2.2. Concepto y generalidades
El término biometría proviene de las palabras "bio" que significa vida y "metría" que significa medida, por lo tanto con ello se infiere que todo equipo biométrico mide e identifica alguna característica propia de la persona.
Biometría es el conjunto de características fisiológicas y de comportamiento que pueden ser utilizadas para verificar la identidad de la persona, lo cual incluye huellas digitales, reconocimiento del iris, geometría de la mano, reconocimiento visual y otras técnicas. La medición Biometría se ha venido estudiando desde tiempo atrás y es considerada en la actualidad como el método ideal de identificación humana. Hoy en día se cuenta con una gran variedad de equipos capaces de identificar a las personas a partir de la información de alguna parte de su cuerpo como las manos, la retina, el iris, los dedos, las huellas dactilares, la voz, o la firma. Incluso se está investigando la posibilidad de crear un sistema basado en el ADN.
Según el diccionario de la Real Academia Española, la Biometría se define como "El estudio mensurativo o estadístico de los fenómenos o procesos biológicos". Esta definición se hace más específica cuando se utiliza el término de Biometría dentro del campo de la Identificación de Personas. Se podría decir en este caso, que Biometría es la ciencia por la que se puede identificar a una persona basándose en sus características biofísicas o de comportamiento.
La biometría es la ciencia que se dedica a la identificación de individuos a partir de una característica anatómica o un rasgo de su comportamiento, como pueden ser la identificación por huellas dactilares, el iris de los ojos, los rasgos faciales, el patrón de la voz, el reconocimiento por ADN entre otros. Expuesto en forma de ejemplos, es la ciencia que consigue reconocer a una persona mediante una imagen de su rostro o mediante la impresión de su huella dactilar.
2.3. Sistemas de identificación personal basados en la biometría
La identificación biométrica, es decir, el reconocimiento personal con base en una característica biofísica o de comportamiento, está tomando cada vez más importancia. Esta importancia surge como consecuencia de la necesidad de bajar costos de operación, de las limitaciones que observan los actuales sistemas de identificación personal, así como de la necesidad de seguridad en el control de ingreso de personas a recintos; sin olvidar la necesidad que por el prolífico terrorismo de los últimos años tienen los distintos Estados del mundo de otorgar seguridad a sus habitantes.
Entenderemos por sistema biométrico a un sistema automatizado que realiza labores de biometría. Es decir, un sistema que fundamenta sus decisiones de reconocimiento mediante una característica personal que puede ser reconocida o verificada de manera automatizada. La identificación biométrica es la verificación de la identidad de una persona basado en características de su cuerpo o de su comportamiento, utilizando por ejemplo la mano, el iris del ojo, la voz o el rostro en el reconocimiento facial.
Los métodos de identificación biométrica, como aquellos usados en las cintas cinematográficas de ciencia ficción, que nos parecían increíbles hace unos años, son ahora una realidad. Aunque los estudios biométricos no son perfectos, sí son una herramienta muy poderosa para identificar personas. De todos los sistemas de identificación biométrica existentes, las huellas dactilares son las únicas legalmente reconocidas como prueba fidedigna de identidad. Es un sistema que además de ser efectivo, es cómodo de aplicar y la autenticación es eficiente.
La biometría aprovecha que hay ciertas características biológicas o conductuales singulares e inalterables, por lo que pueden ser analizados y medidos para crear una huella biométrica. Estas características son difíciles de perder, transferir u olvidar y son perdurables en el tiempo. La biometría se soporta en siete pilares o conceptos básicos que son:
- Universalidad: que tan común es encontrar este biométrico en los individuos.
- Singularidad: que tan único o diferenciable es la huella biométrica entre uno y otro individuo.
- Permanencia: que tanto perdura la huella biométrica en el tiempo de manera inalterable.
- Recolectable: Que tan fácil es la adquisición, medición y almacenamiento de la huella biométrica.
- Calidad: que tan preciso, veloz y robusto es el sistema en el manejo de la huella biométrica.
- Aceptabilidad: Que tanta aprobación tiene la tecnología entre el público.
- Fiabilidad: Que tan fácil es engañar al sistema de autenticación.
En la biometría se distinguen dos grupos de registros biométricos, los fisiológicos o morfológicos y los conductuales. Los biométricos morfológicos o fisiológicos son aquellos que se soportan sobre características físicas inalterables y presentes en la mayoría de los seres humanos tales como: huella dactilar, geometría de la mano, características del iris, patrones vasculares de la retina, mano, etc. Los biométricos conductuales son aquellos que se soportan sobre características de la conducta del ser humano tales como: pulsaciones del teclado, discurso, dinámica de la firma, etc.
Como es lógico, la capacidad de identificación biométrica es algo innato en los seres vivos, ya que poseen la característica de reconocer a sus semejantes. Pero la Biometría como ciencia de estudio de la individualidad de las personas, nace seriamente a finales del siglo XIX. Es entonces cuando en Europa se extendió con gran éxito el sistema francés de Identificación Antropométrica de Bertillon, en el que se realizaban numerosas medidas del cuerpo de una persona. Fue precisamente un experto en este sistema, Sir Francis Galton, quien realizó a finales del siglo XIX estudios muy detallados sobre la huella dactilar, estudiando su estabilidad, unicidad y morfología. Sus trabajos, complementados por los de Vucetich, Henry, Hershel y Faulds (cada uno de forma independiente), consiguieron que la identificación por huella fuera aceptada y se convirtiera en el método de identificación biométrica más utilizado por la policía mundial.
La evolución de la tecnología, así como la dificultad, en muchas ocasiones, de captar la huella de una persona y, por supuesto, el progreso por parte de los supuestos criminales de evitar su posible identificación mediante esos métodos, han empujado a pensar en nuevas vías de realizar la identificación biométrica, desarrollándose diversas soluciones alternativas, como las basadas en voz, rostro, etc.
En general, un sistema biométrico como los que en la actualidad se utilizan, se puede esquematizar de la siguiente manera:
Figura. Sistema biométrico genérico
En la biometría hay tres términos de uso muy frecuente que son reconocimiento, verificación e identificación, cada uno de estos términos que a simple vista parecen muy similares, tienen significados muy diferentes. Reconocimiento, es un término genérico que no implica por defecto una verificación o identificación de un individuo. Todos los sistemas biométricos realizan reconocimiento para "distinguir de nuevo" una persona que se ha ingresado previamente al sistema.
La verificación, es una tarea de los sistemas biométricos que busca confirmar la identidad de un individuo que la reclama comparando una muestra biométrica con la plantilla biométrica previamente ingresada al sistema. Identificación, es una tarea donde los sistemas biométricos buscan determinar la identidad de un individuo. El dato biométrico es tomado y comparado contra las plantillas en la base de datos, la identificación puede ser cerrada (si se sabe que la persona existe en la base de datos) o abierta (si no se sabe con certeza si la persona existe en la base de datos), la identificación abierta también es llamada watchlist.
Partiendo de las definiciones anteriores sabemos que hay tres formas para comparar la muestra biométrica, la comparación uno a uno (verificación), la comparación uno a muchos (identificación cerrada) y la comparación uno a pocos que es una mezcla de los dos primeros (identificación abierta o watchlist). Verificación: En el proceso de comparación uno a uno, el usuario presenta su(s) dato(s) biométrico(s) y este se compara con la plantilla biométrica almacenada en una base de datos o en un dispositivo portátil, verificando si hay o no coincidencia para esa identidad en la referencia establecida. Una forma gráfica de representar el sistema operativo de las pruebas biométricas de la actualidad es el que a continuación insertamos:
Figura: Sistema operativo de pruebas biométricas
Dentro del vasto campo de la Criminalística, la biometría es una disciplina auxiliar que trata de introducir los avances de esta tecnología a los sistemas que se utilizan en la investigación de hechos delictivos; a efecto de poner al servicio del sistema de administración de justicia, la comodidad y rapidez que ofrecen los sistemas de identificación personal basados en factores biométricos.
2.4. Operatividad del sistema de identificación biométrica automatizado
Las técnicas de identificación biométrica son muy diversas, ya que cualquier elemento significativo de una persona es potencialmente utilizable como elemento de identificación biométrica. Las distintas técnicas que existen serán tratadas en el próximo apartado. Sin embargo, incluso con la diversidad de técnicas existentes, al momento de desarrollar un sistema de identificación biométrica, se mantiene un esquema totalmente independiente de la técnica empleada. Los sistemas, se basan en dos fases totalmente diferenciadas:
- Reclutamiento: en esta fase, se toma una serie de muestras del usuario, y se procesan, para posteriormente extraer un patrón, el cual se almacenará y será el conjunto de datos que caracterizará a ese usuario. Si se captura más de una muestra, el patrón suele ser el resultado de una media de las características obtenidas. Este proceso se hace de forma supervisada, es decir, existe una persona encargada de controlar cómo se produce la captura de los datos, así como de asegurar la identidad de la persona que se está reclutando en el sistema. Además, se aprovecha esta fase para enseñar al usuario cómo funciona el sistema y aclararle todas las dudas que pudiera tener.
- Utilización: una vez que se tiene almacenado el patrón del usuario, éste puede utilizar el sistema con normalidad, y sus características son comparadas con el patrón almacenado, determinando el éxito o fracaso de esa comparación.
Pero la operatividad del sistema se produce en fases, cada fase contiene una serie de bloques que hacen que las características biológicas o de comportamiento del individuo acaben siendo un elemento que lo identifique. Las fases de este procedimiento nos explican la forma en que funcionan estos sistemas al implementarse como técnica de identificación en un universo de personas. Estas fases son:
- Captura: Se toman los datos biofísicos o de comportamiento del sujeto. La toma de los datos depende, evidentemente, de la técnica biométrica empleada, pero también se pueden encontrar muchas variaciones para la misma técnica biométrica. Por ejemplo, la huella dactilar puede ser obtenida por cámara de vídeo, ultrasonido, efecto capacitivo sobre un semiconductor o exploración por láser.
- Pre-procesado: En este bloque se adecuan los datos capturados para facilitar el tratamiento que tiene que realizar el siguiente bloque. Este bloque se encarga, dependiendo de la técnica, de tareas como reconocer el inicio de una frase y medir el ruido de fondo, hacer una extracción de bordes de la imagen capturada, localizar la muestra, rotarla y ampliarla o reducirla, para que se encuentre entre los márgenes que reconoce el algoritmo siguiente, etc.
- Extracción de Características: Se puede considerar el bloque más significativo de la técnica a utilizar. Es el bloque en el que se fundamenta la capacidad del sistema de distinguir entre sujetos con al menos una característica común.
- Comparación: Una vez extraídas las características de la muestra capturada, se han de comparar éstas con las previamente almacenadas, es decir, el patrón. Lo más importante que hay que dejar claro cuando se habla de este bloque, es que no se trata de una comparación binaria (o de igualdad), sino que la variación de las muestras, por variaciones en la captura o leve variación de las características de sujeto, hacen que la comparación dé como resultado una probabilidad de semejanza. Por tanto, para determinar el éxito o fracaso de la comparación, habrá que determinar un umbral en esa probabilidad.
- Identificación: La identificación se halla en la base de datos, y en esa virtud, esta fase se basa en identificar a un usuario dentro de todos los usuarios que ya se encuentran en el sistema. Por lo tanto, se comparan las características extraídas con los patrones de todos los usuarios reclutados por el sistema. Este esquema de funcionamiento, necesario para muchas aplicaciones, tiene como inconvenientes la necesidad de una Base de Datos de patrones (con los requisitos oportunos de capacidad de almacenamiento y seguridad de los datos) y la existencia de una red de comunicaciones, siempre en línea (on-line), que comunique los puestos de identificación con la Base de Datos. El resultado de la comparación puede ser siempre positivo (es decir, se identifica siempre con el usuario que ha dado una probabilidad más alta), o puede indicar rechazos (si el usuario con la mayor probabilidad no supera un determinado umbral).
- Autenticación: también llamado sencillamente verificación. Trata de responder a la pregunta: ¿es este sujeto la persona que dice ser? En este esquema de funcionamiento, el usuario, al que se le toman sus características biométricas, también comunica su identidad. El sistema se encarga, entonces, de comparar las características extraídas, con el patrón del usuario indicado. Si la comparación supera un determinado umbral de parecido, se considera que el usuario es el indicado, rechazando la comparación en caso contrario. El patrón del usuario puede estar almacenado en una Base de Datos, tal y como se hace en los sistemas de reconocimiento, o, si el patrón es suficientemente pequeño, en un sistema portátil de información como puede ser una tarjeta. En este último caso no son necesarias ni la Base de Datos ni la red de comunicaciones de los sistemas de reconocimiento.
En resumen, un sistema Biométrico por definición, es un sistema automático capaz de:
- Obtener la muestra biométrica del usuario final.
- Extraer los datos de la muestra.
- Comparar los datos obtenidos con los existentes en la base de datos.
- Decidir la correspondencia de datos.
La evolución tan vertiginosa de la tecnología ha llevado a estos sistemas desde el plano de la ciencia ficción a la realidad. Tanto así que podemos encontrar sistemas que procesan las siguientes variables biométricas:
- Identificación por huellas dactilares
- Reconocimiento facial o biometría facial
- Reconocimiento por voz
- Escáner de patrón del Iris o escáner de Ojos
- Reconocimiento por ADN
- Mapa de la Retina
- Olor Corporal
- Forma de la Oreja
- Forma de la Mano
- Geometría de los dedos
- Forma de la Cabeza
- Mapa de Venas de la Mano
- 2.5. La identificación por huellas dactilares
Las huellas dactilares son los surcos o líneas que existen en las yemas de los dedos. En los sistemas de identificación biométrica, la base es la huella digital, generalmente de un dedo específico, cuya impresión debe pasar por un mecanismo electromecánico que utiliza un escáner óptico para capturar la imagen de los surcos y estrías de la huella dactilar, para luego compararla por medio de una computadora que concluye las demás fases del proceso. En este sistema la base son los puntos en que terminan o se bifurcan los surcos con los de la imagen que se tiene archivada.
Huella dactilar, son las impresiones de los pulpejos de los dedos y de los pulgares, bien sean detectadas en la escena del crimen o registradas después de mojar la piel con tinta de imprenta y comprimiendo o haciendo rodar los dedos sobre un papel preparado de manera que queda un registro permanente.
Este sistema está siendo utilizado como forma de pago en el comercio, como un método alternativo a la tarjeta de plástico, por ejemplo: una tienda puede escanear la huella en lugar de pedir la tarjeta de crédito, y cargar la cantidad en la cuenta del usuario. En tal virtud, los riesgos de que se produzcan cargos indeseados efectuados por terceros en una tarjeta de crédito quedan eliminados, excepto que el poseedor o titular de la tarjeta de crédito o débito sea extorsionado u obligado a autorizar los cargos. Los escáneres de huellas dactilares electrónicos aciertan entre el 95 y 98 por ciento de las veces.
Pero la exactitud varía en función del sexo, características raciales y residuos químicos presentes en los dedos, como el cloro de la piscina o los limpiadores domésticos. Toda vez que la prueba dactilar es el tema central del presente trabajo, será en el curso del mismo que profundizaremos respecto a este tema.
No debe confundirse con la prueba dactiloscópica que se instruye dentro de la investigación o prueba de un proceso judicial penal, derivado de la comisión de un delito. Ya que en el revelado de la prueba dactiloscópica se utiliza un método a base de reactivos y reveladores. El objetivo de este método, es averiguar si existen huellas en lo que constituye el indicio, cuerpo del delito, evidencia o la escena del crimen; y si las hay, identificar a la persona a la que le corresponden dichas huellas y determinar su relación con el hecho objeto de investigación penal.
Una huella dactilar es la impresión visible o no de una huella, una huella latente es una huella dactilar no visible que para que se haga apreciable a la vista humana es necesario revelarla por medio de reveladores físicos o químicos.
Una huella dactilar es la impresión visible o no, que produce el contacto de las crestas papilares. Las crestas papilares son relieves epidérmicos situados en la cara interna de las manos y en la planta de los pies. Las depresiones que separan estos relieves se conocen con el nombre de surcos papilares o valles. En una huella dactilar, las partes oscuras se corresponden con las crestas mientras que las zonas claras representan los valles.
La comparación de la huella digital es una de las técnicas más antiguas y ampliamente utilizadas y aceptas a nivel global. Los sistemas actuales de comparación de la huella digital tienen su base en los estudios y desarrollos realizados por Galton y Purkinje.
La huella digital aparece generalmente constituida por una serie de líneas oscuras que representan las crestas y una serie de espacios blancos que representan los valles. La identificación con huellas digitales esta basada principalmente en las minucias (la ubicación y dirección de las terminaciones de crestas, bifurcaciones, deltas, valles y crestas), aunque existen muchas otras características de las huellas dactilares.
Figura: Características de la huella dactilar.
A principios del siglo XX, los organismos de aplicación de la ley aceptaron formalmente las huellas dactilares como rasgos de identificación válidos. Sin embargo, la identificación manual de huellas dactilares es un trabajo tedioso, largo y costoso que necesita ser efectuado por expertos. Por tanto, en 1960, la sede del FBI en Londres y el Departamento de Policía de París comenzaron estudios sobre los sistemas automáticos de identificación de huellas dactilares. Otra forma de distinguir las huellas digitales es por sus patrones, los cuales fueron presentados por Purkinje.
Figura: Patrones de las huellas dactilares.
Galton examinó exhaustivamente los detalles que residen en las huellas dactilares. Estudió la morfología de las huellas y realizó experimentos en grupos de diferentes edades y razas y llegó a dos conclusiones importantes:
- Las huellas dactilares de una persona son inmutables, permanentes, preservan sus características y forma desde que se crean en el séptimo mes del embarazo hasta que desaparecen con la muerte durante la putrefacción de la piel.
- Las huellas dactilares de los individuos son únicas.
Con base a las evidencias de los experimentos, se había probado que dos personas distintas no podían tener las mismas huellas; incluso gemelos idénticos tienen distintas huellas dactilares, aunque estas presentan rasgos similares.
En sus estudios, Galton introdujo el concepto de minucia como rasgo diferenciador. Las minucias son discontinuidades locales en el patrón descrito por el flujo de las crestas, formadas por el cruce o terminación de crestas. Los trabajos de Galton definen cuatro características que se conocen en la literatura como Rasgos de Galton. Estas son terminación de crestas, bifurcaciones, islas y cerraduras. Cuando se busca una huella dactilar en una base de datos, se debe encontrar un número suficiente de minucias para considerar el emparejamiento exacto.
A pesar de que se crearon varias extensiones de los Rasgos de Galton, la mayoría no se usan en los sistemas automáticos de identificación de huellas dactilares. De hecho, para la representación de huellas dactilares y su emparejamiento, el FBI sólo usa las bifurcaciones y la terminación de crestas (el resto de minucias puede representarse en función de estas dos), en conjunción con sus posiciones y el ángulo que estas poseen.
Por otro lado, Henry examinó la estructura global de una huella dactilar e ideó un método de clasificación conocido como Sistema de Clasificación Henry para particionar las extensas bases de datos de huellas dactilares en cinco clases. Los nombres que dio a estas clases son bucle izquierdo, bucle derecho, espiral, arco y arco pronunciado. A diferencia de Galton, Henry no abordó extensivamente el problema del emparejamiento de huellas. No obstante, su método sistemático de particionamiento de huellas dactilares en clases fue tan profundo que se ha usado tradicionalmente por casi todas las fuerzas de seguridad gubernamentales y demás usuarios.
Usando las ideas que se han presentado, las huellas dactilares se particionan según la Clasificación de Henry y el emparejamiento exacto se lleva acabo comparando los Rasgos de Galton.
Las huellas dactilares poseen dos tipos de rasgos especiales llamados puntos núcleo y delta. A menudo se hace referencia a estos puntos como singularidades de la huella dactilar. El núcleo se usa normalmente como punto de referencia para la codificación de las minucias y se define como el punto más alto de la cresta más interna. Un delta es el punto central de una región triangular donde se juntan tres flujos de crestas con direcciones diferentes.
Con el incremento en la potencia de los ordenadores, se han desarrollado sistemas para automatizar las tediosas tareas de clasificación y emparejamiento. En función de su utilización, se distinguen dos sistemas biométricos basados en huellas dactilares:
- AFAS: La entrada de un AFAS es una identidad y la imagen de una huella dactilar. La respuesta es un boleano que indica si la imagen pertenece a la persona de la que se proporciona su identidad. El sistema compara la imagen de entrada con la que tiene la identidad almacenada en la base de datos.
- AFIS: En un AFIS sólo se pasa la imagen como entrada y a la salida se recibe una lista de identidades de personas que pueden tener la huella dactilar dada y una puntuación para cada identidad indicando la similitud entre su huella y la proporcionada como entrada. En este caso, el sistema compara la imagen de entrada con muchos registros de la base de datos.
2.6. El reconocimiento facial o biometría facial
La identificación personal por medio del rostro es el método de identificación que nuestro cerebro usa más a menudo y de una forma más sencilla. En la actualidad existen muchos grupos de investigación trabajando en esta técnica con diversos métodos (estudios morfológicos, transformación multiresolución, etcétera). Los resultados que se están consiguiendo son bastante prometedores, aunque le falta todavía bastante hasta llegar al nivel de otras técnicas.
El gran inconveniente encontrado es la variabilidad del rostro del sujeto a lo largo del tiempo, los efectos de la cirugía estética, así como el uso de gafas, barba, longitud del pelo, peinado, expresiones, etc. Sin embargo, existen ya programas para computadoras inclusive domésticas, basados en técnicas antropológicas por medio de los cuales, con solo contar con una fotografía antigua de un individuo, en tan solo segundos puede obtenerse una imagen actual del mismo rostro, es decir, el programa es capaz de envejecer o transformar el rostro por medio de fáciles mecanismos.
Esta tecnología se ha popularizado recientemente por la gran cantidad de aplicaciones practicas que ofrece, sin embargo se considera que existen distintos aspectos de la misma que deben madurar un poco más. Además, sus tasas de reconocimiento se ven limitados porque las imágenes de rostros no son patrones tan estables como el ADN o las huellas dactilares. El rostro de una misma persona puede resultar muy diferente dependiendo de la imagen que se tome. Los rostros no son objetos rígidos, hay muchos factores que pueden influir en su apariencia tales como las expresiones faciales, los gestos, la iluminación, el maquillaje, la barba, e incluso la influencia del paso del tiempo.
Algunos de estos factores podemos observarlos en la figura que sigue. Primero la cámara de video captura la imagen de un rostro, y entonces el software extrae la información del modelo que puede comparar con los modelos de los usuarios almacenados. El proceso de reconocimiento del rostro consta de dos partes importantes:
- Detección, localizando un rostro humano en una imagen y aislándolo de otros objetos en el marco.
- Reconocimiento, comparando el rostro que es capturado con una base de datos de rostros para encontrar un emparejamiento.
Los seres humanos tenemos la capacidad de identificar y memorizar el rostro de las personas. La idea es la de ser capaces de modelar las características genéricas del rostro de la persona, los problemas a los que nos enfrentamos son:
- Problemática múltiple: tipo de iluminación, variabilidad del fondo de la imagen, posición y rotación del rostro, distorsión del objetivo captador empleado, etc.
- Variabilidad del rostro: paso del tiempo, uso de gafas, uso de maquillaje, barba, bigote, patillas, piercing, peinado, tintes, lentillas estéticas, colgantes, pendientes, diademas, etc.
El reconocimiento facial puede ser menos exacto que las huellas dactilares, pero tiende a ser menos invasivo. La mayoría de sistemas de reconocimiento facial usados hoy clasifican la apariencia (intenta medir algunos puntos nodales en el rostro) como la distancia entre los ojos, la anchura de la nariz, la distancia del ojo a la boca, o la longitud de la línea de la mandíbula.
Figura: Sistema de reconocimiento facial.
El reconocimiento del rostro bidimensional ha experimentado algunos obstáculos que el reconocimiento del rostro tridimensional tradicionalmente elimina parcial o totalmente: (1)la iluminación consistente de un rostro y las sombras correspondientes; (2)orientación común o pose de un rostro; y (3)variación de las expresiones faciales. Debido al juego más rico de pistas geométricas tridimensionales, el descubrimiento del rostro puede simplificarse. La habilidad inherente de sistemas tridimensionales de reconocimiento facial compensa parcial o totalmente la pose, iluminación, y la expresión.
2.7. El reconocimiento por voz
La acústica forense es una parte de la Criminalística que engloba la aplicación de técnicas desarrolladas por la ingeniería acústica para el esclarecimiento de los delitos y la averiguación de la identidad de quienes los cometen. No existe más límite, en la selección y uso de esas técnicas, que el impuesto por la casuística pericial. Por tanto, los apartados que se exponen en este trabajo responden a los requerimientos judiciales por orden de importancia o, al menos, de frecuencia en las peticiones de informes periciales. El reconocimiento de personas por medio de la voz es una de las primeras técnicas aplicadas en el ámbito forense.
La primera tecnología que recibió un nombre propio dentro del ámbito policial y forense la encontramos en los Estados Unidos en la década de 1960. La denominada técnica del "voiceprint" estuvo unida a un instrumento de medida, el espectrógrafo, cuya aparición tuvo lugar en 1941, empleándose en investigaciones de habla y música relacionadas con sistemas de comunicaciones. Este instrumento fue usado por Lawrence G. Kersta en los Laboratorios Bell, a principios de la mencionada década, para lograr identificar a las personas por la voz. El instrumento generaba un gráfico de la señal de voz teniendo en cuenta la información frecuencial, temporal y energética que se denominó espectrograma o sonograma. Kersta comenzó sus investigaciones partiendo de la hipótesis de que la voz de cada persona es tan única como la huella dactilar, pudiéndose determinar lo que él llamaba "huella acústica" utilizando el análisis espectrográfico.
El sonido, patrón y rito de la voz se miden y se les asigna una puntuación numérica que después es comprobada con puntuaciones similares. Es una técnica que se lleva estudiando durante varias décadas, existiendo innumerables métodos para realizar, tanto la extracción de características, como la comparación. La voz se puede utilizar para permitir a los empleados el acceso a áreas seguras, pero una aplicación más popular es la autentificación remota por teléfono, especialmente para bancos y otras firmas financieras para evitar el robo de identidad.
Figura: Sistema de reconocimiento de voz.
En los sistemas de reconocimiento de voz no se intenta reconocer lo que el usuario dice, sino identificar una serie de sonidos y sus características para decidir si el usuario es quien dice ser. Para autenticar a un usuario utilizando un reconocedor de voz se debe disponer de ciertas condiciones para el correcto registro de los datos, como ausencia de ruidos, reverberaciones o ecos; idealmente, estas condiciones han de ser las mismas siempre que se necesite la autenticación.
Cuando un usuario desea acceder al sistema pronunciará unas frases en las cuales reside gran parte de la seguridad del protocolo; en algunos modelos, los denominados de texto dependiente, el sistema tiene almacenadas un conjunto muy limitado de frases que es capaz de reconocer: por ejemplo, imaginemos que el usuario se limita a pronunciar su nombre, de forma que el reconocedor lo entienda y lo autentique. Estos modelos proporcionan poca seguridad en comparación con los de texto independiente, donde el sistema va proponiendo a la persona la pronunciación de ciertas palabras extraídas de un conjunto bastante grande. De cualquier forma, sea cual sea el modelo, lo habitual es que las frases o palabras sean características para maximizar la cantidad de datos que se pueden analizar (por ejemplo, frases con una cierta entonación, pronunciación de los diptongos, palabras con muchas vocales, etcétera). Conforme habla el usuario, el sistema registra toda la información que le es útil y mediante el análisis de los sonidos emitidos, los tonos bajos y agudos, vibración de la laringe, tonos nasales y de la garganta, cuando termina la frase, ha de estar en disposición de facilitar o denegar el acceso, en función de la información analizada y contrastada con la de la base de datos.
En cuanto a la seguridad de este sistema biométrico, podemos decir que aunque está mejorando día a día, la voz aún no es un sistema totalmente seguro como otros sistemas biométricos. La verificación de voz es muy sensible al ruido del ambiente y puede variar por las condiciones físicas del usuario (por ejemplo, si está constipado), así como por los equipos utilizados (en la identificación telefónica, depende del terminal). Es por eso que este sistema se utiliza junto con otros sistemas, como el escáner de rostro o de iris.
