Identyfikacja biometryczna.pdf

jak to dział a

Zamachy w Madrycie i Londynie, jak i sytu-

acja polityczna ostatnich lat wywołały zwięk-

szone zainteresowanie metodami identyfika-

cji osb Ï eksperci do spraw bezpieczeństwa

uważają, iż wielu dramatycznym wydarze-

niom można było zapobiec, gdyby w użyciu

były doskonalsze metody identyfikacji osb.

Pomijając kwestie prawne oraz zagrożenie

nadużyciem tego rodzaju technologii, naj-

większe szanse na szybki rozwj mają meto-

dy identyfikacji biometrycznej.

●

Cechy fizyczne s¹ znacznie trudniejsze do podrobie-

nia ni¿ karty magnetyczne,

●

Nie mo¿na zgubiæ swoich odcisków palców, têczów-

ki ani twarzy.

●

Swoich linii papilarnych nie mo¿na zapomnieæ,

w przeciwieñstwie do has³a.

CZYTANIE Z RÊKI

Linie papilarne mo¿na uznaæ za dziwactwo natu-

ry. Drobne fa³dki naskórka na palcach zwiêkszaj¹ zna-

komicie przyczepnoœæ, ale w przeciwieñstwie do np.

opon samochodowych tego samego modelu, które maj¹

identyczny bie¿nik, nie ma dwóch takich samych odcis-

ków palców, nawet u bliŸni¹t. Podobno wzór linii papi-

larnych zale¿y tak od genetyki, jak i od pozycji p³odu

oraz sk³adu p³ynu owodniowego (wygl¹da na to, ¿e

wró¿enie z rêki ma jakieœ podstawy naukowe).

Odciski palców pobrane od dwóch osób mog¹

wydawaæ siê podobne, lecz wprawny analityk (lub od-

powiednie oprogramowanie) mo¿e z ³atwoœci¹ znaleŸæ

ró¿nice.

Marek Utkin

IDENTYFIKACJA

BIOMETRYCZNA

ANALIZA

W filmach porównywanie odcisków palców od-

bywa siê przez nak³adanie obrazów w celu sprawdze-

nia, czy siê pokrywaj¹. W rzeczywistoœci wymaga³oby

to identycznego u³o¿enia skanowanych palców i zu¿y-

wa³oby mnóstwo mocy obliczeniowej, a ta¿e u³atwia³o-

by przechwycenie i skopiowanie zeskanowanych obra-

zów. Zamiast tego wiêkszoœæ systemów rozpoznawania

linii papilarnych porównuje uk³ad cech charaktery-

stycznych odcisku palca (tzw. minucji), co stanowi pod-

stawê identyfikacji. Minucje to pocz¹tki, zakoñczenia,

rozwidlenia, haczyki itp. Wzajemny uk³ad minucji jed-

noznacznie identyfikuje dan¹ osobê. Oprogramowanie

czytnika wynajduje minucje (np. rozdwojenia) i mapuje

ich po³o¿enie wzglêdem siebie (podobnie jak u³o¿enie

gwiazd tworzy gwiazdozbiory). Jeœli dwa odciski maj¹

trzy zakoñczenia wzgórz i dwa rozdwojenia tworz¹ce

taki sam kszta³t i o takich samych wymiarach, istnieje

wysokie prawdopodobieñstwo, ¿e nale¿¹ one do tej

samej osoby. Do uznania dwóch œladów linii papilar-

nych za to¿same wystarczy od kilku do kilkunastu cech

wspólnych – ile – zale¿y to od oprogramowania. W kry-

minalistyce przyjmuje siê, ¿e 12 cech wspólnych wy-

starcza do pewnego okreœlenia to¿samoœci.

Czytniki linii papilarnych nie s¹ nie-

omylne. Skanery optyczne nie zawsze od-

ró¿ni¹ palec od jego zdjêcia, a pojemno-

œciowe mo¿na oszukaæ, stosuj¹c odlew

palca. Obecnie czytniki odró¿niaj¹, czy pa-

lec jest ¿ywy, czy nie (aby kryminalista nie

pos³u¿y³ siê obciêtym palcem), gdy¿ maj¹

wbudowane czujniki temperatury i pulsu,

choæ nawet te systemy mo¿na og³upiæ, sto-

suj¹c ¿elatynowy odlew na³o¿ony na palec.

Problem z systemami biometryczny-

mi jest taki, ¿e jeœli ktoœ wejdzie w nie-

IDENTYFIKACJA BIOMETRYCZNA –

CO TO TAKIEGO?

informacji biologicznej w celu weryfikacji to¿samoœci.

