Tehnologia scanrii irisului pentru identificarea i verificarea persoanelorStudent : Gugu Floriana AndreeaUniversitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica , Telecomunicatii si Tehnologia InformatieiMaster : TMAM

Planul prezentriiIntroducereScurt istorieStructura irisuluiTeorieImplementri curenteDirecii viitoare

Tehnologii BiometriceDefiniieUtilizarea automat a caracteristicilor fiziologice i comportamentale pentru determinarea i verificarea identitii persoanelor. [9]ExempleFizionomia facial, amprent, geometria minii, voce, iris, etcRecunoaterea persoanelor dup scanarea irisului este vzut n momentul de fa ca fiind cea mai precis tehnologie biometricFirma Iridian Technologies (liderul mondial n ceea ce privete recunoaterea de iris) afirm faptul c:Cantitatea de informaie care poate fi msurat ntr-un singur iris este cu mult mai mare dect cea din amprente, iar acurateea este mai mare dect n cazul ADN-ului

Un sistem biometric este n principiu un sistem de recunoatere a formelor, care opereaz prin colectarea de date de la un individ, extragerea unui set de caracteristici din datele preluate, i compararea acestora cu un set de date din baza de date. n funcie de contextul aplicrii, un sistem biometric poate opera fie n modul de verificare fie n modul de identificare: n modul de verificare, sistemul valideaz identitatea unei persoane prin compararea datelor biometrice captate cu ceea ce exist n baza de date referitor la persoana respectiv. ntr-un astfel de sistem, un individ care dorete s fie recunoscut posed un elemente de identificare, cum ar fi un PIN (Personal Identification Number Numr personal de identificare), un nume de utilizator, o cartel inteligent, iar sistemul conduce la o comparaie unu-la-unu pentru a determina dac pretendentul este adevrat sau nu (de exemplu, "Aparin aceste date biometrice lui Ion ?"). Verificarea identitii este n mod uzual folosit pentru recunoaterea pozitiv, n care principala int o constituie prevenirea folosirii aceleiai identiti de ctre mai multe persoane. [1] n modul de identificare, sistemul recunoate un individ prin cutarea datelor din baza de date pentru gsirea unei potriviri. De aceea, sistemul conduce la o comparaie unu-la-mai muli pentru a stabili identitatea unei persoane, fr ca aceasta s posede un element de identificare (PIN, parol, etc.).Tehnologii Biometrice

Principalii indicatori biometriciFigura 1. Exemple de caracteristici biometrice: a) ADN, b) ureche, c) fa,d) termogram facial, e) termogram a minii, f) venele minii,g) amprenta degetului, h) modul de mers, i) geometria palmei, j) iris, k) amprenta palmei, l) retina, m) semntura, n) vocea

Scurt istorie a recunoaterii persoanelor dup irisDocumentarea original a ideii - 1949Cartea oftalmologului James DoggartO propunere anterioar? - 1936Oftalmologul Frank BurchAnii 80Filmele cu James BondIdei science fiction

Mai mult istorie1987 A fost acordat primul brevetOftalmologilor Aran Safir i Leonard FlomIdeea propus a fost aceea c oricare doi irii nu sunt identiciAu ntreprins cercetri i documentri ale ideii1989 - Dr. John Daugman (printele din punct de vedere matematic al ideii)1994 Idei i algoritmi brevetai US Patent 5,291,560 - USPTOS-a format Iridian Technologies, care este liderul mondial n ceea ce privete recunoaterea persoanelor dup iris

Anatomia i fiziologia irisuluiSingurul organ intern care este n mod normal vizibil la exterior!Izolat i protejatModificri chirurgicale riscante pentru vedereReea n form de raz a esutului conjunctivDiviziuni radialeListe de detalii Inele, adncituri, etc

Procesul scanrii irisuluiEtape majore:Izolarea imaginii irisuluiCodificarea trsturilor prin demodulare folosind undele 2D Gabor aflate n cuadraturAnalize statistice folosirea distanei Hamming pentru compararea codurilor

