بخش سوم – فناوری‌های کنترل دسترسی زیست‌سنجی – شناسایی با چهره
کنترل دسترسی زیست‌سنجی به معنای استفاده از ویژگی‌های زیستی انسان برای شناسایی و تشخیص هویت در سامانه‌های کنترل دسترسی است. سامانه‌های زیست‌سنجی از مقایسه داده‌های فیزیکی یا رفتاری بر خطی که به سامانه ارسال می گردد با داده‌های ذخیره‌شده پیشین استفاده کرده و پاسخ سامانه را برای دادن دسترسی تعیین می‌کنند. برخی از ویژگی‌های قابل اندازه‌گیری و مقایسه ایی انسان در جدول 2 فهرست شده است.
جدول 2: ویژگی‌های تشخیص استفاده‌شده در زیست‌سنجی
| ویژگی تشخیص | رفتاری | فیزیکی |
| چهره | * | |
| اثرانگشت | * | |
| هندسه دست یا انگشت | * | |
| رگ | * | |
| عنبیه چشم | * | |
| صوت | * | |
| فیزیک و دینامیک امضاء | * |
اکثر سامانه‌های کنترل دسترسی با ویژگی‌ها و مشخصات فیزیکی افراد مانند اجزاء کالبد یا عملکرد فیزیولوژیکی اعضاء بدن انسان که منحصر بفرد بوده کار می کنند، اما با این وجود؛ ویژگی‌های رفتاری اشخاص و واکنش‌های فرد یا عکس‌العمل‌های وی؛ به اتفاقاتی که در پیرامون او بر خلاف انتظارش روی می دهد؛ وابسته است.
سامانه‌های زیست‌سنجی می‌توانند به‌طور خودکار و بدون دخالت انسان کار کنند. این تجهیزات می‌توانند در کمتر از چند ثانیه تصمیم کنترل دسترسی را بگیرند.
اعم مشخصات فیزیکی یا رفتاری که از انسان‌ها به‌عنوان تشخیص‌دهنده هویت زیست‌سنجی استفاده می‌شود، بشرح زیر است:
1- جامعیت: باید اکثر افراد دارای این مشخصه باشند؛
2- یکتایی: باید منحصربه‌فرد باشد و در دو فرد مختلف باهم متفاوت باشد؛
3- قابلیت اندازه‌گیری و جمع‌آوری داده: باید مشخصه به‌سادگی و سرعت اندازه‌گیری و مقایسه شود.
4- عملکرد: باید مشخصه، در طول زمانی طولانی پایدار باشد.
ابزارها
دستگاه‌های زیست‌سنجی ابتدا مشخصات موردنظر را اندازه‌گیری کرده و سپس با داده‌های ثبت‌شده قبلی یک مقایسه منطقی و ریاضیاتی انجام می‌دهند. این فرایند موسوم به استخراج ویژگی[1] است. در این روش نگرانی‌خصوصی بودن اطلاعات در حداقل ممکن است، زیرا داده‌های زیست‌سنجی اندازه‌گیری شده؛ قابل بازتولید از داده‌های ثبت شده نیست. برای مثال غیرممکن است که تصویر اثرانگشت را از الگوی اطلاعاتی که از اسکن اثرانگشت ثبت‌شده را باز تولید کرد (ثبت داده به‌صورت متفاوت انجام می‌گیرد) اسکن‌کننده اثرانگشت تنها داده‌های چند نقطه از اثرانگشت را می‌خواند.
شناسایی و تشخیص هویت
سامانه‌های زیست‌سنجی؛ همزمان با کار شناسایی، اقدام به تشخیص هویت افراد نیز انجام می دهند. این سامانه فرایندی؛ باعث تقویت شناسایی و تشخیص هویت افراد می شود، زیرا داده‌های زیستی اشخاص را هم ارزیابی و کنترل می‌کنند لازم به ذکر است برخلاف رمزهای عبور، داده‌های زیست‌سنجی هر فرد در معرض سرقت یا تغییر دائمی نیستند.
