DE60309176T2

DE60309176T2 - Biometrisches authentifizierungssystem

Info

Publication number: DE60309176T2
Application number: DE60309176T
Authority: DE
Inventors: Gavan Dominic Harston DUFFY; Wynne Aled Harston JONES
Original assignee: Scientific Generics Ltd
Current assignee: Scientific Generics Ltd
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2023-06-03
Also published as: DE60309176D1; ATE343273T1; US20060075255A1; US7882363B2; EP1520369B1; EP1520369A1; AU2003244758A1; WO2003103217A1

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Authentifizierung eines Objekts, das entweder ein Lebewesen oder ein unbelebter Gegenstand sein kann. Die Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für ein System zur persönlichen Identifikation zum Verifizieren der Identität eines Menschen geeignet.
Einrichtungen zur persönlichen Identifikation, wie Pässe und Führerscheine, beinhalten typischerweise biografische Information, wie den Namen und das Geburtsdatum, zur zugehörigen Person. Üblicherweise wird auch, um betrügerischen Gebrauch der Einrichtung zur persönlichen Identifikation zu verhindern, im Allgemeinen biometrische Information, die die zugehörige Person auf effektive Weise repräsentiert, auf der Einrichtung zur persönlichen Identifikation gespeichert. Beispielsweise beinhalten Pässe und, in vielen Ländern, Führerscheine ein Bild der zugehörigen Person. Als anderes Beispiel verfügen Kreditkarten im Allgemeinen über die aufgeschriebene Unterschrift der zugehörigen Person.
US 6,363,485 offenbart eine biometrische Authentifizierungseinrichtung, die unter Verwendung erster Teilausgangsdaten, die aus empfangenen biometrischen Daten erzeugt werden, und zweiten Teilausgangsdaten, die aus einem Speicher innerhalb der Einrichtung zur biometrischen Authentifizierung abgerufen werden, einen geheimen Schlüssel erzeugt. Die zweiten Teilausgangsdaten zur Verschlüsselung enthalten einen Fehlerkorrekturcode, der es ermöglicht, eine bestimmte Anzahl von Fehlern in den ersten Teilausgangsdaten zur Verschlüsselung zu korrigieren. Auf die zweiten Teilausgangsdaten zur Verschlüsselung greift der Benutzer unter Eingabe einer persönlichen Identifikationsnummer zu.
WO 98/50875 erörtert ein biometrisches Zertifikat, in dem persönliche Daten gemeinsam mit biometrischen Daten und einer digitalen Signatur gespeichert sind, die unter Verwendung sowohl der persönlichen Daten aus auch der biometrischen Daten erzeugt wird. Im Allgemeinen wird die digitale Signatur durch Anwenden einer Hash-Funktion auf die persönlichen Daten und die biometrischen Daten und anschließendes Verschlüsseln des sich ergebenden Hashwerts unter Verwendung des privaten Schlüssels bei einem asymmetrischen Verschlüsselungsalgorithmus erzeugt.
Ein Problem bei existierenden Einrichtungen zur persönlichen Identifikation, die biometrische Daten enthalten, besteht darin, dass nach der Ausgabe derselben betrügerischer Gebrauch dadurch ausgeführt wird, dass die biometrischen Daten durch solche für eine andere Person ersetzt werden. Wenn beispielsweise die biometrischen Daten aus einem Bild bestehen, wird das Bild der zugehörigen Person durch dasjenige von irgendjemand anderem ersetzt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Authentifizierungssystem zu schaffen, das weniger anfällig für betrügerischen Gebrauch ist.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen von Authentifizierungsdaten zur Authentifizierung eines Gegenstands, geschaffen, das die folgenden Schritte umfasst:
das Empfangen von physischen Daten, die physische Eigenschaften des Gegenstands darstellen,
Verarbeiten der physischen Daten durch Ausführen einer vorgegebenen Verarbeitungsoperation zum Erzeugen i) einer Bezugsnummer, deren Wert den Gegenstand repräsentiert, und ii) von Variabilitätskorrekturdaten zur Verbesserung der Wiederholbarkeit der Erzeugung der Bezugsnummer,
Erzeugen von Identifikationsdaten, die zumindest einen Teil der Bezugsnummer und zumindest einen Teil der Variabilitätskorrekturdaten umfassen,
Verschlüsseln der erzeugten Identifikationsdaten, wobei der Verschlüsselungsschritt das Anwenden eines Einweg-Verschlüsselungsalgorithmus auf die Identifikationsdaten zum Erzeugen eines Hashwerts und das Anwenden eines Zweiwege-Verschlüsselungsalgorithmus zum Verschlüsseln des erzeugten Hashwerts umfasst, und
Erzeugen von Authentifizierungsdaten, die die Variabilitätskorrekturdaten und die verschlüsselten Daten, aber nicht die Bezugsnummer, enthalten.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Authentifizierung eines Gegenstands geschaffen, das die folgenden Schritte umfasst:
ein Beziehen von Authentifizierungsdaten, die verschlüsselte Daten umfassen, die einen Hinweis auf eine Bezugsnummer enthalten, deren Wert einen Referenzgegenstand repräsentiert, und von Variabilitätskorrekturdaten, die sich auf die Erzeugung der Bezugsnummer beziehen,
Entschlüsseln der verschlüsselten Daten zur Erzeugung entschlüsselter Daten,
Empfangen von physischen Daten, die mit physischen Eigenschaften des Gegenstands verknüpft sind,
Verarbeiten der physischen Daten mittels der Variabilitätskorrekturdaten zum Erzeugen einer Testnummer, und
Testen der Gleichheit der Bezugsnummer und der Testnummer mittels der bezogenen Authentifizierungsdaten und der erzeugten Testnummer zum Bestimmen der Authentizität des Testgegenstands,
wobei das Testen das Erzeugen von Testidentifikationsdaten mittels zumindest eines Teils der Testnummer und zumindest eines Teils der Variabilitätskorrekturdaten, das Anwenden eines Einweg-Verschlüsselungsalgorithmus auf die Testidentifikationsdaten zum Erzeugen eines Test-Hashwerts und das Testen der Gleichheit des Test-Hashwerts und der entschlüsselten Daten umfasst.
Gemäß einer weiteren Erscheinungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von Authentifizierungsdaten zum Authentifizieren eines Gegenstands geschaffen, die Folgendes umfasst: ein Empfänger, der dazu ausgelegt ist, physische Daten zu empfangen, die physische Eigenschaften des Gegenstand repräsentieren,
einen Prozessor, der dazu ausgelegt ist, eine vorgegebene Verarbeitungsoperation an den physikalischen Daten zum Erzeugen i) einer Bezugsnummer, deren Wert den Gegenstand repräsentiert, und ii) von Variabilitätskorrekturdaten zum Verbessern der Wiederholbarkeit der Erzeugung der Bezugsnummer durchzuführen,
einen Identifikationsdatengenerator, der dazu ausgelegt ist, Identifikationsdaten, die zumindest einen Teil der Bezugsnummer und zumindest einen Teil der Variabilitätskorrekturdaten umfassen, zu erzeugen,
eine Verschlüsselungseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, die erzeugten Identifikationsdaten zum Erzeugen von verschlüsselten Daten zu verschlüsseln, wobei die Verschlüsselungseinrichtung dazu ausgelegt ist, einen Einweg-Verschlüsselungsalgorithmus auf die Identifikationsdaten zum Erzeugen eines Hashwerts anzuwenden und einen Zweiwege-Verschlüsselungsalgorithmus zum Verschlüsseln des erzeugten Hashwerts anzuwenden, und
einen Authentifizierungsdatengenerator, der dazu ausgelegt ist, Authentifizierungsdaten, die die Variabilitätskorrekturdaten und die verschlüsselten Daten aber nicht die Bezugsnummer enthalten, zu erzeugen.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von Authentifizierungsdaten zum Authentifizieren eines Gegenstands geschaffen, die Folgendes umfasst:
eine Bezugseinrichtung, die dazu dient, Authentifizierungsdaten, die verschlüsselte Daten umfassen, die einen Hinweis auf eine Bezugsnummer enthalten, die einen Referenzgegenstand repräsentiert, und Variabilitätskorrekturdaten, die sich auf die Erzeugung der Bezugsnummer beziehen, zu beziehen,
eine Entschlüsselungseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, die verschlüsselten Daten zum Erzeugen entschlüsselter Daten zu entschlüsseln,
einen Empfänger, der dazu ausgelegt ist, physische Daten zu empfangen, die mit physischen Eigenschaften des Gegenstands verknüpft sind,
einen Prozessor, der dazu ausgelegt ist, die physischen Daten mittels der Variabilitätskorrekturdaten zum Erzeugen einer Testnummer zu verarbeiten und
eine Testeinrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Gleichheit der Bezugsnummer und der Testnummer mittels der bezogenen Authentifizierungsdaten und der erzeugten Testnummer zum Bestimmen der Authentizität des Testgegenstands zu überprüfen,
wobei die Testeinrichtung einen Testidentifikationsdatengenerator umfasst, der dazu ausgelegt ist, Testidentifikationsdaten mittels zumindest eines Teils der Testnummer und zumindest eines Teils der Variabilitätskorrekturdaten zu erzeugen, und eine Verschlüsselungseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen Einweg-Verschlüsselungsalgorithmus auf die Testidentifikationsdaten zum Erzeugen eines Test-Hashwerts anzuwenden, umfasst, wobei die Testeinrichtung dazu ausgelegt ist, die Gleichheit des Test-Hashwerts und der entschlüsselten Daten zu überprüfen.
Diese Variabilitätskorrekturdaten können Doppeldeutigkeitsauflösungsdaten, die dazu verwendet werden, die Empfindlichkeit der Bezugsnummer auf Variationen der physischen Daten zu verringern, und/oder Fehlerkorrekturdaten enthalten, die durch einen Fehlererkennungs- und -korrekturalgorithmus dazu verwendet werden, Fehler in der während des Verifikationsprozesses erzeugten Zahl zu korrigieren.
Wenn das Objekt als Lebewesen authentifiziert wird, kann die Bezugsnummer aus biometrischen Daten hergeleitet werden, die einem charakteristischen Merkmal des Lebewesens entsprechen. Beispielsweise können die Authentifizierungsdaten aus einem Irismuster, einem Retinamuster oder einem Fingerabdruck hergeleitet werden.
Bei einer Ausführungsform werden die Authentifizierungsdaten aus einem Bild des Objekts hergeleitet, das auf einer Identifikationseinrichtung vorhanden ist.
Nun werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
1 zeigt eine in einem Authentifizierungssystem gemäß der Erfindung verwendete Kennkarte;
2 zeigt schematisch ein Kartenherstellsystem zum Herstellen der in der 1 dargestellten Kennkarte;
3 zeigt schematisch die Hauptfunktionskomponenten eines Verarbeitungssystems, das einen Teil des in der 2 dargestellten Herstellsystems bildet;
4 zeigt die Hauptkomponenten eines Zahlengenerators und eines Prozessdatengenerators, die einen Teil des in der 3 dargestellten Verarbeitungssystems bilden;
5 zeigt schematisch die Hauptkomponenten eines Merkmalsschablonegenerators, eines Attributwertstabilisators und eines Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor-Generators, die einen Teil des Zahlengenerators und des in der 4 dargestellten Prozessdatengenerators bilden;
6 ist ein Flussdiagramm, das Betriebsabläufe zeigt, wie sie von einer Gitteranwendeeinrichtung und einer Gitterzellengrauwert-Normiereinrichtung ausgeführt werden, die einen Teil des in der 5 dargestellten Merkmalsschablonegenerators bilden;
7 ist ein Flussdiagramm, das Betriebsabläufe zeigt, wie sie vom in der 4 dargestellten Attributwertstabilisators ausgeführt werden;
8A bis 8C sind schematische Diagramme zum Veranschaulichen, wie der in der 4 dargestellte Attributwertstabilisator Versatzwerte zum Stabilisieren einer durch den Zahlengenerator erzeugten Zahl verwendet;
9 ist ein Flussdiagramm, das Betriebsabläufe zeigt, wie sie durch einen in der 4 veranschaulichten Bildwertgenerator ausgeführt werden;
10 ist ein schematisches Diagramm, das die Hauptkomponenten eines Kartenlesers zum Lesen der in der 1 dargestellten Kennkarte zeigt;
11 zeigt schematisch die Hauptfunktionskomponenten eines Verarbeitungssystems, das einen Teil des in der 10 dargestellten Lesers bildet;
12 zeigt schematisch die Hauptkomponenten eines Zahlengenerators, der einen Teil des in der 11 dargestellten Verarbeitungssystems bildet;
13 zeigt schematisch die Hauptkomponenten eines Merkmalsschablonegenerators und eines Attributwertstabilisators, die einen Teil des in der 12 dargestellten Zahlengenerators bildet;
14 ist ein Flussdiagramm, das Betriebsabläufe zeigt, wie sie durch eine Gitteranwendeeinrichtung und eine Gitterzellengrauwert-Normiereinrichtung ausgeführt werden, die einen Teil des in der 13 dargestellten Merkmalsschablonegenerators bilden;
15 ist ein Flussdiagramm, das Betriebsabläufe zeigt, wie sie durch einen Bildwertgenerator ausgeführt werden, der einen Teil des in der 12 dargestellten Zahlengenerators bildet;
16 zeigt die Hauptkomponenten einer Kennkarte-Verifiziereinrichtung, die einen Teil des in der 11 dargestellten Verarbeitungssystems bildet;
17 zeigt schematisch ein erstes zum in den 1 bis 16 dargestellten Authentifizierungssystem alternatives Authentifizierungssystem;
18 zeigt die Hauptkomponenten eines Registriersystems, das einen Teil des in der 17 dargestellten Authentifizierungssystems bildet;
19 zeigt schematisch die Hauptkomponenten eines Authentifizierungsservers, der einen Teil des in der 17 dargestellten Authentifizierungssystems bildet;
20 zeigt schematisch die Hauptkomponenten einer Passausgabeeinrichtung, die einen Teil des in der 17 dargestellten Authentifizierungssystems bildet;
21 zeigt schematisch die Hauptfunktionskomponenten eines Verarbeitungssystems, das einen Teil eines Kartenherstellsystems gemäß einem zweiten alternativen Authentifizierungssystem bildet;
22 zeigt schematisch die Hauptfunktionskomponenten eines Verarbeitungssystems, das einen Teil eines Kartenlesers des zweiten alternativen Authentifizierungssystems bildet;
23 zeigt schematisch die Hauptkomponenten einer zur in der 16 dargestellten Kennkarte-Verifiziereinrichtung alternativen Kennkarte-verifiziereinrichtung; und
24 zeigt schematisch ein Authentifizierungssystem, bei dem jedem erkannten Gegenstand eine Kennzahl zugewiesen wird.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
ÜBERBLICK
Die 1 zeigt eine Kennkarte 1, die in einem Authentifizierungssystem gemäß der Erfindung verwendet wird. Die Kennkarte 1 verfügt über ein innerhalb eines Rahmens 5 positioniertes Bild 3 einer zugehörigen Person sowie aufgeschriebene persönliche Einzelheiten 7 (bei dieser Ausführungsform den Namen, die Adresse, das Geburtsdatum und die Nationalität) für diese zugehörige Person. Die Kennkarte 1 beinhaltet auch einen Strichcode 9, der wie es nachfolgend detailliert erläutert wird, Authentifizierungsdaten enthält, die es ei nem Kartenleser ermöglichen, zu verifizieren, dass die aufgeschriebenen persönlichen Einzelheiten 7 für die im Bild 3 dargestellte Person gelten.
