Лабораторные работы по идентификации отпечатка пальца. Современные методы биометрической идентификации. В чем заключаются преимущества технологии идентификации по отпечаткам пальцев

"Научно-технические статьи" - подборка научно-технических статей радиоэлектронной тематики: новинки электронных компонентов , научные разработки в области радиотехники и электроники , статьи по истории развития радиотехники и электроники , новые технологии и методы построения и разработки радиоэлектронных устройств, перспективные технологии будущего, аспекты и динамика развития всех направлений радиотехники и электроники , обзоры выставок радиоэлектронной тематики.

Стремление защитить от посягательств собственную жизнь, жилище, имущество и финансы свойственно каждому человеку. Но привычные методы удостоверения личности - предъявление паспорта или собственноручная подпись - оказываются недостаточно надежными, поскольку документы могут быть потеряны, украдены или подделаны с использованием современных технологий, а подписи - сфальсифицированы. Жизнь заставляет искать новые, более надежные методы.

Введение

В свете последних событий, происходящих в мире, особенно в связи с ростом активности международного терроризма, вопросам безопасности уделяется все более пристальное внимание. Один из важнейших разделов безопасности - установление подлинности личности. Задача идентификации человека становится критической даже во многих повседневных ситуациях. Все чаще приходится сталкиваться со случаями мошенничества лиц, выдающих себя за других при попытке входа в гостиничные номера, получении доступа в сети ЭВМ или совершении интерактивной покупки.

Биометрическое опознание

Один из возможных способов идентификации - биометрическое установление подлинности субъекта, основанное на измерении уникальных и постоянных личностных параметров. Основные характеристики человека могут быть разделены на две группы - поведенческие и физиологические. К поведенческим характеристикам относятся, например, манера разговора, стиль работы на клавиатуре компьютера или почерк, а в группу уникальных физиологических параметров входят отпечатки пальцев, геометрия ладони, радужная или сетчатая оболочка глаза, внешний вид лица. Практические методы биометрии опираются больше на физиологические характеристики, поскольку поведенческие все-таки подвержены изменениям в зависимости от состояния человека. К примеру, простуда может изменить не только тембр голоса, но и манеру речи: даже словоохотливые люди избегают при этом излишних разговоров.

В то же время, многие части тела человека достаточно уникальны и могут использоваться для идентификации. Так, при поиске приятеля в толпе мы используем некий общий алгоритм узнавания лица, реализуемый нашим интеллектом. Более конкретный упрощенный алгоритм вполне осуществим с помощью компьютера. Лицо человека снимается камерой, и определенные лицевые формы сопоставляются с информацией, имеющейся в базе данных.

Человеческий глаз также является собранием множества уникальных данных. Соответственно фокусируя камеру, можно "срисовать" глаз для сопоставления с изображением образца радужной оболочки. А можно с использованием подсвечивающего сканера сличать отраженный от глазного дна свет со "слепком" сетчатки. Не менее уникальна рука. Биометрическими характеристиками являются геометрия и топология ее поверхности. Особую роль играют отпечатки пальцев.

Отпечатки пальцев были юридически приняты для идентификации личности более столетия назад, а опознание по отпечатку активно используется в криминологии уже с двадцатых годов прошлого века. Они уникальны для каждого индивидуума, не могут быть изменены и используются там, где недопустимы ошибки идентификации личности, например, в уголовном праве или при организации доступа с высшим уровнем защиты.

Исторически для снятия отпечатка пальца используются системы с оптическими датчиками, но долгое время они оставались весьма дорогостоящими, крупногабаритными и недостаточно надежными. В конце 90-х годов появление недорогих, основанных на иных принципах устройств для сбора данных об отпечатке пальца привело к прогрессу технологий идентификации личности по отпечатку - от ограниченного использования до широкого применения в ряде новых областей.

Технологии сканирования отпечатка пальца

Как уже было упомянуто, старейшей технологией является оптическая. Сканирование отпечатка пальца мини-камерами на ПЗС или КМОП-чипе позволило существенно уменьшить стоимость систем идентификации. Но этот способ снятия отпечатка сталкивается с некоторыми трудноразрешимыми проблемами: получаемый образ зависит от окружающего освещения, на границах образа возможны искажения, датчик может быть относительно легко "обманут" (некоторые дешевые датчики можно "дурачить" печатной копией, сделанной на обычном копире). Остаются проблемы и с размерами сканера. Датчик не может быть меньше, чем фокусное расстояние камеры. Среди главных преимуществ оптических систем можно еще раз упомянуть относительно низкую цену и практическую неуязвимость к воздействию электростатического разряда.

Абсолютно новой является технология использования электромагнитного поля. Датчик излучает слабый электромагнитный сигнал, который следует по гребням и впадинам отпечатка пальца и учитывает изменения этого сигнала для составления образа отпечатка. Такой принцип сканирования позволяет просматривать рисунок кожи под слоем омертвевших клеток, что приводит к хорошим результатам при распознавании бледных или стершихся отпечатков. Остается проблема отсутствия приемлемого соотношения между размером датчика и его разрешающей способностью.

Еще одна перспективная технология, которую следует упомянуть, - ультразвуковая. Трехмерный ультразвуковой сканер измеряет пересеченную поверхность пальца своего рода радаром. Этот метод сканирования может быть особенно удобен, например, в здравоохранении. Он не требует касания каких-либо считывающих устройств датчика стерильными руками, а отпечаток легко считы-вается даже через резиновые или пластиковые перчатки хирурга. Главное неудобство ультразвуковой технологии - ее высокая стоимость и длительное время сканирования.

Существуют и другие методы, либо использовавшиеся в прошлом, либо только разрабатываемые, однако объем журнальной статьи не позволяет рассмотреть их подробнее. Остановимся на одном из наиболее перспективных методов.

Емкостное сканирование отпечатка пальца

Емкостные сканеры отпечатка пальца изготавливают на кремниевой пластине, которая содержит область микроконденсаторов. Они расположены равномерно в квадратной или прямоугольной матрице. Прямоугольные датчики считаются более подходящими, поскольку больше соответствуют форме отпечатка. К тому же расширяется область, на которой читается образ отпечатка пальца, следовательно, увеличивается количество получаемой информации. Среди датчиков, доступных сегодня на рынке, самой большой областью чтения обладают датчики TouchChip компании STMicroelectro-nics. Поле чипа имеет размер 256 х 360 конденсаторов, то есть объем информации об отпечатке превышает 92 Кб. Один конденсатор занимает квадратную область размером 50 х 50 мкм. Из таких конденсаторов и формируется датчик, фиксирующий образ отпечатка с разрешением около 500 dpi.

Обычно всю кремниевую область защищает специально разработанное и запатентованное изготовителем датчика покрытие. Это очень твердый и стойкий слой, способный уберечь кремниевые схемы, но при этом настолько тонкий, что позволяет пальцу приближаться к ним максимально. Некоторые продавцы доказывают качество покрытия, публикуя результаты тестов, где утверждается, что защитный слой выдерживал более миллиона контактов.

Прежде чем приступить к детальному описанию емкостной технологии, выясним, какие преимущества и недостатки следуют из того, что палец находится в непосредственной близости к кристаллу ИС.

Недостатком может быть вероятность повреждения датчика электростатическим разрядом. В обычных микросхемах эту опасность устраняет корпус, но датчик отпечатка пальца может быть закрыт лишь чрезвычайно тонким покрытием. Чтобы отвести разряд, применяются дополнительные меры, например заземление. В современных датчиках эта технология настолько совершенна, что сканеры отпечатка пальца способны противостоять разрядам свыше 15 кВ (разряд такой величины, к примеру, от наэлектризованной одежды, весьма маловероятен).

Но почти непосредственное касание кристалла дает и некоторые преимущества. Например, становится легче отличить реальный отпечаток живого пальца от фальшивки или мертвого. Существует большое количество характеристик отпечатка живого пальца, которые могут быть измерены (например, температура, давление крови, пульс). Комбинируя подобные измерения и внедряя их в практику, можно получить более устойчивый к обману сканер отпечатка пальца. Использование соответствующего программного обеспечения дополнительно повышает способность сканера противостоять попыткам обмана.

Существует два основных способа емкостного сканирования - пассивный и активный. Оба основаны на заряде и разряде конденсаторов в зависимости от расстояния до кожи пальца в каждой отдельной точке поля и считывании соответствующего значения. Это возможно, поскольку размеры гребней и впадин на коже достаточно велики. Средняя ширина гребня - около 450 мкм. Сравнительно небольшой размер конденсаторных модулей (50 х 50 мкм) позволяет замечать и фиксировать различия емкости даже на близких точках кожи.

Пассивный принцип сканирования

В пассивных кремниевых сканерах каждая ячейка имеет лишь одну из пластин конденсатора. Другую пластину образует поверхность пальца. Сканирование состоит из двух этапов. На первой стадии, когда палец касается поверхности чипа, пластины датчика заряжаются (обычно целый ряд одновременно) и на так называемых схемах выборки и хранения запоминаются значения напряжения на каждой из них. На втором этапе, когда палец убирается, ряды пластин датчика разряжаются и в другом комплекте схем выборки и хранения запоминаются остаточные значения напряжения на пластинах. Разница между зарядным и остаточным напряжениями пластины пропорциональна емкости ячейки датчика. Последовательно, ряд за рядом сосканированные и оцифрованные ячейки создают образ отпечатка пальца. Такой способ доступа к пластинам минимизирует потребность в схемах выборки и хранения до двух для каждого ряда.

