بیومتریك و باز شناسی هویت با استفاده از عنبیه

بیومتریك تكنولوژی نوینی برای تشخیص خودكار هویت افراد است. در این روش از ویژگی های منحصر به فردی از قبیل اثر انگشت، كف دست، امضاء، هندسه دست، سیاهرگ مچ دست، صوت، چهره، عنبیه، شبكیه چشم و ... استفاده می شود. همچنین بیومتریك راه حلی برای افزایش امنیت جوامع اطلاعاتی نسبت به امنیت حاصله از روش های تشخیص هویت جاری از قبیل كلمه عبور، شماره شناسایی شخصی و كارت های نوار مغناطیسی است. در این شماره به معرفی سایر روش های بیومتریك خواهیم پرداخت.

در این جا تعدادی از روش های دیگر در زمینه بیومتریك بررسی می شود و مزایا و معایب تمامی روش های مبتنی بر بیومتریك مورد مقایسه قرار می گیرد. همچنین كاربرد شبكه های عصبی مصنوعی در زمینه تشخیص هویت بیان شده و اهمیت هر شبكه در استفاده از روش های بیومتریك خاص بیان می شود.

مزایای تكنولوژی بیومتریك نسبت به روش های تشخیص هویت قدیمی عبارتند از:

1- ضرورت حضور فیزیكی فرد در محل شناسایی

2- عدم نیاز به یادآوری كلمه عبور، PIN یا حمل كارت شناسایی

3- كاهش شدید امكان تقلب و دسترسی غیرمجاز و صرفه جویی میلیاردی در اقتصاد

سیستم های بیومتریك شامل خواننده یا وسیله اسكن عضو مورد نظر، نرم افزار تبدیل كننده اطلاعات جمع آوری شده به شكل دیجیتال و پایگاه داده كه داده های بیومتریك را برای مقایسه با موارد از پیش ضبط شده فراهم می كند .

انواع سیستم های بیومتریك

هر سیستم بیومتریك دارای قوت و ضعف خاص خودش است و انتخاب هر روش خاص بسته به كاربرد آن است. هیچ روش بیومتریك به تنهایی انتظار نمی رود كه به صورت كاملا موثر نیازهای یك كاربرد را برآورده سازد. به عبارت دیگر هیچ بیومتریكی بهینه نیست. تعدادی از روش های مختلف بیومتریك نوشته شده است.

بیومتریك از طریق DNA,.بیومتریك توسط گوش,بیومتریك با استفاده از چهره، بیومتریك از طریق گرمای صورت، بیومتریك توسط گرمای دست، بیومتریك با استفاده از رگ دست، بیومتریك از طریق اثر انگشت، بیومتریك با استفاده از راه رفتن، بیومتریك توسط هندسه دست، بیومتریك از طریق عنبیه، بیومتریك اثر كف دست، بیومتریك شبكیه، بیومتریك امضاء، بیومتریك با استفاده از روش صوت

باز شناسی هویت با استفاده از عنبیه

در سال 1936 چشم پزشكی به نام frank Burch پیشنهاد تشخیص افراد از طریق الگوی قرنیه را عنوان كرد. اما تا سال 1985 بود كه توسط دو چشم پزشك به نام های Leonard Flom و Aran Safir این مطلب بیان شد كه قرنیه های افراد مختلف كاملا با هم متفاوت است ودر سال 1987 موضوع تشخیص هویت از طریق قرنیه افراد به نام آن ها ثبت شد. در 1993 سازمان دفاع هسته ای برای ساخت و آزمایش اولین دستگاه تشخیص هویت از طریق الگوی قرنیه آغاز به كار كرد كه این طرح در سال 1995 كاملا موفقیت آمیز به انجام رسید.

امروزه نیاز به وسایل قابل اطمینان، سریع و غیر تهاجمی برای تشخیص خودكار هویت اشخاص به شكل قابل توجهی وجود دارد. تكنیك های كامپیوتری كه برای شناسایی ویژگی های افراد مانند صورت، اثر انگشت، شبكیه، صوت، هندسه كف دست، چشم و غیره به كار می روند، كاربردهای فراوانی در زمینههای امنیتی، نظارتی و مالكیت دارند. اما بسیاری از روش های موجود توانائی های محدودی در زمینه شناسایی ویژگی ها در موارد عملی و واقعی دارند؛ برخی از روش ها مستلزم تماس با بدن شخص هستند، برخی به صورت تهاجمی عمل می كند، تعدادی از روشها مستلزم تنظیم نهایی توسط یك شخص بوده و برخی دیگر از آن ها هزینه های بالایی دارند. روشی كه اخیرا بیشتر از سایر روشها مورد توجه قرار گرفته است، شناسایی افراد از روی خصوصیات موجود در عنبیه آن ها است.