2.8. Reconocimiento por escaneo del iris o escaneo de ojos
Existen dos formas de escanear los ojos, la primera consiste en un escáner de retina que mide el patrón de venas en el fondo del ojo, que se obtiene proyectando una luz infrarroja a través de la pupila, y la segunda, consiste en un escáner de iris que se realiza utilizando una videocámara y examinando los patrones de color únicos de los surcos de la parte coloreada de los ojos. Este sistema está empezando a utilizarse en la seguridad de aeropuertos, y algunos están probando esta tecnología como sustituta de los mostradores de facturación, en este caso, el ojo sería el billete de pago.
Figura: Ojo humano
El iris es la parte más visible del ojo de los humanos. Se construye a partir de la segunda semana de gestación y queda totalmente formado en el octavo mes. Consiste en un tejido fibrovascular pigmentado, tiene tanto músculos como pequeños vasos sanguíneos y está recubierto en su zona posterior por una capa de melanina, la cual será culpable de la coloración del iris. Por si sola, la melanina no es la única que define la coloración del iris, ya que si así fuera, solo podrían ser negros o marrones. Los diferentes colores se pueden conseguir mediante el efecto óptico que produce la incidencia de la luz sobre el tejido fibrovascular y la claridad de estos la determinará la cantidad de melanina.
Figura: Escáner de iris utilizando una videocámara
Es un patrón complejo que contiene muchos aspectos distintivos como ligamentos arqueados, arrugas, crestas, anillos, etc. La raza y el color de los ojos también afecta, ya que cuanto más oscuros, más se le dificulta al escáner distinguir dónde acaba la pupila y empieza el iris.
2.8.1. Exploración de la retina
Se ha demostrado que el patrón de los vasos sanguíneos de la retina presenta una mayor unicidad que el patrón del iris. Además, la casi imposible modificación de ese patrón, así como la facilidad para la detección de sujeto vivo, la hacen ser considerada la técnica más segura. Sin embargo, la forma de hacer la exploración, mediante láser, provoca un rechazo casi total por parte de los usuarios, estando sólo indicada para entornos de extrema seguridad, donde los usuarios son pocos y conscientes del grado de seguridad necesario.
Figura: Estructura del ojo.
Los escáneres de retina son bastante invasivos y menos habituales, pero se siguen utilizando para restringir el acceso a instalaciones militares, laboratorios de investigación y otras áreas de alta seguridad. En cuanto a la seguridad de estos sistemas, tanto el de retina como el de iris son los sistemas biométricos considerados más seguros, pero no siempre funcionan. Los de retina no funcionarán en personas ciegas o con cataratas, mientras que la precisión de los escáneres de iris varía en función de la luz ambiente y del ángulo en que se coloque la cabeza.
2.9. Reconocimiento por medio de la palma de la mano
Al igual que el reconocimiento de huellas digitales, el reconocimiento de la palma de la mano esta basado en la información presentada por el contacto o la fricción de las crestas con una superficie. Esta información incluye el sentido de las crestas, y la presencia o ausencia de minucias en la huella palmar.
Figura: Partes y minucias de la palma de la mano.
Figura: Sistema de reconocimiento de la palma de la mano.
2.10. Reconocimiento por ADN
El ADN de una persona se puede obtener a través de muestras de sangre, saliva, cabello o piel. La longitud y la secuencia de proteínas de varias secciones de la cadena de ADN se analizan para generar un 'perfil de ADN' que se compara con otros perfiles para determinar su coincidencia. Actualmente el análisis de ADN se utiliza casi únicamente para verificar la paternidad y por las instituciones de la administración de justicia.
Es sin lugar a dudas, la única técnica capaz de identificar unívocamente a una persona. Su potencial en el campo de la identificación choca con la dificultad en el desarrollo de sistemas automáticos de identificación en tiempo real y cómodos para el usuario. Los últimos intentos tratan de tomar la muestra mediante captación del sudor del sujeto, sin embargo falta estudiar la reacción de los usuarios frente a ese modo de captar la muestra.
La base de datos de ADN del FBI tiene más de 2,1 millones de muestras almacenadas para cotejo. Sin embargo, países como Inglaterra ya tienen una base de ADN de casi la totalidad de sus habitantes, asimismo en el resto de países europeos se hacen esfuerzos para alcanzar el mismo objetivo, ya que contar con esa base de datos es de suma utilidad en el esclarecimiento de hechos delictivos, especialmente en casos de delincuentes seriales.
La posibilidad que dos personas tengan la misma secuencia de ADN se estima en 6,000 millones contra uno, a menos que sean gemelos idénticos. Por lo que se puede tener como un sistema altamente seguro, sin embargo, en el caso de gemelos idénticos, es decir, aquellos que se gestaron compartiendo la misma bolsa y la misma placenta, en algunos casos el ADN ha resultado ser idéntico; por lo que en estos casos se recomienda utilizar el escaneo de iris y retinas que en los gemelos idénticos son distintas entre sí.
2.11. Reconocimiento por olor corporal
Menos visible pero también inequívoca es la firma olfativa. En los últimos años, expertos de todo el mundo han estudiado el olor personal que emana cada persona. Las últimas investigaciones apuntan a que el olor de un individuo está generado, al menos en parte, por ciertas moléculas del sistema inmune, concretamente del denominado Complejo Mayor de Histocompatibilidad. Este aroma no se puede enmascarar usando desodorantes ni otros productos de higiene personal. Y, por supuesto, es casi imposible imitar o duplicar el olor personal de alguna persona.
Es una técnica muy reciente, por lo que aún no está implementada. Las grandes incógnitas se encuentran en determinar el rendimiento de este tipo de técnica frente a perfumes, colonias, olores ambientales, contactos con otras personas, etc., circunstancias bajo las cuales se ha comprobado que en virtud de que el Ph de cada persona es distinto, la reacción que tales agentes producen en las personas suele producir un olor corporal distinto.
Los primeros resultados ya se han dado conocer. Un equipo de científicos británicos ha creado un dispositivo capaz de identificar a un criminal por su olor corporal. Sus creadores auguran interesantes aplicaciones del olor personal como llave para las puertas de la casa, el automóvil, la oficina, etc.
2.12. Reconocimiento basado en la forma de la oreja
Desde un punto de vista forense, se ha demostrado que la oreja de un individuo posee muchas características propias del mismo. Es una técnica de estudio muy reciente y su gran inconveniente es la necesidad de que el usuario descubra su oreja frente a una cámara, lo cual puede ser incómodo en el caso de personas con el pelo largo, o de determinados condicionantes sociales, de educación, religiosos, etc. La ventaja de este sistema es que es mucho menos agresivo que otros como el escáner de retina o la huella dactilar al no existir contacto físico.
Igualmente en el estudio se investiga cuál es la distancia máxima a la que podría tomarse la fotografía para realizar una identificación fiable; ya que las características de cada oreja se basan en distancias entre uno y otro punto, forma del lóbulo de la oreja, ángulos, etc.
Figura: Partes del pabellón auricular.
La gran desventaja de este sistema es la facilidad, dados los avances en maquillaje y cirugía plástica, de engaño al sistema mediante elementos postizos pues, como se ha comentado, sólo se analiza la forma de la oreja y ningún otro parámetro.
Al igual que muchos de los sistemas descritos, la información generada por este análisis puede ser guardada en tarjetas del tipo smart card de manera que no sea necesaria la existencia de bases de datos sino que el propio sistema realice una identificación y la compare con la información guardada en dicha tarjeta. De esta forma el usuario puede tener una tarjeta personal con información de sus aspectos biométricos que puede ser utilizado como método de reconocimiento inequívoco de su identidad. La biometría es un campo que esta en constante expansión, esperándose que en un futuro sea la forma estándar de sistemas de autentificación; mientras tanto los desarrolladores seguirán perfeccionando sus productos para intentar solventar uno de los mayores problemas a los que se enfrenta la seguridad biométrica, los falsos positivos y negativos, que aunque han sido reducidos en gran medida, es de vital importancia el reducirlos al 0%.
2.13. Reconocimiento mediante la forma o geometría de la mano y/o dedos
Se trata de una técnica en la que se estudian diversos parámetros morfológicos de la mano o el dedo del usuario, tales como anchuras, alturas, etc. La técnica basada en la geometría del dedo se puede considerar como una simplificación de la basada en el contorno de la mano. El gran atractivo de esta técnica, debido a su simplicidad, bajo coste y mínimo tamaño del patrón, la han convertido en la técnica con mayor éxito. Los sistemas de la geometría de la mano usan una cámara óptica para capturar dos imágenes ortogonales bidimensionales de la palma y lados de la mano, ofreciendo un equilibrio de fiabilidad y facilidad de su uso.
Estos sistemas confían en la geometría y no leen huellas dactilares o impresiones de la palma. Aunque la forma básica y tamaño de la mano de un individuo permanecen relativamente estables, la forma y tamaño de las manos no son muy distintivos. El sistema no se satisface bien por realizar comparación de uno-muchos.
2.14. Reconocimiento por la andadura o forma de caminar
El modo particular en el que una persona camina es único. Es una técnica basada en características del comportamiento, por lo que es muy susceptible de ser falseada por imitaciones. Por ser este un reciente descubrimiento, este sistema se encuentra en la actualidad en pleno desarrollo, por lo que como sistema aún no se encuentra implementado.
2.15. Reconocimiento por las venas de la mano
Diversos estudios han revelado que el grosor y la localización de las venas de la mano son, en principio, características únicas suficientes para confirmar la identidad de un individuo. Para "leer" ese trazado venoso basta con utilizar un escáner infrarrojo. Es decir, este sistema consiste en escanear las venas de la mano a través de cámaras infrarrojas, es el último grito en identificación biométrica. En Japón y Corea del Sur se está extendiendo rápidamente este sistema en hospitales, fábricas y edificios de oficinas, frente a la opción de lectura de huellas dactilares e identificación del iris. Los fabricantes de la tecnología argumentan que cada persona tiene un mapa de venas diferente.
Los dispositivos de reconocimiento de personas basadas en el patrón que siguen las venas de la mano son una de las últimas novedades en lo que a biometría se refiere. La tecnología "palm vein", captura una imagen del tramado de las venas de la palma de la mano a través del reflejo de rayos casi-infrarrojos emitidos. Esto es gracias a que la hemoglobina de la sangre absorbe parte de estos rayos, reduciendo de este modo el ratio de reflexión (porcentaje de rayos reflejados), ocasionando que las venas aparezcan como un patrón negro en la imagen capturada.
Figura: Lectura del trazo venoso de la mano.
Como las venas son elementos internos del cuerpo humano, y tienen gran abundancia de características que las hacen diferentes de una persona a otras, asumir una falsa identidad falsificándolas es extremadamente difícil; y aún más si tenemos en cuenta que la sangre ha de estar fluyendo para registrar la imagen o patrón que sirve de identificación.
Además, las últimas investigaciones demuestran que el patrón de las venas es único en cada individuo, incluso en el caso de gemelos idénticos, así mismo son diferentes las venas en la mano derecha que en la izquierda. También hay que tener en cuenta que el patrón de las venas no cambia con el crecimiento, simplemente se amplia manteniendo el mismo patrón.
La combinación de estos factores hace que la identificación de personas siguiendo este método sea una de las más fiables del mercado. La tecnología que hace uso de esta biometría es fácil de usar, pues no necesita contacto físico. El usuario únicamente ha de poner la mano encima del escáner a una pequeña distancia y éste automáticamente procede a la identificación.
