بازشناسی مبتنی بر زیست سنجی، به بازشناسی اتوماتیک از خصوصیات فردی انسان اشاره می کند که  اساس آن  بردارهای ویژگی  است که از مشخصات فردی انسان به دست می آید . سیستم های زیست سنجی ، یک طرح بازشناسی قابل اطمینان را با توجه به خصوصیات فردی برای تصدیق و یا رد هویت یک فرد ارائه می کند. کاربردهای این گونه سیستم ها شامل امنیت سیستم های کامپیوتری، بانک های الکترونیکی امن ، تلفن های همراه ، کارت های اعتباری ، دسترسی امن به ساختمان ها ، سرویس های اجتماعی ، سیستم های مرتبط با سلامتی و ... می شود و این لیست با گذشت زمان هر چه بیشتر گسترش پیدا خواهد کرد . با استفاده از سیستم های زیست سنجی یک شخص می تواند بر اساس این که او کیست شناسایی شود، نه بر اساس ادعای خود کاربر از طریق کارت و یا کلمه عبوری که او چه کسی است .

سیستم های زیست سنجی (بیومتریک) در سه حالت عمل می کنند :

1-  تصدیق هویت : اگر بخواهیم تصدیق هویت را در یک جمله بیان کنیم ، آن جمله این است : من همان کسی هستم که می گویم ؟ در واقع این حالت ، یک تطبیق یک به یک است . یک درخواست به عنوان ورودی ، با یک الگو از ویژگی های زیست سنجی که شخص ادعای آن را می کند مقایسه می شود . برای ارزیابی کارآیی تصدیق ، نرخ تصدیق  مطرح می شود که عبارت از نرخی است که به کاربران به درستی اجازه دسترسی داده شده است . در مقابل نرخ اشتباه در تصدیق  ، نرخی است که به کاربران به اشتباه اجازه دسترسی داده شده است که منحنی ROC   هم نامیده می شود . یک سیستم تصدیق کارا باید بر حسب نیاز، بین این دو نرخ تعادل برقرار کند.

2-  شناسایی ( تعیین هویت ) : می توان تعیین هویت را در یک جمله به این صورت بیان کرد : من که هستم ؟  . این حالت یک فرآیند تطبیق یک به چند است به این صورت که برای تعیین هویت درخواست دهنده ،  درخواست او با تمامی الگوهای موجود در پایگاه داده مقایسه می شود . این موضوع در مورد چهره در شکل 1-1 نشان داده شده است. در پایان عملیات، نزدیکترین الگوی درون پایگاه داده که بیشترین شباهت را به الگوی ورودی دارد، به عنوان جواب برگردانده می شود . فرآیند شناسایی، یک تست بسته  است . به این معنی که حسگر ها  مشاهده ای از شخصی می کنند که درون پایگاه داده شناخته شده است .

 

image1

شکل 1-1 -  سناریوی تعیین هویت

 

3- لیست مشاهدات : لسیت مشاهدات را هم می توان به این جمله خلاصه کرد : آیا به دنبال من می گردی ؟  . لیست مشاهدات یک تست باز جهانی است . در واقع این احتمال در نظر گرفته می شود که ممکن است افرادی در پایگاه داده موجود نباشند . همانند تعیین هویت مشخصات زیست سنجی شخص به عنوان ورودی با الگوهای درون پایگاه داده مقایسه می شوند و شبیه ترین امتیازات گزارش می شود و این امتیاز شباهت سپس به صورت عددی رتبه بندی می شود . بنابراین نزدیک ترین شباهت در رتبه اول است . اما تفاوت این حالت با تعیین هویت در این است که وقتی که شباهت از حد آستانه تعیین شده بالاتر باشد، یک اخطار تولید می شود. اگر حین بازشناسی اخطاری تولید شود ، سیستم به این نتیجه می رسد که فرد مورد نظر در پایگاه داده موجود است، در غیر این صورت سیستم پیغامی را مبنی بر وجود نداشتن مشخصات شخص در پایگاه داده ، اعلام می کند .  دو معیار اصلی در لیست مشاهدات وجود دارد : اولی درصد زمان هایی است که سیستم هشدار را دریافت می کند و به درستی در لیست مشاهدات شخص را شناسایی میکند . این موضوع نرخ ردیابی و شناسایی  نامیده می شود . معیار دوم درصد زمان هایی است سیستم تولید هشدار کرده است ولی شخص مورد نظر در پایگاه داده موجود نیست و در نتیجه سیستم جواب غلطی را برمی گرداند . که این موضوع نرخ هشدار غلط   نامیده می شود.

