Tęczówka idealnym identyfikatorem człowieka - czy na pewno?

Laboratoria na świecie, w tym i w Polsce poszukują nowych, doskonalszych systemów rozpoznawania tożsamości na podstawie tęczówki, która wciąż jest uznawana za najlepszego kandydata do miana idealnej modalności biometrycznej.

Tęczówka oka - czym jest?

Tęczówką nazywamy przednią, nieprzezroczystą część błony naczyniówkowej oka okalającą źrenicę. Ponieważ zawiera wiele mięśni, może się zwężać i rozszerzać regulując w ten sposób ilość światła wpadającą przez źrenicę na dno oka. Proces ten dzieje się automatycznie, bez udziału naszej woli. Tęczówka kształtuje się już w 15 tygodniu życia płodowego i, wykluczając uszkodzenia mechaniczne lub poważne choroby, „do końca życia pozostaje niezmienna" - takie jest przynajmniej powszechnie zaakceptowane stwierdzenie (przytaczane między innymi przez popularną Wikipedię) i potwierdza wiarę w to, że kluczową zaletą tęczówki jest jej niezmienność. Niezmienność, tym samym kompatybilność z raz zarejestrowanym wzorcem, ma trwać do końca życia. Czy jest tak na pewno? Kto to sprawdził i udowodnił???

 

Atuty

Trzeba przyznać, że jak wynika z różnych badań przeprowadzanych w wielu krajach, tęczówka rzeczywiście jest mobilnością bardzo stabilną, a dokładność i szybkość pomiaru, oraz ich nieinwazyjność są kolejnymi ważnymi atutami. Oprócz tego, tęczówka charakteryzuje się bardzo niską penetracją genetyczną. Oznacza to, że informacje zapisane w genach (allelach) nie wyrażają się w fenotypie (czyli cechach organizmu), lub dzieje się to w bardzo małym stopniu. To sprawia, że nawet bliźnięta jednojajowe będą miały różne tęczówki, co oczywiście należy zaliczyć do kolejnych zalet.

 

Mimo wszystko istnieje kilka „ale"...

Tak naprawdę, jest wiele czynników, które komplikują użycie tęczówki jako modalności biometrycznej. Są to między innymi różnice w rozszerzeniu źrenicy, obecność szkieł kontaktowych (korygujących wady wzroku oraz kosmetycznych), a także ignorowane dotychczas starzenie się tęczówek.

Badania potwierdziły, że różnice w rozszerzeniu tęczówki (spowodowane m.in. różną ilością światła w otoczeniu) pomiędzy zarejestrowanym wzorcem, a badanym w danym momencie okiem, mają wpływ na wyniki testu. W systemach ignorujących to zjawisko, porównanie kodu wzorcowego utworzonego na podstawie obrazu ze standardowym rozszerzeniem z kodem utworzonym z obrazu zdjętego przy innym rozwarciu może zaowocować zmniejszeniem dokładności rozpoznawania, a w efekcie, przy wystarczająco dużych różnicach, istnieje duże ryzyko fałszywego odrzucenia czyli błędnej identyfikacji. Dzieje się tak ponieważ system błędnie informuje, że badane oko nie pasuje do zarejestrowanego wzorca. Ponadto, pewne eksperymenty sugerują, że bardzo duże rozwarcie źrenicy może także zwiększyć ryzyko fałszywego dopasowania ponieważ system nieprawidłowo dopasuje tęczówkę do innego wzorca, co może równać się udzieleniu dostępu do obiektu osobie niepożądanej, lub zarejestrowaniem pod niewłaściwym nazwiskiem.

Oczywiście nie oznacza to, że te trudności eliminują tę modalność. Istnieje już (przynajmniej w projektach) kilka rozwiązań pozwalających obejść te problemy.

 

Mit o niestarzeniu się tęczówki

Ponadto, nowsze badania już sugerują, że istnieje zauważalny wzrost ilości fałszywych odrzuceń zaledwie w przeciągu czterech lat od czasu rejestracji. Jeśli wyniki zostaną potwierdzone w innych laboratoriach, trzeba będzie ponownie przemyśleć podejście do tematu.

 

Szkła kontaktowe

Mimo, iż systemy skanują także oko uzbrojone w szkła kontaktowe, eksperymenty sugerują wzrost fałszywych odrzuceń nawet w przypadku zwykłych szkieł korygujących, nie wspominając już o kosmetycznych, które mają na celu zupełnie zmienić wygląd i kolor oka. Dzisiejsze systemy biometryczne zaledwie do pewnego stopnia są w stanie rozpoznać kiedy osoba używa takich szkieł.

Jednakże entuzjaści tej metody nie tracą pewności, że wszystkie te trudności uda się pokonać i stworzyć naprawdę doskonały sprzęt, przyjazny dla użytkownika, wraz z oprogramowaniem do identyfikacji.

 

Komu zależy na rozwoju systemu?

W zastosowaniach dla celów wojskowych, policyjnych i w strefach konfliktów zbrojnych, dostrzeżono duży potencjał tej metody, jednakże ograniczeniem dla takich zastosowań okazuje się być sam proces dokładnego skanowania tęczówki: użyteczny skan można zrobić z odległości najwyżej kilkudziesięciu centymetrów, co w przypadku dużej ilości samobójczych aktów terrorystycznych, może stanowić dość poważne zagrożenie. Jednakże naukowcy już pracują nad rozwinięciem technologii, która nie tylko umożliwi skanowanie tęczówki z odległości nawet 12m(!), ale która jednocześnie będzie skanować twarz osoby, aby tym dokładniej identyfikować tych, którzy zamierzają uzyskać dostęp do silnie strzeżonego obiektu.

Badania te prowadzone i finansowane są głównie z myślą o konfliktach zbrojnych w Iraku i Afganistanie. Taki system zapewniłby dość bezpieczną odległość od skanowanej osoby. Nad tym projektem pracuje centrum badań CyLab w USA.

CyLab pracuje ponadto nad technologią i oprogramowaniem łączącą skan tęczówki wraz z trójwymiarowym obrazem twarzy i jej charakterystycznych punktów (jak rozmieszczenie oczu, nosa, ust a nawet blizn). Trójwymiarowy obraz mógłby być obracany tak, aby dopasować kąt twarzy uchwyconej na obrazie video do pobranego wzorca.

Całość operacji ma w założeniu potrwać kilka sekund (dotychczasowe próby stworzenia trójwymiarowego obrazu trwały kilkanaście minut!)

CyLab planuje oddać system zawierający kamerę z autofokusem, źródło światła zbliżone do podczerwieni, które może oświetlić tęczówkę redukując jednocześnie odbłyski z rogówki, a także oprogramowanie konieczne do dopasowania zeskanowanych obrazów z wzorcami upoważnionych lub nieupoważnionych osób z bazy danych.

Rząd USA planuje wdrożyć system do działania (na potrzeby armii) do 2012 roku.

Jak widać, tęczówka oka posiada wiele atutów, ale stworzenie doskonałego systemu identyfikacji z wykorzystaniem jej obrazu/skanu sprawia o wiele więcej trudności niż się pierwotnie spodziewano. Nie oznacza to jednak, że nauka i technologia nie będą sobie w stanie z nimi poradzić. Tymczasem jest to wciąż sprawa przyszłości.

c.d.n.

NorThern