7 лекция. Технология, использующая геометрию руки

1. Технология идентификации по руке

2.

По венозному рисунку руки
Относительно новая технология в биометрии.
Инфракрасная камера делает снимок ладони человека с
любой стороны. Гемоглобин крови, поглощает ИК
излучение, за счёт чего на снимке вены выделяются более
тёмным цветом.
По надёжности технология сравнима с распознаванием
по радужной оболочке глаза. Не требует прямого контакта
человека со сканером. Данные венозного рисунка ладони
человека – сложно получить без согласия объекта.
2

3.

По геометрии руки
Метод, основанный на получении геометрических
характеристик рук: длинны пальцев, ширины пальцев,
радиуса вписанной в ладонь окружность и так далее.
Данный метод в текущий момент времени испытывает
спад популярности, так как показывает себя хуже
остальных в статистических тестах.
Может использоваться как дополнительный источник
данных при распознавании по венозному рисунку ладони.
3

4.

По геометрии руки
Геометрия руки относится к геометрической структуре
или в идеальном варианте к геометрическим
инвариантам человеческой руки. Типичные свойства
включают в себя длину и ширину пальцев, соотношение
размеров ладони или пальцев, ширину, толщину ладони и
т. д. Существующие промышленные системы не
принимают в расчет негеометрические параметры руки,
например цвет кожи. Также геометрия руки включает в
себя мелкие детали (например, морщинки на коже),
которые изучаются в области методов верификации
отпечатков руки или отпечатков пальцев.
4

5.

Свойство Описание
5
Свойство
Описание
F1
Ширина второй фаланги
большого пальца
F2
Ширина третьей фаланги
указательного пальца
F3
Ширина второй фаланги
указательного пальца
F4
Ширина третьей фаланги
среднего пальца
F5
Ширина второй фаланги
среднего пальца
F6
Ширина третьей фаланги
безымянного пальца
F7
Ширина второй фаланги
безымянного пальца
F8
Ширина третьей фаланги
мизинца
F9
Длина указательного пальца
F10
Длина среднего пальца
F11
Длина безымянного пальца
F12
Длина мизинца
F13
Ширина ладони у основания
четырех пальцев
F14
Ширина ладони у основания
большого пальца
F15
Толщина пальцев на второй
фаланге
F16
Толщина пальцев на третьей
фаланге

6.

В целях идентификации (или верификации) человека
используется пока только простая геометрия руки — ее размеры и
форма, а также некоторые информационные знаки на тыльной
стороне руки. К последним относятся образы на сгибах между
фалангами пальцев и узоры расположения подкожных кровеносных
сосудов.
В биометрике совершенно не используется информация об узоре
на ладони, а она также уникальна, как уникальна судьба и жизнь
каждого человека. Возможно, за этим — будущее биометрики,
использующей информационные знаки руки.
Рисунок 1
6

7. Информационные знаки руки

В биометрике, использующей геометрию руки,
прослеживаются два основных подхода.
Первый подход (существует уже более 25 лет — от
зарождения биометрических систем контроля доступа к
помещениям) основан исключительно на
геометрических характеристиках кисти руки.
Второй подход (более современный) — на
смешанных характеристиках геометрических и
образовых. К последним, как уже отмечалось, относятся
образы на сгибах между фалангами пальцев, узоры
(расположение) подкожных кровеносных сосудов.
7

8. Информационные знаки руки

Суть первого подхода иллюстрирует
рис. 1 где показан отпечаток руки, и рис. 2,
где показана ЗD геометрия руки. В
рассматриваемом
подходе
вся
интересующая нас информация собрана в
отличие
от
отпечатка
руки
в
горизонтальном и вертикальном силуэте
ее кисти.
8
На рис. 2. показаны контрольные
(характеристические) точки силуэта руки
и 17 исходных геометрических признаков
руки, в данном случае отмеченные
отрезками прямых линий, которые не
входят в силуэты кисти. Как видно,
исходными биометрическими признаками
руки являются ширина ладони, радиус
вписанной в ладонь окружности, длины
пальцев (определяемые как расстояния от
выделенных верхних контрольных точек
до середин линий, соединяющих нижние
контрольные точки), ширина пальцев и
высота кисти руки в трех пунктах,
отмеченных линиями а, b и с.
Рисунок 2

9. Информационные знаки руки

В некоторых других подходах, приведен
21 исходный геометрический признак
руки, из которых 17 совпадают с
признаками, показанными на рис. 2.
В системах верификации личности
человека по геометрии руки используются
не все, а только некоторые из этих
исходных признаков, а также другие,
полученные из исходных при их
математической
обработке.
Такими
признаками, например, могут служить
углы между контрольными точками,
средние значения и дисперсия значений
исходных признаков.
Особенностью рассмотренного способа
получения биометрических характеристик
руки является его простота, а также то, что
каждый эталон руки может быть записан
очень компактно в форме некоторого
вектора значений признаков.
9
Рисунок 2

