Biometrische Authentifizierung ist eine Alternative zu traditionellen Authentifizierungen wie Bestätigung der Identität durch Wissen (z.B. Eingabe einer PIN) oder durch Besitz (z.B. Smartcard) und zeichnet sich durch das Ausweisen mithilfe von biometrischen Merkmalen aus. In welchen Situationen, aus welchen Gründen und vor allem welche bestimmten biometrischen Authentifizierungssysteme innerhalb von Autonomer Intelligenter Logistik für die Distribution (AILD) eingesetzt werden, wird im Verlauf der Arbeit beschrieben. Dabei liegt der Fokus mehr auf dem Aufbau der biometrischen Systeme und der Beschreibung seiner Teilsysteme, und nicht auf der Auswahl von Methoden zur technischen Umsetzung solcher.
Alle Situationen, in denen der Kunde sich ausweisen muss und mit einer Maschine interagiert, damit etwas ausgetauscht wird, sind prädestiniert für die Verwendung von biometrischer Authentifizierung. Hierbei werden folgende Annahmen getroffen: jeder besitzt einen Account, bei dem die biometrischen Merkmale hinterlegt sind. In diesem Account können Lieferpräferenzen eingestellt werden. Beispielsweise sei die erste Präferenz ein festgelegter Ort (z.B. Annahme zu Hause oder bei der Arbeit, wenn vorhanden Ablage im Garten, auf dem Balkon). Wenn dies nicht eintrifft, sei die nächste Präferenz, die Bestellung in die nächste Packstation liefern zu lassen usw. Folgende Fälle für eine biometrische Authentifizierung seitens der Kunden sind dabei möglich:
- Fall I: persönliche Annahme an vorher festgelegtem Ort
- Fall II: persönliche Annahme an einer Packstation
- Fall III: persönliche Abgabe (z.B. Retoure) an einer Packstation (ggf. verknüpft mit Bezahlung)
- Fall IV: persönliche Annahme bei „dynamischer“ Lieferung mit Tracking (z.B. Kaffee in der Innenstadt)
- Fall V: verifiziertes Empfangen (z.B. wichtige Dokumente von Behörden, auf DNA abgestimmte Medizin, Bestellungen mit Altersschutz)
- Fall VI: verifiziertes Versenden (z.B. wichtige Dokumente an Behörden)
Im Rahmen der Arbeit geht es nun um Authentifizierungsverfahren und im Speziellen um biometrische Systeme, ihren Aufbau und eine geeignete Auswahl für AILD.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Hauptteil
2.1 Begriffliche Klärungen
2.2 Arten von Authentifizierungssystemen: traditionell vs. biometrisch
2.3 Aufbau von biometrischen Systemen
2.3.1 Darstellung des Enrolments
2.3.2 Betriebsmodus Verifizierung
2.4 Vergleich und Auswahl von biometrischen Authentifizierungssystemen
2.4.1 Gesichtserkennung
2.4.2 Stimmerkennung
3. Resumee und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht den Einsatz biometrischer Authentifizierungssysteme im Kontext der „Autonomen Intelligenten Logistik für die Distribution“ (AIDL), mit dem Ziel, den Aufbau solcher Systeme sowie geeignete Verfahren für die Kundeninteraktion zu identifizieren und zu beschreiben.
- Grundlagen biometrischer Authentifikation und deren Abgrenzung zu traditionellen Verfahren.
- Struktureller Aufbau und die fünf wesentlichen Teilsysteme biometrischer Architekturen.
- Prozessabläufe von Enrolment und Verifizierung im logistischen Umfeld.
- Evaluierung von Gesichtserkennung und Stimmerkennung als bevorzugte Identifikationsmethoden.
Auszug aus dem Buch
2.3 Aufbau von biometrischen Systemen
Es gibt zahlreiche unterschiedliche biometrische Merkmale. Dennoch kann ein allgemeingültiger Aufbau eines biometrischen Systems dargestellt werden, der aus insgesamt fünf Teilsystemen entsteht, die im Folgenden beschrieben werden (Vgl. Erdenreich, 2013, S.12ff.).
Das Teilsystem Datengewinnung ist für die Erfassung des biometrischen Charakteristikums über einen Sensor verantwortlich. Die Ausgabe des Sensors, die als biometrisches Sample bezeichnet wird, ist allgemein von drei Faktoren abhängig: vom biometrischen Merkmal, von der Art und Weise, wie dieses präsentiert wird und von der technischen Realisierung des Sensors.
Wenn die Datengewinnung und die Speicherung bzw. Signalverarbeitung in einem biometrischen System örtlich getrennt werden, ist das Teilsystem Transmission unentbehrlich. Sind die zu übertragenden Datenmengen sehr groß, muss zudem eine Komprimierung vor der Übertragung und eine Expansion danach erfolgen. Bei jeder Kombination von Datenkompression und -expansion ist mit einem Qualitätsverlust zu rechnen, wobei eine steigende Kompressionsrate die Stärke des Verlustes angibt.
