Zakres wykładu:
W1: Biometria – znaczenia pojęcia
W2: Techniki biometryczne
W3: Od biometrii do systemów biometrycznych
W4: Wybrane zastosowania biometrii
W5: Bezpieczeństwo biometrii
W6: Ocena działania systemów biometrycznych
Zakres laboratorium
Warunki zaliczenia przedmiotu

W1 (6 godz.): Biometria – znaczenia pojęcia

Krótka historia biometrii. Wymagane własności cech biometrycznych, penetracja genetyczna. Charakterystyki biometryczne, wykorzystanie cech fizjologicznych oraz cech zachowania.

W2 (24 godz.): Techniki biometryczne

  • Biometria odcisków palców. Krótka historia wykorzystania linii papilarnych w rozpoznawaniu tożsamości. Wstępne przetwarzanie obrazów odcisków, filtracja i segmentacja obrazu, obraz binarny, obraz szkieletowy. Cechy linii papilarnych, punkty osobliwe, minucje. Metody znajdowania punktów osobliwych, klasyfikacja na podstawie punktów osobliwych. Wykorzystanie minucji, metody znajdowania i dopasowania minucji. Metody rozpoznawania nie wykorzystujące minucji. Podatność czytników odcisków na ataki, metody testowania żywotności palca. Przykłady wdrożeń systemów biometrii odcisku palca.
  • Biometria twarzy. Detekcja twarzy, detekcja twarzy w obrazie ruchomym, testowanie żywotności. Biometryczny obraz twarzy. Wyznaczanie cech twarzy. Przestrzeń twarzy, analiza czynników głównych (PCA), twarze własne, liniowa analiza dyskryminacyjna (LDA), twarze Fisherowskie, algorytmy rozpoznawania twarzy. Przykłady komercyjnych systemów rozpoznawania twarzy.
  • Biometria tęczówki. Budowa i geneza tęczówki. Wstępne przetwarzanie obrazu, segmentacja tęczówki. Metoda Daugmana, kod tęczówki, własności statystyczne kodu. Inne metody wyznaczania cech tęczówki, transformaty falkowe, metoda „przejść przez zero”. Podatność czytników tęczówki na ataki, metody testowania żywotności oka. Przykłady wdrożeń systemów biometrii tęczówki.
  • Biometrie dłoni. Geometria dłoni, odcisk dłoni, termika dłoni, układ żył palca i dłoni. Bezpieczeństwo systemów wykorzystujących cechy dłoni. Przykłady zastosowań rynkowych.
  • Inne metody oparte na cechach fizycznych. Metody bazujące na wzorze siatkówki i geometrii ucha. Wykorzystanie zapachu w biometrii, elektroniczny nos. Przykłady zastosowań rynkowych.
  • Biometria podpisu odręcznego. Podpis jako krzywa w przestrzeni wielowymiarowej. Podpisy on-line i off-line, pozyskiwanie danych podpisu odręcznego, wykorzystanie tabletów graficznych. Wyznaczanie cech podpisu, cechy widoczne i cechy niewidoczne, cechy dynamiczne. Ocena niezawodności, podpisy obce, fałszerstwa proste, fałszerstwa zaawansowane. Wykorzystanie dynamicznego marszczenia czasu (DTW), podpis ukryty. Przykłady zastosowań rynkowych.
  • Inne metody oparte na cechach zachowania. Rozpoznawanie mówiącego, rozpoznawanie zależne i niezależne od treści. Estymacja formantów, cechy mówiącego. Wykorzystanie elektroencefalogramu (EEG), metody rejestracji i przetwarzania EEG w biometrii, cechy osobnicze EEG. Wykorzystanie dynamiki pisania na klawiaturze. Przykłady zastosowań rynkowych.

W3 (3 godz.): Od biometrii do systemów biometrycznych

Budowa systemu biometrycznego, tryby pracy systemu biometrycznego. Projektowanie uwierzytelnienia biometrycznego. Biometria wielokrotna (zwielokrotniona modalność, sensor, algorytm), łączenie technik biometrycznych w system wielomodalny, wady i zalety systemów wielomodalnych, wielomodalne bazy wzorców, podejmowanie decyzji w systemie wielomodalnym. Interfejsy systemów biometrycznych, BioAPI, projektowanie oprogramowania biometrycznego. Standardy biometryczne.

