تبلیغات
مهندسی پزشکی - شما را از تپش های قلبتان می شناسند! معرفی روش های نوین بیومتری 2

شما را از تپش های قلبتان می شناسند! معرفی روش های نوین بیومتری 2

نویسنده :مازیار سلیمی
تاریخ:سه شنبه 5 مرداد 1389-04:10 ب.ظ

تشخیص هویت با استفاده از رادیوگرافی دندان (Dental Biometrics)
بر خلاف سایر روش های بیومتریك، تشخیص هویت از طریق دندان بسیار پیچیده است زیرا دندان با گذشت زمان تغییر می كند. یك دندان می تواند در اثر عمل جراحی یا تصادف از دست رود. به همین دلیل در مجامع قانونی این روش تشخیص كمتر قابل قبول است ولی در برخی موارد (مانند قتل در آتش سوزی) تنها وسیله تشخیص همین روش می تواند باشد.
در این روش از بیومتریك از عكس های رادیولوژی كه از دندان افراد مختلف گرفته می شود به عنوان اطلاعات اولیه پایگاه داده ها مورد استفاده قرار می گیرد. سپس بعد از مرگ یك فرد به طوری كه نشود او را از طرق دیگر تشخیص داد از دندان های او عكس گرفته و با داده های قبلی تطابق داده می شود تا هویت فرد مورد نظر تعیین شود. 

باز شناسی  هویت از طریق  DNA
 DNA پایه و اساس زندگی است كه از دی اكسید ریبوز- فسفات پلیمری تشكیل شده است و در واقع از چهار پایه هتروسیكلیك تشكیل شده است كه شامل آدنین و تیمیدین و گوانین و سیتوزین است.   DNA در واقع یك كد شیمیایی خودسازنده است.  از طریق تركیبات هیدروژنی بین رشته ای ، رشته های ناموازی از پلیمرها كنار هم قرار می گیرند تا یك ساختار مارپیچی بزرگ را ایجاد كنند. 
ترتیب خطی این پایه ها یك دستورالعمل را به فرم تركیبی از ژن‌ها ایجاد می كند در هر انسان چیزی حدود سی تا چهل هزار ژن وجود دارد. فهم روابط پیچیده بین DNA و خصوصیات مختلف در درجه اول اهمیت در علوم بیولوژی ملكولی و پزشكی قرار دارد. توسعه و رشد اشتباه ژن ها چه در فرم محصولات زیان آور و چه در فرم غیر عادی آن عامل بسیاری از بیماری ها است. بنابراین به خصوص در سطح ملكولی علاقه مندی به تولید فرایندها و وسایلی كه كار تنظیم و مطالعه توسعه و ساخت ژن ها را انجام می‌دهند وجود دارد.

 

 

باز شناسی  DNA
به طور مفهومی بازشناسی DNA به سه حوزه تقسیم می شود یكی حوزه بیولوژیك آن است یكی بازشناسی شیمیایی اسید های نوكلئیك است و آخری نیز اسپكتروسكوپی است. 
در بازشناسی DNA كه در واقع یك كد یك بعدی است كه برا ی هر فرد به صورت یكتا است.فرم استاندارد Bاز DNAدارای دو نوع ماجور ومینور است كه نوع ماجور آن دارای شیار كم عمق و وسیعی با طول 12 آنگستروم  است و نوع مینور آن دارای شیار عمیق و باریك با طول 4 تا 6 آنگستروم است. تغییرات ساختاری وابسته به توالی ، خواص تركیبی ، حلالیت و ... ، همگی باعث ایجاد تغییر در فرم استاندارد آن می شوند. شكل1 جدول ماژورها و مینورها را نشان می دهد.
 ‌تفكیك شیمیایی بین پایه های DNAبه وسیله الگو های تركیبی هیدروژن دار  دونور و اكسپتور كه در لبه های جفت های پایه هستند صورت می گیرد. پروتئین هایی كه باعث شناسایی  DNAمی شوند از تركیبات ویژه هیدروژنی  نظیر وان در والس و الكترواستاتیك برای اتصال به توالی های مهم بیولوژیك استفاده می كنند. بنابراین ترتیب پایه ها به عبارتی به خواص شیمیایی در DNA های ماجور و مینور بستگی دارد كه این ها در نهایت به پروتئینی كه به نام  read مشهور است متصل می شوند. 
بررسی زمینه های بازشناسی DNAبه وسیله مولكول های كوچك باعث تولید محصولات خنثایی می شود كه می توانند DNA را بازشناسی كنند كه هر كدام دارای درجه خاصی از ویژگی های رشته هستند و دارای مدهای اتصال متفاوتی هستند كه شامل شیار ها یا روی هم قرار گرفتن می شود. شیار‌های مینور محیط خوبی را برای بازشناسی به وسیله ملكول های كوچك فراهم می كنند. 
دیستامینسین كه 5 جفت پایه را در رشته مینور متصل می كند ، اثبات شده است كه دارای موقعیت مناسبی برای كنترل ویژگی های رشته دارد.         

 

چارچوب پلی آمیدی برای بازشناسی توالی ویژه ای از ملكول ها در نوع مینور
ساختمان پلی آمید در DNA شامل N-متیل پیرول (Py) كربوكسید است كه ساختاری از تكرار دیستامین است و به همان تعداد متیل ایمیدازول (Im) و متیل3-هیدروكسی پیرول (Hp) كربوكسید است. بازشناسی DNA به جفت‌های اسید های آمینه كناری در نوع مینور بستگی دارد كه حلقه های آروماتیك را در كنار خود جمع می كند. شكل2 قوانین جفتی برای شناخت پلی آمید در جدول مینور است.
هر جفت از پلی امید های باقی مانده یك انتخاب برای یك جفت پایه در یك DNAخاص است كه بر اساس فاكتورهای موقعیت فضایی و یكسانی اتصالات هیدروژنی دونور یا اكسپتور و ویژگی این تركیبات ، وارد معادله تركیب می‌شود. یك جفت ازIm در طرف مخالف  Py باعث ایجاد یك جفت پایه G-C می شود در حالی كه Py/Im باعث ایجاد C-G می شود. یك جفت Py/Py باعث نابودی هر دو جفت پایه A-T و T-A می شود. یك Hp در خلاف جهت یك Pyباعث ایجاد تفاوت بین A-T و T-A می شود در حالی كه  Py/Hp جفت  A-Tرا در اولویت بالاتری از T-A قرار می دهد و با روش های مختلفی این قوانین اثبات شده اند. 

گوش(Ear)
از گوش به دو شكل برای تشخیص هویت استفاده می شود:
1) ‌شكل و ساختار لاله گوش در افراد مختلف متفاوت است (شكل 3.)
1)اكوی صدای خروجی از كانال گوش برای هر فرد با فرد دیگری متفاوت است (شكل 4.)
تا به حال این روش كارایی زیاد و قابل اعتمادی برای تشخیص هویت نداشته است و مواردی اندك برای تایید هویت از آن استفاده شده است. 

لب ها (Lips)
تا به حال این نوع از بیومتریك پیشرفت و كاربرد خاصی نیافته است. از لب به عنوان بیومتریك به یكی از سه طریق زیر استفاده می شود :
  ‌اثر لب (Lips Print) : همانند اثر انگشت است با این تفاوت كه اثر لب را ثبت می‌كنند. لب نیز همانند انگشت دارای منحنی ها و خط و خطوط مختص به هر فرد است. این روش تا حد زیادی قابل اعتماد است.

 ‌نحوه تحرك لب ها(Lips Movement): این روش همانند Gait یك روش رفتاری است و در تشخیص گوینده به ما كمك می كند. روش دقیقی نیست و می تواند تنها برای تایید هویت استفاده شود.

 ‌شكل لب ها: Lips Shape می تواند برای تایید هویت به  كار رود و مرسوم نیست.

ناخن (Nail)
این روش كاملا جدید است و تحقیقات گسترده ای روی آن صورت نگرفته است. از ناخن به دو شكل برای بیومتریك استفاده می‌كنند:

 ‌رشته های گوشت زیر ناخن :Nail Bed اگر در ابعاد میكروسكوپی به سطح نرم زیر ناخن نگاه شود، مشاهده می شود این سطح دارای برآمدگی هایی موازی و رشته  مانند است. این قسمت شامل مویرگ‌ها، اعصاب و ...است. در طول سن این برآمدگی ها یا رشد طولی دارند یا پهن تر می شوند ولی در هرحال وجود دارند. ادعا می شود كه ساختار و شكل این رشته‌ها همانند اثر انگشت و عنبیه در افراد مختلف، متفاوت است.

Nail RFID : این روش بسیار به ندرت استفاده شده است. در این روش یك میكرو‌چیپ RFID بر روی سطح ناخن قرار می گیرد و میزان خاصیت خازنی بین سطح بالایی ناخن و سطح گوشت را می سنجد. این میزان خازن برای هر فرد منحصربفرد است.

طیف الكترو مغناطیسی پوست(Skin Spectrum)
در این روش توسط دیودهای نوری (LED) به سطح پوست یك سری نور خالص با طول موج های مختلف می‌تابانند توسط تعدادی فتو دیود(photo diode) میزان شدت موج برگشتی از سطح پوست را ثبت و سپس اطلاعات را تحلیل می كنند. میزان جذب و انعكاس نور (به طور كلی هر موجی متناسب با طول موجش) توسط پوست هر فرد متفاوت با دیگران است و این مطلب اساس روش مذكور است. میزان جذب و انعكاس نور پوست هر فرد متفاوت با دیگران است (شكل5.)

نمایشگر دمای نقاط بدن (Infrared thermogram)
نقاط مختلف یك جسم یا بدن بر اساس نوع و میزان حرارتش امواج مادون قرمز تابش می كند. این روش یك روش كلی برای به دست آوردن اطلاعات تصویر است و می تواند برای تصویربرداری در خیلی از فیلدهای اشاره شده در بالا مانند اثرانگشت، كف دست، رگ‌های زیر پوست، گوش و ... به  كار رود.
در این روش ها الگوی حرارتی تابش شده از صورت فرد، دست ها یا حتی رگ‌های فرد را به كمك یك دوبین مادون قرمز ضبط و سپس پردازش مناسب را انجام می دهند. این الگوها برای هر فرد منحصر به او است. به دست آوردن این نوع اطلاعات خام از افراد مشكل نیست ولی دقت در تصویربرداری مشكل خواهد بود. چرا كه، اگر فرد در محیطی با یك منبع حرارتی قوی باشد یا در دستش یك فنجان چای گرم باشد، تمامی محاسبات اشتباه می شوند. از این رو برای استفاده از این شكل بیومتریك، اتاقك های مخصوصی در نظر می‌گیرند كه یقینا سبب صرف وقت، هزینه، و همچنین عدم راحتی كاربر می شود.

 ‌روش های دیگر
در این قسمت روش های غیر متداول و تحت مطالعه فقط ذكر می شود:
 ‌سیگنال قلبی و خون (electrocardiogram)
 ‌عطر و بو مربوط به هر فرد (odour)
 ‌انعكاس صوت در مغز (Reflection of acoustic waves in the head)
 ‌مقاومت الكتریكی پوست (Skin impedance)
 ‌شكل ظاهری دست مشت شده (Knuckle creases Articulations)
 ‌چین خوردگی های پوست انگشت (Finger wrinkles)
 ‌چگونگی در دست گرفتن اجسام (Dynamic Grip Recognition)
 صدای منتقل شده از استخوان های انگشت پس از تحریك یك پالس صوتی (Bone sound transmission)
 ‌موج مغناطیسی منتشر شده از انسان (Bioelectric    field)
 ‌نحوه رد گیری چشم (Eye   movement      tracking)
 ‌توپوگرافی سطح قرنیه (Corneal surface topography)
 ‌شكل سه بعدی انگشت D Finger surface3
 ‌طیف حاصل از سیگنال های مغزی EEG
 ‌شكل سینوس های جلویی سر (Frontal Sinus Recognition)

مقایسه میزان كاربرد روش ها
در جدول1 خلاصه‌ای از ویژگی‌های مهمترین روش‌های شناسایی بیومتریك درج شده است. در این جدول چگونگی كار كرد هر یك از روش‌ها و برتری‌ها و كاستی‌های هر كدام بیان شده است. 
همان‌گونه كه از جدول1 مشخص است شمار سیستم‌های شناسایی بیومتریك كم نیستند و همه آن ها در یك نقطه مشتركند:‌آن ها از ویژگی‌های ثابت بدنی و رفتاری برای شناسایی اشخاص استفاده می‌كنند. 
پركاربردترین روش‌های بیومتریك برای تشخیص هویت افراد در حال حاضر، سیستم‌هایی هستند كه داده‌های اثر انگشت‌، ویژگی‌های چهره، شبكیه چشم و عنبیه را دریافت كرده و با داده‌های موجود در بانك اطلاعاتی مقایسه می‌كنند. اگر داده‌ای دریافت شده با درصد قابل قبولی با داده‌های مرجع مطابقت داشته باشد، فرد شناسایی خواهد شد. 
با ورود سیستم‌های شناسایی بیومتریك در آینده عمل وقت‌گیر ورود نام كاربردی و گذر واژه حذف خواهد شد. گذاشتن انگشت روی حسگر با یك لبخند به دوربین كافی است تا اجازه كار با كامپیوتر را به دست بیاورید. افزون بر این، سیستم‌های بیومتریك هم صد‌ درصد قابل اعتماد نیستند و همچنان باید نگران عملكرد نادرست یا اختلال در آن بود. از همین رو، بهتر است از تركیب روش‌های بیومتریك استفاده شود. در بسیاری جاها مانند بانك‌ها، فرودگاه‌ها و درهای ورودی سازمان‌ها مدت‌هاست از سیستم‌های شناسایی از روی اثر انگشت و چهره استفاده می‌شود. اما در جاهای دیگر سرعت پذیرش بیومتری كمتر است. 

شبكه های عصبی در بیومتریك
روش های به كار رفته در بیومتریك متنوع بوده و روزبروز نیز توسعه بیشتری می‌یابند، یكی از این روش ها استفاده از شبكه‌های عصبی مصنوعی است كه در انواع مختلف بیومتریك مورد استفاده قرار می گیرند. برای طراحی شبكه عصبی ، اطلاعات دقیق از ابعاد و ساختار آن  مورد نیاز است. تمامی شبكه های عصبی از هر نوع كه باشند اگر در بیومتریك مورد استفاده قرار گیرند عمل تشخیص الگو را انجام می دهند.

تشخیص الگو (Pattern Recognition)
یك دسته از الگو عبارتند از دسته ای از اشیاء كه دارای چندین خاصیت و ویژگی اساسی و مجزا به صورت متداول و مجزا هستند كه در نهایت می تواند یك اسم باشد. تشخیص الگو عبارت است از علم نامگذاری به اشیای طبیعی در جهان واقعی یا به اصطلاح فنی  فرایندی كه به موجب آن یك الگو یا یك سیگنال دریافت شده به یكی از كلاس های از پیش تعریف شده ارجاع داده می شود.

طرح كلی یك سیستم تشخیص الگو
وظیفه اساسی یك سیستم كه عمل تشخیص الگو را انجام می دهد، به دست آوردن اطلاعات مفید از شی، سپس عمل طبقه بندی توسط مقایسه با برخی نتایج معمول است. در شكل6 مراحل مختلف تشخیص یك الگو نشان داده شده است.
در روش شناسایی اثر انگشت از شبكه های SOM و MLP استفاده می شود. برای ایجاد داده مورد نیاز یك شبكه عصبی باید دانست كه نقاط منحصر به فردی كه مكان آن ها برای هر اثر انگشت در هر فرد متفاوت است وجود دارند. بدین ترتیب مختصات این چند نقطه خاص را می توان به صورت یك داده ورودی برای هر شبكه عصبی مورد استفاده قرار داد. این روش  نقایص جزیی نیز دارد كه می تواند برای تشخیص هویت خودكار نامناسب باشد. چون اثر انگشت می تواند تحت تاثیر عواملی همچون، فاكتورهای ژنتیك، سالخوردگی، دلایل محیطی و كار قرار بگیرد.
شبكه هایی كه بیشتر در روش اسكن چشم به منظور تشخیص هویت استفاده می شود می‌توان به شبكه های HMM، MLP و RBF اشاره كرد.  ‌همچنین شبكه های عصبی مصنوعی مورد استفاده در اسكن چهره به منظور تشخیص هویت می توان از HMM، EHMM )Embeded HMM(، MLP،  Bayesian MLP، KNN، ART و RBF نام برد.
در روش تشخیص هویت از روی صدا و گفتار، از شبكه های عصبی مصنوعی MLP و HMM بیشتر استفاده می شود.
در روش تشخیص امضاء، پویای امضاء از قبیل سرعت، سرعت نسبی، ترتیب حركات و فشار مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد و در نهایت این خصوصیات جمع شده و در قالب یك بردار یا نوع دیگری از داده به ورودی شبكه عصبی استفاده شده اعمال می شود.
در روش پویایی شناسی حركت یك كلید روی صفحه كلید رایانه برای ایجاد یك داده ورودی برای شبكه عصبی می توان از مواردی چون كلمه تایپ شده، فاصله زمانی بین فشار هر كلید، سرعت نسبی و كلی تایپ كلمه عبور استفاده كرد. شبكه هایی كه در این روش مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: KNN، MLP و LVQ.

تركیب چند روش بیومتریك (Multimodal Biometrics or Fusion)
سیستم های تایید كاربر كه از یك روش بیومتریك استفاده می كنند اغلب مجبورند كه با داده های نویزدار و درجات خطای نامحدود مواجه شوند. به منظور بهبود اجرای تطابق های ویژه در چنین وضعیت هایی سیستم های بیومتریك تركیبی مورد استفاده قرار می گیرند.
لازم بذكر است سطح تلفیق روش های بیومتریك خود به سه دسته تقسیم می شوند.
‌تلفیق در سطح به دست آوردن اطلاعات: چند بردار ویژگی از روش های بیومتریك مختلف استخراج شذه و سپس به روش های مختلف با هم تركیب می شوند.
‌تلفیق در سطح حوزه تطابق: هر تطبق بیومتریك یك درجه شباهت (Similarity Score) ایجاد می كند كه نشان دهنده بردار ویژگی با بردار الگو (Template Vector) است كه حوزه تطابق نام دارد. در این سطح از تلفیق این حوزه ها می توانند با هم تركیب شوند و در شناساندن كاربر به ما كمك كنند.
‌تلفیق در سطح تصمیم گیری: در این حالت هر بیومتریك بر اساس اطلاعات و تكنیك های خود عمل تشخیص را انجام می‌دهد. سپس بر اساس رای گیری عمل تشخیص نهایی انجام می شود.
شبكه های عصبی مورد استفاده در این مورد در واقع تمامی شبكه هایی هستند كه در روش های قبل مورد استفاده قرار گرفته اند. در واقع در اینجا نیز می توان تركیبی از چند شبكه عصبی مصنوعی استفاده كرد.
در جدول2 تعدادی از روش های تشخیص هویت و ویژگی های این روش ها جمع آوری شده و شبكه های عصبی متداول استفاده شده در آن ها بیان شده است




داغ کن - کلوب دات کام
نظرات() 
What is the tendon at the back of your ankle?
دوشنبه 16 مرداد 1396 02:23 ق.ظ
Can I simply just say what a relief to discover somebody who truly knows
what they're discussing on the web. You definitely know how to bring an issue to
light and make it important. More and more people need
to check this out and understand this side of the
story. I can't believe you're not more popular because you most certainly have the
gift.
Can you get taller with yoga?
شنبه 14 مرداد 1396 01:25 ب.ظ
Excellent beat ! I wish to apprentice at the same time
as you amend your website, how can i subscribe for a blog website?
The account helped me a acceptable deal. I had been a little bit familiar of this your broadcast provided bright clear concept
patrickkemcwxywia.over-blog.com
دوشنبه 19 تیر 1396 09:18 ق.ظ
Hey! This is kind of off topic but I need some guidance from an established blog.
Is it difficult to set up your own blog? I'm not very techincal but I can figure things out pretty quick.
I'm thinking about setting up my own but I'm not sure where
to begin. Do you have any tips or suggestions? Cheers
zahra
یکشنبه 8 اسفند 1389 08:23 ب.ظ
واقعا مطالب فوق العاده ای بود دستت درد نکنه به درد من که خیلی خورد اگه تونستی یه سر به وبلاگ ما بزن و نظرتو بده ممنون
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر




Admin Logo
themebox Logo