Аутентификация по радужной оболочке глаза: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
[непроверенная версия][непроверенная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
м + {{нет категорий}}, + {{изолированная статья}}
Строка 1: Строка 1:
'''Аутентификация по радужной оболочке глаза''' – одна из [[Биометрические технологии|биометрических технологий]], используемая для проверки подлинности личности.
'''Аутентификация по радужной оболочке глаза''' — одна из [[Биометрические технологии|биометрических технологий]], используемая для проверки подлинности личности.
[[Файл:Апельсин - радужка ирины.jpg|мини|Детальное изображение радужной оболочки
[[Файл:Апельсин - радужка ирины.jpg|мини|Детальное изображение радужной оболочки
]]
]]
Все биометрические технологии основываются на отличительных признаках человека. Эти отличия делятся на два типа <ref name=":0">'' Р. М. Болл, Дж. Х. Коннел, Ш. Панканти, Н. К. Ратха, Э. У. Сеньор'' Руководство по биометрии.  — М.: Техносфера, 2007. — C. 368. — ISBN 978-5-94836-109-3.</ref>:


Тип биометрической технологии, который рассматривается в данной статье, использует [[Биометрические системы аутентификации#Обзор биометрических методов аутентификации|физиологический параметр]] — уникальность [[Радужная оболочка|радужной оболочки]] глаза. На данный момент этот тип является одним из наиболее эффективных способов для [[Идентификация (информационные системы)|идентификации]] и дальнейшей [[Аутентификация|аутентификации]] личности {{sfn|Р. М. Болл и др.|p = 23|quote = Эти биометрические параметры считаются наиболее совершенными, и ожидается, что в скором времени они будут широко применяться.}}
- ''Физиологически параметры''. В эту группу относят отпечатки пальцев, геометрию рук и лица. В большинстве своём они мало подвержены временным изменениям

''- Поведенческие параметры.'' Представляют собой последовательность действий, которая длится определённое время. Например, подпись или голос.

Тип биометрической технологии, который рассматривается в данной статье, использует физиологический параметр – уникальность [[Радужная оболочка|радужной оболочки]] глаза. На данный момент этот тип является одним из наиболее эффективных способов для [[Идентификация (информационные системы)|идентификации]] и дальнейшей [[Аутентификация|аутентификации]] личности.


== История ==
== История ==
Не смотря на то, что биометрические технологии (в частности, использование радужной оболочки глаза для идентификации человека) только начинают набирать популярность, первые открытия в этой области были совершены ещё в конце тридцатых годов прошлого века.
Не смотря на то, что биометрические технологии (в частности, использование радужной оболочки глаза для идентификации человека) только начинают набирать популярность, первые открытия в этой области были совершены ещё в конце тридцатых годов прошлого века.
* Первым о том, что человеческий глаз и его радужную оболочку можно использовать для распознавания личности, задумался американский глазной хирург, ''Франк Бурш'', ещё в 1936 году <ref name="autogenerated5">''Anil Jain, Arun A. Ross, Karthik Nandakumar'' Chapter 4 Iris Recognition // Introduction to Biometrics.  —  : Springer Science & Business Media, 2011. — p.141-175  — ISBN 978-0-387-77326-1.</ref>.
* Первым о том, что человеческий глаз и его радужную оболочку можно использовать для распознавания личности, задумался американский глазной хирург, ''Франк Бурш'', ещё в 1936 году .
* Но его идею и разработки удалось запатентовать только в 1987 году. Сделал это уже не сам Бурш, а офтальмологи, не имеющие собственных разработок —  ''Леонард Флом'' и ''Аран Сафир'' <ref name=":1">''L. Flom, A. Safir'' Patent #4 641,349. — Vashington, DC : US Government Printing Office, 1987</ref>.
* Но его идею и разработки удалось запатентовать только в 1987 году. Сделал это уже не сам Бурш, а офтальмологи, не имеющие собственных разработок — ''Леонард Флом'' и ''Аран Сафир'' {{sfn|L. Flom, A. Safir US Patent 4641349 A|}} .
* В 1989 году Л. Флом и А. Сафир решили обратиться за помощью к ''Джону Даугману'', для того, чтобы тот разработал теорию и алгоритмы распознавания. Впоследствии, именно Джона Даугмана принято считать родоначальником этого [[Биометрические системы аутентификации|метода биометрической аутентификации]] <ref name="autogenerated5" /> .
* В 1989 году Л. Флом и А. Сафир решили обратиться за помощью к ''Джону Даугману'', для того, чтобы тот разработал теорию и алгоритмы распознавания. Впоследствии, именно Джона Даугмана принято считать родоначальником этого [[Биометрические системы аутентификации|метода биометрической аутентификации]] .
* В 1990 году Джон Даугман впервые разработал практический метод кодирования структур радужной оболочки. Запатентован метод был немного позже, в 1993 году <ref name="autogenerated1">''J. Daugman'' High confidence visual recognition of persons by a test of statistical independence // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. — 1993. — vol. 15(11). — p. 1148-1161.</ref>.
* В 1990 году Джон Даугман впервые разработал практический метод кодирования структур радужной оболочки. Запатентован метод был немного позже, в 1993 году .
* С 2000 года и до настоящего момента Джон Даугман выпустил 12 статей, каждая из которых более полно раскрывает и развивает данную технологию.
* С 2000 года и до настоящего момента Джон Даугман выпустил 12 статей, каждая из которых более полно раскрывает и развивает данную технологию.


