بیومتریک چیست؟


1397/08/01 12:52:17 ب.ظ

بیومتریک Biometric چیست؟

کلمه بیومتریک Biometric از ترکیب دو کلمه یونانی Bio (زندگی) و metrikos (تخمین) تشکیل شده است. بایومتریک عبارتست از تشخیص هویت اشخاص با استفاده از خصوصیات فیزیولوژی و رفتاری آنها. این یک تعریف کلی از واژه بیومتریک است و می توان گفت همه افراد در زندگی روزمره خود ناخودآگاه از بیومتریک استفاده می کنند. به عنوان مثال هویت افراد را از روی صدا، چهره و حتی طرز راه رفتن شان میتوان تشخیص داد. بنابراین می توان تاریخچه استفاده از بیومتریک را به قدمت تاریخ بشری دانست.

و اما بیومتریک از کجا شروع کرده و به کجا رسید است؟

قرن حاضر را می توان اوج پیشرفت تکنولوژی در زمینه احراز هویت دانست ولی این پیشرفت ازکدام آیتم شروع شده و به کجا رسیده است موردی است که در این مقاله به آن پرداخته می خواهد شد.

اولین کاربرد تشخیص هویت بیومتریک اثرانگشت:

biometrics history

در اوایل قرن بیستم استفاده از تکنیکهای تشخیص اثر انگشت برای تحقیقات جنایی در غرب با الهام از تمدن شرق متداول گشت. در آن زمان لازم بود تصویر هر ۱۰ انگشت با جوهر خاصی ثبت گردد. اما در اواخر دهه ۱۹۶۰، ابداع سیستمهای ثبت اثر انگشت زنده به صورت الکترونیکی Live-Scan Systems انقلابی در صنعت تشخیص اثر انگشت به وجود آورد. به سرعت پایگاه‌های داده از اثر انگشت افراد ایجاد شد و محققان هر روز فناوری تازه‌ای معرفی می‌کردند که با دقت و سرعت بیشتری فرد مورد نظر را از بین انبوهی از افراد شناسایی نمایند. با پیشرفت تکنولوژی، تبهکاران نیز دست به کار شده و روشهای پیچیده‌ای از تقلب Fake Fingerprint را ابداع نمودند. ساده‌ترین روش تقلب، ثبت اثر انگشت فرد بر روی کاغذ (۲ بعدی) است. فناوری با ترکیب روشهای امنیتی (الکترواستاتیک، ترمودینامیک و...) مختلف به جنگ تقلب در سیستمهای امنیتی رفته‌است. امروزه تشخیص اثر انگشت به عنوان دقیقترین و سریعترین روش بیومتریک در جهان نظیر کاربردهای امنیتی در سیستمهای کنترل دسترسی و کاربردهای تجاری نظیر ساعتهای حضور و غیاب کاربرد بسیاری دارد. حال که کمی در مورد تاریخچه اثرانگشت صحبت کردیم وقت آن است که بررسی کنیم که این اثرانگشت که تمام افراد دنیا از بدون تولد به همراه دارند چگونه است و چگونه قابل استفاده است.

بیومتریک اثر انگشت:

در سال ۱۸۵۸ ميلادی ويليام هرشل انگليسی بعد از ۲۸ سال مطالعه بر روی اثر انگشت مربوط به کارگران هندی که در کمپانی هند شرقی مشغول کار بودند به تجاربی دست يافت و به اين نتيجه رسيد که آثار انگشتان هر کس متعلق به خودش می باشد و همچنين اين اثر انگشت در طول عمر تغيير نمی کند.خطوط سر انگشتان ما لوله ای شکل می باشد که در کف دست و پا نيز وجود دارد . ولی در ساير قسمتهای بدن پوست به شکل زاويه می باشد. اين خطوط لوله ای شکل تقريبا موازی می باشند که دارای برجستگی و فرو رفتگی می باشند و نقاط بر جسته جوهر را به خود می گيرند.اين خطوط لوله ای شکل که تقريباٌ به موازی و امتداد هم حرکت می کنند به طور کلی الگوهای اصلی اثر انگشت به سه دسته کمانی ، حلقه ای و مارپیچی تقسیم می شوند.

biometric-pattern

 تا به اینجا در مورد تاریخچه بیومتریک و اثرانگشت صحبت کردیم حال نوبت آن رسیده که بررسی کنیم، تکنولوژی شناسایی اثرانگشت که جز اولین سری بیومتریک برای احراز هویت است پس از گذشت سالها چه تغییری کرده است و امروزه به چه صورت در صحنه امنیت نقش آفرینی می کند.