U podstaw biometryki le¿y fakt, ¿e cia³o ludzkie po-

siada pewne niezmienne w³asnoœci, które mo¿na wyko-

rzystaæ w celu odró¿nienia jednych osób od innych.

Stosuje siê nastêpuj¹ce metody identyfikacji biome-

trycznej:

●

Skanowanie linii papilarnych

●

Skanowanie têczówki

●

Identyfikacjê g³osu

●

Rozpoznawanie twarzy

Istnieje wiele sposobów, dziêki którym system

zabezpieczaj¹cy mo¿e stwierdziæ, ¿e ktoœ ma prawo

wejœcia, jest autoryzowanym

u¿ytkownikiem itp. Wiêkszoœæ

systemów opiera siê o:

●

To, co posiadasz (klucz lub kar-

ta z paskiem magnetycznym)

●

To, co wiesz (has³o, numer PIN)

●

Kim jesteœ (wymaga identyfika-

cji linii papilarnych, twarzy, tê-

czówki, g³osu)

Metoda sprawdzania „kim

jesteœ” ma wiele zalet w stosun-

ku do pozosta³ych:

Oprogramowanie czytnika wynajduje minucje

(np. rozdwojenia) i mapuje ich położenie

względem siebie (podobnie jak ułożenie

gwiazd tworzy gwiazdozbiory)

I dentyfikacja biometryczna polega na wykorzystaniu

NAZWA MINUCJI

SYMBOL

WZíR

w języku polskim

w języku łacińskim

Początek

Zakończenie

Rozwidlenie pojedyncze

Rozwidlenie podwjne

Rozwidlenie potrjne

Złączenie pojedyncze

Złączenie podwjne

Złączenie potrjne

Haczyk

Oczko pojedyncze

Oczko podwjne

Mostek pojedynczy

Mostek podwjny

Punkt

Odcinek

Styk boczny

Linia przechodząca

Skrzyżowanie

Trjng

Linia szczątkowa

Minucja typu âMÒ, âmÒ

Initium

Terminatio

Bifurcatio simplex

Bifurcatio duplex

Bifurcatio triplex

Iunctio simplex

Iunctio duplex

Iunctio triplex

Unculus

Ocellus simplex

Ocellus duplex

Ponticulus simplex

Ponticulus duplex

Punctum

Segmentum

Iunctura lateralis

Linea intermittens

Decussatio

Tripus

Linea rudimentalis

Minutia âMÒ formis

B 1

B 2

B 3

Jn 1

Jn 2

Jn 3

O 1

O 2

P 1

P 2

J l

L i

T r

L r

piksele tworz¹ obraz

w momencie, gdy

umieœci siê palec na

szklanej p³ytce i mi-

niaturowy aparat cy-

frowy zrobi jego zdjê-

cie. Czytnik posiada

w³asne Ÿród³o œwia-

t³a, oœwietlaj¹ce

wzgórza i doliny na

skórze. Wynikiem

skanowania jest ob-

raz negatywowy

(ciemne pola to

wzgórza, jasne – do-

liny, podobnie jak

przy wykonywaniu

odcisków tuszem).

Przed przes³a-

niem obrazu do po-

równania, procesor

czytnika sprawdza,

czy zdjêcie jest do-

brze naœwietlone

i wyraŸne. Odbywa

siê to przez porówna-

nie stopnia zaciem-

nienia i rozjaœnienia

pikseli, a obraz zbyt

jasny lub zbyt ciem-

ny zostaje odrzucony

i przeprowadza siê nastêpne skanowanie przy zmienio-

nym odpowiednio czasie naœwietlenia.

Gdy procesor uzna, ¿e zeskanowany obraz jest

odpowiedniej jakoœci, nastêpuje porównanie z wzorami

znajduj¹cymi siê w bazie danych.

uprawnione posiadanie np. wzoru linii papilarnych, za-

kres szkód jest wiêkszy ni¿ w przypadku nieuprawnio-

nego poznania kodu PIN. Nowy kod mo¿na wyrobiæ,

tak jak kartê magnetyczn¹, a odcisków palców nie

mo¿na zmieniæ .

SKANOWANIE

CZYTNIKI POJEMNOŒCIOWE

Czytnik linii papilarnych odwzorowuje i digitali-

zuje obraz palca, a oprogramowanie sprawdza, czy

wzór rowków i wypuk³oœci pokrywa siê z wzorem, któ-

ry jest wprowadzony do komputera i pe³ni rolê has³a.

