Parmak İzİ kullanarak görüntü şİfreleme Nazlı AKIN Büşra TAKMAZ Erdal GÜVENOĞLU

Özet Günümüzde yüksek güvenlik gerektiren alanlarda parmak izi tanıma gibi biyometrik tanıma sistemleri kullanılmaktadır. Parmak izi okuyucusu yardımıyla alınan parmak izi görüntüleri çeşitli teknikler yardımıyla sayısal verilere dönüştürülmektedir. Bu çalışmada, parmak izi tanıma algoritmaları yardımıyla elde edilen sayısal veri yardımıyla görüntülerin şifrelenmesini ve deşifrelenmesini sağlayan bir sistem mimarisi önerilmiştir. Labels 2 / 20

İçerik… Biyometrik sistemler, Parmak izi Parmak izi tanıma yöntemleri, Görüntü şifreleme Gerçekleştirilen sistem, Sonuç ve Değerlendirme. 3 / 20

Biyometrik Sistemler “Bio” (yaşam) ve “metron” (ölçüm) kelimelerinden türeyen biyometri, biyolojik veriyi ölçme ve istatistiksel olarak analiz etme bilimidir. Biyometrik sistemler temelde, kişinin sadece kendisinin sahip olduğu, değiştiremediği ve diğerlerinden ayırt edici olan, fiziksel veya davranışsal bir özelliğinin tanınması ile çalışmaktadırlar. Biyometri genel olarak insan vücudunun parmak izi, el geometrisi, retina ve iris, ses, yüz şekilleri gibi özellikleriyle ilgilenir ve bunları doğrulama ve/veya kimlik tespiti için kullanır. 4 / 20

Parmak İzi Biyometrik tanıma sistemlerinde en fazla kullanılan parmak izidir. Güvenlik ve personel takibi gibi pek çok alanda karşımıza çıkmaktadır. Parmak ucunda gözle görünen, girintili çıkıntılı bir haritaya benzeyen ve deri tabakasının parmak ucunun hafifçe bastırılması ile ortaya çıkan görüntüdür. Bu görüntü kişiye özel, yanık veya derin kesikler olmadığı sürece değişmeyen, yaşlanmayan ve taklit edilemeyen bir yapıdadır. 5 / 20

Parmak İzi (devamı…) Parmak uçları dikkatlice incelendiğinde birbirinden farklı birçok çizgi görülmektedir. Derinin epidermis tabakasında yer alan bu kavisli çizgiler tepe ve çizgilerin arasında kalan boşluklar ise vadi olarak tanımlanmaktadır. Tepe çizgilerinin bazıları aniden sonlanırken (uç nokta) bazıları ikiye ayrılarak (çatal nokta) devam etmektedir. 6 / 20

Parmak İzi Tanıma Yöntemleri Günümüzde parmak izi tanıma, filtreleme öznitelik tabanlı olmak üzere iki yöntemle yapılmaktadır. 7 / 20

Parmak İzi Tanıma Yöntemleri (devamı…) Filtreleme tabanlı tanımada parmak izi gabor filtresinden geçirilmektedir. Gabor filtresi, görüntü analizinde kullanılan önemli yöntemlerden biridir. Filtre yardımıyla bir görüntü üzerinde belli bir yöne uzanan ayrıtlar tespit edilebilmektedir. Gabor filtresinin kullanılmasıyla parmak izinin özellik vektörü oluşturulmaktadır. Oluşturulan bu özellik vektörü veri tabanındaki verilerle kıyaslanarak parmak izi eşlemesi yapılmaktadır. 8 / 20

Parmak İzi Tanıma Yöntemleri (devamı…) Öznitelik tabanlı parmak izi tanıma yönteminde öznitelik noktalarının birbirleriyle olan ilişkileri kullanılmaktadır. Bu yönteminin tam verimle kullanılabilmesi için parmak izi görüntüsünün sorunsuz ve güvenilir olması gerekmektedir. Yöntemde, parmak izinin öznitelik noktaları bulunur. Bu nokta kümesiyle veri tabanındaki nokta kümeleri arasında eşleme yapılarak parmak izi tanıma yapılır. 9 / 20

