Design and implementation of a multi-modal biometric system for company access control

This paper is about the design, implementation, and deployment of a multi-modal biometric system to grant access to a company structure and to internal zones in the company itself. Face and iris have been chosen as biometric traits. Face is feasible for non-intrusive checking with a minimum cooperation from the subject, while iris supports very accurate recognition procedure at a higher grade of invasivity. The recognition of the face trait is based on the Local Binary Patterns histograms, and the Daughman\u2019s method is implemented for the analysis of the iris data. The recognition process may require either the acquisition of the user\u2019s face only or the serial acquisition of both the user\u2019s face and iris, depending on the confidence level of the decision with respect to the set of security levels and requirements, stated in a formal way in the Service Level Agreement at a negotiation phase. The quality of the decision depends on the setting of proper different thresholds in the decision modules for the two biometric traits. Any time the quality of the decision is not good enough, the system activates proper rules, which ask for new acquisitions (and decisions), possibly with different threshold values, resulting in a system not with a fixed and predefined behaviour, but one which complies with the actual acquisition context. Rules are formalized as deduction rules and grouped together to represent \u201cresponse behaviors\u201d according to the previous analysis. Therefore, there are different possible working flows, since the actual response of the recognition process depends on the output of the decision making modules that compose the system. Finally, the deployment phase is described, together with the results from the testing, based on the AT&T Face Database and the UBIRIS database

Development of CUiris: A Dark-Skinned African Iris Dataset for Enhancement of Image Analysis and Robust Personal Recognition

Iris recognition algorithms, especially with the emergence of large-scale iris-based identification systems, must be tested for speed and accuracy and evaluated with a wide range of templates – large size, long-range, visible and different origins. This paper presents the acquisition of eye-iris images of dark-skinned subjects in Africa, a predominant case of verydark- brown iris images, under near-infrared illumination. The peculiarity of these iris images is highlighted from the histogram and normal probability distribution of their grayscale image entropy (GiE) values, in comparison to Asian and Caucasian iris images. The acquisition of eye-images for the African iris dataset is ongoing and will be made publiclyavailable as soon as it is sufficiently populated

Predictive models for multibiometric systems

Recognizing a subject given a set of biometrics is a fundamental pattern recognition problem. This paper builds novel statistical models for multibiometric systems using geometric and multinomial distributions. These models are generic as they are only based on the similarity scores produced by a recognition system. They predict the bounds on the range of indices within which a test subject is likely to be present in a sorted set of similarity scores. These bounds are then used in the multibiometric recognition system to predict a smaller subset of subjects from the database as probable candidates for a given test subject. Experimental results show that the proposed models enhance the recognition rate beyond the underlying matching algorithms for multiple face views, fingerprints, palm prints, irises and their combinations

Deep Neural Network and Data Augmentation Methodology for off-axis iris segmentation in wearable headsets

A data augmentation methodology is presented and applied to generate a large dataset of off-axis iris regions and train a low-complexity deep neural network. Although of low complexity the resulting network achieves a high level of accuracy in iris region segmentation for challenging off-axis eye-patches. Interestingly, this network is also shown to achieve high levels of performance for regular, frontal, segmentation of iris regions, comparing favorably with state-of-the-art techniques of significantly higher complexity. Due to its lower complexity, this network is well suited for deployment in embedded applications such as augmented and mixed reality headsets

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

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