Biometría dactilar  Parte 1

Biometría dactilar Parte 1

He tenido la gran experiencia de trabajar en un laboratorio de identificación, equipado por cierto con tecnología biométrica de estándares universales,  la satisfacción de haber contribuido a la sociedad con la identificación de personas, cadáveres, asociación de casos criminales, identificación de autores en hechos criminales que conllevaron a la solución de éstos, entre otras más. Las personas y colegas que acudían a dicha instancia por primera vez, quedaban impresionados por tanta tecnología, la verdad es que yo también, como profesional e ingeniero curioso, siempre me preguntaba cómo era el funcionamiento interno y qué procesos sistémicos intervenían en el resultado final en la realización del matching o comparación de huellas. Esta tecnología de vanguardia, lo usábamos como una herramienta de trabajo, por tanto requería de ciertas habilidades para operar en ella, además de algunos fundamentos teóricos y manuales de identificación de personas, que teníamos que saber.

Bien, llegó el día para saciar esa curiosidad, por lo extenso que requiere para su explicación, trataremos de ser lo más conciso y tal vez lo dividamos en dos o tres artículos con el único fin de que ustedes queden satisfechos, al menos en gran parte. Recordarles también que el presente ha sido extraído de muchos artículos publicados e investigaciones en el tema, lo grandioso de este universo es que existen personas que en forma desinteresada realizan su labor científica, investigando día tras día para compartir conocimiento, vaya nuestro tributo a ellos, a esos soldados desconocidos. Dicho esto entonces a empezar!.

Biometría, del griego vida y metrón medida, se entiende como las medidas estandarizadas en los seres vivos y procesos biológicos, con la finalidad de reconocer o identificar a las personas,  se basan  en extraer características de los rasgos físicos y conductuales. Estas características pueden ser automatizadas con la aplicación de sistemas biométricos, mediante el cálculo de procesos matemáticos y estadísticos. Cuando los rasgos personales son fijos entonces se les denomina estáticos, por ejemplo las huellas dactilares, el ADN, retina de los ojos, características faciales, venas de la mano, geometría de la palma, olor corporal o PH, etc. Cuando los rasgos son el resultado de una acción corporal o motricidad, entonces se considera dinámicos o características conductuales, tenemos al movimiento y presión de la firma, el movimiento corporal al caminar, los movimientos armónicos de los brazos, la forma de teclear, algunos gestos saltantes, etc. También pueden ser mixtas como la voz, por ejemplo.  La finalidad de estos sistemas  es proporcionar las herramientas necesarias que coadyuven a la “verificación de identidades” cuando se sabe algún dato de la persona, o la “identificación de una persona” cuando no se sabe nada del individuo.

Figura 1. Huella dactilar
Figura 2. (a) Iris del ojo
Figura 4. Puntos faciales
Figura 2. (b) Iris segmentada
Figura 3. Frecuencia de voz

Los sistemas biométricos deben cumplir ciertos estándares de calificación para medir el grado de confiabilidad.

Figura 5. Indicadores de medición en sistemas biométricos

Sistemas biométricos dactilares

Se entiende como la medida cuantitativa de las características de las crestas dactilares. Imaginemos un dedo, ahora lo sumergimos en un tinte de color negro,  lo colocamos suavemente sobre la superficie de un papel blanco, entonces se observará como la Figura 6, este mecanismo se conoce como impresión dactilar, las líneas de color negro son las crestas dactilares las líneas de color blanco son los surcos. El delta y el núcleo dividen a la huella en tres sistemas: basilar, nuclear  y marginal. 

Figura 6. impresión dactilar

Cuando en forma involuntaria apoyamos nuestros dedos o palmas sobre una superficie de preferencia lisa, por ejemplo la superficie de un auto, un vidrio, una madera, etc, el sudor que emana a través de los poros dérmicos dibuja sobre dicha superficie una imagen de nuestra huella dactilar, el hecho de que interviene directamente nuestro sudor y que se impregna en la superficie se le denomina dactilograma latente que puede ser extraído o adherido a través de una lámina de cinta adhesiva transparente, previamente se aplica un polvo o reactivo especial que se sienta sobre una hoja de papel en blanco o similar y posteriormente ser escaneado.

Figura 7. Puntos característicos de una huella dactilar
Figura 8 . Terminación (a). Bifurcada (b)

En la Figura 7, podemos observar los puntos característicos o minucias de una huella dactilar, cada país considera unos cuantos más o menos de ellos para realizar el proceso de identificación. Fuese cualquiera el procedimiento de captar nuestra imagen de huella dactilar, sea mediante un empaste o aplicando directamente un escáner óptico, al sistema solo le interesa el reconocimiento de dos minucias: terminaciones (abruptas) y bifurcaciones, tal como se aprecia en la Figura 8. 

Es importante señalar que los sistemas biométricos para establecer el grado de similitud entre dos huellas, es decir, en el proceso de comparación o matching usan algoritmos basados usualmente en tres técnicas:

Técnicas basadas en minucias: Aquí se hace una medición o comparación euclidiana teniendo en cuenta ciertos argumentos como por ejemplo el tipo de minucia, posición, orientación, ángulo y distancia entre ellas. Entonces se hace una comparación de estas  características con otra huella, un determinado umbral determina el grado de similitud.

Figura 9. Técnica basada en minucias

Técnicas basadas en estructura de crestas o correlación: Aquí se analiza el patrón global en las estructuras de las crestas en la imagen de la huella, usualmente se ubica el centro (o casi cerca) de la imagen,  se extrae dicha fracción formando así una nueva imagen para realizar una correlación de imagen con otras huellas, entonces cuando las imágenes son iguales se alcanza un valor máximo y se establece el grado de similitud. Esta técnica requiere ser muy precisa ya que cualquier efecto en la huella por ejemplo un corte, podría alterar la similitud también cuando se haga una ligera rotación o traslación de la imagen. En cuanto al peso o cantidad de bytes de almacenamiento es casi es el doble que el de las minucias.

Figura 10. Técnica basada en correlación

Técnicas basadas en la información de textura: Aquí se toma en cuenta la información global y local de la huella, estos algoritmos tienen cuatro etapas: detección de puntos de referencia de las regiones internas de la huella, obtención del mallado, normalizado respecto a la media y varianza, filtros de Gabor, cálculo de la desviación estándar respecto a la media de grises en cada parte de la imagen, en esta última etapa se obtiene un vector de características, finalmente al calcular la distancia mínima entre vectores de dos huellas se obtiene el grado de similitud.

 
Figura 11. Técnica basada en la textura
Figura 12. Sección transversal de huella dactilar (a). Sección de crestas capturadas (b)
Figura 13. Máscara Gaussiana

Finalmente, resulta pertinente recordar que los sistemas biométricos al tratar la huella dactilar a nivel de imagen y en escala de gris, utiliza valores digitales o binarios, teniendo como unidad principal y mínima al pixel, la intensidad de esta corresponde a valores digitales que va del 0 al 255. 

Esperando que esta primera parte introductoria haya sido clara, pronto realizaremos la continuación del presente artículo. No olviden dejar sus comentarios además de compartirlo, y así seguir realizando estudios al respecto. Gracias y hasta pronto.

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