記事の第 2 部 (第 1 部は RS Magazin/RE、2004 年 1 月に発行) では、指紋認識の主な方法、認識システムを構築するためのアルゴリズム、およびダミーに対するいくつかの保護方法が開示されています。 しかし、これらの質問に移る前に、それが何であるか、そして乳頭状パターンが指の表面にどのように現れるかを考えてみましょう.
人間の皮膚は、表皮（表皮）、外側の層、真皮（真皮）、より深い層の2つの層で構成されています。
人間の子宮内発育の 5 か月目に、真皮は、以前は平らでしたが、でこぼこになり、互いに交互に並ぶ多くの真皮結節の外観を呈し始めます (乳頭と呼ばれることもあります)。 指の表面では、これらの結節が列に折りたたまれています。 表皮は、真皮の外層の構造を繰り返し、真皮結節の列の経過を反映して繰り返す小さなひだを形成します。
肉眼で皮膚の表面に見えるひだは、乳頭線（ラテン語のparillae - papillaeから）と呼ばれ、浅い溝で互いに分離されています。 ひだの上部、乳頭線の尾根には、皮膚の汗腺の排泄管の外部開口部である多数の小さな毛穴があります。 指の表面にある乳頭状の線は、乳頭状パターンと呼ばれるさまざまなパターンを形成します。
最後に、指の表面の乳頭パターンは、子宮内発育の7か月目までに形成されます。 その時以来、指の表面に形成された溝は、人の生涯を通じて変わることはありません。
人間の指の皮膚の上層である表皮の構造は、真皮、つまり皮膚自体を機械的損傷から保護するようになっています。 真皮結節に影響を与えない表皮への損傷の後、治癒過程で乳頭パターンが元の形に復元されることは、多数の実験によって確認されています。 真皮結節が損傷すると、瘢痕が形成され、乳頭パターンがある程度変形しますが、元の一般的なパターンを根本的に変えることはなく、瘢痕自体を識別の二次的な兆候として使用できます。
ロシアの伝統的な指紋検査では、指の乳頭パターンは主に 3 つのタイプに分けられます。円弧 (全指紋の約 5%)、ループ (65%)、カール (30%) です。 タイプごとに、サブタイプへのより詳細な分類が実行されます。 ただし、この記事の枠組みの中で、指紋ではなく、人の自動識別の方法を最初に検討します。
認識方法スキャナーから受け取った指紋画像の品質に応じて、指の表面のいくつかの特徴を識別することができ、後で識別に使用できます。
最も単純な技術レベルでは、たとえば、指の表面の画像から取得した 300 ～ 500 dpi の解像度で、かなり多数の小さな詳細 (細目) を示して分類できますが、原則として、 2 種類のパターンの詳細 (特別なポイント): 乳頭線が明確に終了する終点と、乳頭線が分岐する分岐点。
1000dpi程度の解像度で指の表面の画像を取得できれば、乳頭線自体の内部構造、特に汗腺の毛穴などを詳細に検出することができ、したがって、識別には位置を使用してください。 ただし、実験室以外の条件でこの品質の画像を取得することは困難であるため、この方法は広く使用されていません。
自動化された指紋認識では (従来の指紋採取とは異なり)、認識プロセス自体に影響を与えるさまざまな外的要因に関連する問題がはるかに少なくなります。 インク法 (ロールバックを使用) を使用して指紋を取得する場合、指の変位または回転、圧力の変化、皮膚表面の品質の変化などを排除するか、少なくとも最小限に抑えることが重要です。十分な処理品質を備えた指紋画像ははるかに簡単です。 スキャナーから得られた指の乳頭パターンの画像の品質は、指紋畳み込みの形成、ひいては個人の識別のために選択されたアルゴリズムが依存する主な基準の1つです。
現在、指紋比較アルゴリズムには 3 つのクラスがあります。
1. 相関比較- 2 つの指紋画像が互いに重ね合わされ、互いに相対的な画像の異なる配置に対して計算された対応するピクセル間の相関 (強度レベル) が計算されます (たとえば、異なる変位と回転によって)。 対応する係数に従って、プリントの同一性について決定が下されます。 このアルゴリズムは複雑で時間がかかるため、特に識別問題 (1 対多の比較) を解決する場合は、このアルゴリズムに基づくシステムは現在ほとんど使用されていません。
2. 特異点による比較- スキャナからの 1 つまたは複数の指紋画像に基づいて、端点と分岐点が強調表示された 2 次元の表面であるテンプレートが形成されます。 これらのポイントは、プリントのスキャン画像でも選択され、それらのマップがテンプレートと比較され、一致したポイントの数に基づいてプリントの同一性が決定されます。 このクラスのアルゴリズムの作業では、相関比較のメカニズムが実装されていますが、互いに対応すると思われる各ポイントの位置を比較する場合。 実装が簡単で動作が速いため、このクラスのアルゴリズムが最も広く使用されています。 この比較方法の唯一の重大な欠点は、結果として得られる画像の品質に対する要件がかなり高いことです (約 500 dpi)。
3.パターン別比較- この比較アルゴリズムでは、指の表面の乳頭パターンの構造的特徴が直接使用されます。 スキャナーから受け取った指紋画像は、多数の小さなセルに分割されます (セルのサイズは、必要な精度によって異なります)。 各セル内のラインの位置は、特定の正弦波のパラメータによって記述されます。つまり、初期位相シフト、波長、およびその伝搬方向が指定されます。 比較のために受け取った印刷物を位置合わせし、テンプレートと同じ形にします。 次に、対応するセルの波動表現のパラメータが比較されます。 このクラスの比較アルゴリズムの利点は、高品質の画像を必要としないことです。
この記事の枠組みの中で、アルゴリズムの各クラスの操作の一般化された説明に限定しますが、実際には、これは数学的装置と画像処理の両方の点ではるかに複雑に見えます. 自動識別では、特定の種類の指紋のスキャンと認識が困難であることに関連するいくつかの問題があることに注意してください。 さらに、成人の約 1% は独自の指紋を持っているため、特殊な処理アルゴリズムを開発するか、生体認証を個人的に拒否するという形で例外を設ける必要があります。
ダミーに対する保護へのアプローチ生体認証識別子のダミーから多種多様な生体認証システムを保護する問題は、地域全体にとっても、何よりも指紋認識技術にとっても、最も困難な問題の 1 つです。 これは、虹彩や 3D の手の形などに比べて指紋が比較的簡単に取得できるという事実によるものであり、偽の指紋を作成することも同様に簡単な作業のように見えます。 指紋のダミーを作成する技術については触れませんが、これについては最近、多くの情報源で十分な情報が得られています。 それらに対する保護の主な方法とアプローチについて考えてみましょう。
