SISTEMAS BIOMTRICOS

1. Introduccin. Con la evolucin de las tecnologas asociadas a la informacin, nuestra sociedad est cada da ms conectada electrnicamente. Labores que tradicionalmente eran realizadas por seres humanos son, gracias a las mejoras tecnolgicas, realizadas por sistemas automatizados. Dentro de la amplia gama de posibles actividades que pueden automatizarse, aquella relacionada con la capacidad para establecer la identidad de los individuos ha cobrado importancia y como consecuencia directa, la biometra se ha transformado en un rea emergente. La biometra es la ciencia que se dedica a la identificacin de individuos a partir de una caracterstica anatmica o un rasgo de su comportamiento. Una caracterstica anatmica tiene la cualidad de ser relativamente estable en el tiempo, tal como una huella dactilar, la silueta de la mano, patrones de la retina o el iris. Un rasgo del comportamiento es menos estable, pues depende de la disposicin psicolgica de la persona, por ejemplo la firma. No cualquier caracterstica anatmica puede ser utilizada con xito por un sistema biomtrico. Para que esto as sea debe cumplir con las siguientes caractersticas: Universalidad, Unicidad, Permanencia y Cuantificacin. Un indicador biomtrico que satisface estos requisitos es la huella dactilar. Este indicador ha sido utilizado por los seres humanos para identificacin personal por ms de cien aos ]. En la actualidad las huellas dactilares representan una de las tecnologas biomtricas ms maduras y son consideradas pruebas legtimas de evidencia criminal en cualquier corte del mundo. 2. Sistemas Biomtricos Entenderemos por sistema biomtrico a un sistema automatizado que realiza labores de biometra. Es decir, un sistema que fundamenta sus decisiones de reconocimiento mediante una caracterstica personal que puede ser reconocida o verificada de manera automatizada. Los sistemas biomtricos fueron vistos, en algn momento, como algo casi irreal y que slo estaba al alcance de unos cuantos. Actualmente, muchas compaas de seguridad ofrecen una amplia gama de productos de biomtricos a precios razonables y que pueden ser usados para aumentar la seguridad de cualquier lugar.3. Caractersticas de un indicador biomtrico Un indicador biomtrico es alguna caracterstica con la cual se puede realizar biometra. Cualquiera sea el indicador, debe cumplir los siguientes requerimientos : 1. Universalidad: cualquier persona posee esa caracterstica; 2. Unicidad: la existencia de dos personas con una caracterstica idntica tiene una probabilidad muy pequea; 3. Permanencia: la caracterstica no cambia en el tiempo; y 4. Cuantificacin: la caracterstica puede ser medida en forma cuantitativa. Los requerimientos anteriores sirven como criterio para descartar o aprobar a alguna caracterstica como indicador biomtrico. Luego de seleccionar algn indicador que satisfaga los requerimientos antes sealados, es necesario imponer restricciones prcticas sobre el sistema que tendr como misin recibir y procesar a estos indicadores. En la siguiente seccin se presentan estas restricciones.

