DE19907754A1

DE19907754A1 - Benutzeridentifikationsverfahren

Info

Publication number: DE19907754A1
Application number: DE19907754A
Authority: DE
Inventors: Manfred Bromba
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2000-08-24
Also published as: WO2000051084A1; CN1341250A; EP1155388A1

Abstract

Ein Verfahren zur biometrischen Benutzeridentifikation weist die folgenden Schritte auf: DOLLAR A (1) Erfassung eines biometrischen Datensatzes des Benutzers und der jeweiligen räumlichen Position der biometrischen Daten relativ zu einer Referenzposition, DOLLAR A (2) Speicherung des biometrischen Datensatzes und der zugehörigen Positionsdaten, DOLLAR A (3) Auslesen des biometrischen Datensatzes und der zugehörigen Positionsdaten eines dem aktuellen Benutzeridentifikationsvorgangs vorangehenden Benutzeridentifikationsvorgangs, DOLLAR A (4) Vergleich der aktuell erfaßten biometrischen Daten und zugehörigen Positionsdaten mit den ausgelesenen vorhergehenden biometrischen Daten und zugehörigen Positionsdaten und Ablehnung der Identifikation dann, wenn die biometrischen Daten ein festgelegtes Maß an Übereinstimmung aufweisen und die Position der übereinstimmenden biometrischen Daten innerhalb eines festgelegten Toleranzbereiches übereinstimmt. Bei den biometrischen Daten handelt es sich vorzugsweise um Fingerabdrucksdaten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Benutzeridentifikation zur eindeutigen Identifikation eines Benutzers oder Teilnehmers eines Systems.

Ein solches System kann beispielsweise ein Endgerät wie ein Mobiltelefon sein oder ein Gebäude, zu dem nur bestimmte Per sonen Zutritt haben sollen. Es kann sich jedoch auch um ein Computernetz handeln, das den Zugriff auf bestimmte Daten nur nach eindeutiger Identifikation des Benutzers zuläßt, etwa beim Online-Banking.

Es ist bekannt, daß sich der Benutzer durch eine im Idealfall nur ihm bekannte persönliche Identifikationsnummer (PIN) identifiziert. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß der Benutzer die Nummer leicht vergessen oder aufgrund der Vielzahl der zu benutzenden Nummern verwechseln kann. Daher wird die PIN-Nummer häufig in Notizbüchern oder dergleichen notiert, was jedoch ein Sicherheitsrisiko birgt.

Daher sind in letzter Zeit biometrische Identifikationsver fahren entwickelt worden, bei denen biometrische Merkmale ei nes Benutzers zur Authentifikation verwendet werden. Eine derartige biometrische Identifikation ist eine nicht einfa che, aber komfortable und oft sehr sichere Methode, die Zu ordnung und den Zugang einer bestimmten Person zu einem Sy stem oder einem Ort zu gewährleisten. Dabei weist die biome trische Identifikation gegenüber dem PIN-Code den Vorteil auf, daß sie nicht vergessen werden kann und die biometri schen Merkmale nur sehr aufwendig oder überhaupt nicht ko pierbar sind. Denn während der PIN-Code reine Software ist, gibt es bei biometrischen Merkmalen immer eine mehr oder we niger eindeutige Zuordnung zur Hardware, d. h. zum Körper des jeweiligen Benutzers. Eine Möglichkeit einer derartigen bio metrischen Identifikation besteht in der Erfassung des Fin gerabdrucks eines Fingers des Benutzers. Dieser legt bei spielsweise den rechten Daumen auf eine Auflagefläche einer Eingabeeinrichtung, wo die Fingerabdrucksstrukturen mit einer Auflösung von ca. 50 µm erfaßt werden. Eine Recheneinheit vergleicht die erfaßten Fingerabdrucksmerkmale wie Verzwei gungen oder Minuskeln mit den Merkmalen gespeicherter Finger abdrücke von zugangsberechtigten Personen. Liegt ein gewisses Maß an Übereinstimmung vor, welches eine eindeutige Identifi kation des Benutzers mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit zu läßt, wird die Benutzung freigegeben.

