nie w pewnej odległo´sci od miejsca rozwidlenia tworz ˛ac lokaln ˛a zamkni˛et ˛a struktur˛e o nazwie oczka. Wszystkie z opisanych powy˙zej klas własno´sci mog ˛a by´c uwa˙zane za kombinacj˛e tylko dwóch podstawowych własno´sci, którymi s ˛a zako ´nczenia oraz rozwidlenia listewek.
4.2.3 Własno´sci Poziomu 3
Szczegóły zewn˛etrznej budowy pojedynczych listewek, okre´slane mianem własno´sci Poziomu 3, s ˛a zbyt małe by mo˙zna je analizowa´c gołym okiem. Powi˛ekszenie optycz-ne pozwala na dostrze˙zenie na szczytach listewek otworów wyj´sciowych kanałów gruczołów potowych. Ka˙zda listewka posiada pojedynczy rz ˛ad takich otworów roz-mieszczonych wzgl˛edem siebie w regularnych odst˛epach. Listewki cz˛esto posiadaj ˛a poprzeczne przew˛e˙zenia, sugeruj ˛ace segmentacj˛e listewki na jednostki, z których ka ˙z-da jest powi ˛azana z pojedycznym otworem potowym. Takie pojedyczne segmenty s ˛a czasami całkowicie rozdzielone tworz ˛ac tzw. wysepki. Odległo´sci pomi˛edzy kolejny-mi otworakolejny-mi potowykolejny-mi listewki s ˛a w przybli ˙zeniu równe szeroko´sci listewki.
Zmienno´s´c parametrów opisuj ˛acych otwory potowe sprawiła, ˙ze były one przed-miotem bada ´n, które miały okre´sli´c ich przydatno´s´c do celów identyfikacji osobistej oraz zmian o charakterze zaburze´n w lokalnej strukturze uło˙zenia otworów wska-zuj ˛acych na wyst˛epowanie wad genetycznych. Badano ilo´s´c otworów na jednostk˛e powierzchni, wzorce uło˙ze´n otworów, odległo´sci pomi˛edzy kolejnymi otworami, po-ło˙zenie otworów w odniesieniu do osi listewki oraz zgodno´s´c konturów tworzonych przez zbiory otworów z odpowiadaj ˛acymi im liniami pływów listewek. Charaktery-styki otworów potowych s ˛a tak samo ró ˙znorodne i skomplikowane jak charakterystyki
4.3 Problemy klasyfikacji 37
listewek Poziomu 2. Informacja uzyskana na podstawie rozkładu i kształtu otworów potowych nawet z cz˛e´sciowej odbitki dermatoglificznej pozwala na wnioskowanie o ewentualnych zmianach i mo˙ze by´c przydatna jako wska´znik wyst˛epowania wady genetycznej.
Własno´sci Poziomu 3 pomimo udowodnienia ich u ˙zyteczno´sci nie s ˛a obecnie sze-roko wykorzystywane i ilo´s´c publikacji na ich temat jest niewielka. W jednej z prac dotycz ˛acych porównywania odbitek palców dłoni opisano metod˛e identyfikacji na podstawie informacji wydobytej ze wszystkich trzech poziomów [37]. Własno´sci Po-ziomu 3 s ˛a w tym podej´sciu wydobywane przy u˙zyciu filtrów Gabora i transformaty falkowej z obrazów cyfrowych pozyskiwanych w wysokiej rozdzielczo´sci 1000 dpi. Wykorzystanie własno´sci Poziomu 3 jest poza zakresem obecnej rozprawy doktorskiej ze wzgl˛edu na brak dost˛epu do zestawów danych dermatoglifów pozyskiwanych tech-nik ˛a bezdotykow ˛a pozwalaj ˛ac ˛a na wyra´zne zachowanie szczegółów budowy Poziomu 3 na obrazie cyfrowym.