باید توجه داشته باشیم شناسایی گاهی اوقات برای این استفاده می‌شود که ادعای فرد مدعی یک هویت را تائید کند. سامانه‌های زیست‌سنجی این کار را خودکار انجام می‌دهند. شناسایی و تائید هویت افراد معمولاً هنگامی انجام می‌شود که به اجازه ورود چند عاملی نیاز باشد.
ارزیابی عملکرد (خطا ها)
مشخصات عملکردی سامانه‌های زیست‌سنجی شامل خطا در ثبت اطلاعات فرد (FTE[2])، خطا در مقایسه صحیح اطلاعات (FMR[3])، خطا در تشخیص غلط اطلاعات (FNMR[4]) و نرخ خطاهای یکسان (EER[5]) است. خطا در ثبت اطلاعات زمانی رخ می‌دهد که یک کاربر نتواند اطلاعات زیست‌سنجی خود را در سامانه ثبت کند؛ زیرا نمونه‌های زیست‌سنجی قابل‌تشخیص به حد کافی ندارد. این مسئله به نوع زیست‌سنجی بستگی دارد. برخی از انواع سامانه‌های زیست‌سنجی به این مسئله بیشتر دچار می‌شوند.
خطا در مقایسه صحیح اطلاعات هنگامی رخ می‌دهد که سامانه زیست‌سنجی بین دو فرد گیج می‌شود و آن‌ها را به‌جای هم تشخیص می‌دهد. در این هنگام ممکن است که به یک فرد غیرمجاز اجازه عبور داده شود. در اکثر سامانه‌های امنیتی زیست‌سنجی دامنه این خطا بین 1/0 تا 00001/0 درصد است.
خطا در تشخیص غلط اطلاعات به معنای این است که داده‌های زیست‌سنجی یک فرد در حین اندازه‌گیری با داده‌هایی خود آن فرد ثبت‌شده در پایگاه داده ثبت کرده‌اند، یکی نشان نمی دهد. در این هنگام سامانه به یک فرد مجاز اجازه ورود نمی‌دهد. این نرخ تا حد امکان پایین نگه‌داشته می‌شود تا کاربران را از سامانه کنترل دسترسی ناراضی نکند. نرخ این خطا بین 1 الی 000066/0 درصد است.
یک روش ارزیابی عملکرد سامانه‌های زیست‌سنجی، ارزیابی EER است. تعریف EER به معنای تعداد خطاهای یکسان از هر دو نوع (تائید یا رد به خطا) است. هرچه نرخ این خطا کمتر باشد، سامانه زیست‌سنجی دقیق‌تر است.
تنظیم آستانه عملکرد
کاربران سامانه ی را می‌پسندند که راحت، آسان و قابل‌اطمینان باشد؛ اما تدابیر حفاظتی اجبار می‌کنند که نباید به‌هیچ‌وجه فرد غیرمجاز بتواند وارد شود. حساسیت سامانه زیست‌سنجی می‌تواند طوری تنظیم شود که باب میل عوامل حفاظت باشد. به علت اینکه سامانه‌های زیست‌سنجی بر اساس احتمال کار می‌کنند، تغییرات مجاز مقایسه دقیق تا الگوی ثبت داده‌ها قابل تنظیم است. مؤثر بودن این سامانه تابعی از سهولت و حساسیت همزمان باهم است.
عملکرد
داده‌های زیست‌سنجی یک کاربر در یک فرآیندی موسوم به ثبت‌نام جمع‌آوری می‌شود. سامانه تشخیص هویت، قابلیت استفاده در زمان های دیگر هم دارد. زیرا در این سامانه ها، داده ها ذخیره شده یا در کارت الکترونیکی نگهداری می شود.
