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Título: Super-resolução para biometria de impressões digitais neonatais: um estudo sobre aprimoramento de imagens visando a equivalência com alta resolução
Título(s) alternativo(s): Super-resolution for neonate fingerprint biometrics: a study on image enhancement toward high-resolution equivalence
Autor(es): Koop, Barbara de Oliveira
Orientador(es): Casanova, Dalcimar
Palavras-chave: Biometria
Recém-nascidos
Impressões digitais
Biometry
Newborn infants
Fingerprints
Data do documento: 10-Abr-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: KOOP, Barbara de Oliveira. Super-resolução para biometria de impressões digitais neonatais: um estudo sobre aprimoramento de imagens visando a equivalência com alta resolução. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2025.
Resumo: O reconhecimento de impressões digitais neonatais apresenta desafios únicos devido ao pequeno tamanho e à baixa definição das cristas presentes nas digitais de recém-nascidos, frequentemente exigindo equipamentos de aquisição especializados. Como alternativa, técnicas de super-resolução surgem como uma solução promissora para aprimorar imagens capturadas em resoluções mais baixas. Neste estudo, investigamos se métodos de super-resolução baseados em aprendizado profundo são capazes de reconstruir com fidelidade imagens de alta resolução a partir de entradas de baixa resolução, e se essas imagens apresentam desempenho biométrico comparável àquelas obtidas diretamente por scanners de alta resolução. Avaliamos três estratégias de ampliação — incluindo um modelo pré-treinado, uma versão ajustada (fine-tuned) com dados neonatais e uma interpolação bicúbica tradicional — em múltiplos fatores de escala. Nossa análise considera a similaridade visual, pontuações de qualidade biométrica e desempenho em reconhecimento de impressões digitais, utilizando imagens reais de alta resolução como referência. Os resultados indicam que os métodos de super-resolução podem gerar características visuais e biométricas comparáveis às das imagens de alta resolução, especialmente em fatores de escala mais baixos. Além disso, discutimos limitações potenciais e levantamos questões sobre a confiabilidade da fidelidade estrutural em imagens reconstruídas, especialmente em aplicações biométricas sensíveis.
Abstract: Neonatal fingerprint recognition presents unique challenges due to the small size and low ridge definition of infant fingerprints, often requiring specialized acquisition equipment. As an alternative, super-resolution techniques have emerged as a promising solution to enhance fingerprint images captured at lower resolutions. In this study, we investigate whether deep learning–based super-resolution methods can faithfully reconstruct high-resolution fingerprint images from low-resolution inputs, and whether the resulting images exhibit comparable biometric performance to those acquired directly through high-resolution scanners. We evaluate three upscaling strategies—including a pre-trained model, a fine-tuned version tailored to neonatal data, and traditional bicubic interpolation—across multiple scaling factors. Our analysis considers visual similarity, biometric quality scores, and fingerprint matching performance using real high-resolution references as ground truth. The results indicate that super-resolution methods can produce visual and biometric characteristics comparable to those of high-resolution images, particularly at lower scaling factors. Additionally, we discuss potential limitations and raise questions about the reliability of structural fidelity in upscaled images, especially in sensitive biometric applications.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36624
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