database, this paper proposed One-by-one method and Two-model method, which uses Dynamic Clustering algorithm. The verification process is into two stages divided: the first work as a filter using global characters and the second gives judgement using local charaters

Keywords: Handwritten Signature Verification, Dynamic Time Wraping, One-by-one, Dynamic Clustering, Two-Model, Two-Stage Verification

目 錄
摘要 1
ABSTRACT 2
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 手寫簽名識(shí)別的特點(diǎn) 2
1.3 簽名識(shí)別技術(shù)面臨的困難 3
1.4 手寫簽名識(shí)別的分類 4
1.5 手寫簽名鑒定與手寫體字符識(shí)別 5
1.6 通用的性能評(píng)估指標(biāo) 6
1.7 手寫簽名識(shí)別的發(fā)展與現(xiàn)狀 6
1.8 應(yīng)用領(lǐng)域 9
1.8.1 金融、證券與電子商務(wù)領(lǐng)域 9
1.8.2 企業(yè)資源管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)與電子政務(wù)領(lǐng)域 10
1.8.3 平板電腦(Tablet PC)— 新一代的手寫電腦 10
1.8.4 出入口控制技術(shù)(Access Control System) 11
1.9 本文安排 11
第2章 理論基礎(chǔ) 12
2.1 信息采集 12
2.2 手寫簽名識(shí)別原理 12
2.3 數(shù)學(xué)模型 13
2.4 系統(tǒng)算法流程 14
第3章 簽名信號(hào)處理 16
3.1 信號(hào)的采集與表達(dá) 16
3.2 預(yù)處理 17
3.2.1 起筆處理 17
3.2.2 合并 17
3.2.3 去除孤立點(diǎn)與冗余點(diǎn) 17
3.2.4 虛假抬筆處理 17
3.2.5 平滑 18
3.2.6 傾斜校正 19
3.2.7 歸一化 20
3.3 特征提取 21
3.4 特征匹配 22
3.4.1 時(shí)間彎曲(Time Wraping)效應(yīng) 22
3.4.2 幾種典型算法 24
3.4.3 動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)正 24
3.4.4 筆劃合并 27
3.4.5 時(shí)間長(zhǎng)度歸一化 28
3.5 距離計(jì)算 29
第4章 簽名識(shí)別系統(tǒng) 30
4.1 樣本庫(kù)建立 30
4.1.1 樣本庫(kù)數(shù)據(jù)的采集 30
4.1.2 模板的建立 30
4.2 輸入簽名鑒別 33
4.2.1 一級(jí)鑒別 33
4.2.2 二級(jí)鑒別 34
結(jié)論 35
參考文獻(xiàn) 36
致謝 37

部分參考文獻(xiàn)

【8】 李春勝，丁曉青，《基于加權(quán)動(dòng)態(tài)匹配方法的在線簽名鑒別》，清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) 1999年09期 P 61-64
【9】 邱德紅，陳杲，陳傳波，歐陽(yáng)星明，《基于全程信息和時(shí)間彎曲校正的簽名認(rèn)證》，華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) 2002年02期 P108-110
【10】 柯晶，喬誼正，趙宏，《在線自動(dòng)簽名鑒定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》，計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化 1998年02期 P5-10