Инженерные средства контроля доступа. Биометрия Выполнила студентка группы ДКБ-401 Наумова Ю. А.
В данной презентации речь пойдет о Системах контроля и управлением доступа (СКУД). С набирающим ростом технологического прогресса мы нуждаемся в более точных и совершенных системах контроля доступа. На смену карточкам , ключам и паролям приходят более надежные инструменты, такие как сканеры отпечатков пальцев, сетчатки глаза, распознавание голоса, все это биометрические средства контроля доступа. . Важной характеристикой системы контроля доступа является «Скорость работы» , и «Стоимость системы» . Не стоит забывать и то, что биометрическая характеристика человека может изменяться со временем, так что если СКУД неустойчива– это существенный минус. Обилие биометрических методов поражает. Основными методами, использующими статические биометрические характеристики человека, являются идентификация по папиллярному рисунку на пальцах, радужной оболочке, геометрии лица, сетчатке глаза, рисунку вен руки, геометрии рук. Также существует семейство методов, использующих динамические характеристики: идентификация по голосу, динамике рукописного подчерка, сердечному ритму, походке.
Биометрия по своей сути — это математическая статистика . В качестве двух основных характеристик любой биометрической системы можно принять ошибки первого и второго рода. В теории радиолокации их обычно называют «ложная тревога» или «пропуск цели» , а в биометрии наиболее устоявшиеся понятия — FAR (False. Acceptance. Rate) и FRR(False. Rejection. Rate). Первое число характеризует вероятность ложного совпадения биометрических характеристик двух людей. Второе – вероятность отказа доступа человеку, имеющего допуск. Система тем лучше, чем меньше значение FRR при одинаковых значениях FAR. Можно отметить следующее: если в характеристиках системы не даны FAR и FRR по открытым биометрическим базам — то что бы производители не заявляли о её характеристиках, эта система скорее всего недееспособна или сильно слабее конкурентов.
Любая аутентификация человека строится на трёх традиционных принципах: 1) По собственности. К собственности может относиться пропуск, пластиковая карта, ключ или общегражданские документы. 2) По знаниям. К знаниям относятся пароли, коды или информация (например девичья фамилия матери). 3) По биометрическим характеристикам. Эта методология и порождает два основных направления биометрии Верификацией называется подтверждение личности человека через биометрический признак, где первичная аутентификация прошла по одному из первых двух методов, указанных выше. Простейшим верификатором можно назвать пограничника, производящего верификацию вашего лица с вашим паспортом. Биометрической идентификацией называется такое использование биометрического признака, при котором не требуется дополнительной информации. Поиск объекта осуществляется по всей базе данных и не требует предварительного ключа.
Верификация Минусы: -человек обязан иметь при себе документ или помнить пароль; -возможность ликвидации инфции : документ можно повредить, пароль забыть Плюсы: -Высокая надежность Биометрическая идентификация Минусы: -Ограниченная база(у отпечатков пальцев не более 300, у сканера радужки - 3000) Плюсы: -Не нужно помнить пароль или иметь при себе документ.
Скрытная идентификация В отличие от верификации, идентификация может быть скрытной для человека. Это технологии, где в качестве сканеров данных выступают камеры: распознавание по лицам (2 D, 3 D) и распознавание по радужной оболочке. Первую из них, распознавание по 2 D лицам, уже неоднократно пытались внедрить (из-за её простоты), но всё время безуспешно. Это обусловлено низкими статистическими параметрами системы. Если в базе разыскиваемых личностей находится всего 100 человек, то каждый 10 прохожий будет объявляться разыскиваем. Распознавание по радужной оболочке и 3 D лица очень похожи. Для обеих возможно использование на отдалении от человека, но обе должны иметь достаточное количество оборудования. Как 3 D сканер лица, так и сканер радужной оболочки можно ставить в местах, где есть узкие проходы. Это эскалаторы, двери, лестницы.
Отпечатки пальцев Дактилоскопия (распознавание отпечатков пальцев) — наиболее разработанный на сегодняшний день биометрический метод идентификации личности. Особенности папиллярного узора преобразовываются в уникальный код, который сохраняет информативность изображения отпечатка. И именно «коды отпечатков пальцев» хранятся в базе данных, используемой для поиска и сравнения. Время перевода изображения отпечатка пальца в код и его идентификация обычно не превышает 1 с, в зависимости от размера базы. Источник статистических данных алгоритм Veri. Finger. Характерное значение FAR для метода распознавания отпечатков пальцев – 0. 001%. Из формулы получим, что стабильная работа системы идентификации при FAR=0. 001% возможна при численности персонала N≈300.
