تشخیص چهره از طریق بیومتریک عنبیه چشم

بیومتریک طریق تشخیص چهره ازعنبیه چشم

(Iris Recognition)

�: ا�ال�س�ال�م�یک�ا�ر�ش�ن�ا�س� ف�ن�ا�و�ر�ی� ا�ط�ال�ع�ا�ت� س�ی�د�م�ح�م�د�ح�س�ن� ش�ی�خ�

�: 1395س�ا�ل�

ف�ص�ل� ا�و�ل� :�

س�ی�س�ت�م� ب�ی�و�م�ت�ر�ی�ک�

مقدمه :يونان�ي از كلم�ه بيومتري�ك ب�ه معناي زندگ�ي و كلم�ه biosكلم�ه metrikos به معناي

اندازه گيري تشكي�ل شده اس�ت. هم�ه م�ا م�ي داني�م ك�ه براي شناس�ايي یکدیگ�ر از ي�ك سري

ويژگ�ي هاي�ي اس�تفاده م�ي كني�م ك�ه براي ه�ر شخ�ص ب�ه طور انحص�اري م�ی باشد. به عنوان

نمون�ه مس�ئله تشخی�ص هوی�ت از طری�ق عنبی�ه جزئ�ی از دان�ش بیومتری�ک اس�ت. بیومتریک در

ارتباط ب�ا شناس�ای�ی افراد بر اس�اس ویژگی هاي رفتاري ی�ا زیس�تی آنهاس�ت که اخیراً مورد

توج�ه عموم�ی قرار گرفت�ه اس�ت. ب�ه نظ�ر می رس�د بیومتری�ک ب�ه طورگس�ترده اي جزء اساسی

از تکنولوژ�ي شناس�ایی افراد قرار بگیرد ای�ن تکنولوژ�ي درحال رش�د س�ریعی می باشد. به

پزشکی، مهندس�ی، علوم شاخه هاي در آنه�ا از رو�زافزون اس�تفاده شاه�د ک�ه ص�ورتی

داروسازي، کشاورزي، اقتصادی، مدیریتی، جامعه شناسی و غیره هستیم.

سیستم بیومتریک:س�یستم بیومتری�ک ی�ک س�یستم تشخی�ص الگ�و اس�ت ک�ه هوی�ت اشخاص را تعیی�ن ی�ا تأیید

مى کند و این عملیات را با استفاده از اطالعات بیومتریک کاربران انجام مى دهد.

بانک کاربران در بیومتریک�ى ثب�ت اطالعات ای�ن س�یستم از نخس�تین گام در اس�تفاده

اطالعات

( Data Base س�یستم اس�ت ک�ه پ�س از ثب�ت اطالعات افراد در ای�ن سامانه، دو نوع )

خدمت از سامانه بیومتریکى درخواست می شود.

- تعیین و تأیید هویت.1

- آزمایش زیست سنجی.2

تعیین و تأیید هویت:- 1

در این فرایند، سوالی که مطرح می شود این است که او چه کسی است؟

دس�تگاه بیومتری�ک پ�س از دریاف�ت داده های شخ�ص متقاض�ی ب�ه انجام عم�ل مقایس�ه می پردازد که

بان�ک اطالعات انجام م�ی ب�ا اطالعات موجود در ای�ن مقایس�ه میان اطالعات ب�یومتری�ک شخ�ص

شود.

ام�ا در فراین�د تأیی�د هوی�ت، س�والی ک�ه ب�ه دنبال پاس�خش م�ی گردی�م، ای�ن اس�ت ک�ه آیا او همان

فردی اس�ت ک�ه ادع�ا می کن�د؟ درمرحل�ه قب�ل ابتدا متقاض�ی ب�ا اس�تفاده از نام ی�ا وارد کردن رمز

عبور و ی�ا ی�ک مدرک شناس�ایی ادع�ا می کن�د ک�ه هوی�ت خاص�ی را دارد. س�پس س�امانه ب�ه مقایسه

داده های بیومتریک�ی مدع�ی ب�ا داده های ثب�ت شد�ه در بان�ک مشخصات می پردازد و ادعای وی را

مورد بررسی قرار می دهد و نتیجه را اعالم می کند.

آزمایش زیست سنجی:- 2

آزمایش زیست سنجی در سیستم بیومتریک شامل سه گام است:

گام اول - ثبت مشخصات:

کاربران با سنجش های اولیه در سیستم ثبت نام می شوند. این عمل در چندین مرحله برای ثبت اطالعات دقیق

انجام می گیرد.

گام دوم – مقایسه:( خصوصا برای toleranceمقایسه نمونه با الگوی مرجع است. در این مرحله تعیین سطوح مناسب خطای مجاز )

سنجش رفتاری از اهمیت� ویژه ای بر�خوردار است.

گام سوم - به روز رسانی:

تمامی سیستم های بیومتریک� مخ�صوصأ آن هایی که از خصوصیات رفتاری کاربر استفاده می کنند، باید برای بروز

. رسانی الگوی مرجع طراحی شده باشند

: است اساسی بخش چهار دارای ساده بیومتری سیستم یک

سنسور - بلوک اول که کار دریافت اطالعات بیومتری را بر عهده دارد. : بخش

ویژگ�ی ه�ا ک�ه اطالعات گرفت�ه شده را می گیرد و بردار بخ�ش دوم - بلوک اس�تخراج:

ویژگی های آن را استخراج می کند.

ک�ه کار مقایس�ه بردار حاص�ل شده ب�ا قال�ب ها را بر عهده بخ�ش س�وم - بلوک مقایس�ه:

دارد.

ای�ن بخ�ش هوی�ت را شناس�ایی می کن�د ی�ا هویت را قبول کرده بخ�ش چهارم - بلوک تص�میم:

یا رد میکند.

اجزاى اصلی سیستم بیومتریک:سیستم بیومتریک از سه جزء تشکیل مى شود:یک

ابزار طراحى شده در سیستم بیومتریک در حقیقت جزء اول - ابزار اندازه گیرى:

نقش واسطه با کاربر را برعهده دارد و لذا باید به راحتى توسط کاربران قابل

استفاده باشد و در عین حال احتمال خطا در آن بسیار کم باشد.

این نرم افزار که براساس الگوریتم هاى ریاضى طراحى شده جزء دوم - نرم افزار:

است، متغیرهاى سنجش شده را با الگوى مرجع موجود در بانک اطالعات مقایسه

مى کند.

در طراحى سامانه بیومتریکى، به قطعات سخت افزارى و جزء سوم - سخت افزار:

کاربرد آنها باید بیش از سایر دستگاه هاى مشابه توجه نشان داد تا در انجام

محاسبات دچار خطا نشود.

ش�ب�ک�ی�ه� ف�ص�ل� د�و�م�:

:شبکیه

بافت هاي از ب�ه دوربی�ن میباشد. شبکی�ه فیل�م نس�بت شبکی�ه و چش�م همانن�د نس�بت

از شبکیه همچنی�ن اس�ت. شده تشکی�ل مختلف�ی هاي الی�ه از ک�ه اس�ت اي گیرنده

میلیونه�ا گیرنده نوري تشکی�ل شده اس�ت ک�ه عملکرد آنه�ا عبارت اس�ت از جمع آوري

اشع�ه هاي نوری اس�ت ک�ه ب�ه آ�ن فرس�تاده م�ی شود و تبدی�ل ای�ن نوره�ا ب�ه پالسهاي

پالسهاي ای�ن آنج�ا ب�ه مغ�ز رس�یده و در نوري از عص�ب ب�ا عبور الکتریک�ی اس�ت ک�ه

الکتریکی به تصویر تبدیل می شود.

انواع گیرنده هاي نوري در شبکیه :

گیرنده هاي میله اي :

تقریب�ا ک�ه اي میل�ه هاي و 125 گیرنده در شب دی�د در دارن�د آنه�ا وجود از میلیون

محیط پیرامون به ما کمک می کنند.

گیرنده هاي مخروطی :

میلیون از آنه�ا وجود دارن�د در دیدن رنگهاي مختلف 6گیرنده هاي مخروط�ی ک�ه تقریب�ا

به ما کمک می کنند.

قرار طریق ای�ن از هوی�ت تشخی�ص ک�ه اس�ت شبکی�ه در موجود خون�ی رگهاي الگوي ای�ن

. مقابل در و اس�ت گرفت�ه قرار چش�م درون مکان�ی در شبکی�ه اینک�ه عل�ت ب�ه اس�ت گرفت�ه

. شود می قلمداد پایدار هویت تشخیص روش یک عنوان به نیست چشم از خارج محیط

خ�ط هاي قرم�ز نشان دهنده رگ هاي خون�ی و قس�مت زرد رنگ نشان دهنده مکان

دیس�ک نوري اس�ت. دایره اي ک�ه در شک�ل وجود دارد مکان اس�ت ک�ه توس�ط دستگاه

براي استخراج ویژگی اسکن شده است.

تکنولوژي دستگاه هاي اسکن:

:دستگاه هاي اسکن شبکیه از سه بخش عمده تشکیل شده اند

- قسمت تصویر برداري و پردازش سیگنال:1

- قسمت تطبیق دهنده:2

- قسمت نمایش دهنده:3

: - قسمت تصویر برداري و پردازش سیگنال1

از اسکن شده تص�ویر تبدی�ل و س�پس برداري تص�ویر دوربین�ی جه�ت بخ�ش شام�ل ای�ن

شبکیه به فرمت دیجیتال می باشد.

- قسمت تطبیق دهنده: 2

ای�ن بخ�ش شام�ل ی�ک س�یستم کامپیوتري اعتبارس�نجی و تشخی�ص هوی�ت اس�تفاده کننده می

باشد.

- قسمت نمایش دهنده: 3

در این بخش پیچیدگی هاي و یکتاي شبکیه به صورت یک قالب نمایش و ذخیره می شود

انجام بصورت کامال آ�ن مشکلتری�ن بخ�ش براي اخ�ذ تص�ویر و بخ�ش پردازش قس�مت

صحیح م�ی باش�د و ب�ه ای�ن دلی�ل اس�ت که شخ�ص مورد نظردر ط�ی انجام ای�ن پروس�ه باید

همکاري کامل داشته باشد.

اس�تفاده کننده ابتدا بای�د چش�م خود را در مقاب�ل لن�ز دس�تگاه اس�کن شبکی�ه در فاصله

اخ�ذ تصویري خوب براي ک�ه ای�ن هنگام بس�یار مه�م اس�ت نزدی�ک قراردهد. در بس�یار

باید کننده اس�تفاده همچنی�ن گیرد. قرار دس�تگاه روبروي حرک�ت ب�ی کامال شخ�ص

هرگون�ه عینک�ی ک�ه ب�ه چش�م دارد را قب�ل از اخ�ذ تص�ویربرداشته ت�ا از انعکاس نور توسط

عینک و یا لنز و تداخل آنها با سیگنالهاي شبکیه جلوگیري شود.

در ای�ن لحظه استفاده کننده از درون لنزمتوجه نور سبز رنگی که درون پشت زمینه سفید

قرار دارد خواه�د شد. هنگام�ی ک�ه دس�تگاه فعال م�ی شود، نور س�بز در درون مسیر دایره

اي رن�گ شروع ب�ه حرک�ت م�ی کن�د و تص�ویري از شبکی�ه از درون مردم�ک چش�م تهی�ه می

تص�ویر از شبکی�ه گرفت�ه م�ی شود. ب�ا توج�ه ب�ه همکاري استفاده کننده 5 ت�ا 3 کند. معموال

ای�ن مرحل�ه م�ی توان�د بیشت�ر از ی�ک دقیق�ه ب�ه طول کشد. ک�ه نس�بت ب�ه اخذ و پردازش

تص�ویر روشهاي دیگ�ر تشخی�ص هوی�ت زمان بس�یار زیادي ب�ه حس�اب م�ی آید. این زمان

براي دستگاه اسکن قرنیه تقریبا برابر دو ثانیه می باشد.

در مرحل�ه اس�تخراج ویژگ�ی هاي منحص�ر ب�ه فرد مزی�ت روش شبکی�ه در ای�ن اس�ت که

فاکتورهاي ژنتیکی تایین کننده الگوي شبکیه نیستند.

ای�ن موضوع باع�ث می شوند که شبکیه داراي ویژگی هاي منحصر به فرد قوي باشد.

نقط�ه منحص�ر ب�ه فرد اطالعات�ی م�ی توان اس�تخراج کرد ک�ه نس�بت به 400 از شبکی�ه ت�ا

نقطه است بسیار روش دقیق تري است. 40 تا 30اسکن اثر انگشت که

در مرحل�ه تولی�د قال�ب، ویژگ�ی هاي اس�تخراج شده منحص�ر ب�ه فرد از الگوي رگهاي خونی

بای�ت م�ی باشد. لذا یک�ی از کوچکترین 96 شبکی�ه اس�اس تشکی�ل ای�ن قال�ب م�ی باشن�د ک�ه

قال�ب هاي تشخی�ص هوی�ت در نظ�ر گرفت�ه م�ی شود. ای�ن حج�م براي دس�تگاه اس�کن قرنیه

بایت می باشد. 512 تا 256بین

ف�ص�ل� س�و�م�:� ع�ن�ب�ی�ه

عنبه:

عنبی�ه قس�مت رنگ�ی چش�م اس�ت ک�ه ترکیب�ی اس�ت از نوع�ی ماهیچ�ه ب�ه شک�ل دایره با

ی�ا توری مانن�د ک�ه در پی�ش از تول�د انس�ان شکل ی�ک س�ری خطوط شعاع�ی، الی�ه ای

گرفته است و تا زمان مرگ تقریباً هیچ تغییری نمی کند.

این ماهیچه شامل یکسری کارکترها مانند:

خطوط، حلقه ها، حفره ها، شیارها، تارها، لکه ها و... است که قابل تفکیک می باشند.

می توان گفت که عنبیه چشم همه افراد با یکدیگر متفاوت است.

نحوه تصویر برداری از عنبیه:

که مجه�ز ب�ه سنسورمخصوص قرمز مادونتص�ویر عنبی�ه معموالً توس�ط ی�ک دوربی�ن ت�ک رن�گ 

این�چ باشد ۱۸اس�ت گرفت�ه م�ی شود. معموالً فاص�له دوربی�ن ت�ا چش�م بای�د چیزی در حدود

که ب�ا تاب�ش نور ب�ه عنبی�ه و ب�ا بازتاب آ�ن اندازه گیری می شود و فراین�د پردازش بدی�ن شکل

اس�ت ک�ه ابتدا مکان و اندازه مردم�ک در تص�ویر مشخ�ص شده و س�پس ب�ا ب�ه دست آوردن

ب�ه شکل دارد قرار دایره دو ای�ن میان در ک�ه عنبی�ه تص�ویر کلی�ه عنبی�ه، اندازه و مکان

مس�تطیلی ب�ا ابعاد معی�ن تبدی�ل م�ی شود، ای�ن تکنی�ک باع�ث م�ی شود ت�ا ب�ا کوچ�ک یا بزرگ

بعدی فرایندهای انجام در تا بمان�د ثاب�ت تقریباً شک�ل مس�تطیل تص�ویر مردم�ک شدن

مشکلی نباشد.

معی�ن ابعاد ب�ا مس�تطیلی در موجود به تص�ویر تبدی�ل ب�ا قابلی�ت ، دارای مشخص�ه های�ی

کدهای باینری اس�ت، در ای�ن تبدی�ل ه�ا روش های مختلف�ی وجود دارد ک�ه ه�ر ی�ک مزایا و

معای�ب خودرا دارند. پ�س از بدس�ت آوردن الگوی باینری، ب�ا اس�تفاده از بدست آوردن

فاص�له بی�ن الگوی موجود ب�ا الگوی بدس�ت آمده م�ی توان نتیج�ه تطبی�ق را بدست آورد.

در روش های دیگری ب�ا برداش�ت چن�د نمون�ه از قس�متی از تص�ویر عنبی�ه ک�ه مشخصات

قاب�ل توجه�ی دارد، در زمان تشخی�ص ب�ا اس�تفاده از نمون�ه های ذخیره شده و مکان یابی

نمونه ها، عنبیه افراد قابل تشخیص است.

ش�ک�ل� ا�س�ک�ن� ا�ز� ن�ق�ا�ط� م�خ�ت�ل�ف� ع�ن�ب�ی�ه�

در زمان اسکن، دستگاه بخش های زیر را از یکدیگر شناسایی می کند:

بخش اول - مرکز حدقه

بخش دوم - حد فاصل حدقه و عنبیه

بخش سوم - مژه و ابرو

س�پس اس�کنر از ای�ن بخ�ش ه�ا نقوش داخ�ل عنبی�ه را شناس�ایی م�ی کن�د و ب�ا توج�ه ب�ه سایه

رنگ های به دست آمده این نقوش را به دیتای فایل پردازش و ذخیره تبدیل می کند.

بعضی کاربردهاي شناسایی افراد بر اساس عنبیه:

ورود به کامپیوتر؛ به عنوان یک رمز عبور زنده

کنترل مرزهاي ملی؛ عنبیه به عنوان یک گذرنامه زنده

دستیابی مطمئن به ماشین خودپرداز در بانک

سفر هوایی بدون بلیط

گواهینامه هاي رانندگی و دیگر مدارك شخصی

و ... موارد قانونی، شناسنامه، یافتن گمشده یا اشخاص تحت تعقیب

شناسایی از روی عنبیه:

طرح پیچیده مانن�د چی�ن، نوار و کمان تشکی�ل شده ک�ه آ�ن ب�ه ی�ک عامل 266عنبی�ه حدود

شناس�ایی منحص�ر ب�ه فرد تبدی�ل م�ی کند. اندازه س�وراخ عنبی�ه ک�ه ب�ه شدت نور بستگی دارد

در تشخی�ص هوی�ت از روی آ�ن نق�ش مهم�ی دارد. از ای�ن گذشت�ه، شدت نور بای�د به اندازه ای

ف�ن آوری اسکن باش�د ت�ا ح�س گ�ر بتوان�د هم�ه جزئیات عنبی�ه را ب�ا دق�ت کاف�ی دریاف�ت کند.

میالدی توس�ط جان دوگمان از دانشگاه کمیریج 1990عنبی�ه برای اولی�ن بار در اواس�ط ده�ه

انگلستان معرفی شد.

نتیجه گیری:پیشرف�ت های اخی�ر در تکنولوژ�ی اطالعات و همچنی�ن نیاز روزافزون ب�ه امنی�ت بیشت�ر، منجر

ب�ه توس�عه س�یستم های هوشمن�د تشخی�ص هوی�ت بر اس�اس خص�وصیات بیومتری�ک انسان

شده.

در س�یستم های بیومتری�ک از خص�وصیات فیزیولوژیک�ی ی�ا رفتاری ه�ر شخ�ص برای تشخیص

هویت دقیق او استفاده می کنند.

ویژگیهای معمول مورد اس�تفاده در ای�ن س�یستم ه�ا عبارتن�د از: چهره، اث�ر انگش�ت، صدا،

نمودارهای حرارت�ی چهره، عنبی�ه، شبکی�ه، طرز راه رفت�ن، نقوش ک�ف دس�ت، هندس�ه دست

و ... .

کاربردهای و در بقی�ه کار شده است از بیشت�ر انگش�ت اث�ر ه�ا، روی ای�ن ویژگ�ی بی�ن از

قانون�ی از ای�ن ویژگ�ی اس�تفاده م�ی شود.

پایان مهندس سیدمحمدحسن شیخ االسالمی

1395سال