Uživatel:Hlinomar

Z HPM wiki
Přejít na: navigace, hledání

Téma semestrální práce : Biometrie - autentizace oční duhovky

Obsah

Biometrie

Biometrie(biometric) je vědní obor, který se zabývá studiem a měřením(metric) anatomických a fyziologických vlastností živých(bio) organismů a také jejich chováním. U lidí můžeme tyto informace využít k rozpoznávání jedinečných biologických charakteristik člověka. V principu se tedy vychází z toho, že některé biologické znaky člověka například DNA, otisky prstů, tvar hlavy, dynamika stisku kláves, charakteristika hlasu, jsou pro každého jedince specifické a s věkem se většinou neměnní. Toho lze s výhodou využít k sestavení jedinečného portrétu každého člověka.

Základní pojmy

Základní pojmy, které se v biometrii používají.

Verifikace

Při verifikaci zadá uživatel nejdříve svou identitu pomocí například svého hesla nebo karty a poté dojde k proměření jeho biologických údajů a porovnání s daty uloženými u jeho profilu v databázi nebo na kartě. Nedochází tedy k procházení celé databáze uživatelů, ale k porovnávají se pouze právě získané hodnoty a hodnoty například uložené pod heslem nebo kartou. Z toho to důvodu je tedy verifikace porovnávání 1:1.

Identifikace

Uživatel nemusí zadávat svou identitu než dojde k porovnání jeho biometrických informací. Uživatel načte svoje biometrická data například otisk prstu, sken duhovky a tyto informace se porovnávají s databází dokud se nenalezne shoda. Vstupním údajem je tedy pouze biometrická identita uživatele. Proto se tato identifikace označuje také jako 1:N.

Srovnání

U srovnání(Matching) dochází k porovnání biometrických vzorků, a u nichž se určuje stupeň shodnosti. Výsledkem je poté takzvané tak zvané skóre.

Skóre je hodnota, která určuje míru podobnosti dvou porovnávaných biometrických předloh. Skóre není přesně definováno žádným standardem a může mít spoustu kombinací. Protože shodnost vzorků při opakovaném porovnání nebude nikdy stoprocentní, tak je důležité aby se tato hodnota správně nastavila a nedocházelo k odmítnutí shodných vzorku lišících se jen malými drobnostmi a také aby došlo k porovnání všech vzorků v databázi, které jsou zde uloženy.

Mez toto je hodnota, která je předem dána správcem zařízení. Vzorky, který mají skóre vyšší, než je stanovená mez, jsou určeny jako vyhovující a ostatní jsou vyhodnoceny jako nevyhovující.

Klasifikace biometrických chyb

Klasifikace chyb"

V biometrii rozlišujeme dva základní druhy chyb a to chybné přijetí a chybné odmítnutí. Pro obě tyto veličiny se předpokládá, že se zkoumá určitý počet biometrických předloh.

Chybné přijetí (FAR)

Chybné přijetí je dáno poměrem počtu biometrických předloh neregistrovaných uživatelů, kterým je chybně umožněn vstup, k počtu všech vzorků, které byly v daném rozsahu testu zkoumány.

Chybné odmítnutí (FRR)

Chybné odmítnutí je poměr uživatelů, kterým biometrický snímač nepovolí přístup, přestože jsou zaregistrováni, k počtu všech vzorků, které byly v daném rozsahu testu zkoumány.

Platí nepřímá úměra těchto hodnot, tzn. čím je menší hodnota FRR, tím je naopak větší hodnota FAR a naopak. Proto obecně v biometrii hledáme hodnoty, kdy se FRR a FAR sobě co nejvíce blíží a samozřejmě jsou nejnižší.

Druhy autentizace

- autentizace otisku prstů
- autentizace oční duhovky
- podle oční sítnice
- podle obličeje
- podle mapy žil na dlani ruky
- podle DNA
- dynamika stisku kláves
- charakteristika hlasu
- charakteristika písma

Autentizace oční duhovky

Schéma oka"

V této části se zaměřím na metodu autentizace oční duhovky.