一般に、すべての方法は 2 つのグループに分けることができます。
1.技術- 画像を操作するソフトウェアのレベル、またはリーダーのレベルで実装された保護方法。 それらをより詳細に考えてみましょう。
2. 組織- これらの方法の本質は、ダミーの使用を困難または不可能にするような方法で認証プロセスを編成することです。 これらの方法を考えてみましょう。
結論
この記事では、最も広く使用されている生体認証技術の内部機能の概要を説明しました。 画像処理と正規化、企業ネットワーク システムの構築機能、生体認証サーバー、生体認証システムへの攻撃の種類とそれらに対する保護方法など、自動化された人間の指紋認識に基づくシステム構築の多くの側面はまだ考慮されていません。 .、それぞれが大きな資料の個別のトピックです。 指紋認識は、今後数年間で計画されているロシアの国内外のパスポートの改革に照らして、ますます興味深いものになってきており、いくつかの国では、生体認証データと主に指紋を含むビザに関する入国規則がすでに実施されています。
PC Magazine/ロシア語版
Safin I.T.、Starukhin G.A.、Ufa State College of Radio Electronics の学生
Tuktarov R.F.、科学スーパーバイザー、リサーチ フェロー、物理学および数学研究所、USC RAS
College of Radio Electronics Safin I.T. の学生 とStarukhin G.A。 親指の指紋で人の身元を特定できる装置が開発されました。 開発は、バイオメトリクスと呼ばれるより一般的な方法論の一部であるフィンガープリンティングの方法に基づいています。
バイオメトリクスは、人体の特徴に関する科学です。 これらには、指紋、虹彩、声の音色、においなどがあります。これらのパラメータの多くは、各個人に固有のものであるため、それらを特定することができれば、識別対象の人物をほぼ正確に識別することができます。
人の最も一般的なバイオメトリクスの特徴である指紋は、19 世紀に使用され始めました。 このトピックに関する最初の作品は、ブロネスラフ大学Ya.E.の教授の作品でした。 プルキンエとイギリスの人類学者フランシス・ガルトン。 プルキンエは、人間の指の表面の乳頭パターンを最初に記述し、ガルトンは最初の文字分類システムを開発しました。
デバイスの構成。
指紋識別デバイスは、
1) 指紋スキャナー、
2) 指紋の分析と識別を可能にする処理プログラム。
デバイス スキャナは、無線電子工学部の学生である I.T. サフィンによって開発されました。
指紋認証装置の構造図：
この図は、PC、Web カメラ、遅延回路、作業面、バックライト、および電源を示しています。
指紋識別デバイスのブロック図には、次のブロックが含まれます。
PC - デバイスから受信した画像を処理します。
ウェブカメラ - 指紋を取得します。
遅延回路 - カメラの光感度を自動的に調整し、指が作業面上で「広がる」時間を確保するために必要な、指が作業面に適用されたときに押す信号を遅らせます。
作動装置 - 指を当てて、写真を撮る Web カメラ ボタンを押すために使用されます。
イルミネーション - デバイスケース内の作業領域を照らす役割を果たし、作業面に適用されたプリントのトラックとくぼみを強調します。
電源 - バックライト回路と遅延回路に電力を供給します。
このデバイスは、フラストレーション全反射の効果を利用しており、トラックと溝の境界がはっきりと見える指の表面の画像を取得することができます。 この効果は、下図に示すようにカメラと光源を配置することによって得られます。
このデバイスは、寸法が 70 * 100 * 100 mm の「ボックス」です。 グラフィカルに、デバイスの寸法とビューを下の図に示します。
デバイスの説明。
ガラスに指を置いて押すと、ボタンが閉じられ、その結果、遅延回路が「開始」されます。 遅延回路は、ボタンを押す信号を約 0.5 秒遅延させます。その後、リレーがアクティブになり、Web カメラのシャッター ボタンが閉じます。 指紋がキャプチャされ、PC モニター画面に表示されます。
無線電子工学 A.G. スタルーヒン大学の学生は、分析および識別プログラムの開発に携わっていました。
プログラムは、PC プラットフォーム上に実装されます。 動作させるには、USB ケーブルを介してスキャナとやり取りするパーソナル コンピュータが必要です。 最小システム要件: Pentium 4 1.8 GHz プロセッサ、256 MB RAM、USB ポート、Windows XP 以降。
プログラムの説明。
インプリント画像の分析は、人間の指紋に特徴的ないくつかの重要な特徴をそこから選択することを意味します。 プリントは、各個人に固有の乳頭パターンを形成する乳頭線で構成されています。 インプリントの本質的な特徴には、たとえば、これらの線の方向、それらの終端または切れ目が含まれます。 すべての兆候は、グローバルとローカルの 2 つのグループに分けられます。
グローバルな兆候は、肉眼で見ることができるものです。
乳頭パターン。
画像の領域は、すべての機能がローカライズされている印刷物の選択された断片です。
核は、インプリントまたは選択された領域の中央に局在する点です。
デルタ ポイントは開始点です。 乳頭線の溝の分割または接続が発生する場所、または非常に短い溝（ポイントに達する場合があります）。
線の種類 - 平行に始まり、その後分岐して画像の全領域を一周する 2 つの最大の線。
ライン カウンター - 画像領域のライン数、またはコアと「デルタ」ポイントの間のライン数。
ローカルサイン、それらは細目でもあり、乳頭線の構造の変化点（端、分岐、破断など）、乳頭線の向き、およびこれらの点での座標を決定します。 各プリントには、最大 70 の詳細情報が含まれています。
インプリントの本質的な特徴を判断した後、他のインプリントと比較します。 これが識別のプロセスです。
