Projekt témaleírás

A szakirány átfogó projekt témájának bemutatása

 

Projekt témája: tenyér érhálózatának biometrikus azonosítása

Projektben részt vevő hallgatók:

·         Magyar Bálint

·         Kovács Alán Gyula

Projektet meghatározó témakör: biometria

Projekt fantázianeve: TÉBA (mozaikszó, a tenyér érhálózatának biometrikus azonosítása-ból származik)

Projekt célja: Olyan biometrikus azonosítási rendszer hardverének és szoftverének megalkotása, mely megfelelő érzékenységgel és megbízhatósággal tud azonosítást elvégezni a tenyér érhálózatának egyedisége alapján emberekre vonatkozóan.

Biometrikus azonosítás:

A vizsgálódás megkezdése előtt tisztában kell lennünk olyan fogalmakkal, amelyeket gyakran a szakirodalom is pontatlanul, és hibásan fogalmaz meg, amely nem fedi le teljesen a kifejezés valódi tartalmát. Ilyen fogalmak a biometria, és a biometrikus azonosítás.

A biometrikus azonosítás esetében a vizsgálat tárgya egy adott ember, és a biometrikus jellemzői saját személyi jellemzőinek tekinthető, amelyek alapját képezik a személyazonosságának és jogosultságai meghatározásának. Definíciószerűen megfogalmazva a biometrikus azonosítás olyan automatikus technikát igénylő eljárás, amely „méri és rögzíti egy személy egyedi fizikai, testi jellemzőit, viselkedésbeli jellemvonásait, és ezeket azonosítás és hitelesítés céljára használja fel. A biometrikus felismerés alkalmazható személyazonosítás céljára, amikor a biometrikus rendszer azonosítja a személyt, az egész lajstromozott adatállományból kikeresve a megegyezőt, valamint használható ellenőrzés céljából, amikor a rendszer hitelesít egy személyt az előzőleg róla felvett és eltárolt minták alapján.

A biometrikus jellemzőknek két nagy csoportját különíthetjük el a biológiai, valamint a viselkedési jellemzőket.






Viselkedési jellemzők
:

- kézírás (íráskép, dinamika)

- beszédhang

- gépelési ritmus

- járási mód

 

Biológiai jellemzők:

- bőrmintázat: ujjnyomat, ujjlenyomat, ujjnyom, tenyérnyomat, talplenyomat

- kézgeometria

- érhálózat: tenyérerezet, ujjerezet

- arc: kép, termo gramm

- szem: írisz, retina

- illat

- DNS

 

Érhálózat azonosítás biológiai háttere:

 

Az erek csőszerű szervek, amelyekben vér áramlik egy zárt rendszerben. Ennek köszönhetően kapják meg szerveink a megfelelő anyagokat, többek között az oxigént is. A véráramlását a szív biztosítja.

Az ereknek több fajtáját különböztetjük meg. A két fő csoportba tartozik az artéria, amely a szívtől a szövetek felé halad, valamint a véna, amely a szövetektől a szív felé halad. Az ezek között levő szöveteket hajszálér hálózat köti össze, amelyeket kapillárisoknak nevezünk. A kapillárisok látják el közvetlenül a sejteket tápanyagokkal és oxigénnel.

A vér három összetevőből áll: vörösvérsejtből, fehérvérsejtből, és vérlemezekből. A biometrikus azonosítás szempontjából fontos a vörösvérsejt, amelyben az oxigén ideiglenesen kötött formában van és egy összetett fehérje, a hemoglobin vasatomjai kötik meg.

A vérben kötött formában levő oxigénben dús vér a szöveteknek leadja az oxigént, ezáltal dezoxidálodik, majd visszatér a szívbe.

 

Biometrikus azonosítás alapja az érhálózatra vonatkozóan (vascular pattern recognition):

hand_veins1.jpg

Infravörös fénnyel megvilágított testrészek véredényeinek geometriai struktúráját elemzi, azonosítja. Előnyösen a kézen, a tenyéren és az ujjon.

A véredények geometriai struktúrájának jellemzői állandóak és egyediek. Hamisításuk szinte lehetetlen, mert változtatni rajta nem lehet, és a képvételi módszernek köszönhetően az azonosításhoz szükséges képet csak eleve élő szervezet ad (a képalkotáshoz kell a véráramlás is az erekben).

Az infraledes fényforrás fénye behatol a kézfej bőrébe, és másképp verődik vissza az erekről (melyekben véráram van) és másképp a többi testszövetről. A véredény hálózaton az ujjhoz hasonlóan ­ sajátossági pontokat és jellemzőket lehet definiálni, mint pl. elágazás, vastagság, elágazás szöge, stb. A véredényben levő vér elnyeli a fényt, így a képen az ér fekete.

A képvétel érintés nélküli módon (contactless) készül, és szinte minden személynél alkalmas jó minőségű kép vételére (szemben pl. az ujjnyomattal). Állítólagosan magas szelektivitása miatt mind 1:1, mind 1:N azonosításra alkalmas.

Múltja szinte nincs, emiatt szakirodalma is szegényesnek mondható. Az első publikáció a személyazonosítási alkalmazásáról 2000-ből származik.

Érhálózat azonosítás közeli infravörös (NIR) tartományban:

 

A tenyér és ujj erezet azonosítás alapja a bőr alatt mélyen levő erezet kimutatása. A tenyeret a közeli infra (NIR) tartományú fénnyel kell megvilágítanunk. Ez a hullámhossz tartomány kb. 800-1000 nm között van, ami szemünkkel nem látható, mivel a látható elektromágneses sugárzás 350-750 nm hullámhossz tartományban van. Ez a hullámhossz tartomány a legmegfelelőbb az érhálózat vizsgálatára, mivel a vér összetételéből adódóan jobban elnyeli a közeli IR fényt, a környező szövettel ellentétben. Azonban ezen a tartományon belüli hullámhosszváltozással a vér összetételétől függően a foton abszorpció/reflexió aránya is változik. Vannak olyan hullámhossztartományok, amelyeken belül a kötött formában levő oxigénben dús hemoglobin (HbO2), és vannak olyan tartományok, ahol a dezoxidált hemoglobin nyeli el jobban az emittált fényt.

Van egy bizonyos hullámhossz tartomány, ahol a függvény két görbéje metszi egymást, tehát az oxi- és dezoxi hemoglobin azonos mértékben nyeli el a fotonokat.

 

 

Az abszorpció/reflexió arányát érzékelő képalkotó eszköz segítségével biometrikus azonosításra alkalmas képet kapunk

A képalkotó eszköz egy CCD szenzor (Charge-Coupled Device), melynek működése a fotoelektromos effektuson alapszik, miszerint a fény szilícium félvezetőkből elektronokat képes kiszakítani, majd ezeknek az elektronoknak a töltései feszültséggé alakíthatóak egy mátrix rendszerben.

Azonosítás alapja a tenyér letapogatott képén:

Az erek metszéspontjainak egymáshoz viszonyított helyzetét, távolságát, az egymással bezárt szögeket, az erek vastagságát, amelyek lényegében az azonosítás során kerül „visszaolvasásra”, egy algoritmus adathalmazként kinyeri a képből, és ezt tárolja a szoftver. A tenyér infra képe nem kerül letárolásra, aminek célja a kisebb méretű adat tárolás

Hatékonyságának, megbízhatóságának alapja:

A tenyérerezet azonosítás legfőbb előnye az ujjnyomat, és tenyérnyomat azonosítással szemben, hogy az azonosításhoz szükséges jellegzetességek a külső hatásoktól védve vannak, hiszen az érhálózat mélyen a szövetek alatt van, így kevésbé sérülékenyebb, mint ujjpercünk fodor szálai.

 

Forrásmegnevezés:

·        www.recoware.hu – biometriai azonosítás

·         Milán István: Sérülékenység vizsgálatok, különös tekintettel az érhálózat azonosításra

·         Otti Csaba: A biometria biztonsága és sérülékenysége