Структура биометрической иденификации

Методы биометрических исследований вне зависимости от решаемых задач и используемых биометрических признаков включает в себя некоторые общие преобразования и операции.

Функцианирование типовой биометрической системы может быть условно разделено на следующие этапы:

· сканирование объекта;

· извлечение биометрической информации и построение математического представления (шаблона) биометрической информации;

· сравнение полученного шаблона с шаблоном, извлеченным из базы данных;

· принятие решения по результатам сравнения.

Исходя из этого, можно выделить два наиболее важных этапа в ходе функцианирования биометрических систем – регистрация и идентификация.

На этапе регистрации по данным со считывающего устройства формируется некоторое представление биометрической информации, выделяются характерные черты, которые являются индивидуальными для данного объекта, и формируется шаблон. Данный шаблон хранится в базе данных и является материалом для сравнения.

На этапе идентификации получают данные со считывающего устройства и преобразуют их в некоторую форму, пригодную для сравнения. После этого проводится сравнение или с конкретным шаблоном или со всеми шаблонами, которые хранятся в базе данных.

Рисунок 1.3 - Обобщенная модель биометрической идентификации

Процедура биометрической идентификации, вне зависимости от специфики биометрической технологии или выбранного биометрического признака, может быть представлена обобщенной моделью (рисунок 1.3).

Каждый объект X обладает множеством биометрических сигналов (признаков) α_1... α_n, которые образуют пространство биометрических признаков. На основе априорных данных об этих сигналах (о законах распределения вероятностей, о физической природе, об особенностях получения, а также об устойчивости и стабильности и т.д.) необходимо выбрать определенный сигнал, в некоторых случаях набор сигналов, на основе которых будет строиться процедура биометрической идентификации.

Это один из основных этапов, потому что выбор биометрического сигнала во многом будет определять точность и надежность процедуры биометрической идентификации.

После того как сделан выбор биометрического сигнала, для дальнейшей работы с ним необходимо получить его цифровое представление. Осуществляется переход от аналогового исходного сигнала α к дискретному представлению а. На данном этапе не избежать потери информации. Погрешность, которая будет внесена в исходный биометрический сигнал, будет определяться, в основном, техническими средствами регистрации биометрического признака. Существует определенная зависимость и от самого биометрического сигнала: сложность регистрации различных биометрических сигналов может существенно отличаться. Например, получение геометрических размеров кисти руки не составляет проблем, а определение рисунка глазного дна требует не только сложного оборудования, но и специальных условий (освещенности).

Для того, чтобы иметь возможность сравнивать объекты между собой поопределенному биометрическому сигналу, необходимо выделить информационные признаки данного сигнала и построить их математические модели. На основе математической модели формируется шаблон А представления биометрического сигнала а – некоторая форма, сохраняющая основные отличительные признаки, но удобная для операции сравнения, а также хранения в базе данных и прочих операций.

Шаблон должен отвечать следующим требованиям:

· сохранять уникальность, присущую биометрическому признаку;

· быть кратким, для удобства хранения в базе данных;

· обладать формой, удобной для сравнения.

Следующим этапом является процедура сравнения полученного шаблона с записями из базы данных (только на данном этапе существует отличие процедуры верификации и идентификации – в зависимости от решаемой задачи, шаблон сравнивается с одной или всеми записями из базы данных). Результатом выполнения алгоритма сравнения двух шаблонов, чаще всего, является численное значение R, которое соответствует вероятности того, что шаблоны идентичны между собой.

Используя алгоритмы принятия решения и результат сравнения двух шаблонов, получают суждение о соответствии объекта конкретному индивидууму.

Каждый этап биометрической идентификации требует решения различных задач.

При выполнении процедуры регистрации биометрического сигнала данные должны быть получены с хорошим качеством. Не менее важно, также, обеспечить удобство, приемлемость, и быстроут проведения операции регистрации. Данные параметры напрямую зависят от используемых технических средств.

Правильный выбор формы шаблона представления биометрического сигнала позволяет повысить эффективность алгоритмов сравнения, определяет затраты на поддержание базы данных, а также скорость функцианирования системы биометрической идентификации.

Для сравнения шаблонов используются различные алгоритмы. Выбор алгоритма определяется свойствами биометрического сигнала и математической моделью, с помощью которого может быть представлен данный биометрический сигнал.

Алгоритм принятия решения чаще всего основывается на соотнесении результата сравнения с неким пороговым значением. Выбор порогового значения – очень выжный момент в разработке метода биометрической идентификации. Величина порогового значения определяет уровень ошибок первого и вторго рода. Это напрямую определяет эффективность функцианирования и надежность биометрической системы.

Обобщенная модель биометрической идентификации отражает основные этапы процедуры идентификации. На каждом этапе существуют свои вопросы и проблемы, которые определяют эффективность и надежность всей процедуры в целом и которые требуют подробного исследования. Значительная чать вопросов не может быть решена без построения математических моделей и оценки вероятностной структуры информационных процессов биометрической идентификации. Определение структуры шаблона представления биометрической информации, построение алгоритмов сравнения шаблонов и принятия решений должны основываться, в первую очередь, на адекватных математических моделях биометрических признаков, которые, в свою очередь, не могут быть получены без подробного исследования биометрических характеристик.