Исследование и разработка алгоритма биометрической аутентификации по отпечаткам пальцев

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА БИОМЕТРИЧЕСКОЙ АУТЕНТИФИКАЦИИ ПО ОТПЕЧАТКАМ ПАЛЬЦЕВ Василенко А.А.

Василенко Артем Андреевич - студент, кафедра компьютерной и информационной безопасности, факультет кибернетики, Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики,

г. Москва

Аннотация: для обеспечения высоких качественных характеристик получения отпечатков пальцев необходимо систематизировать и обобщить значимую информацию, оценить характерные черты и признаки у кожного покрова ладоней человека. Кожный покров человека состоит из трех основных слоев: эпидермис, дерма и подкожный жировой слой. В данной статье анализируются различные алгоритмы и методы биометрической аутентификации. Метод оптического сканирования пальцев, метод полупроводникового сканирования и метод ультразвукового сканирования. Это основные методы, которые используются в наше время. Каждый из этих методов имеет определенную структуру. Выявлены их сильные стороны и недостатки, в результате проведено сравнение и даны рекомендации по их использованию. Ключевые слова: биометрия, алгоритмы, отпечатки пальцев, технологии.

УДК 004.93

Метод оптического сканирования отпечатков пальцев являются самым старым методом захвата и сравнения отпечатков пальцев. Этот метод основан на захвате оптического изображения отпечатка. По сути, это фотография отпечатка пальца, которая после захвата обрабатывается с использованием специальных алгоритмов для обнаружения уникальных узоров на поверхности, таких как гребней и уникальных завиток, анализируя самые светлые и темные участки изображения [1].

В основе метода полупроводникового сканирования лежит использование для получения изображения поверхности пальца свойств полупроводников, изменяющихся в местах контакта гребней папиллярного узора с поверхностью сканера.

Метод ультразвукового сканирования самый новый. Ультразвуковые сканеры (Ultrasonic Scanners) сканируют поверхность пальца ультразвуковыми волнами. Расстояния между источником волн и гребешковыми выступами и впадинами папиллярного узора измеряются по отраженному от них эху. Качество получаемого изображения в десятки раз лучше, чем у любого другого представленного на биометрическом рынке метода. Кроме того, данный способ практически полностью защищен от муляжей, поскольку позволяет помимо отпечатка папиллярного узора пальца получать информацию и о некоторых других характеристиках (например, о пульсе). Основным недостатком ультразвукового метода является высокая цена сканеров данного вида по сравнению с оптическими и полупроводниковыми сканерами и большие размеры относительно оптических и полупроводниковых устройств.

Проанализировав принципы функционирования каждого метода, а также выявив их достоинства и недостатки для более структурированного представления дальнейшей возможности формирования рекомендаций по применению каждого из методов, составляю сравнительную таблицу методов получения отпечатков пальцев (Таблица 1. Сравнительная таблица методов сканирования).

Таблица 1. Сравнительная таблица методов сканирования

Параметр Оптическое сканирование П/П сканирование УЗ сканирование

Габариты 50х30х20 мм 30х20х20 мм 60х40х20

Стоимость реализации Средняя Низкая Высокая

Разрешение изображения 600 dpi 500 dpi 2400 dpi

Долговечность Медленный износ Быстрый износ Медленный износ

Чувствительность к муляжам Нет Да Да

Чувствительность к загрязнениям Да Нет Нет

Данная таблица позволяет наиболее наглядно оценить общие характеристики технологии методик сканирования, однако однозначно сказать, какая из методик обладает только достоинствами или же наоборот, довольно тяжело. Все дело в том, что при выборе сканера необходимо руководствоваться критериями, которые являются наиболее превалирующими в конкретном случае.

В работе проанализированы основные сканирующие методы и алгоритмы получения отпечатков пальцев и принцип их функционирования. Были выявлены сильные и слабые стороны каждого метода. Рассмотрены области применения каждого метода сканирования.

Оптические сканеры отпечатков пальцев не стоит использовать в помещениях, где присутствуют различные загрязнения, в том числе пыль и высокий уровень влажности. Они скорее подойдут для использования в офисах или других относительно чистых помещениях [3].

В связи с повышенной изнашиваемости устройств полупроводникового сканирования наиболее благоприятным будет использование таких устройств в системах ограниченного доступа с небольшим потоком пользователей.

Ультразвуковая методика отвечает все показателям качества и точности сканирования, однако имеет высокую стоимость, в связи с чем можно сказать, что она может быть использована в любой сфере, однако следует учитывать высокую стоимость данных систем, а, следовательно, рациональность её использования.

Стоит отметить, что методы сканирования крайне стремительно развиваются, причём не только увеличивается количество методов реализации сканеров, как в случае с возникновением ультразвуковой методики, но и совершенствуются уже существующие методы. Так со временем практически везде будут решены проблемы муляжей, кроме случая ультразвуковой технологии, поскольку данной проблемы у неё нет, а также габаритов, это касается оптических сканеров [4].

Учитывая тенденции развития, предположу, что со временем стоимостный недостаток ультразвуковой технологии будет решён, а также появятся новые сферы использования систем сканирования отпечатков пальцев.

Список литературы

1. Задорожный В.В. Идентификация по отпечаткам пальцев // PC Magazine / Russian Edition, 2004. № 1. C. 5.

2. Демин А.А., Карпунин А.А., Ганев Ю.М. Методы верификации и валидации сложных программных систем // Программные продукты и системы, 2014. № 108. С. 229-233.

3. Репин М., Машков Д., Сакулина А. Биометрическая аутентификация: проблемы будущего // Информационная безопасность, 2009. № 6. С. 41.

4. Макеев С.С. Биометрия? Биометрия. Биометрия! // Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы в XXI веке. Сборник научных трудов молодежной научно-технической конференции, 2000. С.102-105.