CHƯƠNG 1 CƠ BẢN VỀ NHẬN DẠNG MẪU VÂN TAY 1. Các phương pháp định danh cá nhân Nhận dạng cá nhân là một nhu cầu cần thiết trong quản lý con người, trong an toàn bảo mật thông tin từ cấp quốc gia đến từng đối tượng trong xã hội. Để định danh, người ta sử dụngphổ biến các phương pháp như: thẻ bài truyền thống (ví dụ dùng chìa khóa…), phương pháp dựa vào trí thức (ví dụ dùng mật khẩu và PIN – Personal Identification Number). Thực tế cho thấy, các phương pháp truyền thống kém hiệu quả, tính an toàn thấp, khó nhớ (mật khẩu có thể bị người khác đoán; các thẻ bài có thể bị đánh cắp) … Để đảm bảo an toàn, bảo mật thông tin cao, các phương pháp nhận dạng hiện đại với các đặc trưng sinh trắc học được sử dụng như: ảnh khuôn mặt, ảnh mống mắt, giọng nói, ảnh vân tay, ảnh bàn tay, chữ ký, dáng đi, cấu trúc tĩnh mạch, thành phần hóa học của mùi mồ hôi người.
NHẬN DẠNG NGƯỜI (dựa theo sinh trắc học) THEO HÀNH VI THEO CẤU TRÚC VẬT LÝ Thao Nhận Nhận Nhận Nhận Nhận Nhận Nhận tác dạng dạng dạng dạng dạng dạng dạng gõ chữ giọng mặt vân mống nhịp tĩnh phím ký nói người tay mắt tim mạch Hình 1.1: Phân loại các phương pháp nhận dạng người Nhận dạng bằng sinh trắc học là gì? Nhận dạng bằng sinh trắc học là việc định danh một cá nhân dựa trên các đặc trưng về hành vi hay cấu trúc vật lý của một cá nhân có khả năng tin cậy và phân biệt được với đối tượng khác. Từ đó, người ta chia nhận dạng bằng sinh trắc học thành hai loại chính (Hình 1.1): phương pháp 3 nhận dạng dựa trên hành vi và phương pháp nhận dạng dựa theo cấu trúc vật lý của con người. Phương pháp định danh dựa trên sinh trắc học hành vi Phương pháp nhận dạng dựa trên hành vi là xác định một vài hành vi điển hình của con người như: cách dùng bút khi viết, khi ký, cách ấn phím để nhập mật khẩu trên bàn phím, giọng nói của người… 1. Phương pháp định danh từ thao tác gõ phím Công nghệ xác thực hành vi như sử dụng bàn phím hoặc các thao tác trên điện thoại thông minh (Smartphone) được nhiều người dùng ưa chuộng.
Công nghệ này xác thực người đầu tiên đăng nhập ứng dụng và cũng chính là người cuối cùng thoát ra.2: Sinh trắc học hành vi Behavioral Biometrics Tổ chức dịch vụ tài chính Danske Bank của Đan Mạch là những đơn vị đầu tiên đưa vào ứng dụng trên phần mềm phân tích BehavioSec để tạo ra một "dấu ấn nhận thức" có thể tạo ra báo động và ngăn chặn truy cập vào tài khoản cá nhân khi người dùng có những sai lệch trong khi đăng nhập.Phương pháp nhận dạng hành vi người qua chữ ký Nhận dạng chữ ký (Signature Verification): Chữ ký của mỗi người khác nhau và có những đặc điểm riêng biệt nên thường được dùng để phân biệt người này với người khác. Hệ thống nhận dạng chữ ký tự động không chỉ khảo sát hình dạng của chữ ký mà còn khảo sát quá trình động khi người dùng đang ký. Như vậy, 4 nhận dạng chữ ký là một trong những phương pháp nhận dạng sinh trắc học dựa trên hành vi khi người sử dụng bút ký (hình 1. Hiện nay, có nhiều lĩnh vực ứng dụng nhận dạng chữ ký như: xác nhận giao dịch như hợp đồng, thẻ trả tiền, hay đăng nhập mạng thông qua thiết bị cầm tay.