<<دشمن بزرگ امنیت، اثر انگشت جعلی>>

اثرانگشتهای ساخته شده با موادی مانند خاک رس، ژلاتین، سیلیکون و لاستیک، اثرانگشت جعلی نامیده می شود.

تجزیه و تحلیل اثرانگشت جعلی و واقعی چگونه صورت می گیرد؟

در تصویربرداری از اثر انگشت، ویژگی های متفاوتی وجود دارد که نشان دهنده ساختار انگشتان است: توزیع توخالی، تیز بودن لبه، منظم بودن مرز برجستگی و فرورفتگی و سایر موارد . این ویژگی های جسمانی سطح انگشت معمولا به اندازه کافی کوچک و دقیق است که توسط مواد ساده و نرم جعلی مانند سیلیکون، لاستیک و ژلاتین کپی می شود. معمولا یک اثرانگشت جعلی کامل ساخته می شود. تقریبا هر انگشت جعلی می تواند نشانه هایی از عدم طبیعی بودن را مانند مرزهای تیزغیر طبیعی، تعداد بسیار زیادی از حباب های سفید یا حباب های سیاه و سفید در ناحیه اثر انگشت، قله های غیر طبیعی در توزیع هیستوگرام خود در نمونه تصویربرداری از آن نشان دهد با رعایت ترکیبی از ویژگی های بسیار غیر عادی می توان انگشت های متعدد جعلی به طور موثر شناسایی و رد نمود.

راه حل چیست؟

تکنولوژی تشخیص اثرانگشت زنده (LFD) بر اساس تجزیه و تحلیل ویژگی های تصویری پویا و استاتیک اثر انگشتان میباشد . با استفاده از الگوریتم پیشرفته تجزیه و تحلیل برای تشخیص ناهنجاری ها در الگوهای در حال تغییر پویای اثر انگشت و چندین ویژگی استاتیک زنده یا غیر طبیعی از اثرانگشتان میتوان، انگشت های جعلی را به طور واضح از اثر انگشتان واقعی تشخیص داد. انگشتان به تدریج با سطح سنسور تماس می گیرند، انگشتان زنده به طور طبیعی تغییراتی در الگوها، شدت برآمدگی و فرورفتگی و جابجایی خطوط اثرانگشت را نشان می دهند، اما در اثرانگشتان جعلی تغییر الگوها ناخوشایند است و ناحیه های جدا شده، ناحیه تیرگی سطوح، تغییر شکل مرزی تحریف شده و جابجایی قسمت مرکزی اثرانگشت را نشان می دهد. سنسورها اثرانگشت با شناسایی این ناهنجاری ها در الگوهای تغییر پویا و از طریق تحلیل مداوم تصاویر اثر انگشت، اثرانگشت های جعلی از اثرانگشتان واقعی جدا می کنند.

بیومتریک تشخیص چهره:

فرم هندسی یک چهره نیز از پارامترهای مورد اندازه‌گیری در سیستم‌های بیومتریک است یکی از کاربردهای این سیستم‌ها، استفاده در سیستم‌های مالتی بیومتریک جهت افزایش دقت است. تصویر چهره یک کاربر می‌تواند توسط یک دوربین با یک رزولوشن ۲۴۰*۳۲۰ و اقلاً ۳ تا ۴ فریم را تولید کند، گرفته می‌شود.

دو روند اصلی برای تشخیص چهره انجام می‌شود:

• روند کلی یا کل چهره

• خصوصیات پایه‌ای چهره

بر شناسایی و تشخیص نقاط ثابت و معین در چهره که با مرور زمان کمترین حساسیت و تغییری را از خود نشان می‌دهند شامل: قسمتهایی از چشم، اطراف بینی و دهان و بخش‌هایی که استخوان گونه را احاطه کرده‌اند تکیه دارد.

