Идентификация отпечатка пальца что такое

Обновлено: 17.06.2024

Идентификация по отпечаткам пальцев — самая распространенная биометрическая технология аутентификации пользователей. Метод использует уникальность рисунка папиллярных узоров на пальцах людей. Отпечаток, полученный с помощью сканера, преобразовывается в цифровой код, а затем сравнивается с ранее введенными наборами эталонов. Получение электронного представления отпечатков пальцев с хорошо различимым папиллярным узором — достаточно сложная задача. Поскольку отпечаток пальца слишком мал, для получения его качественного изображения приходится использовать достаточно изощренные методы[1].

Содержание

Методы получения отпечатка пальца в электронном виде (типы сканеров и методы сканирования пальцев)

Все существующие сканеры отпечатков пальцев [Источник 1] по используемым ими физическим принципам можно разделить на три группы:

  • оптические;
  • кремниевые (полупроводниковые);
  • ультразвуковые.

Оптические сканеры

  • FTIR-сканеры
  • Оптоволоконные сканеры
  • Электрооптические сканеры
  • Оптические протяжные сканеры
  • Роликовые сканеры
  • Бесконтактные сканеры



Оптоволоконные сканеры (fiber optic scanners) — представляют собой оптоволоконную матрицу, каждое из волокон которой заканчивается фотоэлементом (Рис.2). Чувствительность каждого фотоэлемента позволяет фиксировать остаточный свет, проходящий через палец, в точке прикосновения рельефа пальца к поверхности сканера. Изображение отпечатка пальца формируется по данным каждого из элементов.

Электрооптические сканеры(electro-optical scanners) — в основе данной технологии лежит использование специального электрооптического полимера, в состав которого входит светоизлучающий слой. При прикладывании пальца к сканеру неоднородность электрического поля у его поверхности (разность потенциалов между бугорками и впадинами) отражается на свечении этого слоя так, что он высвечивает отпечаток пальца. Затем массив фотодиодов сканера преобразует это свечение в цифровой вид. Оптические протяжные сканеры (sweep optical scanners) —в целом аналогичны FTIR-устройствам. Их особенность в том, что палец нужно не просто прикладывать к сканеру, а проводить им по узкой полоске — считывателю(Рис.3). При движении пальца по поверхности сканера делается серия мгновенных снимков (кадров). При этом соседние кадры, снимаются с некоторым наложением, т. е. перекрывают друг друга, что позволяет значительно уменьшить размеры используемой призмы и самого сканера. Для формирования (точнее сборки) изображения отпечатка пальца во время его движения по сканирующей поверхности кадрам используется специализированное программное обеспечение.



Бесконтактные сканеры (touchless scanners)— в них не требуется непосредственного контакта пальца с поверхностью сканирующего устройства(Рис.5). Палец прикладывается к отверстию в сканере, несколько источников света подсвечивают его снизу с разных сторон, в центре сканера находится линза, через которую, собранная информация проецируется на КМОП-камеру, преобразующую полученные данные в изображение отпечатка пальца.


  • оптические модули достаточно дороги из-за большого числа компонентов и сложной оптической системы;
  • оптические сканеры слабо устойчивы к муляжам и мертвым пальцам.

Полупроводниковые сканеры

  • Емкостные сканеры
  • Чувствительные к давлению сканеры
  • Термо-сканеры
  • Радиочастотные сканеры
  • Протяжные термо-сканеры
  • Емкостные протяжные сканеры
  • Радиочастотные протяжные сканеры


Чувствительные к давлению сканеры (pressure scanners) — в этих устройствах используются сенсоры, состоящие из матрицы пьезоэлементов. При прикладывании пальца к сканирующей поверхности выступы папиллярного узора оказывают давление на некоторое подмножество элементов поверхности, соответственно впадины никакого давления не оказывают. Матрица полученных с пьезоэлементов напряжений преобразуется в изображение поверхности пальца. Термо-сканеры (thermal scanners) — в них используются сенсоры, которые состоят из пироэлектрических элементов, позволяющих фиксировать разницу температуры и преобразовывать ее в напряжение (этот эффект также используется в инфракрасных камерах). При прикладывании пальца к сенсору по температуре прикасающихся к пироэлектрическим элементам выступов папиллярного узора и температуре воздуха, находящегося во впадинах, строится температурная карта поверхности пальца и преобразуется в цифровое изображение. Обобщенно говоря, во всех приведенных полупроводниковых сканерах используются матрица чувствительных микроэлементов (тип которых определяется способом реализации) и преобразователь их сигналов в цифровую форму. Таким образом, обобщенно схему работы приведенных полупроводниковых сканеров можно продемонстрировать следующим образом. (Рис. 6)

Менее распространенные типы:


Радиочастотные сканеры (RF-Field scanners) — в таких сканерах используется матрица элементов, каждый из которых работает как маленькая антенна. Сенсор генерирует слабый радиосигнал и направляет его на сканируемую поверхность пальца, каждый из чувствительных элементов принимает отраженный от папиллярного узора сигнал. Величина наведенной в каждой микроантенне ЭДС зависит от наличия или отсутствия в близи нее гребня папиллярного узора. Полученная таким образом матрица напряжений преобразуется в цифровое изображение отпечатка пальца. Протяжные термо-сканеры (thermal sweep scanners) — разновидность термо-сканеров, в которых используется, как и в оптических протяжных сканерах, проведение пальца по поверхности сканера, а не просто прикладывание(Рис. 7).

  • сканеры, в частности, чувствительные к давлению, дают изображение низкого разрешения и маленького размера;
  • необходимость прикладывания пальца непосредственно к полупроводниковой поверхности (так как любой промежуточный слой влияет на результаты сканирования) ведет к ее быстрому изнашиванию;
  • чувствительность к сильным внешним электрическим полям, которые могут вызвать электростатические разряды, способные вывести сенсор из строя (относится в первую очередь к емкостным сканерам);
  • большая зависимость качества изображения от скорости движения пальца по сканирующей поверхности присуща прокаточным сканерам.

Ультразвуковые сканеры

Данная группа в настоящее время представлена всего одним методом сканирования, который так и называется.


