Assinatura

Segundo Faundez-Zanuy (2007), as técnicas de reconhecimento biométrico podem ser divididas em duas categorias: as fisiológicas e as comportamentais. As fisiológicas são baseadas em características corporais, como íris, retina, impressão digital, palma da mão e reconhecimento facial. As comportamentais são analisadas a partir de ações realizadas por um indivíduo, como a fala, a assinatura, o modo de digitar e o andar. É importante ressaltar que esta divisão não é totalmente precisa, já que, no caso da assinatura, por exemplo, o tamanho da mão e dos dedos influencia no modo de escrever.

A assinatura é uma das mais antigas formas de utilização de biometria, aplicada principalmente na identificação de indivíduos e na verificação da autenticidade de documentos formais. O método mais comum utilizado na apuração da veracidade de uma assinatura é o visual - a assinatura de uma pessoa é comparada com amostras recolhidas anteriormente e, caso seja similar, é aprovada. Com a evolução da tecnologia, surgiram métodos de validação mais avançados, que levam em consideração outros fatores como: formato das letras, aceleração e pressão aplicada ao escrever, dentre outros.

Vantagens do emprego de assinaturas para o reconhecimento de pessoas são:

• Em diversos países, assinaturas são amplamente aceitas como um meio de autenticação pessoal para variadas finalidades, como autorização de cartões de crédito, transações bancárias, fechamento de acordos ou documentos legais (Muramatsu et al., 2009). Além disso, o uso de assinaturas para a identificação é um método não-invasivo e seguro, que não oferecem problemas relacionados à privacidade do usuário (Faundez-Zanuy, 2007).

• Assinaturas apresentam uma maior resistência à falsificação. Embora, teoricamente, uma pessoa possa aprender a assinar exatamente como outra, na prática, é muito difícil que o falsificador consiga replicar as informações dinâmicas (pressão, azimute, etc.) produzidas na assinatura, o que não pode ser verificado com precisão ao se analisar uma assinatura escrita ou ao observar uma pessoa assinar (Faundez-Zanuy, 2007).

• Ao contrário dos métodos biométricos fisiológicos, que sofrem pouca ou nenhuma variação no decorrer da vida de uma pessoa, as assinaturas podem ser modificadas. Desta forma, o usuário pode alterar a sua assinatura em casos de “roubo” (Muramatsu et al., 2009).

Tipos de Verificação de Assinatura

Dentro do contexto de biometria de assinatura, existem dois modos distintos de reconhecimento: o reconhecimento estático ou off-line, e o reconhecimento dinâmico ou online.

Verificação Estática da Assinatura

A verificação estática diz respeito somente ao processamento de imagem: uma pessoa escreve sua assinatura, em papel ou através de dispositivo eletrônico, e esta é digitalizada para que haja comparação com amostras previamente inseridas no sistema biométrico.

Tipicamente, o estágio de pré-processamento envolve uma limpeza no fundo da imagem e emprega uma filtragem gaussiana bidimensional, que preserva as bordas da imagem (Revett, 2008).

Verificação Dinâmica da Assinatura

A verificação dinâmica, por sua vez, compreende métodos nos quais ocorre processamento no momento em que a pessoa está escrevendo através de um dispositivo eletrônico, como tablets ou PDAs (personal digital assistant). Além da imagem, dados como posição em relação aos eixos X e Y, pressão e aceleração são coletados e comparados com entradas anteriores inseridas no sistema, fornecendo resultados mais precisos.

Diferente da verificação estática, a dinâmica alcança um grau de segurança maior, desta forma é mais vantajoso para ser utilizado como uma forma de autenticação digital se comparado com a estática (Faundez-Zanuy, 2007).

A análise da assinatura é dividida em quatro etapas: Captação da assinatura, Extração de dados, Comparação com assinatura modelo e Decisão de validade.

A captação é feita através de uma tela digitalizadora, para depois realizar a extração de dados. Em seguida, comparam-se os dados com o modelo da assinatura original, utilizando métricas para avaliar o grau de semelhança dos modelos. A assinatura colhida só é aceita se estiver dentro de uma margem pré-definida (Faundez-Zanuy, 2007).

