Es ist eine altbekannte Tatsache, dass
eine gut funktionierende elektronische Erkennung des Fingerabdrucks nicht
nur von der Technik, sondern auch von der Beschaffenheit des Fingers abhängt,
der dem Sensor bzw. dem Scanner präsentiert wird. So kann je nach
Sensor z.B. zu trockene Haut, zu feuchte Haut, strapazierte Haut oder verschmutzte
Haut zu Problemen führen.
Zielsetzung
In dieser Untersuchung geht es primär
um Erkennungsprobleme bei mit Klebstoffen verschmutzter Haut. Ziel war
es, exemplarisch festzustellen, wie stark die Beeinträchtigung in
der Praxis qualitativ ausfällt und wie lange sie anhält. Die
Beeinträchtigung äußert sich insbesondere in einer hohen
Failure-to-Enroll-Rate (FER) oder Falschrückweisungsrate (FRR), die
zu einer Abweisung des Benutzers führt.
Quantitative Ergebnisse waren nicht Gegenstand
dieser Untersuchung.
Zusammenfassung
Nach Untersuchung des
Verhaltens von verklebten Fingern bei drei unterschiedlichen Sensoren (ein
druckbasierender, ein optischer und ein kapazitiver) ergaben sich folgende
Feststellungen:
Alles- und Kontaktkleber
wie Pattex, Uhu und Uhu hart sind grundsätzlich relativ leicht wieder
zu entfernen, und zwar entweder mechanisch oder mit geeigneten Lösungsmitteln.
Somit stellen diese Kleber keine wirkliche Beeinträchtigung dar und
wurden hier nicht gesondert betrachtet.
Dahingegen benötigt
ein Sekundenkleber auf Basis Cyanacrylat bis zu einem Tag, um gänzlich
zu verschwinden, wofür mechanischer Abrieb und allmähliche Abstoßung
durch die Haut die Hauptursache darstellen. Eine kurzfristige Entfernung
dieser Kleber von der Hautoberfläche ist nur beschränkt und mechanisch
möglich.
Selbst wenn der Auftrag
des Sekundenklebers fast unsichtbar ist, lässt sich der betreffende
Finger bei entsprechend dickem Auftrag weder vom kapazitiven, noch vom
optischen Sensor in ausreichender Qualität erfassen. Obwohl Drucksensoren
in diesem Fall bessere Bilder liefern, ist auch hier die Qualität
deutlich reduziert. Erst nach einigen Stunden hat sich der Kleber soweit
gelöst, dass wieder eine normale Fingerabdruck-Erkennung möglich
ist.
Versuchsdurchführung
Versuchsteilnehmer
Da nur exemplarische Ergebnisse gefragt waren,
wurden alle Versuche mit nur einem Testfinger durchgeführt.
Verbrauchsmaterial
Zur Auswahl standen drei Sekundenkleber von
den gängigen Herstellern Pattex und Uhu, und zwar zwei flüssige
Kleber und einer mit gelartiger Konsistenz:
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Uhu Sekundenkleber blitzschnell Art. Nr.
45570
-
Uhu Sekundenkleber Alleskleber Art. Nr. 46130
-
Pattex Sekundenkleber Gel
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Kleber 1
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Kleber 2
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Kleber 3
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Equipment
Der Versuchsaufbau bestand aus drei Fingerprint-Sensor-Devices
von verschiedenen Herstellern: einem Drucksensor von BMF, einem optischen
Sensor von Cross Match® Technologies und dem kapazitiven TouchChip®
Reader von ST Microelectronics. Ein PC diente zusammen mit einer Evaluationssoftware
(Bromba GmbH) zur Speicherung der von den Sensoren aufgenommenen unverarbeiteten
Rohbilder.
Für die grobe Bestimmung der Erkennungsleistung
diente eine Bildschirmschoner-Applikation, die mit Hilfe der ID Device-Login-Software
Version 5.1 und einer Siemens ID Mouse Professional betrieben wurde.
Präparation
Der rechte Zeigefinger des Probanden wurde
hauchdünn mit Sekundenkleber bestrichen. Dies erfolgte durch Abstreifen
des unmittelbar zuvor auf eine Papierkante aufgetragenen Klebstoffs auf
den Finger.
Messung
Folgender Ablauf wurde für das Versuchsprogramm
gewählt:
-
Aufnahme eines Vergleichsfotos vom unbehandelten
Finger
-
10 Authentifikationsversuche am handgestarteten
Fingerprint-Bildschirmschoner
-
Aufnahme von Fingerprintsensorbildern mit
den drei zusätzlichen Sensor-Devices
Diese Abfolge war für jeden weiteren
Test mit den drei verschiedenen Klebern zu verschiedenen Zeiten zu wiederholen.
Reinigung
Die Reinigung des Fingers wurde den natürlichen
Gegebenheiten überlassen. Eine forcierte Reinigung fand nicht statt!