プログラムの段階的なプロセスは、次のように記述できます。 制御信号がプロセスを開始します。 指紋スキャナーは画像 (印刷物の画像) を作成し、それを PC に転送します。 PC 側では、プログラムは標準形式になるまで画像を正規化し、その後画像を転送して処理します。 処理中に画像が読み取られ、インプリントのローカルおよびグローバルな機能が強調表示されます。 このような特徴は指紋ベクトルに記録されます。 さらに、制御信号に応じて、ユーザはデータベースに追加されるか、識別されます。 追加すると、指紋ベクトルを含むユーザーに関するすべてのデータがデータベース ビューに形成され、データベース アクセス要素を介してデータベースに書き込まれます。 識別時には、データベースからの選択を要求します。 サンプルから指紋ベクトルが抽出され、入力ベクトルと比較されます。 比較された 2 つのベクトルの同一性が特定のしきい値を超える場合、ベクトルは同一であると見なされ、現在のエントリに従ってユーザーが識別されます。 サンプルのベクトルが入力ベクトルと一致しない場合、ユーザーは認証されていないと見なされます。
犯罪者の捜索と特定の犯罪行為への関与の確立は、世界のすべての国の警察にとって最優先事項です。 いわゆる乳頭パターンである指紋は、容疑者の有罪の明白な証拠として使用されます。 ご存知のように、同じセリフを持つ人に会う確率はごくわずかです。 しかし、どうやってこれを知るのでしょうか? これには、特別な科学的分野であるフィンガープリンティングが役立ちます。 これは法医学の同じセクションであり、私たちの時代には研究が主で最も重要であると考えられています。 今日お話しするのは彼についてです。
フィンガープリンティングとは何ですか？
この科学なしに現代の法医学を想像することはかなり困難であり、18 世紀と 19 世紀の警察官が指紋のデータベースなしでどのように犯罪捜査を行ったかを理解することはさらに困難です。 なんといっても指紋採取は、指や手のひらの指紋の個性を利用して、その人の性格を特定する方法です。
現時点では、フォレンジックはこの方法に基づいており、世界中のすべての指紋研究所が同一の技術を使用しています。 この科学は最も若く、最も研究されていない科学の1つであると言えます。 はい、はい、すべての法廷で言及されている方法は科学的に検証されていません。 これはどのように起こりますか？ それでは、すべてを詳しく説明します。
指紋採取の歴史
実は、人は指先の模様が人それぞれ違うという考えを昔から持っていました。 これには神秘的な意味が与えられ、バビロンと中国で独自の目的のために使用されました。 人が文書の下に指紋を入れると、契約の条件を履行する義務があると信じられていました。 当時、乳頭パターンを分類することは誰にも思い浮かびませんでしたが.
多くの人が、イギリス人のウィリアム・ハーシェルがフィンガープリンティングの創始者であると考えています。 19 世紀末、彼はインドで働き、財務書類の準備で常に詐欺事件に遭遇しました。 事実は、インド人はほとんどの場合、文盲の人々であり、契約の下に波線を描いただけです。 しかし、彼らは義務を果たす義務があるとは考えていませんでした。 したがって、ハーシェルは、インディアンにとって手形の神秘的な重要性を思い出し、契約の下で痕跡を残すという条件を導入しました. 驚いたことに、この方法はうまくいき、Herschel は文書で指定された規則と条件を 100% 順守しました。 彼の仕事の中で、イギリス人はそれぞれの版画が他とは異なり、同じものは2つとないことに気付きました.
同じ版画の助けを借りて、ウィリアムは兵士への賃金の支払いの絶え間ない不足から自分自身を救いました。兵士はお金のために親戚を送り、2倍または3倍の賃金を受け取りました。 Herschel がレジスターに指紋を残すように命じた後、状況は正常に戻りました。 これはすべて、さまざまな手形を真剣に研究し始めたイギリス人にとって非常に興味深いものでした。 積み上げたベースが大きくなるほど、彼は人の手の模様がいかに個性的であるかを確信するようになりました。
好奇心旺盛な英国人は、地元の刑務所で犯罪者から指紋を採取し、そこで物事を整理しました。 結局のところ、ヨーロッパ人がインド人を顔で区別することができなかったため、以前の多くの犯罪は罰せられませんでした. 調査が指紋に注意を払い始めるとすぐに、問題は解決しました。 フィンガープリンティングはまさにこの瞬間に生まれたと言えます。
フィンガープリンティングの開発
公平に言えば、ハーシェルだけがさまざまな人々の指紋を研究することを約束したわけではありません。 並行して、他の数人がこの新しい方法に取り組みました。 たとえば、スコットランドの有能な医師の 1 人である G. フォールズは、偶然にも日本の職人が作った粘土製品に指紋が付いていることに気づきました。 彼はこれらの絵に興味を持ち、それらがどれほど多様であり、生涯を通じて変化する可能性があるかを調べ始めました. 彼は患者、使用人、知人から指紋を採取しました。 彼が非常に驚いたことに、彼らは決して繰り返さなかった。 さらに、ガラスやその他の研磨面に残された痕跡と完全に一致しました。 これらの観察は、彼に科学記事を書くように促しましたが、それは世間の注目を集めることはありませんでした.
フィンガープリンティングの開発における最後の役割は、警察官のベルティヨンに属しているわけではありません。 彼は警官にすべての被拘禁者と容疑者の指紋を採取するよう命じた。 その結果、彼は多くの犯罪の解決に役立つ大規模なファイルキャビネットを集めました. これは、科学捜査における指紋採取が個人を特定する正当かつ有用な方法であることが証明された史上初の事例です。
乳頭パターンの分類
時間が経つにつれて、実験として採取された指紋のデータベースが多くの警察署に蓄積されましたが、誰もそれらを分類する方法を知りませんでした. 19 世紀の 90 年代に、チャールズ ダーウィンの兄弟は、さまざまな人々の既知の開発をすべて組み合わせて、指のパターンを分類しようとしました。 Francis Galton は高等数学の基礎を研究に適用し、乳頭状パターンが一致する確率は 640 億分の 1 であると推測することができました。 当時としては信じられないほどの数字でした。
ゴルトンの分類にはいくつかの欠点がありましたが、それでもこのトピックに関する最初の本格的な科学的研究でした。 研究者は、4 種類の乳頭線を特定しました。
- 三角形で;
- 三角形のない
- 右側の三角形。
- 左の三角形。
この分類の結果集められたカードファイルは不揃いに埋まっていた。 したがって、警察が使用できる、より効果的な新しい方法が必要でした。 彼の仕事に基づいて、ガルトンは本全体を出版し、そこで彼は彼が使用した業績を持つすべての人々を正直に示しました.