شناسایی با چهره
شناسایی با چهره یک فناوری کنترل دسترسی است که در آن با استفاده از یک یا چند تصویر از صورت فرد، تعدادی از نقاط تحت شرایط کنترل شده اندازه‌گیری می‌شود. سامانه‌های تشخیص چهره نیاز به مداخله و تماس با کاربر ندارند و نرخ بالایی از تائید کاربر را دارند.
چهره ها معمولا با تغییر نژاد یا جنسیت، تغییر نیافته لذا تشخیص چهره از ان تأثیر نمی‌گیرد؛ این نوعی فناوری قوی است که قادر به مدیریت دامنه وسیعی از انواع بدن‌ها و مشخصات چهره هستند. از این فناوری به صورت گوناگونی در صنوف مختلف از جمله بانکداری، انواع بازی های اینترنتی، شبکه سلامت، حفاظت از قانون، گمرک و غیره استفاده می شود. این فناوری توانسته است در صنوف مختلف آزمایش موفقیت آمیزی از عملکرد خود داشته باشد و در حال حاضر به عنوان سریعترین رشد فناوری را در بازار کنترل دسترسی دارد.
تشخیص چهره؛ ابعاد و ویژگی های مختلفی دارد از جمله:
- در این فناوری؛ فرایند شناسایی و تشخیص به صورت غیرارادی و طبیعی است. تصاویر دوربین چهره برداری با فرد موردن نظر برای شناسایی، همانند زمانی است که تصویر فرد برای تشخیص هویت گواهی‌نامه یا پاسپورت ارائه می شود.
- نیاز به دخالت کاربر ندارد. برخلاف سایر تجهیزات زیست‌سنجی، این فناوری حداقل تداخل کاری را با کاربر دارد.
- این فناوری بدون نیاز به تماس فیزیکی با کاربر کار می کند و با آلودگی و چرب بودن پوست افراد تشخیص‌دهنده آلوده نمی‌شود.
- این فناوری می تواند تصویری از تلاش برای ورود غیرمجاز را ثبت و ارائه کند. اگرچه فناوری اثرانگشت نیز اثرانگشت افراد غیرمجاز که برای ورود تلاش کرده‌اند را نیز ممکن است ثبت نماید، اما تحلیل اثر انگشت به تخصص نیاز دارد ولی تحلیل چهره افراد غیرمجاز به تخصص نیاز ندارد.
- اگرچه برای اغلب فناوری‌های تشخیص چهره، نور محیط کفایت می‌کند اما انطباق بین تصویر گرفته شده با تصویر الگو به‌شدت به نور یکسان و مشابه نیاز دارد.
عملکرد
دو گونه فناوری در تشخیص چهره استفاده شده است ، اولا فناوری‌های دسته پردازش تصویر و دوما فناوری تصویربرداری حرارتی است. پردازش تصویر، شکل، الگو و موقعیت‌های یکتای چهره را تحلیل کرده تا یک مدل ریاضیاتی ایجاد کند. تصویر می‌تواند به یک تصویر دو یا سه‌بعدی تقسیم شود. تعداد دوربین‌های استفاده شده اولین تفاوت فیزیکی بین سامانه‌های مختلف را می سازد.
سامانه‌های سه بعدی از دو دوربین و تجمیع داده برای ایجاد یک الگوی سه بعدی استفاده می‌کنند. در سامانه‌های دو بعدی، یک دوربین تنها تصویر را ایجاد می‌کند.
تصویربرداری حرارتی از یک دوربین مادون قرمز برای تولید یک گراف حرارتی چهره استفاده می‌کند. سامانه الگوی حرارتی؛ رگ‌های زیرپوست را به صورت داده دیجیتال؛ تبدیل می‌کند.
استفاده از تشخیص چهره برای کنترل دسترسی یک اقدام آسان است که به 20 الی 30 ثانیه زمان برای اخذ چند تصویر از فرد نیاز دارد. این تصویربرداری بهتر است در زوایای مختلف انجام شود تا انطباق دقیق‌تر ایجاد شود. سامانه؛ اطلاعات مرتبط را استخراج کرده و از فنون ریاضی برای ایجاد یک الگوی ذخیره شده در پایگاه داده استفاده می‌کند.