10. Идентификация (аутентификация)

Процесс обработки исходной информации и собственно процесс
идентификации (аутентификации) людей также чрезвычайно прост . Он
сводится к следующему:
1. от каждого пользователя получают несколько силуэтов руки, для
каждого из которых получают вектор значений признаков;
2. все векторы признаков одного человека объединяются в отдельный
класс в признаковом пространстве;
3. признаки образа-эталона в классе определяются как средние значения
соответствующих признаков всего класса (т. е. образ-эталон представляет
центр каждого класса);
4. исходные
признаки и/или пространство исходных признаков
модифицируются (пересчитываются в новые признаки или слегка
редуцируются на основе селекции признаков);
5. образы-эталоны также изменяются в соответствии с выполненной выше
модификацией;
6. новый
образ классифицируется в пространстве исходных или
модифицированных признаков (в зависимости от операций, выполненных
в пунктах 4 и 5) при его сравнении с образом-эталоном.
10

11. Идентификация (аутентификация)

Мерой подобия сравниваемых образов может служить, например,
расстояние в различных метриках между новым образом и
центрами классов: чем меньше это расстояние, тем ближе новый
образ к соответствующему классу.
Если в биометрической системе выполнялась процедура
аутентификации, то оценивается расстояние между новым образом
и известным эталоном, и при этом вычисленное расстояние не
может превосходить заданное значение. В противном случае
считается, что аутентификация не подтверждена.
Однако к применению подобных биометрических систем нужно
относиться крайне осторожно, поскольку не составляет большого
труда изготовить простой (например, из картона и пластилина)
муляж кисти руки с характеристиками санкционированного
(зарегистрированного пользователя) и использовать этот муляж
для несанкционированного доступа в систему.
11

12. Идентификация (аутентификация)

Суть второго подхода — «снятие» с
руки четырех характеристик, из которых
три являются скалярами и относятся к
размерам пальцев, а четвертая —
представляет
собой
полутоновое
изображение складок кожи на сгибе
между фалангами.
Способ получения всех четырех
характеристик показан на рис. 3.
Три первые характеристики — это
ширина указательного пальца 1, высота
указательного пальца 2 и длина среднего
пальца 3, оцениваемая так, как показано
на рис. 3. Характеристика 4 в
рассматриваемом случае представляет
собой изображение складок кожи на
сгибе между средней и нижней
фалангами указательного пальца.
12
Вся
информация
о
руке
в
рассматриваемом классе систем может
быть записана не более чем 9 байтами.
Рисунок 3

13. Идентификация (аутентификация)

Наличие биометрической характеристики руки в форме
полутонового
изображения
существенно
затрудняет
изготовление муляжа, который может быть использован для
взлома системы идентификации. При этом следует заметить,
что фирмы, поставляющие на рынок коммерческие системы
идентификации человека по его руке, не предоставляют
конкретной информации о признаках (характеристиках) руки,
используемых в своих системах.
Поэтому вместо варианта четвертой характеристики,
показанной на рис. 3, в конкретной биометрической системе
может быть выбрана какая-либо другая или несколько.
Незнание этой информации также усложняет изготовление
муляжа руки и уменьшает вероятность физического доступа к
системе.
13

14. Устройства для получения информации о руке

Для получения параметров кисти руки существуют различные
сканеры (рис. 4).
14
Рисунок 4

15. Биометрические системы идентификации личности по руке

на
основе метода распознавания венозного
рисунка руки
на основе распознавания человека по геометрии
ладони
15

16. Биометрические системы идентификации личности по руке

на
основе
распознавания
рисунка руки
метода
венозного
Данный сканер подключается
к специальному контроллеру
содержащему
базу
данных
людей.
При
сканировании
человека
выполняется
идентификация человека путем
сравнения
полученных
биометрических
данных
и
сравнения эталона в базе
данных.
16
Для сканера Palm Vein при FAR
(False Acceptance Rate) = 0,0008%,
FRR(False Rejection Rate) составляет

17. Биометрические системы идентификации личности по руке

на
основе
распознавания
человека по геометрии ладони
На рисунке представлен сканер
геометрии ладони от компании
Schlage модель HandKey II. Для
работы данного сканера
необходимо ввести на
встроенной клавиатуре ID номер
сотрудника, а затем приложить
ладонь для сканирования.
17

18. Биометрические системы идентификации личности по руке

18