Радужная оболочка

Идентификация по радужке  глаза. Часть 2

В прошлый раз  мы с вами, уважаемые читатели, начали разговор о технологии идентификации  человека по радужной оболочке глаза  и выяснили множество интересных моментов, которые делают ее одной  из самых перспективных разработок в области биометрии. Главными причинами  этого стали высокая надежность определения личности, хорошее соотношение  ошибок первого и второго рода, а также относительная простота реализации. Однако в процессе разработки технологии специалистам пришлось столкнуться  с рядом проблем. Сегодня мы поговорим  о них, а также рассмотрим наиболее удачные способы их решения.

Самая, пожалуй, большая  сложность, с которой пришлось столкнуться  разработчикам технологии, — это обеспечение нормальных условий съемки радужной оболочки. Дело в том, что поверхность глаза обычно отражает сторонние источники света, создавая на изображении сильные блики. Естественно, это очень сильно ухудшает точность идентификации. Для того чтобы «перебороть» блики, необходимо использовать собственную подсветку, причем ее яркость должна быть как минимум в несколько раз больше яркости сторонних источников света. В первых системах идентификации для этого использовалась вспышка наподобие тех, которые применяются в фотоаппаратах. Правда, такое решение не нравилось конечным пользователям. И действительно, мало приятного в ярком свете, направленном прямо в глаз. Впрочем, современные системы лишены этого недостатка. В них применяется инфракрасная подсветка, не доставляющая пользователям никаких неудобств.

Другой проблемой, связанной со съемками радужной оболочки, является позиционирование глаза. Дело в том, что для получения полного, качественного изображения необходимо, чтобы радужная оболочка находилась на определенном (фокусном) расстоянии от камеры в строго ограниченной зоне. Но ведь в пространстве не прочертишь линии. А как по-другому можно ограничить необходимую зону? Поиском решения этой задачи занималось несколько компаний. В результате появился целый ряд различных разработок. Но наибольшее распространение получили только четыре из них.

Одним из самых  простых решений задачи установки  глаза пользователя в нужное положение  является использование так называемых фиксаторов взгляда. Обычно ими являются небольшие лампочки или направленные светодиоды. Они устанавливаются  на сканер таким образом, чтобы свет был виден только при определенном положении глаза (нужном для получения  качественного изображения). Таким  образом, пользователь сам должен будет  найти взглядом фиксатор и ненадолго  замереть в этом положении.

Другим вариантом  является использование прозрачных с одной стороны маленьких  зеркал. Для проведения процесса идентификации  пользователь должен подойти к сканеру  и встать так, чтобы увидеть отражение  собственного глаза. С другой стороны  зеркала установлена камера. Таким  образом, пользователь сам может  установить свой глаз в нужное для  идентификации положение.

Третий вариант  уже более сложен. В сканер помимо камеры встраиваются несколько дополнительных сенсоров и подсистема распознавания  лица. Далее процесс идентификации  происходит следующим образом. Сначала  пользователь подходит к сканеру. Затем  устройство распознает лицо и вычисляет  его местоположение. А дальше с  помощью голоса или специальных  указателей человеку подаются команды  о перемещении (влево, вправо, ближе, дальше и т. д.) до тех пор, пока его  глаз не попадет в нужную зону. Правда, стоит отметить, что дополнительное оборудование, установленное в сканере, увеличивает его конечную стоимость.

Ну и, наконец, есть еще четвертый вариант решения  задачи позиционирования глаза, самый  сложный в реализации. Дело в том, что помимо перечисленного в предыдущем абзаце оборудования сканер оснащается камерой на поворотной подставке. Это  очень удобно. Система определяет лицо подошедшего человека и сама наводит камеру и устанавливает  ее в оптимальное для съемки положение. То есть от пользователя для проведения идентификации не требуется предпринимать  никаких действий. К сожалению, несмотря на свое исключительное удобство, это  решение не получило большого распространения. Дело в том, что сканеры с поворотной камерой сложны в изготовлении, а  поэтому стоят достаточно дорого.

Другой проблемой, с которой столкнулись разработчики систем идентификации личности по радужной оболочке глаза, является возможность  применения подделки. Самым простым  случаем является предъявление камере фотографии глаза. Кроме того, современные  технологии позволяют создавать  достаточно точные муляжи этого органа. Для этого необходимы только цифровая фотография лица жертвы и некоторое  специфическое оборудование. Ну а  еще в фантастических фильмах  часто показывают, как злоумышленник  обманывает систему идентификации, предъявляя ей вырезанный глаз зарегистрированного  пользователя. К счастью, на сегодняшний  день о таких попытках ничего не известно, тем не менее полностью исключать такую возможность нельзя.

На сегодняшний  день разработано несколько различных  способов защиты систем идентификации  по радужной оболочке глаза от подделок. Самой простой из них является регистрация непроизвольных движений глаза и зрачка. Их наличие свидетельствует  о том, что сканеру представлен  живой человеческий орган. К сожалению, у некоторых людей непроизвольные движения глаза происходят довольно редко. Известны даже случаи, когда  они совершались всего один раз  в течение несколько минут. Естественно, продлить процедуру идентификации  на такое продолжительное время  невозможно.

Другим более  распространенным способом защиты стала  проверка спектра отражения поверхности  живого глаза. Дело в том, что значение этого параметра у всегда влажной  роговицы значительно отличается от величины той же характеристики мертвого органа или любого искусственного материала (стекло, пластик и т. д.). К сожалению, этот удобный во всех отношениях метод оказался весьма уязвимым. Дело в том, что злоумышленник может обмакнуть свою подделку в жидкость или покрыть ее тонким слоем раствора желатина. Пока достоверных сообщений о таких атаках не поступало, тем не менее теоретически они представляют серьезную угрозу.

Для борьбы с этой атакой технология отслеживания спектра  отражения была доработана. В современных  сканерах этот параметр вычисляется  не один раз, а несколько. Причем этот процесс происходит в случайно выбранные  моменты времени, с разной силой  и направлением свечения диодов подсветки. Потом полученные в результате измерений  результаты сравниваются с расчетными. Обмануть такую систему уже гораздо сложнее.

Но особый интерес  у разработчиков вызвала технология, использующаяся в медицине. Речь идет о так называемой пупилографии. Суть ее заключается в следующем. Человек смотрит в специальный прибор, который направляет в его глаз короткий световой импульс. При этом зрачок реагирует на излучение, сокращаясь, а потом возвращаясь в исходное состояние. График этого процесса называется пупилограммой, по которой врач может определить общее состояние человека (активность, сонливость, наличие серьезного стресса и т. д.).

Именно это и  привлекло внимание разработчиков  систем идентификации личности по радужной оболочке глаза. Ведь пупилография позволяет помимо защиты от подделок (сокращаться может только живой зрачок) определять состояние человека. А это можно использовать во многих областях. Например, система допуска в кабину пилотов пассажирского лайнера не допустит туда перевозбужденного или сильно раздраженного летчика. То же самое можно реализовать в системах допуска к некоторым важным объектам военного назначения и т. п.

К сожалению, есть у пупилографии и серьезные недостатки. Это несколько неприятные ощущения для пользователя во время подачи светового импульса и относительно высокое время, необходимое на идентификацию (до нескольких секунд на каждого пользователя).