Wie Gesichtserkennungssoftware das Reisen vereinfacht

Facial Recognition: Das Gesicht als Boarding-Pass [Gastbeitrag]
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Immer mehr Flughäfen setzen auf Gesichtserkennung, um die Identität von Passagieren zu prüfen. Sie erhoffen sich dadurch effizientere Abläufe bei der Sicherheitskontrolle oder beim Check-In. Wie die Technologie funktioniert und an welchen Stellen Chancen und Risiken liegen, zeigt dieser Beitrag.

Einen Flug bucht man heute bequem über das Internet und checkt auch online ein. Doch bei der Ankunft am Flughafen ist es dann vorbei mit der Convenience: Am Check-In-Schalter und bei der Sicherheitskontrolle stehen Reisende in langen Warteschlangen und müssen Papierdokumente vorzeigen, um sich identifizieren zu lassen. Das ist für den Einzelnen lästig und für die Betreiber mit hohem Personalaufwand verbunden.

Viele Flughäfen experimentieren daher mit digitalen Technologien, um Abläufe bei der Passagierabfertigung zu automatisieren. Eine wichtige Rolle spielt dabei Gesichtserkennungssoftware. Sie ist heute schon vielerorts in der Passkontrolle im Einsatz: Reisende legen dabei ihren elektronischen Pass auf einen Scanner, eine Kamera erfasst ihr Gesicht, und ein Computer vergleicht dann das live aufgenommene Foto mit dem im Reisepass.

Diese automatische Identifizierung ist schneller als die Kontrolle durch das Flughafenpersonal, sodass mehr Passagiere in gleicher Zeit überprüft werden können. Das reduziert die Wartezeiten an den Kontrollstellen. Zudem erhöht das Verfahren die Sicherheit, da auch ein Abgleich mit gesuchten Personen erfolgt. Einige Flughäfen gehen sogar noch einen Schritt weiter und testen Ansätze, die komplett ohne Pass auskommen. In Australien will man bis 2020 90 Prozent aller Einreisen allein über die biometrische Erkennung abwickeln.

Finnair testet Einchecken ohne Dokumente

Auch die finnische Fluggesellschaft Finnair will ein Reisen ohne Dokumente ermöglichen. Sie hat kürzlich Gesichtserkennung im Check-In-Bereich getestet. 1.000 Mitglieder des Vielfliegerprogramms nahmen daran teil. Sie mussten sich vorab über eine Android-App registrieren und dabei Name, Flugdaten und drei Fotos von sich angeben.

Am Flughafen brauchte der Reisende dann nichts weiter tun als auf den Check-In-Schalter zuzugehen. Dort war eine Kamera installiert, die drei Sekunden Zeit hatte, um den Passagier zu erkennen. Bis dieser am Schalter angekommen war, sollten bereits alle Daten auf dem Monitor des Mitarbeiters sichtbar sein, sodass dieser den Gast mit seinem Namen begrüßen konnte.

Die Anwendung lief also für den Kunden völlig unsichtbar im Hintergrund ab – ein wesentlicher Unterschied zu anderen Tests, bei denen Kunden an einem speziellen Terminal in eine Kamera starren müssen, um ein Foto zum Abgleich zu erzeugen. Diesen zusätzlichen Schritt im ohnehin schon umständlichen Boarding-Prozess wollte Finnair vermeiden und es den Kunden so angenehm wie möglich machen. Dazu war eine Technik nötig, die auch Fotos analysieren kann, die nicht frontal aufgenommen wurden.

Höhere Treffsicherheit und Akzeptanz durch 3D-Verfahren

Grundsätzlich läuft jede Gesichtserkennung ähnlich ab: Zunächst analysiert die Software ein Foto und versucht, ein menschliches Gesicht zu lokalisieren. Hat sie eins gefunden, sammelt sie Merkmale, die das Gesicht auf einzigartige Weise identifizieren. Dazu zählen vor allem die Anordnung von Augen, Wangenknochen, Nase und Mund sowie Hauttextur und -farbe. Die Software erstellt daraus einen „Gesichtsabdruck“, ähnlich wie einen Fingerabdruck, und vergleicht diesen schließlich mit einem existierenden Foto, um die Identität zu bestätigen.

Unterschiede gibt es in der Art, wie die Gesichtszüge vermessen werden: Bei 2D-Verfahren werden lediglich Größe, Position und Abstand von Augen, Nase, Mund etc. bestimmt. Dieses Verfahren kommt bei der automatischen Passkontrolle zum Einsatz, hat aber Schwächen, weil es sich austricksen lässt, indem man beispielsweise das Foto einer fremden Person vor die Kamera hält.

Bei 3D-Verfahren wird das Gesicht dagegen aus verschiedenen Winkeln gescannt. So lassen sich mehr Gesichtsmerkmale erfassen und auswerten. Das verbessert die Erkennungsrate und reduziert die Möglichkeit, die Technik zu täuschen. Laut US-Standardisierungsbehörde NIST liegt die Fehlerquote aktuell bei rund 0,8 Prozent. Damit eignen sich 3D-Verfahren auch für erhöhte Sicherheitsanforderungen. Außerdem können sie Bilder analysieren, auf denen Personen nur von der Seite zu sehen sind. Der Vorteil für den Benutzer: Er muss nur durch den von der Kamera erfassten Bereich laufen, und nicht direkt hineinblicken. Das erhöht die Akzeptanz.