Преимущества метода: 1)Высокая достоверность — статистические показатели метода лучше показателей способов идентификации по лицу, голосу, росписи. 2) Низкая стоимость устройств, сканирующих изображение отпечатка пальца. Достаточно простая процедура сканирования отпечатка. Недостатки: папиллярный узор отпечатка пальца очень легко повреждается мелкими царапинами, порезами. Люди, использовавшие сканеры на предприятиях с численностью персонала порядка нескольких сотен человек заявляют о высокой степени отказа сканирования. Многие из сканеров неадекватно относятся к сухой коже и не пропускают стариков. . По причине того, что это направление является одним из самых давнишних, оно получило наибольшее распространение. Современные системы оснащены различными датчиками (температуры, силы нажатия и т. п. ), которые повышают степень защиты от подделок. Большинство компаний производят готовые системы, которые оснащены всем необходимым, включая программное обеспечение. Среди зарубежных компаний, занимающихся системами распознавания по отпечаткам пальцев, можно отметить Secu. Gen (USB-сканеры для PC, сканеры, которые можно устанавливать на предприятия или встраивать в замки, ПО для связи системы с компьютером); Bayometric, Digital. Persona. В России в данной области работают компании: Bio. Link, Сонда (дактилоскопические сканеры), Смарт. Лок (дактилоскопические сканеры и модули) и др.
Радужная оболочка глаза Рисунок радужки формируется на восьмом месяце внутриутробного развития, окончательно стабилизируется в возрасте около двух лет и практически не изменяется в течение жизни, кроме как в результате сильных травм или резких патологий. Метод является одним из наиболее точных среди биометрических методов. Система идентификации личности по радужной оболочке логически делится на две части: устройство захвата изображения, его первичной обработки и передачи вычислителю и вычислитель, производящий сравнение изображения с изображениями в базе данных, передающий команду о допуске исполнительному устройству. Время первичной обработки изображения в современных системах примерно 300 -500 мс, скорость сравнения полученного изображения с базой имеет скорость 50. 000 -150. 000 сравнений в секунду на обычном ПК. Такая скорость сравнения не накладывает ограничений на применения метода в больших организациях при использовании в системах доступа. Источник статистических данных алгоритм Veri. Eye. Характерное значение FAR – 0. 00001%. Согласно формуле N≈3000 — численность персонала организации, при которой идентификация сотрудника происходит достаточно стабильно.
Преимущества метода: Статистическая надёжность алгоритма. - Захват изображения радужной оболочки можно производить на расстоянии от нескольких сантиметров до нескольких метров, при этом физический контакт человека с устройством не происходит. - Радужная оболочка защищена от повреждений — а значит не будет изменяться во времени. (кроме случаев болезни или отсутствия глаз) Недостатки: Цена системы, основанной на радужной оболочке выше цены системы, основанной на распознавании пальца или на распознавании лица. Низкая доступность готовых решений. На данный момент удельный вес технологий идентификации по радужной оболочке глаза на мировом биометрическом рынке составляет по разным подсчетам от 6 до 9 процентов. Лидером по разработке ПО в данной области является компания Iridian. Technologies. LG Electronics, Panasonic, OKI заключили договор с Iridian. Technologies, и в результате совместной работы появились следующие системы идентификации: Iris. Access 2200, BM-ET 500, OKI Iris. Pass.
Распознавание по лицу 2 -d 2 -D распознавание лица — один из самых статистически неэффективных методов биометрии. Появился он довольно давно и применялся, в основном, в криминалистике, что и способствовало его развитию. Характерное значение FAR – 0. 1%. Из формулы получаем N≈30 — численность персонала организации, при которой идентификация сотрудника происходит достаточно стабильно. Преимущества метода. При 2 -D распознавании, Недостатки. Низкая статистическая достоверность. Предъявляются требования в отличие от большинства биометрических к освещению. Для многих алгоритмов методов, не требуется дорогостоящее неприемлемость каких-либо внешних оборудование. При соответствующем помех, как, например, очки, борода, оборудовании возможность распознавания на элементы прически. Обязательно значительных расстояниях от камеры. фронтальное изображение лица, с весьма небольшими отклонениями.
Распознавание по лицу 3 -d Реализация данного метода представляет собой довольно сложную задачу. Несмотря на это в настоящее время существует множество методов по 3 -D распознаванию лица. Методы невозможно сравнить друг с другом, так как они используют различные сканеры и базы. Переходным от 2 -d к 3 -d методом является метод, реализующий накопления информации о лицу. Этот метод имеет лучшие характеристики, чем 2 d метод, но так же как и он использует всего одну камеру. При занесении субъекта в базу субъект поворачивает голову и алгоритм соединяет изображение воедино, создавая 3 d шаблон. А при распознавании используется несколько кадров видеопотока. Для лучших моделей фирмы Bioscript (3 D Enrol. Cam, 3 D Fast. Pass), работающих по методу проецирования шаблона при FAR = 0. 0047% FRR составляет 0. 103%. Считается, что статистическая надежность метода сравнима с надежностью метода идентификации по отпечаткам пальцев.
