WO2001009845A1 - Verfahren zur biometrischen erkennung - Google Patents

Abstract

Verschiedene biometrische Erkennungsverfahren werden miteinander kombiniert, die daraus resultierenden Daten unterschiedlich gewichtet und aus den gewichteten Daten das Ergebnis für eine positive oder negative Erkennung hergeleitet.

Description

Beschreibung

Verfahren zur biometrischen Erkennung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur biometrischen Erkennung, das insbesondere zur Personenidentifikation und zur Überprüfung einer Zugangsberechtigung angewendet werden kann.

Biometrische Verfahren bieten die Möglichkeit, die Identität einer Person mit elektronischen Mitteln zu überprüfen. Es gibt eine Reihe derartiger Verfahren, z. B. die elektronische Fingerabdruckerkennung, die DNA-Analyse, die technische Unterschriftsanalyse, die Spracherkennung und die optische Er- kennung. Ein grundsätzliches Problem, das bei allen biometrischen Verfahren auftritt, ist die oftmals unzureichende Zuverlässigkeit bei einem eingeschränkten Kreis von Anwendern, da die betreffenden Personen ein für die biometrische Erkennung gefordertes Merkmal nicht oder nur in ungenügendem Maße erbringen können. Z. B. können die Fingerabdrücke durch starke Abnutzung der Hautoberfläche, Wunden oder den Einfluß chemischer Mittel so verschlechtert sein, daß eine sichere biometrische Erkennung anhand des Fingerabdrucks nicht mehr möglich ist. Ein Verfahren zur biometrischen Erkennung sollte daher so gestaltet sein, daß in den Fällen nicht ausreichender Funktionsfähigkeit eine alternative Möglichkeit der Erkennung besteht. Einige biometrische Verfahren bedürfen außerdem zum Schutz gegen eine Vorspiegelung künstlich erzeugter biometrischer Merkmale einer sogenannten Lebenderkennung. Das ist z. B. bei einem Fingerabdrucksensor der Fall, dessen Ergebnis nicht durch einen künstlich gefertigten oder abgeschnittenen und abgestorbenen Finger manipuliert werden können soll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur biometrischen Erkennung anzugeben, das eine wesentliche Erhöhung der Sicherheit und eine wesentliche Reduzierung der Mög- lichkeit eines Mißbrauchs unter wirtschaftlich vertretbarem technischem Aufwand ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens ein Verfahren zur biometrischen Erkennung mit mindestens einem wei- teren biometrischen oder nicht biometrischen Verfahren zur

Erkennung in der Weise verbunden, daß die daraus resultierenden Ergebnisse mittels statischer oder dynamisch angepaßter Gewichte ausgewertet werden können und daraus eine Entscheidung über eine positive oder negative Erkennung herbeigeführt wird. Es lassen sich z. B. erfindungsgemäß kombinieren ein Verfahren zur Erkennung mittels eines Fingerabdrucksensors und ein Verfahren zur DNA-Analyse und/oder ein Verfahren zur Erkennung einer Schweißabsonderung auf der Hautoberfläche (gegebenenfalls verbunden mit der Fingerabdruckerkennung) und/oder ein technisches Verfahren zur statischen oder dynamischen Auswertung einer Unterschrift. Jedes erfindungsgemäß eingesetzte Verfahren liefert Daten, die mittels einer elektronischen Schaltung ausgewertet werden und die darüber Aufschluß geben, ob es in Anbetracht der geforderten Sicherheit zweckmäßig ist, das zu überprüfende Merkmal als vorliegend anzunehmen oder nicht.

Ein erfindungsgemäß eingesetztes weiteres Erkennungsverfahren, das ebenfalls biometrischer Art sein kann, ermöglicht es, das Ergebnis der ersten Erkennung zu erhärten und so ein größeres Maß an Sicherheit bei der Personenidentifikation oder der Überprüfung einer Zugangsberechtigung zu erhalten. Die aus den verwendeten Verfahren resultierenden Daten werden mittels einer elektronischen Schaltung gewichtet, so daß aus den gewichteten Ergebnissen ein Maß für ein Zutreffen einer Erkennung und damit eine Entscheidung über die Identifikation oder die Zugangsberechtigung mit einem vorgegebenen Grad an Sicherheit getroffen werden kann.

Das Verfahren wird im folgenden anhand eines Beispiels erläu- tert, bei dem eine biometrische Erkennung anhand des Fingerabdrucks, eine weitere biometrische Erkennung anhand der Unterschrift, eine weitere biometrische Erkennung anhand der Stimme und eine nicht biometrische Erkennung anhand einer eingegebenen PIN miteinander kombiniert werden. Vorrichtungen zum Ausführen dieser Verfahren können vorzugsweise in einer gemeinsamen Apparatur integriert sein. Eine zu erkennende Person legt z. B. die Fingerbeere ihres rechten Zeigefingers auf die Auflagefläche eines Fingerabdrucksensors und spricht gleichzeitig einen vorbestimmten Text in ein Mikrofon. Eine nachgeschaltete Auswerteelektronik analysiert den Fingerabdruck und die Stimmprobe. Die Ergebnisse dieser Analysen können mit abgespeicherten Daten verglichen werden, um festzustellen, wer die Person ist oder ob die Person einem zugangsberechtigten Personenkreis angehört.