=== Наиболее известные работы ===
=== Наиболее известные работы ===
Ниже представлена хронология наиболее популярных работ и публикаций Дж. Даугмана:
Ниже представлена хронология наиболее популярных работ и публикаций Дж. Даугмана:
# ''Biometric decision landscapes (2000) .''
# ''Biometric decision landscapes (2000) .''
# ''Brain metaphor and brain theory (2001).''
# ''Brain metaphor and brain theory (2001).''
# ''Epigenetic randomness, complexity, and singularity of human iris patterns (2001).''
# ''Epigenetic randomness, complexity, and singularity of human iris patterns (2001).''
Строка 29: Строка 24:
# ''Probing the uniqueness and randomness of IrisCodes: Results from 200 billion iris pair comparisons (2006).''
# ''Probing the uniqueness and randomness of IrisCodes: Results from 200 billion iris pair comparisons (2006).''
# ''New methods in iris recognition (2007).''
# ''New methods in iris recognition (2007).''
# ''A fast search algorithm for a large fuzzy database (2008).''
# ''A fast search algorithm for a large fuzzy database (2008).''
# ''Information Theory and the IrisCode (2015).''
# ''Information Theory and the IrisCode (2015).''
# ''Searching for doppelgängers: assessing the universality of the IrisCode impostors distribution (2016).''
# ''Searching for doppelgängers: assessing the universality of the IrisCode impostors distribution (2016).''


== Радужная оболочка как биометрический параметр ==
== Радужная оболочка как биометрический параметр ==
В данном случае в качестве физиологического параметра рассматривается '''радужная оболочка''' – круглая пластинка с [[Хрусталик|хрусталиком]] в центре, одна из трёх составляющих [[Сосудистая оболочка глаза|сосудистой (средней) оболочки глаза]].[[Файл:Eye_scheme_ru_(2).svg|мини|Строение человеческого глаза]]
В данном случае в качестве физиологического параметра рассматривается '''радужная оболочка''' — круглая пластинка с [[Хрусталик|хрусталиком]] в центре, одна из трёх составляющих [[Сосудистая оболочка глаза|сосудистой (средней) оболочки глаза]].[[Файл:Eye_scheme_ru_(2).svg|мини|Строение человеческого глаза]]
Находится радужная оболочка между [[Роговица|роговицей]] и хрусталиком и выполняет функцию своеобразной естественной диафрагмы, регулирующей поступление света в глаз. Радужная оболочка пигментирована, и именно количество пигмента определяет цвет глаз человека <ref>''Алексеев В.Н., Астахов Ю.С., Басинский С.Н.'' Глава 2. Анатомия органа зрения // Офтальмология: Учебник для студ. мед. вузов / Под редакцией Е.А.Егорова. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. — C.240.</ref>.
Находится радужная оболочка между [[Роговица|роговицей]] и хрусталиком и выполняет функцию своеобразной естественной диафрагмы, регулирующей поступление света в глаз. Радужная оболочка пигментирована, и именно количество пигмента определяет цвет глаз человека {{sfn|Алексеев В.Н. и др.|2008|p= 18}} .


