Algoritmos de comparación mediante huellas dactilares

26 06 2012

Debido a la temprana utilización e implantación de la huella dactilar en diversos ámbitos técnicos específicos (reconocimiento forense y policial) y civiles de amplia utilización (control de acceso), existen multitud de algoritmos de comparación de huellas dactilares. Las principales técnicas de comparación de huellas dactilares se pueden dividir en tres grandes subgrupos:

  • Técnicas basadas en comparación de minucias. Son las más utilizadas y estudiadas. Básicamente consisten en conseguir el alineamiento óptimo de dos huellas para posteriormente realizar correspondencias entre el mayor número de pares de minucias.
  • Técnicas basadas en comparación de características de las crestas. Estas técnicas realizan la comparación en base a otros atributos de las crestas, como pueden ser los poros, el grosor de las crestas, etc.
  • Técnicas de correlación. Realizan la correlación de los píxeles de las imágenes de las huellas dactilares para determinar el grado de similitud de las imágenes. La comparación de huellas dactilares presenta una serie de problemas comunes a todos los tipos de técnicas, ya que están asociados a las imágenes utilizadas y a las técnicas de captura. Estos problemas existentes en las muestras deben ser tratados para minimizar su efecto y se resumen a continuación:
  1.  Desplazamiento relativo de las muestras.
  2.  Rotación relativa de las muestras.
  3. Solapamiento parcial entre las muestras. Debido a los sensores de escasa superficie o a la mala captura de las muestras, pueden llegar a tomarse muestras de un mismo dedo con escaso solapamiento
  4. Distorsión no lineal, debida a la elasticidad de la piel.
  5. Efectos en la imagen debidos a las características de la piel del dedo como pueden ser: presión, humedad, sequedad, etc.
  6. Ruido. Puede ser introducido por el sensor en el proceso de captura

Los algoritmos basados en minucias utilizan la comparación de minucias o puntos singulares de las crestas de las huellas dactilares. Son los más utilizados y estudiados, ya que son una versión automatizada del método que utilizan los expertos de la policía a nivel mundial desde hace décadas para el reconocimiento de criminales.
En este tipo de algoritmos cobra suma importancia la extracción de las minucias. En esta fase, a cada huella se le asocia un conjunto de minucias que estará formado por un vector de información para cada una de las mismas. El contenido del vector varía notablemente de un algoritmo a otro, pero es necesario que contenga la posición de la minucia acompañada por algún tipo de información relevante de la misma, como puede ser el tipo de minucia (bifurcación, terminación, etc.), orientación, parte de la cresta que lo contiene, la posición relativa respecto a otras minucias, etc. La cantidad de información contenida en el vector así como el número de minucias requeridas para cada huella determina el tamaño de la información que debe ser almacenada, lo que es un parámetro crítico para multitud de aplicaciones.


Una vez obtenidos los vectores, el algoritmo alineará los conjuntos de minucias para poder determinar el número de minucias coincidentes y con ello emitir un resultado o “score” sobre la similitud de dos muestras.

 

Debido a las características de la imagen de la huella dactilar, ni la extracción ni la comparación de minucias son triviales. Hay que tener en cuenta y contrarrestar numerosos efectos indeseados descritos anteriormente, como por ejemplo: desplazamiento, rotación, distorsión no lineal, ruido, presión y estado de la piel, etc.
En realidad el problema de la comparación basada en minucias se asemeja a la
comparación de patrones de puntos. En este ámbito existen diferentes técnicas entre las que destaca la comparación con prealineamiento.

 

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CCTV. Cable coaxial versus cable trenzado UTP.

3 06 2012

Un cable coaxial es básicamente un conductor encerrado en una jaula de faraday que impide que se emita radiación electromagnética (pérdidas) o que se reciba radiación electromagnética proveniente del exterior (interferencias). Sin embargo esto no ocurre así en forma total en la práctica. Siempre hay pérdidas y siempre hay recepción de interferencias y estos problemas se van agravando en cuanto sean más largos los tendidos de cable.
El principio de funcionamiento de los pares trenzados o lineas balanceadas es completamente distinto. Toda interferencia que llegue a ambos conductores a la vez se cancelará debido a que el sistema admite sólo señales en modo diferencial (distinta polaridad en cada conductor del par) ya que están balanceados respecto de masa. Lo mismo sucede cuando se emiten señales. El campo de un conductor será igual pero opuesto al del otro conductor y se producirá un efecto de cancelación impidiendo la emisión y por lo tanto eliminando las pérdidas.
El par trenzado tiene muchas ventajas sobre el coaxial. Por esta razón lo ha desplazado en las redes de computadoras. La continua mejora que se está efectuando sobre este tipo de cables baja los precios y mejora la calidad. El ejemplo mas evidente es el cable UTP (Unshielded Twisted Pairs) nivel 5e de uso generalizado en las redes LAN.
Con este cable se puede transmitir video a mas de 600 metros sin amplificador y hasta 1500 con baluns activos. Con el nuevo cable nivel 6 los rendimientos son aún mejores.
• Se pueden usar cables multipares existentes compartidos con otros servicios como
alarmas, telefonía y datos
• Costo menor que el del coaxial.
• Cableados discretos en interiores
• Empalmes rápidos y económicos
• Menor volumen. Por un solo cable UTP se pueden mandar hasta 4 cámaras (4 pares)
• Menores pérdidas y mayor alcance sin amplificadores
• Menores interferencias
Parámetros de calidad de un Balún de CCTV
¿Cuál es el parámetro que mide la calidad de un balun? ¿Cómo puedo distinguir al proyectar o instalar un balun para transformar la señal de salida BNC  a cable UTP si la relación precio/calidad es la adecuada?