  • высокая цена по сравнению с оптическими и полупроводниковыми сканерами;
  • большие размеры самого сканера.

Основные методы распознавания отпечатков пальцев, алгоритмы построения систем распознавания и некоторые методы защиты от муляжей

Методы распознавания

В зависимости от качества полученного со сканера изображения отпечатков пальцев, на нем можно выделить некоторые характерные признаки поверхности пальцев, которые в дальнейшем можно использовать в целях идентификации [Источник 2] .


На самом простом техническом уровне, например, если разрешение полученного со сканера изображения составляет 300-500 dpi, на изображении поверхности пальца можно выделить достаточно большое количество мелких деталей (minutiae), по которым можно их классифицировать, но, как правило, в автоматизированных системах используют всего два типа деталей узора (особых точек):

В каждом отпечатке пальца можно определить два типа признаков — глобальные и локальные.

Глобальные признаки — те, которые можно увидеть невооружённым глазом:

Папиллярный узор [ ]

Область образа — выделенный фрагмент отпечатка, в котором локализованы все признаки.

Ядро — пункт, локализованный в середине отпечатка или некоторой выделенной области.

Тип линии — две наибольшие линии, которые начинаются как параллельные, а затем расходятся и огибают всю область образа.

Типы папиллярных узоров:

Другой тип признаков — локальные. Их называют минуциями — уникальные для каждого отпечатка признаки, определяющие пункты изменения структуры папиллярных линий (окончание, раздвоение, разрыв и т. д.), ориентацию папиллярных линий и координаты в этих пунктах. Каждый отпечаток содержит до 70 минуций.

Практика показывает, что отпечатки пальцев разных людей могут иметь одинаковые глобальные признаки, но совершенно невозможно наличие одинаковых микроузоров минуций. Поэтому глобальные признаки используют для разделения базы данных на классы и на этапе аутентификации. На втором этапе распознавания используют уже локальные признаки.

Стандарты на отпечатки пальцев [ ]

Сейчас в основном используются стандарты ANSI и ФБР США. В них определены следующие требования к образу отпечатка:

  • каждый образ представляется в формате несжатого TIF;
  • образ должен иметь разрешение не ниже 500 dpi;
  • образ должен быть полутоновым с 256 уровнями яркости;
  • максимальный угол поворота отпечатка от вертикали не более 15 градусов;
  • основные типы минуций — окончание и раздвоение.

Обычно в базе данных хранят более одного образа, что позволяет улучшить качество распознавания. Образы могут отличаться друг от друга сдвигом и поворотом. Масштаб не меняется, т. к. все отпечатки получают с одного устройства.

Принципы сравнения отпечатков по локальным признакам [ ]

(Локальные признаки — минуции) Этапы сравнения двух отпечатков:

Этап 1. Улучшение качества исходного изображения отпечатка. Увеличивается резкость границ папиллярных линий.

Этап 2. Вычисление поля ориентации папиллярных линий отпечатка. Изображение разбивается на квадратные блоки, со стороной больше 4 пикселей и по градиентам яркости вычисляется угол t ориентации линий для фрагмента отпечатка.

Этап 3. Бинаризация изображения отпечатка. Приведение к чёрно-белому изображению (1 bit) пороговой обработкой.

Этап 4. Утончение линий изображения отпечатка. Утончение производится до тех пор, пока линии не будут шириной 1 пиксель.

Координаты обнаруженных минуций и их углы ориентации записываются в вектор: W(p)=[(x1, y1, t1), (x2, y2, t2)…(xp, yp, tp)] (p — число минуций). При регистрации пользователей этот вектор считается эталоном и записывается в базу данных. При распознавании вектор определяет текущий отпечаток (что вполне логично).

Этап 6. Сопоставление минуций.

Два отпечатка одного пальца будут отличаться друг от друга поворотом, смещением, изменением масштаба и/или площадью соприкосновения в зависимости от того, как пользователь прикладывает палец к сканеру. Поэтому нельзя сказать, принадлежит ли отпечаток человеку или нет на основании простого их сравнения (векторы эталона и текущего отпечатка могут отличаться по длине, содержать несоответствующие минуции и т. д.). Из-за этого процесс сопоставления должен быть реализован для каждой минуции отдельно.

При регистрации определяются параметры аффинных преобразований (угол поворота, масштаб и сдвиг), при которых некоторая минуция из одного вектора соответствует некоторой минуции из второго.

При поиске для каждой минуции нужно перебрать до 30 значений поворота (от −15 градусов до +15), 500 значений сдвига (от −250 пкс до +250 пкс — хотя, конечно, границы выбирают и поменьше…) и 10 значений масштаба (от 0,5 до 1,5 с шагом 0,1). Итого до 150 000 шагов для каждой из 70 возможных минуций. (На практике, все возможные варианты не перебираются — после подбора нужных значений для одной минуции их же пытаются подставить и к другим минуциям, иначе было бы возможно сопоставить практически любые отпечатки друг другу).

Оценка соответствия отпечатков выполняется по формуле K=(D*D*100 %)/(p*q), где D — количество совпавших минуций, p — количество минуций эталона, q — количество минуций идентифицируемого отпечатка). В случае, если результат превышает 65 %, отпечатки считаются идентичными (порог может быть понижен выставлением другого уровня бдительности).

Если выполнялась аутентификация, то на этом всё и заканчивается. Для идентификации необходимо повторить этот процесс для всех отпечатков в базе данных (затем выбирается пользователь, у которого наибольший уровень соответствия (разумеется, его результат должен быть выше порога 65 %)).

Другие подходы к сравнению отпечатков [ ]

Несмотря на то, что описанный выше принцип сравнения отпечатков обеспечивает высокий уровень надёжности, продолжаются поиски более совершенных (и скоростных) методов сравнения, как например система AFIS (Automated fingerprint identification systems — системы автоматизированной идентификации отпечатков пальцев). В Беларуссии АДИС (автоматическая дактилоскопическая индефикационная система). Принцип работы системы: по бланку "забивается" дактилокарта, личная информация, отпечатки пальцев и ладоней. Расставляются интегральные харрактеристики (еще приходится редактировать вручную плохие отпечатки, хорошие система расставляет сама) рисуется "скелет" т.е система как бы обводит папилярные линии, что позволяет ей в будущем определять признаки весьма точно. Дактилокарта попадает на сервер где и будет храниться всё время.

