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"Bitte lächeln" statt PIN-Code

24.03.2011
FH St. Pölten optimiert Verfahren der BenutzerInnenerkennung über das Gesicht

Gesicht zu zeigen reicht künftig aus, um sich als BesitzerIn seiner Chipkarte auszuweisen. Möglich macht dies ein neues Verfahren der biometrischen Authentifizierung der FH St. Pölten, das für gängige Chipkarten entwickelt wird. Dabei wird ein auf dem Chip gespeichertes Personenfoto mit einem jeweils aktuellen Kamerabild abgeglichen. Die Vorteile dieser einfach anwendbaren Methode haben auch schon erste KooperationspartnerInnen aus der Wirtschaft erkannt. Sie arbeiten mit den ForscherInnen des Instituts für IT Sicherheitsforschung bereits am großflächigen Einsatz dieser Technologie.


Kamera: Gesichtsfoto besser akzeptiert als Fingerabdruck oder Iris (Foto: pixelio.de/Flaisch)

Über 20 Milliarden Chipkarten sind heute weltweit als Bankkarten, e-cards oder SIM-Karten im Einsatz. Passwort & PIN braucht sich zukünftig aber niemand mehr zu merken. Dank der Forschungsleistung der FH St. Pölten sind diese Methoden der Authentifizierung Technologien von gestern. Steckt man in Zukunft seine Chipkarte etwa in den Bankomat, reicht ein Lächeln, um Geld zu beheben. Denn die Authentifizierung der NutzerInnen erfolgt dann über die Erkennung des Gesichts. Andere Ansätze, wie beispielsweise die Erkennung über den Fingerabdruck, sind in der Gesellschaft im alltäglichen Einsatz wenig akzeptiert und die Implementierung der Systeme kostenintensiv. Aus diesem Grunde haben sich die ForscherInnen des Instituts für IT Sicherheitsforschung der Herausforderung gestellt, hier neue Maßstäbe zu setzen. Dank einer engen Verknüpfung von Lehre und höchst aktueller Forschungstätigkeit an der FH St. Pölten leisteten dabei auch Studierende des Studiengangs IT-Security einen wesentlichen Beitrag.

CHIP MIT GESICHT
"Die Authentifizierung mittels Gesichtserkennung über die Chipkarte genießt eine hohe Akzeptanz bei den BenutzerInnen", sagt der Projektleiter Univ.-Doz. Dr. Ernst Piller. "Schließlich sind wir daran gewöhnt, uns über unser Gesicht auszuweisen. Auf jedem Ausweis befindet sich ein Foto. Und das ist beim Chipkartensystem ähnlich. Nur wird hier ein auf dem Chip gespeichertes Foto mit einem aktuellen Kamerabild abgeglichen." Der biometrische Mustervergleich erfolgt somit direkt am Chip der eigenen Karte, da die NutzerInnen nicht identifiziert, sondern nur authentifiziert werden sollen. Dafür müssen die persönlichen Daten nicht zentral in einer Datenbank gespeichert werden. Dieses sog. Matching-on-Chip-Verfahren - kurz: MOC - bietet so erhöhten Schutz vor Datenmissbrauch und maximale Sicherheit für die BenutzerInnen.

Um jedoch ein Verfahren der Gesichtserkennung entwickeln zu können, das für gängige Chipkarten tauglich - und damit praktikabel - ist, war eine zweijährige Forschungstätigkeit nötig. Die größte Herausforderung, der sich das FoscherInnen-Team stellen musste, war der enorme Umfang der Datenmengen, die durch die biometrische Verarbeitung des menschlichen Gesichts gewonnen werden. "Im Gegensatz zu einem Fingerabdruck bietet ein Gesicht aufgrund der großen Flächen reduzierte und weniger aussagekräftige Informationen über eine Person. Zum Beispiel haben sehr viele Personen den gleichen Augenabstand, sehen aber völlig unterschiedlich aus. Deshalb müssen auch viel mehr Daten verarbeitet werden. Diese stellen aber für die herkömmliche Chipkarte eine große Hürde dar, da sie nur über sehr begrenzte Speicher- und Rechnungsleistungen verfügt", erklärt Dr. Piller.

DIE VERMESSUNG DES GESICHTS
Aus diesem Grund wurden im ersten Projektabschnitt bestehende Verfahren der Gesichtserkennung analysiert und evaluiert. Sie basieren auf Algorithmen, die ein Gesicht auf unterschiedliche Art analysieren. Allen gemeinsam ist, dass sie ein Gesicht als eine Anzahl von Punkten wahrnehmen. Wie diese dann ausgewertet werden, variiert. Es zeigte sich, dass die verschiedenen verwendeten Algorithmen jeweils Stärken und Schwächen aufweisen. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend, wurde im zweiten Teil des Projekts ein neues Vorgehen erforscht und entwickelt, sodass ein schnellstmögliches und kompaktes Verfahren entstand. Dies wird nun auch den begrenzten Möglichkeiten einer Chipkarte gerecht. In der Realität kann der Abgleich zwischen Foto und Kamerabild auf einer Chipkarte in nur einer Sekunde erfolgen.

Aber nicht nur die schnelle Analyse und die breite Akzeptanz stellen Vorteile des MOC-Verfahrens dar. Entscheidend für die Praxisanwendung ist ebenso die Implementierung des Systems: diese kommt ganz ohne Spezialtechnologien aus. Während auf die Chipkarte nur ein Personenfoto geladen werden muss, braucht z. B. in den Bankomat lediglich eine handelsübliche Kamera eingebaut werden, die ein Bild der NutzerInnen aufnimmt. Das Zukunftspotential dieser neuen Art der biometrischen Authentifizierung haben sowohl Wirtschaft, als auch die öffentliche Hand längst erkannt. Aus diesem Grund honoriert das österreichische Bundesministerium für Verkehr und Innovation und jenes für Wirtschaft, Familie und Jugend die anwendungsorientierte Forschung der FH St. Pölten und fördert das Projekt Face-MOC im Zuge des FFG-Programms COIN Aufbau bereits seit der ersten Stunde. Die Ergebnisse überzeugten nun auch WirtschaftspartnerInnen, welche in der biometrischen Authentifizierung und in Chipkartensystemen wichtige und wachsende Märke der IT-Security sehen.

Über die Fachhochschule St. Pölten
Die Fachhochschule St. Pölten ist Anbieterin praxisbezogener und leistungsorientierter Hochschulausbildung in den Bereichen Technologie, Wirtschaft und Gesundheit & Soziales. In mittlerweile 14 Studiengängen werden mehr als 1800 Studierende betreut. Neben der Lehre widmet sich die FH St. Pölten intensiv der Forschung. Die wissenschaftliche Arbeit erfolgt innerhalb der Studiengänge sowie in eigens etablierten Instituten, in denen laufend praxisnahe und anwendungsorientierte Forschungsprojekte entwickelt und umgesetzt werden.
Kontakt FH St. Pölten:
Prof. (FH) Univ.-Doz. DI Dr. Ernst Piller Fachhochschule St. Pölten Leiter Institut für IT Sicherheitsforschung Matthias Corvinus-Str. 15
3100 St. Pölten
T +43 / (0)2742 / 313 228 - 636
E ernst.piller@fhstp.ac.at
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