Computational Methods in Biometric Authentication: Statistical Methods for Performance Evaluation

بیومتریک، علم استفاده از ویژگی‌های فیزیکی برای شناسایی افراد، نقش فزاینده‌ای را در جامعه آگاه از امنیت ما و در سراسر جهان بازی می‌کند. سیستم های احراز هویت بیومتریک یا احراز هویت زیستی برای ایمن سازی همه چیز از پارک های تفریحی گرفته تا حساب های بانکی و تاسیسات نظامی استفاده می شوند. با این حال، پیشرفت‌ها در این زمینه با پیشرفتی معادل در روش‌های آماری برای ارزیابی این سیستم‌ها مطابقت نداشته است.

برای جبران این نیاز، این متن/مرجع منحصربه‌فرد یک روش آماری اساسی را برای پزشکان و آزمایش‌کنندگان احراز هویت زیستی فراهم می‌کند. دستگاه‌هایی که مجموعه‌ای از روش‌های آماری دقیق را برای ارزیابی سیستم‌های احراز هویت بیومتریک ارائه می‌کنند. این چارچوب روش‌ها را می‌توان برای طیف وسیعی از کاربردها و آزمایش‌ها گسترش داد و تعمیم داد.

این اولین منبع منفرد در روش‌های آماری برای تخمین و مقایسه عملکرد سیستم‌های احراز هویت بیومتریک است. این کتاب بر شش معیار عملکرد رایج تمرکز دارد: برای هر متریک، روش‌های آماری برای یک سیستم منفرد مشتق شده‌اند که فواصل اطمینان، آزمون‌های فرضیه، محاسبات اندازه نمونه، محاسبات توان و فواصل پیش‌بینی را در خود جای داده است. این روش‌ها همچنین برای مقایسه آماری و ارزیابی سیستم‌های متعدد برای داده‌های مستقل و زوجی گسترش یافته‌اند.

موضوعات و ویژگی‌ها:

• یک روش آماری برای رایج‌ترین معیارهای عملکرد بیومتریک ارائه می‌کند: عدم ثبت نام (FTE)، شکست در کسب (FTA)، نرخ عدم تطابق کاذب (FNMR)، نرخ تطابق نادرست (FMR)، و مشخصه عملکرد گیرنده (ROC) منحنی‌ها
• روش‌هایی را برای مقایسه دو یا چند معیار عملکرد بیومتریک ارائه می‌کند
• یک روش راه‌انداز جدید برای تخمین منحنی FMR و ROC معرفی می‌کند
• بیش از 120 نمونه را ارائه می‌کند. ، با استفاده از داده های بیومتریک در دسترس عموم در صورت امکان
• درباره افزودن فواصل پیش بینی به مجموعه ابزار آماری احراز هویت زیستی بحث می کند
• محاسبات اندازه نمونه و توان را برای FTE، FTA، FNMR و FMR توضیح می دهد
• li>

محققان، مدیران و تصمیم‌گیرندگانی که نیاز به مقایسه سیستم‌های بیومتریک در مقیاس‌های مختلف دارند، در این مرجع مجموعه‌ای ارزشمند از ابزارهای آماری را خواهند یافت. برای مخاطبان سطح بالای کارشناسی یا کارشناسی ارشد با پیشینه کمی نوشته شده است، از خوانندگان انتظار می رود که درکی از موضوعات در یک دوره معمولی آمار دوره کارشناسی داشته باشند.

Dr. مایکل ای. شوکرز دانشیار آمار در دانشگاه سنت لارنس، کانتون، نیویورک و عضو مرکز تحقیقات فناوری شناسایی است.

Biometrics, the science of using physical traits to identify individuals, is playing an increasing role in our security-conscious society and across the globe. Biometric authentication, or bioauthentication, systems are being used to secure everything from amusement parks to bank accounts to military installations. Yet developments in this field have not been matched by an equivalent improvement in the statistical methods for evaluating these systems.

Compensating for this need, this unique text/reference provides a basic statistical methodology for practitioners and testers of bioauthentication devices, supplying a set of rigorous statistical methods for evaluating biometric authentication systems. This framework of methods can be extended and generalized for a wide range of applications and tests.

This is the first single resource on statistical methods for estimation and comparison of the performance of biometric authentication systems. The book focuses on six common performance metrics: for each metric, statistical methods are derived for a single system that incorporates confidence intervals, hypothesis tests, sample size calculations, power calculations and prediction intervals. These methods are also extended to allow for the statistical comparison and evaluation of multiple systems for both independent and paired data.

Topics and features:

• Provides a statistical methodology for the most common biometric performance metrics: failure to enroll (FTE), failure to acquire (FTA), false non-match rate (FNMR), false match rate (FMR), and receiver operating characteristic (ROC) curves
• Presents methods for the comparison of two or more biometric performance metrics
• Introduces a new bootstrap methodology for FMR and ROC curve estimation
• Supplies more than 120 examples, using publicly available biometric data where possible
• Discusses the addition of prediction intervals to the bioauthentication statistical toolset
• Describes sample-size and power calculations for FTE, FTA, FNMR and FMR

Researchers, managers and decisions makers needing to compare biometric systems across a variety of metrics will find within this reference an invaluable set of statistical tools. Written for an upper-level undergraduate or master's level audience with a quantitative background, readers are also expected to have an understanding of the topics in a typical undergraduate statistics course.

Dr. Michael E. Schuckers is Associate Professor of Statistics at St. Lawrence University, Canton, NY, and a member of the Center for Identification Technology Research.