Táto stránka obsahuje informácie o kompresnom štandarde pre digitalizované odtlačky prstov, vytvoreného pre potreby FBI. Na tvorbe štandardu sa podieľali okrem FBI aj Los Alamos National Lab a National Institute for Standards and Technology. Základ štandardu tvorí algoritmus založený na vlnkovej transformácii (wavelet transform) označovaný ako Wavelet/Scalar Quantization (WSQ).
Cieľom projektu bolo navrhnúť a implementovať celoštátny štandard pre kódovanie a kompresiu digitalizovaných obrázkov odtlačkov prstov. FBI má databázu digitalizovaných odtlačkov prstov s rozlíšením 500 pixelov na palec a kódované 8 bitmi v odtieňov šedi. Z toho vyplýva, že jedna kartička s odtlačkami prstov obsahuje 10 MB dát.
Tu je príklad odtlačku prstu rozmerov 768x768 pixelov (=589 824 bytes):
)window.location='http://www.c3.lanl.gov/~brislawn/FBI/155309.2d.gif')
FBI má zbierku odtlačkov prstov na kartičkách, ktorú buduje od roku 1924. Za 70 rokov sa zbierka rozrástla a presiahla 200 mil. kartičiek. Je zrejmé, že spracovanie a archivácia takto rozsiahleho archívu nieje maličkosť, rovnako ako distibúcia odtlačkov o ktoré požiadajú príslušný vyšetrovateľ resp. justícia. Digitalizácia terajšieho archívu by vyžadovala 2 000 Terabytes dát.
"Okay!", tak dáta skomprimujme. Najlepšie nestratovým algoritmom, aby sme každý pixel uchovali čo najvernejšie.
Žiaľ, v praxi bezstratové metódy dosahujú maximálny kompresný pomer 2:1 pre jeden odtlačok prstu. FBI však potreboval väčší stupeň kompresie ako 2:1. Navrhlo sa teda použiť stratovú kompresiu, pričom sa budeme musieť zmieriť s určitým skreslením obrázku.
"Žiadny problém!", môžeme použiť predsa JPEG štandard.
Snáď? Uvidíme ako kvalitne to JPEG prevedie. Tu je 4x zväčšený stred odtlačku. Zrnitosti čo vidíte predstavujú jednotlivé pixely po 500dpi scanovaní. Biele linky uprostred tmavých hrebeňov slúžia k identifikácii osôb. Práve tieto detaily sú široké len pár pixelov a naša kompresná metóda potrebuje uchovať tieto detaily pokiaľ možno čo najvernejšie, čo je dosť problematické pri stratových algoritmoch, kde sa práve najmenšie (najväčšie frekvencie) detaily odstraňujú.
Original image; file size 589824 bytes.
Teraz sa pozrieme čo sa stane s obrázkom po kompresii JPEG s kompresným pomerom 12.9:1. Výsledok, ktorý môžeme vidieť, nieje príliš pôsobivý a určite nieje vhodný pre archiváciu a identifikáciu. Jemné detaily sú fuč a celý obrázok trpí tzv. "štvorčekovým efektom" (blocking artifact),čo vyplýva z toho, že JPEG komprimuje obraz po blokoch 8x8 pixelov a ostré prechody medzi farbami (čierna-biela) mu robia problémy. Daktyloskop by s takýmto výsledkom nebol určite spokojný.
JPEG image; file size 45853 bytes, compression ratio 12.9.
Teraz sa pozrite na ten istý obrázok komprimovaný v pomere 12.9:1 pomocou WSQ metódy. Jemné detaily sú reprezentované vernejšie ako pri JPEG a neobsahujú nesúvislé bloky pixelov.
WSQ image; file size 45621 bytes, compression ratio 12.9.
FBI (Federal Bureau of Investigations, Federálny úrad pre vyšetrovanie) - federálna kriminálna polícia a kontrarozvietka USA
V roku 1908 bolo založené prezidentom Theodorom Rooseveltom špecializované oddelenie vyšetrovania v rámci ministerstva spravodlivosti. Reorganizované bolo v roku 1924 E.Hooverom na FBI. V 30. rokoch si FBI získala vysoké uznanie za účinný boj proti mafii. V roku 1939 bol FBI priznaný, okrem kriminalistickej činnosti aj štatút kontrašpionážnej služby. FBI má sídlo vo Washingtone D.C., Pensylvánia Av.
Informačné zdroje:
The FBI Wavelet Fingerprint Compression Standard- J. N. Bradley and C. M. Brislawn, "Proposed First-Generation WSQ Bit Allocation Procedure"
- J. N. Bradley and C. M. Brislawn, "The Wavelet/Scalar Quantization Compression Standard for Digital Fingerprint Images."
- J. Bradley, C. Brislawn and T. Hopper, "WSQ Gray-Scale Fingerprint Image Compression Specification."
- J. Bradley, C. Brislawn and T. Hopper, "The FBI Wavelet/Scalar Quantization Standard for Gray-Scale Fingerprint Image Compression".
- C. M. Brislawn, "Classification of Nonexpansive Symmetric Extension Transforms for Multirate Filter Banks"
- C. M. Brislawn, "Fingerprints Go Digital"
- C. M. Brislawn, "Preservation of Subband Symmetry in Multirate Signal Coding."
Zdroj: ftp.c3.lanl.gov (pub/misc/WSQ/documents)