Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Biometria
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
HNKT-1-611-s
Wydział:
Humanistyczny
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Nowoczesne technologie w kryminalistyce
Semestr:
6
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr inż. Gałka Jakub (jgalka@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Kurs ma na celu zaznajomienie uczestników z systemami biometrycznymi. Przedstawione zostaną podstawowe definicje i pojęcia związane z biometrią, omówione zostaną rodzaje biometrii oraz podstawowe modalności biometryczne. Przedstawione zostaną także zagadnienia bezpieczeństwa systemów biometrycznych, zagrożenia i podatności na ataki. Zaprezentowane zostaną także podstawowe zastosowania biometrii oraz najważniejsze standardy i dostępne rozwiązania.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Ma uporządkowaną wiedzę z zakresu systemów biometrycznych; zna zasady działania, wady i zalety systemów biometrycznych; zna podstawowe standardy i rozwiązania biometryczne; zna matematyczne i algorytmiczne podstawy działania i opisu systemów biometrycznych. NKT1A_W09, NKT1A_W04, NKT1A_W07, NKT1A_W05 Udział w dyskusji,
Kolokwium,
Prezentacja
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi interpretować dokumentację i specyfikację systemów biometrycznych. Rozumie znaczenie wymagań technicznych funkcjonalnych i niefunkcjonalnych systemów biometrycznych. Potrafi dokumentować wymagania, efekty analiz, eksperymentów, testów i specyfikacji metod systemów biometrycznych. NKT1A_U04, NKT1A_U06, NKT1A_U05, NKT1A_U07, NKT1A_U08 Prezentacja,
Sprawozdanie,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Projekt
M_U002 Potrafi oceniać wady i zalety oraz skuteczność konkretnych rozwiązań i systemów biometrycznych. Potrafi testować rozwiązania biometryczne. Potrafi wykorzystywać dostępne systemy, interfejsy programowe, bazy danych biometrycznych. NKT1A_U04, NKT1A_U08, NKT1A_U02 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Potrafi testować i weryfikować rozwiązania biometryczne. Potrafi wykorzystywać dostępne systemy, interfejsy programowe, bazy danych biometrycznych. NKT1A_U04, NKT1A_U06, NKT1A_U05 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U004 Potrafi tworzyć nowe rozwiązania biometryczne, definiować zakres wymagań technicznych, implementować algorytmy przetwarzania danych biometrycznych i integrować systemy biometryczne. NKT1A_U04, NKT1A_U06, NKT1A_U05, NKT1A_U07 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U005 Potrafi przetwarzać, analizować, modelować i interpretować dane biometryczne. Potrafi korzystać z narzędzi i metod analizy, przetwarzania i modelowania danych biometrycznych. Potrafi wyciągać wnioski z analizy danych biometrycznych oraz analizy zachowania się systemów biometrycznych. NKT1A_U04, NKT1A_U06, NKT1A_U05, NKT1A_U01 Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U006 Potrafi realizować projekty informatyczne i biznesowe wykorzystujące biometrię. Potrafi zdefiniować założenia i wymagania projektowe, harmonogram, ryzyka. Zna podstawowe sposoby i narzędzia zarządzania projektami związanymi z biometrią. NKT1A_U06, NKT1A_U07, NKT1A_U08 Projekt