یا روند کلی یا کل چهره

در این روش یک تصویر کامل و یکجا از چهره، بدون لوکالیزه کردن نقاط ویژه مورد پردازش قرار می‌گیرد. این متد از تکنولوژیهای زیرجهت پردازش چهره بهره می‌گیرد:

• تحلیل آماری

• شبکه‌های عصبی

بیومتریک تشخیص عنبیه:

عنبیه قسمت رنگی چشم است که ترکیبی است از نوعی ماهیچه به شکل دایره با یکسری خطوط شعاعی، لایه‌ای یا توری مانند که در پیش از تولد انسان شکل گرفته‌است و تا زمان مرگ تقریباً هیچ تغییری نمی‌کند. این ماهیچه شامل یکسری کارکترها مانند: خطوط، حلقه‌ها، حفره‌ها، شیارها، تارها، لکه‌ها و... است که قابل تفکیک می‌باشند. می‌توان گفت که عنبیه چشم همه افراد با یکدیگر متفاوت است. تصویر عنبیه معمولاً توسط یک دوربین تک رنگ مادون قرمز (۷۰۰–۹۰۰nm) که مجهز به سنسور CCD است گرفته می‌شود. معمولاً فاصله دوربین تا چشم باید چیزی در حدود ۱۸ اینچ باشد. (تابش نور به عنبیه سپس اندازه‌گیری بازگشت آن) فرایند پردازش بدین شکل است که ابتدا مکان و اندازه مردمک در تصویر مشخص شده و سپس با به دست آوردن مکان و اندازه عنبیه، کلیه تصویر عنبیه که در میان این دو دایره قرار دارد به شکل مستطیلی با ابعاد معین تبدیل می‌شود، این تکنیک باعث می‌شود تا با کوچک یا بزرگ شدن مردمک تصویر مستطیل شکل تقریباً ثابت بماند تا در انجام فرایندهای بعدی مشکلی نباشد. تصویر موجود در مستطیلی با ابعاد معین دارای مشخصه‌های قابل تبدیل به کدهای باینری است، در این تبدیل‌ها روش‌های مختلفی وجود دارد که هر یک مزایا و معایب خودرا دارند. پس از بدست آوردن الگوی باینری، با استفاده از بدست آوردن فاصله همینگ بین الگوی موجود با الگوی بدست آمده می‌توان نتیجه تطبیق را بدست آورد. در روش‌های دیگری مانند نمونه یابی در مکانهای مشخص با برداشت چند نمونه از قسمتی از تصویر عنبیه که مشخصات قابل توجهی دارد، در زمان تشخیص با استفاده از نمونه‌های ذخیره شده و مکان یابی نمونه‌ها، عنبیه افراد قابل تشخیص است. این سیستم دارای قابلیت خوبی در تشخیص افراد است بدین دلیل که عنبیه هم منحصربه‌فرد است و هم در برابر گذشت زمان مقاوم، ولی متأسفانه حجم الگوها در این روش بسیار بالا است، این تکنولوژی بسیار گران است، کاربر پسند نیست و به دلیل اینکه در حین نمونه برداری لازم است که چشم کاملاً بی حرکت باشد لذا الگو برداری ممکن است دقیق نباشد.

بیومتریک تشخیص شبکیه:

شبکیه چشم در منتهی‌الیه کره چشم قرار دارد که شامل یکسری رگ‌های خونی است که این مویرگها داری اشکال مختلفی هستند، این خصیصه در افراد منحصربه‌فرد است. با قرارگیری چشم کاربر در یک مکان مشخص، یک دسته نور ماوراء قرمز یا نور سبز با طول موج کوتاه به شبکیه چشم تابیده می‌شود و بازتاب آن توسط یک دوربین CCD اندازه‌گیری می‌شود. این روش تقریباً مشابه شناسایی از طریق عنبیه می‌باشد. با توجه به توضیحات مذکور می توان سطح بندی زیر را برای دستگاهی حضور و غیاب در بازار مصرفی ایران به صورت زیر تقسیم بندی نمود.

1- دستگاه های اثر انگشت و کارتخوان که جز دستگاه هایی با بازار مصرف گسترده در میان سازمانها و شرکتهای کوچک و بزرگ است.

2- دستگاه تشخیص چهره که حدود 7 سال است وارد بازار ایران شده است و مورد مصرف واحدهایی که افراد آنها اثرانگشت مخدوش دارند یا تمایل دارند از نسل نوین تکنولوژی استفاده کنند. البته نوع کاربری این دستگاه آن را محبوب مراکز پزشکی و بهداشتی نموده است.

3- دستگاه های تشیص عنبیه و شبکیه که مورد استفاده ساختارهای امنیتی است که البته بیشتر بازار کنترل تردد و امنیتی دارد تا حالت حضور و غیاب پرسنلی.