Bei einer in der Regel ungleichen, personenabhängigen Zuverlässigkeit der verschiedenen Erkennungsverfahren werden die Ergebnisse der Auswertung entweder entsprechend abgespeicherter fester Gewichtsfaktoren oder dynamisch in Abhängigkeit von der aktuellen Qualität der ermittelten Daten unterschiedlich gewichtet und damit zu einem gesamten Erkennungssignal verarbeitet. Ist z. B. in einer Datenbank abgespeichert, daß die anhand der Stimme mit großer Sicherheit zu identifizierende Person infolge von Beanspruchung der Hautoberfläche ei- nen Fingerabdruck sehr unterschiedlicher Qualität liefert, ist es zweckmäßig, das Ergebnis der Spracherkennung sehr viel höher zu gewichten als das Ergebnis der Fingerabdruckerkennung. Eine dynamische Anpassung der Gewichtung ist z. B. möglich, indem die technische Apparatur anhand charakteristi- scher Merkmale der Stimme feststellt, daß die zu erkennende Person gegenwärtig heiser ist oder aus anderem Grund undeutlich spricht, so daß es gegenwärtig zweckmäßig ist, der Er- kennung anhand des Fingerabdrucks in der Auswertung ein größeres Gewicht beizumessen.

In Zweifelsfällen, in denen eine in der Schaltung implemen- tierte Rechenvorschrift zu dem Ergebnis kommt, daß eine ausreichend sichere Personenerkennung nicht möglich ist, kann die Person (z. B. durch eine Anzeigevorrichtung) zu einer zusätzlichen Maßnahme zu ihrer Erkennung aufgefordert werden. Diese kann zum Beispiel darin bestehen, daß sie ihre Unter- schrift auf der Schreibfläche einer Vorrichtung zur Analyse der Unterschrift leistet. Falls die Person aus eigener Beurteilung davon ausgeht, daß ihr Fingerabdruck oder ihre Stimme gegenwärtig für eine zuverlässige Erkennung ungeeignet ist, kann auch vorgesehen sein, daß die Person selbst den Einsatz eines weiteren Erkennungsmittels herbeiführt. Es kann zum

Beispiel mittels der Eingabe einer PIN über eine Tastatur in die zum erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Vorrichtung die elektronische Schaltung so gesteuert werden, daß die PIN bereits als ausreichendes Erkennungsmerkmal akzeptiert wird oder daß in vorliegendem Beispiel eine weitere Erkennung auf die Analyse der Unterschrift beschränkt wird.

Es liegt außerdem im Rahmen der Erfindung, daß die elektronische Schaltung, die die Gewichtung der Daten vornimmt, itera- tiv an die bei mehrmaligem Anwenden des Verfahrens festgestellte Qualität der Ausprägung der einzelnen Merkmale der zu erkennenden Person angepaßt wird, also z. B. selber erkennt, ob ein Fingerabdruck einer Person aufgrund der aus vorhergehenden Anwendungen des Verfahrens vorliegenden Erfahrung zur Erkennung wenig geeignet erscheint. Die Schaltung kann so ausgebildet sein, daß sie in diesen Fällen den oder die Gewichtungsfaktoren für die aus den verschiedenen Erkennungsverfahren ermittelten Daten selbständig anpaßt, wenn sich bei wiederholtem Anwenden des Verfahrens ergibt, daß eine anfäng- liehe Wahl der Gewichtungsfaktoren unzweckmäßig ist. Außerdem ist es möglich, die Gewichtungsfaktoren je nach jeweiliger Anwendung unterschiedlich festzulegen, zum Beispiel entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen an den zwischen Sicherheit und Bequemlichkeit einzugehenden Kompromiß. Falls das erfindungsgemäße Verfahren z. B. die Zugangsberechtigung zu einem Geldautomaten überprüft, kann zur Abfrage der aktuellen Zinskonditionen oder dergleichen eine Gewichtung der Daten vorgenommen werden, die nur die Fingerabdruckerkennung zur Überprüfung der Zugangsberechtigung heranzieht und Abweichungen von abgespeicherten Daten bis zu einem gewissen Umfang toleriert. Bei einer Abfrage des Kontostandes wird ein weiteres biometrisches Erkennungsmerkmal mit einem Gewichtungsfaktor versehen, so daß z. B. eine ausreichende Qualität des Fingerabdruckes zusammen mit einer positiven Erkennung eines gesprochenen Kennwortes vorliegen muß. Abheben oder

Überweisen hoher Geldsummen kann hingegen nur nach zusätzlicher Eingabe einer PIN erfolgen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Mehrzahl biometrischer Erkennungsverfahren, die insbesondere mittels technischer Vorrichtungen einer einzigen Apparatur durchgeführt werden können, mit geeigneter Gewichtung der Resultate an die Eigenschaften einer Person oder an die Sicherheitsbedürfnisse der jeweiligen Anwendung anzupassen.

