Bio Me Tri A

1

Existem hoje vários itens que, a

Biometria

partir do corpo humano, podem ser Altino Silveira Sanstos Júnior [email protected] Cristiano Rafael de Oliveira Cristiano.brahma.yahoo.com.br

mapeados

por

sistemas

particularmente

programados

para

capturar suas peculiaridades e assim

Lúcio Flávio Nunes [email protected]

diferenciar um indivíduo do outro a fim

Matheus Henrique Rodrigues Correa [email protected]

retina e da Íris), os dedos das mãos (a

de identificá-los. Os olhos (a partir da partir das impressões digitais), voz,

Ricardo Tertuliano [email protected]

altura, orelha, rosto, são alguns dos órgãos e membros que permitem a

1. Resumo Com a finalidade de substituir sistemas obsoletos de identificação de indivíduos como cartões e senhas, a tecnologia propõe outras soluções. Abordaremos tecnológica

de

uma

solução

reconhecimento

e

identificação de indivíduo. A Biometria pode ser inserida em sistemas de identificação,

a

partir

da

individualidade

do

universo

de

pessoas que se deseja identificar.

viabilidade de cada uma delas no contexto que se deseja inserir. Porém, neste artigo detalharemos aqueles que possuem maior nível de confiabilidade e aqueles que são utilizados com maior frequência. 2. Sistema Biométrico Num

sistema

os

dados

de

biometria

biométricos

do

universo de pessoas que se deseja

Uma das maiores preocupações geradas pela nova ordem mundial, imposta pelo avanço tecnológico neste século é a segurança. Neste artigo abordaremos uma das diversas formas segurança,

em consideração a aplicabilidade e

padrão,

2. Introdução

de

identificação de um indivíduo, levando

voltada

para

a

identificação de indivíduos através de suas particularidades, a Biometria.

identificar, é previamente coletado e armazenado numa base de dados onde

estará

informações

contida

todas

pertinentes

a

as cada

indivíduo em particular. Desta forma, o sistema

solicitará

a

informação

biométrica do indivíduo que desejar possuir acesso e, suas informações serão

comparadas

aos

dados

previamente cadastrados. O próprio

2

sistema fará a correta confirmação dos

deficientes físicos. (ROSS, Arun, A

dados.

Introdutions to Multibiometrics, 2007,

Existem dois tipos básicos de

p.1)

características biométricas, podendo

Segundo Tendeiro e Pinto

ser classificadas em físicas (retina, íris,

(TENDEIRO, Jorge e PINTO, Bárbara,

impressões digitais, face, altura, etc.) e

ÍRIS – Íris Recognition & Identification

também

System, 2001, p. 1 e 2), existem dois

em

comportamentais

(assinatura,

voz,

dinâmica

digitação).

(CAIADO,

de

Gilmar,

tipos de sistemas de comparação dos dados biométricos:

Biometrics, 2009, p.1). Ao utilizar a biometria,

é

possível

realizar

a

identificação a partir de quem você é e

2.1 – Sistema de Autenticação / Certificação

não a partir do que você possui ou o que você se lembra.

No sistema de Autenticação / Certificação o indivíduo é previamente

Atualmente os sistemas utilizam

cadastrado

e,

apenas um tipo de biometria (uni

identificado

pelo

biométrico), restringindo a identificação

fornecer um dado pessoal (nome,

apenas a partir de um tipo de dado

código) para que suas informações

biométrico.

podemos

possam ser acessadas na base de

encontrar formas de inserir mais de um

dados. Durante o procedimento de

tipo

acesso, o sistema solicita a coleta do

de

Na

literatura

informação

formando

assim

biométrica,

subconjuntos

de

dados que dificultam a possibilidade de fraude e ataque de spoof

1

ao

sistema.

necessitando sistema,

ser

precisa

dado biométrico para confrontar com o código sistema,

previamente realizando

contido

no

assim

a

autenticação de que ele é quem diz

A chamada multi biometria é a capacidade

de

um

sistema

ser, conforme ilustração na figura 2.1.

obter

informação biométrica a partir de tipos diferentes de dados, gerando maior segurança na identificação de um indivíduo, bem como flexibilizando o sistema

para

abranger

possíveis

2.1 – Ilustração de sistema de Autenticação / Certificação Fonte: http://pwp.net.ipl.pt/alunos.isel/24685/post1.html

1

Verbo do inglês que significa enganar, intrujar, ignorar, mistificar.

