Biometriforskning: Om halvdana fingeravtryck och levande ansikten
Biometri påverkar oss i allt högre utsträckning. Pass, mobiltelefoner, webbplatser, dörrar – det är exempel där biometriska verktyg används för att rätt person ska gå att identifiera. Biometriforskarna på Högskolan i Halmstad jobbar inom en specialitet som handlar om ”levandeskap” och ”multimodal biometrisk igenkänning”.
"Varje teknik har sina begränsningar vad gäller säkerhet, och det är begräsningarna vi är intresserade av och hur det går att lappa ihop bristerna."
– Josef Bigun
Biometrisk identifiering – automatiserade tekniker som identifierar personer med hjälp av fysiska egenskaper eller beteenden – är stort. Det syns i Hollywoodfilmer, i biometriföretags värden på börsen och id-kort projekt som det i Indien. Där har 990 miljoner invånare fått id-kort med biometrisk data i ett av världens mest ambitiösa folkbokföringsprojekt. Högskolan i Halmstad har hittat en viktig specialitet i området, och har under 2000-talet ”producerat” hela åtta doktorer inom biometri, fler än något annat svenskt lärosäte.
Kunskap om fingeravtryck, iris-igenkänning och ansiktsigenkänningsteknologier är fokus i Högskolans forskning.
– Vi har bidragit till biometriforskningens fundament inom alla tre områden. Vi är dock inte särskilt imponerade av den ena eller andra tekniken. Varje teknik har sina begränsningar vad gäller säkerhet, och det är begräsningarna vi är intresserade av och hur det går att lappa ihop bristerna, säger Josef Bigun, professor i signalanalys, som tillsammans med Fernando Alonso-Fernandez leder forskningen.
Josef Bigun, professor i signalanalys, forskar i automatiserad bildanalys med tillämpningar i inom biometri, bland annat om ”levandskap” och ”multimodal identifiering”.
Biometrikonferens i Halmstad
I somras stod Högskolan värd för en av de främsta internationella konferenserna inom biometriområdet, the 9th International Conference on Biometrics (ICB-2016). Konferensen hålls regelbundet i olika delar av världen och är ett centralt forum för att presentera nya framsteg och resultat inom biometriområdet. På talarlistan stod i år exempelvis David Burnett från Fingerprint Cards i Göteborg, och James Loudermilk från USA:s federala polismyndighet FBI.
– Det var en akademisk konferens där vi tittade på verklighetsanknutna och svåra problem. Man kan exempelvis inte be tjuven komma tillbaka för att denne inte lämnat tillräckligt bra spår, som fingeravtryck, utan det gäller att få ut så mycket som möjligt ur den information man har, säger Josef Bigun och fortsätter:
– Tillförlitlig information är viktig för akademiker, men också hela samhället, och det gäller att se möjligheter och begräsningar i olika tekniker.
På plats under konferensen var även internationella forskare med framstående meriter i ämnet. En av världsstjärnorna på besök var professor John Daugman från University of Cambridge – den forskare som uppfann iriskoden, den grundläggande metoden för igenkänning med hjälp av iris, som utgör grunden för kommersiella irisigenkänningssystem.
Konferensen ICB-2016
The 9th IAPR International Conference on Biometrics hölls den 13–16 juni på Högskolan i Halmstad. Det är andra gången Högskolan är värd för konferensen (2001 gick den under namnet Audio Visual Biometric Person Authentication). Konferensen har anordnats regelbundet sedan 1997 och är den största inom biometriområdet. Program och mer information
Länk till annan webbplats, öppnas i nytt fönster.
På talarlistan under konferensen ICB 2016 stod bland annat James Loudermilk från USA:s federala polismyndighet FBI.
Bred användning i samhället
Men biometri används inom mycket mer än kriminalitet och brottsplatser. Snarare handlar området om att kunna spara tid i samhället med olika sorters nycklar för att komma in i virtuella och fysiska rum.
