سیستم تشخیص اثر انگشت

در دنیای امروز هیچ چیز ارزشمندتر از اطلاعات نیست. این اطلاعات گاهی بسیار با اهمیت بوده و حفاظت از آنها کاری است که همواره مورد توجه می باشد. بنابراین باید به نحوی هویت افرادی که به این اطلاعات دسترسی دارند را تعیین نمود.

در روش های سنتی جهت تعیین هویت افراد از اطلاعاتی که فرد در اختیار داشت ، مانند کلمه رمز و یا شماره شناسایی استفاده می شد ؛ این رو ش ها در عین ساده و کم هزینه بودن ، معایبی چون امکان دزدیده شدن ، فراموش شدن و ... را نیز داشتند. در واقع در این روش ها سیستم قادر نبود تا بین فرد واقعی و فرد نفوذ کننده تمایز قایل شود ؛ بنابراین می توان نتیجه گرفت که سیستم های سنتی از امنیت کافی برای جامعه الکترونیکی امروزی ما برخوردار نیستند.

اما با توجه به اینکه تعیین هویت قطعی افراد در مبادله اطلاعات یک عنصر حیاتی در ایمنی داده هاست ، باید از روش های دیگری برای تعیین هویت افراد استفاده کرد. یکی از پایه های خودکار سازی تعیین هویت افراد ، شناسایی انسان ها بر اساس ویژگی های بیومتریکی آنها مانند چهره ، الگوهای گفتاری ، اثر انگشت و ... است. در این میان استفاده از اثر انگشت رواج بیشتری دارد. بزرگترین دلیل استفاده گسترده و عمومی از اثر انگشت بعنوان ابزار تعیین هویت این است که اثر انگشت افراد منحصر به فرد است و در طول عمر فرد تغییر نمی کند ، بنابراین می توان از آن به عنوان یک امضا و یا ابزار تشخیص هویت استفاده کرد.

البته این نکته را نیز نباید فراموش کرد که مشکلات عملی زیادی در سیستم های شناسایی اثر انگشت وجود دارد. از جمله اینکه هر دفعه که یک اثر انگشت گرفته می شود ممکن است بخاطر قابلیت کشساتی پوست ، تحریفاتی در شکل و محل اثر انگشت ایجاد شود.

عملیات تشخیص اثر انگشت مستلزم بررسی دقیق و جزء به جزء تمامی پستی و بلندی ها و شیارهای اثر انگشت است. سیستم های تشخیص اثر انگشت با انجام عملیات پردازشی (که ترکیبی از الگوریتم های پیچیده پردازش تصویر می باشند) بر روی الگوهای اثر انگشت افرادی که مایل به دسترسی به اطلاعات هستند ، دسترسی های مجاز را کنترل می کنند.

اولین گام در تشخیص هویت بر اساس اثر انگشت ، نمونه برداری تصویری از اثر انگشت است. با این کار مشخصات نقاط مینوشیا (minutiae) - نقاطی که در آنها خطوط ریز انگشت با هم تلاقی داشته اند ، انشعاب داشته اند و یا پایان یافته اند - از تصویر اثر انگشت گرفته می شود. حال برای بررسی و انجام عملیات تشخیص هویت باید از مجموعه ای از الگوریتم ها برای مشخص کردن ویژگی های خاص این اثر انگشت استفاده شود. این ویژگی ها هر انگشت را به صورت منحصر بفرد در بانک اطلاعاتی ذخیره می کند و آن را از دیگر اثر انگشت های ثبت شده متمایز می سازد.

الگوریتم تشخیص اثر انگشت VeriFinger از طرح ها و رویه های پذیرفته شده و رایج تعیین هویت اثر انگشت پیروی می کند که از مجموعه ای از نقاط minutiae استفاده می کنند. این الگوریتم راه حل های الگوریتمی خاصی دارد که قابلیت اطمینان و عملکرد سیستم را بالا می برند.

VeriFinger می تواند از ورودی های بانک اطلاعاتی که بر اساس یکسری خصوصیات کلی خاص از قبل مرتب شده اند ، استفاده کند . تطبیق اثر انگشت در ابتدا بر اساس ورودی هایی از بانک اطلاعاتی که بیشترین خصوصیات کلی مشابه را با اثر انگشت تست شده دارند ، انجام می شود. اگر عمل تطبیق با این گروه هیچ نتیجه مثبتی در بر نداشت ، رکورد بعدی که بیشترین خصوصیات کلی مشابه را دارد انتخاب می شود و به همبن منوال ادامه پیدا می کند تا یا به نتیجه موفقیت آمیز دست یافت و یا به انتهای بانک اطلاعاتی رسید.

جهت ثبت نتایج دقیق تر و با کیفیت تر ، سه اثر انگشت از یک انگشت گرفته می شود. هر یک از این سه تصویر پردازش شده و خصوصیاتش استخراج می شود. سپس این سه مجموعه از خصوصیات آنالیز شده و تحت یک مجموعه خصوصیات واحد قرار می گیرد که در بانک اطلاعاتی نوشته می شود. بدین ترتیب ، خصوصیات ثبت شده قابل اطمینان تر خواهند بود و کیفیت تشخیص اثر انگشت بطور قابل ملاحظه ای افزایش پیدا می کند.

رابط برنامه نویسی سیستم تشخیص اثر انگشت (VeriFinger SDK) ، مجموعه ای از چندین component است که امکان استفاده سریع و آسان از تکنولوژی تشخیص اثر انگشت را در راه حل های نرم افزاری مختلف ایجاد می کند.

این component ها برنامه نویسان را قادر می سازند تا از تشخیص هویت بر اساس اثر انگشت در برنامه های خود تحت Windows,Linux,OS/2 ، تحت شبکه (Client/Server) و تحت وب به شیوه ای بسیار انعطاف پذیر استفاده نمایند.

VeriFinger شامل SDK های مختلفی است که هر یک مصارف خاص خود را دارند :

SDK استاندارد : این SDK برای توسعه دهندگان سیستم های بیومتریک در نظر گرفته شده و امکان توسعه کاربردهای بیومتریکی را بر روی سیستم عامل های ویندوز و لینوکس فراهم می آورد.

SDK توسعه یافته : این SDK شامل تمام خصوصیات SDK استاندارد می باشد و علاوه بر آن کامپوننت های COM/Activex ای دارد که قابلیت استفاده مجدد دارند و تنها برای توسعه سریع نرم افزارهای Client/Server ای (فقط برای MS Windows) ایجاد شده اند.

مشخصات و قابلیتها

برخی از مشخصات و قابلیت های نرم افزار به شرح زیر می باشد :

الگوریتمی با نام Adaptive image filtration دارد که امکان حذف نویزها ، چسبندگی و از هم گسیختگی خطوط اثر انگشت را فراهم آورده و نقاط minutiae را حتی در مواردی که اثر انگشت کیفیت ضعیفی دارد با سرعت پردازشی در حدود 0.4 - 0.2 ثانیه استخراج می کند.
به چرخش اثر انگشت (Rotation ) ، حساس نیست.
به نوع سنسوری که اثر انگشت از آن دریافت شده ، حساسیت ندارد.
به جا به جایی اثر انگشت روی محورهای عمودی و افقی وابستگی ندارد.
الگوریتم عمل تطبیق اثر انگشت های تخت - تخت (flat-flat) ، تخت - چرخشی (flat-rolled) و چرخشی - چرخشی (rolled-rolled) را با قابلیت اطمینان بالایی انجام می دهد.
امکان اضافه کردن ماژول ذخیره و بازیافت تصاویر اثر انگشت با فرمت WSQ را دارد. لازم به ذکر است فرمت WSQ فرمت استاندارد FBI برای ظبط تصاویر اثر انگشت است که حجم این تصاویر بدون از دست دادن کیفیت ، یک پانزدهم حجم همان تصاویر با فرمت Jpeg می باشد ، لذا تأثیر فوق العاده ای در حجم تصاویر و سرعت ذخیره و بازیافت آن دارد.
این الگوریتم می تواند اثر انگشت را از هر بخشی از آن تشخیص دهد و نیازی به وجود مرکز (core) اثر انگشت یا نقاط دلتا در تصویر ندارد.
VeriFinger شامل کامپوننت مدیریت اسکنرهای اثر انگشت می باشد که تقریبا با تمام اسکنرهای اثر انگشت معمول در بازار سازگار است. این اسکنرها می توانند دارای ویژگی های مختلفی چون : رد تصاویر جعلی ، قبول تصاویر در زاویه های مختلف ، دوام خوب ، رمزگذاری سخت افزاری داده ها ، قبول انگشتان نمناک و ... باشند. همچنین امکان اضافه کردن پشتیبانی برای سنسورهای جدید نیز وجود دارد.
و ...

کاربرها

هم اکنون بسیاری از سازمان های امنیتی مالی و نظامی در کشورهای مختلف از تکنولوژی تشخیص اثر انگشت برای دسترسی به اطلاعات محرمانه و ورود به مکان های خاص استفاده می کنند. ولیکن به تازگی این تکنولوژی به علت قیمت مناسب ، کارایی و سرعت بالا کاربردهای تجاری نیز یافته است.

نمونه هایی از کاربردهای فراوان این تکنولوژی که شرکت هوش مصنوعی رایورز ارائه می دهد در ادامه آمده است :

استفاده در جرم شناسی (که مشهورترین کاربرد این سیستم ها می باشد)

امنیت در IT