MÉTODOS DE PROCESSAMENTO DE IMAGENS PARA RECONHECIMENTO

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MÉTODOS DE PROCESSAMENTO DE IMAGENS PARA RECONHECIMENTO 
BIOMÉTRICO 
 
Ryan Victor A. Ferreira, Gustavo Henrique Santini e Marcos Rogério F. Filho. 
Curso de Ciências da Computação, Universidade Paulista (UNIP), São Jose do Rio Preto – SP, Brasil. 
 
 
RESUMO 
O objetivo deste artigo consiste em um estudo a respeito de algumas das técnicas de Biometria 
mais conhecidas e pesquisadas atualmente, suas aplicações e características, como 
confiabilidade, custo e tempo de processamento. O foco central é a usabilidade desses métodos 
de processamento e tratamento de imagens para reconhecimento biométrico. Além disso, 
apresentar-se-á suas aplicações nos dias atuais, as pesquisas que vêm sendo realizadas e a sua 
maturidade em âmbito internacional. 
 
Palavras-chave: Ciência da Computação; Biometria; 
 
 
 INTRODUÇÃO 
 
Devido ao aumento nas taxas de violência em todo o mundo as técnicas para 
reconhecimento e identificação dos indivíduos se faz extremamente necessária, sendo assim as 
técnicas biométricas vem ganhando destaque e cada vez mais visto que as mesmas visam 
identificar o indivíduo com base nas características físicas do indivíduo que são únicas em cada 
pessoa. 
O cérebro humano é capaz de identificar diversos tipos de padrões, como formas, 
cores, tamanhos sem grandes problemas. Além de ser apto também à identificação de padrões 
mais complexos podendo diferenciar sem grandes dificuldades a face de uma pessoa dentre 
várias. Apesar de ser uma ação simples para o cérebro humano, esse tipo de reconhecimento 
necessita de um complexo processamento quando é feito através de um software de 
computador. 
Diferenciar uma pessoa de outra, identificar um usuário de um sistema, encontrar uma 
pessoa em meio a uma multidão, são os maiores objetivos de uma das áreas da Biometria mais 
pesquisadas, o Reconhecimento Facial. 
Por isso, este trabalho visa estudar e apresentar métodos para uma forma de 
reconhecimento do indivíduo mais eficiente, evidenciando quais as mais eficientes formas de 
reconhecer um individuo 
 
Biometria 
 
A identificação de um indivíduo sempre foi um fator de grande importância em uma 
sociedade, seja para o mundo dos negócios, segurança de ambientes, controle de acesso, etc. 
Em 800 D.C., por exemplo, comerciantes da China confirmavam a identidade de seus clientes 
por meio de impressões digitais em tábuas de barro. Negociantes do vale do Nilo, no Egito 
Antigo, eram identificados pela altura, cor dos olhos e compleição. 
Ao longo do tempo vários estudos foram feitos com enfoque na biometria, que consiste 
no estudo de características particulares de cada indivíduo. O primeiro método de identificação 
biométrica, aceito oficialmente, foi desenvolvido por Alphonse Bertillon no final do século 
XVIII, conhecido por antropometria [15, 11]. Este método, baseava-se em uma combinação de 
 
 
 
 
medidas físicas, totalizando 243 categorias, dentre elas, cor de cabelo, olhos, fotos de 
frente e de costas. 
De acordo com definição da Gartner, a tecnologia biométrica é um método de 
identificação individual (conteúdo em inglês) que analisa características comportamentais ou 
fisiológicas de uma pessoa, o que pode ocorrer através da leitura de íris, reconhecimento facial, 
impressão digital ou outras tecnologias. 
 
Técnicas Biométricas 
 
Reconhecimento Facial 
 
Esse tipo de reconhecimento permite, por meio de uma imagem facial do ser humano, 
registar vários pontos identificadores e delimitadores da face. É possível definir distâncias, 
tamanhos e formas de cada componente do rosto de um ser humano - por exemplo, nariz, olhos 
e orelha. Os dados da imagem são comparados com as imagens registadas no banco de dados. 
O grande inconveniente desta solução está no facto de ocorrerem transformações faciais 
durante a vida de um ser humano, podendo prejudicar a validação do utilizador. 
 