インド警察の従業員であるエドワード・ヘンリーは、ガルトンの本を使用して、現代の指紋採取で使用される独自の指紋分類システムを作成しました。 これは、科学と法医学における大きなブレークスルーでした。 ヘンリーの開発は、イギリス領インドの警察官の仕事の基礎となり、犯罪捜査のような困難な仕事の効率と有効性を即座に数倍に高めました。
ヘンリーは、パターンを次のタイプに分類しました。
- 弧（シンプルでモミの形）;
- ループ（橈骨および尺骨）;
- 渦巻き。
さらに、ヘンリーはガルトンによってトライアングルと呼ばれるデルタを選び出し、このパターンをいくつかの亜種に分けました. 研究者は、指紋によって人を効果的かつ正確に識別することができたおかげで、多くの式を推測しました。
フォレンジックにおける新しい技術の最初の適用
指紋は、ストラットン兄弟の裁判で初めて使用されました。 彼らは二重殺人で告発され、1本の指の血痕が主な証拠となった. 一致を確認した後、警察は11点で類似性をもたらしました。 これは、囚人に絞首刑を宣告するのに十分であることが判明しました。 驚いたことに、裁判官は陪審員に同意することを余儀なくされたにもかかわらず、この決定に断固として同意しませんでした。
証拠ベースとして訴訟でこの手法を使用すると、世論の批判が殺到しました。 まず第一に、明らかにする記事は、指紋の研究に取り組んだのと同じ医師である Folds によって公開されました。 実際のところ、Folds はメソッドの「湿気」に言及していました。 彼は、多くの人の指のパターンは非常に似ており、違いはほんの数本の乳頭線で表現されていると説明しようとしました. これらの違いは、実験室でプリントを取ることによってのみ見ることができます。 そうしないと、専門家が間違いを犯す可能性があります。
さらに、フォールズは、この方法の信頼性がまったく疑わしいものではないことを恐れていました。 あらゆる場所の裁判官、陪審員、警察官、弁護士は、フィンガープリンティングが 100% 正しい結果を保証する唯一の科学であると主張してきました。 誰も科学を勉強しようとは思いもしませんでしたし、テクノロジーは当時、かなり文盲の警官によって非常に不正確に使用されていました. しかし、法科学はすでに新しい方法の便利さを認識しており、世界中で使用されるようになっています。
フィンガープリンティングは実際には何に基づいていますか? 地球上のすべての人がこの方法に自信を持っているのはなぜですか? これを理解しようとしましょう。
実際、指紋に関する本格的な科学的研究はそれほど多くありません。 指紋採取の科学的根拠は何ですか？ 専門家はそれらのうちの2つしか持っていません:
- 同一のフィンガープリントは、データベースやファイル キャビネットにはまだ見つかっておらず、コンピューター プログラムでもそのような一致は見つかりません。
- 一卵性双生児の指の模様は同じではありません。
これらの 2 つの事実は、フィンガープリンティングを正確な科学に変えるのに十分でした。 実際、時間が経つにつれて、専門家はそれについてますます多くの質問をしています. たとえば、20 年前、FBI 捜査官は、犯罪現場の指紋と容疑者の手形を記載した手紙をすべてのアメリカの研究所に送りました。 研究所がまったく異なる結果を出したときの彼の驚きは何でしたか. これは、フィンガープリンティングに対する信頼を大きく揺るがしました。
最近、指紋は生涯にわたって変化する可能性があるという情報が公開されました。 以前は、法医学の専門家はそのような事実を持っていなかったため、現時点では、指紋採取の結果を容疑者の有罪の 100 パーセントの証拠として受け入れないためのすべての前提条件があります。
自然はだまされることができますか？
指紋採取がどこでも使用されるようになるとすぐに、盗賊は自然を欺く可能性、特に指紋を変更する可能性について考えました。 アメリカのギャングは、前世紀の 30 年代にこれを試みた最初の人でした。 あるギャングのメンバーは、外科医の助けを借りて、指から皮膚を切り取り、過去の指紋を完全に取り除くことを望んでいました. しかし、しばらくすると傷が治り、古い絵が再び現れました。
次はジョン・デリンジャー。 すべての州のこの有名なギャングは、皮膚を酸で焼き、指の腹を完全に滑らかにしました。 この方法も効果がないことが判明しました-数か月後、乳頭線が指に現れ始めました。
前世紀の 34 年、FBI 捜査官は、犯罪に対する報復を回避するための新たな試みに直面していました。 警察は有名なギャングの死体を発見したが、手の指紋は、彼らの前に完全に異なる性格を持っていたことを証明した. 召喚されたエージェントが被害者の手を調べたところ、多数の小さな切り傷が見つかりました。 結局のところ、犯人は傷をつけて捜査を混乱させようとしていた. しかし、そのような根本的な方法でさえ、望ましい結果をもたらさなかった.しばらくすると、乳頭状の線が切り傷の上に再び現れることが後で証明された.
自然を欺こうとするこれらの失敗した試みの後、犯罪者は自分たちの手で過激な実験を行うのをやめました。
犯罪現場での指紋の検出には何が使用されていますか?
現代の法医学では、指紋を特定するためのいくつかの方法が使用されています。 ほとんどの場合、専門家は次の補助具を使用します。
- 指紋パウダー;
- 蛍光粉;
- ヨウ素カップル。
もちろん、他にもあります。現時点では、さまざまな表面からプリントを削除できる手段が 12 以上あります。 専門家による技術の選択は、それらに依存します。
指紋はどこに保存されますか?