Bei derartigen Fingerabdruckserkennungssystemen besteht je doch das Problem, daß der Finger, insbesondere wenn er Ver schmutzungen aufweist, auf dem Sensor Spuren in Form des Fin gerabdrucks hinterläßt, die unter bestimmten Voraussetzungen bei einer erneuten Zugangsberechtigungsprüfung zu einer Er kennung der gleichen, berechtigten Person führen können, ohne daß der Finger erneut aufgelegt wird. Es ist beispielsweise denkbar, daß mittels eines Handschuhs oder dergleichen Druck auf den Fingerabdrucksensor mit den Spuren des Fingers des vorangehenden berechtigten Benutzers ausgeübt wird und so der berechtigte Benutzer erneut erkannt wird. Daraus können sich Mißbrauchsmöglichkeiten der Benutzeridentifikation ergeben.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Benutzeridentifikation mittels biometrischer Daten, ins besondere Fingerabdrucksdaten, vorzuschlagen, bei dem eine fälschliche Identifikation aufgrund von zurückgebliebenen Spuren eines vorangehenden Identifikationsvorgangs vermieden wird.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Identifikationsverfahren aufweisend die Schritte

A) Erfassung eines biometrischen Datensatzes des Benutzers und der jeweiligen räumlichen Position der biometrischen Da ten relativ zu einer Referenzposition,
B) Speicherung des biometrischen Datensatzes und der zuge hörigen Positionsdaten,
C) Auslesen des biometrischen Datensatzes und der zugehö rigen Positionsdaten eines dem aktuellen Identifikationsvor gangs vorangehenden Identifikationsvorgangs,
D) Vergleich der aktuell erfaßten biometrischen Daten und zugehörigen Positionsdaten mit den ausgelesenen vorhergehen den biometrischen Daten und zugehörigen Positionsdaten und Ablehnung der Identifikation dann, wenn die biometrischen Da ten ein festgelegtes Maß an Übereinstimmung aufweisen und die Position der übereinstimmenden biometrischen Daten innerhalb eines festgelegten Toleranzbereiches übereinstimmt.

Die Erfindung geht davon aus, daß es einem Benutzer in der Regel nicht gelingt, den Finger beim erneuten Auflegen auf den Sensor mit einer Genauigkeit von weniger als 100 µm in Vertikal- und Horizontalrichtung zu positionieren. Wird bei zwei aufeinanderfolgenden Identifikationsvorgängen ein über einstimmender Fingerabdruck in übereinstimmender Position er faßt, so wird davon ausgegangen, daß beim zweiten Identifika tionsvorgang lediglich die vom vorangehenden Identifikations vorgang verbleibenden Abdruckspuren mißbräuchlich verwendet werden und die Zugangsberechtigung verweigert.

Die Erfindung schlägt auch eine Vorrichtung zur biometrischen Benutzeridentifikation mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vor. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteran sprüchen beschrieben.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird bei der Erfassung des biometrischen Datensatzes ein Mittelwert der Positionen mehrerer Einzelmerkmale der biometrischen Da ten ermittelt und bei der Positionsvergleichsprüfung zweier aufeinanderfolgender Identifikationsvorgänge diese Positions mittelwerte miteinander verglichen. Da die Mittelwerte einer geringerer Streuung etwa aufgrund von einer Dehnung oder Stauchung der Hautoberfläche oder wegen des Erfassungsrasters der Aufnahmevorrichtung unterliegen, kann bei dieser Verfah rensvariante der Toleranzbereich, innerhalb dessen eine Posi tionsübereinstimmung als Mißbrauch bewertet wird, enger ge wählt werden, so daß eine unerwünschte Nichterkennung eines korrekt zweimal hintereinander aufgelegten Fingers unwahr scheinlicher wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläu tert, in denen

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungs beispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, und

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines weiteren Aus führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zunächst anhand des Blockschaltbilds von Fig. 1 erläutert.

Ein Fingerabdrucksensor 1 weist ein Auflagefeld 5 zur Auflage eines Fingers (gestrichelt angedeutet) auf und erfaßt die Merkmale wie Verzweigungen oder Minuskeln des Fingerabdrucks. Eine Positionserfassungseinrichtung 2 erfaßt die Positionen dieser Merkmale relativ zu einer Referenzposition, beispiels weise eines Koordinatenursprungs eines xy-Koordinatensystems des Auflagefeldes 5. Die so ermittelten Fingerabdrucksdaten und zugehörige Positionsinformation wird einem Speicher 3 und einer Vergleichseinrichtung 4 zugeführt. Aus dem Speicher 3 werden die entsprechenden Fingerabdrucksdaten und Positions daten der vorangehenden Fingerabdruckserfassung ausgelesen und ebenfalls der Vergleichseinrichtung 4 zugeführt. Dort werden die Fingerabdrucksmerkmale und deren Positionen ver glichen und bei einer Übereinstimmung, die innerhalb eines Toleranzbereiches liegt, bewertet die Vergleichseinrichtung 4 die aktuelle Fingerabdruckserfassung bzw. den aktuellen Iden tifikationsvorgang als mißbräuchliche Verwendung von Finger abdrucksspuren des letzten Identifikationsvorgangs und lehnt den Zugang ab, was auf einer Anzeigeeinrichtung 6 angezeigt wird.