2.2 – Sistema de Identificação

3

de dados biométricos que podem Da sistema

mesma anterior,

forma no

que

no

trazer um alto custo ao sistema sem

sistema

de

necessidade, desvirtuando assim o

Autenticação os dados biométricos do

objetivo

que

se

deseja

alcançar.

indivíduo são previamente cadastrados

(TENDEIRO, Jorge e PINTO, bárbara,

no sistema, mas a diferença está na

ÍRIS – Íris Recognition & Identification

forma de comparação. Após a coleta

System, 2001, p. 1 e 2)

da informação biométrica, o dado é comparado contidos

a na

todos

os

códigos

base

de

dados,

3. Identificação biométrica da Retina

pretendendo-se identificar quem é o utilizador.

Segundo

o

site

Toda

Biologia.com (Site Toda Biologia.com,

Como a relação de comparação

Retina: Saiba mais sobre a retina,

é de 1 para N, tendo uma base de

função, olho, imagem, localização, p.

dados

1):

extensa,

a

dimensão

de

comparação será elevada e, por isso,

“a retina é uma membrana

é necessário implementar técnicas que

situada no segmento posterior

limitem o número de comparações

do

efetuadas

transformar

conforme

ilustrado

pela

figura 2.2.

olho,

cuja

função

um

luminoso

em

nervoso.

As

é

estímulo

um

estímulo

terminações

nervosas do olho se estendem desde o nervo óptico até a 2.2 – Ilustração de um sistema de Identificação Fonte: http://pwp.net.ipl.pt/alunos.isel/24685/post1.html

pupila”. A figura 3.1 nos oferece uma

É necessário levar em conta a

ilustração bem detalhada do olho

aplicação do sistema para eleger o tipo

humano,

de dado biométrico a ser coletado,

identificar a retina.

para dinamizar o processo e atender a necessidade prevista, uma vez que existem tipos de dados que trazem menor confiabilidade, podendo gerar inconsistência

e

insegurança

ao

sistema. De outra forma, existem tipos

nos

permitindo

assim

4

3.1 – Corte do globo ocular humano

Em seu registro, Sardinha diz

Fonte: Biometria: Processamento de Imagem para

ainda que a utilização da retina como

reconhecimento de padrões na Íris (2005, p.1).

meio de identificação biométrica é uma Pesquisando

o

trabalho

de

das

mais

seguras

formas

de

Roosevelt de Lima Sardinha, é na

reconhecimento devido a sua posição

retina que se encontram as células

estável, por isso não suscetível a

chamadas

que

mudanças ao longo do tempo, dando

recebem a imagem que será levada ao

assim um alto grau de confiabilidade a

cérebro, nos dando assim a sensação

tecnologia, desde que utilizada de

da visão.

forma adequada.

fotoreceptoras,

e

Segundo Sardinha (SARDINHA,

Existem

doenças,

como

a

impedir

o

Roosevelt de Lima, Disciplina: Redes

catarata,

de

reconhecimento de um indivíduo pela

Compudadores

I,

p.

2),

por

permanecer em local onde não recebe exposição direta ao ambiente externo,

que

podem

retina. Outra

característica

deste

a retina permanece extremamente

método de identificação que o torna

estável com o passar do tempo e, por

seguro

situar-se

às

aparatos que possibilitem uma pessoa

terminações nervosas, possui grande

se passar por outra, tornando este

concentração de capilares sanguíneos.

método

em

local

próximo

Em 1935, os Oftalmologistas

é

(SARDINHA,

a

dificuldade

bastante Roosevelt

de

criar

confiável. de

Lima,

Dr. Carleton Simon e Dr. Isodore

Disciplina: Redes de Compudadores I,

Goldstein

p. 2 a 4)

descobriram

que

a

disposição dos vasos sanguíneos em

Para obtenção deste tipo de

uma retina servem para identificar um

dado biométrico é necessário um

indivíduo. Em 1950 o Dr. Paul Tower

aparelho que faça a varredura da

estudava formas de identificação de

retina (scanner) e armazene na base

gêmeos idênticos e, ao estudar a

de dados do sistema.

