«Разработанный нами метод биометрической аутентификации трехмерной вены пальца обеспечивает уровни специфичности и защиты от спуфинга, которые были невозможны раньше», – сказал Цзюнь Ся из Университета Буффало, Государственного университета Нью-Йорка, руководитель исследовательской группы. "Поскольку нет двух людей с абсолютно одинаковым трехмерным рисунком вен, имитация биометрической аутентификации вены потребует создания точной трехмерной копии вен пальцев человека, что в принципе невозможно."
В журнале Оптического общества (OSA) Applied Optics исследователи описывают свой новый подход, который представляет собой первый случай использования фотоакустической томографии для трехмерной биометрической аутентификации вен пальца.
Испытания метода на людях показали, что он может правильно принять или отклонить идентичность в 99% случаев.
«Из-за пандемии COVID-19 многие работы и услуги теперь выполняются удаленно», – сказал член исследовательской группы Джованни Милионе из NEC Laboratories America, Inc. "Поскольку наш метод обнаруживает невидимые объекты в 3D, его можно использовать для улучшения методов аутентификации для защиты данных персонала и конфиденциальных документов."
Добавление информации о глубине
Хотя были разработаны другие подходы к биометрической аутентификации, основанные на венах пальцев, все они основаны на 2D-изображениях.
Дополнительная глубина трехмерного изображения повышает безопасность, затрудняя подделку личности и снижая вероятность того, что метод примет не того человека или отклонит правильного.
Чтобы выполнить трехмерную биометрическую аутентификацию с использованием вен на пальцах человека, исследователи обратились к фотоакустической томографии – методу визуализации, сочетающему свет и звук. Сначала свет от лазера используется для освещения пальца. Если свет попадает в вену, он издает звук примерно так же, как гриль издает звук «пуф» при первом зажигании.
Затем система обнаруживает этот звук с помощью ультразвукового детектора и использует его для восстановления трехмерного изображения вен.
«Было сложно использовать фотоакустическую томографию для трехмерной биометрической аутентификации вен пальца из-за громоздкой системы визуализации, небольшого поля зрения и неудобного положения руки», – сказал Ся. «Мы решили эти проблемы в новой конструкции системы за счет лучшего сочетания световых и акустических лучей и изготовленных на заказ преобразователей для улучшения поля зрения изображения."
Разработка практической системы
Чтобы лучше интегрировать световое освещение и акустическое обнаружение, исследователь изготовил новый сумматор световых и акустических лучей.
Они также разработали окно визуализации, которое позволяет естественным образом положить руку на платформу, подобно полноразмерному сканеру отпечатков пальцев. Другой важной разработкой стал новый алгоритм сопоставления, разработанный Вэньяо Сюй из отдела компьютерных наук и инженерии, который позволяет биометрическую идентификацию и сопоставление функций в трехмерном пространстве.
Исследователи протестировали свою новую систему на 36 человек, визуализируя их четыре левых и четыре правых пальца. Тесты показали, что такой подход не только осуществим, но и точен, особенно при использовании нескольких пальцев.
«Мы предполагаем, что этот метод будет использоваться на критически важных объектах, таких как банки и военные базы, которые требуют высокого уровня безопасности», – сказал Милионе. "При дальнейшей миниатюризации 3D-аутентификация вен также может использоваться в персональной электронике или в сочетании с 2D-отпечатками пальцев для двухфакторной аутентификации."
В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы сделать систему еще меньше и сократить время визуализации до менее одной секунды.
Они отмечают, что возможно реализовать фотоакустическую систему в смартфонах, поскольку ультразвуковые системы уже разработаны для использования в смартфонах. Это может позволить портативные или носимые системы, которые выполняют биометрическую аутентификацию в режиме реального времени.