ایده استفاده از الگوهای عنبیه برای شناسایی افراد ابتدا توسط چشم پزشكی به نام فرانك برچ در سال 1936 پیشنهاد شد. در دهه 1980 این ایده در یكی از فیلم های جیمزباند به نام Never Say Never Again ظاهر شد و بدین طریق به افكار عمومی راه یافت، اما در آن زمان هنوز به عنوان حدس و افسانه علمی باقی مانده بود. در سال 1987 دو چشم پزشك دیگر به نام های آرن سفیر و لئونارد فلوم این ایده را ثبت كرده و در سال 1989 از جان داگمن خواستند تا برای خلق الگوریتمهای واقعی برای شناسایی افراد بر اساس عنبیه كوشش كند. الگوریتم هایی كه داگمن در سال 1994 به ثبت رساند، پایه ای برای تمامی سیستم های امروزی شناسایی افراد بر اساس عنبیه است.

در سال های اخیر محصولات متعددی برای به دست آوردن تصاویر عنبیه از فواصل مشخص و كاربردهای متنوع توسعه داده شده اند. در سال 1996 یك سیستم تصویر برداری فعال، از دوربینهای خاصی برای به دست آوردن تصاویر عنبیه در فاصله تا یك متر استفاده كرد.

یك وسیله تصویر برداری كوچكتر جدید و كم هزینه، Authenticam، دوربینی دیجیتالی برای استفاده دستی، رومیزی، تجارت الكترونیكی و دیگر كاربردهای امنیتی اطلاعات است. برای ایمنی فیزیكی، دوربینی با متمركز كننده و تنظیم كننده خودكار به نام IrisAccess برای كنترل مدخل و درب ورودی ساختمان توسعه داده شد. روش های ایمنی و كنترل ورودی بر پایه باجه های شناسایی افراد براساس عنبیه در فرودگاه ها توسعه داده شده است. سیستم های دیگری كه الگوریتم های شناسایی افراد بر اساس عنبیه را در خود جای میدهند در حال توسعه هستند.

پیش بینی می شود كه شناسایی افراد بر اساس عنبیه در محدوده وسیعی از كاربردهایی كه شناسایی افراد در آن ها می بایست ایجاد شده و یا تصدیق شود، گسترش یابد. این ایده، كنترل گذرنامه، تجارت الكترونیكی، خدمات درمانی، پرداختهای استحقاقی، حق دستیابی به اطلاعات ویژه، اختیارات، خدمات دولت، كاربردهای نیروی انتظامی و قانونی، سفر هوایی، ورود به كامپیوتر یا هر تعامل دیگری كه درآن شناسایی شخصی بر دارائی یا رمز خاصی(كلیدها، كارت ها، مدارك، كلمات عبور، شماره های شناسایی فردی) تكیه می كند، را شامل می شود.

كاربردهای شناسایی افراد بر اساس عنبیه برخی كاربردهای ممكن شناسایی افراد بر اساس عنبیه عبارتند از:

ورود به كامپیوتر؛ به عنوان یك رمز عبور زنده

كنترل مرزهای ملی؛ عنبیه به عنوان یك گذرنامه زنده

پرداخت هزینه تلفن بدون استفاده از پول نقد، كارت یا شماره های شناسایی شخصی

دستیابی مطمئن به ماشین خودپرداز در بانك

سفر هوایی بدون بلیط

كنترل دستیابی به اموال(خانه، اداره، آزمایشگاه و غیره)

گواهینامههای رانندگی و دیگر مدارك شخصی

موارد قانونی، شناسنامه، یافتن گمشده یا اشخاص تحت تعقیب

اطمینان كارت های اعتباری

گشودن قفل اتومبیل و جلوگیری از سرقت

ضد تروریسم (مانند بازرسی افراد مشكوك در فرودگاه ها)

معاملات مالی ایمن(تجارت الكترونیكی، بانكداری)

