تشخیص هویت با عنبیه یک روش بیومتریک است که با تصویربرداری از الگوی منحصربهفرد عنبیه چشم و تبدیل آن به یک کد دیجیتال، هویت افراد را تأیید می‌کند. این الگو معمولاً در طول عمر ثابت می‌ماند و حتی در دوقلوهای همسان هم یکسان نیست. به همین دلیل، سیستمهای تشخیص عنبیه در فرودگاه‌ها، مرزها، دستگاه‌های خودپرداز و کنترل دسترسی از دقیق‌ترین روش‌های احراز هویت به شمار می‌آیند.
نیاز به سیستمهای کنترل دسترسی سریع و دقیق هر روز بیشتر میشود و فناوری بیومتریک پاسخ مناسبی برای آن است. در این مطلب می‌خوانید عنبیه چیست، تشخیص هویت با عنبیه چگونه کار می‌کند، اسکنر عنبیه چشم چه ساختاری دارد و این روش چه مزایا و محدودیت‌هایی دارد.
عنبیه چشم چیست؟
عنبیه بخش رنگی چشم است که پشت قرنیه و دور مردمک قرار دارد. رنگ چشم، معمولاً قهوه‌ای یا آبی، از همین بخش مشخص میشود. روی عنبیه جزئیات زیادی مانند چین‌ها، شیارها، حلقه‌ها و حفره‌ها وجود دارد که الگوی بافت آن را می‌سازد. این الگو در دوران رشد جنین شکل می‌گیرد و در هر فرد، حتی بین چشم راست و چپ، متفاوت است.
عنبیه یک عضو داخلی چشم است و قرنیه و پلک از آن محافظت میکنند. همین موضوع باعث میشود نسبت به اثر انگشت، کمتر در معرض سایش و آسیب باشد.
تاریخچه تشخیص هویت با عنبیه
ایده استفاده از عنبیه برای شناسایی افراد در دهه ۱۹۸۰ توسط دو چشم‌پزشک آمریکایی، لئونارد فلوم (Leonard Flom) و آران صافیر (Aran Safir)، مطرح شد. آن‌ها در مشاهدات بالینی خود دیدند که الگوی بافت عنبیه، شامل چین‌ها، حفره‌ها و شیارها، در هر فرد منحصربهفرد است و حتی در دوقلوهای همسان هم تفاوت دارد. بر همین اساس، عنبیه میتواند یک ویژگی بیومتریک مطمئن برای شناسایی افراد باشد.
فلوم و صافیر ایده اصلی را مطرح کردند، اما الگوریتم عملی تشخیص عنبیه را جان دوگمن (John Daugman)، پژوهشگر دانشگاه کمبریج، توسعه داد. او در اوایل دهه ۱۹۹۰ روشی ارائه کرد که الگوی بافت عنبیه را با ریاضیات پردازش سیگنال (موجک‌های گابور) به یک کد دودویی به نام IrisCode تبدیل می‌کند. تطبیق دو عنبیه هم با محاسبه فاصله همینگ (Hamming distance) میان دو کد انجام میشود. این الگوریتم در سال ۱۹۹۴ به ثبت رسید و هنوز پایه بیشتر سیستمهای تجاری تشخیص عنبیه در جهان است.
تشخیص هویت با عنبیه چگونه کار می‌کند؟
فرایند تشخیص هویت با عنبیه چند مرحله دارد:
- تصویربرداری: فرد به دوربین اسکنر نگاه می‌کند و تصویری از عنبیه ثبت میشود. در اسکنرهای رایج، چشم باید چند ده سانتی‌متر از دوربین فاصله داشته باشد. سامانه‌های پیشرفته‌تر می‌توانند از فاصله تا حدود چند متر هم تصویر بگیرند، اما کیفیت تصویر در آن‌ها حساس‌تر است.