Istniej¹ dwa podstawowe rodzaje czytników linii papi-

larnych – optyczne i pojemnoœciowe.

Podobnie jak czytniki optyczne, czytniki pojemno-

œciowe tworz¹ obraz wzgórz i dolin, tworz¹cych odcisk

palca, lecz zamiast œwiat³a pos³uguj¹ siê pr¹dem elek-

trycznym. Czujnik w takim czytniku sk³ada siê z jedne-

go lub kilku uk³adów scalonych, z naniesion¹ siatk¹ ma-

³ych komórek. Ka¿da z nich zawiera dwie przewodz¹ce

p³ytki pokryte izolatorem – kondensator. Komórki s¹ bar-

dzo ma³e – mniejsze ni¿ szerokoœæ rowka na palcu. Czuj-

nik jest po³¹czony z integratorem – obwodem elektrycz-

nym zwi¹zanym z inwersyjnym wzmacniaczem opera-

cyjnym. Jest to skomplikowane urz¹dzenie pó³przewod-

nikowe, zmieniaj¹ce i porównuj¹ce napiêcia. Jeden jego

obwód jest po³¹czony z mas¹, drugi zaœ – pêtla sprzê¿e-

CZYTNIKI OPTYCZNE

Dzia³aj¹ na zasadzie podobnej jak biurowe lub

domowe skanery do kopiowania zdjêæ i dokumentów.

Wyposa¿one s¹ w matrycê optyczn¹ (CCD), która za-

mienia œwiat³o na impulsy elektryczne. Jasne i ciemne

Mysz do komputera z wbudowanym czytnikiem linii papilarnych

Skomputeryzowane czytniki linii papilarnych od wielu lat występują w filmach

szpiegowskich i sensacyjnych, lecz do czasw obecnych znajdowały zastosowa-

nie przede wszystkim w ośrodkach wojskowych i agencjach wywiadowczych.

Obecnie stały się znacznie popularniejsze i można je spotkać w budynkach

o wysokim poziomie bezpieczeństwa, na policji, a nawet w myszach i klawiatu-

rach komputerowych. Można kupić podłączany do portu USB osobisty czytnik li-

nii papilarnych już za ok. 400 PLN. Dzięki niemu twj komputer będzie chroniony

przez zaawansowaną technologię biometryczną Ï w celu uzyskania dostępu do

niego, wyłączenia wygaszacza ekranu itp., zamiast (lub oprcz) wprowadzania

hasła, będzie trzeba zidentyfikować swoje linie papilarne.

Jednak czytniki linii papilarnych można rwnież oszukać.

jak to dział a

Uwa ż aj, ż eby nie ukradli wzoru

Twoich linii papilarnych, bo nie zmienisz

przecie ż odciskw swoich palcw

nia zwrotnego – z omawianym ju¿ kondensatorem. Po-

wierzchnia palca dzia³a jako trzecia ok³adzina konden-

satora, oddzielona przez warstwy izolacyjne struktury

zawieraj¹cej komórki kondensatorów oraz, w przypadku

rowków w odcisku palca – warstwê powietrza. Zmiana

odleg³oœci pomiêdzy ok³adzinami kondensatora zmienia

jego pojemnoœæ, a z palca jest tworzona mapa punktów

o ró¿nych pojemnoœciach.

G³ówn¹ zalet¹ skanera pojemnoœciowego jest to,

¿e wymaga rzeczywistego obiektu, nie zaœ odwzorowa-

nia, którym mo¿na oszukaæ skaner optyczny, i równie¿

jest mniejszy. Poza tym zarys odczytywanych linii papi-

larnych pochodzi z g³êbi skóry. To z kolei oznacza nie-

wra¿liwoœæ na proste uszkodzenia opuszka palca.

Te punkty wêz³owe s¹ mierzone, aby stworzyæ

kod numeryczny, czyli szereg liczb, reprezentuj¹cych

twarz w bazie danych. Dla programu FaceIt wystarczy

od 14 do 22 punktów wêz³owych, by przeprowadziæ

proces rozpoznawania.

