OTOMATK PARMAKZ TANIMA SSTEMLERNDE KULLANILAN NLEMLER N YEN YAKLAIMLAR 

ZET 
Otomatik parmakizi tanma sistemleri ile kimliklendirme ilemlerinde, zellik noktalar olarak bilinen parmakizi resimlerindeki hat izgisi karakteristikleri ve bunlarn birbirleriyle olan ilikileri kullanlr. Bunun iin, giriparmakizi resminden zellik noktalarnn sorunsuz ve gvenilir bir ekilde elde edilebilmesi, kimliklendirme iin ok nemlidir. zellik noktalarnn bulunmasna ynelik algoritmalarn baars, byk lde giri parmakizi resminin kalitesine baldr. Genellikle, parmakizi resimleri, zerinde ilem yaplabilecek kalitede deildir ve resim iyiletirme ilemlerine ihtiya duyarlar. Resim iyiletirme algoritmalar, giri parmakizi resmine bir dizi ilem uygulayarak, sonuta daha iyi kalitede resim elde edilmesini salarlar. Giri resminin kalitesinin arttrlmas kimliklendirme ileminde otomatik parmakizi tanma sisteminin hzn, baarmn ve gvenilirliini arttrmas ve sistemin hatasn azaltmas asndan nemlidir. Bu almada, otomatik parmakizi tanma sistemlerinde nilemler olarak bilinen gri seviye parmakizi resimlerinin temizlenip iyiletirilmesi, ikili hale dntrlmesi ve inceltilmesi ilemlerini baaryla gerekletiren yeni bir yaklam sunulmutur. lemlerin kolaylkla ve otomatik olarak yaplabilmesi iin Delphi ortamnda bir yazlm gelitirilmitir. Sunulan yeni yaklamn literatrdeki mevcut yaklamlardan daha iyi olduu grlmtr. 