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Potrafi komunikować zagadnienia związane z biometrią. Rozumie wpływ technologii biometrycznych na rzeczywistość społeczno-gospodarczą. Rozumie znaczenie jasnego formułowania i komunikowania treści na temat systemów biometrycznych, ich właściwości, zalet, wad, korzyści i zagrożeń jakie niosą. NKT1A_K04, NKT1A_K02 Prezentacja,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_K002 Rozumie aspekty prawne związane z wykorzystaniem technologii biometrycznych. Potrafi przewidzieć konsekwencje niewłaściwego stosowania technologii biometrycznych. NKT1A_K04, NKT1A_K02 Kolokwium,
Prezentacja,
Udział w dyskusji
M_K003 Potrafi realizować projekt zespołowy, z uwzględnieniem wagi komunikacji w zespole. Bierze odpowiedzialność za realizację powierzonych zadań. NKT1A_K03, NKT1A_K01 Projekt
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
20 10 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Ma uporządkowaną wiedzę z zakresu systemów biometrycznych; zna zasady działania, wady i zalety systemów biometrycznych; zna podstawowe standardy i rozwiązania biometryczne; zna matematyczne i algorytmiczne podstawy działania i opisu systemów biometrycznych. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi interpretować dokumentację i specyfikację systemów biometrycznych. Rozumie znaczenie wymagań technicznych funkcjonalnych i niefunkcjonalnych systemów biometrycznych. Potrafi dokumentować wymagania, efekty analiz, eksperymentów, testów i specyfikacji metod systemów biometrycznych. - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi oceniać wady i zalety oraz skuteczność konkretnych rozwiązań i systemów biometrycznych. Potrafi testować rozwiązania biometryczne. Potrafi wykorzystywać dostępne systemy, interfejsy programowe, bazy danych biometrycznych. - - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi testować i weryfikować rozwiązania biometryczne. Potrafi wykorzystywać dostępne systemy, interfejsy programowe, bazy danych biometrycznych. - - + - - - - - - - -
M_U004 Potrafi tworzyć nowe rozwiązania biometryczne, definiować zakres wymagań technicznych, implementować algorytmy przetwarzania danych biometrycznych i integrować systemy biometryczne. - - + - - - - - - - -
M_U005 Potrafi przetwarzać, analizować, modelować i interpretować dane biometryczne. Potrafi korzystać z narzędzi i metod analizy, przetwarzania i modelowania danych biometrycznych. Potrafi wyciągać wnioski z analizy danych biometrycznych oraz analizy zachowania się systemów biometrycznych. - - + - - - - - - - -
M_U006 Potrafi realizować projekty informatyczne i biznesowe wykorzystujące biometrię. Potrafi zdefiniować założenia i wymagania projektowe, harmonogram, ryzyka. Zna podstawowe sposoby i narzędzia zarządzania projektami związanymi z biometrią. - - - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi komunikować zagadnienia związane z biometrią. Rozumie wpływ technologii biometrycznych na rzeczywistość społeczno-gospodarczą. Rozumie znaczenie jasnego formułowania i komunikowania treści na temat systemów biometrycznych, ich właściwości, zalet, wad, korzyści i zagrożeń jakie niosą. + - + - - - - - - - -
M_K002 Rozumie aspekty prawne związane z wykorzystaniem technologii biometrycznych. Potrafi przewidzieć konsekwencje niewłaściwego stosowania technologii biometrycznych. + - - - - - - - - - -
M_K003 Potrafi realizować projekt zespołowy, z uwzględnieniem wagi komunikacji w zespole. Bierze odpowiedzialność za realizację powierzonych zadań. - - - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 30 godz
Punkty ECTS za moduł 1 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 20 godz
Przygotowanie do zajęć 1 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 2 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (10h):