Подобный сканер допускает варьирование в определенных пределах величин зарядного и разрядного потенциалов, а также времени задержки между этапами сканирования, чтобы обеспечивать возможность считывания отпечатка пальца в различных состояниях (влажные, сухие). Но даже с использованием такого регулирования контроль образа не может быть столь же полным, как при активной технологии, где управляются обе пластины конденсаторов.

Активный принцип сканирования

Ячейка датчика содержит обе пластины конденсатора, соединенные в активную емкостную схему обратного питания через инвертор (инвертирующий усилитель), который играет роль накопителя заряда: одна пластина связана с входом инвертора, а другая - с выходом (см. рис. 1). Функция накопителя заключается в преобразовании емкости обратного питания в напряжение на выходе, которое можно оцифровывать.

Рис. 1. Активное емкостное сканирование

Активный датчик, так же как и пассивный, работает в два этапа. На первом этапе ключом "Сброс" замыкаются вход и выход инвертора, сбрасывая схему в начальное состояние. Во второй стадии на пластину конденсатора, связанную с входом накопителя, подается калиброванный заряд, создавая между пластинами электромагнитное поле. Кожа пальца взаимодействует с полем, изменяя действующую емкость. В зависимости от наличия гребня или впадины отпечатка емкость конденсатора соответственно уменьшается или увеличивается. Значение этой результирующей емкости оцифровывается.

Поскольку каждая из ячеек датчика имеет собственный накопитель заряда, пикселы "картинки" адресуются методом произвольного доступа. Это позволяет использовать дополнительные функции обработки образа отпечатка (например, просмотр только выделенной области или предварительный просмотр - более быстрый, но с меньшим разрешением).

Активная технология сканирования обеспечивает намного более высокую устойчивость к внешним воздействиям, имеет более высокое отношение сигнал-шум, и поэтому датчики способны воспринимать более широкий диапазон параметров отпечатка вне зависимости от состояния пальца.

Обработка образа и распознавание отпечатков

Образ отпечатка пальца, как правило, сохраняется в двоичном коде, где каждый пиксел рисунка описывается 8 битами, то есть 256 оттенками серого цвета. В передовых системах сканирования цифровой образ отпечатка обрабатывается с помощью специального алгоритма улучшения изображения. Этот алгоритм обеспечивает обратную связь с датчиком для регулирования параметров сканирования. Когда датчик фиксирует окончательный образ, алгоритм настраивает контрастность и четкость изображения отпечатка для получения наилучшего качества.

Итак, после оцифровки имеется четкая увеличенная "картинка" отпечатка пальца. Такой образ не слишком подходит для сопоставления отпечатков, потому что занимает слишком много памяти (около 90 Кб) и его обработка при сравнении требовала бы повышенной вычислительной мощности. Поэтому из этой информации необходимо делать выборку лишь тех сведений, которые необходимы для сопоставления отпечатков. Результат такой операции называется шаблоном отпечатка пальца и имеет объем 250... 1200 байт, в зависимости от метода опознания.

Методы опознания отпечатка пальца основаны на сравнении с образцами или на использовании характерных деталей. Некоторые системы успешно комбинируют оба метода. При опознании по образцу в базе хранятся отобранные части образа отпечатка пальца. Распознающий алгоритм выбирает те же самые области только что введенного отпечатка и сравнивает с имеющимися данными для установления подлинности. Размер шаблона - около 1 Кб.

При опознании по деталям из образа извлекаются только специфические места, где найдена особенность (деталь). Обычно это либо окончание гребня, либо его раздвоение (см. рис. 2). Содержание шаблона в этом случае составляют относительные координаты и сведения об ориентации детали. Распознающий алгоритм отыскивает и сравнивает между собой соответствующие детали. Ни поворот отпечатка пальца, ни его параллельный перенос (сдвиг) не влияют на функционирование системы, поскольку алгоритм работает с относительными величинами. Размер шаблона в этом случае уменьшается примерно до 300 байт. Обработка такого небольшого количества данных возможна даже в системах с невысокой скоростью процессора и ограниченной памятью.

Распознающие алгоритмы и их разметка

На рынке есть достаточно большое количество алгоритмов, опознающих образ по деталям. Необходимо выяснить, что же является критериями их качества.

Если выражать соответствие двух сравниваемых шаблонов отпечатков пальцев в процентах, то идеальному совпадению (два шаблона одного пальца) можно присвоить значение 100%, а абсолютное несовпадение (два шаблона разных пальцев) следует обозначить нулем (0%). К сожалению, не все совпадения идеальны, а несовпадения абсолютны. Обычно степень совпадения не приходится на крайние точки шкалы. Возникает проблема с неточными и неполными совпадениями. Наиболее сложно сопоставлять похожие шаблоны, поскольку значения групп оценочных величин для совпадений и несовпадений перекрываются, накладываются друг на друга в районе середины шкалы. Это - критическая область, поскольку в подобном случае невозможно решить точно: совпали шаблоны или нет. Выходом из такой "шизофренической" ситуации является установление так называемого "порога", который однозначно определяет значение оценки, отделяющей совпадение шаблонов от несовпадения. Это облегчает принятие решения, но, с другой стороны, может приводить к ошибкам в системе, поскольку обе группы оценочных величин могут оказаться ниже установленной границы.

Рис. 2. Детали отпечатка

Подобные ошибки называются ошибочным опознанием и ошибочным неопознанием соответственно. Степень таких ошибок специфична для каждого распознающего алгоритма и обычно учитывается как FMR (False Match Rate) - вероятность ошибочного опознания и FNMR (False Non-Match Rate) - вероятность ошибочного неопознания. В системах безопасности их также принято называть FAR (False Accept Rate) - вероятность ошибочного допуска и FRR (False Reject Rate) - вероятность ошибочного отказа. FMR и FNMR взаимно противоположны: когда одно значение уменьшается, другое увеличивает ся (что равносильно перемещению "порога" вверх и вниз по шкале соответствия). Качество распознающих алгоритмов может оцениваться сравнением значения FMR при фиксированной FNMR или наоборот. Иногда для оценки приводятся дополнительные параметры, например, уровень равновероятной ошибки - точка на шкале соответствия, где значения FMR и FNMR равны.

Таблица 1. Сенсоры и их технические характеристики

Характеристики		Сенсоры
		TCS1AD		TCS2AF
Активная зона сенсора, мм		18,0x12,8		10,4 х 14,4
Общая площадь, пикселов		256 х 360		208 х 288
Площадь пиксела, мкм		50
Разрешение, dpi		508
Частота съема информации, кадр/с		15		20
Максимальный статический потенциал, кВ		±8		±15
Потребление тока	Номинал, мА	20
	Stand-by, мА	7
	Sleep, мА	1
Размеры корпуса		Full, мм	27 х 27 х 4,5	27 х 20,4 х 3,5
		Compact, мм	27x18,4x4,5
Соединитель		Гибкий кабель		20-выводной гибкий соединитель/Гибкий кабель
Интерфейс ввода/вывода		8-бит RAM-интерфейс
Характеристики окружающей среды	Рабочая температура, °С	0...40
	Температура хранения, °С	-4...85
	Влажность	5...95%RH @ 30 °С

Значения вышеупомянутых характеристик находятся в сильной зависимости от базы данных отпечатков пальцев, используемой при тестировании распознающего алгоритма для оценки его качества. Можно получить очень хорошие результаты даже при слабом алгоритме, если для тестирования отобраны только высококачественные отпечатки. Естественно и то, что даже удачный алгоритм может давать плохие результаты на базе данных, содержащей отпечатки пальцев лишь низкого качества. Поэтому сравнение распознающих алгоритмов может осуществляться лишь при условии, что для их тестирования используется одна и та же база. Тестирование алгоритма, определение его контрольных точек - порога, FMR, FNMR и др. - называют разметкой. Для получения полезных и реалистичных результатов разметки необходимо использовать как можно большую базу данных отпечатков пальцев (по крайней мере, тысяч людей), которая была бы собрана в различных регионах мира у представителей разных рас, возрастов и занятий в различных условиях (влажность, температура и др.).

Будущее - объединенный модуль

Технология опознания по отпечатку пальца имеет множество преимуществ, что объясняет все большее расширение области ее применения. Уже сегодня есть ноутбуки, карманные компьютеры, дверные замки, торговые автоматы и различная компьютерная периферия со встроенными датчиками отпечатка пальца. Развитие технологии ведет к уменьшению размера и стоимости датчиков, что открывает им путь во многие другие сферы использования - например, в мобильных телефонах, кассовых терминалах или автомобильных замках зажигания.

Рис. 3. Биометрическая система защиты STTouchChip

Компания STMicroelectronics предлагает ST TouchChip - биометрическую подсистему защиты "под ключ", которую можно легко внедрить в изделия общего и частного применения (см. рис. 3). TouchChip, PerfectPrint и PerfectMatch - это современные технологии, обеспечивающие полный диапазон типичных биометрических системных функций: снятие отпечатка пальца, оптимизацию образа и принятие решения о доступе. TouchChip - кремниевый датчик отпечатка пальца - фиксирует изображения отпечатка пальца. Он основан на патентованной технологии компании - активном емкостном пиксел-датчике, обеспечивающем высокое отношение сигнал/шум. Комплекс программ PerfectPrint управляет датчиком с целью оптимизации образа отпечатка пальца в зависимости от условий окружающей среды или типа кожи. PerfectMatch - набор программных алгоритмов, которые решают две существенные биометрические задачи: выделение шаблонов из образа отпечатка пальца и распознавание соответствия отпечатков живых пальцев предварительно сохраненным образам.

