CC BY
203
УДК 004.93'12
И. Н. Спиридонов
БИОМЕТРИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ИНТЕГРИРОВАННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ БЕЗОПАСНОСТИ ГОСУДАРСТВА
Рассмотрены состояние и перспективы применения биометрических технологий в интегрированных автоматизированных системах безопасности. Приведены примеры успешного применения биометрической техники. Изложены ключевые моменты создания автоматической системы паспортного контроля.
E-mail: [email protected]
Ключевые слова: биометрические технологии, идентификация личности,
нормативно-техническая база биометрии, биометрические шаблоны.
Развитие военных и информационных технологий привело мировую систему в неустойчивое состояние — незначительное воздействие со стороны одного человека или небольшой группы людей может привести к разрушению всей системы. Ситуация усугубляется усилением террористической деятельности, увеличением объема перевозок и пассажиропотоков через границы, ростом незаконной миграции и объемов наркотрафика, коррупцией и антропогенными катастрофами.
Для обеспечения хотя бы временной целостности системы необходимо исключить доступ заведомо опасных лиц на объекты и к информации, утечка которой представляет потенциальную угрозу для государства, ведомств и личности.
Эти причины обусловили создание биометрических технологий идентификации личности для систем контроля и управления доступом, интегрированных автоматизированных систем безопасности, использующих электронные удостоверяющие документы, в том числе паспортно-визовые документы нового поколения (ПВД НП) и др.
Удостоверяющие документы, имеющие гербовую бумагу, печать и содержащие фамилию и имя владельца, начали применятся с середины 1930-х гг. на оборонных заводах СССР и Германии. В ПВД НП в соответствии с требованиями ИКАО предполагается внести такие биометрические данные, как изображение лица и отпечатки пальцев, позволяющие идентифицировать личность по особенностям фенотипа.
Используя биометрические данные, можно регистрировать гражданское население страны с выдачей многоцелевого электронного удостоверения личности, содержащего фотографию, отпечатки пальцев и, возможно, другие биометрические характеристики человека (БХЧ), что исключит как подделку документа, так и попытки повторного получения документа на другую фамилию или в другом регионе.
Анализ биометрических данных позволяет подтверждать личности граждан в целях предотвращения мошенничества в ходе крупных финансовых операций, при организации доступа к платежным системам, при приеме на работу в силовые ведомства и в других случаях; устанавливать личности граждан, задержанных без документов или с документами, подлинность которых вызывает сомнение; идентифицировать неопознанные останки лиц, погибших в результате катастроф и стихийных бедствий; определять наследственные и врожденные профессиональные важные качества личности.
Инновационный потенциал биометрических технологий определяется их существенным влиянием на развитие социально значимых направлений: медицины и биологии, антитеррористической безопасности, автоматической идентификации личности, управления финансовыми потоками и борьбы с коррупцией, а также многое другое.
Биометрические технологии применяются для верификации и идентификации личности и, как правило, включают в себя: регистрацию выборки БХЧ пользователя; формирование биометрического шаблона; сравнение биометрических шаблонов с эталонами; принятие решения о соответствии сравниваемых биометрических шаблонов; формирование результата при достижении идентификации; принятие решения о повторении, окончании или видоизменении процесса идентификации.
Основными задачами, которые приходится решать при создании конкретных биометрических технологий, являются выбор измеряемых и стабильных БЧХ, обеспечение репрезентативности и формализация выборочных данных, формирование эталонов и шаблонов, определение критерия решения задачи распознавания. Идеальная БХЧ должна быть универсальной, уникальной, стабильной и собираемой. Реальные БХЧ не идеальны, и это ограничивает области их применения.
Выбор БХЧ при создании биометрических систем также во многом зависит от условий эксплуатации, назначения, требований скрытности распознавания, пассивности по отношению к человеку, вероятностей ошибок 1-го и 2-го рода, стоимости системы.
Для автоматической идентификации личности применяют статические и динамические БХЧ. Источниками статических БХЧ являются изображения лица и головы, радужной оболочки глаз, отпечатков пальцев, формы кисти руки, сосудистого русла, а динамических БХЧ — видеоизображения мимики лица, походки, жестов, а также динамика подписи, манера работы на клавиатуре и др.
Результаты исследований и практика применения биометрической техники и технологий для решения задач идентификации и верификации личности, медико-генетического консультирования показали, что
поддержание стабильными условий регистрации БХЧ в течение длительного времени возможно только с помощью биометрических сканеров, непосредственно контактирующих с пользователем и использующих излучение видимого и ближнего ИК диапазонов спектра. К таким БХЧ относятся отпечатки пальцев, радужная оболочка глаз. Выбор диапазона технических характеристик и параметров зондирующего излучения зависит в основном от специфических характеристик биотканей и их расположения на теле человека.