Метод на основе глобальных признаков [ ]

Выполняется обнаружение глобальных признаков (ядро, дельта). Количество этих признаков и их взаимное расположение позволяет классифицировать тип узора. Окончательное распознавание выполняется на основе локальных признаков (число сравнений получается на несколько порядков ниже для большой базы данных).

Считается, что тип узора может определять характер, темперамент и способности человека, поэтому этот метод можно использовать и в целях, отличных от идентификации/аутентификации.

Метод на основе графов [ ]

Метод сравнения отпечатков на основе графов.

Сканеры отпечатков пальцев [ ]

Устройства считывания отпечатков пальцев сейчас находят различные применения. Их устанавливают на ноутбуки, в мыши, клавиатуры, флешки, а также применяют в виде отдельных внешних устройств и терминалов, продающихся в комплекте с системами AFIS (Automated fingerprint identification systems — системы автоматизированной идентификации отпечатков пальцев).

Несмотря на внешние различия, все сканеры можно разделить на несколько видов:

  • Оптические:
    • FTIR-сканеры
    • Оптоволоконные
    • Оптические протяжные
    • Роликовые
    • Бесконтактные
    • Ёмкостные
    • Чувствительные к давлению
    • Термо-сканеры
    • Радиочастотные
    • Протяжные термо-сканеры
    • Ёмкостные протяжные
    • Радиочастотные протяжные

    Те сканеры, которые привыкли видеть в американских фильмах относятся обычно оптическим протяжным — видна полоса света, проходящая вдоль отпечатка. Более скоростными являются полупроводниковые и ультразвуковые, но последние дороже и встречаются реже.

    См. также [ ]

    Ссылки [ ]

    Ошибка: неверное или отсутствующее изображение

    en:Fingerprint hr:Daktiloskopija it:Impronta digitale ms:Cap jari sh:Daktiloskopija

    С 10 декабря 2014 года, чтобы получить российскую визу, иностранцам необходимо будет сдавать биометрические данные.

    Иностранцы, намеревающиеся посетить Россию, должны будут пройти процедуру сканирования пальцев в ходе получения визы на въезд в страну. Соответствующий указ 25 ноября подписал президент РФ Владимир Путин.


    В соответствии с документом, до 5 декабря все иностранные государства должны быть проинформированы об осуществлении сбора биометрических персональных данных. А с 10 декабря при оформлении виз для въезда в Россию или транзитной визы для следования через территорию страны будет производиться сканирование папиллярных узоров всех пальцев рук иностранцев и лиц без гражданства.

    Что такое дактилоскопия?

    Дактилоскопия — метод, который позволяет идентифицировать человека по отпечаткам пальцев (в том числе, по отпечаткам ладоней рук).

    Дактилоскопия — (с греч. daktylos — палец + skopeo — смотрю).

    История вопроса

    В 1686 году итальянский учёный Марсело Мальпиги, профессор анатомии Университета Болоньи классифицировал папиллярные узоры на кончиках пальцев человека. Он впервые доказал, что линии образуют три типа узоров — дуговые, петлевые и завитковые.

    Спустя почти два века — в 1823 году — учёный из Университета города Бреслау Иоган Пуркинджи определил восемь наиболее часто повторяющихся конфигураций папиллярных линий. Благодаря его работе отпечатки пальцев стали использовать для идентификации человека.


    Где применяют дактилоскопию?

    В России для большинства граждан государственная дактилоскопическая регистрация является добровольной, и к тому же бесплатной. Ее используют повсеместно правоохранительные органы для:

    • розыска пропавших без вести граждан Российской Федерации, иностранных граждан и лиц без гражданства;
    • установления по неопознанным трупам личности человека;
    • установления/подтверждения личности граждан Российской Федерации, иностранных граждан и лиц без гражданства;
    • предупреждения, раскрытия и расследования преступлений, а также предупреждения и выявления административных правонарушений.


    Как проходит процедура дактилоскопии?

    Во время дактилоскопии важно получить четкие отпечатки. Оттиски производят таким образом, чтобы были отображены папиллярные узоры пальцев рук. Оттиски четырех пальцев каждой руки и отдельно больших пальцев наносят на дактилокарту.

    Дактилокарта — специальный бланк на плотной белой бумаге (плотность не менее 120 г/м), который содержит следующие сведения:


    • пол, фамилию, имя и отчество;
    • число, месяц, год рождения, место рождения;
    • отпечатки всех ногтевых фаланг пальцев рук, контрольные оттиски пальцев рук, оттиски ладоней рук;
    • подпись лица, которое подвергается дактилоскопированию;
    • дату проведения дактилоскопирования;
    • орган, где проводилось дактилоскопирование;
    • основание для дактилоскопирования, должность, фамилия и подпись работника, который заполнил дактилокарту.

    На дактилокарте для каждого пальца отведена отдельная таблица: большой, указательный, средний и так далее. На обратной стороне дактилокарты — отпечатки ладоней.

    Перед началом процедуры дактилоскопирования нужно обязательно вымыть руки с мылом, насухо протереть. Дальше сотрудник валиком, вымазанным липкой чёрной краской, тщательно прокрашивает каждую подушечку пальцев, после чего прикладывает их по очереди к бланку.

    Отпечатки пальцев сегодня также можно получить с помощью специальных сканеров, которые позволяют мгновенно считывать отпечатки без использования бумаги и черной краски.

    Для дактилоскопии несовершеннолетних необходима санкция прокурора или соответствующее решение суда.

    Если вы хотите пройти процедуру дактилоскопии, то вам необходимо прийти с паспортом или другим документом, удостоверяющим личность, в отдел полиции и заполнить заявление.


    Кто должен обязательно проходить процедуру дактилоскопии?