Die Erfindung geht dabei davon aus, daß

1. alte Fingerabdrucksspuren beim Neuauflegen eines be liebigen Fingers keine Rolle mehr spielen und durch den Neuabdruck ersetzt werden und
2. daß es einem Benutzer nicht gelingt, den Finger beim Wiederauflegen so genau zu positionieren, daß der Finger in Position und Richtung bis auf 100 µm oder 50 µm mit dem vorangehenden Fingerabdruck übereinstimmt.

Da die Position der verbleibenden Spuren des früheren Finger abdrucks des vorangehenden Identifikationsvorgangs sich räum lich zum Sensor nicht verschieben kann, werden bei der vor liegenden Erfindung nicht nur die einzelnen Merkmale des Fin gerabdrucks wie Verzweigungen oder Minuskeln, sondern auch deren genaue Position auf dem Auflagefeld, beispielsweise als xy-Koordinaten oder als Polarkoordinaten abgespeichert. Be finden sich bei einem erneuten Fingerabdruck eines erneuten Identifikationsvorgangs übereinstimmende Merkmale innerhalb eines Toleranzbereichs von 50 µm oder 100 µm an der gleichen räumlichen Position, so ist es sehr wahrscheinlich, daß es sich nicht um eine Neuauflage eines Fingers der gleichen Per son, sondern um die Merkmale des letzten Abdrucks handelt. In diesem Fall ist die Zugangsberechtigung oder Identifikation abzulehnen und der Benutzer zur erneuten Auflage des Fingers aufzufordern.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun anhand des Flußdiagramms von Fig. 2 erläutert.

In einem Schritt S1 werden die biometrischen Daten und ihre zugehörigen Positionen auf der Auflagefläche erfaßt. Diese werden in einem Schritt S2 zur Verwendung bei dem nächstfol genden Benutzeridentifikationsvorgang abgespeichert. Entspre chend werden in Schritt S3 die biometrischen Daten und zugehö rigen Positionen des vorangehenden Identifikationsvorgangs ausgelesen. In Schritt S4 wird verglichen, ob die Merkmale und Positionen der beiden aufeinanderfolgenden Erfassungen, d. h. der Fingerabdruckserfassung des aktuellen Benutzeriden tifikationsvorgangs und der Fingerabdruckserfassung des di rekt vorangehenden Benutzeridentifikationsvorgangs überein stimmen. Wenn sowohl die Merkmale des Fingerabdruckes ein festgelegtes Maß an Übereinstimmung aufweisen als auch die Positionen dieser Merkmale innerhalb eines Toleranzbereiches von 50 µm oder 100 µm übereinstimmen, wird die Identifikation abgelehnt (Schritt S5), andernfalls geht die Prüfung weiter zu Schritt S6, in dem wie bei bekannten Benutzeridentifikati onsverfahren geprüft wird, ob die Merkmale der aktuellen Er fassung des Fingerabdrucks mit den gespeicherten Merkmalen von Fingerabdrücken bestimmter Personen, beispielsweise be rechtigter Benutzer, übereinstimmen. Ist dies nicht der Fall, wird die Identifikation abgelehnt (Schritt S7), andernfalls erfolgt die Identifikation.

Die in Fig. 3 erläuterte Verfahrensvariante unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten dadurch, daß in einem Schritt S11 ein Mittelwert der Positionen von erfaßten Merk malen des biometrischen Datensatzes (Fingerabdrucks) berech net und abgespeichert wird. In Schritt S4 werden dann nicht die Positionen einzelner Merkmale der Fingerabdrücke, sondern die Positionsmittelwerte der aktuellen und der vorangehenden Fingerabdruckserfassung miteinander verglichen. Dies hat den Vorteil, daß statistische Abweichungen durch Dehnung oder Stauchung der Haut oder durch die Pixelrasterung der Auflage fläche 5 des Fingerabdrucksensors herausgemittelt werden, so daß der Toleranzbereich kleiner, beispielsweise zu 10 µm bis 20 µm, gewählt werden kann. Die Wahrscheinlichkeit von unbe rechtigten Ablehnungen der Identifikation nimmt dadurch ab.