PROGRAM

Aby kogoœ zidentyfikowaæ, oprogramowanie roz-

poznawania twarzy porównuje aktualnie przechwycone

obrazy z tymi znajduj¹cymi siê w bazie danych. Proces

dzieli siê na nastêpuj¹ce etapy:

Wykrywanie – gdy

system jest pod³¹czony

do kamer nadzoru i

podgl¹du, oprogramo-

wanie przeszukuje ob-

raz bêd¹cy w polu wi-

dzenia kamery w po-

szukiwaniu twarzy. Je-

œli w polu widzenia

znajduje siê twarz, zo-

staje wykryta w u³am-

ku sekundy. Odpo-

wiedni algorytm s³u¿y

do odnajdowania twa-

rzy przy niskiej roz-

dzielczoœci. Gdy w ob-

razie niskiej rozdzielczoœci pojawia siê twarz, system

prze³¹cza podgl¹d na tryb wysokiej rozdzielczoœci.

ROZPOZNAWANIE TWARZY

Rozpoznawanie twarzy jest jedn¹ z najbardziej

zdumiewaj¹cych ludzkich umiejêtnoœci i systemy kom-

puterowe dopiero ucz¹ siê tego, choæ dzieci zdolnoœæ tê

nabywaj¹ wkrótce po urodzeniu. Programy rozpozna-

wania twarzy zamieniaj¹ obraz w kod, który mo¿e byæ

porównywany z tysi¹cami, jeœli nie milionami innych.

Oprogramowanie takie mo¿e byæ stosowane przy wy-

borach, œledzeniu kryminalistów, jako zabezpieczenie

przy bankomatach i komputerach.

Komputerowe rozpoznawanie twarzy jest wzglêd-

nie now¹ technik¹. Jednym z programów s³u¿¹cych do

tego celu jest FaceIt, umo¿liwiaj¹cy porównywanie zdjêæ

zrobionych w t³umie (np. na stadionie) ze zdjêciami z

kartoteki przestêpców. Systemy tego rodzaju pozwalaj¹

na np. wyszukiwanie przestêpców w du¿ych grupach

ludzi, przy wykorzystaniu typowych kamer systemów

zabezpieczeñ, np. bankowych lub ulicznych.

Ustawienie – gdy

twarz zostanie wykry-

ta, program okreœla,

w jakiej pozycji wzglê-

dem kamery siê znaj-

duje, jak¹ ma wielkoœæ

i jak jest ustawiona.

TWARZ

Twarz jest jedn¹ z najbardziej charakterystycz-

nych cech pozwalaj¹cych zidentyfikowaæ cz³owieka.

Ludzie rozwijali umiejêtnoœæ rozpoznawania twarzy od

milionów lat, komputery robi¹ to od niedawna, lecz w

przeciwieñstwie do œledczego, komputer mo¿e analizo-

waæ ujêcia ze stadionu, a nawet kamer internetowych.

Aby program móg³ wyodrêbniæ twarz z t³a (i nie

pomyli³ jej np. z balonem, trzymanym przez kogoœ), na-

le¿a³o wprowadziæ do pamiêci komputera model „twa-

rzy podstawowej”. Dopiero gdy komputer jest w stanie

rozpoznaæ twarz jako osobny obiekt, mo¿na wprowa-

dzaæ dane dotycz¹ce cech charakterystycznych. Twarz

posiada pewne wyró¿niaj¹ce j¹ „szczegó³y krajobrazu”.

S¹ tam wzgórza i doliny sprawiaj¹ce, ¿e cz³owiek na

pierwszy rzut oka mo¿e odró¿niæ twarz Klaudii Schiffer

od twarzy Andrzeja Go³oty. Komputery do niedawna

mia³y z tym spore problemy. Program FaceIt definiuje

80 tzw. cech wêz³owych ludzkiej twarzy. Oto kilka

z nich, branych pod uwagê przez oprogramowanie:

– Odleg³oœæ pomiêdzy oczami

– Szerokoœæ nosa

– G³êbokoœæ oczodo³ów

– Po³o¿enie koœci policzkowych

– Kszta³t i po³o¿enie linii szczêki

– Kszta³t i po³o¿enie podbródka

Normalizacja – obraz

g³owy jest przeliczany

do odpowiedniej skali

i obracany tak, aby

móg³ zostaæ mapowa-

ny w odpowiedniej

skali i pozycji.

Reprezentacja – system przetwarza dane twarzy na

odpowiedni kod. Proces kodowania u³atwia porów-

nywanie w³aœnie pozyskanego obrazu twarzy z da-

nymi przechowywanymi przez system.

Dopasowanie – œwie¿o pozyskane dane

s¹ porównywane z danymi przechowy-

wanymi i (jeœli siê uda) – zostaj¹ po³¹-

czone z przynajmniej jednym obrazem

twarzy w bazie danych.