Phương pháp nhận dạng người qua giọng nói Nhận dạng giọng nói (Voice Verification) là kết quả của các tác động vật lý giữa các thành phần: các dây thanh âm, vòm miệng, vùng thanh âm, răng, vùng xoang và phần bên trong các mô tế bào miệng của người. Về mặt phát âm, giọng nói có thể xem là hành vi, vì khi nói một từ, mỗi người có thể phát âm to, nhỏ, nhanh, chậm khác nhau phụ thuộc trạng thái tâm lý của người nói như: giận, hờn, vui, buồn…Như vậy, hệ thống nhận dạng giọng người nói dựa trên kết quả phân tích sóng và áp lực không khí thu được khi một người nói. Do đó, nhận dạng giọng nói là sự kết hợp của hai phương pháp nhận dạng hành vi và nhận dạng kiến trúc vật lý. Trong thực tế, nhận dạng giọng nói có thể không chính xác do môi trường thường bị tác động từ các tạp âm khác.
Các phương pháp định danh dựa trên cấu trúc vật lý Phương pháp nhận dạng dựa trên cấu trúc vật lý dựa vào một số tính chất vật lý (hay đặc trưng vật lý) để xác định cá nhân như: ảnh bàn tay, ảnh vân tay, ảnh mống mắt, ảnh khuôn mặt, nhịp tim … Để phân biệt tốt đối tượng cần nhận dạng dựa theo cấu trúc vật lý, điều kiện cần đảm bảo đối với các đặc trưng sinh trắc học của từng cá nhân là: - Tính duy nhất (Uniqueness): tránh hai hoặc nhiều đối tượng có chung đặc trưng; - Tính bất biến theo thời gian (Invariance to Time): tránh đặc trưng thay đổi; - Tính đo được (Mesuarability): luôn trích chọn được đặc trưng của người dùng; - Tính phổ biến (Univerality): đảm bảo mỗi cá nhâncócác đặc trưng cần đo. Chúng ta xét năm phương pháp chính dựa trên cấu trúc vật lý phổ biến như sau. Phương pháp nhận dạng khuôn mặt Nhận dạng khuôn mặt (Face Recognition): Mỗi người sinh ra có một khuôn mặt riêng, trở thành mộtmã khóa để phân biệt người này với người khác. Mỗi khuôn mặt có nhiều điểm mốc, nhiều phần lồi lõm, tạo nên các điểm riêng biệt trênmặt 5 người.
Những đặc điểm trên khuôn mặt được gọi là các điểm nút. Mỗi mặt người có khoảng 80 điểm nút. Hệ thống nhận diện khuôn mặt qua một số điểm nút như: khoảng cách giữa hai mắt; chiều rộng của mũi; độ sâu của hốc mắt; hình dạng của xương gò má; độ dài của xương hàm… Các điểm nút trên được đo, mã hóa và được gọi là các đặc điểm của mặt (FacePrint) đại diện cho mỗi khuôn mặt trong cơ sở dữ liệu. Hệ thống nhận dạng mặt người có thể chia thành hai loại chính: i) dùng để định danh cá nhân trong môi trường đã biết với một khoảng cách hằng số cho trước; ii) định danh cá nhân từ một nhóm người với môi trường động và khoảng cách ngẫu nhiên.
Nhận dạng với trường hợp một tương đối đơn giản; trong trường hợp thứ hai phức tạp hơn. Tuy nhiên, nhận diện khuôn mặt sử dụng các mẫu 3D sử dụng độ sâu và trục của các phần trên khuôn mặt không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng. Vì thế, việc nhận dạng khuôn mặt 3D có thể sử dụng trong bóng tối và có thể nhận ra từ nhiều góc độ chênh lệch lên tới 90 độ [10]. Phương pháp nhận dạng người qua mống mắt Nhận dạng mống mắt (Iris Scanning): Mống mắt có thể xác định tính duy nhất của con người.
