Сайт Андрія - Статті Розпізнавання особистості по райдужній оболонці та сітківці ока
Розділ 5. Питання 55. Розпізнавання особистості по райдужній оболонці та сітківці ока.
Райдужна оболонка
Райдужка ока має надзвичайно високу індивідуальність. Вона стабільна і змінюється протягом усього життя. Точніше, незмінною залишається її форма (виняток становлять травми та деякі серйозні захворювання очей), колір же з часом може змінитися. Унікальність малюнка райдужної обумовлена генотипом особистості, але суттєві відмінності райдужної оболонки спостерігається навіть у близнюків.
Причому райдужки правого та лівого ока по малюнку суттєво різняться. Для ослаблення впливу стану здоров'я на результати ідентифікації особистості СКД використовуються лише чорно-білі зображення високого дозволу.
Імовірність помилкового допуску системи розпізнавання по райдужній оболонці менше 0,001% (фактично система не зробила жодної помилки помилкового впізнавання при більш ніж 2 млн. елементарних порівнянь еталонів). Імовірність помилкового недопуску у своїй становила близько 2%. Для інших біометричних систем така ймовірність помилкового допуску досягається лише при неприйнятних значеннях не допуску в десятки відсотків.
Райдужка як об'єкт розпізнавання
Райдужка розташована на передній частині склери, має кільцеву форму і розміри в середньому по горизонталі A 12,5 мм і по вертикалі 12,0 мм.
Зовнішній контур райдужної оболонки, її межа зі склерою - фактично ідеальний еліпс і може бути приблизно представлена колом (як це і робиться в сучасних системах). Зовнішній контур райдужної оболонки постійний і практично однаковий для всіх людей.
Внутрішня межа райдужної оболонки задається зіницею. У нормальної здорової людини зіниця кругла, а її центр дещо зміщений щодо центру райдужної оболонки у напрямку до кінчика.носа.
Малюнок райдужної обумовлений радіально розташованими нитками - трабекулами, переплетеними між собою сполучно-тканинними перекладинами, що йдуть у різних напрямках, і унікальний для кожної людини. Малюнок райдужної оболонки у більшості людей малоконтрастний (діапазон яскравостей точок зображення райдужної оболонки набагато менше діапазону яскравостей зображення ока, що включає темну зіницю і світлу склеру). Крім того, деякі типи райдужної оболонки мають дуже тонку текстуру (на них немає великих яскравих або темних елементів).
Це висуває високі вимоги до камери, об'єктиву та системи позиціонування. Залежно від довжини хвилі світла, в якому реєструється райдужка, на ній проявляються різні деталі, причому їхня вираженість залежить від типу очей. Наприклад, більшість світлих очей дає найчіткіший малюнок у видимому світлі. При переході в ІЧ цей малюнок поступово розмивається і фактично зникає на довжинах хвиль, більших за 900 нм. Навпаки, структури темних очей, характерних для жителів Південно-Східної Азії, практично непомітні у світлі, але чітко виявляються в інфрачервоному діапазоні. Тому досі залишається нез'ясованим питання, яка довжина хвилі оптимальна. Стандартами рекомендовано світло 700-900 нм (ближній ІЧ). але це досить широкий діапазон, в якому можлива сильна зміна картини, що реєструється, тому в стандарті наказано вказувати точні характеристики освітлювачів.
Райдужка має складний малюнок, що складається з багатьох деталей. Тому із зображення райдужної оболонки можна отримати велику кількість параметрів (висока інформативність). Інформаційна ємність зображення райдужної оболонки радіусом 200 пікселів становить не менше 244 біт. Ці властивості райдужної оболонки призвели до того, що на неї звернули пильну увагу як наоб'єкт автоматичного біометричного розпізнавання. Незважаючи на те, що ці дослідження проводяться порівняно недавно, вже розроблені надійні та стійкі методи, так само як і програмно-апаратні комплекси автоматичного розпізнавання.
Варіації зображення райдужки
У розпізнаванні райдужної оболонки, як і в будь-якій проблемі розпізнавання, основна труднощі полягає в отриманні параметрів об'єкта унікальних у класі йому подібних та інваріантних щодо умов реєстрації та мінливості самого об'єкта. параметри малюнка райдужної оболонки необхідно витягти з її зображення, відсіявши варіації двох класів: варіації самої райдужної оболонки та зміни умов зйомки.
¨Зміни райдужної оболонки можна підрозділити на: зміни розміру зіниці, зміни форми та фарбування елементів і зміни форми зіниці. Під впливом змін освітленості, при переміщенні фокусу уваги та залежно від фізичного та психічного стану зіниць живого ока постійно змінює свій розмір. Зіниця також здійснює аперіодичні мимовільні рухи (гіпус). В результаті цих рухів зіниці змінюється розмір райдужної оболонки і відповідно деформується її малюнок. Товщина райдужної оболонки мінімальна навколо зіниці і зростає при віддаленні від нього. При зміні розмірів зіниці ділянки райдужної оболонки деформуються тим сильніше, чим ближче вони до зіниці.