犯罪学者は、「触覚カード」などの用語をよく知っています。 乳頭パターンのデータベースの基礎を形成するのは、これらのマップです。 通常、容疑者の個人情報と各指の指紋と手のひらが含まれています。 各印刷物は非常に明確で理解しやすいものでなければならず、裏面には起訴の根拠となる犯罪記事が示されています。
指紋カードには、手順の日付と印象を採った人のデータも含まれている必要があります。
指紋検査：詳細
指紋検査の任命は、捜査官の管轄下にあります。 法律の下では、容疑者から指紋や筆跡のサンプルを採取することができます。 これらの行動はすべて、個人の身元を特定するための調査のために行われます。
フィンガープリンティングを渡すことは、かなり単純で気取らないプロセスです。 印刷インクは、ローラーで清潔で乾いた手に適用されます。 さらに、捜査官は指の腹を指紋カードの上に転がしているようです。すべての指紋を受け取った後、塗料は温水と石鹸で洗い流すことができます。 現在、大都市では、最新の技術的手段を使用して指紋を採取することが非常に一般的になっています. 特別なデバイスが指先をスキャンし、すぐにデータベースに電子指紋カードを作成します。 これにより、軽微な不正確性やエラーが除外されます。
普遍的なフィンガープリンティング: 神話か現実か
近年、普遍的なフィンガープリンティングに関する情報が時々メディアで発見されています。 この考えは、さまざまな国の政府の心に定期的に現れます。 さらに、このアイデアは 19 世紀にイギリスで初めて生まれ、世界のどの国でもまだ実現されていません。 結局のところ、この提案は一般市民の間で多くの論争を引き起こしています。 犯罪の捜査が容易になる一方で、個人の人権を侵害します。 最終的に、普遍的なフィンガープリンティングは、他の多くの方法の中で可能な方法の 1 つに過ぎず、適用されれば、世界の犯罪のレベルが低下します。
この技術の目的は何ですか？
指紋認識は非常に適応性の高い識別方法であり、キー、アクセス カード、およびパスワードが従来から使用されているオブジェクトなど、さまざまなアプリケーションに適しています。 この技術は、通路制御機器、ツール ディスペンサー、倉庫、ネットワーク サービス、その他多くの施設ですでに使用されています。 新しい Apple iPhone 5s にも指紋スキャナーが搭載されています。 指紋識別技術は、すでにあらゆる場所で使用されています。
指紋認証技術の利点は何ですか?
指紋は、個人の一意の識別子です。 指紋と鍵を比較すると、すべての指紋が互いに異なるため、各人は 10 個の鍵を持っていると言えます。 指を切断したり、手全体がギブスになっている場合でも、識別のために十分な指があります。 指紋はすべての人に固有のものであるため、指紋による識別は非常に信頼性の高い方法です。 一卵性双生児でも指紋は違います。
キー、アクセス カード、デジタル コード、またはパスワードを使用する場合、他の識別方法と比較して、バイオメトリック指紋識別方法は高度な保護を提供します。 指紋を紛失したり、忘れたり、盗まれたりすることはありません。 この方法は、何も持ち歩く必要がないため、非常に実用的でもあります。ポケットには何もありません。バッグを探し回る必要がなくなり、キーフォブを捨てることができます。 さらに、これにより、アクセス制御の組織に関連するコストを大幅に削減できます。 工場、オフィス、フィットネス センターなどの大規模な組織のアクセス制御システムでは、紛失した場合にアクセス カードやキーを配布、収集、またはレジストリから削除する必要がなくなりました。 したがって、訪問者の指紋を登録して、1 日だけアクセスを許可することができます。
指紋は識別手段としてどのように機能しますか?
指紋が認識されると、以前に登録されたデータと比較されます。 データは、ID システムのデータベース、パスポートのチップ、またはアクセス カードのメモリに保存できます。 識別機能は、入口に設置された指紋リーダー、コンピューターに接続されたセンサー、または内蔵のスマートフォンスキャナーによって実行できます。
識別には 2 つの方法があります。識別可能な指紋を、システムに保存されているさまざまな指紋画像と比較するか、特定の人物の登録指紋と比較します。 最初のオプションの例は、指紋が登録された画像と照合され、特定可能な人物のアクセス権を確認する、企業のアクセス制御および管理システムです。 2 番目のオプションの例は、放射線治療システムです。このチェックの目的は、治療計画がセッションに来た特定の患者向けであることを確認することです。
指紋はどのように識別されますか?
指紋識別は、乳頭パターンを登録データと比較する際のパターン認識に基づいています。 識別プロセスは、3 つの段階で実行されます。
1. 指紋画像が形成されます。 画像キャプチャは、内蔵のリーダー カメラを使用するか、乳頭パターンの結節と空洞の間の電場の電位差を登録することによって実行できます。 メソッドの組み合わせを使用することが可能です。 その結果、指紋パターンの白黒デジタル写真が得られます。
2. 指紋画像は数学的モデルに変換され、円弧、渦巻き、ループ、およびそれらの間の距離などの固有の特徴がデジタル コードとして保存されます。
3. 識別されたデジタル モデルがデータベース内のテンプレートと比較され、一致するモデルが検索されます。
識別後はどうなりますか？
ほとんどの場合、指紋識別システムは、ロック システムなどの他の制御システムの一部です。 識別の結果として、個人の身元が確立された後、システムは必要なアクションを実行できます。たとえば、ロックを開く、ユーザーがプログラムにアクセスできるようにする、コンピューターを起動できるようにするなどです。
指紋識別の有効性に影響を与えるものは何ですか?
