Offline signature verification using writer-dependent ensembles and static classifier selection with handcraft features

Orientador: Eduardo TodtDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa : Curitiba, 17/02/2022Inclui referências: p. 85-94Área de concentração: Ciência da ComputaçãoResumo: Reconhecimento e identificação de assinaturas em documentos e manuscritos são tarefas desafiadoras que ao longo do tempo vêm sendo estudadas, em especial na questão de discernir assinaturas genuínas de falsificações. Com o recente avanço das tecnologias, principalmente no campo da computação, pesquisas nesta área têm se tornado cada vez mais frequentes, possibilitando o uso de novos métodos de análise das assinaturas, aumentando a precisão e a confiança na verificação delas. Ainda há muito o que se explorar em pesquisas desta área dentro da computação. Verificações de assinaturas consistem, de forma geral, em obter características acerca de um a assinatura e utilizá-las para discerni-la das demais. Estudos propondo variados tipos de métodos foram realizados nos últimos anos a fim de aprimorar os resultados obtidos por sistemas de verificação e identificação de assinaturas. Diferentes formas de extrair características têm sido exploradas, com o o uso de redes neurais artificiais voltadas especificam ente para verificação de assinaturas, como a ResNet e a SigNet, representando o estado-da-arte nesta área de pesquisa. Apesar disso, métodos mais simples de extração de características ainda são muito utilizados, como o histograma de gradientes orientados (HOG), o Local Binary Patterns (LBP) e Local Phase Quantization (LPQ) por exemplo, apresentando, em muitos casos, resultados similares ao estado-da-arte. Não apenas isso, mas diferentes formas de combinar informações de extratores de características e resultados de classificadores têm sido propostos, como é o caso dos seletores de características, métodos de comitê de máquinas e algoritmos de análise da qualidade das características. D esta form a, o trabalho realizado consiste em explorar diferentes métodos de extração de características com binados em um conjunto de classificadores, de maneira que cada conjunto seja construído de forma dependente do autor e seja especificam ente adaptado para reconhecer as melhores características para cada autor, aprendendo quais com binações de classificadores com determinado grupo de características melhor se adaptam para reconhecer suas assinaturas. O desempenho e a funcionalidade do sistema foram comparados com os principais trabalhos da área desenvolvidos nos últimos anos, tendo sido realizados testes com as databases CEDAR, M CYT e UTSig. A pesar de não superar o estado-da-arte, o sistema apresentou bom desempenho, podendo ser com parado com alguns outros trabalhos importantes na área. Além disso, o sistema mostrou a eficiência dos classificadores Support Vector M achine(SVM ) e votadores para a realização da meta-classificação, bem como o potencial de alguns extratores de características para a área de verificação de assinaturas, com o foi o caso do Compound Local Binary Pattern(CLBP).Abstract: Signature recognition and identification in documents and manuscripts are challenging tasks that have been studied over time, especially in the matter of discerning genuine signatures from forgeries. With the recent advancement of technologies, especially in the field of computing, research in this area has become increasingly frequent, enabling the use of new methods of analysis of signatures, increasing accuracy and confidence in their verification. There is still much to be explored in research in this area within computing. Signature verification generally consists in obtaining features about a signature and using them to distinguish it from others. Studies proposing different types o f methods have been carried out in recent years in order to improve the results obtained by signature verification and identification systems. Different ways of extracting features have been explored, such as the use of artificial neural networks specifically aimed at verifying signatures, like ResNet and SigNet, representing the state-of-the-art in this research area. Despite this, simpler methods of feature extraction are still widely used, such as the Histogram of Oriented Gradients (HOG), the Local Binary Patterns (LBP) and the Local Phase Quantization (LPQ) for example, presenting, in many cases, similar results to the state-of-the-art. Not only that, but different ways of combining information from feature extractors and results from classifiers have been proposed, such as feature selectors, machine committee methods and feature quality analysis algorithms. In this way, the developed work consists in exploring different methods of features extractors combined in an ensemble, so that each ensemble is built in a writer-dependent way and is specifically adapted to recognize the best features for each author, learning which combinations of classifiers with a certain group of characteristics is better adapted to recognize their signatures. The performance and functionality of the system were compared w ith the m ain works in the area developed in recent years, w ith tests having been carried out with the CEDAR, M CYT and UTSig databases. Despite not overcoming the state-of-the-art, the system presented good performance, being able to be compared with some other important works in the area. In addition, the system showed the efficiency of Support Vector Machine(SVM ) classifiers and voters to perform the meta-classification, as well as the potential of some feature extractors for the signature verification area, such as the Compound Local Binary Pattern(CLBP)