G³ównym sk³adnikiem systemu roz-

poznawania twarzy FaceIt jest algorytm

Analizy Cech Lokalnych (Local Feature Analysis, LFA).

Ka¿dy obraz twarzy jest zapisany jako 84-bajtowy plik.

System jest w stanie porównywaæ z³o¿one obrazy twa-

rzy z prêdkoœci¹ do 60 milionów na minutê. Po przepro-

wadzeniu porównañ, system przypisuje porównaniu

wartoœæ od 1 do 10. Jeœli wynik przekracza ustalony

wczeœniej poziom, og³oszone zostaje trafienie. Nastêp-

nie na monitorze operatora pojawiaj¹ siê dwa zdjêcia,

co do których zosta³a stwierdzona zgodnoœæ, aby móg³

je porównaæ osobiœcie.

TRAFIONY, ZATOPIONY

Pierwszymi u¿ytkownikami systemów

rozpoznawania twarzy zosta³y agencje ds.

walki z przestêpczoœci¹, wykrywaj¹ce w t³u-

mie kryminalistów. Nastêpnym zastosowa-

niem systemów rozpoznawania twarzy by³o

(zastosowane po raz pierwszy w Meksyku) zapobiega-

nie dwu- i wielokrotnemu rejestrowaniu siê i g³osowa-

niu podczas wyborów. Komputerowe rozpoznawanie

twarzy znajduje potencjalne zastosowanie tak¿e przy

bankomatach. Ma ono zapobiec oszustwom i wykorzy-

stywaniu kradzionych kart kredytowych.

Ta technika mo¿e tak¿e znaleŸæ zastosowanie

przy ochronie danych komputerowych – w praktyce

wystarczy do tego celu odpowiednie oprogramowanie

i kamera internetowa przy komputerze.

tendencje, rewelacje

Bacillus mycoides

miejscach np. na p³ytkach krzemo-

wych. Komórki tych bakterii otacza-

j¹ powierzchniowe bia³ka, które

wi¹¿¹ siê z odpowiednimi nano-

cz¹steczkami i dziêki temu na

trwale ³¹cz¹ siê z nanopodzespo³a-

mi. Okaza³o siê, ¿e pr¹d elektrycz-

ny mo¿e przesuwaæ bakterie na

krzemowych p³ytkach i unierucha-

miaæ je w okreœlonym po³o¿eniu,

a Bacillus mycoides s¹ bardzo „po-

rêczne”, poniewa¿ s¹ du¿e i maj¹

niewielk¹ gêstoœæ.

Bakteriami manipulowano na

krzemowej powierzchni za pomoc¹

Nanorurki węglowe

Klejenie nanomaszyn

Wiktor Kakowski

zajmuj¹ca siê miêdzy innymi

superminiaturowymi maszyna-

mi o wymiarach liczonych w miliar-

dowych czêœciach metra. Tak mi-

niaturowe konstrukcje trudno spa-

jaæ. Naukowcy wpadli na pomys³,

aby ³¹czyæ nanopodzespo³y ma-

szyn, pos³uguj¹c siê bakteriami jak

klejem. Naukowcy z University of

Wisconsin-Madison u¿yli pa³eczko-

watej bakterii Bacillus mycoides

o d³ugoœci oko³o 5 mikrometrów.

Przyklejone do bakterii wêglowe

nanorurki mo¿na umieszczaæ

w bardzo precyzyjnie dobranych

z³otych elektrod oddzielonych nie-

wielk¹ luk¹. Gdy trafiaj¹ w lukê

miêdzy elektrodami, daje siê to

wykryæ poprzez zmianê pr¹du. Przy

odpowiednio zwiêkszonym napiê-

ciu œciana komórkowa ulega znisz-

czeniu, a bakteria zostaje unieru-

chomiona. W ten sposób da³oby siê

sk³adaæ mikroskopijne urz¹dzenia

i tworzyæ biologiczne czujniki no-

wej generacji – poinformowano

podczas zjazdu American Chemical

Society w San Diego.

Oprócz ³¹czenia miniaturo-

wych elementów, podobny system

mo¿e znaleŸæ zastosowanie przy

wykrywaniu szkodliwych czynni-

ków biologicznych – na przyk³ad

przetrwalników w¹glika czy niektó-

rych szczepów bakterii Escherichia

coli . Wystarczy pokryæ elektrody

cz¹steczkami pasuj¹cymi do odpo-

wiednich patogenów.

Nanorezonator

N anotechnologia to dziedzina

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: