Контроль доступа по геометрии кисти руки

В биометрии для идентификации человека большое распространение получил метод аутентификации по геометрии кисти руки. Из-за того, что отдельные параметры формы руки не являются уникальными, ис-

Кухарев Г.А. Биометрические системы: Методы и средства идентификации личности человека. СПб.: Политехника, 2001. 240 с.

пользуются совокупности несколько характеристик. Ключевыми признаками здесь являются размер, форма кисти руки, изгибы, длина и толщина пальцев, расстояние между суставами и структура кости, определенные информационные знаки на тыльной стороне руки. Также геометрия руки включает в себя мелкие детали (например, морщины на коже). Специалисты насчитывают порядка 90 отличительных особенностей. В реальных биометрических системах используется гораздо меньше, но и этого хватает для продуктивного использования этого идентификатора.

БСКД по кисти руки по популярности уступают только дактилоскопическим считывателям, а по надежности идентификации личности (вероятности ошибок первого и второго рода) стоят почти на одном уровне со считывателями радужной оболочки или сетчатки глаза.

Системы идентификации по геометрии руки широко распространены, что является доказательством их удобства для пользователей. Использование этого параметра привлекательно по ряду причин. Процедура получения образца достаточно проста и не предъявляет высоких требований к изображению. С точки зрения компактности образа этот класс систем является самым экономичным. В простейшем варианте хранится только информация о длине и ширине пальцев, для чего требуется всего 9 байт. На процесс идентификации не влияют ни температура, ни влажность, ни загрязненность. Подсчеты, производимые при сравнении с эталоном, очень просты и могут быть легко автоматизированы.

Существует несколько основных подходов к анализу геометрических характеристик кисти руки.

Первый подход используется с 1976 г. и основан чисто на геометрических характеристиках кисти руки (рис. 2.38).

Для построения геометрических измерений кисти используется 10 исходных контрольных точек силуэта кисти руки. На основе этих контрольных точек производятся последующие измерения учитываемых идентификационных признаков кисти:

  • • ширина ладони (1 измерение);
  • • радиус вписанной в ладонь окружности (1 измерение);
  • • длины пальцев, определяемые как расстояния от выделенных верхних контрольных точек до середин линий, соединяющих нижние контрольные точки (5 измерений);
  • • ширина пальцев (12 измерений);

• высота кисти руки на уровнях: а, b и с (3 измерения).

Все 22 признака объединяются в так называемый вектор значений.

Учет геометрических характеристик кисти руки

Рис. 2.38. Учет геометрических характеристик кисти руки

Возможно использование и других признаков, например, углов между контрольными точками, средних значений и дисперсии значений исходных признаков и др.

При регистрации субъекта прикладывание его кисти, измерения и получение вектора значений производят несколько раз. После этого соответствующие геометрические признаки вектора значений усредняются и получаются признаки эталонного образа (находится центр класса). Вместо нахождения центра класса, в эталоне можно фиксировать минимаксные значения интервала изменения каждого признака.

При аутентификации сравнение предъявленного субъектом биометрического образа кисти руки с эталоном можно осуществлять многими методами, применяемыми в теории распознавания образов (геометрическими, статистическими, параметрическими и др). Наиболее простой из них - геометрический метод, суть которого состоит в нахождении наименьшего расстояния от исследуемого образа до эталона с использованием мер Хэмминга, Евклида и др.

Например, при использовании меры Хэмминга система аутентификации производит анализ N предъявленных параметров на попадание их в установленные для эталона данного авторизованного пользователя минимаксные интервалы, формируя вектор Хэмминга Е = {еь ег, ..., eN}. Если очередной параметр попадает в интервал, то ^=0, в противном случае е=1. В результате анализа будет сформирован вектор Хэмминга Е претендента на доступ. Для авторизованного пользователя этот вектор должен состоять практически из одних нулей. Для «чужого» вектор Е будет иметь много несовпадений с биометрическим эталоном (много единиц). Абсолютное значение расстояния Хэмминга Ех до биометрического эталона определяется как общее число несовпадений с биометрическим эталоном. Расстояние Хэмминга Ех всегда положительно и может изменяться от 0 до N.

Другой подход к анализу геометрических характеристик кисти руки в дополнение к рассмотренным использует образовые характеристики (узор на ладони, состоящий из пяти основных линий) (рис. 2.39).

