Sistemas de identificación biométrica.
Sistemas de identificación biométrica
Como señala la revista Photonics Spectra, los sistemas de control de cualquier sociedad moderna se basan en el uso de ordenadores y de información. Estos sistemas requieren un alto rendimiento, facilidad de uso al realizar diversas transacciones y una protección confiable contra acciones no autorizadas, es decir, seguridad. El cumplimiento de todos estos requisitos está asociado a un cierto riesgo, y al evaluar el grado de este riesgo, es necesario mantener un cierto equilibrio entre la facilidad de uso de dichos sistemas y su necesaria seguridad:
La El principal problema para garantizar la seguridad de sistemas y objetos es la identificación de las personas que intentan acceder a un sistema u objeto. En el proceso de solución de este problema se han propuesto y desarrollado diversos métodos y medios técnicos basados en el uso de computadoras, sistemas de imágenes y algoritmos matemáticos complejos.
Un lugar especial entre los sistemas de identificación lo ocupan los sistemas biométricos basados en el uso de unos rasgos o características individuales y únicas para cada persona, también llamados claves biométricas. Dichos signos incluyen patrones del iris, huellas dactilares, forma de la mano, cara o voz.
Los procesadores de imágenes comparan imágenes de estas características con imágenes previamente grabadas o muestras obtenidas mediante métodos de modelado matemático para verificar la identidad de la persona que posee estas características. La identificación también se puede lograr utilizando imágenes de referencia almacenadas en una base de datos central.
Sin embargo, a pesar de cierto éxito en la aplicación de estos prometedores sistemas, su adopción más amplia se ve obstaculizada por una serie de problemas (costo, rendimiento, confiabilidad, aceptación pública). Sin embargo, los nuevos avances en el campo de la fotoelectrónica, la microelectrónica y la tecnología de vídeo dan motivos para creer que estos problemas se resolverán con éxito.
La mejora de la tecnología de producción de dispositivos de carga acoplada (CCD) y el aumento de los requisitos de los clientes para estos dispositivos han llevado a la creación de una nueva generación de cámaras de vídeo digitales y en color. Estas cámaras se han convertido en un elemento importante de los sistemas de seguridad, desde agencias gubernamentales hasta casinos, debido a su tamaño compacto y alta sensibilidad.
Una cámara de video digital con matriz CCD tiene un convertidor analógico a digital basado en dispositivos semiconductores KMOS, ubicado directamente detrás de la matriz. Las señales de imágenes digitales producidas por una cámara de este tipo se pueden introducir fácilmente en la memoria de una computadora o grabadora de vídeo digital, que puede almacenar cinco veces más datos que una grabadora de vídeo convencional. En consecuencia, el precio de las cámaras de vídeo en color ha bajado, actualmente por debajo de los 200 dólares. El programa de procesamiento de imágenes compacto ofrece una serie de ventajas, incluida la recuperación instantánea de una imagen específica, una calidad de imagen mejorada y una comparación en tiempo real de la imagen presentada con la almacenada. imagen de referencia. Un sistema de identificación o reconocimiento biométrico utiliza estas capacidades para resolver una variedad de problemas, incluida la restricción del acceso a ciertas áreas físicas, redes informáticas y recursos específicos.
La dirección de la Agencia de Seguridad Nacional de Estados Unidos (NSA) ha mostrado interés en el desarrollo de sistemas biométricos de reconocimiento facial. Este interés se vio reforzado por el hecho de que las cámaras de vídeo digitales en color económicas ya disponibles con una reproducción precisa del color de 24 bits, alta resolución (elementos de imagen de 640 x 480) a 30 fotogramas/s y un amplio rango dinámico garantizarían el éxito de dichos sistemas.
Varias empresas estadounidenses (Miros, Lau Technologies, Identification Technologies International) ya han desarrollado sistemas de reconocimiento facial que actúan como un policía comprobando el permiso de conducir de un coche y comparando su rostro con la fotografía del documento presentado.
En el «Cara a la multitud» Lau Technologies utiliza una cámara de vídeo con enfoque automático de Hitachi (Japón) para obtener una imagen del rostro del individuo sometido a prueba. La placa de captura de fotogramas de la cámara convierte señales de imágenes analógicas en digitales, y el software propiedad de Lau Technologies crea una imagen de referencia de 128 bytes a partir de las señales digitales. Estas muestras se incluyen en el archivo de firma biométrica. Esta firma no representa la imagen completa, sino sólo una determinada parte de ella o una determinada característica biométrica obtenida mediante un algoritmo matemático único. La formación de tales muestras elimina parcialmente el problema de la participación directa de la persona sometida a prueba en el proceso de comparación. Su muestra de control puede incluirse en el documento de identidad que se le expide, desde donde se lee, en lugar de solicitarla a la base de datos.
Según la empresa, su sistema puede identificar terroristas en aeropuertos u otros lugares donde hay un gran número de personas presentes. Durante las pruebas de un sistema instalado de forma encubierta, su cámara pudo identificar hasta cuatro personas buscadas entre la multitud. Para hacer esto, es necesario apuntar la cámara hacia donde la persona se ve natural, de manera similar a cómo se ve cuando pasa por el arco de inspección de un detector de metales.
Un sistema similar de Identification Technologies International utiliza un LED de infrarrojo cercano cuando se utiliza una cámara de video con una matriz CCD para eliminar los problemas asociados con la influencia de la iluminación ambiental durante el proceso de filmación. Los filtros de paso de banda instalados frente a la lente de la cámara bloquean la mayor parte de la radiación más allá de 880 nm, y el software patentado de la compañía genera un mapa topográfico del rostro en el encuadre para compararlo con las muestras disponibles en el archivo de imagen de referencia.
Ambas empresas creen que sus sistemas llegarán a los cajeros automáticos cada vez más utilizados.
En la «cara verdadera» Miros, desarrollado para esta aplicación, utiliza dos cámaras de vídeo monocromáticas de Pacific ElectrOptics (EE.UU.) para crear una imagen estereoscópica del rostro de una persona. Al comparar esta imagen con una muestra, el sistema puede determinar la diferencia entre ellas, que se manifiesta en cambios de perspectiva de partes individuales de la cara. Los cambios uniformes indican que la imagen estereoscópica es una imagen válida de la cara dada.
Miros opera siete cajeros automáticos True Face en Fort Worth, Texas, con una empresa de pagos electrónicos, y está satisfecho con su desempeño.
A pesar de estos éxitos de Miros, los desarrolladores de sistemas de reconocimiento facial biométrico todavía tienen que superar una serie de dificultades encontradas en la creación de sistemas de escaneo del iris humano para ocupar una posición dominante en el mercado de cajeros automáticos.
El primer sistema de escaneo de iris, desarrollado por Sensar (EE.UU.), atrajo el interés de varios bancos en EE.UU. y otros países, que expresaron el deseo de financiar el desarrollo futuro de dichos sistemas.
«Corazón» El sistema Sensar incluía un algoritmo para combinar imágenes del iris desarrollado por Iriscan (EE.UU.). El sistema utilizaba chips CCD fabricados por la empresa japonesa Chughiboyeki, que debían percibir la radiación del infrarrojo cercano reflejada desde diferentes puntos del patrón del iris. Después de convertir las señales de salida de los chips a formato digital, el programa especial del sistema selecciona uno de los 30 cuadros reproducidos en 1 segundo, y el sistema realiza 192 mediciones radiales (ángulo y distancia desde el centro) y genera una imagen de muestra representada por 256 bytes. El sistema Sensar puede obtener imágenes de la retina humana desde una distancia de hasta 1 m (frente a los 30 cm de otros sistemas). Esta distancia depende del diámetro de la entrada de la lente del sistema.
En un sistema similar «Irisident» Iriscan utiliza dos cámaras de vídeo de enfoque fijo para detectar el acercamiento de una persona. El algoritmo de control de la cámara determina la posición de la persona, su cabeza, ojos e iris en el sistema de coordenadas X,Y. Las señales de imagen resultantes pasan a través de un microchip de imágenes piramidal (desarrollado por el Laboratorio de Investigación Sarnoff para la Fuerza Aérea de EE. UU.), que convierte las cámaras de video en sensores de imágenes de resolución variable. Cuando se logra la mejor resolución, el microchip forma una imagen tridimensional en el sistema de coordenadas X, Y, Z.
Basándose en las señales del microchip, el mecanismo de seguimiento enfoca la tercera cámara en el iris con una profundidad. de campo de hasta 25 mm.
Los desarrolladores de Sensar esperan reemplazar los espejos de escaneo de retina chapados en oro y la óptica de aumento con una serie de microespejos y así hacer que el sistema sea más compacto.
Existen diferentes opiniones sobre la cuestión del uso de sistemas de identificación biométrica en los bancos. Así, el representante de relaciones públicas de la Asociación Bancaria Estadounidense (American Banking Association), aunque reconoce la importancia del problema de la lucha contra el robo en los bancos, cree que el coste de cambiar a cajeros automáticos y máquinas expendedoras con sistemas de identificación biométrica creará nuevos problemas. . Otros representantes de los bancos temen que la introducción de sistemas biométricos pueda provocar una actitud negativa hacia ellos por parte de los clientes.
La identificación biométrica, en particular la identificación mediante huellas dactilares, se utiliza ampliamente en sistemas que utilizan tarjetas de crédito.
Según la empresa Master Card (EE.UU.), que desarrolló un sistema óptico biométrico de identificación de huellas dactilares, desde la instalación de este sistema en 1996, 6.700 visitantes han sido controlados en las oficinas de la empresa. La empresa considera que este sistema es el más conveniente para los titulares de tarjetas de crédito.
El sistema de identificación de San Bruno (EE.UU.) utiliza un LED de infrarrojo cercano para iluminar los dedos desde un lado y generar un patrón de huellas dactilares en relieve. Un microprisma de plástico, fabricado mediante un método secreto de la empresa, desvía la luz que se le suministra y la dirige a un chip que contiene 113C. La empresa ofrece tres modelos de su sistema: dos de ellos tienen convertidores analógicos-digitales ubicados en su interior, el tercero, el sistema más compacto con el tamaño de dos cubos de azúcar, se puede combinar con un manipulador inteligente como un ratón. o con un teclado de computadora.
Actualmente existen en España 700 cajeros automáticos con capacidad biométrica. Si la calidad de la imagen se deteriora, por ejemplo debido a rayones, el sistema de identificación se puede reemplazar fácilmente. La contaminación de la imagen es a menudo motivo de críticas a los lectores ópticos.
Fingermatrix (EE.UU.) ha desarrollado impresoras para uno y diez dedos, en las que el sistema óptico se sitúa bajo un baño de alcohol y agua. Una capa de líquido protege la superficie sobre la que se reproduce la imagen de la contaminación y aumenta la transmisión de luz.
La impresora de diez dedos es el único dispositivo biométrico que cumple con los estándares del gobierno estadounidense. El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU., junto con la Oficina Federal de Investigaciones (FBI), han desarrollado requisitos para las imágenes producidas por escáneres. Deben tener una claridad de hasta 200 puntos por 1 cm y escala de grises transmitida en 8 bits.
Para cumplir con estos requisitos, el sistema te-printer, diseñado específicamente para investigaciones forenses, utiliza una matriz CCD lineal adicional.
Debido a que las agencias federales exigen huellas dactilares completas, el operador debe girar los dedos del sospechoso para tomarlas.
Los escáneres de superficie o planos, como los utilizados en los sistemas de control de acceso, no pueden producir imágenes claras de los dedos en movimiento, por lo que una matriz CCD lineal rastrea los movimientos de los dedos y se mueve con ellos cuando se toman las huellas dactilares.
Durante 1997, el Departamento de Policía de Boston (EE.UU.) participó en un programa para desarrollar un sistema piloto para transmitir electrónicamente imágenes de escáner óptico a la base de datos central del FBI. Este sistema reduciría los requisitos de los sistemas de escaneo, ya que las imágenes de baja calidad podrían ser rechazadas en la entrada a la base de datos.
Buscar en la base de datos la huella digital requerida es difícil y requiere mucho tiempo. Se han desarrollado nuevos métodos utilizando moduladores de luz espacial y transformadas de Fourier, lo que reduce el tiempo de búsqueda 100 veces.
El correlador óptico desarrollado por el instituto utiliza un láser de helio-neón y una lente colimadora. El rayo láser pasa a través de un modulador de luz espacial sobre un cristal ferroeléctrico líquido para formar una imagen de entrada. La lente convertidora de Fourier enfoca el haz sobre un segundo filtro grabado en el soporte del holograma ubicado en el plano de Fourier. La coincidencia de la imagen de entrada en el soporte del holograma va acompañada de ráfagas de intensidad luminosa en la matriz CCD de la cámara de vídeo situada en el plano de salida.
Otra empresa estadounidense, Quatalmage, ha desarrollado un correlador más avanzado, que utiliza un modulador de luz espacial de alta velocidad creado por la empresa (tiempo de respuesta inferior a 1 μs) con una resolución de 200 líneas/mm. La imagen generada por computadora se envía a dos moduladores de luz espacial ferroeléctricos irradiados por luz de diodo láser con una longitud de onda de 830 nm. El rayo láser atraviesa la lente del transformador de Fourier. Un modulador de luz espacial rápido mejora la imagen transformada de Fourier. Un segundo rayo láser de 850 nm lee la imagen intensificada y transfiere los resultados a través de una lente convertidora de Fourier a un elemento sensor inteligente capaz de detectar picos de correlación al comparar hasta 4000 huellas dactilares en 1 segundo.
Quantalmage espera aumentar el rendimiento del sistema de 1000 a 4000 huellas dactilares por segundo reemplazando los dos moduladores de luz espacial de cristal ferroeléctrico de entrada con un modulador de luz espacial de alta velocidad y un modulador de luz de cristal ferroeléctrico.
La tecnología electrónica actual puede proporcionar velocidades de coincidencia de huellas dactilares de hasta 3.000 por segundo, dicen los expertos, pero sólo después de que el número de huellas dactilares potencialmente coincidentes se haya limitado mediante el procesamiento previo de información sospechosa, como el sexo y la edad.
Los sistemas de identificación biométrica se utilizarán cada vez más en los servicios estatales de seguridad fronteriza. Esto será facilitado por el sistema «Fastgate» IBM (EE.UU.), modelado según el sistema utilizado por el Servicio de Inmigración y Naturalización de EE.UU. El sistema Fastgate, actualmente en prueba, utiliza tecnología de escaneo de geometría manual de Recognition Systems (EE. UU.).
Este sistema utiliza un LED de infrarrojo cercano a 690 nm para iluminar cuatro dedos. En este caso, la mano se encuentra sobre un sustrato de un material con estructura prismática del tipo utilizado en la construcción de señales viales. La superficie de este sustrato refleja la luz que incide sobre él hacia la fuente y la cámara situada junto a ella. Los filtros de banda ancha bloquean al máximo la luz ambiental. El sistema produce la muestra biométrica más pequeña disponible comercialmente (representada en sólo 9 bytes). Para ello, se necesitan 91 medidas de dedos, nudillos, manos, etc. Las muestras biométricas, combinadas en una base de datos central con otra información (números de tarjetas de crédito u otras y números de teléfono), pueden ser utilizadas por otros servicios.
Después de las pruebas, el sistema estará preparado para la producción en masa. IBM ya está negociando con muchos gobiernos y aeropuertos de varios países.
Aunque «Fastgate» Será el primer sistema biométrico producido en masa, es sólo el último avance en el creciente campo de los sistemas de seguridad biométricos. El progreso se acelerará a medida que estos sistemas se vuelvan más familiares para los clientes.
En una conferencia sobre sistemas biométricos se observó que en 1996 había alrededor de 10.000 sistemas de este tipo en funcionamiento, cuyo coste total ascendía a más de 17 millones de dólares. Según la revista Personal Identification, el volumen de ventas. Los sistemas biométricos deberían haber crecido en 1997 un 45% y alcanzar los 25 millones de dólares, y en 1999 aumentará a 500 millones. El grupo Freedonia (EE.UU.), según sus análisis, predice un aumento en las ventas de hardware y software de información. herramientas de seguridad para el año 2001 hasta 4 mil millones de dólares. Este crecimiento se producirá en condiciones de feroz competencia de las empresas que producen fotoelectrónica, microelectrónica, equipos de video y crean diversos sistemas basados en estos productos.
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