1. GR 
Kiinin fiziksel zelliklerinin kimlik tesbitinde kullanlmas esasna dayanan biyometri teknolojileri, son yllarda olduka sk karlalan gvenlik yaklamlarndandr [1-3]. Parmakizi, retina ve iris, el geometrisi, ses, yz, DNA ve imza tanma gibi tekniklerin tamamn kapsayan biyometri, yksek seviyede gvenlik gerektiren alanlarda, giriklarda kimlik kontrolnn gerektii otomatik personel devam kontrol sistemleri gibi sistemlerde mkemmel bir zm olmakta ve sosyal hayattaki uygulamalarda olduka sk karlalan ok hzlgelien ve benimsenen gvenilir bir teknoloji olarak karmza kmaktadr [1-5]. Gvenilirlii, sistem baarm (performans), dk maliyeti ve kullanm kolaylyla dikkat eken otomatik parmakizi tanma sistemleri (OPTS), biyometri teknikleri arasnda en yaygn kullanlan teknoloji olarak dikkat ekmektedir [1-4,6,7]. OPTSde, parmakizi tanma genellikle, parmakizinde bulunan zellik noktalarnn ve bunlara ait parametrelerin karlatrlmas esasna dayanr [18]. 
Bir OPTSde, resim temizleme ve iyiletirme ileminden sonraki ilemler iin elde edilen iyiletirilmi resim, giri olarak kullanlaca iin parmakizi resminin temizlenmesi ve iyiletirilmesi, parmakizi tanma sistemlerinde ok nemlidir [1-3,613]. Resmin bilgi tamayan gereksiz ksmlarndan ve grltden arndrlmas, OPTS iin ilem hznn artmas, ilem zamannn ksalmas, zellik noktalarnn bulunmasnda sistem baarmnn ve gvenilirliinin artmas gibi bir takm stnlkler salar [1-4,6,11-13]. Resim ne kadar yksek kalitede iyiletirilirse, OPTSnin baarm da o kadar artar [3]. 
Grnt iyiletirmek iin kullanlan bir ok yntemin yan sra, eitli filtreler de bulunmaktadr [1,3,610,12]. Bunlardan bazlar, Kontrast Geniletme, Ortalama deer, Fazla Resim Ortalamas, Median Filtre, Laplacian Filtre, En Yakn Min-Maks Operatr eklinde sralanabilir. Basit filtreler kullanlarak bir takm grltleri yok etmek mmkn olmakla birlikte tam anlamyla bir resim temizleme salanamadndan ve resmin ard arda filtrelerden geirilmesinin sistem hzn yavalatacandan, daha karmak ve hzl algoritmalar tercih edilmektedir [6]. Parmakizi temizleme ve iyiletirme iin, piksel ileme, grntnn dnmlerini hesaplama veya grntye maske uygulama tekniklerine dayalalgoritmalar kullanlabilir [6-9,11]. Bir OPTSde, nilemler olarak tanmlanan parmakizi resmi temizleme ve iyiletirme ilemleri, genellikle nokta uygulamalar, blgesel ilemler, resmin siyah beyaz renk deerlerinden oluan ikili resme evrilmesi ve resmin inceltilmesi gibi ilemlerden olumaktadr [6]. Parmakizi temizleme ve iyiletirme iin resme ait yn bilgilerinden de faydalanlmaktadr [1]. 
Parmakizi resmini temizleme ve iyiletirmeye ynelik bir algoritma Hong ve ark. tarafndan sunulmutur [8]. Bu almada, gerekletirilen ilem admlarnormalizasyon, yerel yn haritasnn karlmas, yerel frekans deerlerinin hesaplanmas, blgesel uygulanacak olan maskenin hesaplanmas ve filtreleme eklinde sralanabilir. 
Parmakizi resminin iyiletirilmesiyle ilgili dier bir alma, OGorman ve ark. tarafndan tantlmtr [7]. Bu almada ilemler  admda gerekletirilmektedir. lk admda; adaptif orta-band geiren filtreleme, bayr (gradyent) dizisinin oluturulmas, bayr dizisinin median filtreye tabi tutulmas ve filtrelenmi bayr dizisinin eiklenmesi ile her bir parayla ilgili maskeler oluturulmutur. kinci admda; yerel normalizasyonun hesaplanmas, adaptif orta-band geiren filtreleme ve histogram dnmleri ile resim zellikleri farkl formatlara dntrlmtr. Son admda ise, maskenin uygulanmas ilemi yer almaktadr. 
Temizlenip iyiletirilmi bile olsa, gri seviye bir parmakizi resmi zerinde ilem yaplmas, zellik noktalarnn bulunmas olduka zor bir itir. Resim analizinin daha kolay ve hzl bir ekilde gerekletirilebilmesi iin, resmin siyah beyaz renk deerlerinden oluan ikili hale dntrlmesi gereklidir. Resmin, parmakizi okuyucudan alnrken siyah beyaz formatta alnabilmesi de mmkndr ancak bu durumda veri kayb olabileceinden, gri seviyede taranp, sonra iyiletirilip daha sonra ikili hale dntrlmesi, sistem baarm asndan tercih edilen bir yntemdir [6]. Bir parmakizi resmine ikili dnm uygulanrken, resmin renk deerlerinin ortalamas gznnde bulundurularak bir eik deeri belirlenir. Bu eik deerinden kk deerlerin yerine siyah, byk deerlerin yerine ise beyaz konularak resim ikili hale evrilir [11]. yiletirilip ikili hale dntrlen resim, inceltme ilemi iin hazr hale gelmitir. nceltme ilemi her bir hat izgisi geniliinin, bir piksel ile ifade edilmesi eklinde tanmlanabilir. Temel olarak bir inceltme algoritmas, u noktalar silmemeli, ball bozmamal ve grnty indirgememelidir [3]. 
Bu almada, parmakizi temizleme ve iyiletirmeyle ilgili olarak literatrde yaplan almalar incelenmi, bu ilemler pratik olarak gerekletirilmi, ancak sunulan almada bu teknikler kullanlmamtr. Parmakizi resimlerinin temizlenmesi ve iyiletirilmesi iin yeni bir yaklam gelitirilmitir.  
Resim inceltme ile ilgili olarak da literatrde var olan bir ok inceltme algoritmas incelenmi ve gerekletirilmi, [6,10,11,14,15] ancak sunulan almada bu inceltme algoritmalar kullanlmam, daha iyi sonu veren yeni bir yaklam gelitirilmitir. 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 1, 2006 