    Обязательной дактилоскопии подлежат:

    а) граждане Российской Федерации, призываемые на военную службу;

    в) граждане Российской Федерации, проходящие службу:

    • в органах внутренних дел;
    • в органах федеральной службы безопасности;
    • в органах внешней разведки;
    • в органах по контролю за оборотом наркотических средств и психотропных веществ;
    • в органах государственной налоговой службы;
    • в органах по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий;
    • в органах и подразделениях службы судебных приставов;
    • в таможенных органах;
    • в органах государственной охраны;
    • в учреждениях и органах уголовно-исполнительной системы;
    • государственной противопожарной службе;

    г) спасатели профессиональных аварийно-спасательных служб и профессиональных аварийно-спасательных формирований Российской Федерации;

    д) члены экипажей воздушных судов государственной, гражданской и экспериментальной авиации Российской Федерации;

    Сканер отпечатков пальцев

    е) граждане Российской Федерации, иностранные граждане и лица без гражданства, не способные по состоянию здоровья или возрасту сообщить данные о своей личности, если установить указанные данные иным способом невозможно;

    ж) граждане Российской Федерации, иностранные граждане и лица без гражданства, подозреваемые в совершении преступления, обвиняемые в совершении преступления либо осужденные за совершение преступления, подвергнутые административному аресту, совершившие административное правонарушение, если установить их личность иным способом невозможно;

    з) иностранные граждане и лица без гражданства, подлежащие выдворению (депортации) за пределы территории Российской Федерации;

    и) иностранные граждане и лица без гражданства, прибывшие в Российскую Федерацию в поисках убежища и подавшие ходатайства о предоставлении политического или иного убежища либо о признании их беженцами на территории Российской Федерации;

    к) иностранные граждане, незаконно находящиеся на территории Российской Федерации;

    л) иностранные граждане, получившие разрешение на временное проживание.

    м) граждане Российской Федерации, претендующие на получение удостоверения частного охранника / детектива

    В каких странах требуют прохождения дактилоскопии?

    Россия

    Россия планирует с 10 декабря 2014 года сделать обязательной для всех процедуру снятия отпечатков пальцев при оформлении виз для въезда в страну.

    США

    С 2002 года американское законодательство требует отпечатков пальцев, сканируемых в посольствах и консульствах США по всему миру для всех обратившихся за американской визой. На пограничных пунктах пропуска США также проводится проверка биометрических данных для установления личности въезжающих и исключения случаев въезда по чужой визе.

    Страны Евросоюза


    Великобритания

    С 30 ноября 2009 года Великобритания ввела контроль отпечатков пальцев тех, кто въезжает в страну в пунктах пересечения британской границы.

    Япония

    С ноября 2007 года у всех иностранцев, въезжающих в Японию, снимают отпечатки пальцев.

    Бразилия

    В январе 2004 года власти Бразилии приступили к снятию отпечатков пальцев туристов из США.

    Иран

    Обязательную процедуру дактилоскопии проходят въезжающие в страну граждане США.

    Малайзия

    С 1 июня 2011 года все иностранцы, приезжающие в Малайзию, проходят обязательную процедуру сканирования двух указательных пальцев. Это введено с целью пресечения преступности и борьбы с терроризмом.

    Республика Корея

    С сентября 2010 года отпечатки пальцев в аэропортах и морских портах страны сдают:

    • иностранные граждане, имеющих схожие биографические данные с данными лиц, причастных к деятельности международных террористических группировок;
    • владельцы паспортов, разыскиваемых Интерполом и другими международными службами безопасности;
    • владельцы авиабилетов в один конец, купленных в день вылета;
    • граждане, подозреваемые в использовании фальшивых паспортов и других удостоверений личности;
    • лица, подозреваемые в фальсификации сведений о гражданстве.

    Индонезия

    С 1 мая 2010 туристы, прилетающие в аэропорты Индонезии, должны пройти обязательную дактилоскопию и сфотографироваться. Нововведение касается всех путешественников.

    *Папиллярные узоры (линии) на руках — рельефные линии на ладонях, возникают у плода человека в момент формирования кожных покровов и остаются неизменными до самой его смерти. Каждый человек имеет индивидуальное строение папиллярных линий.

    printer

    Идентификация образа по отпечатку пальца

    Стандарты на отпечатки пальцев для дактилоскопии:

    · образ должен иметь разрешение не ниже 500 dpi;

    · образ должен быть полутоновым с 256 уровнями яркости;

    · максимальный угол поворота отпечатка от вертикали не более 15 градусов;

    · каждый образ представляется в формате несжатого TIF;

    · типы минуций - окончание и раздвоение.

    Сравнения отпечатков по локальным признакам:

    1) Улучшение качества исходного изображения отпечатка. Увеличивается резкость границ папиллярных линий.

    2) Вычисление поля ориентации папиллярных линий отпечатка. Изображение разбивается на квадратные блоки, со стороной больше 4 пикселей и по градиентам яркости вычисляется угол ориентации линий для фрагмента отпечатка

    3) Бинаризация изображения отпечатка. Приведение к чёрно-белому изображению (1 bit) пороговой обработкой.

    4) Утончение линий изображения отпечатка. Утончение производится до тех пор, пока линии не будут шириной 1 пиксель.

    5) Сопоставление минуций. Два отпечатка одного пальца будут отличаться друг от друга поворотом, смещением, изменением масштаба и/или площадью соприкосновения в зависимости от того, как пользователь прикладывает палец к сканеру. Поэтому нельзя сказать, принадлежит ли отпечаток человеку или нет на основании простого их сравнения (векторы эталона и текущего отпечатка могут отличаться по длине, содержать несоответствующие минуции и т.д.). Из-за этого процесс сопоставления должен быть реализован для каждой минуции отдельно.

    Метод на основе глобальных признаков. Выполняется обнаружение глобальных признаков (ядро, дельта). Количество этих признаков и их взаимное расположение позволяет классифицировать тип узора. Окончательное распознавание выполняется на основе локальных признаков (число сравнений получается на несколько порядков ниже для большой базы данных).

    СРАВНЕНИЕ ПО УЗОРУ:

    Метод на основе графов

    Исходное изображение отпечатка (1) преобразуется в изображение поля ориентации папиллярных линий (2). На нём (2) заметны области с одинаковой ориентацией линий, поэтому можно провести границы между этими областями (3). Затем определяются центры этих областей и получается граф (4). Стрелкой "d" отмечена запись в базу данных при регистрации пользователя.