Mống mắt bắt đầu hình thành từ tuần thứ tám của bào thai và không thay đổi trong suốt cuộc đời con người. Các thuộc tính có thể nhận thấy của mống mắt là: quầng mắt, rãnh mắt, tàn nhang…Hệ thống nhận dạng người dựa trên mống mắt là rất an toàn, vì mống mắt có tới 2000 đặc điểm duy nhất được phát triển vào những năm 1980 và là một trong những sinh trắc học nổi tiếng nhất. Hệ thống này thường dùng camera để thu và xử lý lưu trữ dưới dạng các mã mống mắt (IrisCode) và đối sánh các mã này để định danh một cá nhân nào đó. Nhận dạng vân tay Việc sử dụng vân tay để định danh một cá nhân nào đó là do vân tay có tính duy nhất và bền vững.
Xác suất trùng lặp một vân tay là 0 6 Hình 1.3: Công nghệ quét vân tay trên iPhone Ngày nay, trong tất cả các phương pháp nhận dạng sinh trắc học, ảnh vân tay được sử dụng thông dụng và mang lại hiệu quả cao trong việc định danh một cá nhân. Hiện nay, nhận dạng vân tay đã và đang được sử dụng khá phổ biến trên các thiết bị điện tử như máy tính xách tay đặc biệt là các thiết bị di động. Craig Federighi, Phó chủ tịch cấp cao của Apple về công nghệ phần mềm công bố với các nhà phát triển tại hội nghị WDC 2014: có hơn 83% người dùng iPhone 5s sử dụng bảo mật vân tayTouchID để bảo vệ thiết bị của mình (Hình 1. Máy quét tĩnh mạch lòng bàn tay Thiết bị quét tĩnh mạnh lòng bàn tay (Palm Vein Reader) được sử dụng nhiều ở các trường học trên thế giới và ứng dụng trong bệnh viện nhiều năm qua (Hình 1.
Thiết bị quét tĩnh mạnh có thể là thế hệ tiếp theo được dùng trên máy tính xách tay của khối doanh nghiệp, thậm chí có thể là thiết bị đầu cuối tại các cửa hàng bán lẻ.4: Máy quét tĩnh mạch lòng bàn tay Sinh trắc học Palm Vein Reader sử dụng tia hồng ngoại chụp ảnh mẫu tĩnh mạch duy nhất của mỗi cá nhân và được kiểm tra thông qua máy quét với mô hình được đăng kí trước. Fujitsu là nhà sản xuất đầu tiên thương mại hóa công nghệ tĩnh mạch lòng bàn tay vào năm 2004 với máy quét nhỏ gọn tích hợp vào các máy ATM của Ngân hàng Tokyo-Mitsubishi, và công nghệ này cũng được ứng dụng vào máy tính xách tay của hãng. Fujitsu cũng bắt đầu triển khai máy quét tĩnh mạch này trên điện thoại thông minh vào hồi tháng 3 năm 2014. Nhịp tim- Cardiac Rhythm Mọi người có thể quen thuộc với thiết bị đọc điện tâm đồ khi đi khám sức khỏe tổng thể.
Công nghệ điện tâm đồ không quá nhiều đột phá. Những gì xuất hiện trên bản đồ sinh trắc học chỉ là các thiết bị cảm biến nhỏ kết nối với nhịp tim người. Hệ thống tín hiệu đeo trên người có thể xác nhận các nhịp tim riêng biệt từng cá nhân.5: Mô hình Nymi sử dụng công nghệ Cardiac Rhythm Thiết bị đeo Nymi (Hình 1.5) hoạt động dựa trên các tín hiệu, nhịp đập được các bác sĩ đo từ cổ tay hoặc bàn tay. Yêu cầu cơ bản là 2 điểm tiếp xúc kết nối qua 8 bộ điều khiển trung tâm tạo nên hệ thống mạch.
Các thiết bịthu thập thông tin điện tâm đồcó giá trị, nhưng cũng đủ đểphục vụ trong ngành xác thực sinh trắc học. So sánh các phương pháp nhận dạng bằng đặc trưng vật lý Theo phân tích (Hình 1.6) tổng số ứng dụng công nghệ nhận dạng vân tay (Finger Scan) chiếm 48,8%; chữ ký (Signature Scan) 2,7%; mống mắt (Iris Scan) 6,2%; hành vi gõ phím (Keytroke Scan) 0,4%; mặt người (Facial Scan) 15,4%; nhận dạng bàn tay (Hand Scan) 10,4%. trên tổng số ứng dụng sinh trắc học.