Британцы нашли у бумажных листов «отпечатки пальцев»

Исследователи из Ньюкаслского университета разработали технологию, позволяющую идентифицировать бумажные документы по структуре бумаги, на которой они напечатаны. В отличие от предыдущих работ в этой области, основанных на структуре поверхности, исследователи снимали бумагу на просвет и получали данные о ее внутренней структуре, неоднородной толщине и включениях других материалов, что позволило получить гораздо больше уникальных для каждого листа данных и повысить степень защиты. Работа одобрена к публикации в журнале ACM Transactions on Privacy and Security, препринт исследования опубликован на сайте arXiv.org.

Для защиты документов от подделки используется множество методов, таких как водяные знаки, микроузоры, голограммы и другие. Эти методы основаны на сложных и современных технологических процессах, требующие использования уникального и крайне дорогого оборудования, недоступного преступникам. Проблема такой защиты заключается в том, что она недоступна для большинства организаций и дорога.

Авторы работы решили создать технологию, позволяющую надежно защищать любые листы бумаги без их модификации. Метод основан на структуре бумаги. Она состоит из волокон целлюлозы и скрепляющих веществ, которые образуют уникальную для каждого листа бумаги структуру с различным расположением волокон, неравномерной толщиной и другими факторами. Очевидно, что ни сегодня, ни в обозримом будущем невозможно будет с высокой точностью копировать такую структуру. Одним из важнейших показателей для методов установления подлинности является количество степеней свободы — по сути, количество уникальных свойств объекта, которые можно использовать для его идентификации. К примеру, для сканеров отпечатков пальцев число степеней свободы составляет примерно 35, а для сканеров радужной оболочки глаза примерно 250.

В отличие от предыдущих работ, исследователи смогли получить гораздо больше данных о бумаге, и количество степеней свободы составило около 850. Они собрали экспериментальную установку, состоящую из лайтбокса и цифровой фотокамеры с разрешением 16 мегапикселей. На лайтбокс устанавливали лист бумаги, на котором был напечатан прямоугольник размером 37 на 57 миллиметров, ограничивающий анализируемый участок, и снимали его на камеру. Изображение обрабатывалось с помощью алгоритма Габора, который преобразовывал его в уникальный 2048-битный «отпечаток». Весь процесс от снимка до получения идентификатора занимал 1,3 секунды.

Для того, чтобы проверить надежность такой защиты исследователи провели следующий эксперимент: 10 листов бумаги поворачивались с ходом в один градус в диапазоне от 12 до −12 градусов, после каждого поворота снималось 5 изображений с каждого образца. Таким образом были получены 1250 изображений. Изображения сравнивались с контрольными снимками, снятыми при нуле градусов. Доля ложных отказов, при которых система не «узнавала» лист, составил 0,32 процента.

Ученые считают, что представленная система может широко применяться для легкой и надежной защиты документов. К примеру, университеты могут создавать уникальный идентификатор для каждого диплома и заносить его в специальную базу, сверяясь с которой, работодатели могут проверить подлинность документа соискателя.

Существует доступный метод защиты документов — практически незаметные желтые точки, которые ставятся лазерными принтерами на любые печатаемые документы, и позволяют установить дату печати и серийный номер принтера.

Григорий Копиев