В 2005 г. начались работы по созданию и внедрению ПВД НП, многоцелевых электронных удостоверений личности, содержащих установочные данные и фотографию гражданина на страницах и в электронной микросхеме. Паспортно-визовые документы НП имеют потенциальные возможности записи в электронную микросхему биометрических шаблонов лица, отпечатков пальцев и др. Биометрические шаблоны представляют собой совокупность точек, формируются в соответствии с ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-2-2005 и ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-4-2006 при регистрации биометрических данных и записываются в чип пропускного документа (рис. 1).
Биометрические технологии легли в основу автоматической системы контроля и управления доступом (СКУД) в общежитии МГТУ им. Н.Э. Баумана (рис. 2). Электронные пропускные документы (рис. 3), имеющие оригинальные элементы цифровой и аналоговой защиты, содержащие привязанные к радиометке установочные данные, изображение лица, удовлетворяющее требованиям ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-2-2005, шаблоны отпечатков пальцев и специальное программное обеспечение, обеспечивают скорость прохода порядка 20 человек
Рис. 1. Биометрические шаблоны в ПВД нового поколения
Рис. 3. Электронный пропускной документ с биометрическими данными
в минуту, регистрацию и выдачу разовых пропусков посетителям и одновременно сокращают нагрузку на сотрудников службы безопасности. Системы контроля и управления доступом планируется дополнить сканером удостоверяющих документов, обеспечивающим автоматический ввод установочных данных, проверку подлинности и принадлежности документа.
Технические характеристики Время изготовления электронного пропускного документа с био-
метрическими характеристиками, мин, не более..................................5
Вероятность ошибки ложного доступа, не более..................................10-5
Пропускная способность НПП, чел./мин, не менее..............................20
Пропускная способность бюро пропусков, чел./ч, не менее............30
Размер базы данных, чел., не менее..........................................................10 000
В 2005-2010 гг. в НИИЦ БТ МГТУ им. Н.Э. Баумана совместно с предприятиями, членами РБО, были разработаны технические средства и АРМы для отдела кадров, постов охраны, бюро пропусков и для изготовления электронных пропускных документов и др. Типовые решения применяются при создании аппаратно-программных средств для исследования динамических БХЧ, без использования которых не удастся справиться с террористической угрозой, обеспечить безопасность массовых мероприятий.
Достигнутые результаты были использованы при создании автоматизированной системы паспортного контроля (АСПК) пунктов пропуска различного вида. На рис. 4 представлен внешний вид автоматического пропускного модуля АСПК, в котором биометрические технологии используются для автоматической верификации/идентификации личности при сравнении шаблонов изображений лица и отпечатков пальцев с текущими изображениями и установочными данными для принятия решения о принадлежности ПВД НП при пропуске человека через границу. В рамках применения технологии обеспечивается выделение и регистрация фронтальных образов лица из видеопотока, считывание изображений из ПВД НП и сравнение их с контрольными списками.
Рис. 4. Автоматический пропускной модуль АСПК в аэропорту
Продолжают активно развиваться автоматическая идентификация дикторов на основе мультиклассификаторов, использующих различные алгоритмы в зависимости от условий регистрации; совершенствуются функциональные возможности экспертизы речевых сигналов. Созданные системы контроля обеспечивают идентификацию дикторов, в том числе и в режиме экспертизы, шумоочистку речевых сигналов, экспертизу средств звукозаписи и определение психоэмоционального состояния диктора, эмоционального состояния и соционического типа.
Для эффективного использования биометрических технологий и взаимодействия биометрических систем необходимы общие принципы регистрации, обработки, обмена и интерпретации данных.
Разработкой нормативно-технической базой на международном уровне занимается подкомитет SC37 Biometrics объединенного технического комитета JTC1 Международной организации по стандартизации и Международной электротехнической комиссии. На национальном уровне разработкой гармонизированной с международной нормативно-технической базы занимается специальный Подкомитет № 7 "Биометрия", созданный при Национальном техническом комитете по стандартизации ТК355 "Технологии автоматической идентификации и сбора данных и биометрия" и предприятия-члены РБО.
Стандартизация в области биометрии способствует технической совместимости и взаимодействию устройств и программного обеспечения различных производителей в рамках отдельных биометрических систем (в том числе и на международном уровне), взаимозаменяемости технических частей биометрических систем, а также унификации условий регистрации и др.