На объект (лицо) проецируется сетка. Далее камера делает снимки со скоростью десятки кадров в секунду, и полученные изображения обрабатываются специальной программой. Луч, падающий на искривленную поверхность, изгибается — чем больше кривизна поверхности, тем сильнее изгиб луча. Изначально при этом применялся источник видимого света, подаваемого через «жалюзи» . Затем видимый свет был заменен на инфракрасный, который обладает рядом преимуществ. Обычно на первом этапе обработки отбрасываются изображения, на котором лица не видно вообще или присутствуют посторонние предметы, мешающие идентификации. По полученным снимкам восстанавливается 3 -D модель лица, на которой выделяются и удаляются ненужные помехи (прическа, борода, усы и очки). Затем производится анализ модели — выделяются антропометрические особенности, которые в итоге и записываются в уникальный код, заносящийся в базу данных. Время захвата и обработки изображения составляет 1 -2 секунды для лучших моделей.
Так же набирает популярность метод 3 d распознавания по изображению, получаемому с нескольких камер. Примером этого может являться фирма Vocord со своим 3 d сканером. Этот метод даёт точность позиционирования, согласно словам разработчиков, выше метода проецирования шаблона. Преимущества метода. Отсутствие необходимости контактировать со сканирующим устройством. Низкая чувствительность к внешним факторам, как на самом человеке (появление очков, бороды, изменение прически), так и в его окружении (освещенность, поворот головы). Недостатки. . Дороговизна оборудования. Имеющиеся в продаже комплексы превосходили по цене даже сканеры радужной оболочки. Изменения мимики лица и помехи на лице ухудшают статистическую надежность метода. В России в данном направлении работают компании Artec. Group (3 D сканеры лица и ПО) – компания, головной офис которой находится в Калифорнии
Распознавание по венам рук Это новая технология в сфере биометрии, широкое применение её началось всего лет 5 -10 назад. Инфракрасная камера делает снимки внешней или внутренней стороны руки. Рисунок вен формируется благодаря тому, что гемоглобин крови поглощает ИК излучение. В результате, степень отражения уменьшается, и вены видны на камере в виде черных линий. Специальная программа на основе полученных данных создает цифровую свертку. Технология сравнима по надёжности с распознаванием по радужной оболочке глаза, в чём-то превосходя её, а в чём-то уступая.
Распознавание по рисунку вен руки является довольно новой технологией, и в связи с этим ее удельный вес на мировом рынке невелик и составляет около 3%. Однако к данному методу проявляется все больший интерес. В сфере идентификации по рисунку вен работают следующие компании Veid. Pte. Ltd. (scanner, software), Hitachi. Vein. ID (scanners) Недостатки. . Недопустима засветка Преимущества метода. Высокая достоверность сканера солнечными лучами и . Скрытость характеристики: в отличие от всех лучами галогеновых ламп. вышеприведённых — эту характеристику очень Некоторые возрастные заболевания, затруднительно получить от человека «на например артрит – сильно ухудшают улице» , например сфотографировав его FAR и FRR. фотоаппаратом.
На сегодняшний день понятие «биометрический алгоритм» и «биометрический сканер» не обязательно взаимосвязаны. Различные сканеры имеют различный набор способностей. В основном это набор тестов для проверки подделан объект биометрии или нет. Для сканеров пальцев это может быть проверка рельефности или проверка температуры, для сканеров глаза это может быть проверка аккомодации зрачка, для сканеров лица — движение лица. Даже в классе статических систем биометрии имеется большой выбор систем. Выбор зависит от требований к системе безопасности. Самыми статистически надежными и устойчивыми к подделке системами доступа являются системы допуска по радужной оболочке и по венам рук. Системы биометрической идентификации можно комбинировать, достигая астрономических точностей. Характеристики, которые будет иметь каждая из систем: устойчивость к подделке, устойчивость к окружающей среде, простота использования, стоимость, скорость, стабильность биометрического признака во времени.
Обобщив результаты для методов, можно сказать, что для средних и больших объектов, а так же для объектов с максимальным требованием в безопасности следует использовать СКУД, реализованную на распознавании по радужной оболочке и, возможно, на распознавании по венам рук. Для объектов с количеством персонала до нескольких сотен человек оптимальным будет доступ по отпечаткам пальцев. Системы распознавания по 2 D изображению лица весьма специфические. Они могут потребоваться в случаях, когда распознавание требует отсутствия физического контакта, но поставить систему контроля по радужной оболочке невозможно. Например, при необходимости идентификации человека без его участия, скрытой камерой, или камерой наружного обнаружения, но возможно это лишь при малом количестве субъектов в базе и небольшом потоке людей, снимаемых камерой.
Спасибо за внимание!
Скачать презентацию Инженерные средства контроля доступа Биометрия Выполнила студентка группы
skud.pptx