1) Wstęp do problematyki biometrii i zastosowania biometrii
Podstawowe definicje, podział systemów biometrycznych, podstawowe ogólne cechy systemów biometrycznych. Krótki przegląd historii oraz zastosowań biometrii. Omówienie przykładowych typowych zastosowań biometrii: kontrola dostępu, autoryzacja, 2FA, identyfikacja, profilowanie. Przedstawienie najważniejszych przykładów zastosowań biometrii w praktyce. Porównanie typowych technologii (modalności) biometrycznych. Omówienie biznesowych aspektów stosowania biometrii.

2) Bezpieczeństwo systemów biometrycznych, Podatności systemów biometrycznych na ataki
Przedstawienie podstawowych pojęć związanych z bezpieczeństwem systemów biometrycznych, metody i kryteria oceny bezpieczeństwa i skuteczności biometrii. Elementy statystyki matematycznej i teorii informacji w odniesieniu do systemów biometrycznych. Omówienie wektorów ataku na systemy biometryczne. Spoofing oraz impersonacja. Wykrywanie żywotności (autentyczności) próbki biometrycznej. Czynnik ludzki a bezpieczeństwo systemów biometrycznych.

3) Omówienie typowych modalności biometrycznych
Biometria linii papilarnych i biometria naczyniowa.biometria twarzy
Prezentacja i omówienie cech biometrycznych danych modalności. Przedstawienie typowych metod ich rozpoznawania. Technologie sensorów. Wykrywanie autentyczności próbki biometrycznej. Wady i zalety biometrii linii papilarnych i naczyniowej. Typowe zastosowania biometrii linii papilarnych. Prezentacja modalności biometrii twarzy. Omówienie typowych cech biometrycznych. Przedstawienie typowych metod ich modelowania i rozpoznawania. Technologie rejestracji obrazu dla biometrii twarzy. Wykrywanie autentyczności obrazu twarzy. Wady i zalety biometrii twarzy. Typowe zastosowania biometrii twarzy.

4) Omówienie typowych modalności biometrycznych, c.d.
Biometria głosu, Biometria Oka
Prezentacja modalności biometrii mowy. Omówienie typowych cech biometrycznych mowy. Elementy fonoskopii. Przedstawienie typowych metod ich modelowania i rozpoznawania. Sposoby pozyskiwania próbki głosu. Wykrywanie autentyczności nagrania głosu. Wady i zalety biometrii głosu. Typowe zastosowania biometrii głosu.
Prezentacja modalności biometrii oka – tęczówki oka, oraz obrazu dna oka. Omówienie typowych cech biometrycznych oczu. Przedstawienie typowych metod ich modelowania i rozpoznawania. Sensory do rejestracji obrazu oka. Wykrywanie autentyczności obrazu oka. Wady i zalety biometrii oczu. Typowe zastosowania biometrii oczu.

5) Biometria behawioralna, Biometria i prywatność
Przedstawienie podstawowych typów biometrii behawioralnej. Omówienie biometrii podpisu odręcznego, użycia klawiatury. Biometria chodu. Omówienie specyfiki biometrii behawioralnej, przegląd wad i zalet biometrii behawioralnej. Przedstawienie typowych zastosowań biometrii behawioralnej.
Omówienie aspektów prawnych stosowania biometrii. Definicje podstawowych pojęć prawnych. Ochrona danych osobowych a biometria. Ochrona prywatności w systemach biometrycznych. Techniki ochrony prywatności w systemach biometrycznych. Studium przypadku.

Ćwiczenia laboratoryjne (10h):
Program zajęć laboratoryjnych

1. Implementacja prostego klasyfikatora dla wybranej modalności biometrycznej (linii papilarnych lub twarzy), interpretacja uzyskanych wyników.
2. Szacowanie skuteczności autentykacji/identyfikacji biometrycznej na podstawie przykładowego zbioru danych biometrycznych.
3. Symulacja ataków na system biometryczny na przykładzie biometrii twarzy lub innej modalności i wybranego systemu biometrycznego (aplikacji lub API).
4. Szacowanie wiarygodności hipotezy badawczej podczas analizy biometrycznej z wykorzystaniem metod statystyki matematycznej.
5. Zajęcia podsumowujące

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane będą w formie prezentacji multimedialnej oraz na tablicy. Znaczna część informacji przekazywana będzie ustnie. Prezentowane materiały pozostają głównie ilustracją treści wykładu. Wybrane wykłady mogą być prowadzone w formie tzw. "klasy odwróconej" (ang. flipped classroom).
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny. Prowadzący pełni rolę doradczą i moderuje dyskusję nad poruszanymi zagadnieniami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zaliczenie zajęć laboratoryjnych na podstawie ilości osiągniętych punktów, gdzie:
50% aktywność na zajęciach – zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
50% kolokwium teoretyczne

Ocena wystawiana jest na podstawie ilości uzyskanych punktów procentowych zgodnie z zasadami określonymi w regulaminie studiów:
1) od 90% bardzo dobry (5.0),
2) od 80% plus dobry (4.5),
3) od 70% dobry (4.0),
4) od 60% plus dostateczny (3.5),
5) od 50% dostateczny (3.0),
6) poniżej 50% niedostateczny (2.0).