retina,

concluiu

sanguíneos

vasos

certo inconveniente aos usuários que deverão ter seus dados coletados,

diferenciada, tornando assim possível

uma vez que durante a varredura,

a identificação entre os gêmeos.

devem olhar fixamente para um ponto

forma

órgão

O equipamento utilizado gera

totalmente

de

tal

os

se

dispunham

em

que

de luz central. Pois, segundo Hill

5

( HILL, Robert, 6 Retina Identification,

atrapalha por que, além de serem

p.

fixas, a reflexão da luz causada por

5

e

6),

percebemos

que

no

momento em que o dado é coletado

elas

não

chegam

a

danificar

a

para armazenamento na base de

autenticação conforme demonstrado

dados, o dispositivo realiza várias

pela figura 3.3.

varreduras, a fim de que o usuário consiga se autenticar e também para que não haja confusão com dados de outros

indivíduos.

Este

teste

do

sistema é necessário em casos de banco

de

informações

dados de

que

muitos

contêm usuários,

conforme ilustrado pela figura 3.2.

3.3 – Exemplo da utilização prática de um equipamento Fonte: http://www.coroflot.com/user_files/company_files/18144_P

3.2 – Antigo esquema de um scanner de retina

zbBsPGiyJ6hmsk39o6tC3LP2.jpg

Fonte: http://www.gta.ufrj.br/grad/07_2/eric/SistemadeIdentificaod

Diante do exposto, podemos

eRetina.html

Desta forma, é necessário que haja

cooperação

por

parte

dos

usuários que deverão se submeter à varredura do equipamento, todas as vezes que necessitarem utilizar o sistema. A

utilização

de

acessórios

pessoais como óculos não é permitida durante o procedimento de varredura, uma vez que as lentes refletem a luz emitida pelos LED do equipamento, atrapalhando a autenticação. Já a utilização de lentes de contato não

perceber que a inserção deste método de biometria é de alto custo e pouco dinâmico, apesar de possuir um alto grau de confiabilidade diante de outros métodos biométricos. 4. Identificação biométrica da Íris A figura 4.1 ilustra a definição de íris, de acordo com o artigo de Vale (MALTEZ, João e VALE, Leandro do, Biometria: Processamento de Imagens para Reconhecimento da Íris, 2005, p.1), e complementado por Robson

6

(ROBSON, José, Site Grupo Escolar -

após

A

desenvolvimento

Íris

do

Olho,

acessado

em

o

nascimento. se

dá

Seu quase

17/05/2009), através do site Grupo

totalmente de forma aleatória e por

Escolar, definindo a íris como:

isso a probabilidade de um indivíduo

“A parte do globo ocular

adquirir uma íris idêntica a de outro é

que separa a pupila (centro do

de aproximadamente 1 em 1072, ou

olho) da esclerótica (parte

seja, quase nula.

branca do olho)”. “A

íris

músculos

é

Valadão acrescenta ainda que,

formada

lisos

e

por fibras

assim como a retina, a íris também é estável,

ou

seja,

não

sofre

radiadas e circulares, cuja

modificações ao longo da vida, o que

contração e o relaxamento

torna

controlam a quantidade de luz

biométrico

que penetra no olho”.

confiabilidade

sua

utilização de para

alto

como

dado

grau

identificação

de e

certificação de um indivíduo. Porém, há a necessidade de cooperação do usuário para a coleta do dado biométrico, uma vez que o indivíduo precisa posicionar-se diante de um aparelho que coleta da imagem de sua íris, a fim de o que o sistema realize os procedimentos necessários para a sua identificação. Desta forma, o procedimento de aquisição do dado biométrico da íris

4.1 – Foto da íris de um olho humano Fonte: http://www.grupoescolar.com/materia/a_iris_do_olho.html

para comparação resulta em perda de dinamismo em relação a outros tipos

Tendo como referência o artigo de

Valadão

Bernardo,

(VALADÃO,

Renan

Biometria

–

Reconhecimento da Íris, acessado em 16/05/2009),

a

unicidade

da

íris

acontece na gestação e o único padrão genético é a cor que se define

de biometria conforme demonstrado na figura 4.2.