W4 (3 godz.): Wybrane zastosowania biometrii

Karty mikroprocesorowe i ich zastosowanie jako bezpiecznych urządzeń biometrycznych. Paszport biometryczny, bezpieczeństwo paszportów biometrycznych, infrastruktura PKI dla paszportu biometrycznego.

W5 (9 godz.): Bezpieczeństwo biometrii

Bezpieczeństwo sensorów biometrycznych, implementacja testów żywotności na przykładzie biometrii tęczówki i odcisku palca. Bezpieczeństwo transferu danych biometrycznych, dostęp zdalny, bezpieczeństwo wzorców, dynamiczne kodowanie danych. Bio-kryptografia, szyfrowanie danych, generowanie kluczy kryptograficznych z wykorzystaniem danych biometrycznych, ukrywanie informacji z wykorzystaniem biometrii.

W6 (3 godz.): Ocena działania systemów biometrycznych

Niepewność w biometrii. Konstruowanie próby biometrycznej, parametry oceny metod, urządzeń i systemów biometrycznych, szacowanie rozrzutu parametrów. Ocena systemów biometrycznych zgodnie ze standardami (ISO/IEC, NIST, ANSI, CEN). Ograniczenia metod biometrycznych, problemy natury etnicznej, kulturowej, religijnej.

Zakres laboratorium (15 godz.)

Ćwiczenia laboratoryjne będą realizowane w nowoczesnym i bogato wyposażonym w sprzęt biometryczny Laboratorium Biometrii w Instytucie Automatyki i Informatyki Stosowanej. Podczas spotkań laboratoryjnych studenci będą mieli okazję zapoznać się w realizacjami metod biometrycznych samodzielnie projektując wybrane elementy systemów biometrycznych z wykorzystaniem sprzętu biometrycznego oraz łatwych w obsłudze narzędzi programistycznych przygotowanych dla środowiska Matlab. Przewiduje się realizację ćwiczeń laboratoryjnych w następujących blokach tematycznych:

  • Biometria odcisku palca (3 godz.). Pomiar odcisków palca przy wykorzystaniu sensorów komercyjnych. Przetwarzanie obrazu odcisku, obraz binarny, szkieletowy. Identyfikacja punktów osobliwych, klasyfikacja odcisków. Tworzenie i dopasowanie map minucji. Ocena niezawodności przykładowych metod dla osób uczestniczących w zajęciach.
  • Biometria tęczówki (3 godz.). Pomiar tęczówki przy wykorzystaniu kamer komercyjnych. Przetwarzanie obrazu, segmentacja tęczówki. Filtracja obrazu, indywidualny dobór parametrów filtracji (projektowanie własnej metody rozpoznawania tęczówki), tworzenie kodu tęczówki, dopasowanie kodów. Ocena niezawodności zaprojektowanej metody dla osób uczestniczących w zajęciach.
  • Biometria podpisu odręcznego (3 godz.). Rejestracja podpisów on-line z wykorzystaniem tabletów graficznych. Wyznaczanie cech podpisu, cechy globalne. Wykorzystanie dynamicznego marszczenia czasu. Indywidualny dobór wariantów i parametrów metod (projektowanie własnej metody rozpoznawania podpisu odręcznego). Ocena niezawodności zaprojektowanej metody dla osób podpisów obcych i fałszerstw zaawansowanych.
  • Bezpieczeństwo biometrii (6 godz.). Bezpieczeństwo sensorów odcisków palca. Projektowanie testu żywotności palca. Wykonanie fałszywych odcisków i ocena przykładowych systemów komercyjnych oraz ocena zaprojektowanej metody testu żywotności. Bezpieczeństwo kamer tęczówki. Projektowanie testu żywotności oka. Wykonanie wydruków oka i ocena przykładowych systemów komercyjnych oraz ocena zaprojektowanej metody testu żywotności.

Warunki zaliczenia przedmiotu

  1. Zaliczenie dwóch egzaminów cząstkowych organizowanych pod koniec każdego semestru (każdy egzamin dotyczący wyłącznie materiału z danego semestru).
  2. Zaliczenie minimum 80% zajęć praktycznych.