4. Caractersticas de un sistema biomtrico para identificacin personal Las caractersticas bsicas que un sistema biomtrico para identificacin personal debe cumplir pueden expresarse mediante las restricciones que deben ser satisfechas. Ellas apuntan, bsicamente, a la obtencin de un sistema biomtrico con utilidad prctica. Las restricciones antes sealadas apuntan a que el sistema considere: 1. El desempeo, que se refiere a la exactitud, la rapidez y la robustez alcanzada en la identificacin, adems de los recursos invertidos y el efecto de factores ambientales y/u operacionales. El objetivo de esta restriccin es comprobar si el sistema posee una exactitud y rapidez aceptable con un requerimiento de recursos razonable. 2. La aceptabilidad, que indica el grado en que la gente est dispuesta a aceptar un sistema biomtrico en su vida diaria. Es claro que el sistema no debe representar peligro alguno para los usuarios y debe inspirar "confianza" a los mismos. Factores psicolgicos pueden afectar esta ltima caracterstica. Por ejemplo, el reconocimiento de una retina, que requiere un contacto cercano de la persona con el dispositivo de reconocimiento, puede desconcertar a ciertos individuos debido al hecho de tener su ojo sin proteccin frente a un "aparato". Sin embargo, las caractersticas anteriores estn subordinadas a la aplicacin especfica. En efecto, para algunas aplicaciones el efecto psicolgico de utilizar un sistema basado en el reconocimiento de caractersticas oculares ser positivo, debido a que este mtodo es eficaz implicando mayor seguridad. 3. La fiabilidad, que refleja cun difcil es burlar al sistema. El sistema biomtrico debe reconocer caractersticas de una persona viva, pues es posible crear dedos de ltex, grabaciones digitales de voz prtesis de ojos, etc. Algunos sistemas incorporan mtodos para determinar si la caracterstica bajo estudio corresponde o no a la de una persona viva. Los mtodos empleados son ingeniosos y usualmente ms simples de lo que uno podra imaginar. Por ejemplo, un sistema basado en el reconocimiento del iris revisa patrones caractersticos en las manchas de ste, un sistema infrarrojo para chequear las venas de la mano detecta flujos de sangre caliente y lectores de ultrasonido para huellas dactilares revisan estructuras subcutneas de los dedos.5. Fase operacional de un sistema de identificacin personal. Un sistema biomtrico en su fase operacional puede operar en dos modos: 1. Modo de verificacin, o 2. Modo de identificacin Un sistema biomtrico operando en el modo de verificacin comprueba la identidad de algn individuo comparando la caracterstica slo con los templates del individuo. Por ejemplo, si una persona ingresa su nombre de usuario entonces no ser necesario revisar toda la base de datos buscando el template que ms se asemeje al de l, sino que bastar con comparar la informacin de entrada slo con el template que est asociado al usuario. Esto conduce a una comparacin uno-a-uno para determinar si la identidad reclamada por el individuo es verdadera o no. De manera ms sencilla el modo de verificacin responde a la pregunta: eres t quin dices ser?. Un sistema biomtrico operando en el modo de identificacin descubre a un individuo mediante una bsqueda exhaustiva en la base de base de datos con los templates. Esto conduce a una comparacin del tipo uno-a-muchos para establecer la identidad del individuo. En trminos sencillos el sistema responde la pregunta: quin eres t?. Generalmente es ms difcil disear un sistema de identificacin que uno de verificacin. En ambos casos es importante la exactitud de la respuesta. Sin embargo, para un sistema de identificacin la rapidez tambin es un factor crtico. Un sistema de identificacin necesita explorar toda la base de datos donde se almacenan los templates, a diferencia de un sistema verificador. De la discusin anterior resulta obvio notar que la exigencia sobre el extractor y el comparador de caractersticas es mucho mayor en el primer caso.6. Sistemas biomtricos actuales. En la actualidad existen sistemas biomtricos que basan su accin en el reconocimiento de diversas caractersticas, como puede apreciarse en la figura 3. Las tcnicas biomtricas ms conocidas son nueve y estn basadas en los siguientes indicadores biomtricos: 1. Rostro o facial. 2. Termograma del rostro. 3. Huellas dactilares.4. Geometra de la mano, 5. Venas de las manos, 6. Iris. 7. Patrones de la retina. 8. Voz. 9. Firma. Reconocimiento de la Cara.El proceso del reconocimiento de la cara consta de dos partes importantes: deteccin, localizando una cara humana en una imagen y aislndola de otros objetos en el marco, y el reconocimiento, comparando la cara que es capturada con una base de datos de caras para encontrar un emparejamiento.

Todos los productos de reconocimiento facial almacenan mltiples imgenes de cada usuario, y dependen de un set de reglas para determinar la identidad tomando en cuenta los datos relevantes. Algunos productos usan Inteligencia Artificial y tecnologa de Redes Neuronales, en estos la efectividad aumenta con la experiencia y el auto-aprendizaje del propio sistema. En los sistemas de reconocimiento facial este proceso de aprendizaje permite al sistema disminuir el rango de tipos faciales que debe almacenar en su base de datos a los efectos de la comparacin.

Anlisis facial

Reconocimiento De la Huella digitalLos dispositivos biomtricos de huella digital son los ms usados, son los productos con mejor precio, mayor cantidad de fabricantes y mayores ventas. Son convenientes y fciles de usar.

Un sistema de reconocimiento de la huella digital analiza y compara el conjunto nico de un dedo de modelos del pliegue y de minucias (los lugares en donde los pliegues del dedo bifurcan, o se rompen, por ejemplo)Este sistema, analiza las caractersticas especficas de la huella digital, salva los datos de cada usuario en un modelo, y luego se remite a los modelos cuando el usuario intenta acceder.Los sistemas de huella digital son exactos, pero pueden ser afectados por los cambios en la huella digital (quemaduras, las cicatrices, etctera) y por la suciedad y otros factores que modifiquen la imagen.