ایمنی اینترنت؛ كنترل دستیابی به اطلاعات ویژه

كلید بیومتریك به صورت رمز در آمده برای پنهان ساختن وآشكار كردن پیام ها

هر استفاده موجود از كلیدها، كارتها، شمارههای شخصی یا كلمات عبور

سامانه تشخیص هویت با استفاده از تصاویر عنبیه

طرز كار سامانه عنبیه بافتی داخلی و محافظت شده و ایزوله از محیط بیرون است كه به خوبی از بیرون دیده می شود. این ویژگی ها باعث می شوند كه عنبیه به عنوان بافتی مناسب برای تشخیص هویت مورد توجه محققان قرار گیرد. بافت عنبیه از ماه سوم دوران جنینی شروع به ساخته شدن می كند و در ماه هشتم تقریبا به طور كامل ساخته شده است ولی ممكن است كه رنگدانه های موجود در آن تا سال های اولیه زندگی تغییر كرده و كاملتر شوند.

از روش های پردازش تصویر گوناگون برای استخراج ویژگی از خصوصیات منحصر به فرد تصاویر عنبیه استفاده می شود و تصویر را به یك كد بیومتریك تبدیل میكنند. كد بیومتریك نتیجه اعمال عملگرهای ریاضی به تصویر است. كدهای به دست آمده از تصاویر مختلف پس از استخراج در پایگاه داده سامانه ذخیره می شوند و وقتی شخصی بخواهد در سامانه تشخیص هویت شود ابتدا كدی از تصویر عنبیه او استخراج می شود و سپس این كد با سایر كدهای موجود در پایگاه داده مقایسه می شود. در این مرحله سامانه به دنبال كدی است كه كمترین تفاوت را با كد به دست آمده از شخص دارد، اگر فاصله كد یافته شده از حد آستانه ای كمتر بود فرد تشخیص هویت داده می شود و در غیر این صورت تشخیص داده نمی شود.سامانه تشخیص هویت توسط تصاویر عنبیه اخیرا مورد توجه قرار گرفته است و بحث اصلی در این زمینه توسط پروفسور جان داگمن در دانشگاه كمبریج انگلستان انجام شده است این سامانه مطمئنترین سامانه در بین سامانه ها است و در شرایط گوناگون و برای تعداد زیادی از افراد مورد آزمایش قرار گرفته و هیچ گونه خطایی از خود نشان نداده است و موفقیت آن100% بوده است، به همین دلیل در بیشتر محصولات تجاری از این سامانه استفاده میشود. سامانه دیگری كه نرخ موفقیت بالایی را نشان داده است، سامانه وایلدز است. این سامانه بر روی520 تصویر هیچ گونه خطایی از خود نشان نداده است. سامانه دیگر سامانه لیم است كه بر روی 6000 تصویر نرخ موفقیت 4/98% را نشان داده است. با توجه به نتایج گرفته شده در روش های مختلف، می توان نتیجه گرفت كه در مقایسه با سایر روش های بیومتریك مثل اثر انگشت و صورت یا صدا، سامانه های مبتنی بر تصاویر عنبیه از قابلیت اطمینان بالاتری برخوردار هستند. مشكل اصلی در آزمایشات مربوط به این بیومتریك نبود تصاویر زیاد از عنبیه است كه باعث می شود نتایج فقط روی پایگاه تصاویر كم به دست آیند. در ضمن در اكثر آزمایشات از تصاویر با كیفیت بالا استفاده می شود.

بافت عنبیه برای دوباره سازی به صورت مجازی بسیار سخت و پیچیده است و شخصی كه بخواهد از هویت عنبیه شخص دیگری به طور غیر قانونی استفاده كند چارهای جز اینكه بافت عنبیه آن شخص را به طور زنده در اختیار داشته باشد ندارد. سامانه اسكن عنبیه برای تشخیص زنده بودن بافت عنبیه كه از آن تصویر برداری می كند از تغییرات و نوسان اندازه مردمك در برابر نور استفاده می كند به منظور تصویر برداری خوب و با كیفیت مناسب از بافت عنبیه، سامانه تصویر برداری باید در راستای شعاع عنبیه حداقل70 پیكسل نمونه برداری كند. امروزه در سامانه ها از100 تا 140 پیكسل نمونه برداری می شود در حال حاضر برای به دست آوردن تصویر مناسب از عنبیه لازم است كه شخص به مدت چند ثانیه به دوربین خیره بماند كه این امر باعث سخت شدن عمل تصویر برداری برای كاربر می شود. البته تصویر برداری از عنبیه برای مدت طولانی ضرری برای چشم ندارد (بر خلاف شبكیه) و فقط باید از نور مناسبی برای تصویربرداری استفاده كرد چون نور نامناسب ممكن است باعث از بین رفتن اطلاعات وجزئیات موجود در تصویر شود و خطای سامانه را افزایش دهد.