- جداسازی عنبیه: نرم‌افزار مرکز و مرز مردمک، مرز بیرونی عنبیه، مژه‌ها و پلک‌ها را مشخص می‌کند تا فقط ناحیه مفید عنبیه برای پردازش بماند.
- تولید کد عنبیه: الگوریتم، الگوی بافت را به یک کد دودویی تبدیل می‌کند. در روش استاندارد دوگمن، این کد ۲۰۴۸ بیت (۲۵۶ بایت) است. این کد به‌دلیل مسائل امنیتی رمزگذاری و ذخیره میشود و تصویر واقعی چشم نگهداری نمی‌شود.
- مقایسه با پایگاه داده: کد جدید با کدهای ذخیره‌شده مقایسه میشود تا تطبیق یا عدم تطبیق مشخص شود. این مقایسه بسیار سریع است و بر روی یک پردازنده معمولی میتواند به حدود یک میلیون مقایسه در ثانیه برسد، پس شناسایی فرد در کسری از ثانیه انجام میشود.
نور مادون قرمز در تصویربرداری از عنبیه
در بیشتر سیستمهای تصویربرداری از عنبیه از نور مادون قرمز نزدیک استفاده میشود. این نور بافت عنبیه را حتی در چشم‌های تیره به‌خوبی نشان می‌دهد، کنتراست بالایی ایجاد می‌کند و برای چشم بی‌خطر است. نور محیط، انعکاس و حرکت چشم می‌توانند کیفیت تصویر را کم کنند، به همین دلیل اسکنرها معمولاً نور کنترل‌شده خودشان را دارند.
اسکنر عنبیه چشم چیست و چگونه کار می‌کند؟
اسکنر عنبیه چشم دستگاهی است که با دوربین و منبع نور مادون قرمز از عنبیه تصویر می‌گیرد. استفاده از آن در سیستمهای امنیتی رو به افزایش است. وقتی دوربین تصویر را ثبت می‌کند، نرم‌افزار مرکز مردمک، مرز عنبیه، مژه‌ها و پلک‌ها را تشخیص می‌دهد و سپس الگوی عنبیه را استخراج و به کد تبدیل می‌کند.
ساختار عنبیه در طول زمان تغییر چندانی نمی‌کند و عموماً حتی پس از جراحی‌های معمول چشم ثابت می‌ماند. افراد نابینا هم اگر عنبیه سالم داشته باشند، قابل شناسایی هستند. عینک معمولی و لنز طبی معمولاً مشکلی ایجاد نمیکنند، اما لنزهای رنگی یا الگودار و انعکاس شدید روی عینک می‌توانند کیفیت تصویر را کم کنند.
مزایای تشخیص هویت با عنبیه
- دقت بالا: منحصربهفرد بودن الگوی عنبیه باعث نرخ خطای بسیار پایین میشود.
- پایداری: الگوی عنبیه در طول عمر تقریباً ثابت می‌ماند.
- محافظت طبیعی: عنبیه عضوی داخلی است و کمتر از اثر انگشت آسیب می‌بیند.
- تماس‌نداشتن: برخلاف اسکنر اثر انگشت، نیازی به لمس دستگاه نیست و از نظر بهداشتی مناسب‌تر است.
- سرعت: شناسایی در کسری از ثانیه انجام میشود.
- قاومت بالا در برابر جعل: جعل عنبیه دشوار است و سیستمهای پیشرفته با تشخیص زنده‌بودن (Liveness Detection) جلوی تصویر چاپی و لنز تقلبی را میگیرند.
معایب و محدودیت‌های تشخیص هویت با عنبیه
- تصویربرداری بدون همکاری فرد دشوار است.
- فناوری به کیفیت تصویر حساس است و تصویر نامناسب باعث خطا میشود.
- هزینه تجهیزات از برخی روش‌های دیگر، مثل اسکنر اثر انگشت، بیشتر است.
- نور شدید، انعکاس، پلک‌های نیمه‌بسته و لنزهای خاص می‌توانند عملکرد را کاهش دهند.
- ذخیره داده‌های بیومتریک نگرانی‌های حریم خصوصی ایجاد می‌کند و باید طبق قوانین محلی مدیریت شود.
مقایسه تشخیص هویت با عنبیه، اثر انگشت و تشخیص چهره
| ویژگی | عنبیه | اثر انگشت | تشخیص چهره |
|---|---|---|---|
| دقت | بسیار بالا | بالا | متوسط تا بالا |
| ثبات در طول زمان | بسیار بالا | بالا، با احتمال آسیب | متوسط، با تغییر ظاهر |
| تماس با دستگاه | ندارد | دارد | ندارد |
| حساسیت به کیفیت تصویر | زیاد | متوسط | زیاد |
| هزینه تجهیزات | بیشتر | کمتر | متوسط |
کاربردهای تشخیص هویت با عنبیه
- فرودگاه‌ها و مرزها: از مهم‌ترین کاربردهای این فناوری است. در امارات متحده عربی از اوایل دهه ۲۰۰۰ از تشخیص عنبیه در کنترل مرزی استفاده شده است و فرودگاه هیترو لندن هم در برنامه‌هایی مانند IRIS آن را به کار برده است.
- شناسایی ملی: در برنامه آدهار (Aadhaar) هند، عنبیه یکی از ویژگی‌های بیومتریک ثبت‌شده برای شهروندان است.
- کنترل دسترسی: ورود به مراکز داده، آزمایشگاه‌ها و تجهیزات فیزیکی حساس.
- امنیت اطلاعات و کسب‌وکارهای آنلاین: احراز هویت کاربران و تراکنش‌ها.
- دستگاه‌های خودپرداز و بانکداری.
- سازمان‌های دولتی و امنیتی.
جمع‌بندی
تشخیص هویت با عنبیه چشم راهکاری دقیق، سریع و با نرخ خطای پایین برای برقراری امنیت است. هرچند به کیفیت تصویربرداری و همکاری کاربر حساس است، پایداری الگوی عنبیه و دقت بالای آن باعث شده این فناوری در فرودگاه‌ها، مرزها و سامانه‌های هویتی کاربرد گسترده‌ای پیدا کند. انتظار می‌رود با ارزان‌تر شدن اسکنرها و بهتر شدن تصویربرداری از فاصله، استفاده از آن در سال‌های آینده هم بیشتر شود.
سولات متداول
در بسیاری از سیستمهای امنیتی، تشخیص عنبیه بهعنوان جایگزین یا مکمل رمز عبور استفاده میشود. چون الگوی عنبیه منحصربهفرد است، احتمال جعل یا سرقت آن از رمزهای سنتی کمتر است. با این حال، برای امنیت بالاتر معمولاً آن را همراه روش دیگری (احراز هویت چندعاملی) به کار میبرند.
در بیشتر سیستمهای مدرن، عینک و لنز طبی مشکل جدی ایجاد نمیکنند، چون از نور مادون قرمز و پردازش تصویر استفاده میشود. در شرایطی مثل انعکاس شدید روی عینک یا لنز رنگی و الگودار ممکن است لازم باشد زاویه یا فاصله تنظیم شود.
در شرایط استاندارد، تشخیص عنبیه معمولاً نرخ خطای کمتری از اثر انگشت دارد و در پایگاه‌های داده بسیار بزرگ هم عملکرد خوبی نشان می‌دهد. دقت واقعی به کیفیت دستگاه و الگوریتم بستگی دارد.
خیر. اسکنرها از نور مادون قرمز کمشدت استفاده میکنند و فقط تصویر میگیرند، بدون هیچ پرتوی آسیبرسان.
خیر. الگوی بافت عنبیه حتی در دوقلوهای همسان و بین چشم راست و چپ یک نفر هم متفاوت است.