2.PARMAKZ RESMLERNYLETRMEYE YNELK YENYAKLAIM 

Sunulan yeni yaklamda, parmakizi resminin temizlenip iyiletirilmesi iin eitli byklklerde ve arlklarda bir ok maske ile allm, yaplan incelemeler ve elde edilen sonular neticesinde birden fazla maske ile allmas gerektii sonucuna varlmtr. Literatrde var olan filtrelerin parmakizi resmi zerinde etkilerinin kolaylkla analiz edilebilmesi ve resim temizleme ve iyiletirme konusunda sistematik bir yaklamn gelitirilip uygulanabilmesi iin Delphi ortamnda bir yazlm gelitirilmi ve yazlma her bir maskenin tm parametrelerinin kontrolnn yaplabilecei bir esneklik kazandrlmtr. Gelitirilen parmakizi analiz yazlmn arayz ekranekil 1de verilmitir. 
Parmakizi temizleme ve iyiletirme ilemi, resim zerinde eitli etkileri olan farkl maskelerin konvolsyonundan (evriim) oluan bir maske kullanlarak gerekletirilmitir. Bu maske, resim zerinde yksek frekansl bileenlerin snmlenmesi etkisi gsteren Ortalama deer maskesi ile kenar bileenlerin keskinletirilmesi ve iyiletirilmesine ynelik ilem yapan, Laplacian filtrenin konvolsyonundan olumaktadr. Uzaysal formda gerekletirilen iki boyutlu konvolsyon ilemi, a ve b konvolsyon ilemi yaplacak filtreleri temsil etmek zere Eitlik 1de verilen forml ile tanmlanabilir [16]. 

Konvolsyon sonucunda Ortalama deer maskesinin snmleme etkisi ile Laplacian filtrenin kenar bilgilerini vurgulama etkisi birletirilmi ve amaca uygun olarak kullanlmtr. Merkez piksel deerinin komu piksellerin gri seviye ortalamas ile yer deitirilmesiyle gerekletirilen Ortalama Deer Eitlik 2de; resmin tm noktalarndaki Laplacian deerinin karesinin toplanmas ile llen, hesaplama yk ve zaman asndan iyi performans sergileyen ve literatrde ok kullanlan Laplacian filtre ise Eitlik 3te verilen formller ile tanmlanabilir [16].  

Parmakizi resminin temizlenmesi ve iyiletirilmesi iin oluturulan maske ekil 2de, bu maskenin olumas iin konvolsyonlar alnan ArlklOrtalama Deer ve Laplacian maskeler ise ekil 3te verilmektedir. Parmakizi resmine, her bir maskenin ayr ayr uygulanmas yerine, bu maskelerin konvolsyonlarnn uygulanmasnn sebebi, ilem zamann ksaltmak ve sistem baarmn arttrmaktr. 

ekil 1. OPTSnin nilemlerini gerekletirmek iin gelitirilen yazlm ekran(Ascreenshotfromsoftwaredevelopedforpre-processingoperationsofAFIVS)

etrafndaki siyah noktalarn says S ve yine bu nokta 
etrafnda siyahtan beyaza gei ve beyazdan siyaha 
gei says D ile ifade edilsin. S ve Dnin ald
deerler gznnde bulundurularak, gereksiz noktalar 
belirlenip silinerek, inceltme ilemi gerekletirilir. 

Verilen Eitlikte n1 ve n2 ilgili pikselin satr ve stun 
numarasn; I( n1, n2 ), n1 ve n2 koordinat deerlerine sahip pikselin renk deerini, Ortalama ise aynpikselin iinde bulunduu blgedeki elemanlarn ortalamasn temsil etmektedir. 
Bu makalede, ayrca gerekletirilen almada, parmakizi resminin inceltilmesi ve inceltilen resmin iyiletirilmesi iin uygulanan metot sunulan alma esnasnda gelitirilen zgn bir yaklamdr. nceltme ilemi iin ekil 4de verilen maske kullanlmtr. Maskenin merkezinde bulunan P noktas, zerinde ilem yaplan nokta olmak zere, siyah bir nokta 
nceltilen parmakizi resminden zellik noktalarnn bulunmas ilemini basitletirmek, ilem sresini ksaltmak ve zellik listesinin gvenilirliini arttrmak iin, inceltilmi resmin iyiletirilmesi gerekmektedir. Bu da, inceltilmi resim zerinde yalanc zellik noktalar oluturabilecek ksmlarn dzeltilmesi veya ayklanmas ile balar. Parmakizi resimleri iyiletirilirken, ncelikle keler tanmlanr ve dzeltilir. Keleri dzeltilmi parmakizi resmi ekil 7de verilmektedir. Keler temizlendikten sonra, inceltilmi resim zerinde bulunan hat izgileri dzgnletirilir. Dzgnletirme ilemi hat izgileri kenarlarnda oluan ufak knteklindeki yaplar ve 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 1, 2006 