1- باز شناسی هویت با استفاده از شبكیه

تحقیقات در زمینه تشخیص هویت از طریق چشم از سال 1935 آغاز شد. در همان سال مقاله ای منتشر شد و این مطلب را بیان كرد كه شبكیه افراد مختلف دارای طرح و الگویی یكتا از رگ های خونی است و می توان از الگوی رگ های خونی كه در شبكیه وجود دارند جهت تشخیص افراد استفاده كرد.

در دهه 50 بیان شد كه الگوی رگ های خونی افراد مختلف و حتی بین دوقلوهای كاملا یكسان متفاوت و یكتاست. در سال های اخیر نیز تحقیقات وسیع و پیشرفت های چشم گیری در زمینه به دست آوردن الگوهایی از شبكیه و قرنیه و یكتایی این الگوها به وجود آمده است.

آناتومی و یكتایی شبكیه

نسبت شبكیه و چشم همانند نسبت فیلم به دوربین است. شبكیه از بافت های گیرندهای است كه از لایه های مختلفی تشكیل شده است. همچنین شبكیه از میلیون ها گیرنده نوری تشكیل شده است كه عملكرد آن ها عبارت از: جمع آوری اشعه های نوری است كه به آن فرستاده می شود و تبدیل این نورها به پالس های الكتریكی است كه با عبور از عصب نوری به مغز رسیده و در آنجا این پالس های الكتریكی به تصویر تبدیل می شود. دو گونه مختلف گیرنده های نوری در شبكیه وجود دارند، گیرنده های میله ای و گیرنده های مخروطی. گیرنده های مخروطی كه تقریبا 6 میلیون از آن ها وجود دارند در دیدن رنگ های مختلف به فرد كمك كرده و گیرنده های میله ای كه تقریبا 125 میلیون از آن ها وجود دارند در دید در شب و محیط پیرامون به شخص كمك می كنند. این الگوی رگ های خونی موجود در شبكیه است كه تشخیص هویت از این طریق قرار گرفته است.

تكنولوژی دستگاه های اسكن

دستگاه های اسكن شبكیه از 3 بخش عمده تشكیل شده اند:

1-قسمت تصویر برداری و پردازش سیگنال:

این بخش شامل دوربینی جهت تصویر برداری و سپس تبدیل تصویر اسكن شده از شبكیه به فرمت دیجیتال است.

2-قسمت تطبیق دهنده:

این بخش شامل یك سیستم كامپیوتری اعتبارسنجی و تشخیص هویت استفاده كننده است.

قسمت نمایش دهنده:

در این بخش ویژگی های یكتای شبكیه به صورت یك قالب نمایش و ذخیره می شود.

قسمت اخذ تصویر و بخش پردازش آن مشكل ترین بخش برای انجام به صورت كاملا صحیح بوده و به این دلیل است كه شخص مورد نظر در طی انجام این پروسه باید همكاری كامل داشته باشد. استفاده كننده ابتدا باید چشم خود را در مقابل لنز دستگاه اسكن شبكیه در فاصله بسیار نزدیك قرار دهد. در این هنگام بسیار مهم است كه برای اخذ تصویری خوب شخص كاملا بی حركت روبروی دستگاه قرار گیرد. همچنین استفاده كننده باید هرگونه عینكی كه به چشم دارد قبل از اخذ تصویر برداشته تا از انعكاس نور توسط عینك یا لنز و تداخل آن ها با سیگنال های شبكیه جلوگیری شود.