Modalitatea de captur a imaginiiO camer video preia o imagine alb-negru de la o distan cuprins ntre 12 i 61cm, n funcie de tipul acesteia. Camera de luat vederi utilizeaz o iluminare apropiat de infra-rou (similar cu cea de la o telecomand TV), care este neinvaziv, aproape invizibil i foarte sigur. n figura din partea dreapt se prezint o camer specializat pentru fotografierea irisului, Authenticam. Aceast camer de luat vederi poate lua imagini ale irisului de la o distan de 45-50 cm, poate fi cuplat la un calculator folosind un port USB sau paralel. Timpul maxim de scanare i convertire a irisului n IrisCode este de 2 secunde. Camera are ncorporate programe software produse de firma Iridian, liderul mondial n aceast tehnologie.Crearea unui IrisCodeImaginea unui ochi este n prim faz procesat de un software care localizeaz prile dinspre interior i dinspre exterior ale irisului i conturul pleoapelor, pentru a extrage doar poriunea de iris. Genele i zonele de reflecie care pot acoperi pri ale irisului sunt detectate i eliminate.Un sofisticat software matematic codific apoi modelul irisului printr-un proces numit demodulare. Acest soft creeaz un cod de faz pentru secvea de structur a irisului, similar cu o secven de cod ADN. Procesul de demodulare folosete funcii denumite unde 2D care genereaz o descriere compact i complet a modelului irisului, neinnd seama de mrimea sa sau de dilatarea pupilei. Dimensiunea codului generat este de 512 octei.Secvena de faz generat este denumit ablonul IrisCode, iar n acest cod se reflect caracteristicile unice ale unui iris ntr-un mod foarte robust, ceea ce permite cutri foarte rapide n baze de date de dimensiuni mari. ablonul IrisCode este apoi criptat pentru a elimina posibilitatea furtului de identitate i pentru a maximiza securitatea.n figura din stnga se prezint un iris i ablonul IrisCode asociat, punctele albe reprezentnd cifra binar 0, iar punctele negre cifra 1.

Izolarea imaginii irisuluiMinimum 70 pixeliUzual, 100-140 pixeliCamere video monocromeLumin vizibilLumin infra-rou 700 900 nmTexturile ies n evidenOperator integro-diferenialDeterminarea frontierei dinspre pupil i dinspre exteriorOperator Gaussian de netezire - G(r)

Transformarea imaginii irisului n imagine polar

Demodulare folosind unde GaborForme de und Gabor 2D n cuadraturFolosite pentru codificarea caracteristicilor irisuluiObinerea codului irisului2,048 bii de faz sunt calculai (256 octei)Informaie de fazAmplitudinea informaiilor legate de prea muli factoriContrast, iluminare, etc

Mai multe despre Gabor(x0,y0) specific poziia formelor de und specific lungimea formelor de und specific un vector al undei de modulaie care poate fi interpretat n coorodnate polare ca frecven spaial

Mai multe despre Gabor

Mai multe despre Gabor

Structura ablonului IrisCode Imaginea polar este divizat n R cercuri concentrice, cu T locaii unghiulare Perechea de filtre este aplicat la fiecare locaie analizat Rspunsul filtrelor se concretizeaz prin valorile 0 sau 1 IrisCode-ul este asamblat ntr-un ir de bii, care este prezentat mai jos, i este unic pentru fiecare persoanCodul de bii IrisCode se creeaz atunci cnd este introdus persoana n baza de date i atunci cnd se dorete recunoaterea acesteia. Avantajul principal l reprezint faptul c modelul stocat n baza de date are o dimensiune foarte mic, de doar 512 octei.

Statistic ...Cheia n recunoaterea dup iris este eecul unui test de independen statistic. [1]Acceptare ochi diferiEuare aceeai ochiCalcularea distanei Hamming (HD)Msur a neconcordanelor

XORDetecteaz neconcordaneleANDProtejeaz mpotriva deteriorrii coduluin jur de 100,000 irii/sec pe un CPU de 300 MHz

Distribuie binomialBii ai codului de faza: 0 sau 1Irii necorelaiDistribuie binomial2.3 milioane de comparaiiIrii diferiiP = .499 = 0.032N = p(1 p)/2 = 244 grade de libertate

Ochi identici geneticPerechi de irii din stnga i dreapta ale aceleiai persoanePatru irii ale gemenilor monozigoticiDistribuia HD648 perechi de la 324 de oameniHD mediu = .497 =.031Ochii nu sunt corelai !