Geometria da mão 
 
Baseia-se na premissa básica de que virtualmente não existem duas pessoas com mãos 
idênticas e que o formato da mão não sofre mudanças significativas após certa idade. Para a 
captura, o utilizador posiciona a mão no leitor e um dispositivo posicionado sobre a mão 
captura a imagem. 
 
Identificação da íris 
 
Utilizando um feixe de luz, é armazenada uma imagem extremamente complexa da 
íris humana num banco de dados. A identificação da íris é um dos processos mais seguro e 
confiável disponível atualmente. Cada íris é única e diferencia-se inclusivamente do seu par. 
A margem de erros é extremamente pequena. A íris é praticamente imutável durante os anos 
de vida de um ser humano. Não sofre alterações devido a sujidades e cicatrizes, e as pessoas 
que utilizam lentes de contacto podem utilizar o reconhecimento da íris sem comprometer a 
segurança. 
A implementação é extremamente simples. Uma unidade óptica regista os contornos 
e padrões geométricos existentes. Ao contrário do que muitos imaginam, as cores não são 
significativas para a identificação da íris. A grande desvantagem da identificação da íris tem a 
ver com a resistência do ser humano em ter a sua íris fotografada. 
 
Identificação da retina 
 
Este tipo de identificação é muito semelhante ao anterior. A diferença é que a imagem 
armazenada formada pelos vasos sanguíneos na parte de trás dos olhos não é a imagem da íris. 
Os scaners de retina medem os padrões dos vasos sanguíneos usando um laser de baixo nível 
e uma câmera. A garantia de exclusividade é extremamente alta, sendo considerados os 
métodos biométricos mais seguros. No entanto, alguns médicos notaram uma desvantagem, 
 
 
 
 
que afirmam que as características únicas da retina não são estáveis e que certas 
doenças podem alterar a forma da retina. 
 
Impressão digital 
 
A individualidade das impressões digitais é amplamente reconhecida, e tem sido usada 
desde o final do século XIX. 
É uma das tecnologias mais difundidas em biometria e requer um dispositivo capaz de 
com boa precisão, os traços que definem a impressão digital. As imagens capturadas requerem 
um sistema que as transforma em informações para uso posterior em reconhecimento digital. 
Quando verifica uma impressão, muitos sistemas posicionam detalhes finos, como 
extremidades de ranhuras e bifurcações. 
Uma desvantagem da utilização da impressão digital tem a ver com as situações em 
que os utilizadores sofrem pequenos ferimentos nos dedos (causados por acidente, por 
exemplo), ambientes de trabalho com maior sujidade, ou quando a pele dos dedos fica seca. 
O reconhecimento por impressão digital tem sido bastante utilizado em várias 
aplicações (controlo de acesso, caixas automáticos de bancos, etc.). As principais vantagens 
são a rapidez e a confiança, aliada ao baixo preço, bem como a pequena dimensão dos leitores 
ópticos. Muitos utilizadores consideram que, de todos os tipos de biometria, a impressão digital 
é a menos intrusiva. 
 
Técnicas de Biometria em desenvolvimento 
 
Hoje em dia, todos nós já ouvimos falar em leitores de impressões digitais ou sistemas 
de reconhecimento facial, nem que seja em filmes. No campo da investigação continuam a ser 
desenvolvidos algoritmos mais eficientes nas principais áreas da Biometria, a leitura de 
impressões digitais, reconhecimento pela Íris e reconhecimento facial. 
Existem ainda algoritmos em fase de pouca maturidade tais como identificação através 
do odor do corpo, do índice de salinidade do corpo ou dos lábios. Um exemplo é a junção de 
dados de reconhecimento facial com dados de impressão digital que permite o aumento do grau 
de confiança no resultado do processo de identificação, a técnica é conhecida como 
Multimodule que consiste em agrupar mais de uma característica. 
 
Reconhecimento Digital 
 
Controlar a entrada e a saída de funcionários na empresa, acessar caixas eletrônicos de 
bancos e proteger o computador doméstico ou profissional contra olhares indiscretos são 
algumas das aplicaçõesde um software de reconhecimento de impressões digitais. 
Sistema utilizado atualmente captura eletronicamente as impressões digitais dos dez 
dedos, a foto e a assinatura de cada pessoa, ou permite a digitalização dessas informações 
colhidas em papel, após a comparação no sistema da Griaule é emitida a carteira de identidade, 
processo que leva apenas dez minutos. 
As impressões digitais são formadas geralmente no sétimo mês de gestação e 
permanecem intactas por toda a vida, se não houver um ferimento ou corte profundo. Essa 
propriedade faz com que a impressão digital seja um grande atrativo na identificação 
biométrica [Silva, 2002]. O primeiro estudo das características das impressões digitais foi 
realizado por Francis Galton (ibidem), que as dividiu de acordo com alguns aspectos que são a 
 
 
 
 
base para o reconhecimento. Costa (2001) afirma que as minúcias são resumidamente 
classificadas dentro de duas categorias: aspectos básicos e compostos. 
 