zellik noktalarn bulunmasn zorlatran, yalanczellik noktas bulunmasna neden olan ayrntlarn giderilmesi eklindedir. Bylece, inceltilen resim iyiletirilmi olur. 
yiletirme ilemi, zellik noktalarnn bulunmasnda algoritmay basitletirecek ve sistemin hznarttracaktr. nceltilmi parmakizi resminin iyiletirilmi hali, ekil 8de, bir parmakizi resmine uygulanan nilemler srasyla ekil 9da ve gelitirilen inceltme algoritmasnn ak diyagramekil 10da verilmektedir. 
Gerekletirilen almada parmakizi resminin inceltilmesi iin ncelikle literatrde varolan inceltme algoritmalar gerekletirilmi [6,10,11,14,15], bu algoritmalarn baz eksikleri giderilmi ancak sonuta istenilen kalitede inceltilmi resim elde edilememi ve incelenen metotlarla kyaslandnda daha iyi sonu veren yukarda alma prensibi aklanan adaptif bir inceltme algoritmas gelitirilmitir. Gelitirilen sistemin  farkl parmakizi resmi iin rettii sonular ekil 11de verilmitir. 
ncelenen ve gerekletirilen algoritmalarn gelitirilen yaklamla karlatrlabilmesi iin aynparmakizleri iin elde ettikleri sonular ekil 12de verilmektedir. ekilde, (a) Gri seviye giri parmakizi resmini, (b) Sunulan almann (a) resmi iin rettii sonucu, (c), (d), (e) ve (f) ise literatrde varolan inceltme algoritmalarnn [10,11,14,15] srasyla (a) resmi iin rettii sonular gstermektedir. 
(a) Giri parmakizi resmi (a)Inputfingerprintimage (b) Maskenin uygulanmas(b)Afterthemaskingoperation (c) kili haldeki (b) resmi (c)Binarystateof(b)image 
(d) nceltilmi (c) resmi (d)thinnedstateof(c)image (e) yiletirilmi (d) resmi (e)Enhancedstateof(d)image 

Sunulan almada, resim temizleme ile ilgili sistematik bir yaklamn kolaylkla gerekletirilebilmesi ve ilemlerin otomatik olarak yaplabilmesi iin Delphi ortamnda bir OPTS yazlm gelitirilmitir. Yazlmn, parmakizi resminin nilemlerini gerekletiren modlnn ekran grnts ekil 13de verilmektedir. 
3. SONULAR (RESULTS) 
Bu almada, otomatik parmakizi tanma sistemlerinin nilem admlarna ait yeni yaklamlar baaryla sunulmutur. almann temel ilem admlar, bir parmakizi okuyucu yardmyla veya dosyadan alnp saysala evrilen parmakizi resimlerinin temizlenmesi, iyiletirilmesi, siyah ve beyaz renkten oluan ikili hale dntrlmesi, inceltilmesi ve inceltilen resmin iyiletirilmesi eklinde sralanabilir. 
Karlatrmal sonulardan da aka grlecei gibi gelitirilen yaklamlarn, literatrdeki mevcut yaklamlardan daha iyi sonular vermesi, bu almann nemini vurgulamaktadr. 
Sunulan almann, giri k kontrolnn gerektii her alanda, laboratuvarlar, bina ve irket giriklar, gvenlik gerektiren kontrol noktalar, niversite bnyesinde kampslerde, faklte, hastane, yemekhane, ktphane gibi mekanlarn giri-kkaplarnda kimlik tesbiti ve benzer gvenlik fonksiyonlarnda, bilgisayar ve ok kullanclbilgisayar ana sahip ve sistemin ortaklaa kullanld tm mekanlarda eriim dzeninin salanmasnda ve kaynaklarn paylamnda, agvenliinin salanmasnda, fiziksel giri kkontrol noktalarnda, personel devam kontrol sistemlerinde, ticari ilemler ve benzer bir ok alanda, banka gvenliinde, elektronik fon transferi veya ATM gvenlii gibi ilemlerde, ek ve kredi kartekil 13. Gelitirilen OPTSnin nilemlerle lgili Mens (Pre-processingoperationsmenuofdevelopedAFIVS)
(a) Gri Seviye Parmakizi (a) Greylevel Fingerprint image  (b) nce Resim#1 (b) Thinned Fingerprint#1  (c) nce Resim#2 (c) Thinned Fingerprint#2  
(d) nce Resim#3 (d) Thinned Fingerprint#3  (e) nce Resim#4 (e) Thinned Fingerprint#4  (f) nce Resim#5 (f) Thinned Fingerprint#5  


ilemlerinde, ulusal kimliklendirme sistemlerinde Gelecek almalarda, bu sistem gerek problemlere daha gvenilir ve dzenli kimliklendirme gibi geniuygulanarak sonular deerlendirilecek ve lkemize bir alanda uygulanabilecek olmas gelitirilen ait komple bir OPTS gelitirilmi olacaktr. yaklamn nemini arttrmaktadr. 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 1, 2006 

TEEKKR
Yazarlar, 02-012-01 nolu projemize maddi desteklerinden dolay Erciyes niversitesi Aratrma Fonuna teekkr eder. 