PerfectMatch поставляется с прикладным программным интерфейсом (API), что позволяет интегрировать биометрические подсистемы TouchChip в разработки заказчика без детального знания всех компонентов системы. Эта открытая архитектура значительно упрощает интеграцию системы биометрии в существующие приложения и сокращает срок внедрения.

Цель дальнейшего развития - объединение датчика отпечатка пальца с мощным микропроцессором и памятью. Это позволит создать распознающий модуль допуска, способный к выполнению всей задачи целиком: от считывания отпечатка до опознания объекта - без компьютера. Подобные проекты уже разрабатываются. Компания STMicroelectronics недавно анонсировала устройство, именуемое TouchChip Trusted Fingerprint Module Biometric Subsystem, которое должно появиться к концу 2002 г. Подобный интегрированный модуль исключит усилия, затрачиваемые ныне на интеграцию отдельных компонентов, что даст еще более существенный толчок всему рынку систем биометрического опознания по отпечатку пальца.

Идентификация по отпечатку пальца скоро станет частью нашей повседневной жизни. Давайте же надеяться на увеличение безопасности и удобства, которые она принесет.

Дата публикации: 01.09.2004

Мнения читателей

• vlab / 04.08.2013 - 00:41
  по не полному отпечатку пальца можно узнать человека
• Олега) / 21.11.2012 - 10:59
  Интересная статья)Последовательно спланирована, и довольно легка в чтении.Приятно было прочесть.
• Анатолий / 18.12.2008 - 14:31
  Нужна схема!
• Максим / 08.07.2007 - 19:17
  В целом, статья выглядит неплохо. С точки зрения интересующегося пользователя весьма внятное толкование темы. Если ограничится более профессиональными познаниями, то отсутствие конкретики в самой сути проблемы, например, алгоритма распознавания. Очень интересен подход, применяемый в таких системах. Я бы был очень рад, если бы такой материал также выложили на обном из сайтов. Удачи!

Сафин И.Т, Старухин Г.А., студенты Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники

Туктаров Р.Ф., научный руководитель, научный сотрудник ИФМК УНЦ РАН

Студентами колледжа радиоэлектроники Сафиным И.Т. и Старухиным Г.А. было разработано устройство, позволяющее определять личность человека по отпечатку его большого пальца. В основу разработки положены методы дактилоскопии, которая в свою очередь является частью более общей методологии, называемой биометрией.

Биометрия – наука о характерных особенностях человеческого тела. К таковым относят отпечатки пальцев, радужная оболочка глаза, тембр голоса, запах и др. Многие из таких параметров уникальны для каждого человека, а, следовательно, имея возможность определить их, возможно практически безошибочно определить человека, проходящего идентификацию.

Отпечатки пальцев, как наиболее популярные биометрические характеристики человека, стали применяться еще в XIX веке. Первыми работами на эту тему были работы профессора Бронеславского университета Я.Э. Пуркинье и английского антрополога Френсиса Гальтона. Пуркинье первым описал папиллярные узоры поверхности пальцев человека, а Гальтон разработал первую систему классификации признаков.

Состав устройства.

Устройство идентификации личности по отпечаткам пальцев состоит из

1) сканера отпечатков пальцев,

2) программы-обработчика, позволяющей производить анализ и идентификацию отпечатков.

Разработкой сканера устройства занимался студент колледжа радиоэлектроники Сафин И.Т.

Структурная схема устройства идентификации личности по отпечаткам пальцев:

На схеме показаны ПК, Веб-камера, схема задержки, рабочая поверхность, подсветка и блок питания.

Структурная схема устройства идентификации личности по отпечаткам пальцев включает в себя блоки:

ПК – в нем происходит обработка полученного с устройства изображения;

Веб-камера – снимает отпечаток пальца;

Схема задержки – задерживает сигнал нажатия при прикладывании пальца к рабочей поверхности, что необходимо для автоматической настройки светочувствительности камеры и для того чтобы палец успел «растечься» по рабочей поверхности;

Исполнительное устройство – служит для прикладывания пальца и для нажатия на кнопку веб-камеры которая делает снимок;

Подсветка – служит для подсветки рабочей области -внутри корпуса устройства, чтобы выделить дорожки и впадины на отпечатке прикладываемом на рабочую поверхность;

Блок питания – служит для питания цепи подсветки и схемы задержки.

В данном устройстве используется эффект нарушенного полного внутреннего отражения, что позволяет получать снимки поверхности пальца в которых четко видны границы между дорожкой и бороздкой. Этот эффект получается при расположении камеры и источника освещения так как показано на рисунке ниже.

Данное устройство представляет собой «коробочку» размерами 70*100*100 мм. Графически размеры и вид устройства показаны ниже на рисунке.

Описание работы устройства.

При прикладывании пальца к стеклу и нажатии на него, происходит замыкание кнопок, в результате чего «запускается» схема задержки. Схема задержки задерживает сигнал нажатия на кнопки примерно на 0,5 секунд, после чего срабатывает реле которое и замыкает кнопку «затвора» веб-камеры. Происходит снимок отпечатка пальца и на экране монитора ПК оно показывается.

Разработкой программы анализа и идентификации занимался студент колледжа радиоэлектроники Старухин А.Г.

Программа реализована на платформе PC, т.е. для работы ей необходим персональный компьютер, взаимодействующий со сканером по кабелю USB. Минимальные системные требования: процессор Pentium 4 1.8 ГГц, ОЗУ 256 МБ, наличие порта USB, ОС Windows XP или более поздние версии.

Описание программы.

Анализ образа отпечатка подразумевает выделение из него некоторых существенных признаков, свойственных отпечаткам пальца человека. Отпечаток состоит из папиллярных линий, образующих папиллярный узор, уникальный для каждого человека. К существенным признакам отпечатка относятся, например, направление этих линий, их окончание или разрывы. Все признаки делятся на две группы: 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.

Пункт "дельта" - начальная точка. Место, в котором происходит разделение или соединение бороздок папиллярных линий, либо очень короткая бороздка (может доходить до точки).

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

Счётчик линий - число линий на области образа, либо между ядром и пунктом "дельта".

Локальные признаки, они же минуции, определяют 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.

После определения существенных признаков отпечатка производят его сравнение с другими отпечатками. В этом и заключатся процесс идентификации.

Поэтапно процесс работы программы можно описать следующим образом. Управляющий сигнал инициирует процесс. Сканер отпечатка создает изображение – образ отпечатка, и передает его на ПК. На стороне ПК программа производит нормализацию образа, до приведения его к стандартному виду, после чего образ передается на обработку. В процессе обработки происходит чтение образа, выделение локальных и глобальных признаков отпечатка. Такие признаки записываются в вектор отпечатка. Далее, в зависимости от управляющего сигнала, происходит либо добавление пользователя в базу данных, либо его идентификация. При добавлении все данные о пользователе, включая вектор отпечатка, формируют в представление базы данных и через элемент обращения к БД, записываются в базу. При идентификации производится запрос на выборку из БД. Из выборки извлекаются векторы отпечатков, которые и сравниваются с входным вектором. Если идентичность двух сравниваемых векторов выше определенного порогового значение, то векторы считаются идентичными, и пользователь идентифицируется согласно текущей записи. Если ни один вектор из выборки не соответствует входному вектору, то пользователь считается не прошедшим идентификацию.

Все базовые алгоритмы сравнения отпечатков пальцев можно разделить на две основные группы :

• 1. Классические алгоритмы.
• 2. Корреляционные алгоритмы.

Классические алгоритмы предполагают сравнение взаимного расположения особых точек (минюций) отпечатков пальцев, полей направлений папиллярных линий и прочих топологических характеристик отпечатков. Считается, что взаимное расположение минюций, хотя и не полностью описывает отпечаток, является уникальной характеристикой человека и не повторяется . Такой подход к сравнению отпечатков позволяет сжимать полученный со сканера отпечаток в шаблон, по которому невозможно восстановить исходный отпечаток. Примеры классических алгоритмов распознавания приведены в . Некоторые алгоритмы сравнения графов могут быть адоптированы к задачам распознавания по отпечаткам пальцев .

Корреляционные алгоритмы сравнивают отпечатки как изображения.

Существуют разные подходы к разработке корреляционных алгоритмов.

Однако большинство из них требует хранения в базе биометрических записей части изображения, что из соображений безопасности делает применение таких алгоритмов в некоторых системах, либо нежелательными, либо невозможным (злоумышленник может воспользоваться изображением отпечатка для создания муляжа отпечатка для последующего использования его в преступных целях).

Типовая схема корреляционного алгоритма предполагает вычисление прямого наложения участков изображения. Однако прямая корреляция всего изображения с целью выделить совпадающие участки является слишком трудоемкой процедурой, особенно, если дополнительно осуществлять перебор по поворотам, поэтому не используется в реальных системах.

В этой связи в работе предлагается усовершенствованная схема более быстрого корреляционного алгоритма.

На этапе создания шаблона регистрации выполняются следующие процедуры:

• 1. Бинаризация изображения.
• 2. Выделение на изображении участков высокой кривизны (такие участки как элементы текстуры несут наибольшую информацию). На рисунке 2.1 приведен пример выделенной информативной зоны изображения.
• 3. Вычисление на участках высокой кривизны локальной спектральной картины, инвариантной к сдвигам. А именно выделяются доминирующие частоты энергетического спектра Фурье.

Получаемый шаблон регистрации содержит бинарное изображение и набор сжатых энергетических спектров вокруг TS точек высокой кривизны.

