WP05.DOC.D01. Workshop pubblico per la presentazione dei risultati 10/02/2010

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1 WP05.DOC.D01 10/02/2010 Workshop pubblico per la presentazione dei risultati 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: PRI Chiuso In data: 20-nov Primeco srl Project x srl D.I.I.I.E. Autore: Primeco

2 2 WP05.DOC.D01 WORKSHOP PUBBLICO PER LA PRESENTAZIONE DEI RISULTATI

3 3 SOMMARIO 1. Titolo, Acronimo del Progetto e Partecipanti Area Tematica e Tipologia di Output/Prodotti Attesi Obiettivo Generale ed Output finali del progetto Elenco Deliverables Introduzione Cerbero Test di esempio...18

4 4 1. TITOLO, ACRONIMO DEL PROGETTO E PARTECIPANTI Acronimo del PRI Progetto: Titolo del Progetto: Progetto Cerbero :Piattaforma multimodale e multicanale per il controllo degli accessi Partecipanti del progetto: Nome Breve Primeco Project x Ragione Sociale Primeco srl Project x srl D.I.I.I.E. Dip. di Ingegneria dell'informazione e Ingegneria Elettrica - Università di Salerno

5 5 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

6 6 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).

7 7 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

8 8 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.

9 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 Progetto WP1/Task1.2 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 WP02.DOC.D03 WP02.DOC.D04 Report con i risultati delle problematiche tecnologiche riscontrate per il dominio Report sui nuovi algoritmi per il matching di impronte digitali, di volti, dell impronta vocale, ed altre tecniche di riconoscimento. Report con i risultati dello studio comparativo delle tecniche di riconoscimento mediante un confronto delle prestazioni degli algoritmi e delle tecniche di riconoscimento ritenute più interessanti. WP2/Task2.2 WP2/Task2.2 WP2/Task2.3 WP02.DOC.D05 Report con i risultati dello studio della fusione multi-algoritmica e multi-modale e dei problemi di integrazione tra le varie tecnologie di riconoscimento. WP2/Task2.4 WP02.DOC.D06 Documento: Tecnologie: Stato dell arte WP2/Task2.5 WP02.DOC.D07 Redazione del documento: Mercato: Stato WP2/Task2.5

10 10 WP03.DOC.D01 WP03.DOC.D02 WP03.DOC.D03 dell arte e potenzialità di business Documento di specifica tecnico-architetturale del sistema Diagrammi di dettaglio dell architettura e delle componenti del sistema Documento di specifica tecnico-architetturale del data base multimodale WP3/Task3.5 WP3/Task3.5 WP3/Task3.5 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 e verifica delle intrusioni in sistemi informatici WP4/Task4.5 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 WP05.DOC.D02 Workshop pubblico per la presentazione dei risultati Risultati del progetto e della sperimentazione: 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. WP5/Task5.3 WP5/Task5.3

11 11 Prima versione del Business Plan WP WP05.DOC.D03 5/Task 5.4

12 12 5. INTRODUZIONE 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 verifica degli accessi ai servizi informatici e la sorveglianza ambientale sono attualmente fra i campi applicativi più promettenti per queste nuove tecnologie. 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. Il progetto Cerbero si propone di venire incontro a queste problematiche sfruttando 3 caratteristiche biometriche: il volto, l impronta digitale e l impronta vocale.

13 13 6. CERBERO Il software si presenta con un interfaccia con tre aree, una per la Face Detection, una per la Fingerprint e una per la Speaker Identification : Face Detection. Si apre una schermata in cui viene mostrato un messaggio a video che chiede all utente di posizionare il volto, in modo che sia ben visibile a schermo. Una volta posizionati, il volto tramite la pressione di un tasto, sarà rilevato da una telecamera presente sul dispositivo di riconoscimento (prototipo, pc, ecc.). Il risultato del rilevamento verrà visualizzato sull interfaccia nell apposita area della Face detection mostrando anche un valore di riconoscimento. Nel caso in cui il volto non sia presente nel database il sistema evidenzierà tale circostanza. Fingerprint. Non appena finita la face di face detection si aprirà una schermata in cui sarà possibile attivare il sensore di impronte. Il sistema inviterà l utente, tramite un messaggio a video, a poggiare il dito sul sensore e tramite la pressione di un tasto l impronta verrà rilevata. Il risultato verrà riportato nell apposita sezione dell interfaccia. Nel caso in cui l impronta non sia presente nel database il sistema evidenzierà tale circostanza. Speaker Identification. Appena finita la parte di fingerprint si aprirà una schermata in cui, attraverso l utilizzo di un microfono, sarà possibile parlare. Il sistema proporrà una frase da leggere, presa da un set di frase predefinite. Non