Student może uzyskać zaliczenie w terminie poprawkowym pod warunkiem zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach i przyswajają treści zgodnie z planem określonym w syllabusie. W trakcie wykładu studenci zachęcani są do zadawania pytań i dyskusji. Rejestracja elektroniczna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: – Obecność obowiązkowa: Tak – Zasady udziału w zajęciach: Studenci realizują ćwiczenia zgodnie z instrukcjami prowadzącego. Student ma obowiązek być przygotowany merytorycznie do zajęć laboratoryjnych (znajomość wykładu, lektury dodatkowej). Prowadzący ma prawo weryfikować przygotowanie studentów z apomocą krótkiego kolokwium lub pytań. Zaliczenie odbywa się na podstawie zaprezentowania zrealizowanego ćwiczenia laboratoryjnego - innego na każdych zajęciach. Zaliczenie modułu jest możliwe jedynie po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

1. Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej wymaga uzyskania pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych oraz kolokwium z wiedzy teoretycznej.
2. Ocena końcowa jest średnią arytmetyczną z ocen zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych i kolokwium.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Student może odrobić zajęcia na innej grupie laboratoryjnej. Jeżeli będzie to niemożliwe laboratorium może być zaliczone na koniec semestru za indywidualną zgoda prowadzącego zajęcia w ustalonym terminie.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Podstawowa znajomość wybranego języka programowania skryptowego: Matlab lub Python.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:
  • Materiały (EAB) EUROPEAN ASSOCIATION FOR BIOMETRICS, https://www.eab.org/
  • Materiały FIDO Alliance, https://fidoalliance.org/
  • Materiały NIST: https://biometrics.nist.gov/
  • Materiały ISO: ISO/IEC JTC 1/SC 37, Biometrics, https://www.iso.org/committee/313770.html
  • Anil Jain et al., Handbook of Biometrics, Springer, 2008
  • Anil Jain, Introduction to Biometrics, Springer 2011
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Voice authentication embedded solution for secured access control / Jakub GAŁKA, Mariusz MĄSIOR, Michał Salasa // IEEE Transactions on Consumer Electronics ; ISSN 0098-3063. — 2014 vol. 60 iss. 4, s. 653–661

A system and a method for detecting recorded biometric information / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie ; wynalazca: GAŁKA Jakub, Grzywacz Marcin, SAMBORSKI Rafał. — Int.Cl.: H04L 9/00\textsuperscript{(2006.01)}. — European Patent Office. — Opis zgłoszeniowy wynalazku ; EP 3016314 A1

Playback attack detection for text-dependent speaker verification over telephone channels / Jakub GAŁKA, Marcin Grzywacz, Rafał SAMBORSKI // Speech Communication ; ISSN 0167-6393. — 2015 vol. 67, s. 143–153.

System supporting speaker identification in emergency call center / Jakub GAŁKA, Joanna GRZYBOWSKA, Magdalena IGRAS, Paweł Jaciów, Kamil Wajda, Marcin WITKOWSKI, Mariusz ZIÓŁKO // W: INTERSPEECH 2015 : speech beyond speech : towards a better understanding of the most important biosignal : September 6–10, 2015, Dresden, Germany

Online caller profiling solution for a call centre : [abstract] / Marcin WITKOWSKI, Jakub GAŁKA, Joanna GRZYBOWSKA, Magdalena IGRAS, Paweł Jaciów, Mariusz ZIÓŁKO // W: Odyssey 2016 : the speaker and language recognition workshop : June 21–24, 2016, Bilbao, Spain

Audio replay attack detection using high-frequency features / Marcin WITKOWSKI, Stanisław KACPRZAK, Piotr ŻELASKO, Konrad KOWALCZYK, Jakub GAŁKA // W: INTERSPEECH 2017 : situated interaction : 20-24 August 2017, Stockholm, Sweden

System for multimodal data acquisition for human action recognition / Filip MALAWSKI, Jakub GAŁKA // Multimedia Tools and Applications ; ISSN 1380-7501. — 2018 vol. 77 iss. 18, s. 23825–23850. — Bibliogr. s. 23848–23850, Abstr.. — Publikacja dostępna online od: 2018-02-02. — tekst: https://link-1springer-1com-1nyztlj1v00fd.wbg2.bg.agh.edu.pl/content/pdf/10.1007%2Fs11042-018-5696-z.pdf

Informacje dodatkowe:

Brak