Рисунок 2.1 - Пример информативной зоны отпечатка

Сравнение осуществляется следующим образом:

• 1. Для всех возможных соответствующих пар точек изображений вычисляется расстояние между спектральными картинами. По этому расстоянию все пары сортируются. Данная процедура позволяет очень точно определить оптимальные параметры относительного сдвига и поворота изображений, что существенно сокращает число переборов по поворотам при последующем прямом наложении участков изображений.
• 2. Для CR пар (CR варьируется от 3 до 35), давших наименьшее спектральное расстояние, вычисляется прямая свертка двух окрестностей на изображениях.

Использование такого алгоритма в основном целесообразно для полупроводниковых сканеров малой площади, дающие изображения плохого качества. В таких случаях зачастую классические алгоритмы не работают из-за малых площадей пересечения отпечатков и недостаточного числа выделяемых минюций.

В таблицах 2.1-2.3 приведены скорости создания шаблона и сравнения.

Таблица 2.1. Средняя скорость вычисления шаблона регистрации, сек

PentiumIII,733MHz Pentiumll, 450MHz

Таблица 2.2. Скорость сравнения, сек (Pentium III, 733 Mhz)

Таблица 2.3. Скорость сравнения, сек (Pentium II, 450 Mhz)

Сравнительно низкая скорость сравнения ограничивает применение данного алгоритма только режимом верификации.

Реализация данного корреляционного алгоритма используется:

• 1)в подразделе 2.3 при анализе эффективности интеграции алгоритма компенсации деформаций отпечатков пальцев в алгоритмы распознавания;
• 2)в подразделе 4.3 при статистическом анализе интеграции классических и корреляционных алгоритмов распознавания по отпечатку пальца.

Ольга ГУРЕЕВА

[email protected]

Введение

В Древнем Вавилоне и Китае отпечатки пальцев использовались как способ аутентификации человека. Отпечатками пальцев «подписывали» различные государственные документы, их оттиски оставляли на глиняных табличках и печатях.

В конце XIX века отпечатки пальцев стали использоваться в криминалистике. Появились первые алгоритмы сравнения отпечатков пальцев по различным участкам папиллярного узора. Более чем за сто лет использования данной технологии в целях идентификации ни разу не возникло ситуации, когда нашлись бы два человека с абсолютно одинаковыми отпечатками пальцев. Тем не менее, следует заметить, что научного доказательства уникальности папиллярного узора пальца человека до сих пор нет. Уникальность отпечатков пальцев - это эмпирическое наблюдение, и недоказанность гипотезы в данном случае объясняется исключительной сложностью ее доказательства.

Сегодня, в связи с развитием электронных технологий, идентификация по отпечаткам пальцев стала использоваться не только в криминалистике, но и в самых различных областях, требующих эффективного обеспечения безопасности. В первую очередь, такими областями стали:

Системы управления доступом;

Информационная безопасность (доступ в сеть, к персональному компьютеру, мобильному телефону);

Учет рабочего времени и регистрация посетителей;

Биометрическая идентификация по отпечаткам пальцев.

Технология FingerChip

По данным американской консалтинговой компании International Biometric Group, объем рынка биометрических систем в период с 2006 по 2010 вырастет вдвое, а годовой оборот составит $5,74 млрд. Главным фактором здесь является стремительный рост продаж портативных электронных устройств, в которых для авторизации пользователей применяется идентификация по отпечаткам пальцев. Увеличение спроса на биометрические системы связано также с повышенным вниманием, которое уделяется сегодня государственными структурами и частными компаниями вопросам безопасности.

В данной статье рассматривается различные технологии электронного сканирования отпечатков пальцев, в том числе технология температурного сканирования FingerChip компании Atmel.

Проведение электронных платежей;

Различные социальные проекты, где требуется аутентификация;

Государственные проекты (пересечение государственных границ, выдача виз, контроль пассажиропотока при воздушных перевозках).

Основной целью удостоверения личности с целью обеспечения безопасности является уникальная идентификация личности, то есть подтверждение того, что человек является тем, за кого себя выдает. Аутентификация должна быть достоверной, недорогой, быстрой и ненасильственной. Перечисленным требованиям соответствует технология биометрической идентификации, основанная на сканировании отпечатков пальцев.

Сканирование отпечатков пальцев

Отпечатки пальцев представляют собой рельефные линии, так называемые папиллярные узоры, строение которых обусловлено рядами гребешковых выступов кожи, разделенных бороздками. Эти линии образуют сложные кожные узоры (дуговые, петлевые, завитковые), которые обладают следующими свойствами:

Индивидуальность (различная совокупность папиллярных линий, образующих рисунок узора по их местоположению, конфигурации, взаиморасположению, неповторимая в другом узоре);

Относительная устойчивость (неизменность внешнего строения узора, возникающего в период внутриутробного развития человека и сохраняющегося в течение всей его жизни);

Восстанавливаемость (при поверхностном нарушении кожного покрова папиллярные линии восстанавливаются в прежнем виде). Существует несколько алгоритмов распознавания отпечатков пальцев. Наиболее распространенным является алгоритм, основанный на выделении деталей. Обычно в отпечатке присутствует от 30 до 40 мелких деталей. Каждая из них характеризуется своим положением - координатами, типом (разветвление, окончание или дельта) и ориентацией (рис. 1).

Из набора данных характеристик формируется эталон отпечатка.

Физиологически отпечаток пальца - это рельефная поверхность кожи, содержащая поры.

Непосредственно под эпидермисом располагаются кровеносные сосуды. Морфология отпечатка пальца теснейшим образом связана с электрическими и температурными характеристиками кожи. Это значит, что для получения изображения отпечатков пальцев можно использовать не только краску, но и электромагнитную энергию в различных ее проявлениях. Заметим, что сканирование

Рис. 1. Распознавание отпечатка пальца по выделенным деталям

отпечатков пальцев с хорошо различимыми папиллярными линиями является непростой задачей. Поскольку отпечатки слишком малы, для получения качественного изображения приходится использовать достаточно сложные методы.

Все существующие электронные методы получения отпечатков пальцев, в зависимости от используемых ими физических принципов, делятся на следующие виды:

Оптические;

Емкостные;

Радиочастотные;

Давления;

Ультразвуковые;

Оптический метод

В настоящее время существует несколько разновидностей сканеров, предназначенных для получения отпечатков пальцев оптическим методом:

1. FTIR-сканеры - это устройства, в которых используется эффект нарушенного полного внутреннего отражения (Frusted Total Internal Reflection). Эффект заключается в том, что при падении света на границу раздела двух сред световая энергия делится на две части - одна отражается от границы, другая проникает через границу во вторую среду (рис. 2).

Доля отраженной энергии зависит от угла падения светового потока. Начиная с некоторой величины данного угла вся световая энергия отражается от границы раздела.

Это явление называется полным внутренним отражением. В случае контакта более плотной оптической среды (в нашем случае поверхности пальца) с менее плотной (например, с поверхностью призмы) в точке полного внутреннего отражения пучок света проходит через эту границу. Таким образом, от границы отразятся лишь пучки света, попавшие в определенные точки полного внутреннего отражения, к которым не был приложен папиллярный узор пальца. Для захвата полученной световой картинки поверхности пальца используется специальный дат-

Папиллярный узор пальца

Источник света Впадина Гребешковый кожи выступ кожи

Рис. 2. Принцип работы FTIR-сканеров

чик изображения (КМОП или ПЗС, в зависимости от реализации сканера). Ведущими производителями подобных сканеров являются компании BioLink, Digital Persona, Identix.

2. Оптоволоконные сканеры (Fiber Optic Scanners) представляют собой оптоволоконную матрицу, в которой все волноводы на выходе соединены с фотодатчиками. Чувствительность каждого датчика позволяет фиксировать остаточный свет, проходящий через палец, в точке соприкосновения пальца с поверхностью матрицы.

Изображение всего отпечатка формируется по данным, считываемым с каждого фотодатчика (рис. 3). Производителем оптоволоконных сканеров является консорциум Elsys.

3. Электрооптические сканеры (Electro-Optical Scanners) - технология основана на использовании специального электроопти-ческого полимера, в состав которого входит светоизлучающий слой. Когда палец прикладывается к сканеру, неоднородность электрического поля у его поверхности (разность потенциалов между бугорками и впадинами кожи) отражается на свечении слоя. Таким образом, формируется изображение отпечатка пальца. В дальнейшем датчик изображения преобразовывает полученную картинку в цифровой вид. Данный тип сканеров выпускается компанией Security First Corp.

4. Оптические протяжные сканеры (Sweep Optical Scanners) - почти во всем аналогичны FTIR-устройствам, за исключением того, что для получения изображения отпечатка палец не просто прикладывается

к сканеру, а проводится по узкой полоске - считывателю (рис. 4). По мере движения пальца делается серия мгновенных фотографий. При этом соседние кадры снимаются с некоторым наложением, что позволяет значительно уменьшить размеры используемой призмы и самого сканера. Для получения результирующего изображения отпечатка пальца применяется специализированное программное обеспечение. Ведущим производителем сканеров данного типа является компания Cogent Systems.

5. Роликовые сканеры (Roller Style Scanners) - данные устройства являются самыми миниатюрными сканерами. Отпечаток захватывается при прокатывании пальцем прозрачного тонкостенного ролика. Аналогично протяжному сканеру, по мере движения пальца делаются мгновенные снимки фрагментов папиллярного узора с некоторым наложением изображения. При сканировании используется простейшая оптическая технология: внутри прозрачного цилиндра находятся статический источник света, линза и датчик изображения. После полной «прокрутки» пальца программно собирается результирующее изображение его отпечатка (рис. 5).

Рис. S. а) Принцип работы роликового сканера; б) его реализация

Роликовые сканеры производятся компаниями Digital Persona, CASIO Computer, ALPS Electric.