Ergebnisse
Die zehn Bildschirmschoner-Authentifikationsversuche
erbrachten folgende Ergebnisse (0: unberechtigte Ablehnung, 1: erfolgreiche
Erkennung):
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Versuch
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kein Kleber
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Kleber 1
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nach 1 Tag
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Kleber 2
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nach 2h
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nach 1 Tag
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Kleber 3
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nach 1 h
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1
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1
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0
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1
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0
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0
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1
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0
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0
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2
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1
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0
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1
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0
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0
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1
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0
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0
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3
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1
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0
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1
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0
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0
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1
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0
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0
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4
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1
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0
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1
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0
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0
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0
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0
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0
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5
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1
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0
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1
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0
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1
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1
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0
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0
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6
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1
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0
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1
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1
|
1
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1
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0
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0
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7
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1
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0
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1
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0
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1
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1
|
0
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0
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8
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1
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0
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1
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0
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1
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1
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0
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0
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9
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1
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0
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1
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0
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1
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1
|
0
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0
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10
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1
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0
|
1
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0
|
1
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1
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0
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0
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Test 1
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Test 2
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Test 3
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Test 4
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Test 5
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Test 6
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Test 7
|
Test 8
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Erläuterungen:
| Test 1 |
ohne Kleberkontamination |
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Test 5 |
2 h nach Auftrag von Kleber
2 |
| Test 2 |
Kontamination mit Kleber
1 |
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Test 6 |
1 Tag nach Auftrag von Kleber
2 |
| Test 3 |
1 Tag nach Auftrag von Kleber
1 |
|
Test 7 |
Kontamination mit Kleber
3 |
| Test 4 |
Kontamination mit Kleber
2 |
|
Test 8 |
1 h nach Auftrag von Kleber
3 |
An dieser Auswertung lässt sich deutlich
erkennen, dass der kontaminierte Finger bis auf einen Ausreißer die
Benutzung des Bildschirmschoners nicht mehr zuläßt (Test 1,
2 und 7). Der Ausreißer (Test 4, Versuch 6) wiederum erklärt
sich durch ein extrem dünnes Auftragen des zweiten Sekundenklebers
(siehe Bilder unter Test 4), was sich auch darin zeigt, dass zumindest
für die ersten beiden Sensoren zwischen den Bildern mit und ohne Kontamination
kaum ein Qualitäts-Unterschied besteht.
Bei Kleber 1 war der Finger nach (spätestens)
einem Tag wieder voll einsatzfähig (Test 3), Zwischenuntersuchungen
wurden allerdings nicht durchgeführt. Kleber 2 war bereits nach 2
Stunden (Test 5) soweit wieder abgelöst, dass zumindest eine stark
fehlerbehaftete Authentifikation möglich erschien. Nach einem Tag
konnten keine kleberbedingten Probleme mehr festgestellt werden (Test 6).
Nachfolgend sind die Bildaufnahmeversuche
für die einzelnen Versuchsschritte dargestellt. Es ist zu beachten,
dass das subjektive Empfinden der Bildqualität oft nicht mit den tatsächlichen
Verhältnissen übereinstimmt. Insbesondere liefert Sensor 3 (kapazitiv)
für nicht kontaminierte Finger üblicherweise die besten Erkennungsraten,
auch wenn die Rohbilder etwas anderes vermuten lassen!
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Fingerbild
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Drucksensor
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opt. Sensor
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kapaz. Sensor
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Test 1 (ohne Kontamination):
Alle Sensorbilder zeigen eine optimale Bildqualität.
Test 2 (Sekundenkleber 1):
Sowohl der optische als auch der kapazitive
Sensor zeigen nur noch nicht auswertbare Spuren des Fingerabdrucks, was
offenbar auf die fehlende Feuchtigkeit bzw. Leitfähigkeit des Kleberfilms
zurückzuführen ist. Der Drucksensor zeigt sich relativ unbeeindruckt,
da offenbar das Oberflächenrelief der Fingerlinien nicht beeinträchtigt
ist.
Test 3 (Test 2 nach 1 Tag):
Es sind keine Kleberreste mehr zu erkennen,
die Erkennungsleistung sollte wieder voll hergestellt sein.
Test 4 (Sekundenkleber 2):
Dieser Kleber konnte Dank seiner dünnflüssigen
Konsistenz sehr dünn aufgetragen werden. Alle Sensoren sind in der
Lage, ein Bild zu zeigen, das aber im Kontrast und in der Qualität
stark abgenommen hat.
Test 5 (Test 4 nach ca. 2 h):
Obwohl die Kleberreste noch deutlich vorhanden
sind, machen sich erste Ablösungserscheinungen bemerkbar.
Test 6 (Test 4 nach 1 Tag):
Es sind noch leichte Kleberreste bemerkbar,
die aber keine Beeinträchtigung mehr darstellen.
Test 7 (Sekundenkleber 3):
Kleber 3 ermöglichte dank seiner gelartigen
Konsistenz einen besonders dicken Auftrag. Obwohl die Oberflächenstruktur
der Fingerlinien im Bild noch erkennbar ist, zeigen alle Sensoren mehr
oder weniger unbrauchbare Bilder. Erwartungsgemäß ist mit der
Information des Drucksensors noch am meisten anzufangen, auch wenn eine
automatisierte Erkennung nicht machbar erscheint.
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