UNIVERSITEIT TWENTE
Ook vervormde vingerafdruk snel te herkennen
Herkenning met Fingerspitzengefühl
Ook vervormde vingerafdruk snel herkend
Betalen we straks met een vingerafdruk, komen we met alleen een
vingerafdruk een gebouw binnen? Herkent zelfs het mobieltje ons aan
onze vingers? Als het aan promovendus ir. Asker Bazen ligt, wel. Hij
heeft de techniek om vingerafdrukken automatisch te herkennen,
verbeterd met een elastische methode. Zo is ook herkenning mogelijk
van afdrukken die vervormd of beschadigd zijn, en gaat de herkenning
zelfs bij grote databases tot zo'n honderd keer sneller. De hogere
snelheid en betrouwbaarheid kunnen de drempels wegnemen voor
acceptatie van de techniek. In internationale vergelijkingen scoort
Bazen's methode uitstekend. Hij promoveert op 18 september aan de
faculteit Elektrotechniek van de Universiteit Twente.
De vingerafdruk is van alle biometrische herkenningsmethoden het meest praktisch, aldus Bazen: te herkennen met een simpele sensor die op een slimme manier is gekoppeld aan een database. Een sensor en bijbehorende intelligentie inbouwen in een compact apparaat zoals een mobiele telefoon, dat is straks geen probleem meer. Dat is anders bij bijvoorbeeld iris-detectie, een zeer betrouwbare vorm van biometrie waar echter wel een goede camera voor nodig is.
Natte vingerwerk
Het herkennen van een vingerafdruk is een complex probleem voor
beeldherkennings-experts. De sensor, die werkt met licht of met
minuscule aanraaksensoren, maakt van de vingerafdruk een
zwart-witfoto. Leg dit beeld elektronisch over een plaatje heen dat al
in de database zit, en het 'matcht' of niet: het lijkt eenvoudig. De
praktijk is anders: dit zou alleen werken bij echt identieke afdrukken
die op precies dezelfde manier zijn opgeslagen. De politieman vindt
een afdruk die niet alleen beschadigd is maar ook nog eens
achtergelaten op het gekromde oppervlak van een whiskyglas, in plaats
van op een plat vlak gedrukt. Of bij de controle aan de poort drukt
iemand met haast wat slordig op de toegangssensor. Natte of koude
vingers geven ook weer een andere afdruk.
Oprekken
Bazen wilde daarom de afdruk ook elastisch kunnen vervormen, om goed
te kunnen vergelijken. Hier elektronisch wat krimpen, daar wat rekken
en dan over elkaar heen leggen. Hij gebruikt hiervoor herkenning van
de splitsingen en eindpunten van de lijntjes in een afdruk: de
zogenaamde minutiae. De lijntjes staan bekend als ridges en valleys.
Elke afdruk heeft twintig tot vijftig minutiae. Door deze punten te
matchen met de minutiae van opgeslagen afdrukken, is te compenseren
voor de vervorming, en in belangrijke mate ook voor beschadigingen. De
promovendus heeft er onder meer technieken van kunstmatige
intelligentie op losgelaten om de punten in de afbeeldingen te
vinden.
Hoeken
Een struikelblok is de rekentijd, zeker bij een database met
tienduizenden afdrukken. Eigenlijk moet de herkenning bijna realtime
plaatsvinden, de gebruiker wil niet staan wachten of eerst zes
foutmeldingen krijgen. Anderzijds mag een indringer niet soepel
toegang krijgen doordat concessies zijn gedaan aan de betrouwbaarheid.
Om de zoektocht flink te versnellen, heeft Bazen ook een methode
ontwikkeld waarbij het beeld van de vingerafdruk op een andere manier
wordt vergeleken: kijk naar de hoeken waaronder de lijnen lopen, en
verdeel de afdruk in vier hoofdrichtingen (0,45,90,135). Er ontstaan
vier 'wolkenplaatjes' van de afdruk, waar de grijswaarde de
concentratie van aanwezige hoeken aangeeft. Helder witte vlekken op
het '45 graden plaatje' geven 'alleen 45 graden' aan, zwarte
vlekken 'geen hoeken van 45 graden'. Het resultaat is een heel snelle
classificatie. 'We hebben altijd aangenomen dat dit alleen geschikt is
voor een eerste grove indeling, maar de prestaties voor het
eindresultaat zijn ook zonder meer uitstekend. Dit gaat zeker 100 keer
sneller dan tot nu toe mogelijk is, en het foutpercentage is kleiner
dan 0.5%. Verbeteringen zijn zeker mogelijk.'
Wedstrijd
Met een vroege versie heeft Bazen in 2000 meegedaan aan de
prestigieuze Fingerprint Verification Competition. Hij scoorde toen al
goed. Zijn verfijnde elastische methode heeft hij nu ook ingezonden
voor de editie van 2002. 'Ik verwacht daar weer veel van. Deze
techniek is veel beter dan twee jaar geleden. Ook de hogere snelheid
is een groot voordeel.'
Drempel
De oude vingerafdruk-herkenning met 'inkt en sheets' krijgt een
volwaardige digitale opvolger. Want de verbeteringen die Bazen heeft
doorgevoerd dragen vooral bij aan een eenvoudiger acceptatie door de
gebruiker: dat is tot nu toe een bottleneck voor technieken die in de
plaats komen van sleutel of code. Naar de sensor zèlf heeft Bazen geen
onderzoek gedaan, maar daar zit volgens hem ook niet het echte
probleem: er zijn al flexibele en goedkope sensoren op de markt.
Noot voor de pers:
Ir. Asker Bazen (Scherpenzeel, 1973), promoveert op 18 september
aanstaande (15.00 uur, Bestuursgebouw) op het proefschrift
'Fingerprint Identification: feature extraction, matching and database
search'. Hij studeerde in 1998 af bij Elektrotechniek aan de
Universiteit Twente, op de herkenning van radarbeelden. Zijn
promotoren zijn prof.dr.ir. Kees Slump en prof.dr-ing Otto Herrmann.
Het proefschrift -of de samenvatting ervan- is elektronisch
beschikbaar, evenals illustraties van beide herkenningsmethoden.
Contactpersoon voor de pers: Universiteit Twente, Bureau Communicatie,
ir. Wiebe van der Veen, tel (053) 489 4244, e-mail
w.r.vanderveen@utwente.nl
30 aug 02 09:19