    В цифровой модели отпечатка пальца находится не всё изображение, а только информация о минуциях, поэтому восстановление отпечатка пальца из его цифровой модели невозможно.

    Дактилоскопические БСКД (Биометрические системы Контроля Доступа)

    В компьютерных дактилоскопических БСКД сканеры отпечатков встраиваются в мышь или клавиатуру .

    Качество распознавания сильно зависит от состояния поверхности пальца и его позиции относительно сканирующего элемента. Различные системы предъявляют различные требования к этим двум параметрам. Например, распознавание по характерным точкам дает высокий уровень шума при плохом состоянии поверхности пальца. Распознавание по всей поверхности требует очень аккуратное размещение пальца на сканирующем элементе.

    Дактилоскопические БСКД используются для контроля доступа, как к компьютерам, так и в помещения. Ошибки 1-го рода: 10 -3 - 10 -6 , ошибки 2-го рода: 10 -4 ? 10 -9 .

    В настоящее время среди других биометрических систем дактилоскопические БСКД получили наибольшее распространение и выпускаются большим числом зарубежных и Российских компаний.

    Традиционно американские компании занимают лидирующие позиции в разработке дактилоскопических БСКД. В этом направлении успешно работают такие фирмы, как Identix, T-Netix, American Biometric Company, National Registry, Sagem, Morpho, Verditicom, Infenion.

    Защита дактилоскопических БСКД от муляжей

    Одной из самых сложных проблем дактилоскопических систем является защита от муляжей.

    Основные методы и подходы к защите от муляжей можно разделить на две группы:

    1. Технические – это методы защиты, реализованные либо на уровне программного обеспечения, работающего с изображением, либо на уровне считывающего устройства;

    2. Организационные ? это методы, суть которых заключается в организации процессов аутентификации таким образом, чтобы затруднить или исключить возможность использования муляжа.

    Техническая защита на уровне считывающего устройства

    Техническая защита на уровне считывающего устройства заключается в том, что в самом сканере используется алгоритм синтеза изображения, который позволяет получить дактилоскопический узор только с живого пальца, а не с муляжа.

    Так, например, работают оптоволоконные сканеры. В них изображение дактилоскопического узора получается в результате освещения поверхности пальца источником, расположенным с обратной стороны пальца. В результате получается зависимость папиллярного узора от особенностей прохождения света сквозь ткани живого пальца.

    Техническая защита по дополнительной характеристике

    Техническая защита по предыдущим данным

    На некоторых сканерах отпечаток последнего прикасавшегося к нему пальца остается на его поверхности, чем можно воспользоваться при изготовлении муляжа. Способ защиты ? хранение нескольких последних изображений со сканера (для каждого производителя это число разное). С последними изображениями в первую очередь и сравнивается любое новое изображение. А так как дважды приложить абсолютно одинаково палец к сканеру нельзя, при абсолютном совпадении принимается решение о применении муляжа.

    Организационные методы защиты

    Усложнение процесса идентификации. Метод заключается в том, что в процессе регистрации отпечатков пальцев в системе на каждого пользователя регистрируется несколько пальцев (в идеале все 10). После этого непосредственно в процессе аутентификации у пользователя запрашиваются для проверки несколько пальцев в произвольной последовательности, что значительно затрудняет вход в систему по муляжу. Недостаток такого метода при контроле доступа в компьютерные системы заключается в том, что исполнение сканера отпечатков должно быть ориентировано на произвольные пальцы рук. Использование мыши со встроенным сканером для большого пальца в этом случае становится невозможным.

    Организационные методы защиты

    Мультибиометрия или многофакторная биометрия. В процессе аутентификации пользователя используется сразу несколько различных биометрических технологий, например изображение отпечатка пальца и 3D-технология кисти руки. Недостаток такого подхода состоит в существенном удорожании необходимого комплекса специальных аппаратно-программных средств.

    Многофакторная аутентификация. В процессе аутентификации пользователя используется некоторая совокупность разнотипных методов аутентификации, например, отпечатки пальцев (биометрическая) и смарт-карты (персональные средства аутентификации).

    Сканеры отпечатков пальцев

    1)Оптические

    1. 1) FTIR-сканеры - представляют собой устройства, в которых используется эффект нарушенного полного внутреннего отражения (Frustrated Total Internal Reflection, FTIR). Для фиксации картинки поверхности пальца в них используется специальная камера (ПЗС или КМОП).

    1.2) Оптоволоконные сканеры (fiber optic scanners) - представляют собой оптоволоконную матрицу, каждое из волокон которой заканчивается фотоэлементом, который позволяет фиксировать остаточный свет, проходящий через палец, в точке прикосновения рельефа пальца к поверхности сканера. Изображение отпечатка пальца формируется по данным всех элементов.

    1.3) Электрооптические сканеры (electro-optical scanners) ? в основе данной технологии лежит использование специального электрооптического полимера, в состав которого входит светоизлучающий слой. При прикладывании пальца к сканеру неоднородность электрического поля у его поверхности отражается на свечении этого слоя так, что он высвечивает отпечаток пальца. Затем массив фотодиодов сканера преобразует это свечение в цифровой вид.

    1.4) Оптические протяжные сканеры (sweep optical scanners) Их особенность в том, что палец нужно не просто прикладывать к сканеру, а проводить им по узкой полоске ? считывателю. При этом делается серия мгновенных снимков (кадров), причем соседние кадры, снимаются с некоторым наложением, что позволяет значительно уменьшить размеры сканера. Для сборки изображения отпечатка пальца используется специализированное ПО.

    1 .5) Роликовые сканеры (roller-style scanners) - сканирование происходит при прокатывании пальцем прозрачного вращающегося ролика. Во время движения пальца делается серия мгновенных снимков (кадров) фрагментов папиллярного узора. Соседние кадры снимаются с наложением, что позволяет без искажений собрать полное изображение отпечатка пальца.