Duhovka

Duhovka (iris) je orgán v oku. Spolu s čočkou odděluje přední a zadní komoru oční. Uprostřed duhovky se nachází centrální otvor zvaný zornice (pupilla). Hlavní funkcí duhovky je ohraničení předního a zadního segmentu oka. Barva duhovky se považuje u lidí za barvu očí. Duhovka je obvykle silně pigmentová, bývá různě zabarvená, hnědá, zelená, modrá nebo šedivá. Když je v duhovce nedostatek pigmentu, může se to projevovat jako takzvaný albinismus. I přes širokou škálu barev existuje pouze jeden pigment, který významně přispívá k normální lidské barvě duhovky - tmavé barvivo zvané melanin. Struktura oční duhovky je jedinečná pro každého člověka. Ani jednovaječná dvojčata nemají stejnou barvu duhovky. Dokonce barva i mezi oběma očima člověka. se liší.

Autentizace oční duhovky

Základním principem autentizace je pořízení kvalitní fotografie oka CCD snímačem. Kamera s infračerveným ozářením oka pořídí několik snímků ve stupních šedi, které se poté převedou do digitální podoby. Poté se pomocí speciálního softwaru odstraní s fotky přebytečné informace. Používají se matematické detektory kruhových hranic, které přesně naleznou rozhraní mezi duhovkou a zornicí a mezi bělmem a duhovkou. Když je viditelná část duhovky mezi horním a spodním víčkem menší než 50% předpokládané velikosti například mrknutí, snímek se vyhodnotí jako neplatný. Zornice nemusí být přesně kruhová, proto je vhodné po hrubém určení hranice ještě zarovnat aktivní obrys dle skutečných obrysů. Duhovka se poté rozdělí na soustředné kruhy, mapuje se do fázorových diagramů, které obsahují informaci o orientaci, četnosti a pozici specifických ploch, které jsou převedeny pomocí algoritmů do binárního kódu. Výsledný kód se uloží do databáze kde se porovnává s již uloženými vzorky.

Schéma oka"
Schéma oka"


Výhody

Výhodou duhovkové autentizace je vysoká míra přesnosti, FRR: 0,00066%; FAR: 0,00078% rychlost porovnávání okolo 2 vteřin, stálost a neinvazivnost.

Nevýhody

První systémy na rozpoznávání duhovky nebylo těžké obelhat. Díky velice jednoduchému principu, že zařízení pořizuje pouze fotografii oka stačilo před scanner duhovky dát kvalitní fotografii a systém nebyl schopen rozeznat rozdíl.

Testy životnosti

S tím se do značné míry vyrovnávají testy životnosti. Jedná se o různé metody využívající fyziologické vlastnosti oka, které mají za úkol zařízení odhalit zda fotí živé oko. Nejednoduší metodou je test na ověření reakce zornice a duhovky na změnu osvětlení. K tomu se může využívat osvětlení přímo ze samotné kamery. Zornice reaguje na změnu osvětlení zmenšením nebo zvětšením a pomocí matematických algoritmů vyhledávající zornici v obraze se pak taková změna snadno zaznamená. Samozřejmě u fotky žádné změny nenastanou velikosti vlivem osvětlení nenastanou. Druhou metodou je testování životnosti vlivem malých fyziologických periodických změn v průměru zornice. Tato funkce, ale klesá s věkem což se nejeví jako dobrý způsob. Novější a pokročilejší metody zahrnují například spektroskopické měření množství hemoglobinu v krvi. Absorpční maximum hemoglobinu v okysličené krvi se totiž nachází v blízké infračervené oblasti, využívané duhovkovým skenerem.

Ošizení pomocí čoček

Další možností je ošizení rozpoznávání za pomocí kontaktních čoček na očích s uměle nanesenými barvami, které překryjí skutečnou barvu útočníkových očí. Ale umělé čočky nereagují na změnu osvětlení a tak lze i je snadno odhalit.

Uloupení databáze

Útočník se také může rovnou dostat do databáze a ukrást binární kódy jednotlivých uživatelů. V takovém případě jde zpátky rekonstruovat uživatelovu duhovku tak jak jej získalo samo zařízení. Nebo je může odeslat rovnou k porovnání. V takovém případě dojde ale ke 100% schodě s kody uloženými v databázi a to může být podezřelé protože taková možnost je velice nepravděpodobná.

Literatura a zdroje

[1] KŘÍSTEK, Tomáš. Jednoduchý systém pro snímání duhovky. Brno, 2014. Bakalářská práce. Vysoké technické učení v Braze. Fakulta elektrotechnikya komunikacních technologií.

[2] BIOMETRIC [online]. [vid. 9.12.2014]. Dostupné z: http://www.biometricke-ctecky.cz/biometriky/

[3] VESMÍR [online]. [vid. 9.12.2014]. Dostupné z: http://casopis.vesmir.cz/clanek/identifikace-skenem-duhovky

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Navigace
Nástroje