Reconocimiento de las venas de las manosEsta forma es casi similar a la anterior, nada mas que el objetivo es diferente y tiene claro algunos detalles como que utiliza un LED infrarrojo y un elemento CMOS para que se capture la fotografa de las venas, ya sea del dedo o puede ser toda la mano depende como este implementado el mecanismo. Sony hace poco haba lanzado uno, por febrero, donde su tasa de error decan que no pasaba el 0,1% y que no requera de un gran procesador, sino con el de una PC hogarea bastaba.. Sin dudas es un futuro a plazo medio-largo la identificacin por sistemas biomtricos, de las cuales las empresas quieren sacar provecho cuanto antes.

Geometra de mano

Como su nombre lo indica, los biomtricos basados en la geometra de la mano miden la forma de la mano por medio de una cmara infrarroja o visual. Ofrecen un buen balance entre la velocidad del anlisis de las plantillas y facilidad de uso. Son ideales para uso masivo, como control de asistencia y acceso de entradas. Esta es otra forma biomtrica con una historia de dos dcadas. En una operacin de poco ms de un segundo, un sistema de este tipo permite obtener un registro tridimensional de las principales caractersticas de la mano y/o los dedos tales como longitud, ancho y altura, algunas reas particulares, etc. as como posiciones relativas de dedos, nudillos, etc.

Geometra de la Mano.

Reconocimiento del Iris.El modelo del Iris (la venda del tejido fino que rodea la pupila del ojo) es complejo, con una variedad de caractersticas nicas en cada persona. Un sistema del reconocimiento del Iris utiliza una cmara de vdeo para capturar la muestra y software para comparar los datos que resultan contra modelos salvados.

Reconocimiento de la retina.Probablemente el mas seguro de todos, la capa de vasos sanguneos situados en la parte posterior del ojo. La imagen retiniana es difcil de capturar, y durante el registro inicial, el usuario debe centrarse en un escner para que se pueda realizar tan la captura correctamente. La nica cosa que se determina realmente es el modelo de los vasos sanguneos, pero puesto que este modelo es nico en cada persona, la identificacin puede ser exacta.Extraccin de caractersticas de las venas del fondo del ojo Iluminacin del fondo del ojo a travs de la pupila mediante luz infrarroja.

Informacin de la forma de las venas en el fondo del ojo

Reconocimiento retiniano.

Reconocimiento de vozLos sistemas basados en la voz registran el discurso, analizan el tono y la inflexin del hablante. La exactitud se puede afectar por las variaciones normales causadas por enfermedad, fatiga, y cambios del humor.Para un correcto reconocimiento: Velocidad de reconocimiento es igual de importante como la precisin. Importancia de las condiciones del entorno. Intentar fijarlas.Principal problema: Replay attacks Ms fciles en sistemas con textos preestablecidos. Ms complejos en modelos con textos independientes.

Reconocimiento de la voz.

Reconocimiento de la Firma.Aqu no slo se analizan variables geomtricas de la firma, sino tambin la presin de la pluma, velocidad, y los puntos donde la pluma sale del papel. Las variaciones normales hacen necesario que se tomen mltiples muestras.Fase enrolado: Es necesario un determinado nmero de firmas Problema: No todo el mundo firma siempre igual. Enrolado largo y continuo => difcil repetir en un futuro.Fase verificacin: Firma capturada por un lpiz ptico o tarjeta sensible.

Reconocimiento de la firma

.Utilizacin en situaciones donde la firma escrita es el mtodo de validacin: contratos, acuerdos formales, aceptacin de servicios,

(a)(b)(c)(d)

(e)(f)(g)(h)(i)

Figura 3. Tcnicas biomtricas actuales: (a) Rostro, (b) Termograma Facial, (c) Huella dactilar, (d) Geometra de la mano, (e) Venas de la mano, (f) Iris, (g) Patrones de la retina, (h) Voz e (i) Firma.

Reconocimiento FacialComo funcionan el escner de rostro o facial? Hay varias formas de reconocimiento facial. El mtodo ms comn utiliza una cmara para capturar una imagen de nuestra cara, que es analizada en funcin de ciertos puntos clave, como la distancia entre los ojos o la anchura de la nariz.Reconocimiento De la Huella digitalLos dispositivos biomtricos de huella digital son los ms usados, son los productos con mejor precio, mayor cantidad de fabricantes y mayores ventas. Son convenientes y fciles de usar. Un sistema de reconocimiento de la huella digital analiza y compara el conjunto nico de un dedo de modelos del pliegue y de minucias (los lugares en donde los pliegues del dedo bifurcan, o se rompen, por ejemplo)

Este sistema, analiza las caractersticas especficas de la huella digital, salva los datos de cada usuario en un modelo, y luego se remite a los modelos cuando el usuario intenta acceder.Los sistemas de huella digital son exactos, pero pueden ser afectados por los cambios en la huella digital (quemaduras, las cicatrices, etctera) y por la suciedad y otros factores que modifiquen la imagen.