– Det är en stor sektor, på Stockholmsbörsen är värdet på branschen cirka 50 miljarder kronor, säger Josef Bigun.
– Ämnet handlar om hur man identifierar människor med hjälp av deras egenskaper, som kan vara både fysiologiska och handla om inlärda vanor och beteenden. Dessa egenskaper kan sedan användas i interaktion mellan maskiner och människor.
Ett exempel på användning av fysiologiska kännetecken, där fingertryck fungerar som komplement till lösenord, är att komma åt användningen av smarta mobiltelefoner, eller att utföra betalningar med telefonerna. Ett annat exempel är biometriska pass där ansikte och fingeravtryck är lagrade, och ett tredje är iris- och handgeometri för att smidigt och säkert gå igenom säkerhetsrutiner vid flygplatser.
Biometrisk identifiering kan också använda beteenden för att känna igen människor, det vill säga inte bara kännetecken i ”oföränderliga” kroppsdelar som iris och fingeravtryck. Ett exempel är igenkänning av röst. Man kan kombinera röst med läpprörelser – som Halmstadforskarna bland annat arbetar med – för att få gå in i byggnader. Varje kännetecken kallas modalitet, och är olika i säkerhet och användbarhet.
– Det är vetenskapens uppgift att kartlägga och framföra ett lapptäcke av modaliteter som kan fastställa identiteten så tillförlitligt som möjligt i det aktuella sammanhanget, säger Josef Bigun.
Fernando Alonso-Fernandez, postdoktor i signalanalys, en av biometriforskarna på Högskolan. Hans och Josef Biguns arbete med iris-segmentering och kvalitetmätning av biometriska bilder har fått rejält med uppmärksamhet världen över.
Vad är äkta?
På senare tid har Högskolans biometriforskare intresserat sig för ”liveness”:
– Det finns inget bra svenskt ord, men vi använder ”levandeskap” och det handlar om att avgöra huruvida exempelvis ett ansikte, en iris eller en röst är äkta, säger Josef Bigun.
I praktiken kan det innebära att skapa ett säkerhetssystem som kan avgöra ifall det är ett riktigt ansikte och inte en bild som visas upp, eller att det är en röst från en närvarande person och inte en inspelning.
– Om man tar liknelsen med en nyckel så behövs det färre tänder om du är säker på att det är en äkta nyckel av metall. Är nyckeln gjord av plast vet du direkt att den är förfalskad utan större engagemang av tekniska och humana resurser. Kan du garantera att den som vill komma igenom ett säkerhetssystem är en människa av kött och blod kan säkerhetsnivån ökas betydligt mer med färre begränsningar för individen, exempelvis smidigare och kortare genomgångstid av identifieringssystem.
"Till exempel kan en webbsida som ger dig personliga tjänster kräva att du – istället för att knappa in den tillfälliga sekvens av siffror som står i en skev bild – uttalar det du har tytt i bilden framför en kamera."
Att ett system kan testa att någon är levande innebär alltså en ytterligare säkerhetsbarriär.
– Vi människor är långt duktigare än maskiner på att tyda visuella, kamouflerade objekt, exempelvis bokstäver och siffror, i så kallade captcha-system, säger Josef Bigun.
Den egenskapen används i dag för att säkerställa att det är en människa och inte en internetrobot som exempelvis vill skapa ett konto på en webbsida.
– I framtiden kan dessa captcha-system kombineras med läpprörelser. Till exempel kan en webbsida som ger dig personliga tjänster kräva att du – istället för att knappa in den tillfälliga sekvens av siffror som står i en skev bild – uttalar det du har tytt i bilden framför en kamera. Genom att känna igen om läpprörelserna är i samklang med sekvensen av siffror att uttala, kan vi avgöra om det är en människa som använder systemet.
Text: KRISTINA RÖRSTRÖM
Bild: ANDERS ANDERSSON, MAGNUS KARLSSON, KRISTINA RÖRSTRÖM