6. Бесконтактные сканеры (Touchless Scanners) - в данных устройствах палец не контактирует непосредственно с поверхностью сканера. Палец всего лишь прикладывается к отверстию сканера и подсвечивается снизу с разных сторон несколькими

источниками света. По центру отверстия расположена линза, с помощью которой изображение отпечатка пальца проецируется на КМОП-камеру (рис. 6).

Сканеры данного типа выпускает компания Touchless Sensor Technology.

Отметим ряд недостатков, которые присущи оптическим сканерам, и укажем, какие из них уже исправлены:

Невозможность сделать их компактными. Эта проблема стояла до недавнего времени, но, как видно из приведенных рисунков, этот недостаток остался в прошлом.

Оптические модули достаточно дороги из-за большого числа компонентов и сложной оптической системы. Этот недостаток сегодня также нивелируется в связи с существенным уменьшением стоимости датчиков изображения.

Отсутствует эффективная защита от муляжей.

Последний недостаток является самым существенным, несмотря на то, что многие производители заявили о реализации механизмов защиты на том или ином этапе обработки сканируемого изображения.

Емкостный метод

Емкостные сканеры (Сapacitive Scanners) являются сегодня наиболее распространенными полупроводниковыми устройствами для получения изображения отпечатка пальца.

Их работа основана на эффекте изменения емкости р-п-перехода полупроводника при соприкосновении гребня папиллярного узора с элементом полупроводниковой матрицы. Существуют модификации емкостных сканеров, в которых каждый полупроводниковый элемент в матрице выступает в роли одной пластины конденсатора, а палец - в роли другой. При приложении пальца к датчику между каждым чувствительным элементом и выступом-впадиной папилляр-

ного узора образуется емкость, величина которой определяется расстоянием между рельефной поверхностью пальца и элементом. Матрица этих емкостей преобразуется в изображение отпечатка пальца. Ведущими производителями сканеров данного типа являются компании Infineon, STMicroelectronics, Veridicom.

Недостаток емкостного метода - та же неэффективная защита от муляжей.

Радиочастотный метод

Радиочастотные сканеры (RF-Field Scanners) - в таких сканерах используется матрица элементов, каждый из которых работает как миниатюрная антенна.

Радиочастотный модуль генерирует сигнал низкой интенсивности и направляет его на сканируемую поверхность пальца. Каждый из чувствительных элементов матрицы принимает отраженный от папиллярного узора сигнал. Величина наведенной в каждой миниатюрной антенне ЭДС зависит от наличия или отсутствия вблизи нее гребня папиллярного узора. Полученная таким образом матрица напряжений преобразуется в цифровое изображение отпечатка пальца. Поскольку метод основан на физиологических свойствах кожи, его трудно обмануть имитацией пальца. К недостаткам метода относится необходимость качественного контакта пальца и передатчика, который может быть весьма горячим. Известным производителем радиочастотных сканеров является компания Authentec.

Нажимной метод (давления)

Чувствительные к давлению сканеры (Pressure Scanners) в своей конструкции используют матрицу пьезоэлектрических элементов, чувствительных к нажатию.

При прикладывании пальца к сканирующей поверхности гребешковые выступы

папиллярного узора оказывают давление на некоторое подмножество элементов матрицы.

Впадины кожного узора никакого давления не оказывают. Таким образом, совокупность полученных с пьезоэлектрических элементов напряжений преобразуется в изображение отпечатка пальца. Данный метод имеет ряд недостатков:

Низкая чувствительность;

Неэффективная защита от муляжей;

Подверженность к повреждениям при чрезмерно прилагаемых усилиях.

Чувствительные к давлению сканеры выпускает компания BMF.

Ультразвуковой метод

Ультразвуковые сканеры (Ultrasonic Scanners) сканируют поверхность пальца ультразвуковыми волнами. Расстояния между источником волн и гребешковыми выступами и впадинами папиллярного узора измеряются по отраженному от них эху (рис. 7). Качество получаемого изображения в десятки раз лучше, чем у любого другого представленного на биометрическом рынке метода. Кроме того, данный способ практически полностью защищен от муляжей, поскольку позволяет помимо отпечатка папиллярного узора пальца получать информацию и о некоторых других характеристиках (например,

о пульсе).

Основным недостатком ультразвукового метода является высокая цена сканеров данного вида по сравнению с оптическими и полупроводниковыми сканерами.

Ведущим производителем сканеров данного типа является компания Ultra-Scan Corporation.

Рис. 7. Принцип работы ультразвукового сканера

Таблица. Технические характеристики датчиков FingerChip

Характеристика AT77C102B AT77C104B AT77C10SA

Размер чувствительного элемента, мм 0,4x14 0,4x11,6 0,4x11,6

Размер матрицы, пикселей 8x280 8x232 8x232

Разрешение, Ьр1 (точек на дюйм) 500 500 500

Скорость считывания, кадров/с 1780 2130 2130

Габаритные размеры, мм 1,64x17,46 1,5x15 1,5x15

Напряжение питания, В 3-3,6 2,3-3,6 2,3-3,6

Рабочая температура, °С -40...+85 -40...+85 -40...+85

Износоустойчивость поверхности, считываний 1 млн 4 млн 4 млн

Дополнительные функции нет есть есть

Температурный метод

Термосканеры (Thermal Scanners) - в таких устройствах используются датчики, которые состоят из пироэлектрических элементов, позволяющих фиксировать разницу температуры и преобразовывать ее в напряжение.

При прикладывании пальца к сканеру по температуре прикасающихся к пироэлектрическим элементам выступов папиллярного узора и температуре воздуха, находящегося во впадинах, строится температурная карта поверхности пальца, которая в дальнейшем преобразуется в цифровое изображение.

Температурный метод имеет множество преимуществ. К ним относятся:

Высокая устойчивость к электростатическому разряду;

Устойчивая работа в широком температурном диапазоне;

Эффективная защита от муляжей.

К недостаткам данного метода можно отнести то, что изображение быстро исчезает.

При прикладывании пальца в первый момент разница температур значительна и уровень сигнала, соответственно, высок. По истечении короткого времени (менее одной десятой доли секунды) изображение исчезает, поскольку палец и датчик приходят к температурному равновесию. Именно эта особенность была использована компанией Atmel в технологии температурного сканирования, которая нашла свое отражение в микросхемах Fingertip. Сегодня Atmel является ведущим производителем термосканеров.

Технология FingerChip

В технологии FingerChip используется температурный метод получения изображения в сочетании с протяжным сканированием, которое применяется в оптических протяжных сканерах, рассмотренных выше. Протяжной способ позволяет существенно уменьшить размер чувствительной матрицы и сделать ее по ширине равной получаемому отпечатку, а по длине - всего несколько долей миллиметра. Для получения изображения необходимо просто провести пальцем по узкой полоске считывателя. Заметим, что в сочетании с температурным методом такой способ получения отпечатков пальцев не оставляет следов после сканирования по причине малого времени жизни изображения.

Малый размер и низкая стоимость матрицы в сочетании с эффективной защитой от муляжей, а также надежное функционирование в широком диапазоне температур являются отличительными особенностями технологии температурного сканирования, применяемой компанией Atmel.

На данный момент Atmel выпускает три вида считывателей: AT77C102B, AT77C104B, AT77C105A. Основные их технические характеристики представлены в таблице.

Рис. S. Датчик FingerChip AT77C102B

Датчик FingerChip AT77C102B (рис. 8) выполнен по техпроцессу 35 мкм и объединяет на монолитной прямоугольной КМОП-под-ложке размером 1,64x17,46 мм схемы считывания и преобразования данных. Отпечаток пальца считывается при вертикальном движении пальца, приложенного к матрице.

Матрица FingerChip имеет размер 8x280, то есть содержит 2240 термочувствительных элементов. Также присутствует служебная нерабочая колонка, предназначенная для калибровки и идентификации кадров. Шаг матрицы 50x50 мкм, что соответствует разрешению 500 точек на дюйм при размере чувствительного элемента 0,4x14 мм. Это позволяет получить изображение центральной области отпечатка пальца, отвечающего требованиям спецификации качества изображения (IQS).

Тактовая частота может устанавливаться программно до значения 2 МГц, обеспечивая получение до 1780 кадров в секунду, что является достаточным даже при быстром движении пальца по датчику. Результирующий отпечаток собирается из последовательности серии кадров с помощью программного обеспечения Atmel.

Функциональная диаграмма данного устройства показана на рис. 9.

Цикл работы для каждого кадра следующий:

1. Выбирается колонка из 280+1 пикселей в матрице. Колонки выбираются последовательно слева направо с циклическим возвратом в начало. После сброса вывод начинается с крайней левой колонки.

2. Каждый пиксель в колонке посылает свое значение температуры в виде аналогового сигнала в линейку усилителей.

3. Две строки выбираются одновременно (четная и нечетная). Усиленные сигналы с них подаются на 4-битные аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Полученные аналоговые величины могут быть также использованы в качестве выходных данных (на диаграмме не отражено).

4. Два 4-битных цифровых эквивалента сохраняются в сдвиговом регистре и отсылаются параллельно одним байтом через параллельные выходы Бе0-3 (четная строка) и Бо0-3 (нечетная строка).

На рис. 10 показана последовательность вывода одного кадра; на рис. 11 - последовательность кадров при активном режиме работы И^егСЫр.

Помимо функции считывания, присущей всем трем устройствам, модели АТ77С104В и АТ77С105А имеют дополнительные опции навигации (аналогично сенсорному экрану) и эмуляции нажатия клавиши, что позволяет с их помощью осуществлять управление.