Hay una medida de cuan bueno es el balance aunque los fabricantes no se suelen esmerar en aportarla inicialmente en la documentación técnica a no ser que se la solicites expresamente. Se llama “Relación de rechazo de modo común” (en inglés es CMRR – Common mode reject ratio) y para medirla basta con un generador de RF de 10 KHz a 8 MHz y un buen osciloscopio de 2 canales.
En el lado balanceado se juntan ambos conductores y se aplica una señal fuerte Vcm (ej. 2 Volts) entre los conductores unidos y masa. Esta será una señal de “modo común”. Si ahora medimos la señal sobre el lado desbalanceado, cargado con los 75 Ohms de impedancia característica, tendremos un voltaje Vdm. Si el balance fuera perfecto este voltaje debería ser cero.

Definimos el rechazo de modo común del balún como:
CMRR= 20 log (Vmd/Vmc)
Se usan los decibelios para expresar en forma más pequeña números grandes. Si la relación Vmd/Vmc fuera 10 a 1 tendríamos 20 dB, si fuera 100 a 1 tendríamos 40 dB. Si fuera 1000 a 1 tendríamos 60.

Un buen valor de CMRR es cuando su valor es menor o igual a 60 dB aunque incluso hay mejores
Tener 60 dB de CMRR significa que un ruido de 5 Volts en sobre el par trenzado generará apenas 5 milivolts de señal en el lado coaxial. Un balún que tenga solo 40 dB de CMRR en iguales condiciones generará 50 milivolts en el lado coaxial. O sea que con un ruido de igual nivel se generará una interferencia diez veces superior.





¿Qué es un BALUN? Aplicaciones en los sistemas CCTV

15 05 2012

La palabra “BALUN” es una contracción de las primeras letras de las palabras en inglés “BALanced-UNbalanced”, que significa “Balanceado-No balanceado”.
De forma general es un dispositivo de acoplamiento para dos líneas de transmisión con diferentes características de impedancia.
Las líneas no-balanceadas se refieren generalmente a pares trenzados de cobre, mientras que las líneas balanceadas se refieren generalmente a cables coaxiales.

Los baluns son utilizados para ahorrar costes:
» Ahorro en espacio, ya que los cables de pares trenzados son más pequeños que los cables coaxiales.
» Ahorro en tiempo en la instalación de cables de par trenzados por su más fácil manejo que los cables coaxiales; además de la versatilidad de poder utilizar algunas instalaciones de cable UTP ya existentes.
» Ahorro en costos de mano de obra, ya que la terminación de cableados en contactos tipo IDC (conexión por desplazamiento de aislamiento) es más fácil y rápido comparado con la tarea de instalar terminaciones para cables coaxiales.
» Ahorro en la compra de materiales, ya que los cables de pares trenzados (UTP CAT-5) son considerablemente más económicos que los cables coaxiales.

Los baluns para circuito cerrado de televisión (CCTV) están diseñados para el acoplamiento de las señales de vídeo y de audio de un cable coaxial de 75 Ohms a un par trenzado categoría 5 (o mejor) de 100 Ohms, en otras palabras, proveen la trasformación de impedancia entre un cable coaxial de 75 Ohms y un cable de par trenzado (normalmente UTP CAT-5) de 100 Ohms.

Los baluns utilizados en aplicaciones de vídeo vigilancia, normalmente se usan para:
» El acoplamiento de señales de vídeo analógico y audio de cámaras remotas hacia una vídeo gravador o DVR, hacia un monitor de vigilancia o hacia una central controladora de la señales de vídeo de las cámaras remotas.
» El acoplamiento de señales de monitor para vídeo analógico.
Los baluns adaptan las interfaces de estos equipos al cableado coaxial o sustituyen completamente los cables coaxiales al utilizar un balun TTL en cada extremo del cable UTP CAT5 que se utilice para sustituir al cable coaxial para interconectar cada cámara de CCTV al monitor de vigilancia y/o al vídeo grabador digital (DVR).

Los baluns normalmente tienen en un extremo un conector del tipo BNC, que es comúnmenteutilizado en los monitores de vídeo, DVRs y tarjetas de vídeo y por el otro lado tienen un conector modular RJ45 o un par de tornillos de acoplamiento para el cable UTP.
Algunos de los baluns TTL están diseñados para transmitir-recibir señales de vídeo, otros para vídeo y audio, también existen para transmitir-recibir señales de vídeo, audio y datos.
Los baluns pueden ser pasivos o activos, estos últimos están diseñados con un módulo de amplificación de señal integrado, para ser utilizados en instalaciones con mayores distancias entre las cámaras remotas y la central de vídeo vigilancia o DVR.








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