Verificación de la identidad de personas en base a trazos manuscritos simples

Resumen

Esta tesis presenta una metodología para la verificación de la identidad de personas en base al análisis de trazos manuscritos simples, tanto individuales como combinados. A pesar de evolucionar hacia un futuro puramente digital, el reconocimiento del escritor, usando imágenes digitales, ha recibido mucho interés debido a sus aplicaciones en la vida real, principalmente en el análisis forense de documentos, la clasificación de los archivos históricos, la verificación de firmas, estudios sobre la correlación entre la escritura y diferentes trastornos neurológicos, etc. El interés de esta tesis doctoral es que obtiene los descriptores para la verificación a partir de grafemas o de los segmentos que constituyen la escritura, en contraste con la complejidad del trazo manuscrito utilizado en los sistemas de reconocimiento de firmas. Muchas veces la firma presenta formas rebuscadas y artificiosas, de estructura complicada, lo que dificulta identificar los impulsos que la forman y así determinar su génesis gráfica. Se han generado dos repositorios de imágenes para realizar las experimentaciones. El primero está formado de grafemas simples, y el segundo contiene imágenes de segmentos básicos constitutivos de grafemas. Los trazos manuscritos involucrados fueron escogidos por ser simples y reunir en su conjunto todas las direcciones de escritura posibles, que dan lugar a los gestos gráficos que revelan las características personales de su autor. Para realizar la evaluación se consideró un esquema uno-frente-a-todos, consistente con el problema de verificación de identidad, el cual fue implementado con clasificadores Máquina de Vectores Soporte, entrenados con K-Fold Cross Validation. Para la evaluación de los descriptores en segmentos básicos también se implementó la estrategia Leave-one-out. La búsqueda eficiente de los hiperparámetros de los SVM se realizó con el algoritmo de optimización heurística Simulated Annealing. La formulación de los descriptores propuestos se justifica en base a la observación de que la presión no es constante para todo el trazo sino que varía a lo largo del mismo. Esta variación se da en distintos segmentos del trazo para distintos autores, pero existe un patrón que se repite para una misma persona. Esto se debe a que la escritura es un proceso de integración neuromuscular, donde se expresan funciones fisiológicas y psicológicas del individuo. Las características pseudo-dinámicas son estimaciones de las características dinámicas, pero que se obtienen analizando la imagen del trazo escrito (off-line). En esta tesis se han utilizado estas últimas. La presión ejercida en el momento de la escritura se relaciona con el grosor y valor de gris del trazo en la imagen del mismo. Por ello en este trabajo de investigación los descriptores propuestos corresponden a una estimación de la presión ejercida al momento de escribir, utilizando la imagen en escala de grises del trazo. En particular, desde una representación simple a más compleja, los descriptores utilizados son los siguientes: el ancho del trazo, los niveles de grises del esqueleto del grafema, la posición relativa de los puntos de mínimo gris dentro del trazo, el promedio de los niveles de grises sobre la línea perpendicular al esqueleto, y los coeficientes de la transformación para aproximar toda la superficie del grafema. Siguiendo esta metodología, la evaluación de la verificación de personas basada en grafemas simples individuales arrojó un elevado promedio de porcentaje de aciertos, y la combinación de los caracteres mejoró la eficiencia acercándose al 100 por ciento de aciertos de verificación de identidad. Los resultados obtenidos utilizando segmentos básicos y su combinación fueron similares a los obtenidos con el grafema completo. Los resultados positivos de los experimentos hacen ver que es posible mediante el análisis de trazos simples tener una alta eficiencia en la verificación de identidad de escritores en base a textos manuscritos.