Como explicación persuasiva recurren, además, a la higiene. Es más limpio que el lector de huellas digitales, cosa, por ejemplo, de gran importancia en Japón, donde existe una gran preocupación al respecto. La principal compañía fabricante de sistemas de seguridad en el sector es la coreana Techsphere que inició la distribución de esta tecnología desde 2003; por lo que sus sistemas están siendo utilizados ya en 7 aeropuertos de Toronto y Ottawa, Canadá. En nuestro medio, ya se utiliza esta tecnología, en sistemas de seguridad para control de ingreso a recintos, especialmente en gimnasios, empresas y algunos centros educativos.
2.16. Reconocimiento de patrones de tipeo (dinámica de teclado de una máquina de escribir)
Es un tipo de biométrico conductual usado para verificar la identidad de un individuo examinando sus patrones de tipeo en un teclado. Esta tecnología se sostiene sobre la premisa de que cada individuo exhibe un patrón distintivo y una cadencia de tipeo. La mayoría de los estudios usan la duración entre tipeo (latencias) como característica de verificación de usuario, aunque hay otros que utilizan el tiempo que permanece la tecla presionada. Esta tecnología no requiere de hardware adicional o dispositivo de captura, se soporta sobre un software de captura de la dinámica de tipeo del teclado. Esta tecnología usa clasificadores bayesianos, redes neuronales y sistemas fuzzy.
De acuerdo a los estudios realizados hay mejores resultados usando los tiempos de presión de la tecla que los tiempos de latencia, pero los mejores resultados se obtienen del uso simultáneo de ambas técnicas.
Figura: Sistema de verificación patrones de tipeo
2.17. Reconocimiento por la forma de los labios
Esta tecnología biométrica se divide en tres subcategorías que son: huella de los labios, movimiento de los labios y forma de los labios. La huella de los labios es conocida en la ciencia forense por ser diferentes para cada individuo, como lo son las huellas dactilares. El movimiento de los labios ayuda a la identificación asociada con el reconocimiento de la voz. La forma de los labios puede ser usada como una característica o rasgo individual para lograr la autenticación.
2.18. Biométricos multimodales y otras fusiones multi-biométricas
Hay algunas aplicaciones biométricas que requieren un nivel de calidad técnica que es difícil de obtener con una simple medida biométrica. El uso de múltiples medidas biométricas con alta independencia de sensores biométricos, o de diferentes algoritmos de procesado de las muestras, normalmente da una actuación técnica mejor y reduce los riesgos, aumentando la calidad del sistema.
Los multibiométricos tienen cuatro subcategorías distintas:
- Multimodal: usa múltiples modalidades biométricas diferentes (ej. Huella dactilar + huella palmar).
- Multiinstancia: usa múltiples instancias biométricas con una modalidad biométrica (ej. Iris izquierdo + iris derecho).
- Multisensorial: usa múltiples sensores para medir la misma instancia biométrica (ej. Para la huella dactilar: sensores ópticos, electrostáticos y sensores infrarrojos).
- Multialgorítmico: usa múltiples algoritmos para procesar el mismo ejemplo biométrico. El objetivo de los multibiométricos es mejorar uno o más de los valores estadísticos (ej. FAR, FRR, FMR, FNMR, etc.).
2.19. Identificación por la firma
Utilizada desde tiempo más antiguo que la huella dactilar, esta técnica siempre se ha visto entredicha por la posibilidad de falsificaciones, debido a que está basada en características del comportamiento. Las nuevas tecnologías facilitan realizar, no sólo el estudio de la firma ya realizada, sino también el estudio del acto de firmar, captando mediante un bolígrafo especial o una tableta gráfica, parámetros como velocidad, paradas, posición del bolígrafo, fuerzas, etcétera, en el mismo acto de firmar. Existen diversos prototipos y algunos productos comerciales, pero su éxito comercial ha resultado relativamente decepcionante.
Puede utilizarse como característica de comportamiento con fines biométricos. Se obtiene empleando un sistema que captura tanto la información espacial (el trazo) como la información dinámica de su autor (velocidad y ritmo al que se ejecuta la firma). La firma escrita tiene validez personal, social y legal como medio de autenticación personal (por ejemplo: documentación pública, documentos bancarios, etc.). El error que un individuo no experto puede cometer por inspección de la misma puede llegar al 20%.
Esta tecnología biométrica se puede dividir en dos grandes áreas: métodos estáticos (perspectiva off-line, donde se analiza la imagen producida) y métodos dinámicos (perspectiva on- line, donde se accede al momento de producción de la firma). Los métodos estáticos verifican características de la firma que no varían con el tiempo, en este caso es una tarea de reconocimiento de patrones y los métodos dinámicos verifican características dinámicas en el proceso de la firma. El proceso de la firma se origina en unas propiedades intrínsecas del sistema neuromuscular del ser humano, que produce los movimientos rápidos.
Figura: Reconocimiento dinámico de firma.
Todas y cada una de estas técnicas tienen sus partidarios y sus detractores. Sin embargo, lejos de lo que piensan unos y otros, se puede afirmar que no existe la técnica única, perfecta e ideal que se pueda utilizar siempre. Cada técnica tiene sus ventajas y más importante sus inconvenientes que hace de técnicas que ofrecen unos resultados excelentes, no puedan ser usadas en muchos entornos debido al rechazo de los usuarios o, simplemente, al coste. Por otro lado, técnicas que ofrecen un nivel de seguridad inferior, por otras razones pueden ser más fácilmente empleadas en determinados entornos, al ser más importantes las ventajas que ofrecen.
Para determinar las prestaciones de un sistema biométrico, nos remitiremos al análisis y valoración de los siguientes parámetros estándares:
- FAR (False Acceptance Rate): Porcentaje de personas no autorizadas aceptadas por el sistema.
- FRR (False Reject Rate): Porcentaje de personas autorizadas no aceptadas por el sistema.
- SR (Success Rate): Responde a una combinación de los dos factores anteriores que se utiliza como indicador de la resolución total del sistema.
- Indicar el resultado de la verificación.
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