4.3 Problemy klasyfikacji
4.3.1 Problemy wynikaj ˛ace z jako´sci pozyskanych obrazów
wzor-ców
Do czynników negatywnie wpływaj ˛acych na jako´s´c wykonia odbitek i utrudniaj ˛acych ich prawidłow ˛a analiz˛e nale˙z ˛a:
• Niekompletne dane. Odbitka palca dłoni, obszaru pod du˙zym paluchem
sto-py i ka˙zdego innego obszaru dermatoglificznego musi by ´c wykonana z du˙z ˛a dokładno´sci ˛a i staranno´sci ˛a ze wzgl˛edu na konieczno´s´c pozyskania kompletne-go wzorca zawartekompletne-go na rozwa˙zanym obszarze dermatoglificznym. Kompletny wzorzec powinien zawiera´c wszystkie cechy topologiczne charakteryzuj ˛ace go w sposób pozwalaj ˛acy na jednoznaczne okre´slenie klasy wzorca. Ze wzgl˛edu na niedoskonało´s´c zarówno metod manualnych jak i automatycznych metod pozy-skiwania odbitek wzorców w projektowaniu i implementacji systemów klasyfi-kacji wzorców nale˙zy bra´c pod uwag˛e fakt, ˙ze cz˛e´s´c danych wykorzystywanych zarówno w procesie nauki i testowania klasyfikatorów jest niekompletna i ist-nieje niepewno´s´c co do przynale˙zno´sci wzorców zawartych w tych danych do okre´slonych klas.
4.3 Problemy klasyfikacji 38
• Niedokładno´sci w poło˙zeniu i orientacji wzorców danej klasy.
Niedokładno-´sci te wynikaj ˛a z ró˙znic w uło˙zeniu obszaru dermatoglificznego (k ˛ata obrotu, przesuni˛ecia) w momencie pozyskiwania obrazu. Wiarygodne porównywanie wzorców wymaga zachowania warunków pozwalaj ˛acych na akwizycj˛e obrazów w tej samej pozycji i przy tym samym k ˛acie obrotu wzgl˛edem ustalonego punk-tu lub lini odniesienia wzorca z uwzgl˛ednieniem warto´sci tolerancji bł˛edów obu tych warto´sci lub zaimplementowania mechanizmów pozwalaj ˛acych na automa-tyczne wyznaczenie oraz korekt˛e przesuni˛ecia i rotacji wzorca.
• Zniekształcenia. Odbitki wzorców s ˛a płaskimi dwuwymiarowymi
odwzoro-waniami powstaj ˛acymi przez zniekształcenie zaookr ˛aglonych i wypukłych powierzchni dermatoglificznych. Ró˙znorakie lokalne zniekształcenia na po-wierzchni odbitki wynikaj ˛a ze zmiennej warto´sci siły przykładanej do po-wierzchni palca w momencie wykonywania odbitki.
• Uszkodzenia struktury wzorca. Blizny, naci˛ecia lub ´slady po innych
uszkodze-niach powierzchni skóry prowadz ˛a do nieci ˛agło´sci w lokalnej strukturze wzor-ca, które mog ˛a utrudni´c lub uniemo˙zliwi´c prawidłow ˛a klasyfikacj˛e.
• Niedoskonało´sci metod akwizycji obrazów. Standardowa metoda akwizycji
dermatoglifów wykorzystuje tusz nało ˙zony na powierzchni˛e obszaru dermato-glificznego do wykonania odbitki. Odbitka wykonana poprzez naniesienie opty-malnej ilo´sci tuszu na powierzchni˛e obszaru dermatoglificznego oraz przy u˙zy-ciu odpowiedniej siły nacisku podczas kontaktu obszaru z papierem pozwala na wyra´zne odwzorowanie struktury wzorca. Otwory potowe na takim odwzoro-waniu s ˛a widoczne jako niepokryte tuszem punkty wewn ˛atrz pokrytych tuszem linii stanowi ˛acych szczyty listewek odbitych na papierze. Zmienne warto´sci si-ły nacisku oraz nierównomierne nało˙zenie tuszu na palec lub inny obszar mog ˛a prowadzi´c do rozbie˙zno´sci pomi˛edzy rzeczywistymi, a zarejestrowanymi szero-ko´sciami listewek oraz do utworzenia fałszywych lub pomini˛ecia rzeczywistych elementów struktury wzorca na zarejestrowanej odbitce. Przykładowo rozgał˛e-zienie linii mo˙ze zosta´c zarejestrowane na jednej odbitce natomiast nie b˛edzie odwzorowane na innej odbitce tego samego obszaru.