Наличие различных корпусов (рис. 12) предоставляет возможность оптимального выбора способа установки датчика в разрабатываемое устройство.

Такты PCLK Точки Колонка 1 Колонка 2 Колонка 280 Колонка 281

12 3 4 1&2 3&4 5&6 7&8 5 6 1119 1120 1&2 3&4 5&6 7&8 1121 1122 1123 1124 1&2 3&4 5&6 7&8

Рис. 10. Вывод кадра FingerChip

Постоянное время интеграции

Кадр п Кадр п+1 Кадр п+2 Кадр п+3

1124 такта 1124 такта 1124 такта 1124 такта

Рис. 11. Последовательность кадров FingerChip

и " f Шддддцд И и

Рис. 12. Варианты корпусов датчика РтдегСЫр по способу крепления и соединения с базовой платой: а) СВ01 - крепление с помощью эластомера; б) СВ08 - приклеивание с эластомером; в) СВ02 - крепление через разъем для гибкого кабеля

Преимущества технологии FingerChip

Технология Рі^егСЬір имеет отличия, благодаря которым она может применяться в различных системах безопасности. Интегральная схема датчика надежно защищена от электростатических разрядов с напряжением до 16 кВ.

Полоса считывания устойчива к истиранию, выдерживает значительные приложенные усилия и позволяет получить более

1 миллиона отпечатков. Рабочее напряжение датчика АТ77С102В составляет от 3,0 до 3,6 В, энергопотребление - 16 мВт при 3,3 В с частотой 1 МГц. Предусмотрен «спящий» режим, в котором включена функция сброса, остановлен тактовый генератор, выключена температурная стабилизация и отключен выходной сигнал и все выходные линии переведены в состояние высокого импеданса. В спящем режиме ток потребления ограничивается лишь током утечки. В рабочем режиме датчик полностью пассивен. Для получения данных используется температура прикладываемого пальца. В случае, когда разница температур между пальцем и датчиком становится незначительной (менее одного градуса), то включается температурная стабилизация для повышения температуры микросхемы и увеличения разницы температур.

Основные преимущества датчиков К^егСЬір заключаются в одновременном использовании температурного метода получения изо-

бражения, метода покадрового восстановления изображения и интеграции схем считывания и преобразования изображения на одной КМОП-подложке. Интеграция двух схем на одной подложке снижает стоимость устройства, его энергопотребление и увеличивает скорость работы.

Независимые тесты показали, что если человека силой принуждают поставить свой отпечаток для получения доступа, то неровное проведение пальцем по датчику или обильное потоотделение помешают считать изображение отпечатка.

Комплект для разработки и отладки

Датчики К^егСЫр можно приобрести отдельно. Тем не менее, для извлечения эталона и сравнения образца с эталоном требуется специальное программное обеспечение, которое необходимо либо покупать у третьих фирм,

Рис. 13. Биометрический модуль AT77SM0101BCB02VKE

либо создавать самостоятельно. В связи с этим, использовать отдельные датчики становится экономически целесообразным только при крупносерийном производстве. Для применения считывателей отпечатков пальцев в мелкосерийном и среднесерийном производстве компания Atmel рекомендует использовать модуль биометрии AT77SM0101BCB02VKE (рис. 13), построенный на базе 32-разрядного микроконтроллера Atmel AT91RM9200.

Для оценки возможности модуля AT77S-M0101BCB02VKE и разработки программного обеспечения нижнего уровня выпускается набор разработчика AT77SM0101BCB02VEK (рис. 14). Набор состоит из модуля биометрии AT77SM0101BCB02VKE, базовой платы с блоком питания и разъемами (Ethernet, USB, RS-232, внешней Flash-памяти CompactFlash, SmartMedia, NAND Flash, смарт-карты ISO7816), коммутационных кабелей, документации, демонстрационного ПО для Windows и Linux, SDK для Linux.

Рис. 14. Набор разработчика AT77SM0101BCB02VEK

Отладочный набор позволяет продемонстрировать возможности модуля биометрии, а также разработку программного обеспечения верхнего и нижнего уровня.

Подводя итог всему вышесказанному, хотелось бы отметить, что сегодня мы наблюдаем за стремительным развитием биометрических технологий. В области получения изображений отпечатков пальцев еще недавно существовало только две технологии - оптическая FTIR и емкостная, со своими преимуществами и недостатками.

Сканеры, использующие технологию FingerChip, не только избавлены от недостатков, свойственных устройствам предыдущего поколения, но и приобрели ряд особо привлекательных черт, таких как крайне малый размер и небольшая цена. ■

Литература

1. Bishop P. Atmel FingerChip Technology for Biometric Security. Atmel White Paper. www.at-mel.com.

2. Maltoni D., Maio D., Jain A. K., Prabhakar S. Handbook of Fingerprint Recognition. Springer, New York, 2003.

3. Задорожный B. Идентификация по отпечаткам пальцев // PC Magazine/Russian Edition. 2004. № 1.

К современным методам аутентификации относится проверка подлинности на основе биометрических показателей. При биометрической аутентификации, секретными данными пользователя могут служить, как глазная сетчатка, так и отпечаток пальца. Эти биометрические образы являются уникальными для каждого пользователя, что обеспечивает высокий уровень защиты доступа к информации. Согласно предварительно установленным протоколам, биометрические образцы пользователя регистрируются в базе данных.

Современная биометрическая аутентификация основывается на двух методах:

• статический метод аутентификации - распознает физические параметры человека, которыми он обладает на протяжении всей жизни: от своего рождения и до самой смерти (отпечатки пальцев, отличительные характеристики радужной оболочки глаза, рисунок глазной сетчатки, термограмма, геометрия лица, геометрия кисти руки и даже фрагмент генетического кода);
• динамический метод - анализирует характерный черты, особенности поведения пользователя, которые демонстрируются в момент выполнения какого либо обычного повседневного действия (подпись, клавиатурный почерк, голос и другое).

Основным на всемирном рынке биометрической защиты, всегда являлся статический метод. Динамическая аутентификация и комбинированные системы защиты информации занимали, всего лишь, 20 % рынка. Однако, в последние годы, наблюдается активное развитие динамических методов защиты. Особенный интерес сетевых технологий представляют методы клавиатурного почерка и аутентификации по подписи.

В связи с довольно быстрым развитием современных биометрических технологий, появляется критически важная проблема - определение общих стандартов надежности биометрических систем защиты. Большим авторитетом среди специалистов пользуются средства, имеющие сертификаты качества, которые выдает Международная ассоциация по компьютерной безопасности ICSA (International Computer Security Association).

Статический метод биометрической аутентификации и его разновидности

Дактилоскопия - наиболее популярная технология биометрической аутентификации, основанная на сканировании и распознавании отпечатков пальцев.

Данный метод активно поддерживается правоохранительными органами, с целью привлечения в свои архивы электронных образцов. Также, метод сканирования отпечатков пальцев легок в использовании и надежен универсальностью данных. Главным устройством этого метода биометрической аутентификации есть сканер, который сам по себе имеет небольшие размеры и является относительно недорогим в цене. Такая аутентификация осуществляется достаточно быстро за счет того, что система не требует распознавания каждой линии узора и сравнения её с исходными образцами, находящимися в базе. Системе достаточно определить совпадения в масштабных блоках и проанализировать раздвоения, разрывы и прочие искажения линий (минуции).

Уникальность каждого отпечатка позволяет использовать данный метод биометрической аутентификации как в криминалистике, в процессах серьезных бизнес-операций, так и в быту. В последнее время появилось множество ноутбуков со встроенным сканером отпечатков пальцев, клавиатур, компьютерных мышей, а также смартфонов для аутентификации пользователя.

Есть и минусы в этой, казалось бы, неоспоримой и не поддельной, аутентификации. Из-за использования сложных алгоритмов распознавания мельчайших папиллярных линий, система аутентификации может демонстрировать сбои при недостаточном контакте пальца со сканером. Обмануть средство аутентификации и саму систему защиты можно и с помощью муляжа (очень качественно выполненного) или мертвого пальца.

По принципу работы, используемые для аутентификации сканеры, делятся на три вида:

• оптические сканеры, функционирующие на технологии отражения, или по принципу просвета. Из всех видов, оптическое сканирование не способно распознать муляж, однако, благодаря своей стоимости и простоте, именно оптические сканеры наиболее популярны;
• полупроводниковые сканеры - подразделяются на радиочастотные, емкостные, термочувствительные и чувствительные к давлению сканеры. Тепловые (термосканеры) и радиочастнотные сканеры лучше всех способны распознать настоящий отпечаток и не допустить аутентификацию по муляжу пальца. Полупроводниковые сканеры считаются более надежными, нежели оптические;
• ультразвуковые сканеры. Данный вид устройств является самым сложным и дорогим. С помощью ультразвуковых сканеров можно совершать аутентификацию не только по отпечаткам пальцев, но и по некоторым другим биометрическим параметрам, таким как частота пульса и пр.

Аутентификация по сетчатке глаза. Данный метод стали использовать еще в 50-х годах прошлого столетия. В то время, как раз, была изучена и определена уникальность рисунка кровеносных сосудов глазного дна.

Сканеры сетчатки глаза имеют довольно большие габариты и более высокую цену, нежели сканеры отпечатков пальцев. Однако, надежность такого вида аутентификации гораздо выше дактилоскопии, что и оправдывает вложения. Особенности рисунка кровеносных сосудов глазного дна таковы, что он не повторяется даже у близнецов. Поэтому, такая аутентификация имеет максимальную защиту. Обмануть сканер сетчатки глаза, практически невозможно. Сбои при распознавании глазного рисунка незначительно малы - примерно, один на миллион случаев. Если, у пользователя нет серьезных глазных заболеваний (например, катаракта), он может уверенно использовать систему аутентификации по сетчатке глаза для защиты доступа к всевозможным хранилищам, приватных кабинетов и сверхсекретных объектов.