Die Erfindung liefert ein verbessertes Verfahren zur biome trischen Benutzeridentifikation, bei dem ein Mißbrauch auf grund von auf der Erfassungseinrichtung zurückbleibenden Fin gerabdrucksspuren eines vorangehenden Benutzeridentifikati onsvorgangs vermieden werden kann. Die Erfindung ist anwend bar auf die Prüfung der Benutzungsberechtigung von Geräten wie etwa Mobiltelefonen oder zur Identifikation eines Compu ternutzers bei Banktransaktionen. Es sind jedoch noch weitere Anwendungen denkbar, bei denen die Identität einer Person aufgrund von biometrischen Daten wie etwa eines Fingerab drucks zuverlässig festgestellt werden muß.

Claims

1. Verfahren zur biometrischen Benutzeridentifikation, auf weisend die Schritte

1. Erfassung eines biometrischen Datensatzes des Benutzers und der jeweiligen räumlichen Position der biometrischen Da ten relativ zu einer Referenzposition,
2. Speicherung des biometrischen Datensatzes und der zugehö rigen Positionsdaten,
3. Auslesen des biometrischen Datensatzes und der zugehöri gen Positionsdaten eines dem aktuellen Benutzeridentifikati onsvorgang vorangehenden Benutzeridentifikationsvorgangs,
4. Vergleich der aktuell erfaßten biometrischen Daten und zugehörigen Positionsdaten mit den ausgelesenen vorhergehen den biometrischen Daten und zugehörigen Positionsdaten und Ablehnung der Identifikation dann, wenn die biometrischen Da ten ein festgelegtes Maß an Übereinstimmung aufweisen und die Position der übereinstimmenden biometrischen Daten innerhalb eines festgelegten Toleranzbereiches übereinstimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzbereich unter 100 µm, vorzugsweise bei etwa 50 µm liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Mittelwert der Positionen mehrerer Einzel merkmale der biometrischen Daten ermittelt wird und in Schritt (4) die Position der so gebildeten Mittelwerte zweier aufeinander folgender Identifikationsvorgänge verglichen wer den.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzbereich unter 50 µm, vorzugsweise zwischen 10 µm und 20 µm liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die biometrischen Daten Fingerabdrucksdaten sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Positionsdaten die Koordinaten von Gabelungen oder Minuskeln des Fingerabdrucks auf einer Auflagefläche ermit telt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung eines Identifikationsvorgangs die gespei cherten Daten des vorangehenden Identifikationsvorgangs ge löscht und durch die Daten des aktuellen Identifikationsvor gangs überschrieben werden.

8. Vorrichtung zur biometrischen Benutzeridentifikation, auf weisend
eine Einrichtung (1) zur Erfassung eines biometrischen Daten satzes des Benutzers und der jeweiligen räumlichen Positionen der Daten relativ zu einer Referenzposition,
einen Speicher (3) zur Speicherung der biometrischen Daten und der zugehörigen Positionsdaten,
eine Vergleichseinrichtung (4) zum Vergleich der biometri schen Daten und der zugehörigen Positionsdaten eines aktuel len Identifikationsvorgangs mit den biometrischen Daten und zugehörigen Positionsdaten eines jeweils vorangehenden Iden tifikationsvorgangs, und zur Ablehnung der Identifikation, wenn die verglichenen biometrischen Daten ein festgelegtes Maß an Übereinstimmung aufweisen und die Positionen der über einstimmenden biometrischen Daten innerhalb eines festgeleg ten Toleranzbereiches übereinstimmen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Ausgabeeinrichtung (6) zur Ausgabe des Ergebnisses der Benutzeridentifikation.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzbereich unter 100 µm, vorzugsweise bei etwa 50 µm liegt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (5) zur Berechnung eines Mittelwertes der Positionen mehrerer Einzelmerkmale der biometrischen Daten, und wobei die Vergleichseinrichtung (4) die Positionen der Mittelwerte übereinstimmender Merkmale aufeinanderfolgender Benutzeridentifikationsvorgänge vergleicht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzbereich unterhalb 50 µm, vorzugsweise zwi schen 10 µm und 20 µm liegt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch einen Fingerabdrucksensor (1) zur Erfassung des Fingerab drucks als biometrische Daten und dessen Position auf einem Auflagefeld (5) des Fingerabdrucksensors (1).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Fingerabdrucksensor (1) die Koordinaten von bestimm ten Merkmalen des Fingerabdrucks auf dem Auflagefeld (5) er mittelt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Merkmale des Fingerabdrucks Verzweigungen oder Mi nuskeln sind.

16. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15 zur Prüfung der Zugangsberechtigung zur Benutzung eines Mobilte lefons oder Zugang zu einem Computernetz.