革は柔軟で柔軟な素材であり、これらの特性により、識別が困難になります。 たとえば、肌の乾燥や温度、指の押し付け力などは、プリントの画質に影響を与えます。 指を強く押しすぎると、プリントのパターンが変化し、乳頭線の認識が難しくなります。 乾燥と表面温度は肌の弾力性に影響を与え、それが画質を決定します。 近年、指紋認証や画像認識技術が飛躍的に進歩しており、ほとんどの場合でも高い信頼性で認証が行われています。
指紋データの登録精度は、その後の本人確認の質に大きな影響を与えます。 したがって、登録は慎重に行う必要があり、問題がある場合は再登録することをお勧めします。
スキャナは、汚染物質がスキャン精度に与える影響が大きく異なります。 生体認証リーダーを定期的に清掃できない施設では、ほこりや汚れを恐れない技術を優先する価値があります。
指紋は盗まれますか？
情報セキュリティ基準に従って、最新の商用指紋認識システムのデータベースには指紋画像は保存されませんが、そのデジタル モデルには指紋情報全体の数パーセントしか含まれていません。 したがって、保存されたデジタルモデルに基づいて、指紋画像を再構成することは不可能です。 例外は、指紋が画像として表示される警察の指紋登録簿やパスポートなどの政府管理システムです。
指紋認証の速度と安全性は?
現在、指紋認識は非常に高速です。 この技術は非常に進歩したため、識別時間は数分の 1 秒単位で測定されます。 特に効果的なのは、指紋を驚くほど迅速に識別する電子リーダーです。
この技術の信頼性は非常に高く、ほぼすべての指紋を認識できます。 ただし、信頼性レベルがほぼ 100% に達したという事実にもかかわらず、今後数年間で、あらゆる指紋を完全に認識できるようになるとは予想されていません。 たとえば、指先の皮膚が腐食したり、有害な化学物質に繰り返しさらされたりするような特定の業界では、損傷の程度によって、識別のために十分なドットを読み取ることができない場合があります。 一度の損傷の後、指紋は復元されるため、単一の損傷または少数の損傷が識別の精度に影響を与えることはありません。
指紋識別技術は私のビジネスに適していますか?
通常、指紋識別システムのユーザーは、従来の制御システムに戻ることを望んでいません。 ユーザー満足度の主な要因は、使いやすさと使いやすさです。 したがって、指紋識別技術の使用を強くお勧めします。 Deltabit の製品では、指紋を使用してドアを開けることができます。 Deltabit Gatekeeper Lite システムは、ホームキーを指紋で置き換えることができる製品です。 Deltabit Gatekeeper Pro は、企業向けの生体認証ベースのアクセス制御および管理システムです。 どちらの製品も、最も肯定的な消費者評価を受けました。
情報の機密性を確保するために、データや財源などへの必要な物理的アクセスをユーザーに提供するために、ユーザーの承認と認証のさまざまな手段が提案されました。 最新の認証システムのほとんどは、バイオメトリック情報、つまり人の特定の生理学的特性に関する情報を取得、収集、および測定するという原則に基づいています。
従来のシステム (PIN コード システムやパスワード ベースのアクセス システムなど) に対する生体認証システムの利点は、本人が識別されることです。 これらのシステムで使用される特性は、パーソナリティの不可欠な部分であり、失われたり、転送されたり、忘れられたりすることはありません. 各個人の生体特性は固有であるため、盗難や詐欺の防止に使用できます。 今日、多数のコンピュータ化された部屋、保管庫、研究所、血液銀行、ATM、軍事施設などがあります。これらへのアクセスは、人の固有の生理学的特徴をスキャンするデバイスによって制御されています。
近年、情報ネットワークのセキュリティ、特に生体認証システムが注目を集めています。 この証拠は、すでに伝統的になり、幅広い読者に知られている人間の識別方法のレビューに専念した膨大な数の記事です。指紋、目の網膜と虹彩、特徴と構造によるものです。顔、手の形、話し言葉、筆跡。
科学的、技術的、定期的な一般科学文献の分析により、開発の複雑さと提供される測定結果の精度と信頼性の観点から、そのようなシステムを体系化することが可能になります（図1）。 今日すでに広く採用されている技術もあれば、まだ開発中の技術もあります。 この記事では、第 1 グループと第 2 グループの両方のシステムの例を示します。
今日のパスワード
指紋認証
今日まで、最も一般的な生体認証技術の 1 つは指紋識別技術です。 このような技術を使用するシステムは、犯罪者の指紋がファイル キャビネットに入力され、提示された指紋と比較されるフォレンジック システムに由来します。 それ以来、多数の高度な指紋スキャン デバイスが登場しました。 この分野の研究では、人間の指紋は時間の経過とともに変化せず、皮膚が損傷した場合、同一の乳頭パターンが完全に復元されることが示されています。 明らかに、これらの理由により、また指紋スキャンは他の多くの識別方法とは異なり、人に不快感を与えないという事実により、この方法は最も一般的な識別方法になりました。 この手法を使用するもう 1 つの利点は、かなり高い認識精度です。 指紋スキャン デバイスを開発している企業は、常にアルゴリズムを改善しており、大きな成功を収めています。 たとえば、BioLink Technologies は BioLink U-Match Mouse (図 2) をリリースしました。これは、光学式指紋スキャナーを内蔵した標準のスクロール ホイール コンピューター マウスです。インターフェース - USB または COM+PS/2。 ダミーと「生命のない」指に対する保護。 高度な光学素子の使用により、高いスキャン品質と認識精度が保証されます。 BioLink U-Match MatchBook 生体認証スキャナーは別のデバイスとして作成され (図 3)、スキャン時間 - 0.13 秒、認識時間 - 0.2 秒、USB インターフェイス、ダミーに対する保護が実装されています。 これらのデバイスは、認証されていないユーザーが保護された情報にアクセスする確率が、10 億回の指紋提示に 1 回の確率であるという認識精度を示しています。
国内市場では、シーメンスのスキャナーを搭載したマウス、チェリーのスキャナーを内蔵したキーボード、指紋スキャナーを搭載したラップトップが人気を集めています。 他のメーカーのデバイスも紹介されています。 したがって、企業の責任者が時代遅れのセキュリティ システムをより高度な情報保護ツールに置き換えることを決定した場合、多くの選択肢があります。
