Distortion Robust Biometric Recognition

abstract: Information forensics and security have come a long way in just a few years thanks to the recent advances in biometric recognition. The main challenge remains a proper design of a biometric modality that can be resilient to unconstrained conditions, such as quality distortions. This work presents a solution to face and ear recognition under unconstrained visual variations, with a main focus on recognition in the presence of blur, occlusion and additive noise distortions. First, the dissertation addresses the problem of scene variations in the presence of blur, occlusion and additive noise distortions resulting from capture, processing and transmission. Despite their excellent performance, ’deep’ methods are susceptible to visual distortions, which significantly reduce their performance. Sparse representations, on the other hand, have shown huge potential capabilities in handling problems, such as occlusion and corruption. In this work, an augmented SRC (ASRC) framework is presented to improve the performance of the Spare Representation Classifier (SRC) in the presence of blur, additive noise and block occlusion, while preserving its robustness to scene dependent variations. Different feature types are considered in the performance evaluation including image raw pixels, HoG and deep learning VGG-Face. The proposed ASRC framework is shown to outperform the conventional SRC in terms of recognition accuracy, in addition to other existing sparse-based methods and blur invariant methods at medium to high levels of distortion, when particularly used with discriminative features. In order to assess the quality of features in improving both the sparsity of the representation and the classification accuracy, a feature sparse coding and classification index (FSCCI) is proposed and used for feature ranking and selection within both the SRC and ASRC frameworks. The second part of the dissertation presents a method for unconstrained ear recognition using deep learning features. The unconstrained ear recognition is performed using transfer learning with deep neural networks (DNNs) as a feature extractor followed by a shallow classifier. Data augmentation is used to improve the recognition performance by augmenting the training dataset with image transformations. The recognition performance of the feature extraction models is compared with an ensemble of fine-tuned networks. The results show that, in the case where long training time is not desirable or a large amount of data is not available, the features from pre-trained DNNs can be used with a shallow classifier to give a comparable recognition accuracy to the fine-tuned networks.Dissertation/ThesisDoctoral Dissertation Electrical Engineering 201

Advanced Biometrics with Deep Learning

Biometrics, such as fingerprint, iris, face, hand print, hand vein, speech and gait recognition, etc., as a means of identity management have become commonplace nowadays for various applications. Biometric systems follow a typical pipeline, that is composed of separate preprocessing, feature extraction and classification. Deep learning as a data-driven representation learning approach has been shown to be a promising alternative to conventional data-agnostic and handcrafted pre-processing and feature extraction for biometric systems. Furthermore, deep learning offers an end-to-end learning paradigm to unify preprocessing, feature extraction, and recognition, based solely on biometric data. This Special Issue has collected 12 high-quality, state-of-the-art research papers that deal with challenging issues in advanced biometric systems based on deep learning. The 12 papers can be divided into 4 categories according to biometric modality; namely, face biometrics, medical electronic signals (EEG and ECG), voice print, and others

Biometric authentication and identification through electrocardiogram signals

Tese de Mestrado Integrado, Engenharia Biomédica e Biofísica (Engenharia Clínica e Instrumentação Médica), 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasO reconhecimento biométrico tem sido alvo de diversas investigações ao longo dos anos, sendo a impressão digital, a face e a iris, os traços biométricos mais explorados. Apesar do seu elevado potencial no que diz respeito a possíveis aplicações tecnológicas, alguns estudos apresentam limitações a estes traços biométricos, nomeadamente a falta de fiabilidade e praticidade num sistema biométrico. Recentemente, vários estudos exploraram o potencial do uso do electrocardiograma (ECG) como traço biométrico, por ser único e singular para cada indivíduo, e dificilmente roubado por outrem, por ser um sinal fisiológico. Nesta dissertação, foi investigada a possibilidade de usar sinais ECG como traço biométrico para sistemas de identificação e autenticação biométrica. Para tal, recorreu-se a uma base de dados pública chamada Check Your Biosignals Here initiative (CYBHi), criada com o intuito de propiciar investigações biométricas. As sessões de aquisição contaram com 63 participantes e ocorreram em dois momentos distintos separados por três meses, numa modalidade “off-the-person”, com recurso a um elétrodo na palma da mão e eletrolicras nos dedos. Os sinais da primeira aquisição correspondem, num sistema biométrico, aos dados armazenados na base de dados, enquanto que os sinais da segunda aquisição correspondem aos dados que serão identificados ou autenticados pelo sistema. Os sistemas de identificação e autenticação biométrica propostos nesta dissertação incluem diferentes fases: o pré-processamento, o processamento e a classificação. O pré-processamento consistiu na aplicação de um filtro passa-banda IIR de 4ª ordem, para eliminar ruídos e artefactos provenientes de atividade muscular e da impedância elétrica dos aparelhos de aquisição. A fase de processamento consistiu em extrair e gerar os templates biométricos, que serão os inputs dos algoritmos de classificação. Primeiramente, extraíram-se os ciclos cardíacos através do Neurokit2 disponível no Python. Para tal, foram localizados os picos R dos sinais ECG e, posteriormente, estes foram segmentados em ciclos cardíacos, com 200 amostras antes e 400 amostras depois dos picos. Com o objetivo de remover os segmentos mais ruidosos, os ciclos cardíacos foram submetidos a um algoritmo de eliminação de segmentos que consistiu em encontrar, para cada sujeito, os 20 e 60 ciclos mais próximos entre si, designados de Set 1 e Set 2, respetivamente. A partir desses dois conjuntos de ciclos, criaram-se dois tipos de templates: 1) os ciclos cardíacos, e 2) escalogramas gerados a partir dos ciclos, através da transformada de wavelet contínua, com dois tamanhos distintos: 56x56 e 224x224, denominados por Size 56 e Size 224, respetivamente. Devido ao elevado tamanho dos escalogramas, foi utilizada a analise de componentes independentes para reduzir a dimensionalidade. Assim, os sistemas biométricos propostos na presente investigação, foram testados com os conjuntos de 20 e 60 templates, quer para ciclos quer para escalogramas, de forma a avaliar o desempenho do sistema quando usados mais ou menos templates para os processos de identificação e autenticação. Os templates foram também testados com e sem normalização, para que pudessem ser analisados os benefícios deste processo. A classificação foi feita através de diferentes métodos, testados numa modalidade “entre-sessões”, isto é, os dados da 2ª aquisição, considerados os dados de teste, foram comparados com os dados da 1ª aquisição, denominados dados de treino, de forma a serem classificados. Quanto ao sistema de identificação com ciclos cardíacos, foram testados diferentes classificadores, nomeadamente LDA, kNN, DT e SVM. Para o kNN e SVM, foi feita uma otimização para encontrar o valor de “k” e os valores de γ e C, respetivamente, que permitem o sistema alcançar o melhor desempenho possível. A melhor performance foi obtida através do LDA, alcançando uma taxa de identificação de 79,37% para a melhor configuração, isto é, usando 60 ciclos normalizados. Os templates com base em escalogramas foram testados como inputs para dois métodos distintos: 1) redes neuronais e 2) algoritmo baseado em distâncias. A melhor performance foi uma taxa de identificação de 69,84%, obtida quando usados 60 escalogramas de tamanho 224, não normalizados. Deste modo, os resultados relativos a identificação provaram que utilizar mais templates (60) para identificar um indivíduo otimiza a performance do sistema biométrico, independentemente do tipo de template utilizado. Para alem disto, a normalização mostrou-se um processo essencial para a identificação com ciclos cardíacos, contudo, tal não se verificou para escalogramas. Neste estudo, demonstrou-se que a utilização de ciclos tem mais potencial para tornar um sistema de identificação biométrica eficiente, do que a utilização de escalogramas. No que diz respeito ao sistema de autenticação biométrica, foi utilizado um algoritmo baseado em distâncias, testado com os dois tipos de templates numa configuração concatenada, isto é, uma configuração na qual cada sujeito e representado por um sinal que contém uma sequência de todos os seus templates, seguidos uns dos outros. A avaliação da performance do sistema foi feita com base nos valores de taxa de autenticação e taxa de impostores, que indicam o número de indivíduos corretamente autenticados face ao número total de indivíduos, e o número de impostores autenticados face ao número total de indivíduos, respetivamente. Os ciclos cardíacos foram testados com e sem redução de dimensionalidade, sendo que a melhor performance foi obtida usando 60 ciclos não normalizados sem redução de dimensionalidade. Para esta configuração, obteve-se uma taxa de autenticação de 90,48% e uma taxa de impostores de 13,06%. Desta forma, concluiu-se que reduzir a dimensionalidade dos ciclos cardíacos prejudica o desempenho do sistema, uma vez que se perdem algumas características indispensáveis para a distinção entre sujeitos. Para os escalogramas, a melhor configuração, que corresponde ao uso de 60 escalogramas normalizados de tamanho 56, atingiu uma taxa de autenticação de 98,42% e uma taxa de impostores de 14,34%. Sendo que a dimensionalidade dos escalogramas foi reduzida com recurso a ICA, foi ainda avaliada a performance do sistema quando reduzido o número de componentes independentes. Os resultados mostraram que um número de componentes igual ao número de sujeitos otimiza o desempenho do sistema, uma vez que se verificou um decréscimo da taxa de autenticação quando reduzido o número de componentes. Assim, concluiu-se que são necessárias 63 componentes independentes para distinguir corretamente os 63 sujeitos. Para a autenticação através de ciclos cardíacos, a normalização e a redução de dimensionalidade são dois processos que degradam a performance do sistema, enquanto que, quando utilizados escalogramas, a normalização e vantajosa. Os resultados obtidos provaram ainda que, contrariamente ao que acontece para processos de identificação, a utilização de escalogramas e uma abordagem mais eficiente e eficaz para a autenticação de indivíduos, do que a utilização de ciclos. Esta investigação comprovou o potencial do ECG enquanto traço biométrico para identificação e autenticação de indivíduos, fazendo uma análise comparativa entre diferentes templates extraídos dos sinais ECG e diferentes metodologias na fase de classificação, e avaliando o desempenho do sistema em cada uma das configurações testadas. Estudos anteriores apresentaram algumas limitações, nomeadamente, o uso de aquisições “on-the-person”, ˜ que apresentam pouco potencial para serem integradas em sistemas biométricos devido à baixa praticidade, e à classificação numa modalidade “intra-sessão”, na qual os dados classificados e os dados armazenados foram adquiridos numa só sessão. Este estudo preenche essas lacunas, visto que utilizou dados adquiridos “off-the-person”, dados esses que foram testados numa modalidade “entre-sessões”. Apesar das aquisições ˜ “off-the-person” estarem sujeitas a mais ruídos e, consequentemente, dificultarem processos de identificação ou autenticação, estas abordagens são as mais adequadas para sistemas biométricos, dada a sua possível integração nas mais diversas aplicações tecnológicas. A modalidade “entre-sessões” resulta também numa pior performance relativamente a utilização de sinais de uma só sessão. No entanto, permite comprovar a estabilidade do ECG ao longo do tempo, o que é um fator indispensável para o funcionamento adequado de um sistema biométrico, uma vez que o mesmo terá que comparar diversas vezes o ECG apresentado no momento de identificação ou autenticação, com o ECG armazenado uma única vez na base de dados. Apesar dos bons resultados apresentados nesta dissertação, no futuro devem ser exploradas bases de dados que contenham mais participantes, com uma faixa etária mais alargada, incluindo participantes com diversas condições de saúde, com aquisições separadas por um período de tempo mais longo, de forma a simular o melhor possível a realidade de um sistema biométrico.Biometrics is a rapidly growing field with applications in personal identification and authentication. Over the recent years, several studies have demonstrated the potential of Electrocardiogram (ECG) to be used as a physiological signature for biometric systems. In this dissertation, the possibility of using the ECG signal as an unequivocal biometric trait for identification and authentication purposes has been presented. The ECG data used was from a publicly available database, the Check Your Biosignals Here initiative (CHBYi) database, developed for biometric purposes, containing records of 63 participants. Data was collected through an off-the-person approach, in two different moments, separated by three months, resulting in two acquisitions per subject. Signals from the first acquisition represent, in a biometric system, the data stored in the database, whereas signals from the second acquisition represent the data to be authenticated or identified. The proposed identification and authentication systems included several steps: signal pre-processing, signal processing, and classification. In the pre-processing phase, signals were filtered in order to remove noises, while the signal processing consisted of extracting and generating the biometric templates. For that, firstly, the cardiac cycles were extracted from the ECG signals, and segment elimination was performed to find the segments more similar to one another, resulting in two sets of templates, with 20 and 60 templates per participant, respectively. After that, two types of templates were generated: 1) templates based on cardiac cycles, and 2) templates based on scalograms generated from the cardiac cycles, with two different sizes, 56x56 and 224x224. Due to the large size of the scalograms, ICA was applied to reduce their dimensionality. Thus, the biometric systems were evaluated with two sets of each type of template in order to analyze the advantages of using more or fewer templates per subject, and the templates were also tested with and without normalization. For the identification system using cardiac cycles, LDA, kNN, DT, and SVM were tested as classifiers in an “across-session” modality, reaching an accuracy of 79.37% for the best model (LDA) in the best configuration (60 normalized cardiac cycles). When using scalograms, two different methodologies were tested: 1) neural network, and 2) a distance-based algorithm. The best accuracy was 69.84% for 60 not-normalized scalograms of Size 224, using NN. Thus, results suggested that the templates based on cardiac cycles are a more promising approach for identification tasks. For the authentication, a distance-based algorithm was used for both templates. Cardiac cycles were tested with and without dimensionality reduction, and the best configuration (60 not-normalized cardiac cycles without dimensionality reduction) reached an accuracy of 90.48% and an impostor score of 13.06%. For the scalograms, the best configuration (60 normalized scalograms of Size 56) reached an accuracy of 98.42% and an impostor score of 14.34%. Therefore, using scalograms for the authentication task proved to be a more efficient and accurate approach. The results from this work support the claim that ECG-based biometrics can be successfully used for personal identification and authentication. This study brings novelty by exploring different templates and methodologies in order to perform a comparative analysis and find the approaches that optimize the performance of the biometric system. Moreover, this represents a step forward towards a real-world application of an ECG-based biometric system, mainly due to the use of data from off-the-person acquisitions in an across-session modality

Biometric walk recognizer. Research and results on wearable sensor-based gait recognition

Gait is a biometric trait that can allow user authentication, though being classified as a "soft" one due to a certain lack in permanence, and to sensibility to specific conditions. The earliest research relies on computer vision-based approaches, especially applied in video surveillance. More recently, the spread of wearable sensors, especially those embedded in mobile devices, which are able to capture the dynamics of the walking pattern through simpler 1D signals, has spurred a different research line. This capture modality can avoid some problems related to computer vision-based techniques, but suffers from specific limitations. Related research is still in a less advanced phase with respect to other biometric traits. However, the promising results achieved so far, the increasing accuracy of sensors, the ubiquitous presence of mobile devices, and the low cost of related techniques, make this biometrics attractive and suggest to continue the investigations in this field. The first Chapters of this thesis deal with an introduction to biometrics, and more specifically to gait trait. A comprehensive review of technologies, approaches and strategies exploited by gait recognition proposals in the state-of-the-art is also provided. After such introduction, the contributions of this work are presented in details. Summarizing, it improves preceding result achieved during my Master Degree in Computer Science course of Biometrics and extended in my following Master Degree Thesis. The research deals with different strategies, including preprocessing and recognition techniques, applied to the gait biometrics, in order to allow both an automatic recognition and an improvement of the system accuracy

Classification and fusion methods for multimodal biometric authentication.

Ouyang, Hua.Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2007.Includes bibliographical references (leaves 81-89).Abstracts in English and Chinese.Chapter 1 --- Introduction --- p.1Chapter 1.1 --- Biometric Authentication --- p.1Chapter 1.2 --- Multimodal Biometric Authentication --- p.2Chapter 1.2.1 --- Combination of Different Biometric Traits --- p.3Chapter 1.2.2 --- Multimodal Fusion --- p.5Chapter 1.3 --- Audio-Visual Bi-modal Authentication --- p.6Chapter 1.4 --- Focus of This Research --- p.7Chapter 1.5 --- Organization of This Thesis --- p.8Chapter 2 --- Audio-Visual Bi-modal Authentication --- p.10Chapter 2.1 --- Audio-visual Authentication System --- p.10Chapter 2.1.1 --- Why Audio and Mouth? --- p.10Chapter 2.1.2 --- System Overview --- p.11Chapter 2.2 --- XM2VTS Database --- p.12Chapter 2.3 --- Visual Feature Extraction --- p.14Chapter 2.3.1 --- Locating the Mouth --- p.14Chapter 2.3.2 --- Averaged Mouth Images --- p.17Chapter 2.3.3 --- Averaged Optical Flow Images --- p.21Chapter 2.4 --- Audio Features --- p.23Chapter 2.5 --- Video Stream Classification --- p.23Chapter 2.6 --- Audio Stream Classification --- p.25Chapter 2.7 --- Simple Fusion --- p.26Chapter 3 --- Weighted Sum Rules for Multi-modal Fusion --- p.27Chapter 3.1 --- Measurement-Level Fusion --- p.27Chapter 3.2 --- Product Rule and Sum Rule --- p.28Chapter 3.2.1 --- Product Rule --- p.28Chapter 3.2.2 --- Naive Sum Rule (NS) --- p.29Chapter 3.2.3 --- Linear Weighted Sum Rule (WS) --- p.30Chapter 3.3 --- Optimal Weights Selection for WS --- p.31Chapter 3.3.1 --- Independent Case --- p.31Chapter 3.3.2 --- Identical Case --- p.33Chapter 3.4 --- Confidence Measure Based Fusion Weights --- p.35Chapter 4 --- Regularized k-Nearest Neighbor Classifier --- p.39Chapter 4.1 --- Motivations --- p.39Chapter 4.1.1 --- Conventional k-NN Classifier --- p.39Chapter 4.1.2 --- Bayesian Formulation of kNN --- p.40Chapter 4.1.3 --- Pitfalls and Drawbacks of kNN Classifiers --- p.41Chapter 4.1.4 --- Metric Learning Methods --- p.43Chapter 4.2 --- Regularized k-Nearest Neighbor Classifier --- p.46Chapter 4.2.1 --- Metric or Not Metric? --- p.46Chapter 4.2.2 --- Proposed Classifier: RkNN --- p.47Chapter 4.2.3 --- Hyperkernels and Hyper-RKHS --- p.49Chapter 4.2.4 --- Convex Optimization of RkNN --- p.52Chapter 4.2.5 --- Hyper kernel Construction --- p.53Chapter 4.2.6 --- Speeding up RkNN --- p.56Chapter 4.3 --- Experimental Evaluation --- p.57Chapter 4.3.1 --- Synthetic Data Sets --- p.57Chapter 4.3.2 --- Benchmark Data Sets --- p.64Chapter 5 --- Audio-Visual Authentication Experiments --- p.68Chapter 5.1 --- Effectiveness of Visual Features --- p.68Chapter 5.2 --- Performance of Simple Sum Rule --- p.71Chapter 5.3 --- Performances of Individual Modalities --- p.73Chapter 5.4 --- Identification Tasks Using Confidence-based Weighted Sum Rule --- p.74Chapter 5.4.1 --- Effectiveness of WS_M_C Rule --- p.75Chapter 5.4.2 --- WS_M_C v.s. WS_M --- p.76Chapter 5.5 --- Speaker Identification Using RkNN --- p.77Chapter 6 --- Conclusions and Future Work --- p.78Chapter 6.1 --- Conclusions --- p.78Chapter 6.2 --- Important Follow-up Works --- p.80Bibliography --- p.81Chapter A --- Proof of Proposition 3.1 --- p.90Chapter B --- Proof of Proposition 3.2 --- p.9

Pose Invariant 3D Face Authentication based on Gaussian Fields Approach

This thesis presents a novel illuminant invariant approach to recognize the identity of an individual from his 3D facial scan in any pose, by matching it with a set of frontal models stored in the gallery. In view of today’s security concerns, 3D face reconstruction and recognition has gained a significant position in computer vision research. The non intrusive nature of facial data acquisition makes face recognition one of the most popular approaches for biometrics-based identity recognition. Depth information of a 3D face can be used to solve the problems of illumination and pose variation associated with face recognition. The proposed method makes use of 3D geometric (point sets) face representations for recognizing faces. The use of 3D point sets to represent human faces in lieu of 2D texture makes this method robust to changes in illumination and pose. The method first automatically registers facial point-sets of the probe with the gallery models through a criterion based on Gaussian force fields. The registration method defines a simple energy function, which is always differentiable and convex in a large neighborhood of the alignment parameters; allowing for the use of powerful standard optimization techniques. The new method overcomes the necessity of close initialization and converges in much less iterations as compared to the Iterative Closest Point algorithm. The use of an optimization method, the Fast Gauss Transform, allows a considerable reduction in the computational complexity of the registration algorithm. Recognition is then performed by using the robust similarity score generated by registering 3D point sets of faces. Our approach has been tested on a large database of 85 individuals with 521 scans at different poses, where the gallery and the probe images have been acquired at significantly different times. The results show the potential of our approach toward a fully pose and illumination invariant system. Our method can be successfully used as a potential biometric system in various applications such as mug shot matching, user verification and access control, and enhanced human computer interaction

Biometric Systems

Because of the accelerating progress in biometrics research and the latest nation-state threats to security, this book's publication is not only timely but also much needed. This volume contains seventeen peer-reviewed chapters reporting the state of the art in biometrics research: security issues, signature verification, fingerprint identification, wrist vascular biometrics, ear detection, face detection and identification (including a new survey of face recognition), person re-identification, electrocardiogram (ECT) recognition, and several multi-modal systems. This book will be a valuable resource for graduate students, engineers, and researchers interested in understanding and investigating this important field of study

Development of Multirate Filter – Based Region Features for Iris Identification

The emergence of biometric system is seen as the next-generation technological solution in strengthening the social and national security. The evolution of biometrics has shifted the paradigm of authentication from classical token and knowledge-based systems to physiological and behavioral trait based systems. R & D on iris biometrics, in last one decade, has established it as one of the most promising traits. Even though, iris biometric takes high resolution near-infrared (NIR) images as input, its authentication accuracy is very commendable. Its performance is often influenced by the presence of noise, database size, and feature representation. This thesis focuses on the use of multi resolution analysis (MRA) in developing suitable features for non-ideal iris images. Our investigation starts with the iris feature extraction technique using Cohen −Daubechies − Feauveau 9/7 (CDF 9/7) filter bank. In this work, a technique has been proposed to deal with issues like segmentation failure and occlusion. The experimental studies deal with the superiority of CDF 9/7 filter bank over the frequency based techniques. Since there is scope for improving the frequency selectivity of CDF 9/7 filter bank, a tunable filter bank is proposed to extract region based features from non-cooperative iris images. The proposed method is based on half band polynomial of 14th order. Since, regularity and frequency selectivity are in inverse relationship with each other, filter coefficients are derived by not imposing maximum number of zeros. Also, the half band polynomial is presented in x-domain, so as to apply semidefinite programming, which results in optimization of coefficients of analysis/synthesis filter. The next contribution in this thesis deals with the development of another powerful MRA known as triplet half band filter bank (THFB). The advantage of THFB is the flexibility in choosing the frequency response that allows one to overcome the magnitude constraints. The proposed filter bank has improved frequency selectivity along with other desired properties, which is then used for iris feature extraction. The last contribution of the thesis describes a wavelet cepstral feature derived from CDF 9/7 filter bank to characterize iris texture. Wavelet cepstrum feature helps in reducing the dimensionality of the detail coefficients; hence, a compact feature presentation is possible with improved accuracy against CDF 9/7. The efficacy of the features suggested are validated for iris recognition on three publicly available databases namely, CASIAv3, UBIRISv1, and IITD. The features are compared with other transform domain features like FFT, Gabor filter and a comprehensive evaluation is done for all suggested features as well. It has been observed that the suggested features show superior performance with respect to accuracy. Among all suggested features, THFB has shown best performance

Natural Image Statistics for Digital Image Forensics

We describe a set of natural image statistics that are built upon two multi-scale image decompositions, the quadrature mirror filter pyramid decomposition and the local angular harmonic decomposition. These image statistics consist of first- and higher-order statistics that capture certain statistical regularities of natural images. We propose to apply these image statistics, together with classification techniques, to three problems in digital image forensics: (1) differentiating photographic images from computer-generated photorealistic images, (2) generic steganalysis; (3) rebroadcast image detection. We also apply these image statistics to the traditional art authentication for forgery detection and identification of artists in an art work. For each application we show the effectiveness of these image statistics and analyze their sensitivity and robustness

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