Redes NeuraisUma Proposta de identificação de Impressões Digitais empregando Redes Neurais Artificiais

Diógenes RicardoLuan César

RoteiroRoteiro

• Conceitos;• Biometria;• Autenticação Biométrica;• Vantagens e Problemas;• Algumas Aplicações;• Impressão Digital;• Características da Impressão Digital;• Padrões de Impressões Digitais;• Obtenção da Impressão Digital;• Vantagens e Desvantagens;

RoteiroRoteiro

• Definições;• Base de Dados;• Banco de Dados;• Estudo das Tecnologias;• Descrição do Projeto;• Diagrama do Projeto;• Tecnologias que serão utilizadas;• Escopo das Atividades;• Cronograma;• Referências.

ConceitosConceitos

• Identificação (Accounting)o É o ato de apresentar alguma identidade;

• Autenticação (Authentication)o Fornecer uma prova de Identidade;

• Autorização (Authorization)o Determinar a que recursos, uma Identidade devidamente

autenticada, tem acesso.

ConceitosConceitos

A autenticação deve ser:

• Fidedigna:o Provar que o interlocutor é quem diz ser.

• Segura:o Resistentes à ataques (brute force, replay attack).

• Simples:o Não ter custo elevado.

• Usar de algo que se sabe:o Senha, PIN, segredo.

• Usar algo que se possui:o Smartcard, cartão magnético, gerador de senhas.

BiometriaBiometria

• É o estudo estatístico das características físicas ou comportamentais dos seres vivos. Este termo também está associado a medida de características das pessoas como forma de identificá-las unicamente;

• Está sendo estudada desde o século XX;

• A informação é comparada com o registro de cada utilizador existente no sistema;

• Já existe muitas aplicações com base em biometria.

Autenticação BiométricaAutenticação Biométrica

Universalidade

• Capacidade de ser aplicável a todos os indivíduos.

Unicidade

• Capacidade de distinguir todos os indivíduos.

Estabilidade

• Capacidade de Operação continuada e sem problemas ao longo da vida dos indivíduos.

Autenticação BiométricaAutenticação Biométrica

Correcção

• Capacidade de aquisição e uso da informação de validação capaz de distinguir todos os indivíduos.

Conveniência

• Capacidade de não causar incômodo ou repulsa.

Autenticação BiométricaAutenticação Biométrica

Aceitação

• Capacidade de não provocar rejeição devido a fenômenos de  perda de privacidade ou ético-sociais.

Circumvention

• Facilidade com que se substitui a característica biométrica.

Autenticação BiométricaAutenticação Biométrica

Os erros podem ser:

• Falsos positivos: aceitação de dados biométricos falsos.

• Falsos negativos: não aceitação de dados biométricos verdadeiros.

Afinação da correção:

• Permite escolher taxas de erros aceitáveis para um determinado ambiente de operação.

Autenticação BiométricaAutenticação Biométrica

A redução de falsos positivos aumenta a ocorrência de falsos negativos e vice-versa.

Vantagens e ProblemasVantagens e Problemas

Vantagens:

• Segurança independente das escolhas e da memória do utilizador;

• O utilizador não precisa portar consigo credenciais especiais para ter acesso;

• As características biométricas não podem ser perdidas, roubadas ou esquecidas;

• Requer presença física;• Não há ataques por dicionário;• Probabilidade de existir 2 indivíduos com mesmas

características é nula.

Vantagens e ProblemasVantagens e Problemas

Problemas:

• Fiabilidade da tecnologia;

• Cada ponto remoto de acesso necessita de equipamentos especializados.

Algumas AplicaçõesAlgumas Aplicações

A biometria vem sendo utilizada para:

• Identificação criminal;

• Controle de ponto;

• Controle de acesso;

• Entre outros.

Impressão DigitalImpressão Digital

• É formada por sulcos presentes nos dedos;

• A forma como esses sulcos estão dispostos formam as características da impressão;

• O método de recolhimento consiste em submeter sua digital a um leitor que captura a imagem através de softwares;

• Faz-se o reconhecimento utilizando uma base de dados;

• Traz comodidade e uma sensação de estar tecnologicamente atualizado para o usuário.

