Orientador: Marcos Antônio Cavenaghi / Banca: Ivan Rizzo Guilherme / Banca: Julio César López Hernández / Resumo: Biometria trata do reconhecimento de indivíduos baseado em características fisiológicas ou comportamentais, sendo que umas de suas aplicações é autenticação biométrica. A autenticação biométrica tem vantagens com relação às senhas, no entanto, as informações biométricas também precisam ser protegidas. Ao contrário das senhas, a biometria apresenta variabilidade no sinal, isto é, raramente duas representações de uma mesma característica biometria são idênticas, sendo que, os criptossistemas tradicionais não suportam essa propriedade. Para contornar esse problema, criptossistemas biométricos unem biometria e criptografia para encriptar informações biométricas e protegê-las. Fuzzy Vault é uma construção criptográfica que pode ser utilizada na encriptação de características biométricas e atualmente, há propostas de implementação do Fuzzy Vault para impressões digitais, íris, face e assinaturas. O presente estudo implementa o Fuzzy Vault para impressões digitais e analisa seu desempenho em um ambiente de aplicação real e em um cenário de proteção de imagens médicas usando biometria. A proposta de implementação do Fuzzy Vault encripta e desencripta o Fuzzy Vault para impressões digitais realizando o alinhamento da impressão digital. A proteção de imagens médicas encripta imagens médicas com um criptossistema tradicional e encripta a chave criptográfica com a implementação do Fuzzy Vault. Os experimentos apresentaram entre 92% e 97,96% de GAR e 0% de FAR, esses resultados ocorreram em função dos mecanismos de alinhamento e identificação de pontos candidatos implementados neste estudo. O tempo de encriptação é constante em 0,8 s. Já o tempo de desencriptação apresenta grande variabilidade, e depende da quantidade de pontos candidatos, com mediana variando entre 16 ms e 1 s nas desencriptações com sucesso... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Biometrics deals with people recognition based physiological or behavioral features where one of its application it biometric authentication. Biometric authentication has some advantages over passwords, but biometric information also need to be protected. Instead of passwords, biometrics has signal variability, i.e., two representation of the same biometric feature rarely are identical, and traditional cryptosystems does not support this feature. To overcome this issue biometric cryptosystems join biometrics and cryptography to encode biometric information and protected them. Fuzzy Vault is a cryptographic construction which can be used to encode biometric features. Today, there are some implementation proposals of Fuzzy Vault for fingerprints, iris, face and handwrite signature. This study implements Fuzzy Vault for fingerprints and analyses its performance in a real application environment and a scenario of medical image protection using biometrics. The proposed Fuzzy Vault implementation encodes and decodes Fuzzy Vault for fingerprints and performs fingerprint alignment. Medical image protecting encodes medical images with a traditional cryptosystems and encode its cryptographic key using the Fuzzy Vault implementation. Performance evaluation achieved between 92% and 97,96% of GAR and 0% of FAR, this results has been achieved with aligning and candidates points identification mechanisms implemented. Encoding time is constant in 0,8 s, but decoding time has a big variance which depends on number of candidates points, median varies between 16 ms and 1 s considering successful decodes. In the medical image protection scenario, the proposed system has a low overhead and better performance compared to a asymmetric cryptosystem, encoding time is 17 times better and decoding time is 245 times better. / Mestre

Orientador: Aparecido Nilceu Marana / Banca: Fátima de Lourdes dos Santos Nunes Marques / Banca: Marcos Antônio Cavenaghi / Resumo: Biometria refere-se ao uso de características físicas (impressões digitais, íris, retina) ou comportamentais (assinatura, voz) para a identificação humana. As impressões digitais são formadas por cristas e minúcias. As cristas são linhas distribuídas paralelamente com uma orientação e um espaçamento característico e as minúcias representam os vários modos pelos quais uma crista pode se tornar descontínua. Graças a sua universalidade, unicidade e permanência, as impressões digitais tornaram-se as características biométricas mais amplamente utilizadas. Entretanto, considerar o reconhecimento automático de impressões digitais um problema totalmente resolvido é um erro muito comum. Nenhum sistema de reconhecimento de impressões digitais proposto até hoje é infalível, nenhum garante taxas de erro nulas. Imagens de baixa qualidade e com pequena área de sobreposição entre a imagem template e a imagem de consulta ainda representam um desafio para os métodos de reconhecimento de impressões digitais mais utilizados, os métodos baseados no casamento de pontos de minúcias. Uma das maneiras de superar as limitações e melhorar a acurácia de um sistema biométrico é o uso da multibiometria, isto é, a combinação de diferentes tipos de informação em um sistema de reconhecimento biométrico. Neste contexto, esta dissertação de mestrado objetiva aprimorar a acurácia dos sistemas de reconhecimento de impressões digitais por meio da fusão de métodos baseados em minúcias e em cristas. Para tanto, foram implementadas técnicas de fusão no nível de pontuação, classificação e decisão. No nível de pontuação, a fusão propiciou uma redução na taxa de erro igual (EER) de 42,53% em relação ao método mais preciso. Para o nível de classificação, a fusão significou um aumento de 75% na taxa de recuperação correta... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Biometrics refers to the use of physical (fingerprints, iris, retina) or behavioral (signature, voice) characteristics to determine the identity of a person. Fingerprints are formed by ridges and minutiae. The ridges are lines distributed in parallel with an orientation and a characteristic spacing and the minutiae represent the several ways a ridge can become discontinued. As to its universality, uniqueness and permanence, the fingerprints became the most widely used biometric characteristic. However, it is a common mistake to consider the automatic fingerprint recognition as a totally solved problem. No fingerprint recognition system proposed until now is infallible, none of them guarantee null error rates. Poor quality images and when just a small area of overlap between the template and the query images exists are still a complex challenge to the most used fingerprint recognition methods, the methods based on minutiae points matching. One of the possibilities to overcome the limitations and improve the accuracy of a biometric system is the use of multibiometrics, the combination of different kinds of information in a biometric system. In this context, this master thesis aims to improve the accuracy of fingerprint recognition systems through the fusion of minutiae based and ridge based methods. To achieve this, fusion techniques on score, rank and decision levels were implemented. For the score level, the fusion lead to a reduction of the Equal Error Rate to 42.53% compared to the most precise method. For the rank level, the fusion meant an increase of 75% in the Correct Retrieval Rate. And, in the decision level fusion the Recognition Rate changed from 99.25% to 99.75%. The results have demonstrated that the fusion of minutiae based and ridge based methods can represent a significant accuracy improvement for the fingerprint recognition systems. / Mestre

Orientador: Aparecido Nilceu Marana / Banca: Hélio Pedrini / Banca: Aledir Silveira Pereira / Resumo: As técnicas para identificação biométrica têm evoluído cada vez mais devido à necessidade que os seres humanos têm de identificar as pessoas em tempo real e de forma precisa para permitir o acesso a determinados recursos, como por exemplo, as aplicações e serviços WEB. O reconhecimento facial é uma técnica biométrica que apresenta várias vantagens em relação às demais, tais como: uso de equipamentos simples e baratos para a obtenção das amostras e a possibilidade de se realizar o reconhecimento em sigilo e à distância. O reconhecimento de faces a partir de vídeo é uma tendência recente na área de Biometria. Esta dissertação tem por objetivo principal comparar diferentes técnicas de reconhecimento facial a partir de vídeo para determinar as que apresentam um melhor compromisso entre tempo de processamento e precisão. Outro objetivo é a incorporação dessas melhores técnicas no sistema de autenticação biométrica em ambientes de E-Learning, proposto em um trabalho anterior. Foi comparado o classificador vizinho mais próximo usando as medidas de distância Euclidiana e Mahalanobis com os seguintes classificadores: Redes Neurais MLP e SOM, K Vizinhos mais Próximos, Classificador Bayesiano, Máquinas de Vetores de Suporte (SVM) e Floresta de Caminhos Ótimos (OPF). Também foi avaliada a técnica de Modelos Ocultos de Markov (HMM). Nos experimentos realizados com a base Recogna Video Database, criada especialmente para uso neste trabalho, e Honda/UCSD Video Database, os classificadores apresentaram os melhores resultados em termos de precisão, com destaque para o classificador SVM da biblioteca SVM Torch. A técnica HMM, que incorpora informações temporais, apresentou resultados melhores do que as funções de distância, em termos de precisão, mas inferiores aos classificadores / Abstract: The biometric identification techniques have evolved increasingly due to the need that humans have to identify people in real time to allow access to certain resources, such as applications and Web services. Facial recognition is a biometric technique that has several advantages over others. Some of these advantages are the use of simple and cheap equipment to obtain the samples and the ability to perform the recognition in covert mode. The face recognition from video is a recent approach in the area of Biometrics. The work in this dissertation aims at comparing different techniques for face recognition from video in order to find the best rates on processing time and accuracy. Another goal is the incorporation of these techniques in the biometric authentication system for E-Learning environments, proposed in an earlier work. We have compared the nearest neighbor classifier using the Euclidean and Mahalanobis distance measures with some other classifiers, such as neural networks (MLP and SOM), k-nearest neighbor, Bayesian classifier, Support Vector Machines (SVM), and Optimum Path Forest (OPF). We have also evaluated the Hidden Markov Model (HMM) approach, as a way of using the temporal information. In the experiments with Recogna Video Database, created especially for this study, and Honda/UCSD Video Database, the classifiers obtained the best accuracy, especially the SVM classifier from the SVM Torch library. HMM, which takes into account temporal information, presented better performance than the distance metrics, but worse than the classifiers / Mestre

Orientador: Aledir Silveira Pereira / Banca: Aparecido Nilceu Marana / Banca: Evandro Luís Linhari Rodrigues / Resumo: Nos últimos anos, a segurança tornou-se uma preocupação constante da grande maioria das pessoas. Os sistemas biométricos vem ganhando destaque em soluções ligadas à segurança, uma vez que tratam de características físicas e comportamentais para reconhecimento dos indivíduos e permissões de acesso. Este trabalho objetivou a proposição e implementação de um método para reconhecimento de indivíduos por meio de características contidas na região interna da íris com um alto percentual de exatidão no reconhecimento e uma grande diminuição no tempo de processamento, se comparado aos demais métodos encontrados na literatura. No método proposto foram utilizados operadores de morfologia matemática para localização da íris, wavelet de log-Gabor para extração das características e a distância de Hamming para o reconhecimento. Os resultados experimentais obtidos utilizando a base de dados CASIA mostraram que o método é confiável e seguro, além de se destacar com relação ao baixo custo computacional / Abstract: In the recent years, the security became a constant concern of most people. Biometric systems have been highlighted in solutions related to security, since they deal with physical and behavioral characteristics for individuals recognition and access permissions. This work aims at the implementation of a method for individuals recognition based on the characteristics of the inner region of the iris, seeking a high percentage of accuracy in the recognition and a great reduction in the processing time, as compared to other methods published so far. We use mathematical morphology to search the iris in the image, the log-Gabor wavelet for feature extraction and the Hamming distance for recognition. The experimental results obtained from CASIA database show that the method is safe and reliable, and stand out with regard to the low computational cost / Mestre

Orientador: Aparecido Nilceu Elias / Banca: Agma Juci Machado Traina / Banca: Wilson Massashiro Yonezawa / Resumo: Nos últimos anos tem sido observado um crescimento exponencial na oferta de cursos a distância realizados pela Internet, decorrente de suas vantagens e características (menores custos de distribuição e atualização de conteúdo, gerenciamento de grandes turmas, aprendizado assíncrono e geograficamente independente, etc.), bem como de sua regulamentação e apoio governamental. Entretanto, a falta de mecanismos eficazes para assegurar a autenticação dos alunos neste tipo de ambiente é apontada como uma séria deficiência, tanto no acesso ao sistema quanto durante a participação do usuário nas atividades do curso. Atualmente, a autenticação baseada em senhas continua predominante. Porém, estudos têm sido conduzidos sobre possíveis aplicações da Biometria para autenticação em ambientes Web. Com a popularização e conseqüente barateamento de hardware habilitado para coleta biométrica (como webcams, microfone e leitores de impressão digital embutidos), a Biometria passa a ser considerada uma forma segura e viável de autenticação remota de indivíduos em aplicações Web. Baseado nisso, este trabalho propõe uma arquitetura distribuída para um ambiente de e-Learning, explorando as propriedades de um sistema Web para a autenticação biométrica tanto no acesso ao sistema quanto de forma contínua, durante a realização do curso. Para análise desta arquitetura, é avaliada a performance de técnicas de reconhecimento de faces a partir de vídeo capturadas on-line por uma webcam em um ambiente de Internet, simulando a interação natural de um indivíduo em um sistema de e- Learning. Para este fim, foi criada uma base de dados de vídeos própria, contando com 43 indivíduos navegando e interagindo com páginas Web. Os resultados obtidos mostram que os métodos analisados, consolidados na literatura, podem ser aplicados com sucesso nesse tipo de aplicação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the last years it has been observed an exponential growth in the offering of Internet-enabled distance courses, due to its advantages and features (decreased distribution and content updates costs, management of large groups of students, asynchronous and geographically independent learning) as well as its regulation and governmental support. However, the lack of effective mechanisms that assure user authentication in this sort of environment has been pointed out as a serious deficiency, both in the system logon and during user attendance in the course assignments. Currently, password based authentication still prevails. Nevertheless, studies have been carried out about possible biometric applications for Web authentication. With the popularization and resultant decreasing costs of biometric enabled devices, such as webcams, microphones and embedded fingerprint sensors, Biometrics is reconsidered as a secure and viable form of remote authentication of individuals for Web applications. Based on that, this work presents a distributed architecture for an e-Learning environment, by exploring the properties of a Web system for biometric authentication both in the system logon and in continuous monitoring, during the course attendance. For the analysis of this architecture, the performance of techniques for face recognition from video, captured on-line by a webcam in an Internet environment, is evaluated, simulating the natural interaction of an individual in an e-Learning system. For that, a private database was created, with 43 individuals browsing and interacting with Web pages. The results show that the methods analyzed, though consolidated in the literature, can be successfully applied in this kind of application, with recognition rates up to 97% in ideal conditions, with low execution times and with short amount of information transmitted between client and server, with templates sizes of about 30KB. / Mestre