Parmak İzi Tanıma Yöntemleri (devamı…) Filtreleme tabanlı tanıma yöntemi görüntünün büyüklüğü, dönüklüğü, aydınlığı, kalite farkı gibi durumlardan etkilenmektedir. Ancak öznitelik tabanlı tanıma yöntemleri parmak izi görüntüsünün kalitesi, dönüklüğü, büyüklüğü gibi durumlardan etkilenmemektedir. 10 / 20

Görüntü Şifreleme AES ve DES gibi şifreleme yöntemleri görüntü dosyaları içinde kullanılabilmektedir. Ancak bu yöntemlerin görüntü şifrelemede kullanılmasının iki önemli sakıncası ortaya çıkmaktadır. Resim verileri metin verilerine göre çok büyüktür ve geleneksel yöntemlerle şifrelenmesi çok zaman almaktadır. Şifrelenmiş metin tam olarak orijinal haline çevrilmedikçe içeriği anlaşılamazken, resim verilerinin kısmen çözülmesi bile içeriğinin anlaşılması için yeterlidir. 11 / 20

Görüntü Şifreleme (devamı…) Resim şifreleme algoritmalarının üç temel fikri vardır. Bunlar; değer dönüşümü, yerel permütasyon , değer dönüşümü ile yerel permütasyon yöntemlerinin kombinasyonlarıdır. 12 / 20

Gerçekleştirilen Sistem 13 / 20

Gerçekleştirilen Sistem (devamı…) 14 / 20

Sonuç ve Değerlendirme Geliştirilen sistemi test etmek amacıyla oluşturulan yazılım, Delphi 2005 programlama dilinde kodlanıp ve Windows 7 işletim sisteminde Intel Core 2 DUO 2.53 GHz işlemci ve 4GB ana belleğe sahip bilgisayar üzerinde çalıştırılmıştır. Resim Resmin Boyutu Şifrelenen Veri Miktarı[Byte] Şifresi Çözülen Veri Miktarı [Byte] Şifreleme Süresi [msn] Şifre Çözme Süresi [msn] Lena.bmp(gri) 256x256 196662 70 69 Lena.bmp(renkli) Babooon.bmp (gri) 196664 Baboon.bmp(renkli) 79 86 15 / 20

Sonuç ve Değerlendirme (devamı…) 16 / 20

Sonuç ve Değerlendirme (devamı…) Şifreleme ve şifre çözme işlemlerinin başarısı hakkında fikir elde etmek için ortalama karesel hata (MSE - mean sequared error) yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntem, şifreleme ve deşifreleme işlemleri yapıldıktan sonra şifreli ve orijinal resim arasındaki hataların ölçülebilmesi için sıklıkla kullanılmaktadır. 17 / 20

Sonuç ve Değerlendirme (devamı…) Görüntü MSE Şifrelenen Resim Piksel Sayısı Şifresi Çözülmüş Resim Piksel Sayısı Piksel Kaybı Benzerlik (%) Lena.bmp (gri) 65536 100 Lena.bmp (renkli) Baboon.bmp(gri) Baboon.bmp(renkli) 18 / 20

Sonuç ve Değerlendirme (devamı…) MSE denklemi kullanılarak yapılan testte herhangi bir piksel kaybının olmadığı görülmüştür. MSE’ nin 0’a yakınlığı, öne sürülen modelin yeterliliğini göstermektedir. Bilinen farklı görüntü formatlarını ve büyük boyutlardaki görüntüleri kolaylıkla şifreleyebilmekte ve deşifreleyebilmektedir. Orijinal görüntünün elde edilebilmesi ancak parmak izinden elde edilen anahtar verisinin bilinmesi ile mümkündür. Yöntemde, görüntü piksellerinde çakışma mümkün olmadığından herhangi bir veri kaybı meydana gelmemektedir. 19 / 20

TEŞEKKÜRLER… 20 / 20