یک سیستم زیست سنجی (بیومتریک) ساده شامل 4 جزء پایه ای است :

  1. واحد حسگر که داده های زیست سنجی (بیومتریک) را دریافت می کند.
  2. واحد استخراج ویژگی که بردارهای ویژه را استخراج می کند.
  3. واحد تطابق که بردارهای ویژه را با هم مقایسه می کند.
  4. واحد تصمیم گیری که کاربر شناسایی می شود و دسترسی وی رد یا پذیرفته می شود.

تمامی ساختارهای بدن انسان می توانند به عنوان یک ویژگی زیست سنجی (بیومتریک)  به حساب آیند که هر ویژگی زیست سنجی (بیومتریک) می تواند ویژگی های زیر را داشته باشد :

  • عمومیت : این ویژگی را هر انسانی می تواند داشته باشد
  • یکتایی : این ویژگی در مورد هیچ دو نفری یکسان نیست
  • دوام : که ویژگی می تواند با گذر زمان تغییر کند
  • قابلت جمع آوری : که به بحث قابلیت جمع آوری این ویژگی زیست سنجی می پردازد.

اما در کاربردهای واقعی ، سه فاکتور دیگر هم می توانند اضافه شوند :

  • کارآیی: که به معیارهای کارآیی سیستم مثل صحت ، سرعت و منابع مورد نیاز می پردازد
  • قابلیت پذیرش : که به این موضوع می پردازد که یک سیستم زیست سنجی ضرری را برای کاربر نداشته باشد و کاربر آن را قبول کند
  • قابلیت مبارزه با تقلب : به این موضوع می پردازد که سیستم زیست سنجی باید به اندازه کافی برای جلوگیری از تقلب قوی باشد.

خلاصه ای از زیست سنجی های (بیومتریک) مورد استفاده معمول

در این قسمت به خلاصه ای از زیست سنجی هایی که در زندگی انسان مورد استفاده قرار می گیرد پرداخته خواهد شد و سپس از لحاظ فاکتورهای معرفی شده ، مقایسه ای بین آنها انجام خواهد گرفت:

  • گرمانگار مادون قرمز  : الگوی دمای بدن توسط دوربین های مادون قرمز دریافت می شود و طبق این الگو شنایی انجام می شود
  • نحوه راه رفتن   : شناسایی افراد از طریق راه رفتن ، یکی از جدید ترین تکنولوژی های موجود است که برای دستیابی به جزئیات بیشتر ، هنوز در مرحله تحقیق است . راه رفتن به طور پایه ای یک روش زیست سنجی بسیار پیچیده است و آن را نمی توان بین افراد مختلف ، کاملا یکتا در نظر گرفت . به همین دلیل هم از این زیست سنجی در کاربردهای خاص که امنیت بسیار بالا در آن ها احتیاج نیست ، استفاده می شود .
  • نحوه فشردن کلید : هر شخصی برای تایپ با استفاده از صفحه کلید ، روش ویژه خود را دارد . البته نمی توان دقیقا این مسئله را یکتا دانست. ولی اطلاعات اولیه مناسبی را از یک فرد می تواند ارائه کند .
  • عطر و بو  : تمام اشیاء اطراف انسان ( از جمله خود انسان ! ) دارای یک بو است که این بو از ترکیبات شیمیایی به وجود می آید و می تواند به عنوان یکی از راه های شناسایی مطرح گردد .
  • شکل هندسی دست : ماهیت شکل دست انسان  یک بعد نسبی از انگشتان ، محل اتصال بند های انگشتان و شکل و اندازه کف دست است. این زیست سنجی از قدیمی ترین زیست سنجی هایی است که برای شناسایی آن از دهه 60 کارهای زیادی روی آن انجام گرفته و با تکنیک هایی کارا ، سیستم های  بازشناسی از طریق دست ، پیاده سازی شده است .
  • اثر انگشت :  اثر انگشت ، الگویی از شیارها و بر آمدگی هایی است که در نوک انگشت هر فرد قرار دارد و به علت یکتا بودن آن مدت بسیار زیادی است که از آن برای شناسایی هویت افراد با صحت بسیار بالا استفاده می شود.
  • چهره  : جهره یک فرد شاید دقیق ترین زیست سنجی موجود برای شناسایی افراد توسط انسان باشد که از این ایده زیست سنجی در تکنولوژی هم استفاده شده است . این روش مزایای بسیاری دارد . از جمله اینکه حتی کاربر ممکن است از وجود چنین سیستمی کاملا بی اطلاع باشد و در نتیجه برای کاربردهای بازشناسی پنهانی بسیار مناسب است . در بازشناسی چهره ویژگی ها از یک تصویر چهره استخراج می شود و این ویژگی ها برای تعیین هویت با ویژگی های درون پایگاه داده تطبیق داده می شود.
  • شبکیه چشم  : می توان شبکیه چشم را به عنوان یک پیکربندی از رگ های درون آن در نظر گرفت. در اصطلاح شبکیه چشم را امضای چشم می نامند که یکی از زیست سنجی های مناسب با درجه امنیت بالا ، برای بازشناسی است.
  • عنبیه چشم : عنبیه چشم در سه ماهگی از عمر جنین شروع به ساخته شدن می شود و در 8 ماهگی به صورت کامل در می آید . عنبیه یک الگوی بسیار پیچیده است که می تواند شامل ویژگی های زیادی مانند : بندها ، شیار ها ، برآمدگی ها ، لکه ها و ... باشد و یک روش بسیار مناسب برای بازشناسی است . از مزایای آن نسبت به شبکیه می توان پویش  بسیار راحت تر آن را نام برد. به این دلیل که عنبیه بر خلاف قرنیه می تواند حتی از چندین متر دور تر نسبت به حسگر ، پویش شود.
  • کف دست: همانند اثر انگشت ، کف دست انسان هم شامل الگویی یکتا از شیار ها و برآمدگی ها است. به علت بزرگ تر بودن کف دست نسبت یه اثر انگشت ، قابلت اطمینان آن بالاتر است . ولی پویشگر فضای بزرگتری را باید پویش کند که در نتیجه باعث بالا رفتن هزینه ها می شود.
  • صدا  : ویژگی های فیزیکی بدن انسان مانند مخازن بینی ، دهان ، لب ها و ... باعث به وجود آمدن صدا می شود و به علت ثابت بودن ویژگی های صدای انسان ، می توان از آن برای بازشناسی استفاده کرد
  • امضاء   : امضاء بیانی ساده و واقعی از تغییرات در دست انسان است که مشخصا می تواند در بازشناسی مورد استفاده قرار گیرد . اما برای جمع آوری نمونه های امضاء احتیاج به همکاری کاربران است و البته این زیست سنجی ، یک زیست سنجی رفتاری است . یعنی ممکن است در شرایط احساسی و فیزیکی مختلف ، تغییر پیدا کند .
  • DNA : این زیست سنجی، یکی از قوی ترین زیست سنجی های موجود است . DNA را می توان یک کد یکتای یک بعدی برای هر انسان (ابته به جز دوقلو ها ) نامید.

همان طور که از توضیحات مشخص است، هیچ کدام از زیست سنجی های مطرح شده ، به تنهایی و برای تمامی کاربردها، یک ابزار بازشناسی کامل نیست و انتخاب یک زیست سنجی مناسب ، بسته به نوع کاربرد متفاوت است است . Delac و دیگران   برای مقایسه زیست سنجی های معرفی شده ، زیست سنجی های موجود با استفاده از 77 معیار ارزیابی معرفی شده را با هم مقایسه کردند که نتیجه آن در جدول شماره 1-1 آورده شده است . سطرهای اینن جدول نشان دهنده زیست سنجی مورد استفاده و ستون های آن نشان دهنده معیارهای ارزیابی هستند . هر خانه از این جدول هم می تواند دارای سه مقدار H ( زیاد ) ، M ( متوسط ) و  یا  ( کم ) باشد که نشان دهنده حساسیت زیست سنجی مورد استفاده نسبت به معیارهای ارزیابی است . 