Учет образовых характеристик кисти руки

Рис. 2.39. Учет образовых характеристик кисти руки

Более сложный метод - снимать несколько геометрических характеристик и полутоновое изображение складок кожи на сгибе между фалангами (рис. 2.40). Снимаются четыре характеристики, из которых три являются скалярами и относятся к размерам пальцев.

Современные системы использует ЗО-технологию идентификации личности по очертаниям ладоней рук и позволяет за 1-2 секунды оценивать более 90 различных характеристик, включая размеры самой ладони, длину и ширину пальцев, очертания суставов, объем кисти, объем пальцев, неровности ладони, расположение складок кожи на сгибах и т.п. Данные о ЗБ-геометрии руки получают путем инфракрасной подсветки руки под разными углами и регистрации данных специальной цифровой телевизионной камерой с разрешением 32 тыс. пикселей. За счет боковых зеркал, которые попадают в обзор телекамеры, устройство также получает информацию о габаритах и объеме кисти руки. Сканер не обращает внимания на детали верхнего покрова руки: шрамы, грязь и т.п. Использование подобного технического решения не позволяет выполнять устройства малогабаритными, так как требуется выносить источники подсветки на расстояние 10-15 см.

Учет смешанных характеристик кисти руки

Рис. 2.40. Учет смешанных характеристик кисти руки

Процесс регистрации занимает около 30 с. Пользователь помещает правую руку на считывающее устройство три раза, процессор и программа преобразовывают изображение в 9-байтный код, который является собирательным образом трех представленных изображений. Для того чтобы биометрическая система могла произвести считывание, человек должен положить ладонь руки на панель устройства, а специальные штырьки-фиксаторы помогают скорректировать ее расположение. Встроенные светодиоды на панели считывателя сигнализируют о корректности расположения ладони, что упрощает взаимодействие человека с устройством.

Образец биометрического считывателя параметров кисти руки HandKey II на основе ЗО-технологии показан на рис. 2.41.

Устройство для считывания параметров кисти руки

Рис. 2.41. Устройство для считывания параметров кисти руки

Процесс подтверждения индивидуальных характеристик с помощью такого устройства занимает около 4 с, включая ввод ПИН, расположение кисти руки на считывателе и проверку.

Идентификация личности по геометрии кисти руки привлекательна по ряду причин. Практически все работающие люди имеют руки, а система обработки исключительных случаев для людей-инвалидов может быть легко разработана. Параметры геометрии кисти руки легко измеряются по сравнению, например, с радужкой и сетчаткой. Процедура получения образца достаточно проста и не предъявляет высоких требований к изображению. Так как последующие подсчеты также довольно просты, достаточно легко могут быть созданы автономные системы.

Метод аутентификации по геометрии кисти руки хорошо сочетается с другими биометрическими методами, особенно с распознаванием отпечатков пальцев. Например, идентификационные системы могут использовать геометрию кисти руки для менее строгой проверки, после которой для более точного установления личности проводится проверка папиллярного узора пальцев.

Пользователи лояльно относятся к системам идентификации личности по геометрии кисти руки. Системы этого класса не предъявляют особых требований к чистоте, влажности, температуре рук.

Достоинства идентификации по геометрии кисти руки сравнимы с достоинствами идентификации по отпечатку пальца с точки зрения надежности, хотя устройство для считывания отпечатков ладоней занимает больше места.

Недостатки БСКД по геометрии кисти руки это:

  • • большие габариты устройств (за некоторым исключением);
  • • невысокая сложность изготовления муляжа для устройств, использующих только геометрические параметры;
  • • контактный способ снятия параметров, вызывающий опасения с точки зрения гигиены.

Габариты БСКД по геометрии кисти позволяют использовать их в основном для контроля доступа в помещения и на объекты.

В настоящее время идентификация пользователей по геометрии руки используется в законодательных органах, международных аэропортах, больницах, иммиграционных службах, жилых домах, резиденциях, офисах и т.д. Использование таких систем в международных аэропортах, на таможенном и миграционном контроле позволяет сократить очереди среди часто летающих пассажиров. Авторизованные пассажиры после регистрации в системе получают карточку с магнитной полосой с закодированной информацией о форме руки. Вместо прохождения паспортного контроля пассажиры подносят карточку и прикладывают руку к считывающему устройству.

Ошибки первого рода для современных биометрических устройств этого класса составляют 10'4 - 105, ошибки второго рода - 10‘7 - 10‘8.

На мировом биометрическом рынке сектор биометрических систем на основе геометрии кисти руки составляет около 2 %.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >