1.1.6 Идентификация по радужной оболочке глаз

На сегодняшний день существует много различных биометрических технологий. И все они используют различные признаки человека, уникальные для каждой личности. Наибольшее распространение среди биометрических технологий получила идентификация по отпечаткам пальцев. Правда, в последнее время все большую и большую популярность приобретает использование в качестве рабочего признака радужной оболочки глаза. И, если задуматься, в этом нет абсолютно ничего удивительного. Дело в том, что радужная оболочка — элемент достаточно уникальный. Во-первых, она имеет очень сложный рисунок, в ней много различных элементов. Поэтому даже не очень качественный ее снимок позволяет точно определить личность человека. Во-вторых, радужная оболочка является объектом довольно простой формы (почти плоский круг). Так что во время идентификации очень просто учесть все возможные искажения изображения, возникающие из-за различных условий съемки. Ну и, наконец, в-третьих, радужная оболочка глаза человека не меняется в течение всей его жизни с самого рождения. Точнее, неизменной остается ее форма (исключение составляют травмы и некоторые серьезные заболевания глаз), цвет же со временем может измениться. Это придает идентификации по радужной оболочке глаза дополнительный плюс по сравнению со многими биометрическими технологиями, использующими относительно недолговечные параметры, например геометрию лица или руки.

Кстати, у идентификации личности по радужной оболочке глаза есть еще одно серьезное преимущество. Дело в том, что некоторые биометрические технологии страдают одним недостатком. При установке в настройках системы идентификации высокой степени защиты от ошибок первого рода (вероятность ложного допуска) вероятность появления ошибок второго рода (ложный недопуск в систему) возрастает до непозволительно высоких величин - нескольких десятков процентов. Так вот, идентификация по радужной оболочке глаза полностью избавлена от этого недостатка. В ней соотношение ошибок первого и второго родов является одним из лучших на сегодняшний день. Для примера можно привести несколько цифр. Исследования показали, что при вероятности возникновения ошибки первого рода в 0,001% (отличный уровень надежности) вероятность появления ошибок второго рода составляет всего лишь 1%.

К сожалению, есть у рассматриваемой технологии и недостатки. И первым из них является относительно высокая стоимость оборудования. И действительно, для проведения исследования нужна как минимум камера, которая будет получать начальное изображение. А стоит это устройство гораздо дороже, чем, например, сенсор отпечатков пальцев. Кроме того, она требует довольно много места для размещения. Все это ограничивает область использования идентификации личности по радужной оболочке глаза. На сегодняшний день она применяется в основном в системах допуска на различные объекты как гражданского, так и военного назначения.

Первым этапом идентификации по радужной оболочке глаз, является получение исследуемого изображения. Делается это с помощью различных камер. Причем стоит отметить, что большинство современных систем предполагает использование для идентификации не одного снимка, а нескольких. Они необходимы для получения более полного изображения радужки, а также могут использоваться при некоторых способах защиты от муляжей .

Второй этап — выделение изображения радужной оболочки глаза. Вообще-то, особой сложности он не представляет. Радужка — это достаточно темная (относительно белка глаза) почти плоская фигура, более или менее похожая на круг. Кроме того, внутри нее должна находиться еще одна окружность, дающая сильные блики (зрачок). Сегодня разработано множество способов точного получения границы радужной оболочки по описанным признакам. Единственной проблемой являются области, закрытые веками. Впрочем, она решается с помощью создания в течение одного сеанса нескольких снимков. Ведь векам присущи непроизвольные движения, дрожание. Таким образом, то, что скрыто на одном снимке, может оказаться видно на другом. Кроме того, на радужной оболочке глаза настолько много разнообразных элементов, что, по некоторым данным, для надежной идентификации достаточно всего лишь 30-40 процентов из них. Так что многие системы вообще игнорируют закрытые области без заметного ущерба для надежности.

Следующий этап идентификации — это приведение размера изображения радужки к эталонному. Это нужно по двум причинам. Во-первых, в зависимости от условий съемки (освещенность, расстояние для объекта) размер изображения может изменяться. Соответственно и элементы радужки тоже будут получаться разными. Впрочем, с этим особых проблем не возникает, так как задача решается путем масштабирования. А вот со второй причиной дела обстоят не так хорошо. Дело в том, что под воздействием некоторых факторов может меняться размер самой радужки. При этом расположение ее элементов относительно друг друга становится несколько иным. Для решения этой задачи используются специально разработанные алгоритмы. Они создают модель радужной оболочки глаза и по определенным законам воссоздают возможное перемещение ее элементов.

Следующим действием является преобразование полученного изображения радужной оболочки глаза в полярную систему координат. Это существенно облегчает все будущие расчеты. Ведь радужка — это почти круг, а все основные ее элементы располагаются по окружностям и перпендикулярным им прямым отрезкам. Кстати, в некоторых системах идентификации этот этап неявный: он совмещен со следующим.

Пятым шагом в процессе идентификации личности является выборка элементов радужной оболочки глаза, которые могут использоваться в биометрии. Это самый сложный этап. Проблема заключается в том, что на радужной оболочке нет каких-то характерных деталей. А поэтому нельзя использовать ставшими привычными в других биометрических технологиях определения типа какой-то точки, ее размера, расстояния до других элементов и т. д. В данном случае используются сложные математические преобразования, осуществляющиеся на основе имеющегося изображения радужки.

Ну и, наконец, последним этапом идентификации человека по радужной оболочке глаза является сравнение полученных параметров с эталонами. И у этого действия есть одно отличие от многих других подобных задач. Дело в том, что при выделении уникальных характеристик необходимо учитывать закрытые области. Кроме того, часть изображения может быть искажена веками или бликами от зрачка. Таким образом, некоторые параметры могут существенно отличаться от эталонного. Впрочем, эта проблема довольно легко решается благодаря избыточному содержанию на радужной оболочке глаза уникальных для каждого человека элементов. Как мы уже говорили, совпадения 40% из них достаточно для надежной идентификации личности. Остальные же могут считаться «испорченными» и просто-напросто игнорироваться.

Несмотря на некоторые недостатки, технология идентификации личности по радужной оболочке глаза является весьма перспективной. Особенно хороша она благодаря своей надежности и хорошему соотношению ошибок первого и второго рода для систем доступа к различным гражданским и военным объектам. Ну а если учесть еще и неизменность радужки в течение всей жизни человека, то становится понятно, что эта технология вполне может быть использована для создания биометрических паспортов, о которых в последнее время ведется множество споров во многих странах мира.