Ohjelmistopohjaisia keinoja estää näkyvän valon alueella toimivien kasvontunnistusjärjestelmien huijaaminen

Yksilöllisiin ominaisuuksiin, kuten kasvoihin, ääneen, sormenjälkeen tai kävelytyyliin perustuvat biometriset tunnistusjärjestelmät ovat yleistymässä biometrisen passin lisäksi myös älypuhelimissa ja tableteissa. Laitteet sisältävät usein niiden omistajaa koskevaa tietoa, joka on tarpeen suojata ulkopuolisilta tunnistusjärjestelmällä. Lisäksi tulossa on biometriseen tunnistukseen perustuvia maksuratkaisuja eri yrityksiltä.

Perinteiset biometriset tunnistusmenetelmät ovat kuitenkin haavoittuvaisia hyökkäyksille, joissa henkilö yrittää naamioida itsensä joksikin toiseksi dataa väärentämällä. Esimerkiksi kasvojentunnistusjärjestelmää voidaan petkuttaa näyttämällä siihen kuuluvalle kameralle toista henkilöä esittävä valokuva tai video tai käyttämällä kolmiulotteista kasvomaskia.

Onko biometrinen jälki peräisin alkuperäisen elävän henkilön kasvoista? Väitöstyö esittelee erilaisia lähestymistapoja kasvojentunnistusjärjestelmien huijaamisen ilmaisuun. Kehitetyt tekniikat eivät tarvitse ylimääräistä sensoritietoa eloisuuden mittaamiseen, vaan konenäköalgoritmit kykenevät ilmaisemaan huijausyrityksiä yksittäisistä kasvokuvista tai lyhyistä videosekvensseistä täysin samasta datasta, jonka perusteella itse kasvontunnistuskin tehdään. Menetelmät etsivät havaituista kasvoista tai niiden ympäristöstä erilaisia vihjeitä, joiden avulla mahdollinen hyökkäysyritys voidaan paljastaa.

Väitöstyössä kehitetyt keinotekoisten kasvojen havaitsemismenetelmät perustuvat kasvojen yksityiskohtien, heijastusominaisuuksien tai liikkeen tai kamerassa mahdollisesti näkyvän huijausapuvälineen kuvaamiseen sopivilla piirre-esityksillä. Lisäksi työssä esitellään avoimen lähdekoodin ohjelmisto, jonka avulla voidaan yhdistää toisiaan täydentäviä hyökkäyksenestomenetelmiä mahdollisimman turvallisen järjestelmän aikaansaamiseksi.

Tutkimusongelma on erittäin ajankohtainen, sillä juuri haavoittuvuudet sensoritason hyökkäyksille ovat toistaiseksi olleet yksi suurimmista syistä kuluttajien epäluottamukselle ja estäneet näin biometrisen tunnistuksen varsinaisen läpimurron.

Väitöstutkimus oli osa EU:n rahoittamaa TABULA RASA -projektia, jonka Euroopan komissio valitsi vuonna 2013 yhdeksi EU:n tutkimusrahoituksen menestystarinaksi.