Verificação Dinâmica da Assinatura - Etapas

Uma vez coletadas as amostras de assinaturas, por meios de dispositivos de captura como tablets ou PDAs, as informações obtidas a partir da caneta utilizada nesses aparelhos são armazenas como um conjunto de vetores ao longo do tempo.

Pode-se utilizar duas ou mais assinaturas originais de um indivíduo como a base de geração de dados. Essas assinaturas originais são coletadas e armazenadas em uma série de vetores baseados em amostras temporais da caneta. As amostras podem compreender dados como: tempo, posições x e y da caneta, indicador binário (que diz se a caneta está sobre o tablet), pressão contínua da caneta, azimute e altitude da caneta (Rabasse et al., 2007).

A Figura 2 mostra uma assinatura digitalizada e algumas informações dinâmicas associadas. Ambas obtidas através um dispositivo gráfico.

Pré-processamento

O sinal de entrada obtido a partir de um dispositivo ou de uma caneta digitalizadora pode ser muito irregular. Isso pode acontecer porque o espaço físico oferecido para a escrita da assinatura normalmente varia entre diferentes aparelhos ou até mesmo a caneta utilizada pode alterar a suavização e afetar o tamanho da assinatura. Por meio do uso de um método baseado em um filtro Gaussiano, é possível suavizar a assinatura. (Jain et al., 2002)

Para que se possa comparar características espaciais de uma assinatura, a representação não deve conter dependências de tempo. Para eliminar essas dependências, realiza-se a reamostragem da assinatura de modo uniforme, com um espaçamento equidistante. Alguns trechos da assinatura carregam informações importantes e são chamados pontos críticos, como exemplo pode-se citar os pontos onde a trajetória sofre mudanças e o ponto de início e final de um traço. Antes do pré-processamento, é feita a extração desses pontos e sua posição é armazenada durante os processos de reamostragem e de suavização. Outras características que devem ser extraídas antes da reamostragem são as relacionadas ao tempo. Estas são, então, propagadas para os pontos obtidos na reamostragem por meio de interpolação. (Jain et al., 2002)

O resultado deste processo pode ser visto na Figura 3.

Extração de parâmetros

Uma vez que, todos os traços tenham sido concatenados durante o pré-processamento, o número original de traços é armazenado para ser usado como uma característica global (Jain et al., 2002). A partir da imagem pré-processada, são obtidas características locais que podem ser divididas em duas categorias:

Características estáticas: Correspondem aos parâmetros extraídos enquanto um indivíduo assina. São grandezas como o máximo, o mínimo e a média da velocidade usada na escrita, medidas de curvatura, comprimento de segmentos, dentre outras. O agrupamento de todas essas características corresponde a um vetor N-dimensional, onde N é o número de medidas (Faundez-Zanuy, 2007).

Características dinâmicas: São baseadas na evolução de parâmetros ao longo do tempo, portanto, podem ser representados como funções temporais f(t). Segundo Faundez-Zanuy (2007), como exemplos dessas características, tem-se as posições x(t) e y(t), velocidade v(t), aceleração a(t), pressão p(t), aceleração tangencial, raio de curvatura, aceleração normal e outras (Uma amostra desses parâmetros pode ser vista na Figura 3). A etapa de extração de características dinâmicas é quase inexistente, por outro lado, há um alto nível de dificuldade no passo de comparação.

Pode-se calcular os valores para a velocidade e aceleração instantâneas conforme os dados iniciais são gerados e/ou lidos dos arquivos pertencentes a cada pessoa, enquanto ela escreve, da seguinte forma, proposta por Rabasse et al. (2007):

Sejam: N = o número de pontos em uma assinatura; xi e yi = posições x e y, respectivamente; ti = a amostra de tempo para o i-ésimo ponto de uma assinatura. Assim, teremos:

INSERIR FÓRMULA

Estas duas características (aceleração e velocidade), associadas às medições iniciais geradas a partir do dispositivo eletrônico utilizado, servem como parâmetros ao método de verificação dinâmica de assinatura. Dentre as características relacionadas à assinatura de cada indivíduo, algumas são mais importantes que outras, pois permitem a autenticação com maior acurácia. Por este motivo, é necessário fazer uma seleção dos parâmetros extraídos.