14 14 appena la voce verrà rilevata dal prototipo, il sistema ci dirà a chi appartiene. Nel caso in cui la voce non sia presente nel database il sistema evidenzierà tale circostanza. Il risultato sarà visualizzato nell apposita sezione dell interfaccia. Al termine delle tre operazioni il sistema sarà in grado di fare una stima delle tre operazioni di riconoscimento e di dare un risultato. Nella parte alta dell interfaccia sarà presente un link/tasto che permetterà di accedere ad un menù per la parte di addestramento del software. Di seguito si riporta l interfaccia.

15 15 Nella parte superiore dell interfaccia sono presenti una serie di link per l addestramento del software.

16 16 Cliccando su tali link il sistema chiederà dapprima di inserire i propri dati personali (nome, cognome, ecc) e successivamente partiranno i moduli per la Face detection, Fingerprint e Speaker Identification. Face Detection. Dopo aver cliccato sul pulsante di avvio un messaggio a video descriverà in che modo posizionare il volto. Dopodiché cliccando su di un pulsante verrà acquisito un breve filmato del volto che il software utilizzerà per la registrazione delle features. In particolare i passaggi saranno i seguenti: o Cliccare sul link Addestramento/Face Recognition o Il sistema esporrà a video una breve descrizione su come muovere il volto che verrà ripreso dalla videocamera o Dopo aver cliccato sul pulsante di avvio il sistema effettuerà un breve filmato. o Al termine delle operazioni la schermata si chiuderà ed il sistema passerà in automatico alla fase successiva Fingerprint. Si aprirà una schermata in cui sarà possibile attivare il sensore di impronte. Il sistema avvertirà l utente di posizionare il dito sul sensore e chiederà di rilevata la stessa per due volte. In particolare i passaggi saranno i seguenti: o Si aprirà una schermata in cui sarà possibile, tramite la pressione di un tasto, di far rilevare l impronta dal sensore di impronte digitali. o Il sistema inviterà l utente a poggiare il dito sul sensore

17 17 o L impronta verrà rilevata per due volte e verrà registrata all interno di un database. o Al termine delle operazioni la schermata si chiuderà ed il sistema passerà in automatico alla fase successiva Speaker Identification. Si aprirà una schermata in cui si potrà utilizzare un microfono. Il sistema proporrà una frase, presa da un seti di frasi predefinite, e chiederà all utente di parlare attraverso il microfono registrandone la voce. In particolare i passaggi saranno i seguenti: o Il sistema mostrerà a video una frase da leggere o L utente attraverso un microfono leggerà la frase. (la frase sarà presa da un set di frasi predefinite e sarà lunga abbastanza da permettere l acquisizione). o Al termine delle operazioni la schermata si chiuderà ed il sistema passerà alla fase di estrazione delle features Non appena il sistema ha completato la parte di acquisizione dei dati comincerà in maniera automatica ad estrarre le features ed addestrare il database.

18 18 7. TEST DI ESEMPIO Nel seguente paragrafo è riportato un test di esempio.il test è stato fatto in un ambiente spazioso, con sfondo non uniforme e luce non naturale. Le immagini del volto e dell impronta digitale della persona utilizzata è in parte oscurata per motivi di privacy. TEST:

19 19 Appena lanciata l interfaccia si procede con i 3 moduli di riconoscimento. Il primo test riguarda la Face Recognition. Il soggetto viene ripreso da una webcam e viene riconosciuto correttamente. E possibile notare tre schermate: Video : contiene l immagine proiettata dalla webcam in tempo reale Search : contiene l immagine catturata al momento del riconoscimento ID : contiene l immagine della persona riconosciuta.

20 20 Il secondo test riguarda la fingerprint. Nel riquadro Verification Capture è visualizzata l impronta digitale catturata, mentre in basso è possibile vedere il risultato ottenuto.

21 21 L ultimo test riguarda la speaker Identification. Nel riquadro Classification è possibile vedere il risultato ottenuto. La barra a destra del risultato indica, in maniera grafica la percentuale di successo. Il risultato finale è mostrato nella figura seguente:

22 22 Si noti che i valori sono compresi tra [0,1] e che il test ha dato un risultato finale pari a 0,75. Il riconoscimento dell impronte digitali, così come descritto nei documenti relativi al progetto Cerbero, ha dato risultati migliori rispetto alle altre caratteristiche biometriche.