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Reconocimiento y Verificación Automático de Firmas Manuscritas off-line

Todos, alguna vez, hemos tenido que estampar nuestra firma como señal de aceptación o convenio de algún tipo de acuerdo, o en su defecto, nos ha tocado constatar la legalidad de algun acuerdo verificando que las firmas estampadas en el documento correspondan a quienes realmente dicen que pertenecen y de esta manera, asegurar que todo sea legal. Sin embargo, este proceso puede resultar tedioso incluso para expertos peritos especializados en el reconocimiento e identificación de firmas, es por eso que una vez más, la Ciencia de la Computación, y de manera más precisa, el Procesamiento Digital de Imágenes, se encarga de proveer métodos que son capaces de realizar automáticamente este proceso y simplificarnos, de alguna manera, este dificil trabajo.


El reconocimiento y verificación de firmas en numerosos documentos, son procedimientos que generalmente se realizan de forma manual, lo que implica: riesgos económicos en caso de operaciones fraudulentas, costes de personal que se encargue de la verificación, tiempo de verificación relativamente alto empleado, etc., lo que hace evidente la necesidad de contar con un método que sea capaz de realizar estas tareas automáticamente y de forma satisfactoria y competitiva.

Para dar solución al problema del reconocimiento y verificación de las firmas manuscritas existen numerosos métodos, los cuales realizan su trabajo off-line (el proceso se realiza sobre una imagen digitalizada) y on-line (el proceso se realiza en tableros digitales especiales que van capturando el trazo de la firma on-line mientras la persona va firmando).

El proceso general de reconocimiento y verificación de firmas manuscritas off-line comienza con el esqueletizado de la imagen, la cual consiste en eliminar píxeles de la imagen hasta que quede un esqueleto de un píxel de grosor conservando solamente la información relevante, para lo cual, uno de los algoritmos más utilizados es el algoritmo de Zhang y Suen.



Figura 1. Visualización del proceso de esqueletizado. a. Firma original b. Resultado del esqueletizado a un píxel usando el algoritmo de Zhang y Suen.

Luego se procede al etiquetado de los puntos de la firma según su pendiente, lo cual se logra gracias a que ya se ha esqueletizado la imagen, para esto se utilizan cuatro matrices de convolución de tamaño 2x2 (existen variantes que toman una matriz de mayor dimensión), logrando que los trazos se aproximen a rectas de 0º, 45º, 90º y 135º, lo que permitirá que dos firmas iguales de la misma persona pero con inclinación diferente, sean clasificadas de la misma manera. Utilizando un esquema de búsqueda (backtracking) se crea una lista de trazos que forman la firma.


Figura 2. Visualización del proceso de convolución de matrices en: a. 0º, b. 45º, c. 90º y d. 135º, aplicadas sobre la firma original (e). Nótese que en (f) los trazos están etiquetados como líneas horizontales a pesar de presentar cierta curvatura.

Con esta lista se procede al cálculo de la caja de Feret, la cual delimita en un rectángulo sólo el área útil de la firma (eliminando totalmente el ruido). Los trazos dentro de la caja de Feret pasan por un proceso de normalización.


Figura 3. a. Firma original, b. Extracción de los trazos y calculo de la caja de Feret, c. Resultado de la normalización

Finalmente se procede a la comparación de los trazos normalizados de las dos imágenes mediante ajuste de distancias (distance matching) la cual finalmente, con muy poco esfuerzo de cómputo, determinará el porcentaje de similitud entre las firmas.

Los resultados obtenidos por diversos métodos que siguen este esquema y aplican ciertas variaciones son muy buenos, puesto que se logra diferenciar siempre entre las firmas de un mismo autor y el resto. El uso de esta tecnología tiene a los documentos bancarios como principales beneficiarios, así como a empresas para su control de gastos, partidas presupuestarias, etc.; en Universidades, Ministerios, e incluso como sistema de seguridad biométrico.

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3 comentarios:

  1. Buen post.

    Te felicito.

    Ahondando en el tema, en la parte de esqueletización, dejo un url con una explicación detallada del algoritmo de Zhang Suen en español.


    http://www.tecnohobby.net/ppal/index.php?option=com_content&view=article&id=21:zhangsuen&catid=41:pitopicosgenerales&Itemid=21

    Saludos

    Luis

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  2. oye de casualidad no tienes una base de datos de firmas manuscritas que me puedas proporcionar x favor.... ando en mi trabajo de tesis y es referente a esto. d antemano muchas gracias y exelente aporte me ayudo mucho

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  3. Qué tal Danup, En el link de abajo puedes encontrar la descripción de un sistema off-line junto con su código en MatLab. Ahí describen qué base de datos usaron:

    http://www.tecnohobby.net/ppal/index.php?option=com_content&view=article&id=34:signatureverificationsystem&catid=30:reconocimiento-patrones&Itemid=19

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