Je nach Sicherheitsbedürfnis können die verwendeten Gewichtungsfaktoren für die verschiedenen Erkennungsverfahren generell gleich groß angesetzt werden, oder es können unterschiedliche Sätze von Gewichtungsfaktoren zusammen mit den Referenzdaten bestimmter Personen oder Personenkreise abge- speichert werden. Die betreffenden Gewichtungsfaktoren werden dann herangezogen, wenn aus einer ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens ein erster Grad an Erkennungsmöglichkeit gegeben ist. Aus den Daten der verschiedenen Erkennungsverfahren wird z. B. nach einer zunächst generell vorgenomme- nen Gewichtung eine vorläufige Erkennung vorgenommen. Aufgrund dieser Erkennung kann dann festgestellt werden, welche Gewichtung der Daten für die betreffende, allem Anschein nach bereits erkannte Person oder den betreffenden Personenkreis vorgesehen ist. Dementsprechend erfolgt dann erneut eine Gewichtung der in den verschiedenen Verfahren ermittelten Daten. Das Ergebnis dieser erneuten Auswertung der Daten ermög- licht dann die Entscheidung, ob eine Erkennung in einer vorgesehenen Sicherheitsstufe als erfolgt oder als nicht erfolgt anzunehmen ist.

Für die Kombination der Biometrien bzw. Erkennungsverfahren werden vorzugsweise verschiedene Sicherheitsmodi eingeführt. Die Auswahl dieser Sicherheitsmodi ist dabei sowohl in der elektronischen Schaltung programmiert als auch benutzerdefiniert (Eingabe einer PIN oder eines Paßwortes) möglich. Das hängt von den jeweiligen Sicherheitsanforderungen der Anwen- düng ab. Vorzugsweise wird bei der elektronischen Auswertung in Abhängigkeit von den vorhandenen Sicherheitsanforderungen automatisch entschieden, welche der verwendeten Verfahren zur Erkennung zu welchem Grade bei der Ermittlung des Erkennungs- ergebnisses angewendet werden sollen. Ist beispielsweise bei der Unterschriftsanalyse das Ergebnis der Erkennung negativ, aber nur mit geringer Wahrscheinlichkeit, hat sich der Fingerabdruck hingegen mit hoher Wahrscheinlichkeit als der zu erkennende Fingerabdruck erwiesen, so kann die elektronische Auswertung zu einer positiven Erkennung und damit der Berech- tigung eines Zugangs führen. Die Ablehnung der Unterschrift wird dann darauf zurückgeführt, daß die Unterschrift in Hektik oder Unruhe zu schnell und zu undeutlich geleistet wurde.

Hat der Benutzer selbst die Möglichkeit, auszuwählen, welches Verfahren der Erkennung mit dem höchsten Gewichtungsfaktor versehen werden soll oder ausschließlich zur Erkennung herangezogen werden soll, kann insbesondere bei Anwendungen mit geringem Sicherheitsbedarf sichergestellt werden, daß der Benutzer in jedem Fall seine Erkennung herbeiführen kann. Er ist dann unabhängig von dem momentanen Zustand seines Fingerabdrucks, seiner Stimme oder seiner für die Qualität der Unterschrift maßgeblichen Motorik. Die Möglichkeit, seitens des Benutzers ein Erkennungsverfahren, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in Kombination mit anderen eingesetzt wird, abzuschalten, kann z. B. zeitlich begrenzt werden, um eine Verringerung der erzielbaren Sicherheit nur zeitlich befristet zu gewähren und dadurch zu verhindern, daß das System dauerhaft mit dem Einsatz nur eines biometrischen Erkennungsverfahrens benutzt wird, was die Fälschungssicherheit reduzieren würde.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur biometrischen Erkennung, bei dem eine Beurteilung einer Erkennung anhand technisch er- mittelter personenbezogener Daten durchgeführt wird, indem in einem ersten Schritt ein Verfahren zur biometrischen Erkennung und mindestens ein davon verschiedenes weiteres technisches Verfahren zur Erkennung durchgeführt werden, in einem zweiten Schritt aus diesem Verfahren resultierende Daten mittels einer elektronischen Schaltung gewichtet werden und in einem dritten Schritt aus den gewichteten Daten ein Maß für ein Zutreffen einer Erkennung ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in dem zweiten Schritt die Daten in Abhängigkeit von vorhergehenden Anwendungen des Verfahrens gemäß einer in der elektronischen Schaltung implementierten Rechenvorschrift gewichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in dem zweiten Schritt die Daten entsprechend einer jeweiligen Eingabe in die elektronische Schaltung gewichtet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zwischen dem ersten Schritt und dem zweiten Schritt aus den Daten bestimmt wird, wie die Daten in dem zweiten Schritt gewichtet werden.