    Внутри ролика находятся источник света, линза и миниатюрная камера. Изображение освещаемого участка пальца фокусируется линзой на чувствительный элемент камеры.

    1.6) Бесконтактные сканеры (touchless scanners) ? в них не требуется непосредственного контакта пальца с поверхностью сканирующего устройства. Палец прикладывается к отверстию в сканере, несколько источников света подсвечивают его снизу с разных сторон, в центре сканера находится линза, через которую, собранная информация проецируется на КМОП-камеру, преобразующую полученные данные в изображение отпечатка пальца.

    2)Полупроводниковые сканеры

    В полупроводниковых сканерах используются матрица чувствительных микроэлементов и преобразователь сигналов этих микроэлементов в цифровую форму.

    2.1) Емкостные сканеры (capacitive scanners) - наиболее широко распространенный тип полупроводниковых (ПП) сканеров, в которых для получения изображения отпечатка пальца используется эффект изменения емкости pn-перехода ПП-прибора при соприкосновении рельефа папиллярного узора с элементом ПП-матрицы. При приложении пальца к сенсору между каждым чувствительным элементом и элементом рельефа папиллярного узора образуется некая емкость, величина которой определяется расстоянием между поверхностью пальца и элементом. Матрица емкостей преобразуется затем в изображение отпечатка пальца.

    2.2) Чувствительные к давлению сканеры (pressure scanners) ? в этих устройствах используются сенсоры, состоящие из матрицы пьезоэлементов. При прикладывании пальца к сканирующей поверхности выступы папиллярного узора оказывают давление на некоторое подмножество элементов поверхности, соответственно впадины никакого давления не оказывают. Матрица полученных с пьезоэлементов напряжений преобразуется в изображение поверхности пальца.

    2.3). Термо-сканеры (thermal scanners) ? в них используются сенсоры, которые состоят из пироэлектрических элементов, позволяющих фиксировать разницу температуры и преобразовывать ее в напряжение (этот эффект также используется в инфракрасных камерах). При прикладывании пальца к сенсору по температуре прикасающихся к пироэлектрическим элементам выступов папиллярного узора и температуре воздуха, находящегося во впадинах, строится температурная карта поверхности пальца и преобразуется в цифровое изображение.

    2.4) Радиочастотные сканеры (RF-Field scanners) ? в таких сканерах используется матрица элементов, каждый из которых работает как маленькая антенна. Сенсор генерирует слабый радиосигнал и направляет его на сканируемую поверхность пальца, каждый из чувствительных элементов принимает отраженный от папиллярного узора сигнал. Величина наведенной в каждой микроантенне ЭДС зависит от наличия или отсутствия вблизи нее гребня папиллярного узора. Полученная таким образом матрица напряжений преобразуется в цифровое изображение отпечатка пальца.

    2.5) Протяжные термо-сканеры (thermal sweep scanners) ? разновидность термо-сканеров, в которых используется, как и в оптических протяжных сканерах, проведение пальца по поверхности сканера, а не просто прикладывание.

    2.6) Емкостные протяжные сканеры (capacitive sweep scanners) ? используют аналогичный способ покадровой сборки изображения отпечатка пальца, но каждый кадр изображения получается с помощью емкостного полупроводникового сенсора.

    Ведущий производитель ? компания Fujitsu.

    2.7) Радиочастотные протяжные сканеры (RF-Field sweep scanners) ? аналогичны емкостным, но используют радиочастотную технологию.

    Производитель ? компания Authentec.

    3) Ультразвуковые сканеры

    Основные недостатки ультразвуковых сканеров: высокая цена по сравнению с оптическими и полупроводниковыми сканерами; большие размеры самого сканера.

    В остальном ультразвуковое сканирование сочетает в себе лучшие характеристики оптической и полупроводниковой технологий.


    СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ШКОЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ




    Отпечатки пальцев человека – вид современной биометрической технологии


    Автор работы награжден дипломом победителя III степени

    Текст работы размещён без изображений и формул.
    Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

    В наше современное время наука находится в постоянном развитии. Развиваются и современные биометрические технологии. Очень часто требуется качественная защита для устройств, чтобы тот, кто случайно ими завладел, не смог в полной мере воспользоваться информацией. Методы охраны информации от несанкционированного доступа используются не только в повседневной жизни. Кроме ввода паролей в цифровом виде, применяются и более индивидуализированные биометрические системы защиты. Такая система раньше применялась только в ограниченных случаях, для защиты наиболее важных стратегических объектов. Сейчас пришли к выводу, что такой способ защиты информации и доступа может быть применен не только в этих областях, но и в других сферах. Таким образом, приемы идентификации человека стали незаменимыми в ряду методов борьбы с мошенничеством и терроризмом, в таких областях, как биометрические системы доступа к технологиям связи, сетевым и компьютерным базам и др.

    В предыдущей исследовательской работе я уже рассматривал аутентификацию по радужной оболочке глаза, как одной из биометрических технологий , используемых для проверки подлинности личности. В данной работе хотелось бы остановиться на такой биометрической технологии, как отпечатки пальцев человека.

    Главной целью государственной дактилоскопической регистрации является защита интересов человека, обеспечение его законных нрав, сохранности здоровья и безопасности. Данный метод основан на неповторимости папиллярного узора пальцев и используется уже достаточно длительное время, начиная с криминалистики (дактилоскопия). Специалисты по дерматоглифике используют пальцевые узоры для диагностики наследственных заболеваний, определяют, насколько человек здоров, уживчив, терпелив, пригоден для тех или иных видов деятельности.

    Развитие компьютерных технологий позволяет использовать биометрию во многих сферах деятельности: контроль доступа в помещения и к устройствам, подтверждение финансовых операций, обеспечение безопасности в аэропортах, идентификация в школе и больницах, поиск преступников.

    Поэтому, данная тема достаточно актуальна.

    Цель работы – познакомиться с наукой дактилоскопия, как одной из видов современной биометрической технологии. Изучить, как по отпечаткам папиллярных узоров пальцев можно идентифицировать личность и темперамент человека.