По своей структуре радужная оболочка состоит из эластичной материи – [[Трабекулярная сеть|трабекулярная сети]]. Это сетчатое образование, которое сформировывается к концу восьмого месяца беременности. Трабекулярная сеть состоит из углублений, гребенчатых стяжек, борозд, колец, морщин, веснушек, сосудов и других черт. Благодаря такому количеству составляющих “узор’ сети довольно случаен, что ведёт к большой вероятности уникальности радужной оболочки. Даже у близнецов этот параметр не совпадает полностью <ref name="autogenerated3">Advances in Biometric Person Authentication: International Workshop on Biometric Recognition Systems, IWBRS 2005, Beijing, Chin, October 22 – 23 / Stan Z. Li, Zhenan Sun,Tieniu Tan, Sharath Pankanti, Gérard Chollet, David Y. Zhang — : Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2005. — p. 250. — ISBN 978-3-540-32248-1.</ref>.
По своей структуре радужная оболочка состоит из эластичной материи — [[Трабекулярная сеть|трабекулярная сети]]. Это сетчатое образование, которое сформировывается к концу восьмого месяца беременности. Трабекулярная сеть состоит из углублений, гребенчатых стяжек, борозд, колец, морщин, веснушек, сосудов и других черт. Благодаря такому количеству составляющих "узор’ сети довольно случаен, что ведёт к большой вероятности уникальности радужной оболочки. Даже у близнецов этот параметр не совпадает полностью .


Не смотря на то, что радужная оболочка глаза может менять свой цвет вплоть до полутора лет с момента рождения, узор траберкулярной сети остаётся неизменным в течение всей жизни человека. Исключением считается получение серьёзной травмы и хирургическое вмешательство <ref name=autogenerated3 />.
Не смотря на то, что радужная оболочка глаза может менять свой цвет вплоть до полутора лет с момента рождения, узор траберкулярной сети остаётся неизменным в течение всей жизни человека. Исключением считается получение серьёзной травмы и хирургическое вмешательство .


Благодаря своему расположению радужная оболочка является довольно защищённой частью органа зрения, что делает её прекрасным биометрическим параметром.
Благодаря своему расположению радужная оболочка является довольно защищённой частью органа зрения, что делает её прекрасным биометрическим параметром.


== Принцип работы ==
== Принцип работы ==
Большинство работающих в настоящее время систем и технологий идентификации по радужной оболочке глаза основаны на принципах, предложенных Дж. Даугманом в статье ''"High confidence visual recognition of persons by a test of statistical independence"'' <ref name=autogenerated1 />.
Большинство работающих в настоящее время систем и технологий идентификации по радужной оболочке глаза основаны на принципах, предложенных Дж. Даугманом в статье ''«High confidence visual recognition of persons by a test of statistical independence»''{{sfn|J. Daugman|1993}} .
[[Файл:Figure polar coordinate system.jpg|мини|Полярная система координат]]
[[Файл:Figure polar coordinate system.jpg|мини|Полярная система координат]]
Процесс распознавания личности с помощью радужной оболочки глаза можно условно разделить на два основных этапа: [[Сегментация (обработка изображений)|сегментация]] и параметризация. Ниже будет рассмотрен каждый из этих этапов более подробно.
Процесс распознавания личности с помощью радужной оболочки глаза можно условно разделить на два основных этапа: [[Сегментация (обработка изображений)|сегментация]] и параметризация. Ниже будет рассмотрен каждый из этих этапов более подробно.


=== Сегментация ===
=== Сегментация ===
Сегментация занимается разделением изображения внешней части глаза на отдельные участки (сегменты). В процессе сегментации на полученной фотографии прежде всего находят радужную оболочку, определяют внутреннюю границу (около [[Зрачок|зрачка]]) и внешнюю границу (граница со [[Склера|склерой]]).  После этого находят границы верхнего и нижнего века, а также исключают случайное наложение ресниц или блики (от очков, например) <ref name=autogenerated4>''J. Daugman'' New Methods in Iris Recognition // IEEE Trans. Systems, Man, and Cybernetics. — 2007. — vol. 37, no.5. — p. 1167-1175.</ref>.
Сегментация занимается разделением изображения внешней части глаза на отдельные участки (сегменты). В процессе сегментации на полученной фотографии прежде всего находят радужную оболочку, определяют внутреннюю границу (около [[Зрачок|зрачка]]) и внешнюю границу (граница со [[Склера|склерой]]). После этого находят границы верхнего и нижнего века, а также исключают случайное наложение ресниц или блики (от очков, например) .


Точность, с которой определяются границы радужки, даже если они частично скрыты веками, очень важна. Любая неточность в обнаружении, моделировании и дальнейшем представлении радужки могут привести к дальнейшим сбоям и несоответствиям <ref name=autogenerated4 />.
Точность, с которой определяются границы радужки, даже если они частично скрыты веками, очень важна. Любая неточность в обнаружении, моделировании и дальнейшем представлении радужки могут привести к дальнейшим сбоям и несоответствиям .


После определения границ изображение радужки необходимо нормализовать. Это не совсем очевидный, но необходимый шаг, призванный компенсировать изменения размеров зрачка.  В частных случаях нормализация представляет собой перевод в [[Полярная система координат|полярную систему координат]]. Применил и описал это в своих ранних работах Джон Даугман <ref name=autogenerated1 />. С помощью псевдо-полярных координат выделенная область переходит в прямоугольник, и происходит оценка радиуса и центра радужки.
После определения границ изображение радужки необходимо нормализовать. Это не совсем очевидный, но необходимый шаг, призванный компенсировать изменения размеров зрачка. В частных случаях нормализация представляет собой перевод в [[Полярная система координат|полярную систему координат]]. Применил и описал это в своих ранних работах Джон Даугман {{sfn|J. Daugman|1993}}. С помощью псевдо-полярных координат выделенная область переходит в прямоугольник, и происходит оценка радиуса и центра радужки.


=== Параметризация ===
=== Параметризация ===
В ходе параметризация радужной оболочки из нормализованного изображения выделяют контрольную область. К каждой точке выбранной области применяют двухмерные [[Фильтр Габора|волны Габора]] для того, чтобы извлечь фазовую информацию. Несомненным плюсом фазовой составляющей является то, что она, в отличии от амплитудной информации не зависит от контраста изображения и освещения <ref name=autogenerated2>''J. Daugman'' How iris recognition works // IEEE Transactionson Circuits and Systems for Video Technology. — 2004. — vol. 14, no. 1. — p.21-30.</ref>.
В ходе параметризация радужной оболочки из нормализованного изображения выделяют контрольную область. К каждой точке выбранной области применяют двухмерные [[Фильтр Габора|волны Габора]] для того, чтобы извлечь фазовую информацию. Несомненным плюсом фазовой составляющей является то, что она, в отличии от амплитудной информации не зависит от контраста изображения и освещения.


Полученная [[Фаза колебаний|фаза]] обычно квантуется 2 битами, но можно использовать и другое количество. Итоговая длина описания радужной оболочки, таким образом, зависит от количества точек, в которых находят фазовую информацию, и количества битов, необходимых для кодирования <ref name=autogenerated2 />.
Полученная [[Фаза колебаний|фаза]] обычно квантуется 2 битами, но можно использовать и другое количество. Итоговая длина описания радужной оболочки, таким образом, зависит от количества точек, в которых находят фазовую информацию, и количества битов, необходимых для кодирования.


В итоге мы получаем шаблон радужной оболочки, который побитно будет сверяться с другими шаблонами в процессе аутентификации.
В итоге мы получаем шаблон радужной оболочки, который побитно будет сверяться с другими шаблонами в процессе аутентификации.


== Особенности и отличия от аналогов ==
== Особенности и отличия от аналогов ==
Для того, чтобы та или иная характеристика человека была признана биометрическим параметром, она должна соответствовать следующим пунктам <ref name=":0" />:
Для того, чтобы та или иная характеристика человека была признана биометрическим параметром, она должна соответствовать пяти специально разработанным критериям: всеобщность, уникальность, постоянство, измеряемость  и приемлемость.
# '''Всеобщность''': данный признак должен присутствовать у всех людей без исключения.
# '''Уникальность''': биометрия отрицает существование двух людей с одинаковыми физическими и поведенческими параметрами.
# '''Постоянство''': для корректной аутентификации необходимо постоянство во времени.
# '''Измеряемость''': специалисты должны иметь возможность измерить признак каким-либо устройством для дальнейшего занесения в базу данных.
# '''Приемлемость''': общество не должно быть против сбора и измерения биометрического параметра.


Всеобщность радужной оболочки не вызывает сомнения. Также из клинических исследований выявлена её уникальность и стабильность <ref name=":1" /><ref name=autogenerated1 />. Что касается измеряемости, то этот пункт подтверждён многими разработками, в частности работами Дж. Даугмана <ref name=autogenerated1 /> <ref name=autogenerated4 /> <ref name=autogenerated2 />. Вопрос приемлемости всегда будет открытым, так как зависит от общества.
Всеобщность радужной оболочки не вызывает сомнения. Также из клинических исследований выявлена её уникальность и стабильность {{sfn|Р. М. Болл и др.|2007|p= 60}}. ]. Что касается измеряемости, то этот пункт подтверждён  одним только существованием статей и публикаций Дж. Даугмана {{sfn|J. Daugman|1993}}{{sfn|J. Daugman|2004}}{{sfn|J. Daugman|2007}}. Последний пункт, вопрос о приемлемости, всегда будет открытым, так как зависит от мнения общества.


На данный момент ещё не создана биометрическая технология, которая полностью соответствовала бы всем пяти пунктам<ref name=":0" /> . Но радужная оболочка является одним из немногих параметров, которые отвечают большинству.
На данный момент ещё не создана биометрическая технология, которая полностью соответствовала бы всем пяти пунктам. Но радужная оболочка является одним из немногих параметров, которые отвечают большинству.{{sfn|Р. М. Болл и др.|2007|p= 22}}


=== Точность метода ===
Довольно часто люди путают такие физиологические параметры, как [[сетчатка]] и радужная оболочка глаза. Ещё чаще они объединяют два понятия в одно.


=== Сравнение с аутентификацией по сетчатке ===
Это огромное заблуждение, так как метод аутентификации по сетчатке включает в себя изучение глазного дна. Из-за длительности этого процесса и габаритности установки данный вид аутентификации сложно назвать общедоступным и удобным. В этом она проигрывает биометрической аутентификации по радужной оболочке <ref name=":0" />.
Чаще всего люди путают такие физиологические параметры, как сетчатка и радужная оболочка глаза. Ещё чаще они объединяют два понятия в одно. Это огромное заблуждение, так как метод аутентификации по сетчатке включает в себя изучение глазного дна. Из-за длительности этого процесса и большого размера установки данный вид аутентификации сложно назвать общедоступным и удобным. В этом биометрическая аутентификация по сетчатке проигрывает аутентификации по радужной оболочке.{{sfn|Р. М. Болл и др.|2007|p= 23}}

=== Сравнение с аутентификацией по отпечаткам пальцев ===


== Примечания ==
== Примечания ==
Строка 82: Строка 75:


== Литература ==
== Литература ==
* ''L. Flom, A. Safir'' Patent #4 641,349. — Vashington, DC : US Government Printing Office, 1987.
* {{US patent|4641349|''L. Flom, A. Safir'' US Patent 4641349 A}}
* {{книга
* ''J. Daugman'' High confidence visual recognition of persons by a test of statistical independence // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. — 1993. — vol. 15(11). — p. 1148-1161.
| автор = Р. М. Болл, Дж. Х. Коннел, Ш. Панканти, Н. К. Ратха, Э. У. Сеньор
* ''J. Daugman'' How iris recognition works // IEEE Transactionson Circuits and Systems for Video Technology. — 2004. — vol. 14, no. 1. — p.21-30.
| заглавие = Руководство по биометрии
* ''J. Daugman'' New Methods in Iris Recognition // IEEE Trans. Systems, Man, and Cybernetics. — 2007. — vol. 37, no.5. — p. 1167-1175.
| место = М.
* ''Р. М. Болл, Дж. Х. Коннел, Ш. Панканти, Н. К. Ратха, Э. У. Сеньор'' Руководство по биометрии.  ''— М.: Техносфера, 2007. — C. 368. — ISBN 978-5-94836-109-3 .''
| издательство = Техносфера
* ''Anil Jain, Arun A. Ross, Karthik Nandakumar'' Chapter 4 Iris Recognition // Introduction to Biometrics.  —  : Springer Science & Business Media, 2011. — p.141-175  — ISBN 978-0-387-77326-1 .
| год = 2007
* ''Алексеев В.Н., Астахов Ю.С., Басинский С.Н.'' Глава 2. Анатомия органа зрения // Офтальмология: Учебник для студ. мед. вузов / Под редакцией Е.А.Егорова. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. — C.240.
| страниц = 368
* ''Advances in Biometric Person Authentication: International Workshop on Biometric Recognition Systems, IWBRS 2005, Beijing, Chin, October 22 – 23'' / Stan Z. Li, Zhenan Sun,Tieniu Tan, Sharath Pankanti, Gérard Chollet, David Y. Zhang — : Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2005. — p. 250. — ISBN 978-3-540-32248-1 .
| isbn = 978-5-94836-109-3
* ''Павельева Е.А., Крылов А.С.'' Алгоритм сравнения изображений радужной оболочки глаза на основе ключевых точек // Информатика и её применения. — 2011. — Т. 5, Вып. 1. — С. 68–72.
| ref = Р. М. Болл и др.
}}
* {{книга
| автор = Алексеев В.Н., Астахов Ю.С., Басинский С.Н.
| часть = Глава 2. Анатомия органа зрения
| заглавие = Офтальмология: Учебник для студ. мед. вузов
| ответственный = Е.А.Егоров
| место = М.
| издательство = ГЭОТАР-Медиа
| год = 2008
| страницы = 12 - 29
| страниц = 240
| ref = Алексеев В.Н. и др.
}}
* {{книга
| автор = Anil Jain, Arun A. Ross, Karthik Nandakumar
| часть = Chapter 4 Iris Recognition
| заглавие = Introduction to Biometrics
| издательство = Springer Science & Business Media
| год = 2011
| страницы = 141-175
| страниц = 307
| isbn = 978-0-387-77326-1
| ref = Anil Jain et al
}}
* {{статья
|автор = J. Daugman
|заглавие = High confidence visual recognition of persons by a test of statistical independence
|ссылка = http://www.cl.cam.ac.uk/~jgd1000/PAMI93.pdf
|язык = en
|издание = IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence
|год = 1993
|том = 15
|номер = 11
|страницы = 1148 - 1161
|ref = J. Daugman
}}
* {{статья
|автор = J. Daugman
|заглавие = How iris recognition works
|ссылка = https://www.cse.msu.edu/~cse803/Readings/S3_daugemanIrisICIP02.pdf
|язык = en
|издание = IEEE Transactionson Circuits and Systems for Video Technology
|год = 2004
|том = 14
|номер = 1
|страницы = 21 - 30
|ref = J. Daugman
}}
* {{статья
|автор = J. Daugman
|заглавие = New Methods in Iris Recognition
|ссылка = http://www.cl.cam.ac.uk/~jgd1000/NewMethodsInIrisRecog.pdf
|язык = en
|издание = IEEE Trans. Systems, Man, and Cybernetics
|год = 2007
|том = 37
|номер = 5
|страницы = 1167 - 1175
|ref = J. Daugman
}}
* {{статья
|автор = Павельева Е. А., Крылов А. С.
|заглавие = Алгоритм сравнения изображений радужной оболочки глаза на основе ключевых точек
|язык = ru
|издание = Информатика и её применения
|год = 2011
|том = 5
|номер = 1
|страницы = 68 - 72
|ref = J. Daugman
}}



[[Категория:Биометрия]]
{{нет категорий}}
[[Категория:Аутентификация]]
{{изолированная статья}}
[[Категория:Технологии по типу]]

Версия от 12:19, 18 октября 2016

Аутентификация по радужной оболочке глаза — одна из биометрических технологий, используемая для проверки подлинности личности.

Детальное изображение радужной оболочки

Тип биометрической технологии, который рассматривается в данной статье, использует физиологический параметр — уникальность радужной оболочки глаза. На данный момент этот тип является одним из наиболее эффективных способов для идентификации и дальнейшей аутентификации личности [1]

История

Не смотря на то, что биометрические технологии (в частности, использование радужной оболочки глаза для идентификации человека) только начинают набирать популярность, первые открытия в этой области были совершены ещё в конце тридцатых годов прошлого века.

  • Первым о том, что человеческий глаз и его радужную оболочку можно использовать для распознавания личности, задумался американский глазной хирург, Франк Бурш, ещё в 1936 году .
  • Но его идею и разработки удалось запатентовать только в 1987 году. Сделал это уже не сам Бурш, а офтальмологи, не имеющие собственных разработок — Леонард Флом и Аран Сафир [2] .
  • В 1989 году Л. Флом и А. Сафир решили обратиться за помощью к Джону Даугману, для того, чтобы тот разработал теорию и алгоритмы распознавания. Впоследствии, именно Джона Даугмана принято считать родоначальником этого метода биометрической аутентификации .
  • В 1990 году Джон Даугман впервые разработал практический метод кодирования структур радужной оболочки. Запатентован метод был немного позже, в 1993 году .
  • С 2000 года и до настоящего момента Джон Даугман выпустил 12 статей, каждая из которых более полно раскрывает и развивает данную технологию.