За период с 2005 г. по настоящее время специалистами НИИЦ БТ МГТУ им. Н.Э. Баумана при консультационной поддержке предприятий-членов РБО подготовлен 21 проект национальных, гармонизированных с международными, стандартов в области биометрической идентификации. Из них 16 уже утверждены и введены в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии.
В настоящее время Международной организацией по стандартизации принято 39 стандартов в области биометрической идентификации и 59 проектов находятся в разработке. Степень гармонизации отечественной базы с международной составляет 41 %.
Для проведения сертификационных испытаний биометрической техники на соответствие существующим национальным, гармонизированным с международными, стандартам в области биометрической
идентификации в ООО "Булат" была создана система добровольной сертификации биометрической техники.
Одним из основных направлений применения биометрических технологий являются ПВД НВ и интегрированные автоматизированные системы безопасности, использующие биометрические данные, в частности автоматизированных систем паспортного контроля для пограничных пунктов пропуска различного вида.
Основной проблемой, препятствующей эффективному внедрению биометрических технологий, по-прежнему являются сомнения в надежности биометрической идентификации, которые обусловлены вероятностным характером проводимой идентификации, возможностью обмана биометрических систем и похищения собранной биометрической информации.
Поскольку условия регистрации каждый раз несколько отличаются, а сканируемые части тела или поведенческие рефлексы человека также не постоянны, можно говорить не о точном совпадении результатов измерения с образцом (как это происходит, например, при сравнении с эталоном вводимого в ПЭВМ пароля), а лишь о вероятности правильного отождествления. Поэтому все биометрические устройства характеризуются следующими параметрами: ошибка 1-го рода (вероятность признания своим чужого) и ошибка 2-го рода (вероятность непризнания своего).
Основную трудность на пути применения биометрических технологий представляет отсутствие законодательной базы. В РБО сформированы предложения по корректировке действующих девяти федеральных законов, так или иначе касающихся внедрения биометрических технологий, но не связанных между собой, подготовлен проект федерального закона "О биометрической регистрации в Российской Федерации".
Следует отметить, что реализация концепций "Электронное государство", "Безопасный город", "Умный город", "Умный дом" невозможна без биометрических технологий.
В Программе развития государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" на 20092018 гг. приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 10 ноября 2009 г. № 581 направление "Вооружение, военная и специальная техника, системы противодействия терроризму", в рамках которого осуществляется создание биометрических технологий, было закреплено как одно из приоритетных направлений развития (ПНР-6).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кухарев Г. А. Биометрические системы. Методы и средства идентификации личности человека. - СПб.: Политехника, 2001. - 240 с.
2. М и н к и н В. Биометрическая паспортизация // Электроника. Наука. Технология. Бизнес. - 2004. - № 6. - C. 24-25.
3. Паканти Ш., Болей Р., Джейн Э. Биометрия: Будущее идентификации // Открытые системы. - 2000. - № 3. - С. 17-30.
4. Карасев И. В., Хрулев А. А., Спиридонов И. Н. Распознавание характерных точек дермагоглифических изображений // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2003. - № 11. - С. 37-41.
5. М а р ч е н к о А. Идентификация по кисти руки // Электропика. НТБ. - 2004. - № 6. - С. 18-19.
6. Sanchec-Reillo R., Sanchec - Av ila С., Gonzales-Marcos A. Biometrie identification through hand geometry measurements // IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence. - 2000. - Vol. 22. - No. (October). - P. 11681171.
7. М а к о в с к и й Н. И. Биометрические системы контроля доступа // Электроника. НТБ. - 2004. - № 6. - С. 10-11.
8. Лосьев М., Сидоров В. Интегрированные биометрические системы контроля доступа по радужной оболочке глаз // Электроника. НТБ. - 2004. -№ 6. - С. 18-19.
9. К о м п л е к с антропометрических параметров лица / И.В. Карасев, Г.В. Моисеева, И.Н. Спиридонов и др. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2003. - № 12.
10. Разработка комплекса мимических признаков / Л.Х. Кашапова, А.А. Хрулев, И.Н. Спиридонов и др. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2009. - № 10. - С. 62-66.
11. Особенности контрольных точек папиллярного узора для идентификации личности / Е.В. Сологуб, Г.Л. Воронин, И.Н. Спиридонов и др. // Биомедицинская радиоэлектроника. - 2009. - № 10. - С. 45-50.
12. Спиридонов И. П. Особенности проектирования систем дешифрирования медицинских изображений // Биомедицинская электроника. - 1999.
13. Спиридонов И. Н., Колкутин В. В., Аполлонова И. А., Карасев И. В. Фенотипические показатели функционального статуса человека // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2002. - № 9. - С. 4-10.
Статья поступила в редакцию 9.09.2011