تشخیص هویت فرد؛ مشابه ثبت‌نام فرد است. کاربر ادعای داشتن یک هویت را از طریق یک نام ورودی، کارت هوشمند یا ورود از پایانه ورودی می‌کند و در مقابل دوربین برای چند ثانیه نشسته یا می‌ایستد. سامانه یک تصویر گرفته و از اطلاعات حاصل شده یک الگو ایجاد می‌کند سپس این الگو را با الگوی مرجع مقایسه کرده و اجازه دسترسی می‌دهد. نقطه‌ای که دو الگو به حد کافی مشابه باشند نقطه آستانه نام دارد و برای افراد مختلف، ساعات روز و عوامل دیگر متفاوت است.
کاربرد
تشخیص هوئیت با چهره، برای کاربردهای داخل ساختمانی که نورپردازی اطراف قابل کنترل است، کاربرد دارد. دوربین باید طوری قرار بگیرد که تصاویر باکیفیت اخذ شود. تشخیص با چهره برای محل‌هایی که نورپردازی محیط یکنواخت نباشد یا به ماسک یا تجهیزات حفاظتی کارکنان نیاز باشد، کاربردی نیست.
ارزیابی عملکرد
مفیدترین ارزیابی برای کنترل دسترسی نیز که با روش تشخیص چهره انجام می شود، وابسته کیفیت تصویربرداری دوربین است. به‌طورکلی هرچه کیفیت تصویر و تضاد رنگ تصویر اخذ شده بیشتر باشد، سامانه قادر است چهره‌ها را بهتر تشخیص دهد. زمان پردازش؛ یک عامل مهم در مقبولیت بین کاربران است. همچنین سامانه باید بتواند فردی را که با یک تصویر یا ویدیو تلاش دارد سامانه تشخیص چهره را فریب دهد؛ شناسایی کند. درنهایت یک سامانه کنترل دسترسی باید نرخ تشخیص اشتباه پایینی داشته باشد.
قابلیت اطمینان بودن برخی از سامانه‌های تشخیص چهره می‌تواند تحت تأثیر چندین عامل از جمله عوامل انسانی یا محیطی قرار بگیرد. تفاوت در تجهیزات یا شرایط نوری در مرحله ثبت‌نام کاربر و محیط اطراف؛ می‌تواند نرخ خطای دسترسی را افزایش دهد. تغییر در موهای صورت، شکل موها، عینک، وزن بدن و سایر جنبه‌های چهره (زاویه تصویربرداری) می‌تواند فیزیک صورت یا الگو را تغییر دهد. پوشیدن لباس‌های براق یا روشن ممکن است با توانایی تشخیص سامانه در انطباق با چهره مشکل ایجاد کنند. حرکات تند بدن به هنگام فیلمبرداری نیز می تواند منجر به تشخیص خطا از سوی کاربر شود.
آسیب‌پذیری‌ها
برخی سامانه‌های تشخیص چهره ممکن است؛ تصاویر یا ویدیوهای غیر واقعی را به‌صورت یک چهره، تشخیص داده و به فرد غیرمجاز به خطا اجازه ورود بدهند. سامانه‌هایی که سه‌بعدی هستند نسبت به این خطا؛ نرخ کمتری از اشتباه دارند. برخی سامانه‌های دوبعدی جدید نیز قابلیت تشخیص چهره زنده از غیر زنده را داشته و دارای آسیب‌پذیری تشخیص خطای تصویر یا ویدیو پخش‌شده به‌عنوان تشخیص‌دهنده نیستند.
ادامه دارد….
[1] Feature extraction
[2] Failure to enroll
[3] False match rate
[4] False non-match rate
[5] Equal error rate