Наиболее известные работы

Ниже представлена хронология наиболее популярных работ и публикаций Дж. Даугмана:

  1. Biometric decision landscapes (2000) .
  2. Brain metaphor and brain theory (2001).
  3. Epigenetic randomness, complexity, and singularity of human iris patterns (2001).
  4. Statistical richness of visual phase information (2001).
  5. Gabor wavelets and statistical pattern recognition (2002).
  6. The importance of being random: Statistical principles of iris recognition (2003).
  7. Demodulation by complex-valued wavelets for stochastic pattern recognition (2003).
  8. Probing the uniqueness and randomness of IrisCodes: Results from 200 billion iris pair comparisons (2006).
  9. New methods in iris recognition (2007).
  10. A fast search algorithm for a large fuzzy database (2008).
  11. Information Theory and the IrisCode (2015).
  12. Searching for doppelgängers: assessing the universality of the IrisCode impostors distribution (2016).

Радужная оболочка как биометрический параметр

В данном случае в качестве физиологического параметра рассматривается радужная оболочка — круглая пластинка с хрусталиком в центре, одна из трёх составляющих сосудистой (средней) оболочки глаза.

Строение человеческого глаза

Находится радужная оболочка между роговицей и хрусталиком и выполняет функцию своеобразной естественной диафрагмы, регулирующей поступление света в глаз. Радужная оболочка пигментирована, и именно количество пигмента определяет цвет глаз человека [3] .

По своей структуре радужная оболочка состоит из эластичной материи — трабекулярная сети. Это сетчатое образование, которое сформировывается к концу восьмого месяца беременности. Трабекулярная сеть состоит из углублений, гребенчатых стяжек, борозд, колец, морщин, веснушек, сосудов и других черт. Благодаря такому количеству составляющих "узор’ сети довольно случаен, что ведёт к большой вероятности уникальности радужной оболочки. Даже у близнецов этот параметр не совпадает полностью .

Не смотря на то, что радужная оболочка глаза может менять свой цвет вплоть до полутора лет с момента рождения, узор траберкулярной сети остаётся неизменным в течение всей жизни человека. Исключением считается получение серьёзной травмы и хирургическое вмешательство .

Благодаря своему расположению радужная оболочка является довольно защищённой частью органа зрения, что делает её прекрасным биометрическим параметром.

Принцип работы

Большинство работающих в настоящее время систем и технологий идентификации по радужной оболочке глаза основаны на принципах, предложенных Дж. Даугманом в статье «High confidence visual recognition of persons by a test of statistical independence»[4] .

Полярная система координат

Процесс распознавания личности с помощью радужной оболочки глаза можно условно разделить на два основных этапа: сегментация и параметризация. Ниже будет рассмотрен каждый из этих этапов более подробно.

Сегментация

Сегментация занимается разделением изображения внешней части глаза на отдельные участки (сегменты). В процессе сегментации на полученной фотографии прежде всего находят радужную оболочку, определяют внутреннюю границу (около зрачка) и внешнюю границу (граница со склерой). После этого находят границы верхнего и нижнего века, а также исключают случайное наложение ресниц или блики (от очков, например) .

Точность, с которой определяются границы радужки, даже если они частично скрыты веками, очень важна. Любая неточность в обнаружении, моделировании и дальнейшем представлении радужки могут привести к дальнейшим сбоям и несоответствиям .

После определения границ изображение радужки необходимо нормализовать. Это не совсем очевидный, но необходимый шаг, призванный компенсировать изменения размеров зрачка. В частных случаях нормализация представляет собой перевод в полярную систему координат. Применил и описал это в своих ранних работах Джон Даугман [4]. С помощью псевдо-полярных координат выделенная область переходит в прямоугольник, и происходит оценка радиуса и центра радужки.