Сканирование сетчатки глаза предусматривает использование инфракрасного низкоинтенсивного излучения, которое направляется к кровеносным сосудам глазного дна через зрачок. Сигнал отображает несколько сотен характерных точек, которые записываются в шаблон. Самые современные сканеры вместо инфракрасного света направляют лазер мягкого действия.

Для прохождения данной аутентификации, человек должен максимально приблизить к сканеру лицо (глаз должен быть не далее 1,5 см от устройства), зафиксировать его в одном положении и направить взгляд на дисплей сканера, на специальную метку. Около сканера, в таком положении, приходится находиться приблизительно минуту. Именно столько много времени требуется сканеру для осуществления операции сканирования, после чего, системе понадобится еще несколько секунд для сравнения полученного образца с установленным шаблоном. Длительное нахождение в одном положении и фиксация взгляда на вспышку света и являются самыми большими недостатками использования данного вида аутентификации. Плюс, из-за относительно долгого сканирования сетчатки и обработки результатов, данное устройство невозможно устанавливать для аутентификации большого количества людей (например, проходной).

Аутентификация по радужной оболочке глаза. Данный метод аутентификации основан на распознавании уникальных особенностей радужной оболочки глаза.

Схожий на сеть, сложный рисунок подвижной диафрагмы между задней и передней камерами глаза - это и есть уникальная радужная оболочка. Данный рисунок человеку дается еще до его рождения и особо не изменяется в течении всей жизни. Надежности аутентификации методом сканирования радужной оболочки глаза способствует различие левого и правого глаз человека. Такая технология, практически, исключает ошибки и сбои при аутентификации.

Однако, сложно назвать устройства, считывающие рисунок радужной оболочки - сканерами. Это, скорее всего, специализированная камера, которая делает 30 снимков в секунду. Затем оцифровывается одна из записей и преобразовывается в упрощенную форму, из которой отбираются около 200 характерных точек и информация по ним записывается в шаблон. Это куда более надежно, чем сканирование отпечатков пальцев - для формирования таких шаблонов используются всего лишь 60-70 характерных точек.

Данный вид аутентификации предполагает дополнительную защиту от поддельных глаз - в некоторых моделях устройств, для определения «жизни» глаза, изменяется поток света, направленный в него и система отслеживает реакцию и определяет изменяется ли размер зрачка.

Данные сканеры уже широко используются, к примеру, в аэропортах многих стран для аутентификации сотрудников во время пересечения зон ограниченного доступа, а также, неплохо зарекомендовали себя в Англии, Германии, США и Японии во время экспериментального использования с банкоматами. Следует отметить, что при аутентификации по радужной оболочке глаза, в отличие от сканирования сетчатки, считывающая камера может находиться от 10 см до 1 метра от глаза и процесс сканирования и распознавания проходит намного быстрее. Данные сканеры стоят дороже, нежели вышеуказанные средства биометрической аутентификации, но, в последнее время и они становятся все более доступными.

Аутентификация по геометрии руки - данный метод биометрической аутентификации предполагает измерение определенных параметров человеческой кисти, например: длина, толщина и изгибы пальцев, общая структура кисти, расстояние между суставами, ширина и толщина ладони.

Руки человека не являются уникальными, поэтому для надежности данного вида аутентификации необходимо комбинировать распознавание сразу по нескольким параметрам.

Вероятность ошибок при распознавании геометрии кисти составляет около 0,1%, а это значит, что при ушибе, артрите и прочих заболеваниях и повреждениях кисти, скорее всего, пройти аутентификацию не удастся. Так что, данный метод биометрической аутентификации не подходит для обеспечения безопасности объектов высокой степени секретности.

Однако, данный метод нашел широкое распространение, благодаря тому, что он удобен для пользователей по целому ряду причин. Одной из немаловажных таких причин является то, что устройство для распознания параметров руки не принуждает пользователя к дискомфорту и не отнимает много времени (весь процесс аутентификации осуществляется за несколько секунд). Следующей причиной популярности аутентификации по геометрии руки можно назвать тот факт, что ни температура, ни загрязненность, ни влажность кисти не влияют на процедуру аутентификации. Также, удобен данный метод и тем, что для распознавания кисти можно использовать изображение низкого качества - размер шаблона, хранящегося в базе всего 9 байт. Процедура сравнения кисти пользователя с установленным шаблоном очень проста и легко может быть автоматизирована.

Устройства данного вида биометрической аутентификации могут иметь разный внешний вид и функционал - одни сканируют лишь два пальца, другие делают снимок всей руки, а некоторые современные устройства при помощи инфракрасной камеры сканируют вены и по их изображению осуществляют аутентификацию.

Данный метод впервые был использован в начале 70-х годов прошлого века. Сегодня подобные устройства можно встретить в аэропортах и различных предприятиях, где необходимо формировать достоверные сведения о присутствии того, или иного человека, учета рабочего времени и прочих процедур контроля.

Аутентификация по геометрии лица. Этот биометрический метод аутентификации является одним из «трёх больших биометрик» наряду с распознаванием по радужной оболочке и сканированию отпечатков пальцев.

Данный метод аутентификации подразделяется на двухмерное и трехмерное распознавание. Двухмерное (2D) распознавание лица используется уже очень давно, в основном, в криминалистике. Но, с каждым годом данный метод усовершенствуется, повышая, этим самым, уровень своей надежности. Однако, до совершенства двухмерному методу распознавания лица еще далеко - вероятность ложных срабатываний при данной аутентификации варьируется от 0,1 до 1 %. Еще выше частота ошибок непризнания.

Куда больше надежд возлагают на новейший метод - трехмерное (3D) распознавание лиц. Оценки надежности данного метода пока не выведены, так как он является относительно молодым. Разработкой систем трехмерного распознавания лиц занимаются около десяти ведущих мировых ИТ-компаний, в том числе и из России. Большинство таких разработчиков предоставляют на рынок сканеры вместе с программным обеспечением. И только некоторые работают над созданием и выпуском сканеров.

При трехмерном распознавании лиц используется множество сложных алгоритмов, эффективность которых зависит от условий их применения. Процедура сканирования составляет около 20-30 секунд. В этот момент лицо может быть повернуто относительно камеры, что принуждает систему компенсировать движения и формировать проекции лица с четким выделением черт лица, таких как контуры бровей, глаз, носа, губ и др. Затем система определяет расстояние между ними. В основном, шаблон составляется из таких неизменных характеристик, как глубина глазных впадин, форма черепа, надбровных дуг, высота и ширина скул и прочих ярко выраженных особенностей, благодаря которым впоследствии система сможет распознать лицо даже при наличии бороды, очков, шрамов, головного убора и прочего. Всего для построения шаблона используется от 12 до 40 особенностей лица и головы пользователя.

Международный подкомитет по стандартизации в области биометрии (IS0/IEC JTC1/SC37 Biometrics) в последнее время занимается разработкой единого формата сведений для распознавания человеческих лиц на основе двух- и трехмерных изображений. Скорее всего, два данных метода объединят вы один биометрический метод аутентификации.

Термография лица. Данный биометрический метод аутентификации выражается в установлении человека по его кровеносным сосудам.

Лицо пользователя сканируется при помощи инфракрасного света и формируется термограмма - температурная карта лица, являющаяся достаточно уникальной. Данный метод по своей надежности сравним с методом аутентификации по отпечаткам пальцев. Сканирование лица при данной аутентификации можно производить с десятиметрового расстояния. Этот метод способен распознать близнецов (в отличии от распознавания по геометрии лица), людей, перенесших пластические операции, использующих маски, а также он эффективен не смотря на температуру тела и старение организма.

Однако, данный метод не распространен широко, возможно, из-за невысокого качества получаемых термограмм лиц.

Динамические методы биометрической аутентификации

Данный метод позволяет произвести идентификацию и аутентификацию личности при помощи лишь одного микрофона, который подключен к записывающему устройству. Использование данного метода бывает полезным в судебных случаях, когда единственной уликой против подозреваемого служит запись телефонного разговора. Метод распознавания голоса является очень удобным - пользователю достаточно лишь произнести слово, без совершения каких-либо дополнительных действий. И, наконец, огромным преимуществом данного метода является право осуществления скрытой аутентификации. Пользователь не всегда может быть осведомлен о включении дополнительной проверки, а значит, злоумышленникам будет еще сложнее получить доступ.

Формирование персонального шаблона производится по многим характеристикам голоса. Это может быть тональность голоса, интонация, модуляция, отличительные особенности произношения некоторых звуков речи и другое. Если система аутентификации должным образом проанализировала все голосовые характеристики, то вероятность аутентификации постороннего лица никчемно мала. Однако, в 1-3 % случаев, система может дать отказ и настоящему обладателю ранее определенного голоса. Дело в том, что голос человека может меняться во время болезни (например, простуды), в зависимости от психического состояния, возраста и т.п. Поэтому, биометрический метод голосовой аутентификации нежелательно использовать на объектах повышенной безопасности. Он может быть использован для доступа в компьютерные классы, бизнес-центры, лаборатории и подобного уровня безопасности объекты. Также, технология распознавание голоса может применяться не только в качестве аутентификации и идентификации, но и как незаменимый помощник при голосовом вводе данных.