Impressão DigitalImpressão Digital

 

Impressão DigitalImpressão Digital

 

Obtenção da Impressão DigitalObtenção da Impressão Digital• Ink-and-roll• Live-scan

Características da Características da Impressão DigitalImpressão Digital

o Ridgeso Minutiaes

o Coreo Axis

Características da Impressão Características da Impressão DigitalDigital

Características da Impressão DigitalCaracterísticas da Impressão Digital

Alguns tipos de minúcias encontradas nas IDs.

Características da Impressão DigitalCaracterísticas da Impressão Digital

 

Padrões de Impressões Padrões de Impressões DigitaisDigitais

Padrões de Impressões DigitaisPadrões de Impressões Digitais

 

Vantagens e DesvantagensVantagens e Desvantagens

Vantagens:

• Fácil utilização do usuário;• Não pode ser esquecida;• É uma solução para a maioria dos problemas com senha.

Desvantagens:

• Vem sendo utilizada sem estudo de segurança;• Pode ser capturada/roubada;• Necessita de aparelhagem específica;• Pode ser burladas.

Vantagens e ProblemasVantagens e Problemas

DefiniçõesDefinições• Histórico

• McCulloch e Pitts (1943), Hebb (1949), e Rosemblatt (1958).

• Essas publicações introduziram o primeiro modelo de redes neurais

DefiniçõesDefinições• Conceitos

• Unidades de processamento (neurônio),

• Sistemas de processamento distribuído e paralelo (PDP).

• Topologia ou padrão de interconexão.• Fixa• Flexível

DefiniçõesDefinições• Aplicações

o Reconhecimento de padrões;o Análise de risco;o Detecção de fraudes/falhas;o Mineração de dados;o  Agrupamento de DNA;o  Fidelização de clientes.

• Em nossa pesquisa encontramos boa parte das aplicações de um único tipo de rede (Perceptron Multicamadas com a utilização do algoritmo de treinamento Backpropagation).

Base de DadosBase de Dados• NPIA é responsável pela impressão digital Base Nacional de Dados

(IDENT1), que fornece o serviço de polícia na Inglaterra, Escócia e País de Gales com um sistema de identificação de impressões digitais, com a capacidade de palma busca estampas e marcas.

• Automated Fingerprint Identification Systems (AFIS) e software para a harmonização da impressão digital de pesquisa de identificação e reconhecimento de impressões digitais são os produtos primários de East Shore Technologies.

• CASIA Fingerprint Image Database• SFinGe: Synthetic Fingerprint Generator• FVC2006 4ªInternational Fingerprint Verification Competition• FVC2004: 3ª International Fingerprint Verification Competition• FVC2002: 2ª International Fingerprint Verification Competition• FVC2000: 1ª International Fingerprint Verification Competition• Neurotechnology• Biometrix• Innovatrics

Banco de DadosBanco de Dados

• Formato do nome dos arquivos: xxx_yyy_zzz.tifo xxx é o ID do indivíduo;o yyy é o ID do dedo do indivíduo;o zzz é o número do scanner.

Estudo das TecnologiasEstudo das Tecnologias• MLP

o Maioria dos trabalhos

• ART (Adaptative Resonance Theory)o Fingerprint Clustering and its Application to Generate Class

Code Using ART Neural Network

• CPN (Couter Propagation Network)o An Algorithm for Fingerprint Recognition Based on

Improved CPN

Estudo das TecnologiasEstudo das Tecnologias• RBF

o Fingerprint Classification Based on Curvature Sampling and RBF Neural Networks  

o Fingerprint Classification in DCT Domainusing RBF Neural Networks

o A Combined Radial Basis Function Model forFingerprint Distortion

Estudo das TecnologiasEstudo das Tecnologias• Redes de Hopfield

o Automatic Fingerprint Identification Using Gray Hopfield Neural Network Improved by Run-Length Encoding 

o A study on Digital Media Security by Hopfield Neural Network

o SOM (Suport Vector Machine)  The use of SOM for fingerprint classification A fingerprint classification technique using multilayer

