Распознавание образов в биометрии Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Таблица 2

Состояния выработок

Выработка Датчикі Датчик2 ДатчикЗ Состояние

Мин Макс Мин макс мин макс

Выработка вент закл. Гор -620 м Q,4 % Q,5 % 2Q QC 30 °C 5 м/с З м/с Штатное

Выработка вент закл. Гор -620 м 0,5 % 0,6 % Любое Любое Любое Любое Предава- рийное

Выработка вент закл. Гор -620 м Любое Любое 30 0C 50 0C Любое Любое Тревожное

Выработка вент закл гор -580 м Q^ % Q,5 % 2Q QC 30 QC З м/с 5 м/с Штатное

Выработка вент закл гор -580 м 0,5 % 0,6 % Любое любое Любое Любое Предава- рийное

Предложенный подход к построению подсистемы план ликвидации аварий предназначен для интеграции ее в АСО-ДУ, с целью использования преимущества непрерывного мониторинга ситуации. Это

позволит снизить влияние человеческого фактора на вынесение управленческих решений и повысить безопасность работ под землей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методы прогнозирования экономических З. Построение экспертных систем. - М.:

показателей. - М., Финансы и статистика, 1986. Мир, 1987.

2. Теория прогнозирования и принятия решений. - М.: Высшая школа, 1977.

— Коротко об авторах --------------------------

Чудинов С.Г. - магистр,

Кубрин С. С. - доктор технических наук, профессор, Ландер А.В. - кандидат технических наук, доцент,

Московский государственный горный университет.

22S

© А. С. Жуков, К.Ю. Кутейников,

УДК 51:621.391:681.3

А. С. Жуков, К.Ю. Кутейников

РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ В БИОМЕТРИИ

Семинар № 10

~П последнее время все чаще стали X# появляться на слуху понятия "аутентификация" и "верификация". Для специалистов в области биометрии эти понятия не составляют труда. Но для нас, простых обывателей, сталкивающимися с ними почти каждый день (например, при работе с компьютером или при денежных операциях через банкомат), эти понятия совершенно не знакомы, что, безусловно, является большим минусом, так как в скором будущем, в рамках проекта "Электронная Россия", биометрические технологии прочно войдут в нашу жизнь, усовершенствовав методы идентификации личности. Эта необходимость вызвана тем, что при подтверждении личности путем ее сличения с фотографией в документе велика вероятность ошибок. Целью внедрения биометрической информации является необходимость более достоверной "привязки" личности субъекта к предъявляемому документу. Это позволит значительно уменьшить вероятность использования поддельных и недействительных документов, а также повысить общий уровень безопасности.

Что же качается аутентификации и верификации, то тут, если разобраться, все просто. Оба эти понятия происходят от идентификации. Идентификация - это одно или большее количество измерений биометрической характеристики со считывающего устройства, которые преобразуется в пригодную для использования цифровую форму и затем сравнивается:

• с единственным шаблоном, соответствующим проверяемому человеку.

Шаблон выбирается по предварительно вводимому номеру или коду. Результаты сравнения возвращаются приложению - такая процедура называется верифика-цией или

сравнением "один к одному". Результатом сравнения обычно является число - вероятность того, что сравниваемые шаблоны принадлежат одному лицу. Затем, с использованием какого-либо математического критерия, принимается решение об идентичности шаблонов;

• со всеми зарегистрированными шаблонами (без предварительного выбора шаблона и ввода номера или кода). В качестве результата возвращается список нескольких наиболее похожих шаблонов (с наибольшими вероятностями, полученными при сравнении). Затем, как и в предыдущем случае, с использованием какого-либо математического критерия, принимается решение об идентичности шаблонов. Такая процедура называется аутентификацией или сравнением "один ко многим". Об этих понятиях можно говорить много и посветить им не один десяток статей, но сейчас не об этом. Поговорим о грядущем, о биометрии.

Очень скоро с помощью внедренных биометрических технологий будет проходить идентификация человека по уникальным для каждого биологическим особенностям. Основные, используемые в настоящее время биометрические параметры это: кисть руки, черты лица, термограмма лица, температурная карта лица, голос, подпись, радужная оболочка глаза, папиллярный узор пальца и фрагменты генетического кода. На основе этих характеристик существуют одноименные способы распознавания. Все они уникальны и универсальны.

Одним из простейших способов является распознавание по кисти руки, основанное на анализе трехмерного изображения кисти. На сегодняшний день данный способ достаточно широко распространен, но не очень надежен. Это связано, в первую очередь, с

большой вариабельностью формы кисти. Плюсом можно считать малый размер математического "описания" кисти (длина "описания" составляет примерно 10 байт).

Следующим по сложности и частоте использованию является метод распознавания черт лица. Данный способ основан на анализе большого количества параметров, таких как цвет, форма, контраст, черты и т.д. Системы подобного рода в настоящее время имеют недостаточную надежность распознавания из-за больших ограничений, связанных с освещенностью и ракурсом лица во время ввода параметров идентификации, но распространены достаточно широко (около 15 % рынка).