Die Kennkarte 1 wird von einem Kartenherausgeber unter Verwendung eines Kartenherstellsystems hergestellt. Wenn einmal die Kennkarte 1 ausgegeben ist, benutzt die zugehörige Person dieselbe dazu, ihre Kennung oder ihr Alter einem Dritten gegenüber zu beweisen. Insbesondere verwendet der Dritte einen Kartenleser für Folgendes:

(a) Verifizieren, dass die Kennkarte 1 vom Kartenherausgeber herausgegeben wurde;
(b) Prüfen, dass die aufgeschriebenen persönlichen Einzelheiten 7 auf der Kennkarte 1 nicht gefälscht sind; und
(c) Verifizieren, dass das Bild 3 auf der Kennkarte nicht gefälscht wurde.

Nun werden das Kartenherstellsystem und der Kartenleser detailliert beschrieben.
KARTENHERSTELLSYSTEM
Die 2 ist eine schematische, perspektivische Ansicht des vom Kartenherausgeber verwendeten Kartenherstellsystems. Wie dargestellt, wird ein Foto 21 in einem Scanner 23 platziert, der es abscannt, um entsprechende elektronische Bilddaten I(x, y) zu erzeugen. Der Scanner 23 ist mit einem Computersystem 35 verbunden, das über ein Display 27, eine Tastatur 29, eine Maus 31 und einen Computertower 33 verfügt, der Verarbeitungselektronik aufnimmt und über einen Schlitz 35 zum Aufnehmen einer Diskette 37 verfügt. Das Computersystem 25 ist auch mit einem Kartendrucker 39 verbunden, der die Kennkarte 1 ausdruckt.
Die 3 zeigt schematisch die Hauptfunktionskomponenten eines im Computersystem 25 enthaltenen Verarbeitungssystems 51. Wie dargestellt, werden, wenn das Foto 21 vom Scanner 23 abgescannt wird, die ihm entsprechenden Bilddaten I(x, y) in einen Bildwandler 23 eingegeben, der sie in ein Koordinatensystem wandelt, dessen Ursprung in der linken unteren Ecke (wie in der 1 dargestellt) des Rahmens 5 liegt, wobei die Achsen X und Y in der horizontalen bzw. vertikalen Richtung vorliegen (wie es in der 1 dargestellt ist). Der Scanner 23 führt für das Foto 21 mehrere Scanvorgänge aus, und die gewandelten Bilddaten I'(x, y) für die mehreren Scanvorgänge werden in einen Zahlengenerator 57 eingegeben, der, wie es nachfolgend detaillierter beschrieben wird, einen für das Foto 21 repräsentativen Bildwert erzeugt.
Bei dieser Ausführungsform modifiziert der Bildwandler 53 auch die für den ersten Scanvorgang des Fotos gewandelten Bilddaten I'(x, y), um ein Gitter von Zellen, nachfolgend als Makrozellen bezeichnet, mit zehn Zeilen und acht Spalten zu überlagern. Der Bildwandler 53 schickt die modifizierten Bilddaten M(x, y) an eine Benutzerschnittstelle 55, die dafür sorgt, dass das Display 27 ein diesen entsprechendes Bild zeigt. Die Benutzerschnittstelle 55 ermöglicht es auch einem Bediener des Kartenherstellsystems, unter Verwendung der Maus 31, die sechzehn Makrozellen auszuwählen, die für die im Foto 21 dargestellte Person als am charakteristischsten erscheinen. Typischerweise enthalten diese Makrozellen charakteristische Gesichtsmerkmale (wie den Mund, die Nase, die Augen und die Ohren) der auf dem Foto 21 dargestellten Person. Die Benutzerschnittstelle 55 schickt die ausgewählten Makrozellen identifizierende Daten an den Zahlengenerator 57, der nur die den ausgewählten Makrozellen entsprechenden Teile der transformierten Bilddaten dazu verwendet, die Bildzahl zu erzeugen.
Der Zahlengenerator 57 ist mit einem Prozessdatengenerator 59 verbunden, der Prozessdaten zum Einschließen in den Strichcode 9 erzeugt. Die Prozessdaten enthalten Information dahingehend, wie der Bildwert durch das Kartenherstellsystem berechnet wurde. Die erzeugten Prozessdaten werden bei folgenden Kartelesevorgängen dazu verwendet, die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass derselbe Bildwert ermittelt wird. Der Grund, weswegen nur ausgewählte Teile der Bilddaten (d. h. nur den ausgewählten Makrozellen entsprechende Teile) zum Erzeugen des Bildwerts verwendet werden, besteht darin, dass der Bildwert stärker der auf dem Foto 21 dargestellten Person zugeordnet ist. Ferner wird dadurch, wie es ersichtlich ist, die im Strichcode 9 abgespeicherte Datenmenge verringert. Dies ist von Vorteil, da der Strichcode 9 nur eine begrenzte Datenmenge speichern kann.
Der Bediener des Kartenherstellsystems gibt auch, unter Verwendung der Tastatur 29, persönliche Einzelheiten betreffend die auf dem Foto 21 dargestellte Person in die Benutzerschnittstelle 55 ein, der die persönlichen Einzelheiten an einen Generator 61 für persönliche Daten weiterleitet, der die persönlichen Einzelheiten enthaltende persönliche Daten erzeugt. Die durch den Generator 61 für persönliche Daten erzeugten persönlichen Daten, der vom Zahlen generator 57 ausgegebene Bildwert und die vom Prozessdatengenerator 59 ausgegebenen Prozessdaten werden in einen Kenndatengenerator 63 eingegeben, wo sie kombiniert werden, um Identifikationsdaten zu erzeugen. Bei dieser Ausführungsform besteht diese Kombination aus einer Verkettung der persönlichen Daten, des Bildwerts und der Prozessdaten.
Die Identifikationsdaten werden an einen Digitale-Signatur-Generator 65 eingegeben, der an ihnen einen Secure-Hashing-Algorithmus ausgeführt, um einen Einweg-Hashwert zu erzeugen. Wie es der Fachmann erkennt, verfügt ein Secure-Hashing-Algorithmus über ein determiniertes Ausgangssignal (d. h. für dieselben Eingangsdaten werden immer dieselben Ausgangsdaten erzeugt), jedoch können die Eingangsdaten nicht aus den Ausgangsdaten hergeleitet werden, weswegen es ein Einweg-Algorithmus ist). Der Einweg-Hashwert wird unter Verwendung eines privaten Verschlüsselungsschlüssel K_pri, der unter Verwendung des RSA-Algorithmus erzeugt wird, in Zuordnung zum Kartenherausgeber verschlüsselt, um eine digitale Signatur zu erzeugen.
Die vom Prozessdatengenerator 59 erzeugten Prozessdaten, die vom Generator 61 für persönliche Daten erzeugten persönlichen Daten und die durch den Digitale-Signatur-Generator 65 erzeugte digitale Signatur bilden die Authentifizierungsdaten, und sie werden in einen Strichcodegenerator 67 eingegeben, der Strichcodedaten für den Strichcode 9 erzeugt. Der Bildwert wird jedoch nicht in die Authentifizierungsdaten eingegeben, um eine Fälschung der Kennkarte 1 zu behindern. Bei dieser Ausführungsform erzeugt der Strichcodegenerator 67 Strichcodedaten für einen zweidimensionalen PDF417-Strichcode.
Die vom Bildwandler 53 ausgegebenen transformierten Bilddaten I'(x, y), die vom Generator 61 für persönliche Daten ausgegebenen persönlichen Daten und die vom Strichcodegenerator 67 ausgegebenen Strichcodedaten werden in einen Bildprozessor 69 eingegeben, der Bilddaten für die Kennkarte 1 erzeugt. Der Bildprozessor 69 gibt die Bilddaten für die Kennkarte 1 an den Kartendrucker 39 aus.
Nun wird die Art, gemäß der der Zahlengenerator 57 den Bildwert erzeugt, unter Bezugnahme auf die 4 bis 9 detaillierter beschrieben.
Wie es in der 4 dargestellt ist, verfügt der Zahlengenerator 57 über einen Merkmalsschablonegenerator 75, einen Attributwertstabilisator 77 und einen Bildwertgenerator 79. Die transformierten Bilddaten I'(x, y) für jeden Scanvorgang des Fotos 21 werden in den Merkmalsschablonegenerator 75 eingegeben, der eine ihnen entsprechende Merkmalsschablone erzeugt. Eine Merkmalsschablone ist eine Ansammlung von Bildartefakten innerhalb der Bilddaten, die nachfolgend als Merkmale bezeichnet werden, wobei jedes Merkmal über eine Anzahl von Eigenschaften, die nachfolgend als Attribute bezeichnet werden, verfügt, die über einen zugehörigen Attributwert verfügen.
Die für mehrere Scanvorgänge des Fotos 21 vom Merkmalsschablonegenerator 57 erzeugten Merkmalsschablonen werden in einen Attributwertstabilisator 77 eingegeben, der die Attributwerte der Merkmalsschablonen verarbeitet und eine stabilisierte Merkmalsschablone ausgibt. Bei dieser Ausführungsform geben der Merkmalsschablonegenerator 57 und der Attributwertstabilisator 77 Daten an einen Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor-Generator 81 aus, der einen Teil des Prozessdatengenerators 59 bildet. Der Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor-Generator 81 erzeugt einen Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor, der bei einem anschließenden Kartenlesevorgang dazu verwendet wird, die Wahrscheinlichkeit zu verbessern, dass dieselbe stabilisierte Merkmalsschablone wiedergewonnen wird.
Nun werden der Betrieb des Merkmalsschablonegenerators 75, des Attributwertstabilisators 77 und des Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor-Generators 81 unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 detaillierter beschrieben.
Wie es in der 5 dargestellt ist, verfügt der Merkmalsschablonegenerator 75 über einen RGB-Grauskala-Wandler 91, der die transformierten Bilddaten I'(x – y) für jeden Scanvorgang des Fotos 21 in Grauskaladaten wandelt. Der RGB-Grauskala-Wandler 91 schickt die erzeugten Grauskaladaten an eine Gitteranwendeeinrichtung 93, die ein Gitter von Zellen, nachfolgend als Gitterzellen bezeichnet, um gegenüber den bereits beschriebenen Makrozellen zu unterscheiden, mit vierzig Zeilen und zweiunddreißig Spalten auf die transformierten Bilddaten I'(x, y) anwendet. Die Gitteranwendeeinrichtung 93 ist mit einer Gitterzellengrauwert-Normiereinrichtung 95 verbunden, die für jede Gitterzelle einen normierten Grauwert erzeugt. Die Gitteranwendeeinrichtung 93 ist auch mit der Benutzerschnittstelle 55, von der sie die ausgeschlossenen Makrozellen kennzeichnenden Daten empfängt, und einem Ausschließungsvektorgenerator 97 verbunden, der einen Teil des Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor-Generators 81 bildet und einen die ausgeschlossenen Makrozellen identifizieren den Ausschließungsvektor erzeugt. Die von der Gitteranwendeeinrichtung 93 und vom Gitterzellengrauwert-Normiereinrichtung ausgeführten Operationen sind in der 6 zusammengefasst.
Wie es in der 6 dargestellt ist, wendet die Gitteranwendeeinrichtung 93, in einem Schritt S21, das Gitter auf die transformierten Bilddaten I'(x, y) an. Bei dieser Ausführungsform bilden die transformierten Bilddaten ein 400-auf-320-Array von Pixeln, so dass jede Gitterzelle einen 10-auf-10-Block von Pixeln umfasst. Die Gitteranwendeeinrichtung 93 schließt, in einem Schritt S23, Gitterzellen aus, die keiner ausgewählten Makrozelle entsprechen, wozu das von der Benutzerschnittstelle 55 empfangene Signal verwendet wird. Dann schickt die Gitteranwendeeinrichtung 93, in einem Schritt S25, Ausschließungsdaten, die die ausgeschlossenen Makrozellen kennzeichnen, an den Ausschließungsvektorgenerator 97, der einen Ausschließungsvektor mit 80 Informationsbits (eines für jede Makrozelle) erzeugt, wobei der Bitwert "1" auszuschließende Makrozellen anzeigt und der Bitwert "0" einzuschließende Makrozellen anzeigt.
Die Gitterzellengrauwert-Normiereinrichtung 95 berechnet dann, in einem Schritt S27, durch Berechnen des mittleren Graupegels für alle Pixel der restlichen Gitterzellen (d. h. der ausgewählten Makrozellen entsprechenden Gitterzellen) der transformierten Bilddaten I'(t) einen mittleren Gesamtgraupegel G_image. Dann berechnet die Gitterzellengrauwert-Normiereinrichtung 95, in einem Schritt S29, für jede verbliebene Gitterzelle durch Berechnen des mittleren Graupegels G_cell für die die Gitterzelle bildenden 100 Pixel einen mittleren Graupegel, und sie normiert diesen, in einem Schritt S31, für jede verbliebene Gitterzelle durch Teilen des mittleren Graupegels G_cell für diese durch den mittleren Graupegel G_image für das Bild. Dann ersetzt die Gitterzellengrauwert-Normiereinrichtung 95, in einem Schritt S33, die 100 individuellen Pixelgraupegel in jeder verbliebenen Gitterzelle durch den normierten mittleren Graupegel für diese Gitterzelle.
Die in den Attributwertstabilisator eingegebene Merkmalsschablone enthält daher 256 Merkmale (d. h. die verbliebenen Gitterzellen) mit jeweils einem Attribut (d. h. dem Graupegel) mit einem zugehörigen Attributwert (d. h. dem normierten mittleren Graupegelwert).
Es wird zur 5 zurückgekehrt, gemäß der der Attributwertstabilisator 77 über Folgendes verfügt: eine Attributquantisiereinrichtung 99, die die normierten mittleren Graupegelwerte umskaliert, eine Attributwert-Einstelleinrichtung 101, die jeden umskalierten, normierten Graupegelwert so einstellt, dass er in einem Bereich im Verlauf zwischen zwei benachbarten ganzzahligen Werten positioniert ist, und eine Attributwert-Abschneideinrichtunq 103, die den eingestellten normierten Graupegelwert auf einen ganzzahligen Wert abschneidet. Die Attributquantisiereinrichtung 99 ist mit einem Einheitsvektorgenerator 105 verbunden, der einen Teil des Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor-Generators 91 bildet, der einen Einheitsvektor erzeugt, der die Einheiten für die umskalierten, normierten, mittleren Graupegelwerte kennzeichnet. Die Attributwert-Einstelleinrichtung 101 ist mit einem Versatzvektorgenerator 107 verbunden, der einen Teil des Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor-Generators 81 bildet und einen Versatzvektor erzeugt, der Versatzwerte angibt, die dazu verwendet werden, die umskalierten, normierten Graupegelwerte einzustellen. Die vom Attributwertstabilisator 77 ausgeführten Operationen sind in der 7 zusammengefasst.
Wie es in der 7 dargestellt ist, berechnet die Attributwert-Quantisiereinrichtung 99 in einem Schritt S43, nachdem sie in einem Schritt S41 mehrere Merkmalsschablonen für jeweils verschiedene Scanvorgänge des Fotos 21 empfangen hat, durch Berechnen des mittleren normierten Graupegelwerts für jede verbliebene Gitterzelle eine mittlere Merkmalsschablone. Dann berechnet die Attributquantisiereinrichtung 99, in einem Schritt S45, den Median der normierten Graupegel für die mittlere Merkmalsschablone, d. h. in solcher Weise, dass die Hälfte der Zellen der mittleren Merkmalsschablone über einen normierten Graupegel über dem Median verfügen und die Hälfte der Zellen der mittleren Merkmalsschablone über einen normierten Graupegel unter dem Median verfügen.
Dann berechnet die Attributquantisiereinrichtung 99, in einem Schritt S47, unter Verwendung des berechneten Medians einen Einheitswert. Bei dieser Ausführungsform ist die Einheitsgröße auf die Hälfte des berechneten Medians eingestellt. Dann führt die Attributquantisiereinrichtung 99, in einem Schritt S49, eine Umskalierung des mittleren Graupegels für jede Zelle als Mehrfaches des Einheitswerts aus, um eine quantisierte Merkmalsschablone zu erzeugen, und sie schickt den Einheitswert an den Einheitsvektorgenerator 105. Bei dieser Ausführungsform wird für jeden normierten Graupegel derselbe Einheitswert angewandt.
Dann wird die quantisierte Merkmalsschablone in die Attributwert-Einstelleinrichtung 101 eingegeben. Bei dieser Ausführungsform berechnet die Attributwert-Einstelleinrichtung 101, in einem Schritt S51, für jede Gitterzelle einen Versatzwert, der, wenn er zum mittleren Graupegel für die Gitterzelle addiert wird, denselben in einen Bereich im Verlauf zwischen benachbarten ganzzahligen Vielfachen des Einheitswerts bewegt. Bei dieser Ausführungsform wählt die Attributwert-Einstelleinrichtung 101 abhängig vom Wert des mittleren Graupegels eine von drei verschiedenen Versatzgrößen aus, von denen jede einem jeweiligen Versatzwert entspricht, wie es in der Tabelle 1 angegeben ist.
Tabelle 1: Entsprechung zwischen Versatzwerten und Versatzgrößen
Insbesondere dann, wenn der mittlere Graupegel für eine Gitterzelle zwischen (N + 1/3), wobei N ein beliebiger ganzzahliger Wert ist, und (N + 2/3) fällt, wie es in der 8A für den Wert 121 dargestellt ist, ist der Versatzwert auf 1 einzustellen, und der normierte Graupegelwert wird nicht eingestellt. Wenn der normierte Graupegelwert zwischen N und (N + 1/3) fällt, wie es in der 8B für den Wert 123 dargestellt ist, wird der Versatzwert auf 2 eingestellt, und der normierte Graupegelwert wird dadurch eingestellt, dass die Versatzgröße von 0,33 addiert wird, um einen eingestellten Wert 125 mit einem Wert im Bereich von (N + 1/3) und (N + 2/3) zu erzeugen. Wenn der normierte Graupegel einen Wert zwischen (N + 2/3) und (N + 1) aufweist, wie es in der 8C für den Wert 127 dargestellt ist, wird der Versatzwert auf 0 eingestellt, und der normierte Graupegelwert wird dadurch eingestellt, dass die Versatzgröße von –0,33 addiert wird, um einen eingestellten normierten Graupegelwert 129 zu erzeugen, der im Bereich zwischen (N + 1/3) und (N + 2/3) fällt. Auf diese Weise wird eine eingestellte Merkmalsschablone erzeugt.
Dann schickt die Attributwert-Einstelleinrichtung 101 die Versatzwerte für jede Gitterzelle der quantisierten Merkmalsschablone an den Versatzvektorgenerator 57.
Die Attributwert-Einstelleinrichtung 101 schickt die eingestellte Merkmalsschablone an die Attributwert-Abschneideinrichtung 103, die, in einem Schritt S55, eine stabilisierte Merkmalsschablone dadurch erzeugt, dass jeder eingestellte mittlere Graupegel auf einen ganzzahligen Wert abgeschnitten wird. Wenn beispielsweise der Wert des eingestellten Graupegels im Bereich von (1 + 1/3) bis (1 + 2/3) liegt, wird der eingestellte Graupegelwert 1 abgeschnitten.
Es wird zur 4 zurückgekehrt, gemäß der die stabilisierte Merkmalsschablone in den Bildwertgenerator 79 eingegeben wird, der die Attributwerte derselben verarbeitet, um den Bildwert zu erzeugen. Bei dieser Ausführungsform schickt der Bildwertgenerator 79 Daten auch an den Fehlerkorrekturvektor-Generator 83, der einen Teil des Prozessdatengenerators bildet und einen Fehlerkorrekturvektor erzeugt, der bei einem folgenden Lesevorgang dazu verwendet wird, die Wahrscheinlichkeit zu verbessern, dass der Bildwert erzeugt wird. Die vom Bildwertgenerator 79 ausgeführten Operationen sind in der 9 zusammengefasst.
Der Bildwertgenerator 79 empfängt, in einem Schritt S69, eine stabilisierte Merkmalsschablone, die 256 Werte (d. h. Gitterzellen) enthält, von denen jede über ein Attribut (abgeschnittener mittlerer Graupegel) mit einem zugehörigen Wert verfügt. Bei einer derartigen großen Anzahl von Werten kann selbst bei der beschriebenen Datenstabilisierung die Wahrscheinlichkeit einer genauen Wiederholung aller Werte zu niedrig für einen zuverlässigen Zahlengenerator sein. Jedoch werden bei dieser Ausführungsform nur 64 dieser Werte dazu verwendet, den Bildwert zu erzeugen, wobei die restlichen 192 Werte dazu verwendet werden, eine Fehlerkorrektur auszuführen. Dies verbessert die Zuverlässigkeit der Zahlenerzeugung beträchtlich.
Insbesondere wird der Bildwert unter Verwendung jedes vierten abgeschnittenen Graupegelwerts (d. h. des ersten, des fünften, des neunten ... Werts) erzeugt. Die zum Erzeugen des Bildwerts verwendeten Werte werden nachfolgend als Datenwerte bezeichnet, wohingegen die restlichen Werte als Redundanzwerte bezeichnet werden. Jedem Datenwert sind drei Redundanzwerte zugeordnet, die unmittelbar auf ihn folgen.
Der Bildwertgenerator 79 erzeugt, in einem Schritt S63, Fehlerkorrekturdaten durch Anwenden einer bitweisen Exklusiv-Oder-Operation zwischen jedem Redundanzwert und dem entsprechenden Datenwert, um einen Fehlerkorrekturwert zu erzeugen. Eine typische Abfolge von Datenwerten, gefolgt von drei Redundanzwerten, wäre: 10;11;01;01. Die entsprechenden drei Fehlerkorrekturwerte sind: 01;11;11. Es ist zu beachten, dass diese Fehlerkorrekturwerte selbst keine Information zum zugehörigen Datenwert liefern.
Der Bildwertgenerator 79 schickt, in einem Schritt S65, die Fehlerkorrekturdaten an den Fehlerkorrekturvektor-Generator 83, und dann wird, im Schritt S67, der Bildwert dadurch erzeugt, dass alle Datenwerte mit einer vorbestimmten Reihenfolge verkettet werden.
Wie oben beschrieben, werden, während des Kartenherstellprozesses, ein Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor (einschließlich eines Ausschließungsvektors, eines Einheitsvektors und eines Versatzvektors) und ein Fehlerkorrekturvektor, die gemeinsam Prozessdaten bilden, erzeugt und im Strichcode 9 abgespeichert. Nach dem Registrierprozess erhöht, wenn dasselbe Bild abgescannt wird, die Verwendung der gespeicherten Prozessdaten die Wahrscheinlichkeit, dass derselbe Bildwert erzeugt wird.
KARTENLESESYSTEM
Nun wird unter Bezugnahme auf die 10 bis 16 ein Kartenleser 141 beschrieben.
Wie es in der 10 dargestellt ist, verfügt der Kartenleser 141 über einen Bildscanner 143, einen Strichcodeleser 195 und ein Display 147, die mit einem Prozessor 149 verbunden sind. Mit dem Prozessor 149 sind auch ein Festwertspeicher (ROM) 151, der durch einen Prozessor implementierbare Anweisungen speichert, wie sie während des Betriebs des Kartenlesers 141 verwendet werden, und ein Direktzugriffsspeicher (RAM) verbunden, der einen Arbeitsspeicher zur Verwendung während des Betriebs des Kartenlesers 141 bildet.
Im Gebrauch scannt der Bildscanner 143 des Kartenlesers 141 das Bild 3 auf der Kennkarte 1, und der Strichcodeleser 145 scannt den Strichcode 9 auf ihr. Der Prozessor 199 verarbeitet beide Sätze gescannter Daten, um die persönlichen Einzelheiten wiederzugewinnen und um zu verifizieren, dass das Bild 3 den persönlichen Einzelheiten zugeordnet ist, und das Display 147 zeigt die gespeicherten persönlichen Einzelheiten gemeinsam mit einem Hinweis dahingehend an, ob das Bild 3 den persönlichen Einzelheiten zugeordnet ist oder nicht. Der Benutzer des Kartenlesers 141 kann daher prüfen, dass weder das Bild 3 noch die aufgeschriebenen persönlichen Einzelheiten 7 auf der Kennkarte 1 nach der Ausgabe der Karte gefälscht wurden.
Die Art, gemäß der der Prozessor 149 die gescannten Bilddaten vom Bildscanner 143 und die gescannten Strichcodedaten vom Strichcodeleser 145 verarbeitet, wird nun unter Bezugnahme auf die 11 bis 16 erläutert.
Die 11 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Funktionskonfiguration des Prozessors 149 zeigt. Wie dargestellt, werden die gescannten Strichcodebilddaten in eine herkömmliche Strichcodedaten-Wiederherstelleinrichtung 161 eingegeben, die die im Strichcode 9 gespeicherten Authentifizierungsdaten (d. h. die Prozessdaten 163, die persönlichen Daten 165 und die digitale Signatur 167) wiedergewinnt.
Die gescannten Bilddaten vom Bildscanner 143 werden in einen Bildwandler 169 eingegeben, der eine herkömmliche Bildverarbeitungsoperation anwendet, um den Rahmen 5 zu erkennen, und der dann das Koordinatensystem für die Bilddaten so transformiert, dass sich der Ursprung in der unteren linken Ecke des Rahmens 5 (wie in der 1) befindet und sich die Achsen X und Y in der horizontalen bzw. vertikalen Richtung erstrecken (wie es in der 1 dargestellt ist). Die transformierten Bilddaten werden dann in einen Zahlengenerator 171 eingegeben, der den Bildwert unter Verwendung der Prozessdaten 163 berechnet.
Der durch den Zahlengenerator 171 berechnete Bildwert wird, gemeinsam mit den persönlichen Daten 165 und den aus dem Strichcode 9 rückgewonnenen Prozessdaten 163, in einen Kenndatengenerator 173 eingegeben, der, auf dieselbe Weise wie beim Kartenherstellsystem, den Bildwert, die persönlichen Einzelheiten und die Prozessdaten kombiniert, um die Kenndaten für die Kennkarte 1 zu erzeugen.
Die durch den Kenndatengenerator 173 erzeugten Kenndaten werden dann, gemeinsam mit der aus dem Strichcode 9 rückgewonnenen digitalen Signatur 167, in eine Kennkarten-Verifiziereinrichtung 175 eingegeben. Die Kennkarten-Verifiziereinrichtung 175 verarbeitet die Kenndaten und die digitale Signatur 167 und gibt ein Verifiziersignal aus, das anzeigt, ob der Herausgeber der Kennkarte 1 verifiziert wurde und ob das auf der Kennkarte 1 gezeigte Foto das ursprüngliche Foto ist oder nicht, wie es beim Herausgeben der Kennkarte verwendet wurde. Die aus dem Strichcode 9 rückgewonnenen persönlichen Daten 165 und das von der Kennkarten-Verifiziereinrichtung 175 ausgegebenen Verifiziersignal werden in einen Anzeigedatengenerator 177 eingegeben, der Anzeigedaten erzeugt, die dafür sorgen, dass das Display 147 die persönlichen Einzelheiten gemeinsam mit einer Kennung dahingehend anzeigt, ob die Kennkarte 1 verifiziert wurde oder nicht.
Nun wird der Zahlengenerator 171 unter Bezugnahme auf die 12 bis 15 detaillierter beschrieben.
Wie es in der 12 dargestellt ist, verfügt der Zahlengenerator 171 über einen Merkmalsschablonegenerator 181, einen Attributwertstabilisator 173 und einen Bildwertgenerator 185. Die durch den Bildwandler 169 ausgegebenen transformierten Bilddaten werden in den Merkmalsschablonegenerator 181 eingegeben, der unter Verwendung von Daten aus dem Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor 187, der Teil der Prozessdaten 163 bildet, eine entsprechende Merkmalsschablone erzeugt. Die erzeugte Merkmalsschablone wird in den Attributwertstabilisator 183 eingegeben, der dadurch eine stabilisierte Merkmalsschablone erzeugt, dass er die Attributwertstabilisatoren der Merkmalsschablone unter Verwendung von Daten vom Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor 187 einstellt.
Die 13 zeigt die Hauptfunktionskomponenten des Merkmalsschablonegenerators 181 und des Attributwertstabilisators 183. Wie dargestellt, verfügt der Merkmalsschablonegenerator 181 über einen RGB-Grauskalawandler 201, der die Farbbilddaten in eine Grauskala wandelt. Die Grauskala-Bilddaten werden in eine Gitteranwendeeinrichtung 103 eingegeben, die ein 40-auf-32-Gitter anwendet und diejenigen Gitterzellen ausschließt, die den ausgeschlossenen Makrozellen entsprechen, die im Ausschließungsvektor 207 gekennzeichnet sind, der einen Teil des Doppeldeutigkeitsauflösungsvektors 187 bildet. Die durch die Gitteranwendeeinrichtung 203 ausgegebenen Daten werden dann in eine Gitterzellengrauwert-Normiereinrichtung 205 eingegeben, die für jede der nicht aus geschlossenen Gitterzellen einen normierten mittleren Graupegelwert berechnet, um eine Merkmalsschablone zu erzeugen.
Wie oben angegeben, wird die vom Merkmalsschablonegenerator 181 ausgegebene Merkmalsschablone in den Attributwertstabilisator 183 eingegeben, der, wie es in der 13 dargestellt ist, über eine Attributquantisiereinrichtung 209, eine Attributwert-Einstelleinrichtung 211 und eine Attributwert-Abschneideinrichtung 213 verfügt. Die durch den Attributwertstabilisator ausgeführten Operationen werden nun unter Bezugnahme auf die 14 beschrieben.
Wenn der Attributwertstabilisator 183, in einem Schritt S71, eine Merkmalsschablone vom Merkmalsschablonegenerator 181 empfängt, erhält die Attributquantisiereinrichtung 209 den Einheitswert vom Einheitsvektor 215, der einen Teil des Doppeldeutigkeitsauflösungsvektors 187 bildet. Die Attributquantisiereinrichtung skaliert dann, in einem Schritt S73, unter Verwendung des Einheitswerts die normierten mittleren Graupegelwerte für jede Zelle. Die skalierte Merkmalsschablone wird dann in die Attributwert-Einstelleinrichtung 211 eingegeben, die für jede Gitterzelle den entsprechenden Versatzwert vom Versatzvektor 217 enthält, der einen Teil des Doppeldeutigkeitsauflösungsvektors 187 bildet. Die Attributwert-Einstelleinrichtung 211 stellt dann, in einem Schritt S75, den quantisierten Wert für den normierten Graupegel einer Gitterzelle dadurch ein, dass sie die dem gespeicherten Versatzwert entsprechende Versatzgröße addiert. Die eingestellte Merkmalsschablone wird in die Attributwert-Abschneideinrichtung 213 eingegeben, die, in einem Schritt S77, die stabilisierte Merkmalsschablone durch Abschneiden des mittleren Graupegelwerts für jede Gitterzelle auf einen ganzzahligen Wert erzeugt.
Es wird zur 12 zurückgekehrt, gemäß der die stabilisierte Merkmalsschablone in den Bildwertgenerator 185 eingegeben wird, der unter Verwendung des Fehlerkorrekturvektors 189 einen Bildwert erzeugt. Die vom Bildwertgenerator 185 ausgeführten Operationen werden nun unter Bezugnahme auf die 15 beschrieben.
Wie dargestellt, korrigiert der Bildwertgenerator 185 in einem Schritt S83, nachdem er in einem Schritt S81 die stabilisierte Merkmalsschablone vom Attributwertstabilisator 183 empfangen hat, den Attributwert unter Verwendung der im Fehlerkorrekturvektor 189 gespeicherten Fehlerkorrekturdaten, um einen entsprechenden Korrekturwert zu erzeugen. Insbesondere ist jeder der Daten werte (d. h. der mittleren Graupegelwerte für die erste, fünfte, neunte, ... Gitterzelle) unverändert, wohingegen an jedem der Redundanzwerte und dem entsprechenden Fehlerkorrekturwert, wie er im Fehlerkorrekturvektor 189 gespeichert ist, eine bitweise Exklusiv-Oder-Operation ausgeführt wird. Auf diese Weise sollte jeder Datenwert mit den drei entsprechenden Redundanzwerten identisch sein. Wenn dies nicht der Fall ist, wird für den Datenwert und die drei zugeordneten Korrekturwerte eine Abstimmoperation ausgeführt, und der Datenwert wird auf denjenigen mittleren Graupegelwert eingestellt, der am häufigsten auftritt.
Die 16 zeigt die Hauptkomponenten der Kennkarten-Verifiziereinrichtung 175 auf detailliertere Weise. Wie dargestellt, werden die Kenndaten vom Kenndatengenerator 173 in eine Einheit 221 für einen Secure-Hashing-Algorithmus eingegeben, die denselben Secure-Hashing-Algorithmus anwendet, wie er im Kartenherstellsystem angewandt wurde. Die aus dem Strichcode 9 wiedergewonnene digitale Signatur 167 wird in eine Entschlüsselungseinheit 223 eingegeben, die die digitale Signatur 167 unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels K_pub für den Kartenherausgeber entschlüsselt.
Der durch die Einheit 221 für den Secure-Hashing-Algorithmus ausgegebene Einweg-Hashwert und die von der Entschlüsselungseinheit 223 ausgegebene entschlüsselte digitale Signatur werden dann in einen Komparator 433 eingegeben, wo sie verglichen werden. Wenn die Kennkarte 1 vom Kartenherausgeber hergestellt wurde und das Bild 3 auf ihr dem durch den Kartenherausgeber verwendeten Foto 21 entspricht, ist der von der Einheit 221 für einen Secure-Hashing-Algorithmus ausgegebene Einweg-Hashwert identisch mit der durch die Entschlüsselungseinheit 223 ausgegebenen entschlüsselten digitalen Signatur, und der Komparator 227 gibt den logischen Pegel WAHR aus, während er anderenfalls den logischen Pegel FALSCH ausgibt.
Wie oben beschrieben, beinhalten die Kenndaten die Prozessdaten. Daher kann selbst dann, wenn der Bildwert bekannt wird, ein Fälscher nicht einfach neue Prozessdaten speichern, was dafür sorgt, dass ein anderes Bild den Bildwert liefert, da die Änderung der Prozessdaten durch die Kennkarten-Verifiziereinrichtung 175 erkannt wird.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der ersten Ausführungsform werden Authentifizierungsdaten auf einer Kennkarte gespeichert, die von der zugehörigen Person mitzuführen ist. Ein Problem bei Kennkarten besteht darin, dass sie verlorengehen oder vergessen werden kann.
Nun wird unter Bezugnahme auf die 17 bis 20 eine zweite Ausführungsform beschrieben, bei der die Authentifizierungsdaten in einer zentralen Datenbank statt einer Kennkarte gespeichert sind, so dass die Identität einer registrierten Person ohne Kennkarte verifiziert werden kann.
Bei dieser Ausführungsform wird das Authentifizierungssystem von einer großen Firma dazu verwendet, den Zugang zu mehreren Gebäuden im Besitz der Firma zu kontrollieren. Insbesondere verfügt, wie es in der 17 dargestellt ist, die Firma über ein Hauptbüro 251 und Unterbüros 253A, 253B. Das Hauptbüro 251 verfügt über ein Registriersystem 255, das Authentifizierungsdaten erzeugt, die in einem Authentifizierungsserver 257 gespeichert werden. Das Hauptbüro 251 und die Unterbüros 253A, 253B verfügen jeweils über jeweilige Passausgabeeinrichtungen 259A, 259B, 259C, die Pässe ausgeben können, die den Zugang zu Teilen des Hauptbüros 251 und der Unterbüros 253 für eine Einzelperson ermöglichen, deren Identität verifiziert wurde, wozu die im Authentifizierungsserver 257 gespeicherten Authentifizierungsdaten verwendet werden. Die Passausgabeeinrichtung 259a des Hauptbüros 251 ist direkt mit dem Authentifizierungsserver 257 verbunden, und die Passausgabeeinrichtungen 259B, 259C der Unterbüros 253A, 253B sind über ein Computernetzwerk 261, das bei dieser Ausführungsform ein Weitbereichsnetz ist, mit dem Authentifizierungsserver 257 verbunden.
Bei dieser Ausführungsform werden die Authentifizierungsdaten unter Verwendung eines biometrischen Werts erzeugt, der für die Iris einer Einzelperson repräsentativ ist. Die 18 zeigt die Hauptkomponenten des Registriersystems 255. Wie dargestellt, verfügt das Registriersystem 255 über einen Irisscanner 271, ein Display 273, eine Tastatur 275 und eine Maus 277, die mit einem Verarbeitungssystem 279 verbunden sind.
Der Irisscanner 271 scannt die Iris einer Einzelperson, und er schickt entsprechende Bilddaten I(x, y) an einen Bildwandler 281, der einen Teil der Ver arbeitungsschaltung 279 bildet. Der Bildwandler 281 analysiert die Bilddaten I(x, y), um denjenigen Teil derselben zu entnehmen, der der Iris entspricht, und dann verarbeitet er den entnommenen Teil in solcher Weise, dass er mit einer Standardausrichtung vorliegt. Während dieser Verarbeitung werden Ausrichtungsdaten erzeugt und an einen Prozessdatengenerator 283 übertragen. Die durch den Bildwandler 281 ausgegebenen transformierten Bilddaten werden in einen Zahlengenerator 285 eingegeben, der einen der Iris der Einzelperson entsprechenden biometrischen Wert erzeugt. Weitere Einzelheiten dazu, wie der biometrische Wert und die Prozessdaten aus den Bilddaten I(x, y) vom Irisscanner 281 erzeugt werden, finden sich in der internationalen Patentanmeldung WO 02/098053, deren Inhalt hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
Das Display 273, die Tastatur 275 und die Maus 277 sind über eine Benutzerschnittstelle 287 mit einem Persönliche-Daten-Generator 289 verbunden. Während der Registrierung fordert der Persönliche-Daten-Generator 289 persönliche Information zur registrierten Einzelperson unter Verwendung des Displays 273 an, er empfängt über die Tastatur 275 und die Maus 277 eingegebene persönliche Information, und er erzeugt entsprechende persönliche Daten.
Die vom Persönliche-Daten-Generator 283 ausgegebenen Prozessdaten, der vom Zahlengenerator 285 ausgegebene biometrische Wert und die vom Persönliche-Daten-Generator 289 ausgegebenen persönlichen Daten werden in einen Kenndatengenerator 291 eingegeben, der Kenndaten durch Verketten der Prozessdaten, des biometrischen Werts und der persönlichen Daten erzeugt. Die Kenndaten werden dann an einen Digitale-Signatur-Generator 293 ausgegeben, der eine digitale Signatur durch Erzeugen eines Einweg-Hashwerts der Kenndaten unter Verwendung des Secure-Hashing-Algorithmus erzeugt und dann diesen mit einem dem Registriersystem zugeordneten privaten Schlüssel verschlüsselt.
Die durch den Digitale-Signatur-Generator 293 erzeugte digitale Signatur wird dann, gemeinsam mit den Prozessdaten und den persönlichen Daten, in einen Authentifizierungsdatengenerator 295 eingegeben, der die persönlichen Daten, die Prozessdaten und die digitale Signatur kombiniert, um Authentifizierungsdaten zu erzeugen. Die Authentifizierungsdaten werden dann über eine Kommunikationseinheit 297 an den Authentifizierungsserver 257 ausgegeben.
Wie es in der 19 dargestellt ist, verfügt der Authentifizierungsserver 257 über eine Kommunikationseinheit 301, die Kommunikationsvorgänge mit dem Registriersystem 255 und den Passausgabeeinrichtungen 259 kontrolliert, eine Steuerung 303 und eine Datenbank 305. Wenn die Steuerung 303 die Authentifizierungsdaten über die Kommunikationseinheit 301 vom Registriersystem 255 empfängt, speichert sie diese in die Datenbank 305 ein.
Nachdem die Authentifizierungsdaten für eine Einzelperson durch das Registriersystem 255 erzeugt und im Authentifizierungsserver 257 abgespeichert wurden, kann die Einzelperson unter Verwendung einer der Passausgabeeinrichtungen 259 einen Pass erhalten. Die 20 zeigt die Hauptkomponenten einer der Passausgabeeinrichtungen 259. Wie dargestellt, verfügt die Passausgabeeinrichtung 259 über eine Kommunikationseinheit 311, die Kommunikationsvorgänge mit dem Authentifizierungsserver 257 kontrolliert. Eine Benutzerschnittstelle 313 ist mit der Kommunikationseinheit 311 verbunden, und während eines Bedienvorgangs gibt eine Einzelperson persönliche Information unter Verwendung derselben ein. Die persönliche Information wird durch die Kommunikationseinheit 311 an den Authentifizierungsserver 257 übertragen, der die Authentifizierungsdaten (d. h. die persönlichen Daten, die Prozessdaten und die digitale Signatur), die der eingegebenen persönlichen Information entsprechen, aus der Datenbank 305 abruft.
Die Passausgabeeinrichtung 259 verfügt auch über einen Irisscanner 315, der die Iris der Einzelperson abscannt und die sich ergebenden Bilddaten an einen Bildwandler 317 ausgibt, der sie unter Verwendung der Ausrichtungsdaten innerhalb der abgerufenen Prozessdaten 319 verarbeitet, um transformierte Bilddaten zu erzeugen. Die transformierten Bilddaten werden in einen Zahlengenerator 321 eingegeben, der unter Verwendung der Prozessdaten 319 einen für die Iris der Einzelperson repräsentierenden biometrischen Wert erzeugt. Der durch den Zahlengenerator 321 erzeugte biometrische Wert wird, gemeinsam mit den Prozessdaten 319 und den aus dem Authentifizierungsserver 257 abgerufenen persönlichen Daten 323, in einen Authentifizierungsdatengenerator 325 eingegeben, der Authentifizierungsdaten auf dieselbe Weise wie der Authentifizierungsdatengenerator 295 des Registriersystems 255 erzeugt.
Die durch den Authentifizierungsdatengenerator 325 erzeugten Authentifizierungsdaten werden gemeinsam mit der aus dem Authentifizierungsserver 257 abgerufenen digitalen Signatur 329 in eine Kennungsverifiziereinrichtung 327 eingegeben. Die Kennungsverifiziereinrichtung 327 wendet den Secure-Hashing-Algorithmus auf die durch den Authentifizierungsdatengenerator 325 ausgegebe nen Authentifizierungsdaten an, um einen testweisen Einweg-Hashwert zu erzeugen, und sie entschlüsselt die digitale Signatur 329 unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels des Registriersystems 255, um einen Referenz-Einweg-Hashwert zu erzeugen.
Dann erfolgt ein Vergleich auf Gleichheit des Test- und des Referenz-Einweg-Hashwerts, um zu verifizieren, ob die durch die Einzelperson eingegebene persönliche Information korrekt ist. Wenn der Test- und der Referenz-Einweg-Hashwert identisch sind, schickt die Kennungsverifiziereinrichtung 327 ein Steuerungssignal an einen Bildprozessor 329, um Bilddaten zu erzeugen, die die vom Authentifizierungsserver 257 empfangenen persönlichen Daten 327 beinhalten, mit anschließender Ausgabe an einen Kartendrucker 321, der eine Passkarte für die Einzelperson druckt, die die persönliche Daten 323 enthält. Wenn der erste und der zweite Einweg-Hashwert nicht identisch sind, gibt die Kennungsverifiziereinrichtung 327 das Steuerungssignal nicht aus, das den Druckvorgang der Passkarte startet.
Es ist zu beachten, dass bei dieser Ausführungsform, wenn eine Einzelperson, nach einem Registrierprozess, eine Passkarte vergisst oder verliert, sie dazu in der Lage ist, dadurch eine andere Passkarte zu erhalten, dass sie zu irgendeiner der Passausgabeeinrichtungen 259 im Hauptgebäude 251 und den Untergebäuden 253 zurückkehrt.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der ersten Ausführungsform wird der Bildwert in die Kenndaten eingeschlossen, diese werden durch einen Hashing-Algorithmus verarbeitet, um einen Einweg-Hashwert zu erzeugen, und dieser wird unter Verwendung eines privaten Schlüssels verschlüsselt, um eine digitale Signatur zu erzeugen. Der Grund für die Anwendung des Hashing-Algorithmus besteht darin, zu gewährleisten, dass der Bildwert nicht aus der digitalen Signatur rückgewinnbar ist, wodurch die Sicherheit verbessert ist.
Der Bildwert muss nicht in den Kenndaten enthalten sein. Nun wird unter Bezugnahme auf die 21 und 22 eine dritte Ausführungsform beschrieben, bei der der zu registrierenden Einzelperson eine Kennzahl zugewiesen wird und in die Kenndaten und die Authentifizierungsdaten ein Abbildungsschlüssel eingeschlossen wird, der die Kennzahl mit dem Bildwert verknüpft. In den 21 und 22 sind Komponenten, die mit entsprechenden Komponenten bei der ersten Ausführungsform identisch sind, mit denselben Zahlen gekennzeichnet, und sie werden nicht erneut detailliert beschrieben.
Wie es in der 21 dargestellt ist, beinhaltet bei dieser Ausführungsform das Verarbeitungssystem 351 des Kartenherstellsystems einen Kennzahlengenerator 353, der eine der zu registrierenden Einzelperson entsprechende Kennzahl erzeugt. Bei dieser Ausführungsform ist der Kennzahlengenerator ein herkömmlicher Zufallszahlengenerator. Die durch den Kennzahlengenerator 353 erzeugte Kennzahl wird gemeinsam mit dem durch den Zahlengenerator 57 ausgegebenen Bildwert in eine Verschlüsselungseinheit 355 eingegeben. Die Verschlüsselungseinheit 355 wendet unter Verwendung des Bildwerts als Verschlüsselungsschlüssel einen symmetrischen Verschlüsselungsalgorithmus an, um die Kennzahl zu verschlüsseln, wobei die sich ergebenden verschlüsselten Daten einen Abbildungsschlüssel bilden. Bei dieser Ausführungsform wendet die Verschlüsselungseinheit 355 einen DES3-Verschlüsselungsalgorithmus an.
Der Fachmann erkennt, dass der Abbildungsschlüssel, beim Fehlen von Kenndaten, keine Information herausgibt, die den Bildwert betrifft.
Der von der Verschlüsselungseinheit 355 ausgegebene Abbildungsschlüssel wird gemeinsam mit den durch den Prozessdatengenerator 59 erzeugten Prozessdaten und der durch den Kennzahlengenerator 353 erzeugten Kennzahl in den Kenndatengenerator 63 eingegeben. Der Kenndatengenerator 63 kombiniert die Prozessdaten, die Kennzahl und den Abbildungsschlüssel, um Kenndaten zu erzeugen, die an den Digitale-Signatur-Generator 65 ausgegeben werden, der auf dieselbe Weise wie bei der ersten Ausführungsform eine digitale Signatur erzeugt. Der Abbildungsschlüssel wird auch gemeinsam mit den Prozessdaten, den persönlichen Daten und der digitalen Signatur in einen Strichcodegenerator 357 eingegeben. Dieser Strichcodegenerator 357 erzeugt Bilddaten für einen Strichcode, der die Prozessdaten, die Kennzahl, die verschlüsselten Daten und die digitale Signatur transportiert, und er gibt die Strichcodedaten an den Bildprozessor 69 aus.
Wie es in der 22 dargestellt ist, führt die Strichcodedaten-Rückgewinnungseinrichtung 161 während der Verifizierung eine Rückgewinnung für die Prozessdaten 163, die persönlichen Daten 165, den Abbildungsschlüssel 361 und die digitale Signatur 363 aus. Wie bei der ersten Ausführungsform werden die Prozessdaten 163 vom Zahlengenerator 171 dazu verwendet, einen Bildwert rückzugewinnen, der gemeinsam mit dem Abbildungsschlüssel 361 in eine Entschlüsselungseinheit 365 eingegeben wird. Die Entschlüsselungseinheit 365 wendet denselben Verschlüsselungsalgorithmus an, wie er während der Registrierung verwendet wurde (d. h., bei dieser Ausführungsform, den DES3-Verschlüsselungsalgorithmus), wobei der Bildwert als Verschlüsselungsschlüssel verwendet wird, um den Abbildungsschlüssel zu entschlüsseln, mit dem Ergebnis, dass durch die Entschlüsselungsoperation eine Testkennzahl erzeugt wird.
Die Testkennzahl wird, gemeinsam mit den Prozessdaten 163, dem Abbildungsschlüssel und den persönlichen Daten 165, in einen Kenndatengenerator 173 eingegeben, der die Testkenndaten erzeugt. Die Testkenndaten werden gemeinsam mit der digitalen Signatur 363 in eine Kennkarte-Verifiziereinrichtung 175 eingegeben. Die Kennkarte-Verifiziereinrichtung 175 erzeugt durch Anwenden eines Secure-Hashing-Algorithmus auf die Testkennzahl einen Test-Einweg-Hashwert, und sie erzeugt durch Entschlüsseln der digitalen Signatur unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels der Ausgabeorganisation einen Referenz-Einweg-Hashwert. Dann wird auf Gleichheit des Test-Einweg-Hashwerts und des Referenz-Einweg-Hashwerts getestet, um die Identität der Entschlüsselungseinheit auf dieselbe Weise zu verifizieren, wie dies bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.
MODIFIZIERUNGEN UND WEITERE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bei der dritten Ausführungsform werden der Test- und der Referenz-Einweg-Hashwert dadurch erzeugt, dass ein Hashing-Algorithmus auf Kenndaten angewandt wird, die den Bildwert nicht enthalten, weswegen der während der Registrierung erhaltene Bildwert nicht mit dem während der Verifizierung zum Verifizieren der Authentizität des Objekts erhaltenen Bildwert verglichen wird. Dies ist möglich, da, abweichend von bisherigen Identifikationssystemen, damit während der Verifizierung ein sicheres Ergebnis auftritt, der während der Verifizierung erhaltene Bildwert demjenigen, der während der Registrierung erhalten wird, gleich sein muss, nicht nur ähnlich sein muss. Dies erlaubt einen größeren Freiheitsgrad bei der Art, gemäß der die Verifizierung ausgeführt wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf die 23 eine alternative Kennkarte-Verifiziereinrichtung für die erste und dritte Ausführungsform beschrieben. In der 23 sind Komponenten, die identisch mit entsprechenden Komponenten in der 16, mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und sie werden nicht erneut detailliert beschrieben.
Wie es in der 23 dargestellt ist, beinhaltet die alternative Kennkarte-Verifiziereinrichtung 371 einen Zufallszahlengenerator 373, der dieselbe Zufallszahl an die erste und die zweite Verschlüsselungseinheit 375a und 375b ausgibt, die beide denselben Verschlüsselungsalgorithmus anwenden (bei dieser Ausführungsform den Verschlüsselungsalgorithmus gemäß DES3). Die erste Verschlüsselungseinheit 375a verschlüsselt die vom Zufallszahlengenerator 373 ausgegebene Zufallszahl unter Verwendung des von der Secure-Hashing-Einheit 221 ausgegebenen Test-Einwert-Hashwerts als Verschlüsselungsschlüssel. Die zweite Verschlüsselungseinheit 375b verschlüsselt die vom Zufallszahlengenerator 373 ausgegebene Zufallszahl unter Verwendung des von der Entschlüsselungseinheit 223 ausgegebenen Referenz-Einweg-Hashwerts als Verschlüsselungsschlüssel. Dann wird unter Verwendung des Komparators 227 auf Gleichheit der Ausgangssignale der ersten und der zweiten Verschlüsselungseinheit 375 geprüft.
Bei einer alternativen Ausführungsform wird die vom Zufallszahlengenerator 373 ausgegebene Zufallszahl als Erstes unter Verwendung des von der Secure-Hashing-Einheit 221 ausgegebenen Test-Einweg-Hashwerts als Verschlüsselungsschlüssel verschlüsselt, und dann erfolgt eine Entschlüsselung unter Verwendung des durch die Entschlüsselungseinheit 223 ausgegebenen Referenz-Einweg-Hashwerts als Verschlüsselungsschlüssel. Dann wird unter Verwendung eines Komparators auf Gleichheit der entschlüsselten Daten und der ursprünglichen Zufallszahl verglichen.
Obwohl bei der dritten Ausführungsform der Abbildungsschlüssel und die Prozessdaten in die Kenndaten eingeschlossen werden, ist dies nicht wesentlich. Es ist jedoch bevorzugt, um die Prozessdaten und den Abbildungsschlüssel "fälschungssicher" zu machen, d. h. um die Erkennung irgendeines Fälschungsversuchs an den Prozessdaten und dem Abbildungsschlüssel zu ermöglichen. Bei einer alternativen Ausführungsform wird dies dadurch bewerkstelligt, dass die Prozessdaten und der Abbildungsschlüssel kombiniert werden und die kombinierten Daten unter Verwendung des privaten Schlüssels der Ausgabeorganisation verschlüsselt werden. Auf diese Weise können die Prozessdaten und der Abbildungsschlüssel während der Verifizierung unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels der Ausgabeorganisation abgerufen werden, jedoch ist es beinahe unmöglich, die Prozessdaten und die Abbildungsdaten, wie sie während der Registrierung erzeugt werden, ohne Kenntnis des privaten Schlüssels der Ausgabeorganisation zu fälschen.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen erlauben die Authentifizierungsdaten eine Verifizierung persönlicher Einzelheiten, wie des Namens und der Adresse, einer Einzelperson. Es ist ersichtlich, dass bei einigen Anwendungen nur die Berechtigung der Einzelperson, eine Handlung auszuführen, wie in einen eingeschränkten Bereich einzutreten, getestet werden muss, weswegen eine Speicherung persönlicher Daten innerhalb der Authentifizierungsdaten nicht wesentlich ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform bestehen die in der Kennkarte gespeicherten persönlichen Daten aus einer Bezugsnummer für eine entfernte Datenbank, die persönliche Einzelheiten für die Einzelperson speichert, die der Kennkarte zugeordnet ist. Beispielsweise kann die Bezugsnummer eine nationale Versicherungsnummer oder eine Sozialversicherungsnummer sein, die es ermöglicht, Einzelheiten zur Einzelperson aus einer Datenbank abzurufen. Auf diese Weise ist die Menge persönlicher Daten verringert, die in der Kennkarte zu speichern sind.
Die 2 veranschaulicht schematisch ein Authentifizierungsschema, das eine weitere Ausführungsform der Erfindung bildet. Wie dargestellt, wird, beim Registrierprozess, ein Bild der Iris eines Auges einer zu registrierenden Einzelperson durch einen Scanner eingescannt (Schritt E1), und die sich ergebenden Bilddaten werden verarbeitet, um eine Biometriezahl zu erzeugen (Schritt E3). Bei dieser Ausführungsform ist die Wiederholbarkeit betreffend die erzeugte Biometriezahl unter Verwendung der Techniken zum Erzeugen wiederholbarer Zahlen, wie sie in der internationalen Patentanmeldung WO 02/098053 beschrieben sind, verbessert. Es wird eine Kennzahl erzeugt (Schritt E5), die völlig wahlfrei ist und in keiner Weise von der zu registrierenden Person abhängt. Bei dieser Ausführungsform wird die Kennzahl unter Verwendung eines Zufallszahlengenerators erzeugt. Dann wird Transformationsinformation erzeugt (Schritt E7), die anzeigt, wie die Biometriezahl in die Kennzahl zu transformieren ist, und diese Transformationsinformation wird ge meinsam mit der Kennzahl der zu registrierenden Person als Authentifizierungsinformation zur Verwendung bei einem folgenden Verifizierprozess abgespeichert.
Beim Verifizierprozess wird das Bild der Iris eingescannt (Schritt V1), und es wird eine Biometriezahl erzeugt (Schritt V3), was auf dieselbe Weise wie während des Registrierprozesses erfolgt. Dann werden die Biometriedaten unter Verwendung der gespeicherten Transformationsdaten transformiert (Schritt V5), um eine Kennzahl zu erzeugen. Diese erzeugte Kennzahl wird dann mit einer vorbestimmten Kennzahl verglichen (Schritt V7), und es erfolgt eine Entscheidung dahingehend, ob die Person, deren Iris abgescannt wurde, dieselbe wie diejenige Person ist oder nicht, deren Iris während der Registrierung abgescannt wurde (Schritt V5). Insbesondere wird bei dieser Ausführungsform, wenn die erzeugte Kennzahl und die vorab gespeicherte Kennzahl identisch sind, bestätigt, dass die Person dieselbe wie die während der Registrierung ist. Wenn jedoch die erzeugte Kennzahl und die vorab gespeicherte Kennzahl nicht gleich sind, zeigt dies, dass die Person von der registrierten Person verschieden ist.
Bei der zweiten Ausführungsform werden die Authentifizierungsdaten in einer entfernten Datenbank gespeichert. Bei einer alternativen Ausführungsform werden die gespeicherten Authentifizierungsdaten dazu verwendet, die Identität einer Partei in einer Videokonferenz zu authentifizieren. Insbesondere liefert die Partei zu Beginn der Videokonferenz Identifikationsinformation, die es ermöglicht, Authentifizierungsinformation zur Partei aus der entfernten Datenbank abzurufen. Das Video- und/oder Audiosignal für die Videokonferenz wird dann analysiert, um biometrische Daten herzuleiten, die für die Partei repräsentativ sind. Die biometrischen Daten werden unter Verwendung von Prozessdaten verarbeitet, wie sie in den Authentifizierungsdaten enthalten sind, um eine Biometriezahl zu erzeugen, und dann wird diese unter Verwendung der Authentifizierungsdaten mit einer Referenz-Biometriezahl verglichen, um die Identität der Partei zu authentifizieren.
Wie es bei der ersten und der dritten Ausführungsform beschrieben ist, ist es durch Erzeugen von Authentifizierungsdaten unter Verwendung eines Bildwerts möglich, die Erkennung irgendeines Fälschungsversuchs am Bild 3 auf der Kennkarte 1 zu ermöglichen. Vorzugsweise werden die Prozessdaten auch bei der Erzeugung der Authentifizierungsdaten verwendet, da es dadurch möglich ist, jeglichen Fälschungsversuch an den in der Kennkarte 1 gespeicherten Prozessdaten zu erkennen. Vorzugsweise werden die persönlichen Daten auch bei der Erzeugung der Authentifizierungsdaten verwendet, da es dadurch möglich ist, eine Fälschung an den persönlichen Einzelheiten auf der Kennkarte 1 zu erkennen.
Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsformen ein biometrischer Wert mit Prozessdaten und persönlichen Daten verkettet wird, um die Identifikation zu erzeugen, sind andere Kombinationsformen (beispielsweise Addition) möglich. Ferner müssen nur ausgewählte Teile des biometrischen Werts, der Prozessdaten und der persönlichen Daten verwendet werden.
Bei der ersten bis dritten Ausführungsform wird ein aus den Identifikationsdaten hergeleiteter Einweg-Hashwert unter Verwendung des RSA-Algorithmus verschlüsselt. Es ist zu beachten, dass andere Verschlüsselungsalgorithmen verwendet werden können, jedoch ist es bevorzugt, den privaten Schlüssel eines asymmetrischen Verschlüsselungsalgorithmus zu verwenden, da dadurch die Sicherheit des Authentifizierungssystems dadurch verbessert wird, dass es möglich ist, den Einweg-Hashwert unter Verwendung eines öffentlichen Schlüssels wiederzugewinnen, während eine Fälschung am Inhalt des Einweg-Hashwerts verhindert ist.
Es ist nicht wesentlich, den Hashing-Algorithmus vor der Verschlüsselung auf die Identifikationsdaten anzuwenden. Jedoch ist es bevorzugt, dies auszuführen, wenn zur Kennung Daten gehören, deren Geheimhaltung zu schützen ist. Beispielsweise ist die Verwendung des Hashing-Algorithmus bevorzugt, wenn die Kenndaten die gesamte Biometriezahl oder Bildzahl, oder einen Teil derselben, anzeigen.
Bei der ersten Ausführungsform werden biometrische Daten für einen Benutzer der Kennkarte, in Form eines Bilds, auf der Kennkarte 1 gespeichert. Dann kann ein Bediener des Kartenlesers 141 das auf dem Bild dargestellte Gesicht mit dem Gesicht des Benutzers vergleichen. Jedoch können auch andere Arten biometrischer Daten verwendet werden. Beispielsweise könnten ein Fingerabdruck, eine gescannte Iris oder eine gescannte Retina verwendet werden.
Bei einer alternativen Ausführungsform vergleicht der Kartenleser automatisch das auf dem Bild dargestellte Gesicht mit dem Gesicht des Benutzers. Insbe sondere beinhaltet der Kartenleser eine Kamera, die ein Bild des Gesichts des Benutzers aufzeichnet und die sich ergebenden Bilddaten mit Bilddaten für das Bild auf der Kennkarte 1 vergleicht.
Für einige Arten biometrischer Daten speichert die Kennkarte 1 nicht dieselben, sondern vielmehr erhält das Kartenherstellsystem und der Kartenleser die biometrischen Daten direkt vom Benutzer der Kennkarte 1. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein Fingerabdruck, eine gescannte Iris oder eine gescannte Retina verwendet wird.
Wenn als biometrische Daten ein Fingerabdruck verwendet wird, wird der Scanner 23 des Kartenherstellsystems gemäß der ersten Ausführungsform durch einen Fingerabdrucksensor ersetzt, und der Bildscanner 143 des Kartenlesers 141 der ersten Ausführungsform wird durch einen Fingerabdrucksensor ersetzt. In ähnlicher Weise werden, wenn als biometrische Daten eine gescannte Iris verwendet wird, der Scanner 23 des Kartenherstellsystems und der Bildscanner 143 des Kartenlesers 141 durch Irisscanner ersetzt, und wenn als biometrische Daten eine gescannte Retina verwendet wird, werden der Scanner 23 des Kartenherstellsystems und der Bildscanner 143 des Kartenlesers 141 durch Retinascanner ersetzt.
Die internationalen Patentanmeldungen PCT/GB02/00626 und PCT/GB02/02512, deren Inhalte hier unter Bezugnahme eingeschlossen werden, beschreiben, wie ein biometrischer Wert erhalten werden kann, der für einen Fingerabdruck sowie eine Iris oder eine Retina repräsentativ ist.
Bei der ersten Ausführungsform wird der Rahmen 5 um das Bild des Benutzers herum dazu verwendet, durch den Kartenleser ein Referenz-Koordinatensystem zu erstellen. Alternativ könnten andere Merkmale auf der Karte dazu verwendet werden, das Referenz-Koordinatensystem zu erstellen. Wenn auf der Kennkarte keine zweckdienlichen Merkmale vorhanden sind, könnte die Kontur der Kennkarte dazu verwendet werden, ein Referenz-Koordinatensystem zu bilden. Bei einer Ausführungsform werden innerhalb des Strichcodes Ausrichtungsdaten gespeichert, die den Ort des Bilds in Bezug auf einen Bezugspunkt auf der Karte kennzeichnen, um die Verarbeitung zu erleichtern.
Die Erfindung findet auch bei der Identifikation anderer Lebewesen als von Menschen Anwendbarkeit. Beispielsweise könnte die Erfindung für Kleintierpäs se verwendet werden. Ferner könnte die Erfindung auch bei unbelebten Gegenständen, wie Schmucksteinen, angewandt werden, die über ein eindeutiges, charakterisierendes, physikalisches Merkmal verfügen, das gemessen werden kann, um physische Daten zu bestimmen, und diese physischen Daten werden verarbeitet, um einen physikalischen Wert zu bestimmen, der für den unbelebten Gegenstand repräsentativ ist, wie auch Prozessdaten, was auf dieselbe Weise wie für die biometrischen Daten bei den Ausführungsformen erfolgt.
Bei den dargestellten Ausführungsformen wird die Wiederholbarkeit eines biometrischen Werts durch systematische Adaption auf eine Weise verbessert, bei der Eigenschaften des Bilds entsprechend Prozessdaten gemessen werden, die durch einen Trainingsprozess erzeugt werden. Die Art, gemäß der die Verarbeitung der Bilddaten ausgeführt wird, um zu einem Bildwert zu gelangen, ist grundsätzlich von herkömmlichen Messsystemen verschieden.
Herkömmlicherweise ist die Art, gemäß der eine Messung ausgeführt wird, durch das Erfordernis beschränkt, dass die sich ergebende Zahl einem Messstandard genügt. Beispielsweise wird ein Abstand herkömmlicherweise so gemessen, dass er dem internationalen System von Messeinheiten (dem SI-System) genügt, damit der Abstandswert mit anderen Abstandswerten verglichen werden kann. Das herkömmliche Messsystem konzentriert sich darauf, die Genauigkeit der Messung innerhalb der Einschränkungen durch den Messstandard zu maximieren.
Beim in den veranschaulichten Ausführungsformen beschriebenen Identifikationssystem wurde erkannt, dass dann, wenn ein biometrischer Wert erzeugt wird, die Genauigkeit desselben im Vergleich zu einem Messstandard unwesentlich ist, dagegen die Wiederholbarkeit desselben wesentlich ist. Daher wurden die herkömmlichen Einschränkungen in Zusammenhang mit dem Erhalten genauer Messwerte verworfen, und es wurden stattdessen Techniken zum Verbessern der Wiederholbarkeit des biometrischen Werts entwickelt.
Insbesondere wird, bei der dargestellten Ausführungsform, während des Kartenherstellprozesses, eine Anzahl von Messungen an den biometrischen Daten (dem Foto 21) ausgeführt, und dann wird die Empfindlichkeit des biometrischen Werts (des Bildwerts) auf Variationen der Messwerte analysiert. Dann ermittelt das Kartenherstellsystem Prozessanweisungen (den Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor), der die Messwerte modifiziert, um die Empfindlichkeit des biometrischen Werts auf Änderungen der Messwerte zu verringern.
Wie es bei der ersten Ausführungsform beschrieben ist, kann ein stabiler Satz von Merkmalen dadurch erhalten werden, dass eine beliebige (in demjenigen Sinn, dass keine Beziehung zu den analogen Daten besteht) Unterteilung der analogen Daten in getrennte Teile angewandt wird (beispielsweise wird bei einem zweidimensionalen Array von Bilddaten ein Gitter angewandt). Anstatt dass eine beliebige Segregation der analogen Daten ausgeführt wird, könnten die Daten entsprechend dem Informationsinhalt derselben segregiert werden, um Merkmale zu erzeugen. Beispielsweise könnten die Größen der Gitterzellen über das zweidimensionale Datenarray hinweg abhängig von der Art variiert werden, gemäß der die Daten über es hinweg variieren. Alternativ könnten die Merkmale von sich aus einen Teil des Informationsinhalts der biometrischen Daten bilden (beispielsweise Minutiae innerhalb eines Fingerabdrucks).
Bei der ersten Ausführungsform wendet der Merkmalsschablonegenerator das Gitter an, und er schließt Gitterzellen vor der Normierung der Gitterzellengrauwerte aus. Alternativ könnten die Grauwerte normiert werden, bevor das Gitter unter Verwendung von Graupegelwerten für das gesamte Bild angewandt wird.
Bei der ersten Ausführungsform wird der Attributwert durch Ausführen eines Abschneidens eines Messwerts auf einen ganzzahligen Wert bestimmt. Dies bedeutet, dass die Doppeldeutigkeit des Attributwerts dann am größten ist, wenn der Messwert nahe an einem ganzzahligen Wert liegt, da dann die Wahrscheinlichkeit, dass der Messwert bei einer folgenden Messung kleiner als der ganzzahlige Wert ist, ungefähr der Wahrscheinlichkeit entspricht, dass der Messwert größer als der Messwert ist. Daher wird bei der ersten Ausführungsform der Messwert so versetzt, dass er ungefähr in der Mitte zwischen zwei ganzzahligen Pegeln liegt. Bei einer alternativen Ausführungsform wird der Attributwert dadurch bestimmt, dass ein Messwert auf den nächstliegenden ganzzahligen Wert gerundet wird. In diesem Fall tritt die größte Doppeldeutigkeit für Messwerte ungefähr in der Mitte zwischen zwei benachbarten ganzzahligen Werten auf, weswegen ein Versatzvektor zum Verschieben des Messwerts zu einem ganzzahligen Wert hin erzeugt wird. Im Allgemeinen kann der Bereich von Messwerten, die einem Attributwert entsprechen, wahlfrei eingestellt werden.
Bei der ersten Ausführungsform wird, um den Wert der im Doppeldeutigkeitsauflösungsvektor gespeicherten Daten abzusenken, ein Kleinversatzvektor verwendet, der einen Versatzvektor in Form einer Zahl auf der Basis drei speichert, um den Messwert so zu verschieben, dass er im Bereich von 0,33 Einheiten liegt. Es ist zu beachten, dass eine Zahl auf der Basis zwei dazu verwendet werden könnte, den Messwert so zu verschieben, dass er in einem Bereich von 0,5 Einheiten liegt, und eine Zahl auf der Basis vier dazu verwendet werden könnte, den Messwert so zu verschieben, dass er in einem Bereich von 0,25 Einheiten liegt, usw. Je höher die für den Versatzwert verwendete Basis ist, um so größer ist die Wiederholbarkeit des biometrischen Werts. Jedoch ist die im Versatzvektor zu speichernde Datenmenge um so größer, je höher die für den Versatzwert verwendete Basis ist.
Bei einer Ausführungsform kann das Kartenherstellsystem die für den Versatzvektor für verschiedene Basiszahlen benötigte Datenmenge berechnen und dann die höchste Basiszahl, die abspeicherbar ist, auswählen. In diesem Fall wird die für den Versatzvektor verwendete Basiszahl vorzugsweise als Teil des Doppeldeutigkeitsauflösungsvektors abgespeichert.
Bei der ersten Ausführungsform sind jedem zum Bestimmen der Zahl (jedes Datenwerts) verwendeten Attributwert drei Fehlerkorrekturwerte zugeordnet. Jedoch sind die höher signifikanten Bits des Datenwerts stabiler als die niedriger signifikanten Bits, und daher kann die Verwendung der Fehlerkorrekturdaten effizienter gemacht werden. Bei einer alternative Ausführungsform werden getrennte Fehlerkorrekturdaten für jedes Bit eines Datenwerts verwendet, wobei die Menge der Fehlerkorrekturbits pro Datenbit vom höchstsignifikanten Bit zum geringstsignifikanten Datenbit zunimmt.
Eine Alternative zur Verwendung des beschriebenen Fehlerkorrekturvektors besteht im Erzeugen mehrerer Chargen analoger Daten zum Erzeugen mehrerer stabilisierter Merkmalsschablonen, mit anschließender Verwendung eines Abstimmschemas zum Erkennen der am häufigsten auftretenden Attributwerte über die mehreren stabilisierten Merkmalsschablonen hinweg.
Beim beschriebenen Kartenherstellsystem wählt ein Bediener aus, welche Teile eines Bilds zum Erzeugen des Bildwerts zu verwenden sind. Alternativ würden herkömmliche Bildverarbeitungsoperationen ausgeführt werden, um Makrozellen zu erkennen, die charakteristische Gesichtsmerkmale enthalten.
Es ist zu beachten, dass die Gittergrößen für die Makrozellen und die Gitterzellen variiert werden können. Vorzugsweise enthält eine Makrozelle eine ge naue Anzahl von Gitterzellen, da dies die ausgeführte Verarbeitung vereinfacht. Jedoch ist dies nicht wesentlich, da beispielsweise die Gitteranwendeeinrichtung alle Gitterzellen ausschließen könnte, die nicht vollständig in eine einzelne Makrozelle fallen.
Wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, ist ein wiederholbarer biometrischer Wert unter Verwendung eines Doppeldeutigkeitsauflösungsvektors und eines Fehlerkorrekturvektors erzielbar. Bei anderen Ausführungsformen wird nur der Fehlerkorrekturvektor verwendet.
Ein alternatives Beispiel eines Systems zum Erhalten einer wiederholbaren Zahl aus einem Bild einer Iris unter Verwendung einer Fehlerkorrekturcodierung ist im Artikel "On the relation of error correction and cryptography to an offline biometric based identification scheme", WCC99, Workshop on Coding and Cryptography, Januar 1999, Paris, Frankreich beschrieben. Gemäß diesem Artikel wird ein biometrischer Wert erzeugt, und dann wird ein herkömmlicher Fehlererkennungs- und -korrekturalgorithmus dazu verwendet, Fehlerkorrekturdaten zu erzeugen. Diese Fehlerkorrekturdaten werden dann zum Gebrauch bei anschließenden Messungen des biometrischen Werts abgespeichert.
Bei der ersten Ausführungsform zeigt die Kennkarte 1 aufgeschriebene persönliche Einzelheiten 7, und sie verfügt auch über die im Strichcode 9 abgespeicherten persönlichen Einzelheiten. Es ist zu beachten, dass die aufgeschriebenen persönlichen Einzelheiten nicht wesentlich sind, wenn der Kartenleser 1 die persönlichen Einzelheiten anzeigt.
Bei der ersten bis dritten Ausführungsform ist eine Identifikationseinrichtung in Form einer Kennkarte hergestellt. Es ist zu beachten, dass auf dieselbe Weise ein Pass, ein Führerschein, eine Bibliothekskarte oder eine Kreditkarte hergestellt werden könnten, die die Merkmale der veranschaulichten Kennkarte enthalten.
Bei einer Ausführungsform werden Authentifizierungsdaten für eine vorhandene Kennkarte erzeugt. Die Authentifizierungsdaten können zu einer vorhandenen Kennkarte hinzugefügt oder angefügt werden, auf einem gesonderten Träger abgespeichert werden, oder gemeinsam mit Authentifizierungsdaten in Zuordnung zu anderen Kennkarten in einer zentralen Datenbank abgespeichert werden.
Es ist auch möglich, dass einer Identifikationseinrichtung mehrere Ausgabeorganisationen zugeordnet sind, wobei jede Ausgabeorganisation jeweils verschiedene Authentifizierungsdaten erzeugt und auf der Kennkarte, oder einem separaten Dokument, speichert. Beispielsweise könnten Visastempel für einen Pass eine digitale Signatur enthalten, die unter Verwendung des Bilds im Pass hergeleitet wurde. Auf diese Weise trägt, wenn eine Visumsausgabeorganisation mit der Echtheit des Passes einverstanden ist, der Visumsstempel dazu bei, jeglichen Fälschungsversuch am Pass nach der Ausgabe des Visums zu erkennen.
Bei der ersten und dritten Ausführungsform werden die persönlichen Daten, die Prozessdaten und die digitale Signatur in einem Strichcode auf einer Karte gespeichert. Jedoch könnten andere Trägerformen verwendet werden. Beispielsweise könnte die Identifikationseinrichtung in Form einer Smart Card oder eines Hochfrequenz-ID(RFID)-Etiketts vorliegen, in welchem Fall die persönlichen Daten, die Prozessdaten und die digitale Signatur in einem elektronischen Speicher gespeichert werden könnten.
Beim Kartenleser gemäß der ersten Ausführungsform wird ein zugehöriger Strichcodeleser dazu verwendet, den Strichcode 9 auf der Kennkarte 1 zu lesen. Bei einer alternativen Ausführungsform scannt der Bildscanner die gesamte Kennkarte 1, und eine Mustererkennungssoftware sucht die im Strichcode 9 gespeicherten Daten heraus.
Die Verarbeitung der biometrischen Daten kann entweder durch eine Hardwarevorrichtung, auf einem Computer laufende Software oder durch Unterteilung zwischen einer Hardwarevorrichtung und auf einem Computer laufende Software ausgeführt werden. Da viele Verarbeitungsoperationen für verschiedene Quellen analoger Daten geeignet sind, ist die Erfindung zur Realisierung in Software unter Verwendung einer objektorientierten Programmiersprache wie Java oder C++ gut geeignet.
Wie beschrieben, erstreckt sich die Erfindung nicht nur auf Computergeräte und in solchen ausgeführte Prozesse, sondern auch auf Computerprogramme, insbesondere Computerprogramme auf oder in einem Träger, die dazu ausgebildet sind, die Erfindung zu realisieren. Das Computerprogramm kann in Form eines Quellcodes, eines Objektcodes, eines Codes zwischen einem Quell- und einem Objektcode, wie in teilweise kompilierter Form, oder in jeder beliebigen an deren Form vorliegen, die zur Verwendung bei der Realisierung der Prozesse gemäß der Erfindung geeignet ist.
Der Träger kann eine Einheit oder eine Vorrichtung sein, die ein Programm transportieren kann. Beispielsweise kann der Träger aus einem Speichermedium wie einem ROM, beispielsweise einem CD-ROM oder einem Halbleiter-ROM, bestehen, oder aus einem magnetischen Aufzeichnungsträger, beispielsweise einer Diskette oder einer Festplatte. Ferner kann der Träger ein übertragbarer Träger wie ein elektrisches oder optisches Signal sein, das durch ein elektrisches oder optisches Kabel oder durch Funk oder andere Maßnahmen transportiert werden kann. Wenn das Programm in einem Signal verkörpert wird, das direkt durch ein Kabel oder eine andere Vorrichtung oder Maßnahme transportierbar ist, kann der Träger aus einem derartigen Kabel oder einer anderen Vorrichtung oder Maßnahme bestehen. Alternativ kann der Träger ein integrierter Schaltkreis sein, in den das Programm eingebettet ist, wobei er dazu ausgebildet ist, die relevanten Prozesse auszuführen, oder er bei der Ausführung derselben verwendbar ist.

Claims

Verfahren zum Erzeugen von Authentifizierungsdaten zur Authentifizierung eines Gegenstands, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Empfangen (53) von physischen Daten, die physische Eigenschaften des Gegenstands darstellen, Verarbeiten (57, 59) der physischen Daten durch Ausführen einer vorgegebenen Verarbeitungsoperation zum Erzeugen i) einer Bezugsnummer, deren Wert den Gegenstand repräsentiert, und ii) von Variabilitätskorrekturdaten zur Verbesserung der Wiederholbarkeit der Erzeugung der Bezugsnummer, Erzeugen (63) von Identifikationsdaten, die zumindest einen Teil der Bezugsnummer und zumindest einen Teil der Variabilitätskorrekturdaten umfassen, Verschlüsseln (65) der erzeugten Identifikationsdaten, wobei der Verschlüsselungsschritt das Anwenden eines Einweg-Verschlüsselungsalgorithmus auf die Identifikationsdaten zum Erzeugen eines Hashwerts und das Anwenden eines Zweiwege-Verschlüsselungsalgorithmus zum Verschlüsseln des erzeugten Hashwerts umfasst, und Erzeugen (67) von Authentifizierungsdaten, die die Variabilitätskorrekturdaten und die verschlüsselten Daten, aber nicht die Bezugsnummer, enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verschlüsselungsschritt das Anwenden des Secure-Hashing-Algorithmus zum Erzeugen des Hashwerts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Anwenden des Zweiwege-Verschlüsselungsalgorithmus das Verschlüsseln des Hashwerts mittels des privaten Schlüssels eines asymmetrischen Verschlüsselungsalgorithmus umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend das Empfangen persönlicher Daten für den Gegenstand, wobei das Erzeugen der Authentifizierungsdaten das Erzeugen von Authentifizierungsdaten, die die persönlichen Daten umfassen, umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verarbeitungsschritt umfasst: Empfangen von zumindest einem Trainingssatz von physischen Daten, Durchführen einer Reihe von Messungen an dem zumindest einem Trainingssatz physischer Daten bzw. an jedem davon zum Erhalten einer entsprechenden Reihe von Messwerten für den bzw. jeden Trainingssatz, Analysieren der Sensibilität der erzeugten Bezugsnummer auf Änderungen im Messwert für zumindest einen der Reihen von Messwerten und Bestimmen von zumindest einer Prozessanweisung, die dazu dient, die Verarbeitung des Messwerts zu modifizieren, um die Sensibilität der Bezugsnummer auf Änderungen im Messwert zu verringern, und Erzeugen der Variabilitätskorrekturdaten mittels der bestimmten Verarbeitungsanweisungen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Verarbeitungsschritt umfasst: Empfangen von zumindest einem Trainingssatz physischer Daten, Durchführen einer Reihe von Messungen an dem zumindest einen Trainingssatz physischer Daten bzw. an jedem davon zum Erhalten einer entsprechenden Reihe von Messwerten für den bzw. jeden Trainingssatz, Erzeugen der Bezugsnummer mittels der erzeugten Messwerte, Erzeugen von Fehlerkorrekturdaten für die erzeugte Bezugsnummer, und Erzeugen von Variabilitätskorrekturdaten mittels der erzeugten Fehlerkorrekturdaten.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die bzw. jede Reihe von Messwerten in eine erste und eine zweite Teilmenge aufgetrennt wird, wobei beim Erzeugen der Bezugsnummer die Bezugsnummer mittels der bzw. jeder ersten Teilmenge erzeugt wird, und wobei das Erzeugen der Variabilitätskorrekturdaten das Transformieren der Fehlerkorrekturdaten mittels der bzw. jeder zweiten Teilmenge zum Erzeugen zumindest eines Teils der Variabilitätskorrekturdaten umfasst.
Verfahren zur Authentifizierung eines Gegenstands, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Beziehen (161) von Authentifizierungsdaten, die verschlüsselte Daten umfassen, die einen Hinweis auf eine Bezugsnummer enthalten, deren Wert einen Referenzgegenstand repräsentiert, und von Variabilitätskorrekturdaten, die sich auf die Erzeugung der Bezugsnummer beziehen, Entschlüsseln (163) der verschlüsselten Daten zur Erzeugung entschlüsselter Daten, Empfangen (169) von physischen Daten, die mit physischen Eigenschaften des Gegenstands verknüpft sind, Verarbeiten (171) der physischen Daten mittels der Variabilitätskorrekturdaten zum Erzeugen einer Testnummer, und Testen (173) der Gleichheit der Bezugsnummer und der Testnummer mittels der bezogenen Authentifizierungsdaten und der erzeugten Testnummer zum Bestimmen der Authentizität des Testgegenstands, wobei das Testen das Erzeugen von Testidentifikationsdaten mittels zumindest eines Teils der Testnummer und zumindest eines Teils der Variabilitätskorrekturdaten, das Anwenden eines Einweg-Verschlüsselungsalgorithmus auf die Testidentifikationsdaten zum Erzeugen eines Test-Hashwerts und das Testen (175) der Gleichheit des Test-Hashwerts und der entschlüsselten Daten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Testen das Anwenden des Secure-Hashing-Algorithmus auf die Testidentifikationsdaten zum Erzeugen des Test-Hashwerts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Entschlüsseln das Entschlüsseln der verschlüsselten Daten mittels des öffentlichen Schlüssels eines asymmetrischen Verschlüsselungsalgorithmus umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Authentifizierungsdaten Transformationsdaten umfassen, und wobei das Erzeugen der Testidentifikationsdaten das Transformieren der Testnummer mittels der Transformationsdaten zum Erzeugen einer Testidentifikationsnummer und das Erzeugen der Testidentifikationsdaten mittels zumindest eines Teils der Testidentifikationsnummer umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner umfassend das Empfangen persönlicher Daten für den Gegenstand, der authentifiziert wird, wobei das Erzeugen der Testidentifikationsdaten das Erzeugen der Testidentifikationsdaten umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Testen das Vergleichen des Test-Hashwerts und der entschlüsselten Daten umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das Testen die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen von Zeichendaten, und Anwenden eines mathematischen Algorithmus auf die Zeichendaten mittels entweder des Test-Hashwerts oder der entschlüsselten Daten als ein Parameter des Algorithmus zum Erzeugen eines ersten Ergebnisses, und Anwenden des mathematischen Algorithmus auf die Zeichendaten mittels des jeweils anderen des Test-Hashwerts und der entschlüsselten Daten als einen Parameter des Algorithmus zum Erzeugen eines zweiten Ergebnisses, und Vergleichen des ersten Ergebnisses mit dem zweiten Ergebnis.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das Testen die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen von Zeichendaten, und Anwenden eines ersten mathematischen Algorithmus auf die Zeichendaten mittels entweder des Test-Hashwerts oder der entschlüsselten Daten als einen Parameter des Algorithmus zum Erzeugen eines ersten Ergebnisses, und Anwenden eines zweiten mathematischen Algorithmus der das Inverse des ersten mathematischen Algorithmus ist, auf die Zeichendaten mittels des jeweils anderen des Test-Hashwerts und der entschlüsselten Daten als einen Parameter des Algorithmus zum Erzeugen eines zweiten Ergebnisses, und direktes Vergleichen der Zeichendaten und des zweiten Ergebnisses.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei der Gegenstand ein Mensch ist.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend das Messen einer unterscheidungskräftigen physischen Eigenschaft des Menschen zum Erzeugen der physischen Daten.
Vorrichtung zum Erzeugen von Authentifizierungsdaten zum Authentifizieren eines Gegenstands, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Empfänger (53), der dazu ausgelegt ist, physische Daten zu empfangen, die physische Eigenschaften des Gegenstand repräsentieren, einen Prozessor (57), der dazu ausgelegt ist, eine vorgegebene Verarbeitungsoperation an den physikalischen Daten zum Erzeugen i) einer Bezugsnummer, deren Wert den Gegenstand repräsentiert, und ii) von Variabilitätskorrekturdaten zum Verbessern der Wiederholbarkeit der Erzeugung der Bezugsnummer durchzuführen, einen Identifikationsdatengenerator (63), der dazu ausgelegt ist, Identifikationsdaten, die zumindest einen Teil der Bezugsnummer und zumindest einen Teil der Variabilitätskorrekturdaten umfassen, zu erzeugen, eine Verschlüsselungseinrichtung (65), die dazu ausgelegt ist, die erzeugten Identifikationsdaten zum Erzeugen von verschlüsselten Daten zu verschlüsseln, wobei die Verschlüsselungseinrichtung (65) dazu ausgelegt ist, einen Einweg-Verschlüsselungsalgorithmus auf die Identifikationsdaten zum Erzeugen eines Hashwerts anzuwenden und einen Zweiwege-Verschlüsselungsalgorithmus zum Verschlüsseln des erzeugten Hashwerts anzuwenden, und einen Authentifizierungsdatengenerator (67), der dazu ausgelegt ist, Authentifizierungsdaten, die die Variabilitätskorrekturdaten und die verschlüsselten Daten aber nicht die Bezugsnummer enthalten, zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Verschlüsselungseinrichtung (65) dazu ausgelegt ist, den Secure-Hashing-Algorithmus auf die Identifikationsdaten zum Erzeugen des Hashwerts anzuwenden.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Verschlüsselungseinrichtung (65) dazu ausgelegt ist, den Hashwert mittels des privaten Schlüssels eines asymmetrischen Verschlüsselungsalgorithmus zu verschlüsseln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, ferner umfassend einen Empfänger (55), der dazu ausgelegt ist, persönliche Daten für den Gegenstand zu empfangen, wobei der Authentifizierungsdatengenerator (67) dazu ausgelegt ist, Authentifizierungsdaten, die die persönlichen Daten umfassen, zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei der Prozessor (57) dazu ausgelegt ist: zumindest einen Trainingssatz physischer Daten zu empfangen, eine Reihe von Messungen an dem zumindest einen Trainingssatz physischer Daten oder jedem davon zum Erhalten einer entsprechenden Reihe von Messwerten für den bzw. jeden Trainingssatz durchzuführen, die Sensibilität der erzeugten Bezugsnummer auf Änderungen im Messwert für zumindest eine der Reihen von Messwerten zu analysieren und zumindest eine Prozessanweisung zu bestimmen, die dazu ausgelegt ist, die Verarbeitung des Messwerts zum Verringern der Sensibilität der Bezugsnummer auf Änderungen im Messwert zu modifizieren, und die Variabilitätskorrekturdaten mittels der bestimmten Verarbeitungsanweisungen zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei der Prozessor (57) dazu ausgelegt ist: zumindest einen Trainingssatz physischer Daten zu empfangen, eine Reihe von Messungen an dem zumindest einen Trainingssatz physischer Daten oder jedem davon zum Erhalten einer entsprechenden Reihe von Messwerten für den bzw. jeden Trainingssatz durchzuführen, die Bezugsnummer mittels der erzeugten Messwerte zu erzeugen, Fehlerkorrekturdaten für die erzeugte Bezugsnummer zu erzeugen, und Variabilitätskorrekturdaten mittels der erzeugten Fehlerkorrekturdaten zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Prozessor (57) dazu ausgelegt ist: die bzw. jede Reihe von Messwerten in eine erste und eine zweite Teilmenge aufzutrennen, die Bezugsnummer mittels der bzw. jeder ersten Teilmenge zu erzeugen und die Fehlerkorrekturdaten mittels der bzw. jeder zweiten Reihe zum Erzeugen zumindest eines Teils der Variabilitäskorrekturdaten zu transformieren.
Vorrichtung zum Authentifizieren eines Gegenstands, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Bezugseinrichtung (161), die dazu dient, Authentifizierungsdaten, die verschlüsselte Daten umfassen, die einen Hinweis auf eine Bezugsnummer enthalten, die einen Referenzgegenstand repräsentiert, und Variabilitätskorrekturdaten, die sich auf die Erzeugung der Bezugsnummer beziehen, zu beziehen, eine Eetschlüsselungseinrichtung (223), die dazu ausgelegt ist, die verschlüsselten Daten zum Erzeugen entschlüsselter Daten zu entschlüsseln, einen Empfänger (169), der dazu ausgelegt ist, physische Daten zu empfangen, die mit physischen Eigenschaften des Gegenstands verknüpft sind, einen Prozessor (171), der dazu ausgelegt ist, die physischen Daten mittels der Variabilitätskorrekturdaten zum Erzeugen einer Testnummer zu verarbeiten und eine Testeinrichtung (173, 175), die dazu ausgelegt ist, die Gleichheit der Bezugsnummer und der Testnummer mittels der bezogenen Authentifizierungsdaten und der erzeugten Testnummer zum Bestimmen der Authentizität des Testgegenstands zu überprüfen, wobei die Testeinrichtung (173, 175) einen Testidentifikationsdatengenerator (173) umfasst, der dazu ausgelegt ist, Testidentifikationsdaten mittels zumindest eines Teils der Testnummer und zumindest eines Teils der Variabilitätskorrekturdaten zu erzeugen, und eine Verschlüsselungseinrichtung (221), die dazu ausgelegt ist, einen Einweg-Verschlüsselungsalgorithmus auf die Testidentifikationsdaten zum Erzeugen eines Test-Hashwerts anzuwenden, umfasst, wobei die Testeinrichtung dazu ausgelegt ist, die Gleichheit des Test-Hashwerts und der entschlüsselten Daten zu überprüfen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Verschlüsselungseinrichtung (221) dazu ausgelegt ist, den Secure-Hashing-Algorithmus auf die Testidentifikationsdaten zum Erzeugen des Test-Hashwerts anzuwenden.
Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, wobei die Entschlüsselungseinrichtung (223) dazu ausgelegt ist, die verschlüsselten Daten mittels des öffentlichen Schlüssels eines asymmetrischen Verschlüsselungsalgorithmus zu entschlüsseln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei die Authentifizierungsdaten Transformationsdaten umfassen und wobei die Vorrichtung ferner eine Transformationseinrichtung umfasst, die dazu ausgelegt ist, die Testnummer mittels der Transformationsdaten zum Erzeugen einer Testidentifikationsnummer zu transformieren, und wobei der Identifikationsdatengenerator dazu ausgelegt ist, Testidentifikationsdaten zu erzeugen, die zumindest einen Teil der Testidentifikationsnummer umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, ferner umfassend einen Empfänger, der dazu ausgelegt ist, persönliche Daten für den zu authentifizierenden Gegenstand zu empfangen, wobei der Identifikationsdatengenerator dazu ausgelegt ist, Testidentifikationsdaten mittels der persönlichen Daten zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei die Testeinrichtung dazu ausgelegt ist, die Testidentifikationsdaten und die entschlüsselten Daten zu vergleichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei die Testeinrichtung umfasst: einen Datengenerator (373), der zum Erzeugen von Zeichendaten ausgelegt ist, und eine Einrichtung zum Anwenden mathematischer Algorithmen, die dazu ausgelegt ist, einen mathematischen Algorithmus auf die Zeichendaten mittels entweder der Testidentifikationsdaten oder der verschlüsselten Daten als einen Parameter des Algorithmus zum Erzeugen eines ersten Ergebnisses anzuwenden und den mathematischen Algorithmus auf die Zeichendaten mittels der jeweils anderen der Testidentifikationsdaten und der entschlüsselten Daten als einen Parameter des Algorithmus zum Erzeugen eines zweiten Ergebnisses anzuwenden, und eine Vergleichseinrichtung (227), die zum Vergleichen des ersten und des zweiten Ergebnisses ausgelegt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei die Testeinrichtung umfasst: einen Datengenerator (373), der zum Erzeugen von Zeichendaten ausgelegt ist, und eine erste Einrichtung zum Anwenden mathematischer Algorithmen (375a), die dazu ausgelegt ist, einen ersten mathematischen Algorithmus auf die Zeichendaten mittels entweder der Testidentifikationsdaten oder der entschlüsselten Daten als einen Parameter des Algorithmus zum Erzeugen eines ersten Ergebnisses anzuwenden, und eine zweite Einrichtung (375b) zum Anwenden mathematischer Algorithmen, die dazu ausgelegt ist, einen zweiten mathematischen Algorithmus, der das Inverse des ersten mathematischen Algorithmus ist, auf die Zeichendaten mittels der jeweils anderen der Testidentifikationsdaten und der entschlüsselten Daten als einen Parameter des Algorithmus zum Erzeugen eines zweiten Ergebnisses anzuwenden, und eine Vergleichseinrichtung (227), die zum Vergleichen der Zeichendaten und des zweiten Ergebnisses ausgelegt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 35, ferner umfassend eine Messeinrichtung (271) für biometrische Daten, die dazu ausgelegt ist, unterscheidungskräftige physische Eigenschaften eines Menschen zu messen, um die physischen Daten zu erzeugen.
Speichergerät, das Anweisungen speichert, die Anweisungen enthalten, wie eine programmierbare Vorrichtung, ein Verfahren, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 15 beansprucht wird, ausführen zu lassen.
Signal, das Anweisungen überträgt, die Anweisungen enthalten, die eine programmierbare Vorrichtung, ein Verfahren, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 15 beansprucht wird, ausführen lassen.