Метод распознавания клавиатурного почерка - является одним из перспективных методов биометрической аутентификации сегодняшнего дня. Клавиатурный почерк представляет собой биометрическую характеристику поведения каждого пользователя, а именно - скорость ввода, время удержания клавиш, интервалы между нажатиями на них, частота образования ошибок при вводе, число перекрытий между клавишами, использование функциональных клавиш и комбинаций, уровень аритмичности при наборе и др.

Данная технология является универсальной, однако, лучше всего, распознавание клавиатурного почерка подходит для аутентификации удаленных пользователей. Разработкой алгоритмов распознавания клавиатурного почерка активно занимаются как зарубежные, так и российские ИТ-компании.

Аутентификация по клавиатурному почерку пользователя имеет два способа:

• ввод известной фразы (пароля);
• ввод неизвестной фразы (генерируется случайным образом).

Оба способа аутентификации предполагают два режима: режим обучения и режим самой аутентификации. Режим обучения заключается в многократном вводе пользователем кодового слова (фразы, пароля). В процессе повторного набора, система определяет характерные особенности ввода текста и формирует шаблон показателей пользователя. Надежность такого вида аутентификации зависит от длины вводимой пользователем фразы.

Среди преимуществ данного метода аутентификации следует отметить удобство пользования, возможность осуществления процедуры аутентификации без специального оборудования, а также возможность скрытой аутентификации. Минусом данного метода, как и в случае с распознаванием голоса, можно назвать зависимость отказа системы от возрастных факторов и состояния здоровья пользователя. Ведь, моторика, куда сильнее, нежели голос, зависит от состояния человека. Даже простая человеческая усталость может повлиять на прохождение аутентификации. Смена клавиатуры, также может быть причиной отказа системы - пользователь способен не сразу адаптироваться к новому устройству ввода и поэтому, при вводе проверочной фразы, клавиатурный почерк может не соответствовать шаблону. В частности, это влияет на темп ввода. Хотя, исследователи предлагают повысить эффективность данного метода за счет использования ритма. Искусственное добавление ритма (например, ввод пользователем слова под какую-то знакомую мелодию) обеспечивает устойчивость клавиатурного почерка и более надежную защиту от злоумышленников.

Верификация подписи . В связи с популярностью и массовому использованию различных устройств с сенсорным экраном, биометрический метод аутентификации по подписи становится очень востребованным.

Максимально точную верификацию подписи обеспечивает использование специальных световых перьев. Во многих странах электронные документы, подписанные биометрической подписью, имеют такую же юридическую силу, что и бумажные носители. Это позволяет осуществлять документооборот значительно быстрее и беспрепятственно. В России, к сожалению, доверие оказывает лишь бумажный подписанный документ, или электронный документ, на который наложена официально зарегистрированная электронная цифровая подпись (ЭЦП). Но, ЭЦП легко передать другому лицу, что не сделаешь с биометрической подписью. Поэтому, верификация по биометрической подписи является более надежной.

Биометрический метод аутентификации по подписи имеет два способа:

• на основе анализа визуальных характеристик подписи. Данным способом предполагается сравнение двух изображений подписи на соответствие идентичности - это может осуществляться как системой, так и человеком;
• способ компьютерного анализа динамических характеристик написания подписи. Аутентификация таким способом происходит после тщательного исследования сведений о самой подписи, а также о статистических и периодических характеристиках ее написания.

Формирование шаблона подписи осуществляется в зависимости от требуемого уровня защиты. Всего, одна подпись анализируется пол 100-200 характерным точкам. Если же, подпись ставится с использованием светового пера, то помимо координат пера, учитывается и угол его наклона, нажатие пера. Угол наклона пера исчисляется относительно планшета и по часовой стрелке.

Данный метод биометрической аутентификации, как и распознавание клавиатурного почерка, имеют общую проблему - зависимость от психофизического состояния человека.

Комбинированные решения биометрической аутентификации

Мультимодальная, или комбинированная система биометрической аутентификации - это устройство, в котором объединены сразу несколько биометрических технологий. Комбинированные решения по праву считаются наиболее надежными в плане защиты информации с помощью биометрических показателей пользователя, ведь подделать сразу несколько показателей гораздо сложнее, нежели один признак, что является, практически, не под силу злоумышленникам. Максимально надежными считаются комбинации «радужная оболочка + палец» или «палец + рука».

Хотя, в последнее время, популярность набирают системы типа «лицо + голос». Это связано с широким распространением коммуникационных средств, которые сочетают в себе модальности аудио и видео, например, мобильные телефоны со встроенными камерами, ноутбуки, видеодомофоны и прочее.

Комбинированные системы биометрической аутентификации значительно эжффективнее мономодальных решений. Это подтверждает множество исследований, в том числе опыт одного банка, который установил сперва систему аутентификации пользователей по лицу (частота ошибок за счет низкого качества камер 7 %), затем по голосу (частота ошибок 5% из-за фоновых шумов), а после, комбинировав эти два метода, достигли почти 100 % эффективности.

Биометрические системы могут быть объединены различными способами: параллельно, последовательно или согласно иерархии. Главным критерием при выборе способа объединения систем должна служить минимализация соотношения количества возможных ошибок ко времени одной аутентификации.

Помимо комбинированных систем аутентификации, можно использовать и многофакторные системы. В системах с многофакторной аутентификацией, биометрические данные пользователя используются вместе с паролем или электронным ключом.

Защита биометрических данных

Биометрическая система аутентификации, как и многие другие системы защиты, в любой момент может быть подвергнута нападению злоумышленников. Соответственно, начиная с 2011 года, международная стандартизация в области информационных технологий предусматривает мероприятия по защите биометрических данных - стандарт IS0/IEC 24745:2011. В российском законодательстве защиту биометрических данных регламентирует Федеральный закон «О персональных данных», с последними изменениями в 2011 году.

Наиболее распространенным направлением в области современных биометрических методов аутентификации является разработка стратегии защиты, хранящихся в базах данных биометрических шаблонов. Среди самых популярных киберпреступлений дня сегодняшнего во всем мире считается «кража личности». Утечка шаблонов из базы данных делает преступления более опасными, так как восстанавливать биометрические данные злоумышленнику проще за счет обратного инжиниринга шаблона. Поскольку биометрические характеристики неотъемлемы от своего носителя, похищенный шаблон нельзя заменить нескомпроментированным новым, в отличии от пароля. Опасность кражи шаблона еще заключается в том, что помимо доступа к защищенным данным, злоумышленник может заполучить секретную информацию о человеке, или организовать за ним тайную слежку.

Защита биометрических шаблонов базируется на трех основных требованиях:

• необратимость - данное требование ориентировано на сохранение шаблона таким образом, чтобы злоумышленнику было невозможно восстановить вычислительным путем биометрические характеристики из образца, или создать физические подделки биометрических черт;
• различимость - точность системы биометрической аутентификации не должна быть нарушена схемой защиты шаблона;
• отменяемость - возможность формирования нескольких защищенных шаблонов из одних биометрических данных. Данное свойство предоставляет биометрической системе возможность отзывать биометрические шаблоны и выдавать новые при компрометации данных, а также предотвращает сопоставление сведений между базами данных, сохраняя этим самым приватность данных пользователя.

Оптимизируя надежную защиту шаблона, главной задачей является нахождение приемлемого взаимопонимания между этими требованиями. Защита биометрических шаблонов строится на двух принципах: биометрические криптосистемы и трансформация биометрических черт. Последние изменения в законодательстве запрещают оператору биометрической системы самостоятельно, без присутствия человека, менять его персональные данные. Соответственно, приемлемыми становятся системы, хранящие биометрические данные в зашифрованном виде. Шифровать эти сведения можно двумя методами: с помощью обычного ключа и шифрование при помощи ключа биометрического - доступ к данным предоставляется исключительно в присутствии владельца биометрических показателей. В обычной криптографии ключ расшифровки и зашифрованный шаблон представляют собой две абсолютно разные единицы. Шаблон может считаться защищенным в том случае, если защищен ключ. В биометрическом ключе происходит одновременная инкапсуляция шаблона криптографического ключа. В процессе шифрования подобным способом, в биометрической системе хранится лишь частичная информация из шаблона. Ее называют защищенным эскизом - secure sketch. На основании защищенного эскиза и другого биометрического образца, схожего на представленный при регистрации, восстанавливается оригинальный шаблон.

ИТ-специалисты, занимающиеся исследованиями схем защиты биометрических шаблонов, обозначили два главных метода создания защищенного эскиза:

• нечеткое обязательство (fuzzy commitment);
• нечеткий сейф (fuzzy vault).

Первый метод годится для защиты биометрических шаблонов, имеющих вид двоичных строк определенной длины. А второй может быть полезным для защиты шаблонов, которые представляют собой наборы точек.

Внедрение криптографических и биометрических технологий положительное влияет на разработку инновационных решений для обеспечения информационной безопасности. Особенно перспективной является многофакторная биометрическая криптография, объединившая в себе технологии пороговой криптографии с разделением секрета, многофакторной биометрии и методы преобразования нечетких биометрических признаков в основные последовательности.

Невозможно сформировать однозначный вывод, какой из современных биометрических методов аутентификации, или комбинированных методов является наиболее эффективным для тех, или иных коммерческих из расчета соотношения цены и надежности. Определенно видно, что для множества коммерческих задач использовать сложные комбинированные системы не представляется логичным. Но, вовсе не рассматривать такие системы, тоже не верно. Комбинированную систему аутентификации можно задействовать с учетом требуемого в данный момент уровня безопасности с возможностью активации дополнительных методов в дальнейшем.