• Obni˙zenie jako´sci wykonanej odbitki zachodz ˛ace w czasie. Problemy, które
4.3 Problemy klasyfikacji 39
metod ˛a przechowywanych w archiwach kilkadziesi ˛at lat wynikaj ˛acy ze stopnio-wego blakni˛ecia ´srodka chemicznego u˙zytego do ich zbierania oraz wchodzenie tuszu w reakcje chemiczne z papierem u˙zywanym do rejestrowania odbitek, które prowadziło do powstawania plam na powierzchni papieru i uszkadzania struktury odbitek.
Wszystkie te czynniki sprawiaj ˛a, ˙ze niemo˙zliwe jest uzyskanie idealnie takich sa-mych odbitek tego samego obszaru dermatoglificznego nawet w przypadku zachowa-nia tych samych warunków i technologii akwizycju obrazu. W przypadkach wzor-ców, w których o przynale˙zno´sci do danej klasy decyduje mała lokalna własno´s´c, akwizycja obrazu z niewystarczaj ˛ac ˛a staranno´sci ˛a lub zmiana metody akwizycji mo-˙ze spowodowa´c, mo-˙ze krytyczny obszar odbitki b˛edzie niewyra´zny i przypisanie obrazu do konkretnej klasy nie b˛edzie mo˙zliwe w sposób wiarygodny lub stanie si˛e niemo ˙z-liwe [14].
4.3.2 Problemy zwi ˛azane z metod ˛a podziału wzorców na klasy
Podział na pi˛e´c klas według metody Henry’ego sprawia, ˙ze klasyfikacja odbitek od-cisków palców jest trudnym problemem rozpoznawania wzorców. Jest tak dlatego, ˙ze przy tym podziale pojawia si˛e du˙za zmienno´s´c wewn ˛atrzklasowa i równocze´snie mała zmienno´s´c mi˛edzyklasowa wzorców. Na Rys. 4.6 górny wiersz przedstawia trzy od-bitki nale˙z ˛ace do klasy wir o znacz ˛aco odmiennej topologii, dolny wiersz przedstawia odpowiednio od lewej odbitk˛e odcisku palca nale ˙z ˛ac ˛a do klasy łuk prosty, nast˛epnie odbitk˛e nale˙z ˛ac ˛a do klasy łuk namiotowy i odbitk˛e nale ˙z ˛ac ˛a do klasy p˛etla prawa.
4.3.3 Przetwarzanie obrazów dermatoglifów, wydobywanie
wła-sno´sci i klasyfikacja wzorców metodami inteligencji
oblicze-niowej
Zanim odbitka zawieraj ˛aca wzorzec dermatoglifu mo˙ze zosta´c poddana procesowi klasyfikacji i u˙zyta w procesie wspomagania decyzji medycznej nale˙zy wydoby´c z jej obrazu odpowiednie własno´sci przy wykorzystaniu metod automatycznych lub w przypadku ich braku metodami manualnymi. Na podstawie analizy struktury wzor-ców oraz własno´sci wzorwzor-ców Poziomów 1, 2 i 3 wykorzystywanych w diagnostyce
4.3 Problemy klasyfikacji 40
Rys. 4.6. Górny wiersz zawiera wzorce nale˙z ˛ace do tej samej klasy ale o odmiennej