Uso de la firma manuscrita dinámica para el reconocimiento biométrico de personas en escenarios prácticos

Resumo

El tema central de esta tesis es el estudio de la firma manuscrita dinámica para el reconocimiento biométrico de personas en escenarios prácticos, Se proponen dos sistemas originales de Verificación Automática de Firma dinámica diseñados, implementados y evaluados para ser implantados en escenarios reales. Cada uno de ellos se basa en una de las dos principales estrategias de clasificación de firma dinámica: los modelos ocultos de Markov (Hidden Markov Models, HMM) y el alineamiento temporal dinámico (Dynamic Time Warping, DTW). El trabajo se completa con la implantación de uno de estos sistemas en dos escenarios de carácter práctico: un concurso de imitaciones de firma, organizado durante las IV Jornadas de Reconocimiento Biométrico de Personas, y la participación en una competición internacional de verificación de firma dinámica (BSEC 2009: BioSecure Signature Evaluation Campaign), en la que el sistema que presentamos aquí obtuvo, en promedio, la segunda menor tasa de error sobre las evaluaciones realizadas. El sistema basado en HMMs utiliza una nueva estrategia de diseño de modelos estructurales dependientes del usuario, con la que hemos obtenido una reducción del error en un factor de hasta seis respecto a la solución clásica con estructura universal. Empleamos un conjunto de características más reducido de lo habitual, que ha sido seleccionado siguiendo el procedimiento descrito en la memoria. En el sistema basado en DTW se incluye un procedimiento de selección de combinaciones óptimas de características dependiente del escenario de aplicación. Esta selección contribuyó a una reducción del error de hasta el 86% en escenarios de imitación casual y del 40.8% en escenarios de ataque adiestrado. Los resultados del concurso de imitaciones mostraron que las cifras de error publicadas en escenarios de ataque adiestrado dependen de la calidad de la imitación, que puede ser mejorada permitiendo el acceso no supervisado del impostor a la dinámica de la firma atacada. El sistema preparado para la competición BSEC 2009 se basa también en el sistema DTW, pero incluye como aportación una nueva técnica de normalización de puntuaciones denominada norma EER, que permitió disminuir significativamente el incremento del error al pasar de umbral individual a universal. Tanto los sistemas propuestos como las experiencias realizadas demuestran que, al igual que otras modalidades biométricas más maduras tecnológicamente, las técnicas de reconocimiento biométrico basadas en firma manuscrita dinámica están en condiciones de dar el salto de las condiciones controladas de laboratorio a los entornos de aplicación reales. Los resultados que se contienen en esta tesis representan, en resumen, un paso adelante en la consolidación de la firma manuscrita dinámica como modalidad biométrica competitiva en escenarios prácticos.