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Preparacin de Informes en formato IEE
IDENTIFICACION BIOMETRICA BASADA EN EL PATRON DEL IRIS
Edna Brigitte Cuta Moreno e-mail: [email protected] Steven
Parra Pez e-mail: [email protected] Sebastin Caldern
Crdobae-mail: [email protected]
.
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RESUMEN: En este trabajo se presenta el reconocimiento del iris
por identificacin biomtrica y sus diferentes aplicaciones,
definiendo el ojo y sus partes ms importantes. Tambin demostrando
como funciona un sistema de biometra con su respectivo diagrama de
bloques a partir de las etapas y caractersticas ms relevantes desde
la captura de una imagen hasta los algoritmos utilizados. Por ltimo
se explican los mtodos ms eficientes para la caracterizacin y
verificacin de imgenes tomadas en el sistema, aplicando filtros y
realizando un mejoramiento de la imagen para su respectivo
anlisis.
PALABRAS CLAVE: Biometra, Iris, Visin, Imgenes de alta
Resolucin, procesamiento digital de imgenes.
1 Introduccin
La Biometra es una forma de identificacin, es decir el reconocer
a una persona por alguna caracterstica biofsica[footnoteRef:1], uno
de los mtodos ms utilizados en la biometra es la identificacin del
iris, donde se ven afectados los ojos. Estos son aquellos rganos
encargados de facilitar el sentido de la visin, ya que estos ayudan
a dar una visin estereoscpica. Los ojos se consideran como una
cavidad esfrica recubierta por tres capas (externa, media,
interna). La capa externa est compuesta por la esclertica (zona
blanca) capa que en el exterior se encuentra cerrada por la crnea.
La capa media (vea) est formada en su parte anterior por el cuerpo
ciliar y el iris. El iris es la membrana coloreada circular del ojo
que separa la cmara anterior de la posterior, adems consta de un
estroma con clulas pigmentadas y de un epitelio que, contiene los
msculos esfnter y dilatador del iris, actuando como diafragma
ocular. El iris presenta una apertura en su parte central
denominada pupila, quien forma una barrera entre las cmaras
anterior y posterior del glbulo ocular, por lo tanto se encuentra
en medio de la crnea y el cristalino. [1: Milton Ruiz Marin, Juan
Carlos Rodriguez Uribe Una Mirada a la BIometria 2009]
Imagen 1. El ojo Humano
Por ltimo la retina es una capa de clulas nerviosas en la parte
posterior del globo ocular que acta como la pantalla de proyeccin
de imgenes que pasan a travs de la crnea, el iris, y el cristalino.
Todos estos nervios se conectan (a travs del nervio ptico) en el
cerebro y transmiten la informacin que el cerebro interpreta como
visin. Dado que el iris tiene que estar abierto para permitir el
paso de la luz a la crnea y el cristalino en ambas direcciones, es
posible tomar un histograma con caractersticas nicas del individuo
mediante imgenes de alta resolucin de su iris. De estas imgenes se
toman rasgos de manera similar a la huella dactilar.
Imagen 2. Reconocimiento de Patrones Iris
El iris es un tejido pigmentado del alta movilidad, que al
encontrarse visible desde el exterior, gracias a la transparencia y
proteccin de la crnea de agentes externos. Esto nos representa
ventajas como:
- Estabilidad frente a cambios originados por accidentes, debido
a la proteccin que le confiere la crnea.
- Fcil mecanismo de deteccin de sujeto vivo. Pequeas variaciones
en la iluminacin producen alteraciones en la apertura de la pupila.
Incluso, con iluminacin fija, el iris no se encuentra esttico, sino
que presenta pequeas y continuas variaciones en su apertura.
- Los datos (en este caso, la imagen) se pueden capturar de
forma no invasiva, al ser visible desde el exterior por la
transparencia de la crnea.
- El intento de falsificar el iris de una persona conllevara
operaciones quirrgicas que podran daar muy seriamente la
visin[footnoteRef:2]. [2: El Iris Ocular como parmetro para la
Identificacin Biomtrica, Agora SIC,Universidad Politecnica de
Madrid, 2000]
Todo esto nos conlleva a esta tcnica presenta una efectividad
extremadamente alta, lo que nos garantiza su gran utilidad en
entornos de alta seguridad.
2 Reconocimiento del Iris
Para desarrollar un dispositivo para identificacin biomtrica y
poder obtener una aplicacin de reconocimiento basado en el patrn
del iris, se basa en un sistema ordenado.
Primero se adquiere la imagen del iris de la persona, esta
imagen se procesa para localizar el iris donde se normaliza el
tamao y se segmenta. Toda la informacin que contiene el iris se
extrae y se genera un cdigo, que finalmente queda asociado con el
patrn del iris. Por ultimo en la etapa de comparacin, se decide o
se clasifica. El anterior diagrama demuestra lo que es el
reconocimiento del iris, que generalmente es usado para sistemas de
seguridad.
As mismo estos sistemas pueden ser utilizados de diferentes
formas y para diferentes aplicaciones, pero actualmente los
utilizan como sistemas de Autenticacin e Identificacin. Cuando es
por Autenticacin, el cdigo que queda asociado al iris se compara
con el cdigo de la identidad proclamada por la persona y se toma la
decisin se estos cdigos han sido generados por el mismo patrn de
iris. Para Identificacin, el cdigo de iris que se reconoce es
comparado con una base de datos para poder comprobar la identidad
guardada de la persona.
Diagrama 1. Diagrama de Bloques Biometra Iris
El reconocimiento del iris tiene la ventaja sobre otros sistemas
en el campo mdico de proporcionar diagnstico, rpido fiable y sin
agresiones, se puede determinar lo siguiente:
Qu se puede hacer al identificar el iris?
Revela la presencia de inflamacin, localizacin y el estado en
que se encuentra Revela acumulacin de drogas o de qumicos en
ciertas reas del cuerpo Revela la constitucin fsica de la persona
ensea un nivel exacto de salud en la persona Ayuda a identificar el
origen de pequeas y grandes infecciones en el cuerpoQu no se puede
hacer al identificar el iris?
No diagnostica enfermedades. No identifica ninguna patologa
especfica en el cuerpo
3 Identificacin
Un sistema de identificacin Biomtrica consta de cuatro etapas
importantes:
3.1 Captura de los datos biolgicos (Registro Ocular). En la
captura de datos, generalmente se utiliza una cmara de alta
resolucin, donde esta va tomando muestras en tiempo real con un
video, esto ayuda a que sea ms fcil la deteccin de un fraude ya que
se realiza capturando dos fotogramas consecutivos de la imagen
grabada, y comparando la dilatacin de la pupila en la toma de
capturas, adems se puede analizar cambios controlados de la
iluminacin para analizar la respuesta de la pupila a dichos
cambios[footnoteRef:3]. Para poder disear un buen sistema de
captura se debe tener en cuenta la calidad de la imagen obtenida,
se considera una imagen optima cuando hay un registro ocular cuyo
radio del iris tiene una resolucin mayor o igual a 70 y menor a 125
pixeles[footnoteRef:4], tambin es importante la comodidad del
usuario, ya que esto puede generar un rechazo por parte del
usuario, para resolver este problema se facilita una opcin de
ampliacin o zoom de la imagen. La imagen obtenida debe ser
procesada para extraer patrones. [3: El cdigo PBIP 1. Operatividad
en la interfaz buque-puerto, Procedimientos tecnificados a la
identificacin, Pag 157] [4: C. F. Daz Meza * a , Y. Torres Moreno a
, O. J. Tijaro Rojas a Extraccin Digital De Caractersticas
Biomtricas Basadas En Patrones Del Iris Humano]
3.2 Segmentacin.La meta principal de la etapa de segmentacin es
dividir la imagen en sus partes constituyentes, es decir la
separacin de los objetos o regiones en las que se est interesado,
que se encuentren dentro del registro para descartar los elementos
que no contribuyen en cuanto a informacin relevante o es
considerado ruido. Se hace un histograma de la imagen a procesar,
despus se discrimina por medio de operadores los residuos presentes
en el registro que no hacen parte del rea de la pupila. Se corrigen
caractersticas como distorsin de la imagen para poder binarizar y
calcular el centroide de la pupila, se determina el radio definido
entre la esclertica y el iris y se seleccin el rea encontrada.
Imagen 3. Pupila segmentada
Despus de delimitar el rea del tejido pigmentada se procesa la
imagen con el fin de identificar el contorno superior del iris y
por ltimo se selecciona.
Imagen 4. Segmentado del contorno circular
Para finalizar la segmentacin se determina la regin circular que
ocupa el iris y por medio de detectores se excluyen las partes de
la imagen innecesarias lo cual es determinado por los pixeles
sensados.
Imagen 5. Iris totalmente segmentado
3.3 Normalizacin. En el proceso de la normalizacin la imagen se
traslada de un espacio de coordenadas cartesianas a otro en
coordenadas polares. Esta transformacin permite desarrollar la
textura que representa el rea de inters en la imagen. Despus se
aplica un filtro que consiste en una convolucin a la parte real e
imaginaria, a esto se le llama filtro de Gabor wavelet
bidimensional. El resultado son dos imgenes que demuestran los
cambios de textura segn la orientacin y frecuencia.
Imagen 6. Visualizacin Filtro de Gabor 2D3.4 Codificacin.En este
proceso, se extrae una matriz caracterstica que cuantiza las
cualidades de la textura en la imagen ocular, dependiendo de la
direccin y medida angular. Con el sistema desarrollado se realiza
una desviacin absoluta sobre la imagen dividida. Por ltimo se
binarizan las cualidades nicas del usuario en una seal digital.
Despus de introduce la matriz de rasgos biomtricos, para asignar
ceros (0) a los pixeles del registro matricial que se encuentren
por debajo de la medida y unos (1) a los que se encuentre por
encima de dicha cantidad.
3.5 Etapa de almacenamiento en la base de datos y bsqueda de
coincidenciasPara esta etapa se tiene en cuenta diferentes
parmetros, la imagen del iris para procesar, numero de usuario que
se vaya a almacenar. Tambin se hace un barrido por todos los nmeros
o cdigos de usuario almacenados en caso de que sea un instrumento
de Identificacin, para el caso de instrumentos mdicos se toma la
imagen para guardar un reporte de las caractersticas que se
encontraron dentro de la imagen tomada.
4 Ventajas y Desventajas
Las caractersticas biofsicas del ser humano son muy difciles de
falsificar, en los sistemas convencionales existen facilidades para
violar la seguridad y el reemplazo de algunos parmetros ejemplos
documentos de identidad, entre otros, esto proporciona mayor
rentabilidad en la seguridad de empresas, y otros lugares que
necesiten de un ingreso seguro a sus instalaciones. Por otro lado
sus desventajas, estos dispositivos biomtricos son ms costosos que
los convencionales, tambin pueda que exista imprecisin a la hora de
identificar a una persona y por ultimo pueden haber usuarios que
rechacen la biometra por medio del iris, vindola como una invasin
de la privacidad.
