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