Das Teilsystem Signalverarbeitung wandelt das biometrische Sample nach Komprimierung und Expansion in biometrische Merkmale um. Diese biometrischen Merkmale sollten möglichst viel an Information beinhalten, damit eine bestmögliche Unterscheidung von Individuen erfolgen kann. Die Merkmalsextraktion verantwortet die Erstellung eines Merkmalsvektors, der einer kompakten Aufbereitung der biometrischen Samples gleicht und mithilfe des passenden Pattern Matchings verarbeitet werden kann. Ein Qualitätstest nach der Merkmalsextraktion überprüft, ob das vom Teilsystem Datengewinnung erhaltene biometrische Sample von ausreichender Qualität ist. Wenn dies nicht der Fall ist, kann der Kunde aufgefordert werden, sein Merkmal erneut dem Sensor zu präsentieren. Das Pattern Matching vergleicht den aktuellen Merkmalsvektor mit einem anderen gespeicherten Template.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel führt in das Konzept der Autonomen Intelligenten Logistik (AIDL) ein und definiert Szenarien, in denen biometrische Authentifizierung zur Identifikation von Kunden eingesetzt werden kann.
2. Hauptteil: Der Hauptteil erläutert begriffliche Grundlagen der Biometrie, beschreibt den Aufbau biometrischer Systeme und vergleicht verschiedene Technologien für den Einsatz in der Logistik.
2.1 Begriffliche Klärungen: Hier werden zentrale Definitionen wie Biometrie, biometrische Identifikation sowie die Unterscheidung zwischen Verifikations- und Identifikationsmodus dargelegt.
2.2 Arten von Authentifizierungssystemen: traditionell vs. biometrisch: Dieses Kapitel stellt traditionelle Methoden auf Basis von Wissen oder Besitz den biometrischen, in physiologische und verhaltensbasierte Merkmale unterteilten Verfahren gegenüber.
2.3 Aufbau von biometrischen Systemen: Es wird ein allgemeingültiges Modell vorgestellt, das aus den fünf Teilsystemen Datengewinnung, Transmission, Signalverarbeitung, Speicherung und Entscheidung besteht.
2.3.1 Darstellung des Enrolments: Dieses Kapitel beschreibt den initialen Prozess der Erfassung biometrischer Merkmale, bei dem ein Template für den späteren Abgleich erstellt und gespeichert wird.
2.3.2 Betriebsmodus Verifizierung: Der Verifizierungsprozess wird als das Verfahren erläutert, bei dem eine beanspruchte Identität bestätigt oder abgelehnt wird, was für AIDL den Standard darstellt.
2.4 Vergleich und Auswahl von biometrischen Authentifizierungssystemen: Basierend auf Faktoren wie Natürlichkeit und Berührungslosigkeit wird eine Kombination aus Gesichts- und Stimmerkennung als ideal für das AIDL-System identifiziert.
2.4.1 Gesichtserkennung: Dieses Kapitel erläutert die Funktionsweise der Gesichtserkennung, insbesondere unter Nutzung moderner Technologien wie Infrarotprojektion und 3D-Tiefenkarten.
2.4.2 Stimmerkennung: Hier wird die Stimmerkennung als verhaltensbasiertes Verfahren beschrieben, das anatomische Merkmale des Vokaltrakts analysiert, um eine Identifikation durch Sprache zu ermöglichen.
3. Resumee und Ausblick: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen und betont, dass die gewählte Kombination der Verfahren flexibel erweiterbar ist und Sicherheitsvorteile sowie inklusive Lösungen für verschiedene Personengruppen bietet.
Schlüsselwörter
Biometrie, Authentifizierung, AIDL, Logistik, Datengewinnung, Signalverarbeitung, Template, Enrolment, Verifizierung, Gesichtserkennung, Stimmerkennung, Merkmalsextraktion, Pattern Matching, Identifikation, Sicherheit.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt den Einsatz von biometrischen Authentifizierungssystemen innerhalb eines autonomen Logistikkonzepts (AIDL) zur Identifikation von Kunden.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Zentrale Felder sind die technischen Grundlagen biometrischer Systeme, deren funktionale Komponenten sowie der Vergleich verschiedener Authentifizierungsverfahren für den logistischen Praxiseinsatz.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Beschreibung des Aufbaus biometrischer Systeme sowie die Auswahl der für AIDL am besten geeigneten Authentifizierungsmethoden.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt eine theoretische Analyse bestehender biometrischer Verfahren und deren Systemarchitekturen, um eine begründete Auswahl für das Anwendungsszenario AIDL zu treffen.
Was wird im Hauptteil detailliert behandelt?
Der Hauptteil analysiert die Funktionsweise biometrischer Systeme, die Prozessabläufe des Enrolments und der Verifizierung sowie die spezifischen Vor- und Nachteile von Gesichts- und Stimmerkennung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie biometrische Authentifizierung, AIDL, Logistik, Enrolment, Verifizierung und Gesichtserkennung charakterisieren.
Warum wird im Kontext von AIDL primär die Verifizierung statt der Identifikation genutzt?
Da der Kunde in der AIDL-Logistik seinen Servicewunsch über das System aktiv angibt, ist die Identität bereits bekannt; es muss lediglich eine Bestätigung (Verifizierung) erfolgen.
Welche Vorteile bietet die Kombination von Gesichtserkennung und Stimmerkennung?
Diese Kombination zeichnet sich durch hohe Natürlichkeit, berührungslose Anwendung und eine geringe Anpassungshürde für den Kunden aus.
Wie geht das System mit Änderungen am Erscheinungsbild um, etwa durch einen Bart?
Das System erkennt Veränderungen automatisch oder fordert im Falle einer deutlichen Abweichung eine Bestätigung durch ein zweites biometrisches Verfahren, wie etwa die Stimmerkennung, an.
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- Anonym (Author), 2018, Biometrische Authentifizierungssysteme in Autonomous Intelligent Logistic for Distribution, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/457205