SOM

Estudo das TecnologiasEstudo das Tecnologias• SVM (Suport Vector Machine)

o OS fingerprint classification using a support vector machine o Fingerprint matching

based on weighting method and SVM o Máquinas de Vetores Suporte na

Classicação de Impressões Digitais

Descrição do ProjetoDescrição do Projeto• Objetivo:

Estudar um método para verificação e comparação de impressões digitais baseado em Redes Neurais Artificiais (RNA).

• Conteúdo Definições Estudo das tecnologias Base de dados Descrição do projeto

Descrição do ProjetoDescrição do Projeto• Definição do problema

o Métodos tradicionais da computação convencional o Como identificar Impressões Digitais empregando

Redes Neurais Artificiais?

• Objetivos

o Identificar Impressões Digitais empregando Redes Neurais Artificiais.

Diagrama dos ProcessosDiagrama dos Processos

Diagrama do sistema de reconhecimento de impressões digitais.

Tecnologias que serão utilizadasTecnologias que serão utilizadasNa ImplementaçãoNa Implementação

• Rede Neural MLP com backpropagation;

• Base de dados (MySQL);

• Java

Encog/ Free Fingerprint Verification SDK

• Resultados esperados (Uma solução que identifique impressões digitais);

Escopo das atividadesEscopo das atividades

• Atividade 1 –Levantamento bibliográfico• Atividade 2 –Estudo da problemática no contexto da

Impressão digital • Atividade 3 –Identificação das melhores práticas e

tecnologias mais comuns utilizadas nos principais trabalhos da indústria e academia.

• Atividade 4 –Identificar as principais APIs. • Atividade 5 - Investigar a viabilidade da implementação ou

uso de uma ferramenta para classificar os padrões• Atividade 6 – Elaboração do Relatório • Atividade 7 –Entrega e apresentação do Projeto final.

CronogramaCronograma

 

ReferênciasReferências• http://www.npia.police.uk/en/10• http://www.east-shore.com/data.html504.htm• http://www.advancedsourcecode.com/fingerprintdatabase.asp• http://www.lem.ep.usp.br/Pef411/~Cristiano%20Oliveira/

CristianoOliveira/Paginas/RedesNeurais.htm• http://www.stanford.edu/class/cs229/proj2010/Fifield-

RemoteOperatingSystemDetection.pdf• http://hcsi.cs.tsinghua.edu.cn/Paper/paper05/200509.pdf• https://intranet.dcc.ufba.br/pastas/gaudi/biometrica/papers/id/Mestre-

UFC-SVM-AllanReffson.pdf• http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/login.jsp?url=http%3A%2F

%2Fieeexplore.ieee.org%2Fiel5%2F5462929%2F5466882%2F05466901.pdf%3Farnumber%3D5466901&authDecision=-203 

• http://wenku.baidu.com/view/f11f142f453610661ed9f43a.html

ReferênciasReferências• http://www.computer.org/portal/web/csdl/doi/10.1109/CGIV.2008.25• http://books.google.com/books?

id=GgBNgRANvzgC&pg=PA140&lpg=PA140&dq=fingerprint+%2B+Hopfield&source=bl&ots=9zul5XOGjL&sig=bOJkDx3vdlQwlcyJYN2nhvomn3A&hl=en&ei=JGu3TfXXKNOE0QGA6PjgDw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&sqi=2&ved=0CCgQ6AEwAg#v=onepage&q=fingerprint%20%2B%20Hopfield&f=false 

• http://www.springerlink.com/content/v1hlenrprl8c786h/ • http://www.iis.sinica.edu.tw/page/jise/2009/200911_18.pdf • http://www.jaist.ac.jp/jinzai/Paper18/ICIAR2006.pdf  • http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-JSJZ200611049.htm