7

Recognition & Identification System, de 21/05/2001)

4.3 – Ilustração de um sistema de reconhecimento da Íris Fonte: http://pwp.net.ipl.pt/alunos.isel/24685/post1.html

5. Identificação biométrica da Digital

4.2 – Aparelhos de coleta de imagem da Íris Fonte: http://www.gta.ufrj.br/grad/08_1/iris/index.html

Segundo Com

base

nos

princípios

Sá

(SÁ,

Gustavo

Ferreira Cardoso de, Melhorias no

criados pelo primeiro algorítimo de

Reconhecimento

reconhecimento da íris desenvolvido

Digitais

pelo Doutor John Daugman em 1993,

FingerCode,

o sistema coleta a imagem da íris de

impressão digital é a formação de um

um indivíduo e realiza a localização e

padrão de cristas e vales, iniciada no

a extração de características do dado

processo

biométrico. A partir de então o sistema

humano sendo determinadas pelos

transforma

genes e pelo ambiente intra-uterino.

a

leitura

das

particularidades da íris do indivíduo

de

Baseado de

no

2006,

embrionário

A

Impressões Método p.

de

diferenciação

3),

um

a

ser

acontece

num código denominado ÍrisCode, que

quando as almofadas volares2 das

é armazenado em uma base de dados.

palmas, solas e dedos crescem. As

No

processo

de

pequenas variações no fluxo do líquido

reconhecimento, o sistema coleta a

amniótico faz com que as impressões

imagem da íris do indivíduo e o

digitais sejam diferentes em cada um

transforma em ÍrisCode , então seu

dos dedos, inclusive entre gêmeos

dado é comparado ao código já

idênticos. Desta forma é praticamente

previamente cadastrado na base de

impossível que indivíduos diferentes

dados do sistema, identificando

tenham

indivíduo, figura PINTO,

conforme

4.3.

ilustrado

(TENDEIRO,

Bárbara,

ÍRIS

o pela

Jorge –

a

mesma

formação

da

impressão digital.

e Íris

2

Almofada Volar é a musculatura formada nas falanges dos dedos e nas palmas das mãos e dos pés.

8

A figura 5.1 ilustra com detalhes uma impressão digital formada dentro da estrutura de pele.

5.2 – Impressão digital e suas singularidades Fonte: http://libdigi.unicamp.br/document/?code=vtls000395487

Um sistema de comparação dos dados biométricos das impressões digitais tem o mesmo padrão dos 5.1 – Uma estrutura de pele nas impressões digitais Fonte: http://libdigi.unicamp.br/document/?code=vtls000395487

demais

métodos

de

identificação

biométrica, porém existem algumas

Além disto, por ser a pele um

dificuldades que podemos encontrar

tecido que se regenera diante de uma

no que diz respeito à coleta, podendo

possível lesão, a impressão digital se

afetar

forma

reconhecimento de um indivíduo.

novamente

com

o

mesmo

de

uma

lesão

ocasionar

cicatrizes. Assim sendo, a impressão digital se torna um tipo de dado biométrico

de

alto

grau

autenticação

são: •

Deslocamento:

como padrão de identificação de um

sensor de coleta;

Cardoso

de,

Gustavo

Reconhecimento Digitais

Ferreira

Melhorias de

Baseado

•

figura

diferentes

pontos

do

Condições da pele: a forma de friccionar o dedo, a umidade,

Impressões

o suor, a gordura e a sujeira

Método

podem alterar a qualidade da

no 5.2

o

no

FingerCode, de 2006, p. 3 e 9) A

quando

mesmo dedo é posicionado

de

em

(SÁ,

o

ocasionar em uma coleta inconsistente

confiabilidade, podendo ser utilizada indivíduo.

e

Os principais fatores que podem

desenho que o anterior, exceto no caso

a

ilustra

impressão digital; as

•

Rotação: o mesmo dedo

particularidades detectadas em uma

pode

impressão digital, que são utilizadas

ângulos diferentes no sensor.

para identificação e reconhecimento

Segundo Sá, o método de

de um indivíduo.

ser

posicionado

em

comparação de impressões digitais

9

pode ser baseado em minúcias ou baseado em correlação.