در این لحظه استفاده كننده از درون لنز متوجه نور سبز رنگی كه درون پشت زمینه سفید قرار دارد خواهد شد. هنگامی كه دستگاه فعال میشود، نور سبز در درون مسیر دایره ای رنگ شروع به حركت می كند و تصویری از شبكیه از درون مردمك چشم تهیه می كند. معمولا 3 تا 5 تصویر از شبكیه گرفته می شود. با توجه به همكاری استفاده كننده این مرحله می تواند بیشتر از 1 دقیقه به طول انجامد. كه نسبت به اخذ و پردازش تصویر روش های دیگر تشخیص هویت زمان بسیار زیادی به حساب می آید. این زمان برای دستگاه اسكن قرنیه تقریبا برابر 2 ثانیه است.

در مرحله استخراج ویژگی های منحصر به فرد مزیت روش شبكیه در این است كه فاكتورهای ژنتیكی تعیین كننده الگوی شبكیه نیستند. این موضوع باعث می شود كه شبكیه دارای ویژگی های منحصر به فرد قوی باشد. از شبكیه تا 400 نقطه منحصر به فرد اطلاعاتی میتوان استخراج كرد كه نسبت به اسكن اثر انگشت كه 30 تا 40 نقطه است بسیار روش دقیقتری است.

در مرحله تولید قالب، ویژگی های استخراج شده منحصر به فرد از الگوی رگ های خونی شبكیه اساس تشكیل این قالب هستند كه 96 بایت است. لذا یكی از كوچكترین قالب های تشخیص هویت در نظر گرفته می شود. این حجم برای دستگاه اسكن قرنیه بین 256 تا 512 بایت است.

منابع خطاها

مشكلات متفاوتی می توانند در اخذ تصویری دقیق از شبكیه نقش داشته باشند و لذا در عدم تشخیص دقیق نقش داشته باشند. در زیر به تعدادی از این خطاها اشاره شده است:

1-عدم همكاری شخص استفاده كننده با دستگاه. هر گونه حركت از سمت استفاده كننده در مرحله اخذ تصویر می تواند باعث خطا شود.

2-عدم رعایت فاصله مشخص شده توسط دستگاه

3-لنز كثیف دستگاه اسكن شبكیه

4-تداخل نوری توسط محیط خارجی

5-ابعاد مردمك استفاده كننده. روشنایی زیاد محیط باعث كاهش نویز از طریق مردمك به شبكیه و بالعكس می شود. این امر باعث افزایش تعداد عدم پذیرش توسط دستگاه می شود.

شما را از تپش های قلبتان می شناسند! معرفی روش های نوین بیومتری:

مزایا و معایب تشخیص هویت از طریق شبكیه

همانند سایر روش های تشخیص هویت این روش نیز به نوبه خود دارای معایب و مزایایی است. تعدادی از مزایای این روش در زیر آمده است:

الگوی رگ های خونی شبكیه به ندرت در طی دوران زندگی تغییر می كنند. به غیر از مواردی كه افراد دچار بیماری های چشمی میشوند، مانند آب مروارید ،آب سیاه و ...

حجم قالب اصلی 96 بایت است كه بسیار كوچك است و باعث كاهش زمان در انجام مراحل بررسی و تشخیص هویت نسبت به قالب های بزرگتر می شود.

تا حدود 400 نقطه دارای ویژگی های منحصر به فرد را می توان از الگوی رگ های خونی شبكیه به دست آورد.

شبكیه درون چشم قرار دارد و در مقابل صدمات محیط خارجی مصون است.

معایب عمده این روش عبارتند از:

تهدید سلامت چشم، این شایعه وجود دارد كه اسكن از شبكیه باعث تخریب چشم می شود.

عدم راحتی استفاده كننده به علت نزدیكی زیاد لنز با چشم

میزان انگیزه شخص استفاده كننده، بر خلاف روش های دیگر كیفیت یكی گرفته شده بستگی مستقیم با میزان همكاری شخص دارد.

استفاده كننده باید عینك یا لنز چشمی خود را بردارد.

در حال حاضر دستگاه های اسكن شبكیه بسیار گران قیمت هستند.

بیومتریك و باز شناسی هویت با استفاده از عنبیه

مطالب مشابه :

لمینیت چیست؟

مزایا، معایب و کاربردهای تکنولوژی rfid

فواید گرمایش از کف

نمونه سوالات فصل 2و3 علوم ششم

دانلود گزارش کارآموزی رشته کامپیوتر در دانشگاه آزاد

بیومتریك و باز شناسی هویت با استفاده از عنبیه

سیستم گرمایش از کف

بررسی سوختهای جایگزین در خودرو