 

جدول 1-1- مقایسه ای بین تکنولوژی های زیست سنجی مختلف

image3

 

چالش های موجود در سیستم های زیست سنجی (بیومتریک)

همان طور که مشخص است ، سیستم های زیست سنجی هم مانند تمامی سیستم های پیچیده دیگر ، با چالش های بسیاری رو به روهستند و می تواند دارای فرصت ها و محدودیت های زیادی باشد . می توان مهمترین محدودیت های سیستم های زیست سنجی را به صورت زیر خلاصه کرد :

  • وجود نویز در داده های دریافت شده :  به طور مثال به علت کثیف بودن حسگر
  • تغییرات داخل کلاس : به طور مثال در بازشناسی چهره ممکن است چهره یک فرد در هنگام نمونه برداری اولیه از او، نسبت به چهره حال حاضر او تفاوت زیادی کرده باشد .
  • یکتایی : با توجه به تعاریف و خصوصیات زیست سنجی ، هنگامی که از زیست سنجی انتظار می رود که یکتایی داشته باشد ، اما ممکن است شباهت های بین کلاسی  زیادی وجود داشته باشد که کار را با مشکل روبه رو می کند
  • عمومیت نداشتن : زمانی که از تمام کاربران انتظار می رود که دارای ویژگی زیست سنجی خاصی باشند، گروه خاصی از کاربران آن ویژگی را نداشته باشند
  • حملات کلاهبرداری: شخص خاصی ممکن است برای جعل ویژگی های زیست سنجی تلاش کند که البته این موضوع برای زیست سنجی های مختلف متفاوت است . به طور مثال جعل امضاء بسیار سخت تر از جعل در عنبیه چشم است !

یک راه حل برای رفع مشکلات زیست سنجی می تواند به این صورت باشد که جای استفاده از یک سیستم زیست سنجی خاص، از چندین سیستم زیست سنجی که هر کدام دارای کاربردهای متفاوتی هستند ، به صورت ترکیبی استفاده کرد که با این تکنیک ها می توان کارآیی کلی بازشناسی را در کاربردهای مختلف بهبود داد . به طور مثال می توان از سیستمی استفاده کرد که زیست سنجی های اثرانگشت ، چهره و صدا را به همراه کارت های هوشمند ترکیب می کند. اما با این حساب مشکل جدیدی به وجود می آید به این صورت که برای هر کاربردی از چه ترکیبی از این زیست سنجی ها استفاده کرد که این موضوعات مفصلا در مقاله های بعدی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

تهیه کننده : ایده و پردازش میـدیــا

 

منابع :

1- A. K. Jain, A. Ross, S. Prabhakar, "An Introduction to Biometric Recognition", IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video Technology, Vol 14, No. 1, pp 4-19, January 2004

2- K. Delac, M. Grgic, “A Survey of Biometric Recognition Methods”, 46th International Symposium Electronics in Marine, ELMAR-2004, June 2004

3- International Biometric Group, <http://www.biometricgroup.com/>.

4- A. K. Jain, A. Ross, "Multibiometric Systems", Appeared in Communication of the ACM, Special Issue on Multimodal Interfaces, Vol. 47, No.1, pp. 34-40, January 2004

 

 

 

 

انتقادات و پیشنهادات

ميديا در خدمت شماست.

خوشحاليم و به خود مي باليم از اينكه ما را مخاطب قرار داده ايد. 

و تشكر و قدر داني مي نماييم از عزيزاني كه كاستي ها و اشكالات ما را گوشزد كرده و ما را مخاطب لطف خود قرار مي دهند.

همواره در  انتظار انتقادات و پيشنهادات شما عزيزان هستيم.

اطلاعات تماس

آدرس : کرج، رجایی شهر، خیابان سیزدهم غربی، نبش خیابان دکتر حسابی، پلاک 39،طبقه اول
تلفن :   34203466 - 026   ,  34412887 - 026