Periocular Biometrics: A Modality for Unconstrained Scenarios

Periocular refers to the region of the face that surrounds the eye socket. This is a feature-rich area that can be used by itself to determine the identity of an individual. It is especially useful when the iris or the face cannot be reliably acquired. This can be the case of unconstrained or uncooperative scenarios, where the face may appear partially occluded, or the subject-to-camera distance may be high. However, it has received revived attention during the pandemic due to masked faces, leaving the ocular region as the only visible facial area, even in controlled scenarios. This paper discusses the state-of-the-art of periocular biometrics, giving an overall framework of its most significant research aspects

Proof-of-Concept

Biometry is an area in great expansion and is considered as possible solution to cases where high authentication parameters are required. Although this area is quite advanced in theoretical terms, using it in practical terms still carries some problems. The systems available still depend on a high cooperation level to achieve acceptable performance levels, which was the backdrop to the development of the following project. By studying the state of the art, we propose the creation of a new and less cooperative biometric system that reaches acceptable performance levels.A constante necessidade de parâmetros mais elevados de segurança, nomeadamente ao nível de autenticação, leva ao estudo biometria como possível solução. Actualmente os mecanismos existentes nesta área tem por base o conhecimento de algo que se sabe ”password” ou algo que se possui ”codigo Pin”. Contudo este tipo de informação é facilmente corrompida ou contornada. Desta forma a biometria é vista como uma solução mais robusta, pois garante que a autenticação seja feita com base em medidas físicas ou compartimentais que definem algo que a pessoa é ou faz (”who you are” ou ”what you do”). Sendo a biometria uma solução bastante promissora na autenticação de indivíduos, é cada vez mais comum o aparecimento de novos sistemas biométricos. Estes sistemas recorrem a medidas físicas ou comportamentais, de forma a possibilitar uma autenticação (reconhecimento) com um grau de certeza bastante considerável. O reconhecimento com base no movimento do corpo humano (gait), feições da face ou padrões estruturais da íris, são alguns exemplos de fontes de informação em que os sistemas actuais se podem basear. Contudo, e apesar de provarem um bom desempenho no papel de agentes de reconhecimento autónomo, ainda estão muito dependentes a nível de cooperação exigida. Tendo isto em conta, e tudo o que já existe no ramo do reconhecimento biometrico, esta área está a dar passos no sentido de tornar os seus métodos o menos cooperativos poss??veis. Possibilitando deste modo alargar os seus objectivos para além da mera autenticação em ambientes controlados, para casos de vigilância e controlo em ambientes não cooperativos (e.g. motins, assaltos, aeroportos). É nesta perspectiva que o seguinte projecto surge. Através do estudo do estado da arte, pretende provar que é possível criar um sistema capaz de agir perante ambientes menos cooperativos, sendo capaz de detectar e reconhecer uma pessoa que se apresente ao seu alcance.O sistema proposto PAIRS (Periocular and Iris Recognition Systema) tal como nome indica, efectua o reconhecimento através de informação extraída da íris e da região periocular (região circundante aos olhos). O sistema é construído com base em quatro etapas: captura de dados, pré-processamento, extração de características e reconhecimento. Na etapa de captura de dados, foi montado um dispositivo de aquisição de imagens com alta resolução com a capacidade de capturar no espectro NIR (Near-Infra-Red). A captura de imagens neste espectro tem como principal linha de conta, o favorecimento do reconhecimento através da íris, visto que a captura de imagens sobre o espectro visível seria mais sensível a variações da luz ambiente. Posteriormente a etapa de pré-processamento implementada, incorpora todos os módulos do sistema responsáveis pela detecção do utilizador, avaliação de qualidade de imagem e segmentação da íris. O modulo de detecção é responsável pelo desencadear de todo o processo, uma vez que esta é responsável pela verificação da exist?ncia de um pessoa em cena. Verificada a sua exist?ncia, são localizadas as regiões de interesse correspondentes ? íris e ao periocular, sendo também verificada a qualidade com que estas foram adquiridas. Concluídas estas etapas, a íris do olho esquerdo é segmentada e normalizada. Posteriormente e com base em vários descritores, é extraída a informação biométrica das regiões de interesse encontradas, e é criado um vector de características biométricas. Por fim, é efectuada a comparação dos dados biometricos recolhidos, com os já armazenados na base de dados, possibilitando a criação de uma lista com os níveis de semelhança em termos biometricos, obtendo assim um resposta final do sistema. Concluída a implementação do sistema, foi adquirido um conjunto de imagens capturadas através do sistema implementado, com a participação de um grupo de voluntários. Este conjunto de imagens permitiu efectuar alguns testes de desempenho, verificar e afinar alguns parâmetros, e proceder a optimização das componentes de extração de características e reconhecimento do sistema. Analisados os resultados foi possível provar que o sistema proposto tem a capacidade de exercer as suas funções perante condições menos cooperativas

Biometrics-as-a-Service: A Framework to Promote Innovative Biometric Recognition in the Cloud

Biometric recognition, or simply biometrics, is the use of biological attributes such as face, fingerprints or iris in order to recognize an individual in an automated manner. A key application of biometrics is authentication; i.e., using said biological attributes to provide access by verifying the claimed identity of an individual. This paper presents a framework for Biometrics-as-a-Service (BaaS) that performs biometric matching operations in the cloud, while relying on simple and ubiquitous consumer devices such as smartphones. Further, the framework promotes innovation by providing interfaces for a plurality of software developers to upload their matching algorithms to the cloud. When a biometric authentication request is submitted, the system uses a criteria to automatically select an appropriate matching algorithm. Every time a particular algorithm is selected, the corresponding developer is rendered a micropayment. This creates an innovative and competitive ecosystem that benefits both software developers and the consumers. As a case study, we have implemented the following: (a) an ocular recognition system using a mobile web interface providing user access to a biometric authentication service, and (b) a Linux-based virtual machine environment used by software developers for algorithm development and submission

A Reminiscence of ”Mastermind”: Iris/Periocular Biometrics by ”In-Set” CNN Iterative Analysis

Convolutional neural networks (CNNs) have emerged as the most popular classification models in biometrics research. Under the discriminative paradigm of pattern recognition, CNNs are used typically in one of two ways: 1) verification mode (”are samples from the same person?”), where pairs of images are provided to the network to distinguish between genuine and impostor instances; and 2) identification mode (”whom is this sample from?”), where appropriate feature representations that map images to identities are found. This paper postulates a novel mode for using CNNs in biometric identification, by learning models that answer to the question ”is the query’s identity among this set?”. The insight is a reminiscence of the classical Mastermind game: by iteratively analysing the network responses when multiple random samples of k gallery elements are compared to the query, we obtain weakly correlated matching scores that - altogether - provide solid cues to infer the most likely identity. In this setting, identification is regarded as a variable selection and regularization problem, with sparse linear regression techniques being used to infer the matching probability with respect to each gallery identity. As main strength, this strategy is highly robust to outlier matching scores, which are known to be a primary error source in biometric recognition. Our experiments were carried out in full versions of two well known irises near-infrared (CASIA-IrisV4-Thousand) and periocular visible wavelength (UBIRIS.v2) datasets, and confirm that recognition performance can be solidly boosted-up by the proposed algorithm, when compared to the traditional working modes of CNNs in biometrics.info:eu-repo/semantics/publishedVersio