Handwritten Signature Recognition using Neural Networks

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This work is devoted to solving the problem of signature recognition using neural networks. The authors proposed the use of convolutional neural networks to determine the signature class. Signatures play an important role in financial, commercial and legal transactions, their recognition guarantees the security of not only information, but the whole person. The use of neural networks for signature recognition allows you to reliably identify a user in an automated mode. The authors have developed a convolutional neural network, and also proposed an algorithm that consists of image preprocessing, including background segmentation, noise reduction, and image normalization. Image preprocessing improves the quality of the network. Next, feature extraction is performed, which consists of global features, such as the ratio of the height to width of the signature, the maximum horizontal histogram and the maximum vertical histogram, the horizontal center and the vertical center of the signature, the endpoints of the signature, the signature area, training a neural network with extracted features, recognition the owner of the handwritten signature and then predicting the class of the signature.

Purpose – development of a handwritten signature recognition algorithm using neural networks.

Methodology: the methods of computer vision were used in the work; deep learning methods, as well as object-oriented programming methods.

Results: developed a handwritten signature recognition algorithm using a neural network.

Practical implications: the application of the results obtained is useful in forensic analysis of documents, since a person uses a signature on a regular basis to sign checks, legal documents, contracts and other paper media that need protection. Therefore, when someone tries to copy a signature, a problem arises that can lead to undesirable consequences in the form of theft and further use of both personal data and other valuable secret information.

About the authors

Anna V. Pyataeva

Siberian Federal University

Author for correspondence.
Email: anna4u@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-0140-263X
SPIN-code: 2498-2148

Associate Professor of the Department of Artificial Intelligence Systems IKIT SFU, Candidate of Technical Sciences

 

Russian Federation, 26B, Academician Kirensky, Krasnoyarsk, 660074, Russian Federation

Mikhail A. Merko

Siberian Federal University

Email: mmerko@sfu-kras.ru
SPIN-code: 2305-6520

Associate Professor of the Department of Artificial Intelligence Systems IKIT SFU, Candidate of Technical Sciences

 

Russian Federation, 26B, Academician Kirensky, Krasnoyarsk, 660074, Russian Federation

Vladislava A. Zhukovskaya

Siberian Federal University

Email: zhukovskaya.vlada00@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6113-3128

1st year master’s student

 

Russian Federation, 26B, Academician Kirensky, Krasnoyarsk, 660074, Russian Federation

Ivan A. Pinchuk

Siberian Federal University

Email: adelinakorob@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-5537-9730

1st year master’s student

 

Russian Federation, 26B, Academician Kirensky, Krasnoyarsk, 660074, Russian Federation

Maria S. Eliseeva

Siberian Federal University

Email: adelinakorob@mail.ru

2nd year master’s student

 

Russian Federation, 26B, Academician Kirensky, Krasnoyarsk, 660074, Russian Federation

References

  1. Plamondon R., Srihari S. N. Online and off-line handwriting recognition: a comprehensive survey // IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence. – 2000. – Т. 22. – №. 1. – С. 63-84.
  2. Jain A. K., Nandakumar K., Nagar A. Biometric template security // EURASIP Journal on advances in signal processing. – 2008. – Т. 2008. – С. 1-17.
  3. Maiorana E. et al. Cancelable templates for sequence-based biometrics with application to on-line signature recognition // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics-Part A: Systems and Humans. – 2010. – Т. 40. – №. 3. – С. 525-538.
  4. Rua E. A. et al. Biometric template protection using universal background models: An application to online signature // IEEE Transactions on Information Forensics and Security. – 2011. – Т. 7. – №. 1. – С. 269-282.
  5. Grosso E., Pulina L., Tistarelli M. Modeling biometric template update with ant colony optimization // 2012 5th IAPR International Conference on Biometrics (ICB). – IEEE, 2012. – С. 506-511.
  6. Bhunia A. K., Alaei A., Roy P. P. Signature verification approach using fusion of hybrid texture features // Neural Computing and Applications. 2019, vol. 31, p. 8737–8748.
  7. Kumar R., Sharma J., Chanda B. Writerindependent off-line signature verification using surroundedness feature // Pattern recognition letter. 2012, vol. 33(3), p. 301–308.
  8. Hafemann L. G., Oliveira L. S., Sabourin R. Fixed sized representation learning from offline handwritten signatures of different sizes // International Journal on Document Analysis and Recognition. 2018, vol. 21(3), p.219–232.
  9. Yilmaz M., Yanikog B. Score level fusion of classifiers in off-line signature verification // Information Fusion. 2016, vol. 32, p. 109–119.
  10. MacQueen J. Proceedings of the fifth Berkeley symposium on mathematical statistics and probability // Some methods for classification and analysis of multivariate observations. – 1967. – С. 281-297.
  11. Jagtap A. B., Sawat D. D., Hegadi R., Hegadi R.S. Verification of genuine and forged offline signatures using Siamese Neural Network (SNN) // Multimedia Tools and Applications. 2020, vol. 79, p. 35109–35123.
  12. Jain A., Singh S. K., Singh K. P. Handwritten signature verification using shallow convolutional neural network // Multimedia Tools and Applications. 2020, vol. 79, p. 19993–20018.
  13. Ghosh, R. A. Recurrent Neural Network based deep learning model for offline signature verification and recognition system // Expert Systems with Applications. 2021. Vol. 168.
  14. Antonio Giulli, Sujit Pal Keras library is a deep learning tool. Implementation of neural networks using Theano and TensorFlow libraries. - DMK Press, 2017. - 296 p.
  15. Matplotlib 3.6.2 documentation // Matplotlib documentation URL: https://matplotlib.org/stable/index.html (accessed 11/05/2022).
  16. About OpenCV // OpenCV URL: https://opencv.org/about/ (accessed 11/05/2022).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Pyataeva A.V., Merko M.A., Zhukovskaya V.A., Pinchuk I.A., Eliseeva M.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».