Futurice kombiniert 3D-Technik mit Standard-Hardware

Aufgrund dieser Vorteile setzte auch Finnair auf das 3D-Verfahren. Futurice entwickelte für den Test das Setup und nutzte dabei einen bestehenden Erkennungsalgorithmus sowie allgemein verfügbare Hard- und Software: ein Touchscreen-PC, eine Kamera sowie eine cloudbasierte Anwendung. Die erfassten Daten – sowohl jene aus der App, als auch die von der Kamera – wurden vom Backend-System in eine nicht nachzuverfolgende biometrische ID verwandelt. So war es möglich, die registrierten Passagiere zu identifizieren, ohne Bilddateien speichern zu müssen.

Das Ergebnis der Erkennung wurde während des Tests direkt am Schalter von einem Futurice-Mitarbeiter manuell überprüft. Er hielt fest, wie viele Personen richtig erkannt wurden, aber auch wenn eine Person nicht erkannt wurde oder mit einer anderen Person verwechselt wurde. Dies half dabei, wertvolle Erkenntnisse für einen künftigen Einsatz der Technik zu gewinnen.

Wo die Technologie hakt

Technologien zur Gesichtserkennung weisen trotz rasanter Fortschritte in den letzten Jahren noch immer Mängel auf. Einer der kritischsten Faktoren ist die Beleuchtung: Ist das Gesicht nicht gleichmäßig ausgeleuchtet, sind also Schatten vorhanden, hat die Software Probleme, die Person zu erkennen.

Im Test von Finnair sollten die Passagiere daher über ihre App mindestens drei Fotos mit unterschiedlicher Belichtung einreichen. Die Beleuchtung am Flughafen war jedoch schwieriger zu kontrollieren: Hier gibt es künstliches ebenso wie natürliches Licht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen. Der eingesetzte Algorithmus war in der Kombination mit der richtigen Kamera jedoch in der Lage, mit der variierenden Beleuchtung umzugehen. Sie konnte daher als Fehlerquelle im Test weitgehend ausgeschlossen werden.

Schwierig wurde es für die Erkennungssoftware allerdings immer dann, wenn Passagiere eine Brille oder einen Hut trugen, der das Gesicht teilweise verdeckte. Dies war die Hauptursache für die Fälle, in denen das System eine Person nicht erkannte. Dies ist ein Problem mit dem die meisten gängigen Lösungen noch zu kämpfen haben, da die Augen eine wichtige Rolle für die Erkennung spielen. Jedoch gibt es erste Ansätze, die beispielsweise Brillen erkennen können und dann melden, dass die Person diese beim Passieren der Kontrolle abnehmen soll. So lassen sich weitere Fehlerquellen einfach ausschließen.

Knackpunkt Datenschutz

Datenschützer befürchten, dass der Einsatz von Gesichtserkennungssoftware die Privatsphäre der Bürger einschränken könnte. Das gilt vor allem, wenn man sie für die Überwachung einsetzt, um Straftäter oder verdächtige Personen schneller aufspüren zu können, aber auch in anderen Bereichen. Denn bei biometrischen Angaben handelt es sich um sensible Daten, deren Verarbeitung in der europäischen Datenschutz-Grundverordnung (GDPR) streng geregelt ist.

Unternehmen, die über den Einsatz von Gesichtserkennung nachdenken, müssen daher sicherstellen, dass die Verwendung der Daten klar beschränkt ist und sie nicht unnötig gespeichert werden. Die Passanten müssen explizit in die Verarbeitung ihrer Merkmale einwilligen. Im öffentlichen Bereich ist ein Hinweis auf Kameraüberwachungssysteme Pflicht.

Ein lukrativer Markt

Trotz der datenschutzrechtlichen Problematik entwickelt sich der Markt für Gesichtserkennung rasant: Derzeit ist er etwa 3 Mrd US-Dollar schwer, bis 2021 soll er sich nahezu verdoppeln. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig. Letztlich ist die Technik überall dort anwendbar, wo Personen identifiziert werden müssen: am Flughafen, beim Zugang zu Sicherheitsbereichen oder beim Einkauf mit Kreditkarte. Auch das Handy lässt sich mit einem Blick in die Kamera entsperren, wie Apple mit dem iPhone X beweist. Und die Supermarktkette Real testete 2016 Gesichtserkennung sogar an der Kasse, um personalisierte Werbung zu schalten.

Das zeigt: Die Möglichkeiten und Chancen durch Gesichtserkennung sind enorm. Entscheidend für den Erfolg ist dabei das positive Erlebnis für den Kunden, der keine PIN-Nummern mehr für Kartenzahlungen, und keinen Pass mehr zum Reisen benötigt. Doch wie bei jeder neuen Technik gibt es auch Grenzen – technische ebenso wie moralische.

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