BiometraFrancesc SerratosaAlbert Sol Ribalta

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Francesc Serratosa Albert Sol Ribalta

Nacido en Barcelona en 1967. Li-cenciado en Ingeniera Informti-ca por la Universidad Politcnica deCatalua en 1993, y doctorado poresta misma universidad en el ao2000. Actualmente es profesor titu-lar de Informtica en la UniversidadRovira i Virgili. Desde 1993 ha inves-tigado activamente en campos co-mo la visin por ordenador, la rob-tica, el reconocimiento de patronesestructurales, el aprendizaje de m-quinas y la biomtrica. Ha publica-do ms de noventa artculos y ejerceactivamente de revisor en algunoscongresos y publicaciones. Impar-te clases de Visin por ordenador yBiomtrica en la Universidad Rovirai Virgili y en la UOC. Ha sido coordi-nador del curso de doctorado de In-formtica y Seguridad en la Univer-sidad Rovira i Virgili entre el 2006 yel 2012, y actualmente es coordina-dor del mster interuniversitario deTeora de la comunicacin y la infor-macin (MSITIC). Ha trabajado enms de diez proyectos de investiga-cin y desde el ao 2005 es el inves-tigador principal de un proyecto deinvestigacin de quinto curso patro-cinado por ENRESA y relacionadocon el desmantelamiento nuclear. Esautor de tres patentes y ejerce comorevisor especializado de proyectospblicos de investigacin.

Licenciado en Ingeniera Inform-tica y mster de Inteligencia Artifi-cial por la Universidad Rovira i Virgi-li (URV) en el 2007. Doctorado en2012 por esta misma universidad.Entre el 2005 y el 2008 trabaj enla URV como profesor colaborador.Entre los aos 2006 y 2008 trabajen ITAKA, donde investig las inter-faces basadas en web para sistemasmultiagente. Desde el ao 2008 sededica a investigar el reconocimien-to de patrones estructurales basadosen grficos en la Universidad Rovirai Virgili, en colaboracin con la Uni-versidad Politcnica de Catalua.

Primera edicin: febrero 2013 Francesc Serratosa, Albert Sol RibaltaTodos los derechos reservados de esta edicin, FUOC, 2013Av. Tibidabo, 39-43, 08035 BarcelonaDiseo: Manel AndreuRealizacin editorial: Eureca Media, SLDepsito legal: B-31.624-2012

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El encargo y la creacin de este material docente los ha coordinado el profesor Francesc Serratosa para el programa del Mster Interuniversitario de Seguridadde las Tecnologas de la Informacin y de las Comunicaciones MISTIC (2013).

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Introduccin

La biometra, desde un punto de vista general, es la ciencia que estudia lascaractersticas biolgicas relacionadas con las distancias. Y, mediante anlisisestadsticos, llega a conclusiones de la pertenencia del objeto a una clase. Labiometra se puede aplicar en muchos campos diferentes.

Campos de aplicacin de la biometra

Para saber el da en el que se engendr un feto, se mide el feto y se deduce el nmero dedas que hace que se engendr asumiendo un crecimiento segn una funcin estadstica.Tambin se usa para deducir la existencia de enfermedades o, incluso, para saber a qusubclase pertenece una flor, midiendo los ptalos o las hojas.

Pero, en esta asignatura, vamos a usar la biometra solo para la identificacinde las personas.

Para esta asignatura, la biometra es la ciencia relacionada con las tec-nologas que analizan las caractersticas humanas para reconocer o ve-rificar su identidad de manera automtica.

En esta asignatura, vamos a estudiar los mtodos bsicos que se usan en laidentificacin o clasificacin de las personas mediante la biometra. En el pri-mer mdulo, vamos a detallar los conceptos bsicos para poder entender c-mo funciona un sistema biomtrico. En el siguiente mdulo, explicamos dequ herramientas disponemos para poder evaluar su bondad, analizamos loserrores y mostramos aplicaciones reales basadas en la biometra. En el tercero,cuarto y quinto mdulos entraremos en detalle en varios rasgos biomtricos.Las tcnicas ms usadas para el reconocimiento y la identificacin de las per-sonas son la huella dactilar, la cara y el iris, y se tratan en detalle en estos m-dulos. Finalmente, en el ltimo mdulo explicamos cmo aumentar la segu-ridad en los sistemas biomtricos.

Muchas de las tcnicas usadas en biometra radican en aplicar otras tcnicasque enmarcamos en la visinporcomputador o el reconocimientodepa-trones.

La tabla 1 muestra algunos de los conceptos que podramos enmarcar en lavisin por computador y que se tratan en la asignatura.

Tabla 1. Mtodos y algoritmos de visin por computador y reconocimiento de patrones

Mtodooalgoritmo Mdulo

Modelizacin de errores en un sistema de reco-nocimiento de patrones

Mdulo 1. Introduccin

Nota

Debido a que en este msterno existen asignaturas que ex-pliquen estas tcnicas, las co-mentaremos cuando sea nece-sario, puesto que as se incor-porarn con ms facilidad den-tro de las explicaciones espe-cficas de la biometra. Con es-te enfoque, explicaremos es-tos conceptos, mtodos o al-goritmos directamente aplica-dos al problema que debemossolucionar, sin verlos desde unpunto de vista general.

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Mtodooalgoritmo Mdulo

Modelado de los errores Mdulo 2. Evaluacin

Grficas ROC y DEC Mdulo 2. Evaluacin

Deteccin de contornos de una imagen: mto-do de Sobel

Mdulo 3. Huella dactilar

Trazado de una recta en un plano: algoritmode Bressenham

Mdulo 3. Huella dactilar

Vector resultante de un campo de vectores: n-dice de Pointcar

Mdulo 3. Huella dactilar

Binarizacin de una imagen: algoritmo de Gon-zalez y Woods

Mdulo 3. Huella dactilar

Limpieza de una imagen: algoritmo de colorea-do de manchas

Mdulo 3. Huella dactilar

Esqueletonizacin de una imagen: algoritmode Gonzalez y Woods

Mdulo 3. Huella dactilar

Filtros de Haar Mdulo 4. Cara

Clasificador de Bayes Mdulo 4. Cara

Anlisis de los componentes principales Mdulo 4. Cara

Filtros de Gabor Mdulo 5. Iris

Conversin a coordenadas polares Mdulo 5. Iris

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Objetivos

Los objetivos de la asignatura Biometra son explicar los fundamentos bsicosde la biometra para la identificacin de las personas, as como explicar losrasgos biomtricos ms usados en la industria y en instalaciones civiles y mi-litares. Con el estudio de este material didctico, el estudiante tiene que sercapaz de:

1. Definir las caractersticas bsicas de los sistemas biomtricos.

2. Conocer las herramientas para evaluar la bondad de los sistemas biom-tricos.

3. Lograr el reconocimiento de las personas a travs de la huella dactilar.

4. Lograr el reconocimiento de las personas a travs de la imagen de la cara.

5. Lograr el reconocimiento de las personas a travs de la imagen del iris.

6. Conocer los mtodos para garantizar la seguridad en los sistemas biom-tricos.

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Contenidos

Mdulo didctico1La biometra para la identificacin de las personasFrancesc Serratosa

1. Los inicios de la biometra2. El reconocimiento biomtrico3. Los sistemas biomtricos4. Los rasgos biomtricos5. Aplicaciones de los sistemas biomtricos6. Historia de la biometra7. Biometra, cine y arte8. Reflexiones sobre una sociedad biomtrica

Mdulo didctico2Evaluacin de los sistemas biomtricos en aplicaciones realesFrancesc Serratosa

1. Errores de los sistemas biomtricos2. Evaluacin de un sistema biomtrico3. Primeras grandes aplicaciones reales

Mdulo didctico3Reconocimiento de las personas por la huella dactilarFrancesc Serratosa

1. Dispositivos de captura de la huella dactilar2. Anlisis y representacin de la huella dactilar3. Procesado de la imagen de la huella dactilar4. Deteccin de singularidades y del ncleo5. Mejora de la imagen de la huella dactilar6. Deteccin de las minutiae7. Comparacin de huellas dactilares8. Clasificacin de las huellas dactilares

Mdulo didctico4Reconocimiento de las personas por los rasgos de la caraFrancesc Serratosa

1. Etapas de los sistemas de reconocimiento de personas por los rasgos dela cara

2. Deteccin de las caras3. Normalizacin de la cara4. Extraccin de las caractersticas5. Verificacin de una cara6. Identificacin de una cara7. Generacin de caras

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Mdulo didctico5Reconocimiento de las personas por el irisFrancesc Serratosa

1. Anatoma del iris2. Historia de la biometra basada en el iris3. El mtodo de Daugman4. Obtencin de la imagen del ojo5. La localizacin del iris6. Normalizacin de la regin del iris7. Generacin del cdigo del iris8. Comparacin de iris

Mdulo didctico6Seguridad en los sistemas biomtricosAlbert Sol Ribalta

1. Objetivos del ataque a un sistema biomtrico2. Puntos dbiles de los sistemas biomtricos3. Defensas especficas para mejorar la seguridad en los sistemas biomtri-

cos4. Ataques directos5. Ataques indirectos (generacin sinttica de datos biomtricos)6. Ataques side channel

BiometraCrditosIntroduccinObjetivosContenidos