Método biométrico da impressão digital: 
 
Segundo Yang, os sistemas de reconhecimento biométrico oferecem maior segurança 
e praticidade do que os métodos tradicionais de reconhecimento pessoal, baseados em nome 
de usuário e senha, pois não atendem mais aos requisitos exigidos. Os sistemas de verificação 
utilizam um código de acesso inicial - número de identificação ou cartão magnético - e uma 
característica física particular do usuário, que serve como senha de validação desse código. Na 
primeira, o usuário é cadastrado no sistema inserindo suas características biométricas, que são 
convertidas em um modelo de representação matemática. Na segunda fase, o usuário apresenta 
novamente suas características biométricas. 
O método da impressão digital trata da análise das características existentes nas 
impressões digitais, ou seja, pequenas marcas na imagem do dedo, conhecidas como minúcias, 
que são pontos característicos que podem ser identificados, classificados, medidos e 
comparados, garantindo assim a singularidade de um digital. impressão digital. Segundo Costa, 
as minúcias são acidentes que se encontram nas cristas papilares e que têm como objetivo 
estabelecer a singularidade do DI. As cristas papilares são as linhas pretas a serem consideradas 
na comparação, e os sulcos interpapilares são as linhas brancas que separam as cristas papilares. 
 Outro usa orientação de textura, que se baseia nos padrões que as impressões digitais 
formam entre si e na quantidade de ruído presente nas proximidades de um ponto. O ponto com 
a maior curvatura côncava da imagem é definido como ponto de referência. 
 
 Método por detecção de minúcias: 
 Novamente, dentro desse método, também há variações de técnicas a serem utilizadas 
para detecção de minúcias: 
 
Aquisição da imagem 
A aquisição da imagem pode se dar de duas formas distintas: captura da imagem por 
um leitor de impressões digitais ou a leitura a partir de digitais gravadas com tinta em papel. 
Na maioria dos trabalhos científicos, é utilizada uma base de dados com imagens de IDs de boa 
resolução, ou recebidas através do leitor de impressões digitais, ou geradas automaticamente. 
Já nas imagens adquiridas pelo leitor, essas técnicas não se fazem necessárias, pois a imagem 
capturada é, normalmente, de boa qualidade. 
 
Binarização ou Limiarização 
A maioria dos algoritmos de extração de minúcias trabalha com imagens binarizadas, 
ou seja, com dois valores de interesse: pixels brancos representando os vales, e pixels pretos, 
representando as linhas. 
A implementação estudada calcula um threshold para cada janela 3 x 3, com a média 
dos valores dos pixels. Segundo Matias, limiarização é a operação mais comum de 
segmentação, que é a técnica para isolar regiões de pixels e aplicar operações para extração de 
atributos. 
 
 
 
 
 
Obtenção do mapa direcional da imagem 
 
A imagem direcional é utilizada para fornecer informações contidas na imagem 
original, funcionando bem mesmo em imagens com ruídos, pois os atenua. Entende-se como 
ruído distorções na imagem. Encontraram-se na literatura, dois métodos para calcular a imagem 
direcional, que podem ser encontrados em Ratha (1995) e Muniz (2004) 
 
Extração das minúcias: 
As minúcias são pequenas marcas na imagem do dedo, ou seja, as terminações e 
bifurcações de sulcos na imagem, como já apresentado. Com base nessas informações, pode-
se comparar a imagem recebida no leitor com as informações armazenadas no banco de dados, 
para verificar se é uma impressão digital válida ou não, liberando o acesso à pessoa em caso 
de positivo e bloqueando-o, em caso de negativo. 
Outros autores, como Jain, utilizam um método mais simples para detectar uma 
minúcia a partir de uma imagem esqueletizada. Com base em uma janela 3 x 3, examina-se a 
vizinhança local do ponto da linha na imagem. 
Assim sendo, a extração de minúcias é a enumeração e o mapeamento de pequenas 
marcas na imagem do dedo, ou seja, a catalogação de terminações e bifurcações na imagem da 
impressão digital. 
 