Распознавание по термограмме лица основано на результатах исследований, которые показали, что термограмма, т. е. схема расположения кровеносных сосудов лица (вены, артерии), является уникальной для каждого человека. Система позволяет провести идентификацию даже в случае, когда человек находится в другом конце неосвещенной комнаты. Такие факторы, как температура тела, охлаждение кожи лица в морозную погоду, естественное старение организма человека, использование специальных масок не влияют на точность термограммы. Однако и здесь есть свой минус - это высокая стоимость. Метод распознавания по температурной карте лица очень похож на распознавание по термограмме лица. Главным отличием является то, что в этом случае учитываются температурные особенности самой кожи лица, хотя они и зависят от расположения кровеносных сосудов. Уникальность и устойчивость метода пока еще недостаточно доказаны, но при определенных условиях он показывает отличные результаты.

Надежная идентификация человека по голосу пока остается неразрешимой проблемой. Хотя человеческое ухо и мозг являются наиболее совершенными инструментами идентификации, зачастую мы не узнаем голоса, которые слышим по телефону. Основная проблема заключается в большом разнообразии проявлений голоса человека:

он может меняться в зависимости от настроения, состояния здоровья, от возраста и т.д.

Идентификация человека по его подписи - достаточно надежный метод биометрической идентификации личности, однако процедуры распознавания пока слишком сложны и неудобны в применении. Представьте себе, что для получения доступа Вам придется расписываться привязанной ручкой на вмонтированном в стену, дверь или стол планшете. Возможно поэтому этот метод является пока экзотикой и не находит серьезного применения.

Идентификация по радужной оболочке глаза имеет высокую степень надежности, однако, соответствующие устройства ввода изображения радужной оболочки глаза имеют пока довольно высокую стоимость. Вдобавок - существуют проблемы, связанные с процедурой сканирования. Устройство сканирования, фактически, является высококачественной телекамерой, что определяет некоторые неудобства, связанные с размером камеры и собственно процедурой сканирования.

Сейчас же наиболее часто используемый метод - это распознавание папиллярного узора пальца. Проверка отпечатков пальцев проходит на основе анализа и сравнения папиллярных узоров. При сравнении соответствующих процедур идентификации по надежности метод сопоставим разве что только с идентификацией радужки глаза, однако соответствующие устройства ввода этого метода имеют более низкую стоимость. Па-пил-лярный узор пальца человека является уникальной биометрической характеристикой: во всем мире нет двух человек с одинаковым узором. Однако существует одно предубеждение против этого способа, у многих людей появляется ассоциация с преступниками, ведь долгое время это было их "привилегией".

Ни одна из перечисленных выше биометрических технологий распознавания на данный момент не является на 100 % надежной. Не смотря на постоянный технический прогресс, вероятность ошиб-ки или

возможность применения в лучших случаях достигают 90-95 %. Для обеспечения максимальной применимости и уменьшения возможности ошибки применяют комбинации биометрических технологий - многомодальную биометрию.

Существует еще один метод идентификации личности, который дает безошибочные результаты - это идентификация по фрагментам генетического кода. Ни одна из персональных характеристик человека не может сравниться по надежности с генетическим кодом человека. Однако практические способы идентификации, использующие уникальные особенности фрагментов ДНК, в настоящее время применяются редко по причине их сложности и очень высокой стоимости.

Использование на практике всех этих методов идентификации, а точнее их совокупности и приведет к смене документов, удостоверяющих личность. Кардинального изменения могло бы и не потребоваться, достаточно было бы добавить машиносчитываемые поля или штрих-код в документ, но достаточно большое количество информации (об отпечатках пальцев, ДНК...) просто невозможно на них уместить. Альтернативой является пластиковая карточка со встроенным микрочипом. Доступ к информации, записанной на микрочипе удостоверения личности, будет закрыт личным кодом владельца документа. Ее аналог — бесконтактная смарт-карта, обладающая операционной системой, достаточной скоростью передачи и механизмами защиты.

Например, новый заграничный паспорт будет представлять собой пластиковую карточку с биометрической информацией (цифровой портрет, цифровой снимок отпечатка пальца с объемом данных 35 КЬ), личными сведениями (ФИО, год рождения, место рождения, гражданство и т.д.), служебной информацией и электронным носителем (64КЬ). Все эти нововведения предполагают максимальную совместимость с международными стандартами, готовность для перехода к безвизовому режиму с США и Евросоюзом и легкий способ внедрения. Биометрические данные представителя удостоверения будут сканироваться и проверяться с помощью мобильных или стационарных устройств, которыми будут оснащены пропускные пункты. Целостность паспортов является существенным фактором безопасности глобальной транспортной системы, а уверенность органов пограничного контроля в целостности проездных документов государства способствует упрощению формальностей пограничного контроля. Эффективный обмен данными между органами различных стран будет способствовать борьбе с терроризмом и организованной преступностью по всему миру.

Несмотря на то, что биометрия — сравнительно новая область современных информационных технологий, мировой рынок биометрических систем уже сегодня представлен десятками известных фирм. Биометрический рынок развивается быстрыми темпами, уже в 2003 году объем рынка составил более 1 млрд долларов, что опередило самые оптимистические прогнозы.

— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------

ЖуковА.С., КутейниковК.Ю. - студенты,

кафедра «Автоматизированные системы управления», Московский государственный горный университет.

----------------------------------------------------------© В. М. Аленичев, В. и. су ханов,1

2005

УДК 622.271.3.06:004.925.84

В.М. Аленичев, В.И. Суханов