    1. Выяснить, являются ли отпечатки пальцев идентификацией личности

    2. выяснить, что такое дерматоглифика и дактилоскопия

    3. выяснить, как проводится биометрическая регистрация

    4.изучить, различия и схожесть отпечатков пальцев разных людей

    5. Провести опыты и сделать по ним выводы

    В работе использовались соответствующие методы исследования: подбор и анализ литературы, практические опыты.

    Глава 1. История и современное развитие биометрических технологий

    История биометрии началась три тысячи лет назад. Отпечатки рук и пальцев использовали уже в древние времена для деловых операций и доказательств преступлений. И только спустя столетия люди возобновили изучение использования отпечатков пальцев и других показателей как средства идентификации. Первые, кто использовал биометрию в современном мире, — полицейские. Примерно до середины 1800-х годов сотрудникам правоохранительных органов приходилось на глаз и по памяти идентифицировать ранее арестованных преступников. Фотография человека облегчала задачу, но не могла служить доказательством вины. А уже в начале ХХ века британская полиция начала проводить дактило­скопию для опознания преступников. С тех пор у криминальных личностей настали тяжёлые времена, ведь отпечатки пальцев могли выдать их в любую минуту. [13]

    В настоящее время среди используемых биометрических технологий находятся следующие: по отпечаткам пальцев (дактилоскопия), по радужной оболочки глаза, по геометрии лица и другие.

    Если идентификация по радужке на сегодняшний день является самой дорогой и самой надежной технологией, то самым распространенным и дешевым видом является первый вид - технологии, основанные на считывании отпечатков пальцев, и занимают первое место на общем рынке систем безопасности. По причине своей дороговизны идентификация по радужке используется в основном на частных предприятиях по всему миру или предприятиях с высоким уровнем секретности (например, военно-промышленного комплекса).

    Вместе с тем обязательная биометрическая регистрация введена законодательством многих стран. С 2015 года все граждане, посещающие страны Шенгена, должны проходить дактилоскопирование и одновременно с этим делать цифровое фото нового образца. [3]

    В нашей стране проводится как добровольная государственная дактилоскопическая регистрация, так и обязательная, в связи с увеличением числа массовых беспорядков, крупных аварий и катастроф, сопровождающихся человеческими жертвами и соответственно с возрастающим количеством неопознанных трупов. Их опознание стало бы намного эффективнее и достовернее, если бы их отпечатки пальцев хранились в общем банке данных.

    В тюрьмах и колониях проводится система внедрения биометрии. Пройти через контрольный пункт можно будет только по отпечатку пальца, что сделает невозможным побеги с помощью подмены личности, которые случаются в российских тюрьмах. [ 7 ]

    В Удмуртской Республике пройти добровольную государственную дактилоскопическую регистрацию можно бесплатно в отделении полиции по месту жительства, либо воспользоваться порталом госуслуг, а также в миграционной службе. В 2015 году на проведение добровольной дактилоскопии записались 215 жителей. Картотека с отпечатками пальцев используется для опознания найденных тел, при розыске детей и утративших память пожилых людей. Для удаления отпечатков из базы данных гражданин может написать заявление в отделе полиции. [14,16 ]

    Использовать отпечаток пальца можно в качестве своеобразного паспорта, предъявление которого открывает доступ к тем или иным ресурсам. В настоящее время эта технология является одним из наиболее эффективных способов для идентификации и дальнейшей аутентификации личности и встречаются почти во всех современных устройствах: автомобилях, ноутбуках, смартфонах.

    Банковская система России внедряет биометрию. Я попытался выяснить, существует ли в банках нашего города биометрическая регистрация. Оказалось, что, да. Со слов начальника одного из Отделений Сбербанка в г. Ижевске на территории УР в Сбербанке действует биометрическая регистрация. Клиент, давший подтверждение на обработку своих данных, может записать образец своего голоса по телефону либо в банковском офисе. Хранение биометрической информации о клиентах будет производиться в ЕБС (или Единой биометрической системе). Ее оператором уже назначен Ростелеком.

    Есть биометрия и в банке ВТБ. Информация получена в справочной службе банка, а также размещена и на официальном сайте vtb . ru . В других банках нашего города биометрии пока нет.

    В школу дети, их родители и учителя смогут пройти только по биометрической системе контроля доступа, или по отпечатку пальца. При входе в столовую установлены турникеты с сенсорами для обработки отпечатков пальцев. Дети прикладывают палец и проходят - происходит связать с питанием. Ребенок зашел - деньги с карты списались. У ребенка на случай травмы сканируются 6 пальцев. Сотрудники школы отмечают, что в школе есть три ученика, чьи пальцы не идентифицируются из-за проблем с кожей. [9,15]

    В современных телефонах таким сканером служит функция TouchID – для защиты личных данных человека (фотографии, видео, переписка), работает при помощи отпечатка пальца. Прикладывая палец к Touch ID пользователь генерирует уникальный ключ, который работает только со строго определенным UID, после чего открывается доступ к Secure Enclave и уже он сравнивает отпечатки пальцев, и лишь затем дает команду iOS на разблокировку устройства. Если отпечаток пальца не будет распознан Touch ID, то система предложит ввести пароль. В случае многократного ввода неправильного пароля аккаунт блокируется на некоторое время или до момента связи с техподдержкой компании. Все зависит от количества неудачных попыток. Невозможно использовать качественный отпечаток пальца в случае физических недостатков человека, как то отсутствие кисти руки, глубокие ожоги, раны и т.д.

    Глава 2. О чём говорят рисунки на пальцах

    Первыми предсказывать будущее человека по кожным узорам и линиям на его руках начали хироманты. Позже рисунками на кончиках пальцев заинтересовались криминалисты, создав науку дактилоскопию, как способ опознания человека по следам пальцев рук, в том числе ладоней, основанный на неповторимости рисунка кожи. И вот пришло время генетиков и специалистов по дерматоглифике. Первые используют пальцевые узоры для диагностики наследственных заболеваний. Вторые с лёгкостью определяют, насколько человек здоров, уживчив, терпелив, пригоден для тех или иных видов деятельности.

