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Título: Uma nova abordagem baseada em grafos para o reconhecimento de impressões digitais infanto
Título(s) alternativo(s): A novel graph-based approach for infant fingerprint recognition
Autor(es): Diniz, Elioenai Markson Ferreira
Orientador(es): Casanova, Dalcimar
Palavras-chave: Biometria
Recém-nascidos
Impressão digital (Computação)
Identificação biométrica
Aprendizado profundo
Redes neurais (Computação)
Biometry
Newborn infants
Digital printing
Biometric identification
Deep learning (Machine learning)
Neural networks (Computer science)
Data do documento: 18-Fev-2026
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: DINIZ, Elioenai Markson Ferreira. Uma nova abordagem baseada em grafos para o reconhecimento de impressões digitais infanto. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2026.
Resumo: O reconhecimento de impressões digitais de infantis apresenta desafios significativos devido às características intrínsecas da pele, como dimensões reduzidas e estruturas consideravelmente mais finas, além do efeito do envelhecimento, onde o crescimento induz deformações morfológicas ao longo do tempo. Esses fatores podem tornar os métodos de reconhecimento tradicionais ineficazes. Este trabalho propõe o GBSEF, uma nova estrutura baseada em grafos projetada para superar as limitações das abordagens atuais. A metodologia proposta opera de maneira independente do extrator de minúcias utilizado, construindo grafos com atributos projetados deterministicamente. Uma Rede Neural em Grafos processa essas representações estruturais para gerar vetores de representação com comprimento fixo. Essa representação final viabiliza comparações com baixa latência em modalidades 1:1 e 1:N. Além disso, o uso de atributos projetados, ao invés de advindos de um modelo caixa preta, fornece explicabilidade inerente, permitindo a rastreabilidade direta das decisões de comparação a características datiloscópicas interpretáveis por humanos. A avaliação experimental na base de dados longitudinal CMBD demonstra que o GBSEF supera substancialmente as referências de código aberto, reduzindo a Taxa de Erro Igual de 10.22% para 5.74% em verificação com aprendizado sem uso de amostras prévias para o subconjunto S2. O emprego de um protocolo de poucas amostras, com modelos treinados em S1, melhora o desempenho para 2.99%, enquanto a análise com faixas etárias distintas confirma a robustez temporal, atingindo 2.43% em amostras coletadas quatro meses após o cadastro. Assim, esta estrutura estabelece uma alternativa eficiente, reproduzível e transparente para a biometria infantil longitudinal.
Abstract: Infant fingerprint recognition presents significant challenges due to intrinsic skin characteristics, such as smaller areas and significantly thinner structures, and aging effect, which is a rapid developmental growth that induces morphological deformation over time. These factors render traditional recognition methods ineffective. This work introduces GBSEF, a novel graph-based framework designed to overcome limitations in existing approaches. The proposed methodology operates in an extractor-agnostic for minutiae manner, constructing graphs from minutiae data where nodes and edges are annotated with deterministically engineered attributes. A GNN then processes these structural representations to generate fixed-length embeddings. This final representation enables low-latency 1:1 and 1:N matching. Furthermore, the reliance on engineered—rather than learned—graph features provides inherent explainability, enabling direct traceability of matching decisions to human-interpretable fingerprint characteristics. Experimental evaluation on the longitudinal CMBD demonstrates that GBSEF substantially outperforms traditional open-source baselines, reducing the Equal Error Rate from 10.22% to 5.74% in zero-shot verification, for S2 subset. Employing a few-shot protocol with models trained in S1, improves performance to 2.99% and in cross-age that confirms temporal robustness, with a 2.43% on samples acquired four months post-enrollment. Thus, the framework establishes an efficient, reproducible, and transparent alternative for reliable longitudinal infant biometrics.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40624
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