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Aufbau eines biometrischen Verfahrens

Ein biometrisches System verarbeitet die Daten einer Person mit dem Ziel, mit Hilfe von vorher erfassten biometrischen Referenzdatensätzen die Identität der Person zu bestätigen, die Person zurückzuweisen oder sie aus einer Menge von Referenzdatensätzen verschiedener Personen wieder ausfindig zu machen. Im Folgenden wird der grundsätzliche Aufbau eines biometrischen Systems dargestellt. Hierbei zerfällt der biometrische Prozess in zwei verschiedene Phasen:

  • die Personalisierung (Enrollment),
  • die Erkennung (Matching).

Die Personalisierung hat den Zweck, die Person innerhalb des biometrischen Systems zu erfassen und dabei einen Referenzdatensatz zu erstellen und diesen mit dem Namen der Person zu verknüpfen. Unter der Personalisierung (Enrollment) wird ein erstmaliges Messen und Erfassen eines biometrischem Merkmals des zukünftigen Benutzers, die Umwandlung der Messergebnisse in einen Referenzdatensatz sowie die Speicherung dieses Referenzdatensatzes in eine Datenbank oder ein anderes Medium verstanden. Bei dieser erstmaligen Registrierung werden meistens mehrere Messwerte aufgenommen, wobei abhängig vom System entweder ein Mittelwert der Messwerte, alle unterschiedlichen Messwerte oder der Messwert mit der höchsten Qualität verwendet wird. Der entstehende Referenzdatensatz umfasst oft nur wenige spezifische Merkmale, die aus den Rohmessdaten extrahiert werden. Mit einem kompakten elektronischen System laufen die oben gezeigten Phasen in sehr kurzer Zeit ab. Abhängig von der Applikationsdomäne kann ein biometrisches System entweder ein Online- oder ein Onlinesystem sein.

Mit einem kompakten elektronischen System laufen die oben gezeigten Phasen in sehr kurzer Zeit ab. Abhängig von der Applikationsdomäne kann ein biometrisches System entweder ein Offline- oder ein Onlinesystem sein.

Unabhängig von dem verwendeten biometrischen Merkmal haben die Systeme ein grundsätzliches Ablaufschema. Das Ablaufschema besteht aus:

  • einem Personalisierungsvorgang. Bei jedem Personalisierungsvorgang werden die biometrischen Merkmale einer Person erfasst, verarbeitet und als biometrischer Referenzdatensatz in einem Medium zur späteren Identitätsbestimmung abgelegt.
  • einer Merkmalsaufnahme. Hierbei wird das Originalmerkmal entweder durch Aufzeichnung oder Bildaufnahme in Rohdaten gemessen und digital verarbeitet. Hierzu wird je nach biometrischem Merkmal eine Kamera, ein Fingerbildleser, ein Mikrofon oder ein anderes Gerät verwendet.
  • einer Merkmalsextraktion. Die durch die Merkmalsaufnahme digitalisierten biometrischen Merkmale werden extrahiert, um anschließend einen biometrischen Merkmalsdatensatz zu erzeugen. Die Transformation der Rohdaten in einen repräsentativen Merkmalsdatensatz und die Verknüpfung mit der Person wird als Personalisierung bezeichnet.
  • einem Vergleichsprozess. Hierbei werden die transformierten Referenzdaten des repräsentativen Merkmalsdatensatzes mit den transformierten Merkmalsdaten des zu vergleichenden Merkmals verglichen.
  • einer Entscheidung. Die Entscheidung hängt ab von dem gewählten Toleranzschwellwert. Je höher der Toleranzschwellwert, desto höher muss die Ähnlichkeit zwischen aufgenommenem Merkmal und Referenzdatensatz sein.

Um eine Person innerhalb eines biometrischen Systems zu registrieren, werden zunächst die biometrischen Rohdaten der zu überprüfenden Person mittels eines Eingabegerätes mit möglichst guter Qualität aufgenommen bzw. gemessen (zum Beispiel Fingerbildleser, Kamera oder Mikrofon). Für Fingerbilderkennung ist der Sensor typischerweise ein Fingerbildleser, für Gesichtserkennung eine Kamera und für Sprechererkennung ein Mikrofon.

Aus den aufgenommenen Rohdaten werden die Merkmale extrahiert, anschließend verarbeitet, der Person zugeordnet und innerhalb eines Mediums oder auf einem Medium (Datenbank oder SmartCard) gespeichert, was häufig als Referenzdatensatz, Referenzmuster, Template, Basismuster oder Sollwert bezeichnet wird.

Um eine Person anschließend zu identifizieren oder zu verifizieren, werden erneut die aktuellen biometrischen Rohdaten aufgenommen, die Merkmale extrahiert, verarbeitet und diesmal mit den zuvor auf dem Medium gespeicherten Merkmalsextraktionen (Template) verglichen. Da die aufgenommenen Körper- oder Verhaltensmerkmale einer Person niemals gleich und mit Messfehlern behaftet sind, wird anhand eines Toleranzschwellwertes entschieden, ob es sich um die registrierte Person handelt oder nicht. Dabei kann es zu Fehlerraten kommen, die entweder eine falsche Rückweisung oder eine falsche Akzeptanz der berechtigten oder unberechtigten Person zur Folge haben. Es wird also nicht auf Gleichheit, sondern auf "hinreichende Ähnlichkeit" getestet.

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