5.2. Reconhecimento baseado em textura

5.1. Reconhecimento baseado em minúcias

Da mesma forma que o método de

reconhecimento

da

íris,

o

Após a coleta, as minúcias são

dispositivo de coleta extrai a textura do

detectadas pelo sistema e o dado de

núcleo da impressão digital através de

entrada é comparado ao dado de

filtros

referência. Desta forma, se o sistema

comparação do dado biométrico e cria

encontrar

de

um código denominado FingerCode

minúcias que o padrão determinado,

que será utilizado para identificação e

então a impressão digital pertence ao

reconhecimento de indivíduos.

mesmo

um

número

dedo,

caso

maior

as

minúcias

de

Gabor3

para

fazer

a

Este método é mais utilizado em

detectadas sejam menores que o

sistemas

padrão, então a digital não pertence ao

impressões digitais, conforme detalhes

mesmo dedo, conforme ilustra a figura

ilustrados na figura 5.4.

de

classificação

das

5.3.

5.3 – Sistema de comparação de minúcias Fonte: http://libdigi.unicamp.br/document/?code=vtls000395487

5.4 – Sistema de comparação baseado em textura Fonte:

Atualmente

o

método

de

reconhecimento baseado em minúcias é o mais utilizado nos sistemas de reconhecimento por impressão digital, uma vez que seus atributos não variam.

http://libdigi.unicamp.br/document/?code=vtls000395487 3

Filtros de Gabor são senóides complexas e bidimensionais modeladas por uma função Gaussiana também bidimensional. Essas funções têm como objetivo extrair atributos para caracterizar diferentes tipos de texturas presentes na imagem, que são descritas pela freqüência e orientação já definidas pelas funções Senoidais. (Fonte:http://revistaseletronicas.pucrs.br/ojs/index.php/hife n/article/viewFile/3882/2950)

10

5.3. Método FingerCode modificado

tecnologia

em

situações

de

identificação e certificação em massa. Um

método

híbrido

de

Além

disto,

o

equipamento

reconhecimento da impressão digital

necessário para o escaneamento de

foi

as

impressões digitais oferece um baixo

dos

custo em relação aos equipamentos

métodos baseados em minúcias e

de detecção de outros tipos de dados

textura num só sistema.

biométricos.

criado

para

características

abranger

particulares

A diferença é a utilização de

Os dispositivos eletrônicos de

minúcias ao invés de núcleos, uma vez

coleta

que oferece maior confiabilidade na

compactos

extração de dados biométricos de

funcionalidade seja disponibilizada de

baixa qualidade, além da possibilidade

forma muito ampla, como por exemplo,

de utilização de toda a área da

em

impressão digital.

entre outros, conforme demonstra a

Posteriormente as minúcias são

de

impressão e

digital

são

que

esta

permitem

aparelhos

celulares,

pendrives

figura 5.3.

transformadas em um código para comparação. (SÁ, Gustavo Ferreira Cardoso

de,

Melhorias

Reconhecimento Digitais

de

Baseado

no

Impressões no

Método

FingerCode, de 2006, p. 12 a 19) A

biometria

através

da

impressão digital é muito dinâmica e permite

a

imediata

análise

da

Havendo a necessidade de a

biométrico,

certificação

do

é

repetir

possível

dispositivo de certificação biométrica. Fonte: http://www.geekalerts.com

qualidade do dado. repetir

5.4 – Exemplos dinâmicos da impressão digital como

6. Conclusão

dado o

Podemos concluir que, diante

processo de inserção do dado sem

de tantos tipos de dados biométricos

atrapalhar a dinâmica de fluxo de

para reconhecimento de indivíduos, é

pessoas, no caso da aplicação desta

necessário

que

se

leve

em

consideração o contexto que se deseja

11

abranger, para aplicar o método ideal

Alem da alta confiabilidade que

de proteção daquilo que se deseja

possui, a facilidade de inserção da

controlar e/ou restringir.

impressão digital em um

A

são

oferece uma dinâmica muito maior que

consideradas órgãos que oferecem um

os outros tipos de dados biométricos

alto

apresentados neste artigo.

grau

retina

e

de

a

íris

sistema

confiabilidade

para

certificação biométrica, tendo em vista

Os dispositivos de obtenção de

a dificuldade de inserir dado falso ou

impressões digitais são muito mais

“driblar” o sistema.