 Comparação de Minúcias 
A grande maioria dos sistemas biométricos comerciais existentes hoje em dia opera no 
modo de verificação, onde é dado como entrada uma imagem contendo uma impressão digital 
capturada por um sensor biométrico, que depois é repassada ao sistema que realiza a verificação 
das minúcias para efetuar uma possível autenticação. Para isso o sistema busca um template 
previamente armazenado no banco de dados, comparando as minúcias da impressão digital 
apresentada ao sistema, com a armazenada no banco de dados. Caso está atinja certo grau de 
similaridade é, por exemplo, concedido o acesso a um local restrito (JAIN et al., 1997b). Este 
tipo de comparação é também conhecido como “um-para-um” onde se tem a imagem de entrada 
que é comparada com a imagem armazenada no banco. 
A grande maioria dos sistemas biométricos comerciais existentes hoje em dia opera no 
modo de verificação, onde é dado como entrada uma imagem contendo uma impressão digital 
capturada por um sensor biométrico, que depois é repassada ao sistema que realiza a verificação 
das minúcias para efetuar uma possível autenticação. Para isso o sistema busca um template 
previamente armazenado no banco de dados, comparando as minúcias da impressão digital 
apresentada ao sistema, com a armazenada no banco de dados. Caso esteja atinja certo grau de 
similaridade é, por exemplo, concedido o acesso a um local restrito (JAIN et al., 1997b). Este 
tipo de comparação é também conhecido como “um-para-um” onde se tem a imagem de entrada 
que é comparada com a imagem armazenada no banco. 
 
Biometria na Atualidade: 
 
As técnicas biométricas atuais têm sido um tanto ineficazes quando e trata de 
reconhecer com segurança pessoas em grandes multidões. A técnica de reconhecimento digital 
pode ser aplicada para o reconhecimento e detecção de pessoas através do uso de impressão 
digital, com transmissão de imagens para um computador. O reconhecimento digital também 
 
 
 
 
pode ter um uso pessoal para identificar usuários de computador, protegendo os dados 
de cada usuário. 
A biometria é uma tecnologia que confere ainda mais segurança para a identificação 
do eleitor no momento da votação. O leitor biométrico é acoplado à urna eletrônica e confirma 
a identidade de cada pessoa por meio das impressões digitais, armazenadas em um banco de 
dados da Justiça Eleitoral e transferidas para as urnas eletrônicas. 
Essa tecnologia visa substituir senhas e outras modalidades empregadas para dar 
acesso às áreas restritas de organizações tanto físicas quanto virtuais. O acesso a tais áreas é 
feito a partir da apresentação da característica definida. Após a apresentação, o sistema 
compara a característica com a registrada em seu banco de dados e se apresentar igualdade o 
acesso é liberado. 
 
CONCLUSÃO 
 
Ao final deste trabalho, é possível se ter uma visão completa de todo o processode 
reconhecimento de indivíduos pelo uso de impressões digitais, mais precisamente pelo método 
de detecção de minúcias. Como descrito na introdução, para que uma característica seja 
utilizada como método biométrico, deve atender os requisitos de universalidade, singularidade, 
permanência e mensurabilidade. 
A impressão digital, além de atender a esses requisitos, apresenta-se como um método 
com boa aceitação e custo acessível. As imagens da impressão digital podem ser adquiridas de 
duas formas: por um scanner digital, procedimento usado atualmente, ou escaneadas a partir 
de uma imagem do dedo, colocado sobre o papel com carbono tintado. Os estudos recentes têm 
se preocupado somente com as obtidas de scanners ópticos, devido ao seu baixo custo. 
Por fim, o propósito do artigo foi mostrar a compilação realizada pelos graduandos até 
o momento, sobre tema de pesquisa. Aqui, foram esclarecidas as diferentes abordagens, 
enfatizando pontos de convergência de raciocínio dos principais autores pesquisados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
 
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http://www.sinfic.pt/SinficNewsletter/index.html 
 
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digitais.Proceeding Series of the Brazilian Society of Computational and Applied Mathematics, 
3. 
 
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Sua utilização na segurança pública. 
 
ZAMBERLAM Alexandre de O. et al (2006) Um Estudo do Processo de Reconhecimento de 
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