A biometrikus azonosítás alapjai

A biometrikus azonosítás működésének technikai és technológiai megértéséhez szükség van az alapvető fogalmak tisztázására. Cikksorozatunk következő részében ezeket a fogalmakat tisztázzuk.

A biometrikus azonosításhoz nagyon sok különböző technikát, technológiát lehet felhasználni. 

Minden esetben megállapítható az alábbi öt alapvető alrendszer:

  • adatgyűjtés,
  • adattovábbítás,
  • adatfeldolgozás,
  • döntési folyamat,
  • adattárolás. [1]

Az 1. ábra ezek általános kapcsolatát mutatja be.

Adatgyűjtés

Minden biometrikus rendszer élettani, viselkedési jellemző mérésével kezdődik. A kulcsa az összes rendszernek az a feltételezés, hogy a mért biometrikus jellemző ugyanazon egyénnél különböző időben megismételhető, és megkülönböztethető az egyének között.[1]

Adattovábbítás

Sok – de nem az összes – biometrikus rendszer az adatokat egyik helyen gyűjti és egy másik helyen tárolja és dolgozza fel. Ezeknek a rendszereknek szükségük van adattovábbító alrendszerre. Amennyiben nagy mennyiségű adatot kell továbbítani, akkor mindenképp fontos valamely tömörítési eljárás alkalmazására. A tömörítési eljárás és visszaállítás mindenképp kismértékű minőségromlást eredményez. Jelenleg a tömörítési és adatátviteli protokollok szabványosítva lettek, hogy minden adatfelhasználó vissza tudja állítani a megfelelő minőségű adatot. [1]

A biometrikus azonosítás alapjai (kép: biometry.com)

Adatfeldolgozás

Ha már van beolvasott és továbbított adatunk, azt elő kell készíteni más tárolt adatok összehasonlításához. A szegmentáció az a művelet, amely során különválasztjuk a hasznos információt a kapott jeltől. Például ez arcfelismerő rendszernél először meg kell keresni a képben az arc vagy arcok kontúrját. Amennyiben a szétválasztás megtörtént akkor a kapott információt (jelet) továbbítani kell a következő műveleti egységhez. A sajátosságok kivonatolása minden képfeldolgozáson alapuló biometrikus rendszer fontos eleme. A szegmentáció után a nyers biometrikus jel még mindig nagy számban tartalmaz torzulásokat, amelyet a leolvasó felület, az érzékelő, illetve az adatátviteli folyamat okoz. Ezeket a torzulásokat, redundáns elemeket el kell távolítani a jelből úgy, hogy a jellemző paramétereket a minta megőrizze. Elfogadott, hogy a kivonatolás vissza nem fordítható tömörítési folyamat: csak a biometrikus minta kivonatolt tartalmát tartalmazza. A minőségellenőrzéskor a kivonatolás után ellenőrizzük, hogy a sajátosságok értelmezhetők-e, illetve ha a kivonatolás eredménytelen akkor az egész eddigi procedúrát meg kell ismételni. Sikeresen kivonatolt minta nagyon kis méretű az eredeti adathoz képest. Ez után a rendszer a minta illeszkedését ellenőrzi egy vagy több már előre eltárolt mintához képest. Minden új mintát tárol a rendszer, de nem csak mintákat, hanem sokkal komplexebb modellek is tárolni kell a rendszer függvényében. [1]

Adattárolás

Az adattárolás célja, hogy az előre bevitt adatokat tárolja. Ez lehet önálló adatbázis és lehet központosított rendszer is.

  • A lokális adatbázisban – ami lehet smartcard, mágneskártya, optikailag olvasható kártya – a rendszer csak „egy az egyben” egyezést fogad el.
  • A központosított adatbázis előnye, hogy a hamisított vagy elveszett kártyák probléma nélkül kiszűrhetők. [1]

Biometrikus döntés

Ez az alrendszer az egyezési érték alapján dönt, hogy a minta illeszkedik-e vagy sem, és javaslatot tesz az elfogadásra vagy az elutasításra. Ez bizonyos tűréshatáron belül lévő értéket tekint elfogadhatónak. [1]

Minden, a továbbiakban említett rendszerben ez az öt alkotóelem megtalálható. Lényeges különbség az adatrögzítési és adatfeldolgozási (kivonatolási) alrendszerekben van.

A biometrikus rendszerek megbízhatósága

A biometrikus rendszerek megbízhatóságának mérésére a következő mérőszámokat használják:

  • A hibás elfogadás aránya (FAR – False Acception Rates) annak a valószínűségét adja meg, hogy illetéktelen behatolót a rendszer tévesen elfogad.
  • A hibás visszautasítás aránya (FRR – False Rejection Rates) annak a valószínűségét jelenti, hogy regisztrált felhasználót visszautasít a rendszer.
  • Azonos hibamérték (Equal Error Rate – EER) a függvényként értelmezett FAR és FRR görbék metszete (2. ábra).

A biometrikus rendszerek általában skálázhatók: bármelyik mérőszám növelhető, ez azonban a másik jellemző csökkenésével jár. Ezért a paraméterezés jelentette eltérő jellemzők problémáját úgy küszöbölik ki, hogy azt a hangolási állapotot tekintik, ahol az FAR egyenlő az FRR értékkel. Ezzel a megoldással még a jelentősen eltérő rendszerek is objektíven összehasonlíthatók. [2]

A biometrikus azonosítás alapjai

FAR, FRR, EER értékek (2. ábra)

 Néhány biometrikus rendszer FAR mutatója:

  • hangazonosítás:                     500:1
  • arcfelismerés:                       2000:1
  • ujjnyomat-azonosítás:  1 000 000:1
  • íriszvizsgálat:              10 000 000:1
  • retinavizsgálat:           10 000 000:1

A biometrikus rendszerekkel kapcsolatban felmerülő igények

Minden személyt elméletileg bármely fizikai jellemzőjével lehetne azonosítani, de a gyakorlatban mindenképpen számolni kell az alábbi korlátokkal:

  • az azonosítási eljárást rövid idő alatt kell végrehajtani
  • egyedileg kell azonosítania a személyeket
  • nem sérthet vallási, személyiségi, kulturális jogokat
  • minden vizsgált személy esetén működnie kell
  • pontosnak kell lennie
  • biztonságosnak kell lennie
  • megbízhatónak kell lennie
  • az ár-érték arány álljon összhangban

A külföldi szakirodalom [4] ezeket a követelményeket másképp fogalmazza meg:

  • egyetemesség: minden személynek birtokolnia kell ugyanazon tulajdonságot (például: legyenek ujjai, szeme, arca, DNS-e)
  • egyediség: az adott jellemvonásnak személyenként egyedinek kell lennie
  • állandóság: az adott jellemvonásnak időben közel állandónak kell lennie (nem jó biometrikus azonosító, amely a személy korának előrehaladtával jelentősen változik)
  • mérhetőség: az adott jellemvonásnak mérhetőnek és rögzíthetőnek kell lennie úgy, hogy az ne okozzon jelentős kényelmetlenséget (DNS vizsgálathoz nem szükséges máj biopsziát végezni)
  • teljesítmény: a pontosság és a szükséges erőforrások egyensúlyba kell lenniük
  • elfogadhatóság: az adott személynek meg kell engednie a biometrikus adatok rögzítését
  • megtéveszthetőség: mennyire nehéz vagy könnyű az adott technológiát megtéveszteni

Azonosítás vagy ellenőrzés

Felmerül a kérdés, hogy a biometriában az eszköz azonosít vagy ellenőriz.

Ezt legegyszerűbben az alábbiak figyelembe vételével válaszolhatjuk meg:

  • Az ellenőrzés közvetlen, egy az egyhez történő vizsgálat, amely során az élő biometrikus mintát egyetlen tárolt maszkkal vetjük össze Eredménye: egyszerűen „megfelelt, azonos” vagy „nem felelt meg, különböző”. (Az eszközök az ellenőrzéskor vagy a saját adattárolójukban tárolt mintákkal hasonlítják össze, vagy egy központosított adatbázishoz kapcsolódva végzik az ellenőrzést.)
  • Az azonosítás egészen más dolog: ott összehasonlítást keresünk egy élő biometrikus minta és tárolt maszkok százai, ezrei vagy milliói között. A téves egyezőség megállapításának valószínűsége a tárolt maszkok számával egyenesen arányos. (Az azonosítás egy-a-többhöz típusú, mindenképp szükség van adatbázisra.)

Aktív vagy passzív módszer

A személyazonosítást aktív és passzív módszerekre bonthatjuk attól függően, hogy szükség van-e az azonosítani kívánt személy közreműködésére.

  • Aktív mindem olyan módszer, ahol az azonosítás megköveteli az azonosítandó személy közreműködését. Jelenleg ezek az eszközök az olcsóbb kategóriát képviselik, mivel az azonosítás a személy valamely egyszerűen mérhető tulajdonságra irányul, és a mintavétel bármikor megismételhető. Például ujjnyom, tenyér stb.
  • Passzív azonosításkor a nem követeli meg a személy közreműködését, nehezebb a mintavétel és a rendszernek kell a megfelelő paramétereket kinyerni.

Összegzés

A biometrikus rendszer megvalósításakor minden körülményt meg kell vizsgálnunk. Itt már nem megengedhető, hogy „olyan aranyos”, ezt válasszuk. A zsiráf az állatkertben nekem személy szerint nagyon tetszik, de mégsem viszem haza a harmadik emeleti panellakásomba. Ugyanígy nem érvényesek a sci-fi filmekből levonható tanulságok. Többségében az egész csak látványként játszik szerepet.
Az alapvető igényeknek kell megfelelni, egyszerű, gyors, megbízható, fejleszthető, biztonságos és lényeges még, hogy a készülék ár/érték aránya legyen megfelelő. Ahhoz, hogy ezekre válaszolni lehessen meg kell ismerni az azonosítási módszereket, eszközöket, felhasználhatóságot.

Felhasznált irodalom

[1] James Wayman, Anil Jain, Davide Maltoni and Dario Maio (Eds): Biometric Systems: technology, design and performance evaluation, Springer-Verlag London Berlin Heidelberg, 2005 ISBN 1852335963

[2] Árendás Csaba, Bachraty Gergely, Jeges Ernő, Körmöczi Csaba, Molnár Roland, Barczikay Péter, Demcu Karolina, Csurgay Péter, Szász Olivér, Máté László, Dr. Nehéz-Posony Márton, Tizedes László, Veresegyházi Zsolt: Integrált biometrikus azonosító rendszerek (Irodalomkutatás kötet), 2005. (http://www.mit.bme.hu/research/search/downloads/ibar/Irodalomkutatas.pdf) (Letöltve: 2010. június 11. 13:10)

Forrás

Részlet Rozsnyay András Biometrikus azonosítás alkalmazásának lehetőségei a Magyar Honvédség objektumaiban című szakdolgozatából. (Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetem Bolyai János Katonai Műszaki Kar, Gépészmérnöki, Biztonságtechnikai és Minőségügyi Tanszék, Budapest, 2010)

 

Vélemény, hozzászólás?