baratos que os demais e, por isso,

Porém,

a

dinâmica

de

podem ser acoplados em outros tipos

de

indivíduos

em

de dispositivos, inclusive de forma

reconhecimento

massa é prejudicada devido a forma

móvel, conforme já abordado.

de obtenção do dado pelos sistemas

Por isso, a impressão digital

que necessitam da cooperação do

como dado biométrico e a mais

indivíduo diante do dispositivo de

recomendada

escaneamento.

sistemas de identificação de indivíduos

Outro problema é o alto custo dos

sistemas

que

realizam

para

utilização

em

em massa.

o

No

entanto,

a

única

reconhecimento de indivíduos a partir

unanimidade que podemos sugerir

da

a

diante de tantas opções é a utilização

dos

de métodos híbridos de identificação,

sistemas e também pelos dispositivos

utilizando até mesmo mais de um tipo

de escaneamento para obtenção dos

de dado biométrico como forma de

dados, tanto da retina quanto da íris.

reconhecimento, para que o sistema

retina

ou

complexidade

da dos

íris,

devido

algoritimos

Desta forma, o reconhecimento

possa

oferecer

uma

que

possuem

abrangência

biométrico pela retina e pela íris é

àqueles

limitações

recomendado apenas para permitir

físicas e, também, alcançar um nível

acesso a informações ou a ambientes

maior de segurança.

onde a base de dados seja restrita a poucos indivíduos.

Referências Bibliográficas

A utilização da impressão digital como dado biométrico é o meio mais

[1] CAIADO, Gilmar, Biometrics, Texto

utilizado

4 da Disciplina Inglês Aplicado à

pelos

sistemas

identificação informatizados.

de

Informática, de 27/04/2009, Curso de

12

Análise e Desenvolvimento de

[6] HILL, Robert, 6 Retina

Sistemas do Instituto Metodista Izabela

Identification, disponível em

Hendrix.

http://www.cse.msu.edu/~cse891/Sect 601/textbook/6.pdf, acessado em 17

[2] ROSS, Arun, A Introduction to

de maio de 2009.

Multibiometrics, de setembro de 2007, disponível em

[7] MALTEZ, João e VALE, Leandro

http://www.sas.el.utwente.nl/open/cour

do, Biometria: Processamento de

ses/intro_biometrics/Ross07.pdf,

Imagem para Reconhecimento de

acessado em 16 de maio de 2009.

Padrões da Íris, 2005, disponível em http://student.dei.uc.pt/~jmaltez/SII/Tra

[3] TENDEIRO, Jorge e PINTO,

balhoPesquisa.pdf, acessado em 17

bárbara, ÍRIS – Íris Recognition &

de maio de 2005.

Identification System, de 21/05/2001, disponível em

[8] Site Grupo Escolar, Artigos sobre

http://pwp.net.ipl.pt/alunos.isel/24685/p

Biologia – A íris do Olho, disponível em

ost1.html, acessado em 17 de maio de

http://www.grupoescolar.com/materia/a

2009.

_iris_do_olho.html, acessado em 17 de maio de 2009.

[4] Site Toda Biologia.com, Retina: Saiba mais sobre a retina, função, olho, imagem, localização, disponível em http://www.todabiologia.com/dicionario/

[9] VALADÃO, renan bernardo, Biometria - Reconhecimento de Íris, disponível em http://www.gta.ufrj.br/grad/08_1/iris/ind ex.html - 16/05/2009, acessado em 16 de maio de 2009.

retina.htm, acessado em 17 de maio de 2009.

[10] SÁ, Gustavo Ferreira Cardoso de, Melhorias no Reconhecimento de

[5] SARDINHA, Roosevelt de Lima,

Impressões Digitais Baseado no

Disciplina: Redes de Compudadores I,

Método FingerCode, disponível em

disponível em

http://libdigi.unicamp.br/document/?cod

http://www.gta.ufrj.br/grad/08_1/retina/r

e=vtls000395487, acessado em 16 de

ec_retina_2008.pdf, acessado em 16

maio de 2009.

de maio de 2009.

13

[11] COSTA, Silvia Maria Farani, Classificação e Verificação de Impressões Digitais, 2001, disponível em https://intranet.dcc.ufba.br/pastas/gaud i/biometrica/papers/id/dissertacaoSilvia.pdf, aceesado em 31/05/09.