Offline signature verification using writer-dependent ensembles and static classifier selection with handcraft features

Orientador: Eduardo TodtDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa : Curitiba, 17/02/2022Inclui referências: p. 85-94Área de concentração: Ciência da ComputaçãoResumo: Reconhecimento e identificação de assinaturas em documentos e manuscritos são tarefas desafiadoras que ao longo do tempo vêm sendo estudadas, em especial na questão de discernir assinaturas genuínas de falsificações. Com o recente avanço das tecnologias, principalmente no campo da computação, pesquisas nesta área têm se tornado cada vez mais frequentes, possibilitando o uso de novos métodos de análise das assinaturas, aumentando a precisão e a confiança na verificação delas. Ainda há muito o que se explorar em pesquisas desta área dentro da computação. Verificações de assinaturas consistem, de forma geral, em obter características acerca de um a assinatura e utilizá-las para discerni-la das demais. Estudos propondo variados tipos de métodos foram realizados nos últimos anos a fim de aprimorar os resultados obtidos por sistemas de verificação e identificação de assinaturas. Diferentes formas de extrair características têm sido exploradas, com o o uso de redes neurais artificiais voltadas especificam ente para verificação de assinaturas, como a ResNet e a SigNet, representando o estado-da-arte nesta área de pesquisa. Apesar disso, métodos mais simples de extração de características ainda são muito utilizados, como o histograma de gradientes orientados (HOG), o Local Binary Patterns (LBP) e Local Phase Quantization (LPQ) por exemplo, apresentando, em muitos casos, resultados similares ao estado-da-arte. Não apenas isso, mas diferentes formas de combinar informações de extratores de características e resultados de classificadores têm sido propostos, como é o caso dos seletores de características, métodos de comitê de máquinas e algoritmos de análise da qualidade das características. D esta form a, o trabalho realizado consiste em explorar diferentes métodos de extração de características com binados em um conjunto de classificadores, de maneira que cada conjunto seja construído de forma dependente do autor e seja especificam ente adaptado para reconhecer as melhores características para cada autor, aprendendo quais com binações de classificadores com determinado grupo de características melhor se adaptam para reconhecer suas assinaturas. O desempenho e a funcionalidade do sistema foram comparados com os principais trabalhos da área desenvolvidos nos últimos anos, tendo sido realizados testes com as databases CEDAR, M CYT e UTSig. A pesar de não superar o estado-da-arte, o sistema apresentou bom desempenho, podendo ser com parado com alguns outros trabalhos importantes na área. Além disso, o sistema mostrou a eficiência dos classificadores Support Vector M achine(SVM ) e votadores para a realização da meta-classificação, bem como o potencial de alguns extratores de características para a área de verificação de assinaturas, com o foi o caso do Compound Local Binary Pattern(CLBP).Abstract: Signature recognition and identification in documents and manuscripts are challenging tasks that have been studied over time, especially in the matter of discerning genuine signatures from forgeries. With the recent advancement of technologies, especially in the field of computing, research in this area has become increasingly frequent, enabling the use of new methods of analysis of signatures, increasing accuracy and confidence in their verification. There is still much to be explored in research in this area within computing. Signature verification generally consists in obtaining features about a signature and using them to distinguish it from others. Studies proposing different types o f methods have been carried out in recent years in order to improve the results obtained by signature verification and identification systems. Different ways of extracting features have been explored, such as the use of artificial neural networks specifically aimed at verifying signatures, like ResNet and SigNet, representing the state-of-the-art in this research area. Despite this, simpler methods of feature extraction are still widely used, such as the Histogram of Oriented Gradients (HOG), the Local Binary Patterns (LBP) and the Local Phase Quantization (LPQ) for example, presenting, in many cases, similar results to the state-of-the-art. Not only that, but different ways of combining information from feature extractors and results from classifiers have been proposed, such as feature selectors, machine committee methods and feature quality analysis algorithms. In this way, the developed work consists in exploring different methods of features extractors combined in an ensemble, so that each ensemble is built in a writer-dependent way and is specifically adapted to recognize the best features for each author, learning which combinations of classifiers with a certain group of characteristics is better adapted to recognize their signatures. The performance and functionality of the system were compared w ith the m ain works in the area developed in recent years, w ith tests having been carried out with the CEDAR, M CYT and UTSig databases. Despite not overcoming the state-of-the-art, the system presented good performance, being able to be compared with some other important works in the area. In addition, the system showed the efficiency of Support Vector Machine(SVM ) classifiers and voters to perform the meta-classification, as well as the potential of some feature extractors for the signature verification area, such as the Compound Local Binary Pattern(CLBP)