Toleranele recunoateriiTehnica trebuie s fie invariant la schimbri legate de:MrimePoziieOrientareAceste schimbri pot aprea din cauza:Micrii capuluiRotaia de torsiune a ochilor n interiorul orbiteiUnghiurile camerei de luat vederiEtc Pe axe, imaginile rotate:Model de fie din cauciuc omogenSistem de coordonate psuedo-polarIrisul nu este concentric cu pupila

Mediu de decizie idealCondiii de laboratorFactor de zoom fixat, distan i iluminare

Cine folosete aceasta ?Tehnologiile biometrice, n special scanrile de iris, pot fi folosite, i sunt n curs de a fi implementate n diferite zone:Accesul ntr-un calculatorAeroporturiPaapoarteATM-uriAutentificarea utilizatorilor de carduri de creditMulte, multe altele ...

Domenii de utilizare a metodelor biometriceAplicaiile biometricii pot fi divizate n urmtoarele grupe principale:Aplicaiile comerciale, cum ar fi identificarea n cadrul unei reele, e-commerce, acces la Internet, la ATM-uri bancare;Aplicaii guvernamentale, cum ar fi cartela de identificare naional (n cazul Statelor Unite), permisul de conducere, controlul paapoartelor, securitate social, etc.Aplicaii medicale (medicin legal), pentru identificarea cadavrelor, investigarea infractorilor, etc.n figura urmtoare sunt prezentate diferite aplicaii ale biometricii.

Figura 2. Exemple de aplicare a metodelor biometrice(a)-(c) Verificare de amprent; (d) geometria palmelor; (e) recunoatere de iris(f) geometria minii; (g) fizionomia feei; (h) amprent

Implementare n Emiratele Arabe UniteHarta de repartizare a ntregii reele de recunoatere airisului care acoper 17 porturi aeriene, maritime i terestre dinEmiratele Arabe Unite

Puncte forte: Potenial extraordinar de ridicat pentru atingerea unor nivele maxime de acuratee Tehnologia poate fi folosit att n modul de identificare ct i n cel de verificare Mare stabilitate a caracteristicii pe perioada vieii Operaiune care nu necesit aciunea direct a utilizatorului asupra unui dispozitiv Folosit cu mult succes n traficul aerian pentru identificarea piloilor i a cltorilor.Puncte slabe: Achiziia imaginii irisului cere mai mult pregtire i atenie dect orice alt biometric Unii utilizatori nu agreeaz tehnologiile bazate pe fotografierea irisului Ochelarii sau lentilele de contact pot s aib un impact asupra performanei Posibilitate de euare a identificrii n cazul folosirii unor dispozitive a cror calitate nu este tocmai ridicat sau n cazul apariiei unei lumini adversePuncte forte, puncte slabe ...

Preziceri ...

Referine[1]J. Daugman, How Iris Recognition Works, IEEE Trans. CSVT 14(1), 2004, pp. 21 - 30.[2]Iridian Technologies, [Web page] 2003, [Cited 2004 Mar 29] Available at http://www.iridiantech.com[3]J. Daugman, John Daugmans webpage, Cambridge University, Computer Laboratory, Cambridge UK. [Web page] 2004, [Cited 2004 Mar 29] Available at http://www.cl.cam.ac.uk/users/jgd1000/[4]J. Daugman, Anatomy, Physiology, and Development of the Iris, [Online document] 2004, Available at http://www.cl.cam.ac.uk/users/jgd1000/anatomy.html

Referine [5]J. Daugman, Mathematical Explanation of Iris Recognition, [Online document] 2004, Available at http://www.cl.cam.ac.uk/users/jgd1000/math.html[6]J. Daugman, "Demodulation by complex-valued wavelets for stochastic pattern recognition." Int'l Journal of Wavelets and Multi-resolution Information Processing, vol. 1, no. 1, pp 1 - 17. [7]J. Daugman, Decision Environment (Separability of Iris Patterns), [Online document] 2004, Available at http://www.cl.cam.ac.uk/users/jgd1000/decidability.html [8]J. Daugman, How the Afghan Girl was Identified by Her Iris Patterns, [Online document] 2004, Available at http://www.cl.cam.ac.uk/users/jgd1000/afghan.html [9]Iris Recognition: How it Works, International Biometric Group, [Online subscription] 2004, Available at http://www.biometricgroup.com/reports/public/reports/iris-scan_tech.html