Параметризация

В ходе параметризация радужной оболочки из нормализованного изображения выделяют контрольную область. К каждой точке выбранной области применяют двухмерные волны Габора для того, чтобы извлечь фазовую информацию. Несомненным плюсом фазовой составляющей является то, что она, в отличии от амплитудной информации не зависит от контраста изображения и освещения.

Полученная фаза обычно квантуется 2 битами, но можно использовать и другое количество. Итоговая длина описания радужной оболочки, таким образом, зависит от количества точек, в которых находят фазовую информацию, и количества битов, необходимых для кодирования.

В итоге мы получаем шаблон радужной оболочки, который побитно будет сверяться с другими шаблонами в процессе аутентификации.

Особенности и отличия от аналогов

Для того, чтобы та или иная характеристика человека была признана биометрическим параметром, она должна соответствовать пяти специально разработанным критериям: всеобщность, уникальность, постоянство, измеряемость  и приемлемость.

Всеобщность радужной оболочки не вызывает сомнения. Также из клинических исследований выявлена её уникальность и стабильность [5]. ]. Что касается измеряемости, то этот пункт подтверждён  одним только существованием статей и публикаций Дж. Даугмана [4][6][7]. Последний пункт, вопрос о приемлемости, всегда будет открытым, так как зависит от мнения общества.

На данный момент ещё не создана биометрическая технология, которая полностью соответствовала бы всем пяти пунктам. Но радужная оболочка является одним из немногих параметров, которые отвечают большинству.[8]

Точность метода

Сравнение с аутентификацией по сетчатке

Чаще всего люди путают такие физиологические параметры, как сетчатка и радужная оболочка глаза. Ещё чаще они объединяют два понятия в одно. Это огромное заблуждение, так как метод аутентификации по сетчатке включает в себя изучение глазного дна. Из-за длительности этого процесса и большого размера установки данный вид аутентификации сложно назвать общедоступным и удобным. В этом биометрическая аутентификация по сетчатке проигрывает аутентификации по радужной оболочке.[9]

Сравнение с аутентификацией по отпечаткам пальцев

Примечания

  1. ↑ Р. М. Болл и др., p. 23: «Эти биометрические параметры считаются наиболее совершенными, и ожидается, что в скором времени они будут широко применяться.».
  2. ↑ L. Flom, A. Safir US Patent 4641349 A.
  3. ↑ Алексеев В.Н. и др., 2008, p. 18.
  4. ↑ 1 2 3 J. Daugman, 1993.
  5. ↑ Р. М. Болл и др., 2007, p. 60.
  6. ↑ J. Daugman, 2004.
  7. ↑ J. Daugman, 2007.
  8. ↑ Р. М. Болл и др., 2007, p. 22.
  9. ↑ Р. М. Болл и др., 2007, p. 23.

Литература

  • L. Flom, A. Safir US Patent 4641349 A
  • Р. М. Болл, Дж. Х. Коннел, Ш. Панканти, Н. К. Ратха, Э. У. Сеньор. Руководство по биометрии. — М.: Техносфера, 2007. — 368 с. — ISBN 978-5-94836-109-3.
  • Алексеев В.Н., Астахов Ю.С., Басинский С.Н. Глава 2. Анатомия органа зрения // Офтальмология: Учебник для студ. мед. вузов / Е.А.Егоров. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. — С. 12 - 29. — 240 с.
  • Anil Jain, Arun A. Ross, Karthik Nandakumar. Chapter 4 Iris Recognition // Introduction to Biometrics. — Springer Science & Business Media, 2011. — С. 141-175. — 307 с. — ISBN 978-0-387-77326-1.
  • J. Daugman. High confidence visual recognition of persons by a test of statistical independence (англ.) // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. — 1993. — Vol. 15, no. 11. — P. 1148 - 1161.
  • J. Daugman. How iris recognition works (англ.) // IEEE Transactionson Circuits and Systems for Video Technology. — 2004. — Vol. 14, no. 1. — P. 21 - 30.
  • J. Daugman. New Methods in Iris Recognition (англ.) // IEEE Trans. Systems, Man, and Cybernetics. — 2007. — Vol. 37, no. 5. — P. 1167 - 1175.
  • Павельева Е. А., Крылов А. С. Алгоритм сравнения изображений радужной оболочки глаза на основе ключевых точек // Информатика и её применения. — 2011. — Т. 5, № 1. — С. 68 - 72.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Аутентификация_по_радужной_оболочке_глаза&oldid=81395850