Специфічні умови зйомки
Розташування джерел світла і предметів навколишнього оточення: рогівка ока відбиває навколишні предмети, і відображення, особливо відблиски, перекривають картину райдужної оболонки, створюючи сильні варіації яскравості зображення. Тому неможливим не використовувати власне підсвічування.
Підсвічування повинне давати в області реєстрації райдужок освітленість, яка в кілька разів перевищує ту, щостворюється сторонніми джерелами. Видимий світло з такою інтенсивністю викликає велику незручність. Тому в усіх сучасних системах використовується інфрачервоне підсвічування. Можливий варіант – спалах, як у фотоапараті.
БСКД по райдужці ока
Технологія сканування повністю безконтактна. Відеокамера захоплює зображення ока на відстані 20-30 сантиметрів та здійснює автоматичне виділення зіниці та райдужної оболонки. Обсяг інформації, яка потрібна на реєстрацію однієї людини з урахуванням технології фірми Iridian становить близько 200 байт.
БСКД по райдужці очі можуть ідентифікувати людину, навіть якщо вона буде в окулярах або з контактними лінзами.
¨Розрізняють активні та пасивні системи. В активних системах користувач повинен сам налаштувати камеру. У пасивних системах камера автоматично налаштовується.
¨Пошук і порівняння знімка райдужної оболонки з даними, що зберігаються в базі даних, займають близько двох секунд.
¨Основні недоліки даної технології:
§Психологічний бар'єр. Процедури реєстрації та ідентифікації очей у більшості людей спричиняють негативні емоції.
Захист БСКД по райдужці ока від підробок
Найпростішим захистом є реєстрація мимовільних рухів ока та зіниці. Їх наявність свідчить у тому, що сканеру представлений живий орган. Однак у деяких людей мимовільні рухи ока відбуваються досить рідко.
Відомі випадки, коли вони відбувалися лише один раз на кілька хвилин. Звичайно, продовжити процедуру ідентифікації на такий тривалий час неможливо.
Іншим найпоширенішим способом захисту БСКД по райдужці ока є перевірка спектра відображення поверхні живого ока. Значення цього параметра дляживого та мертвого органу або будь-якого штучного матеріалу (скло, пластик і т. д.) сильно відрізняються. Спосіб обходу - змочування муляжу в рідині або тонким шаром покриття розчину желатину. Поки що немає достовірних відомостей про подібні атаки. У сучасних сканерах цей параметр обчислюється не раз, а кілька разів. Причому цей процес відбувається у випадково вибрані моменти часу, з різною силою та напрямом світіння діодів підсвічування. Потім одержані результати порівнюються з розрахунковими.
Розпізнавання сітківки ока
¨Це один із найперших і найнадійніших методів ідентифікації особистості. Відня та артерії, що забезпечують око кров'ю, добре видно при підсвічуванні очного дна зовнішнім джерелом світла.
¨ Сітківка стабільна протягом усього життя людини, що робить її зручним ідентифікатором. Сітківку неможливо підробити, її не можна сфотографувати або зняти звідкись, як відбиток пальця. Однак деякі хвороби очей, наприклад, катаракта, можуть негативно впливати на якість одержуваного зображення.
БСКД по сітківці ока
¨Процедура ідентифікації зводиться до того, що людина спостерігає крізь окуляр віддалену світлову точку. При цьому здійснюється інфрачервоне підсвічування його очного дна, на якому виділяється дерево кровоносних судин. ІЧ-камера реєструє відбивні та поглинаючі характеристики сітківки з відстані менше 3 см, які порівнюються з еталоном. Мала потужність випромінюючої лампи (7 мВт) і довжина хвилі - 890 нМ, близька до ІЧ спектру, виключає будь-який негативний вплив на людину і не викликає дискомфорту. Помилки методу обумовлені відхиленнями голови випробуваного від еталонного та неправильним фокусуванням погляду на віддаленому джерелі світла.
Крім судин сітківкамістить елементи зорового нерва та сліпу пляму, проте геометрія цих елементів з часом може змінюватися.
Застосування такого способу автентифікації обґрунтовано лише на об'єктах особливої таємності.
Недоліки ідентифікації людини сітківкою ока призвели до того, що ця технологія погано підходить для використання в СКД до комп'ютерів. Застосовується ця технологія головним чином у системах контролю доступу на особливо секретні об'єкти.
Помилки першого роду для методу становлять 4 · 10 -3 . Помилки другого роду - менше 10-6. Відсутні дані про труднощі виготовлення муляжу, здатного обдурити подібні біометричні пристрої.
Основним виробником систем такого класу є американська компанія EyeDentify Inc.,