    Родилась современная дерматоглифика - дисциплина, изучающая признаки узоров на коже ладонной стороны кистей и стоп человека, которая находит все более широкое применение в различных областях знаний - от медицины до криминалистики и этнографии. По отпечаткам пальцев можно не только узнать о слабых местах нервной системы, но и определить характер человека. Кроме дактилоскопии дерматоглифика подразделяется еще на пальмоскопию— изучение особенностей узоров ладоней и плантоскопию— особенности узоров на стопах ног.[8]

    В Новосибирской академии наук, была разработана методика, по которой после сканирования отпечатков пальцев обоих рук определяются предпочтительные направления развития ребенка в разных областях деятельности человека (образование, спорт, творчество и т.п.), в которых человек максимально быстро достигнет успеха.[1,11]

    Дуги - вы уверены в себе, готовы отстаивать свои убеждения до конца, и вас почти невозможно переубедить. Вы обладаете хорошим вкусом, цените искусство, не лишены артистических способностей.

    Петли - вы спокойны и уравновешенны, легко заводите новые знакомства. Вы довольно открытый и искренний человек, всегда готовы прийти на выручку. У вас врожденное чувство ответственности. Чем больше пальцев с таким рисунком, тем сильнее развита фантазия.

    В мире нет двух людей с идентичным узором папиллярных линий, также как невозможно найти два абсолютно идентичных рисунка радужной оболочки глаза, даже у близнецов. Индивидуальность — уникальность личности. У каждого человека структура линий, точек и цветов в радужной оболочке глаза сочетается в неповторимых и уникальных комбинациях. Некоторые люди могут иметь похожий цвет глаз, но сами линии и точки на радужке так же уникальны , как и отпечатки пальцев. [6]

    Папиллярные узоры на подушечках пальцев формируются еще в утробе матери и не исчезают после смерти (в отличие от линий судьбы на ладонях). Они не меняются в течение жизни. Этот рисунок соответствует кармическим предначертаниям человека. Узоры формируют мироощущение человека, его реакции на окружающий мир, специфику нервной системы, показывают некоторые наследственные болезни, выносливость, долгожительство, влияют на выбор профессии, спортивные наклонности, творческие и т.д.

    Без углубленных знаний дерматоглифики достаточно сложно работать и в современных исправительных учреждениях. Изучение личности должно начинаться с того, что, открывая первую страницу личного дела осужденного, представитель специальной или психологической службы, социолог или воспитатель, обращает внимание на отпечатки пальцев и использует их для получения информации о личности.

    Глава 4. Практическая часть

    Для проведения дактилоскопии (например, для шенгенской визы, предусматривающей с 2015 года обязательный порядок) потребуется всего 5 минут. Она проводится на современном цифровом оборудовании без порошков, которые используются в судебной экспертизе. Порядок дактилоскопии выглядит так: гражданин прикладывает к сканеру сперва 4 пальца одной руки, после второй, в конце – оба больших пальца. В это время его снимают на цифровое оборудование для получения цветной фотографии. Фото вместе с отпечатками пальцев – и есть биометрические данные. [ 5 ]

    Но мы попробуем провести эту процедуру в домашних условиях, с целью получения отпечатков папиллярных узоров пальцев рук для сравнительного анализа, и под каждым укажем тип и вид узора.

    1. Подготовим грифельный порошок (грифель простого карандаша), скотч, лист бумаги, лупу. (Приложение 1)

    3. Я собрал отпечатки папиллярных узоров своих пальцев левой руки и членов своей семьи (в соответствии с персональными данными, в таблице они обозначены номерами).

    С помощью лупы рассматриваем папиллярные узоры на концевых фалангах ладонной поверхности пальцев рук, как они отличаются друг от друга рисунком, образуемым папиллярными линиями центральной части узора. (Приложение 3)

    При рассмотрении в увеличенном виде, (через лупу) можно определить, что на образце № 1 папиллярный узор пальцев левой руки в виде петли, а на большом пальце узор в виде завитка. Если соотнести узор и личность человека, то можно предположить характер человека. По данному образцу - это человек с сильной и уравновешенной нервной системой. По типу темперамента - это флегматик.

    На образце № 2 папиллярный узор в виде завитка имеют все пальцы левой руки. По характеру это человек с сильной и подвижной нервной системой. По типу темперамента - это холерик.

    Образец № 3 имеет смешанный узор. Средний палец и мизинец – петли, остальные пальцы – завитки. У человека с таким узором могут проявляться черты разных типов характера.

    Например, у осужденных папиллярные "завитки" бывают достаточно редко.

    Выводы. Если сравнить папиллярные узоры можно понять, что они разные, у каждого свой узор. Папиллярный узор одного и того же типа не может полностью совпадать. Каждый тип подразделяются на множество видов, где разный изгиб, длина линий и др. Известно, что всего насчитывается более 1000 разновидностей центров только в петлевых узорах и дифференцировать папиллярные узоры может только специалист высокой квалификации в области криминалистики. Отпечатки пальцев индивидуальны, постоянны и неизменны.

    Человек – является уникальным во всех своих проявлениях. Можно попытаться подделать его почерк, походку, голос, но повторять в точности нереально. Такая же индивидуальность заложена и в отпечатках пальцев. Вот почему специалисты всего мира эти наши особенности давно активно и очень эффективно используют для идентификации личности.

    Широко распространенная форма использования достижений биометрии является использование дактилоскопических учетов. Современные технико-криминалистические возможности в проведении дактилоскопической идентификации имеют огромный потенциал. Дактилоскопические учеты всех ведомств на современном этапе компьютеризированы и являются автоматизированными информационными системами.

    Биометрические технологии активно применяются во многих областях связанных с обеспечением безопасности доступа к информации и материальным объектам, а также в задачах уникальной идентификации личности. Биометрические технологии в скором будущем будут играть главную роль в вопросах персональной идентификации во многих сферах. Применяемые отдельно или используемые совместно со смарт-картами, ключами и подписями, биометрия станет применяться во всех сферах экономики и частной жизни.

    Список использованных источников и литературы

    5. Биометрия для шенгенской визы

    6. Ветлужских В.Д. Радужная оболочка глаза: ее особенности и возможности. Школьный научный вестник. 2018. №4 ч.1

    Читайте также: