WP03.DOC.D03 Documento di specifica tecnico

 WP03.DOC.D03
25/01/2010 Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale GIUNTA REGIONALE DELLA CAMPANIA
Assessorato all'Università e Ricerca Scientifica,Innovazione Tecnologica e
Nuova Economia
SETTORE ANALISI, PROGETTAZIONE E GESTIONE SISTEMI INFORMATIVI
- Bando per la concessione degli aiuti alle PMI in attuazione della Misura 3.17 del
POR Campania 2000/2006 nell'ambito dell'Accordo di Programma Quadro in materia
di E-Government e Società dell'Informazione. Progetto Metadistretto del Settore ICT.
- DECRETI DIRIGENZIALI N. 52 del 3/3/2006 e N. 440 del 21/09/2006
Progetto: PRI566915 Chiuso In data: 20-nov-2006 17.15.5
Primeco srl – Project x srl ‐ D.I.I.I.E. Autore: Primeco Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale WP03.DOC.D03 DOCUMENTO DI SPECIFICA TECNICO ARCHITETTURALE DEL DATA BASE MULTIMODALE Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi 2 Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale SOMMARIO 1. Titolo, Acronimo del Progetto e Partecipanti ..................................................................................4 2. Area Tematica e Tipologia di Output/Prodotti Attesi......................................................................5 3. Obiettivo Generale ed Output finali del progetto ...........................................................................7 4. Elenco Deliverables..........................................................................................................................9 5. Database Multimodale ..................................................................................................................12 5.1. Specifiche Tecniche...............................................................................................................13 Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi 3 Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale 1. TITOLO, ACRONIMO DEL PROGETTO E PARTECIPANTI Acronimo del PRI566915
Progetto:
Titolo del Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il
Progetto: controllo degli accessi
Partecipanti del
progetto:
Nome Breve
Ragione Sociale
Primeco
Primeco srl
Project x
Project x srl
D.I.I.I.E.
Dip. di Ingegneria dell'Informazione e
Ingegneria Elettrica - Università di Salerno
Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi 4 Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale 2. AREA TEMATICA E TIPOLOGIA DI OUTPUT/PRODOTTI ATTESI Lo scopo del seguente progetto è lo studio, la progettazione e la realizzazione del
prototipo di una piattaforma in grado di identificare in maniera automatica una
persona tra le n persone i cui elementi caratteristici siano stati opportunamente inseriti
in un data base. Il sistema che si vuole realizzare dovrà essere: dinamico, adattabile,
sicuro e affidabile. Si vuole ottenere il prototipo di un sistema che integri le più
sofisticate tecnologie di identificazione tra cui tecniche di biometria e che sia aperto
all’inserimento di nuove tecnologie. L’intero sistema dovrà essere gestito da un
innovativo algoritmo real time che sia in grado di:
rilevare le tecnologie disponibili al sistema, scegliere in maniera intelligente le
procedure di riconoscimento da eseguire, identificare una persona tra quelle presenti
nel Data Base mediante una analisi combinata del livello di attendibilità risultato delle
singole procedure di riconoscimento.
I contenuti tecnologici del progetto afferiscono alle seguenti Aree Tematiche:
•
Pervasive e Mobile Computing in quanto la realizzazione di una piattaforma di
riconoscimento multimodale e multicanale apre nuovi sviluppi ad applicazioni
di domotica in particolare per quanto concerne il controllo degli accessi. Un
sistema di identificazione della persona integrato in un sistema demotico
sarebbe in grado di predisporre l’ambiente adattandolo alla persona che vi
Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi 5 Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale accede Ma si pensi all’innumerevole quantità di applicazioni che avrebbero un
nuovo impulso da un innovativo sistema di controllo delle intrusioni in sistemi
informatici, reso più flessibile e affidabile da tecniche di biometria.
•
e-Collaboration Non sono presenti, al momento, in Italia dispositivi che
integrino l’identificazione dell’utente a run time con servizi di comunicazione
a distanza, la realizzazione di una piattaforma di riconoscimento multimodale
e multicanale apre nuovi sviluppi ad applicazioni, si immagini una web
conference non supportata da webcam per trattare un argomento strategico, in
un tale contesto potrebbe essere particolarmente utile la verifica delle persone
che partecipano alla riunione.
•
Tecnologie ICT per Digital Divide Computing applicazioni che consentono
l’accesso anche a persone che potrebbero non poter accedere a delle risorse
solo perché la modalità standard di riconoscimento non è una modalità ad essa
accessibile. Si pensi a persone diversamente abili che non potendo digitare
login e pwd non riescono ad accedere a dei contenuti pur avendone diritto e
che grazie ad un sistema intelligente che sceglie opportunamente le tecnologie
per l’identificazione consente loro l’accesso che altrimenti gli sarebbe
ingiustamente precluso.
•
Tecnologia ICT per multimedia Dovendo progettare per la realizzazione del
prototipo del sistema una interfaccia intelligente uomo/macchina per la
procedura guidata al riconoscimento, sia di tipo video che audio (si pensi a
soggetti diversamente abili).
Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi 6 Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale 3. OBIETTIVO GENERALE ED OUTPUT FINALI DEL PROGETTO Un sistema biometrico è un dispositivo automatico in grado di identificare un
individuo a partire da una sua caratteristica fisiologica (impronta digitale, volto,
mano, retina, iride, ecc.) o comportamentale (voce, calligrafia, stile di battitura, ecc.).
Negli ultimi anni l'interesse nei sistemi biometrici è cresciuto notevolmente e, sia in
ambito accademico che in ambito industriale, molti gruppi di ricerca hanno dedicato
notevoli risorse allo studio di tecniche efficaci per l'identificazione di persone. Le
applicazioni potenziali di queste tecnologie sono infatti molteplici e spaziano dal
controllo accessi a quello delle presenze, dalla sorveglianza automatica alla
protezione di risorse di valore, dalla sicurezza di reti di calcolatori alle transazioni
sicure in Internet. La biometria fornisce una risposta efficace al requisito
dell'autenticazione, provvedendo delle metodologie per riconoscere l'identità
personale sulla base di caratteristiche fisiche dell'utente. I vantaggi sono numerosi: si
evita l'uso del PIN e password che possono essere sottratti, ceduti, dimenticati o
smarriti, si può variare la tolleranza del sistema verso falsi allarmi sulla base dei
requisiti di sicurezza, è estremamente difficile contraffare i dati per l'accesso. Un
sistema di riconoscimento biometrico si propone quindi di riconoscere (confronto di 1
a N) ovvero di autenticare (confronto di 1 a 1) l'identità di una persona per accedere a
determinate risorse. Per effettuare il riconoscimento ovvero l'autenticazione è
necessario definire: quali caratteristiche estrarre dai dati biometrici acquisiti (per
esempio da un'impronta digitale), come elaborarle per estrarre uno o più parametri che
Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi 7 Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale siano caratteristici della persona in esame. Negli ultimi anni si sono verificati i limiti
di molti degli approcci più consolidati per il riconoscimento basati sulle singole
modalità sensoriali (fingerprint, volti, iride e altri ancora). Tali limiti si sono spesso
rivelati inadeguati per contesti applicativi reali, specialmente se non si dispone di un
grado sufficiente di collaborazione da parte dell'utente. Per questo, gli attuali sviluppi
della ricerca stanno cercando di individuare nuove soluzioni che permettano di
ottenere livello di accuratezza e affidabilità superiori grazie alla fusione e integrazione
di misure di somiglianza ottenute: dalle singole modalità sensoriali (fusione multimodale) ovvero da diversi algoritmi applicati agli stessi dati sensoriali (fusione multialgoritmica). Obiettivo del programma di ricerca è lo studio e la realizzazione di
sistemi di riconoscimento biometrici multi-modali e multi-algoritmici efficaci in
contesti applicativi reali. A questo scopo verranno studiate diverse modalita`
sensoriali specifiche: le impronte digitali, le immagini di volti, l’impronta vocale, ecc.
Queste saranno verificate nell'ambito di due scenari applicativi di grande importanza:
il controllo degli accessi e la verifica delle intrusioni in sistemi informatici.
Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi 8 Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale 9 4. ELENCO DELIVERABLES Deliverable
Denominazione
WP/Task
WP01.DOC.D01
Piano di progetto
WP1/Task1.1
WP01.SW.D01
Allestimento del sistema documentale
WP1/Task1.1
WP01.SW.D02
Allestimento del portale web del progetto
WP1/Task1.1
WP01.DOC.D02
Sistema Gestione Qualità e Standard di WP1/Task1.2
Progetto
WP01.DOC.D03
SAL e Valutazione in itinere
WP1/Task1.3
WP01.DOC.D04
Relazione finale
WP 1/Task1.4
WP02.DOC.D01
Analisi del contesto di mercato
WP2/Task2.1
WP02.DOC.D02
Report con i risultati delle problematiche WP2/Task2.2
tecnologiche riscontrate per il dominio
WP02.DOC.D03
Report sui nuovi algoritmi per il matching di WP2/Task2.2
impronte digitali, di volti, dell’impronta vocale,
ed altre tecniche di riconoscimento.
WP02.DOC.D04
WP02.DOC.D05
Report con i risultati dello studio comparativo WP2/Task2.3
delle tecniche di riconoscimento mediante un
confronto delle prestazioni degli algoritmi e
delle tecniche di riconoscimento ritenute più
interessanti.
Report con i risultati dello studio della fusione WP2/Task2.4
multi-algoritmica e multi-modale e dei
problemi di integrazione tra le varie tecnologie
di riconoscimento.
WP02.DOC.D06
Documento: ‘Tecnologie: Stato dell’arte’
WP2/Task2.5
WP02.DOC.D07
Redazione del documento: ‘Mercato: Stato WP2/Task2.5
Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale 10 dell’arte e
potenzialità di business’
WP03.DOC.D01
WP03.DOC.D02
Documento di specifica tecnico-architetturale WP3/Task3.5
del sistema
Diagrammi di dettaglio dell’architettura e delle WP3/Task3.5
componenti del
sistema
Documento
di
specifica
architetturale
del
data
base
WP03.DOC.D03
tecnico- WP3/Task3.5
multimodale
WP03.DOC.D04
Piano dei test funzionali
WP3/Task3.5
WP04.SW.D01
Laboratorio di sviluppo
WP4/Task4.1
WP04.DOC.D02
Documento: ‘Piano dei test del prototipo’
WP4/Task4.3
WP04.SW.D03
Prototipo del sistema di controllo degli accessi WP4/Task4.5
e verifica delle intrusioni in sistemi informatici
WP04.SW.D04
Documentazione tecnica del Prototipo
WP4/Task4.5
WP04.SW.D05
Esercizio del prototipo sul sito sperimentale
WP4/Task4.8
WP05.DOC.D01
Workshop pubblico per la presentazione dei WP5/Task5.3
risultati
WP05.DOC.D02
Risultati del progetto e della sperimentazione: WP5/Task5.3
Rapporto Tecnico contenente una descrizione
dettagliata delle sperimentazioni effettuate per
valutare le prestazioni delle tecniche di pattern
recognition adottate nella realizzazione dei
moduli software per l'intrusion detection,
secondo gli obiettivi realizzativi del progetto.
Tale rapporto tecnico riporterà inoltre
l'integrazione del sistema di autenticazione
biometrica per la sicurezza del sistema
informatico.
Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale 11 Prima versione del ‘Business Plan’
WP05.DOC.D03
WP
5/Task
5.4
Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale 5. DATABASE MULTIMODALE Il database multimodale utilizzato nell’ambito del progetto è stato costruito dalla
fusione di due database distinti (di 50 utenti ciascuna) raccolti utilizzando sensori
diversi e più diverse periodi di tempo. Il primo database è stato costruito come
segue: Cinque immagini del viso e due immagini di impronte digitali (dello stesso
dito) sono stati ottenuti da 50 utenti. Le immagini del volto sono state acquisite una
semplice webcam mentre le impronte digitali sono stati ottenuti utilizzando un
sensore Hamster Plus della Secugen. Un’ impronta vocale è stata presa da ciascun
utente, facendogli leggere un testo predefinito tramite un semplice microfono
collegato ad un portatile ed è salvata su un file .wav. I dati biometrici acquisiti da ogni
utente vengono confrontati con quelli di tutti gli utenti del database ottenendo un
unico vettore costituente il punteggio positivo (genuine score) e 49 vettori costituenti
un punteggio negativo (impostor score). Così 350 (50 × 7) vettori sono positivi e
17.150 (50 × 7 × 49) vettori sono negativi. Il secondo database consiste anch’esso di
50 utenti il cui volto ed impronta è stato con in maniera simile al precedente
ottenendo altre 3500 vettori positivi e 17.150 negativi. La fusione dei punteggi delle
due banche dati ha formato un database di 100 utenti con 700 vettori positivi e 34.300
vettori negativi. Un vettore è una 3-tuple (S1, S2, S3), dove S1, S2, S3 corrispondono
ai punteggi ottenuti dai dal viso, impronta digitale e impronta vocale, rispettivamente.
Di 10 vettori positivi 10 × 49 negativi per ciascun utente, 6 positivi e 6 negativi sono
stati selezionati in modo casuale e utilizzati per il calcolo dei parametri di
Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi 12 Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale normalizzazione,. I restanti sono stati utilizzati per la verifica delle prestazioni del
sistema. Questa separazione del database in training e test set è stata ripetuto 40 volte
e fornendoci i risultati di performance media. In Corrispondenza delle impronte
digitali è stato utilizzato il vettore delle minutie, mentre i coefficienti di Eigenface
sono stati utilizzati per rappresentare le caratteristiche del volto. Per l’impronta vocale
il matching score è stato fatto sfruttando la distanza euclidea sul vettore delle features.
5.1. SPECIFICHE TECNICHE Da un punto di vista tecnico il database può essere rappresentato, secondo il modello
Entità – Relazione Come mostrato dalla figura seguente:
Si evidenzia la presenza di due tabelle fondamentali:
•
Utente
Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi 13 Documento di specifica tecnico architetturale del data base multimodale •
Tipo Riconoscimento
La prima contiene le informazioni circa l’utente, mentre la seconda contiene le
informazioni sulle features di ciascun modulo di riconoscimento.
Di seguito si evidenziano le tipologie di file memorizzati per ciascun modulo:
• Face Recognition: Per ciascun utente vengono memorizzati:
o Una serie di file .pmg costituenti le immagini del volto estratti
durante l’addestramento del software
o Un file .imobj contenente informazioni circa le immagini estratte
o Un file .ehmm contenente le features estratte
• Fingerprint
o Un file .min contente le features estratte e le informazioni
dell’utente
• Speaker Identification
o Un file .wav contenente il campione audio estratto durante la
fase di addestramento del software
o Un file .txt contenente le features estratte.
Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi 14