世界のバイオメトリクス市場を分析すると、指紋認識技術がバイオメトリクス市場の 50% を占め、フォレンジック システムと合わせると 80% を占めることがわかります。 2001 年の結果によると、International Biometric Group は、市場に出回っているすべての生体認証技術の中で、指紋識別技術が依然として主導的な地位を占めていると述べています。
標準のバイオメトリック指紋認識システムを使用するには、ユーザーは最初にシステムに登録する必要があります。 同時に、指紋がデバイスのメモリに保存されることを恐れる理由はありません。ほとんどのシステムは、指紋の実際の画像をメモリに保存するのではなく、復元できないデジタル テンプレートのみを保存します。実際の画像なので、ユーザーの権利は決して侵害されません。 そのため、BioLink Technologies デバイスを使用すると、指紋画像は即座に小さなデジタル コード (サイズはわずか 512 バイト) に変換されます。
生体認証保護の導入は、必ずしも既存のセキュリティ システムの置き換えを必要とするわけではありません。 多くの場合、最小限のコストでパスワードをユーザーの生体認証パスポートに置き換えることができます。 たとえば、BioLink Technologies のソリューションを使用すると、標準のパスワード セキュリティ システムの上に生体認証セキュリティ システムをインストールできます。 この場合、指紋のパスワードを完全に簡単に置き換えることができます。 したがって、オペレーティング システム (Windows NT/2000、Windows 95/98、Novell NetWare) へのログイン、強制ロック、スクリーン セーバー、およびスリープ モードを安全に保護し、標準のアプリケーション プログラム保護を指紋保護に置き換えることができます。 . これらのすべての基本機能は、他の多くの機能と同様に、BioLink Authentication Center バージョン 4.2 ソフトウェアによって実装されています。これは、このクラスで唯一完全にロシア化されたシステムです。 同時に、指紋モデルは Authenteon 認証ハードウェアおよびソフトウェア システムに一元的に保存されます (図 4)。 サーバーは、最大 5,000 の指紋モデルの安全なストレージを提供します。これは、実際の指紋画像の再現には使用できません。また、その他の秘密情報も提供します。 さらに、Authenteon サーバーは集中型のユーザー管理であり、管理者が再登録せずに登録ユーザーにさまざまなリソースへのさまざまなアクセス権限を簡単に与えることができる機能です。 サーバーのフォールト トレランスは、次のように実装されます。サーバーは、2 つの独立した物理サーバーが配置されている場合であり、データベースを実行中のサーバーにホットスワップおよび複製することができます。
インターネット アプリケーション (インターネット バンキング、電子商取引、企業ポータル) の人気が高まっているため、BioLink の開発者は指紋生体認証をインターネット アプリケーションに導入する可能性に注意を払ってきました。 したがって、企業、企業、または機関は、機密情報を安全に保護できます。
BioLink Technologies のソリューションは、主に中規模および大規模企業向けに設計されています。 同時に、包括的なロシア化ソリューション (ソフトウェア + 入力デバイス + ハードウェア サーバー) は、企業で使用される情報および ERP システムと最適に統合できます。これにより、パスワード システムの管理コストを大幅に削減できます。他方では、企業の外部と内部の両方からの不正アクセスから機密情報を確実に保護します。
さらに、インターネットを使用して重要なトランザクションを実行する金融、銀行、およびその他のシステムにデータを転送する際のリスクを大幅に軽減するという、別の緊急の問題を解決する機会があります。
虹彩識別システム
図から次のようになります。 図１に示すように、現段階で最大の精度と信頼性は、虹彩の分析と比較に基づく生体認証システムによって提供される。 結局のところ、完全な一卵性双生児でさえ、同じ虹彩を持つ目は存在しません。 人生の最初の年に形成されたこのパラメーターは、その存在の全期間を通じて、その人にとって固有のままです。 この識別方法は、最初の識別方法とは異なり、使用が難しく、機器が高価であり、登録条件が厳しくなっています。
虹彩の分析に基づく最新の識別システムの例として、LG のソリューションを引用するのが適切です。
IrisAccess システムを使用すると、虹彩パターンを 1 秒未満でスキャンし、それを処理してメモリに保存されている他の 4,000 の記録と比較し、適切な信号をセキュリティ システムに送信できます。 この技術は完全に非接触です（図5）。 虹彩の画像に基づいて、512 バイトのコンパクトなデジタル コードが構築されます。 このデバイスは、ほとんどの既知の生体認証制御システム (図 6) と比較して信頼性が高く、大規模なデータベースを維持し、ロシア語で適切な指示を出し、アクセス カードと PIN キーボードをシステムに統合できます。 1 つのコントローラーで 4 つのリーダーをサポートします。 システムはLANに統合できます。
IrisAccess 3000 は、EOU3000 オプティカル エンローラー、ROU3000 リモート オプティカル エンローラー、ICU3000 認証制御ユニット、イメージ キャプチャ ボード、ドア インターフェイス ボード、および PC サーバーで構成されます。
複数の入力を制御する必要がある場合は、ICU3000 や ROU3000 を含む多数のリモート デバイスをローカル エリア ネットワーク (LAN) 経由で PC サーバーに接続できます。 システムの主要コンポーネントの説明は、サイドバーに記載されています。
アクセス制御の構成と、LG の IrisAccess に基づくセキュリティ システムの展開の概略図を図 1 に示します。 7、 。
音声認識システム
図の一番下の位置。 1 - 労働集約度と精度の両方の点で、音声認識に基づく識別システムが占めています。 これらのシステムが導入された理由は、電話ネットワークの普及と、コンピュータやカメラなどの周辺機器にマイクを埋め込む慣行です。 このようなシステムの欠点には、認識結果に影響を与える要因が含まれます: マイクの干渉、認識結果に対する環境の影響 (ノイズ)、発音エラー、登録時および各識別中にチェックされる標準のさまざまな感情状態、標準と識別の記録中のさまざまな記録デバイスの使用、低品質のデータチャネルでの干渉など。
未来のパスワード
アクセス制御にすでに広く使用されている生体認証デバイスの例を挙げましたが、科学的および技術的進歩は止まらないため、セキュリティシステムで使用できる技術の範囲は常に拡大しています。 多くの生体認証技術が現在開発中であり、そのうちのいくつかは非常に有望であると考えられています。 したがって、まだ大量に採用されていないテクノロジーについて話しましょうが、しばらくすると、今日使用されている最も信頼性の高いテクノロジーと同等になる可能性があります。 このリストには、次のテクノロジが含まれています。
- 赤外線センサーからの情報に基づいて顔のサーモグラムを作成します。
- DNA 特性の分析;
- テキストを入力するときのコンピューターのキーボードでのストロークのダイナミクスの分析。
- デジタル超音波情報に基づく指の皮膚と上皮の構造の分析。
- 手形分析;
- 耳介の形状の分析;
- 人間の歩行特性の分析;
- 個々の人間の匂いの分析。
これらの方法の本質をさらに詳しく考えてみましょう。 サーモグラムを作成・解析する技術（図9）は、バイオメトリクス分野における最新の成果の1つです。 科学者が発見したように、赤外線カメラを使用すると、顔の皮膚の下にある物体のユニークな写真が得られます。 骨、脂肪、血管の密度の違いは厳密に個人差があり、ユーザーの顔のサーモグラフィ画像を決定します。 科学的結論によると、顔のサーモグラムは独特であり、その結果、完全に似た双子でさえ自信を持って区別できます。 このアプローチの追加の特性には、整形手術、メイクアップの変更などを含む美容的または美容上の変更、および登録手順の秘密性に関する不変性が含まれます。
DNA 特性の分析に基づく技術、または科学者がそれをゲノム同定の方法と呼んでいる方法 (図 10) は、明らかに、最も長期にわたるものですが、最も有望な同定システムでもあります。 現在、この制御方法は遅すぎて自動化が困難です。 この方法は、ヒト DNA に多型遺伝子座が存在するという事実に基づいています (遺伝子座は、(遺伝子または対立遺伝子における) 染色体の位置であり、多くの場合、8 ～ 10 個の対立遺伝子を持っています。この方法の精度は、分析された多型遺伝子座の性質と数によって決まり、今日では 100 万人に 1 人のエラー レベルに達することができます。
テキストまたはキーボード手書きを入力するときのコンピュータ キーボードのストロークのダイナミクスは、ユーザーが特定のフレーズを入力する方法 (リズム) を分析します。 キーボードの手書き認識システムには 2 種類あります。 1 つ目は、コンピューティング リソースにアクセスしようとするときにユーザーを認証するように設計されています。 後者は、アクセスを許可した後に監視制御を実行し、最初にアクセスを許可された別の人がコンピューターで作業を開始した場合、システムをブロックします。 多くの企業や組織による研究が示しているように、キーボードのリズムはユーザーのかなり個人的な特徴であり、ユーザーの識別と認証に非常に適しています。 それを測定するために、特定のシーケンスにある文字を入力するときのストローク間、またはこのシーケンスの各文字を入力するときにキーが押された瞬間とキーが離される瞬間の間のいずれかの時間間隔が推定されます。 2 番目の方法がより効果的であると考えられていますが、最良の結果は両方の方法を一緒に使用することによって達成されます。 この方法の特徴は、情報を分析するためにキーボード以外の機器を必要としないため、低コストであることです。 現時点では、このテクノロジーは開発中であるため、特にセキュリティシステムに対する高い要件を考えると、その信頼性の程度を評価することは困難であることに注意してください.
手で人を識別するために、いくつかの生体認証パラメーターが使用されます。これは、手または指の幾何学的形状、手のひらの皮下血管の位置、手のひらの線のパターンです。
手形分析技術は比較的最近開発され始めましたが、すでに一定の成果を上げています。 この技術が開発された理由は、指紋認識デバイスには欠点があるという事実でした。汚れた手だけが必要であり、システムは汚れた指紋を認識しない可能性があります。 そこで、肌の線のパターンではなく、個性もある手のひらの輪郭を解析する技術に、多くの開発会社が着目。 そのため、英国では昨年の半ばに、指紋による容疑者の特定を可能にする新しいコンピューターシステムの開発が始まりました。 同様の指紋システムは、英国の警察によって 3 年前から使用されています。 しかし、犯罪学者によると、指紋だけでは不十分な場合が多い。 犯罪現場に残る足跡の最大 20% は手形です。 ただし、従来の方法による分析はかなり面倒です。 このプロセスをコンピュータ化することで、手のひらの指紋をより広く使用できるようになり、犯罪の検出が大幅に増加します。 このシステムは 2004 年初頭までに設置される予定で、内務省は設置に 1,700 万ポンドの費用がかかります。 手のひらスキャン装置は通常高価であるため、多数の職場にそれらを装備するのはそれほど簡単ではないことに注意してください。
耳介形状解析技術は、人間の生体認証における最新のアプローチの 1 つです。 安価な Web カメラでも、比較と識別のためのかなり信頼できるサンプルを生成できます。 この方法は十分に研究されていないため、科学技術文献で現在の状況に関する信頼できる情報を見つけることができなかったことに注意してください。
習慣や個人の習慣（香水の使用、食事、薬物の使用など）に依存しているにもかかわらず、匂いで人を区別する犬の能力と体臭への遺伝的影響の存在により、この特性を考慮することが可能になります。バイオメトリクスの個人認証への使用に関して有望です。 現在、「電子鼻」システムの開発がすでに進行中です（図11）。 原則として、「電子鼻」は、臭気物質の周期的な知覚モードで動作する 3 つの機能ユニットからなる複雑なシステムです。サンプリングおよびサンプル準備システム、特定の特性を持つセンサーのラインまたはマトリックス、および信号処理です。センサーマトリックスの単位。 この技術は、耳の形状分析と同様、生体認証の要件を満たすにはまだ長い道のりがあります。
結論として、信頼できる生体認証サービスが最終的にどこで、どのように、どのような形で提供されるかを予測するのは時期尚早です。 しかし、肯定的で信頼性が高く反駁できない検証結果を得るには、生体認証なしでは不可能であることは明らかです。 したがって、近い将来、パスワードと PIN コードが、より信頼性の高い承認と認証の新しい手段に取って代わられる可能性があります。
ComputerPress 3 "2002
