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Analysis of the Forensic Preparation of Biometric Facial Features for Digital User Authentication
(2023)
Biometrics has become a popular method of securing access to data as it eliminates the need for users to remember a password. Although exploiting the vulnerabilities of biometric systems increased with their usage, these could also be helpful during criminal casework.
This thesis aims to evaluate approaches to bypass electronic devices with forged faces to access data for law enforcement. Here, obtaining the necessary data in a timely manner is critical. However, unlocking the devices with a password can take several years with a brute force attack. Consequently, biometrics could be a quicker alternative for unlocking.
Various approaches were examined to bypass current face recognition technologies. The first approaches included printing the user's face on regular paper and aimed to unlock devices performing face recognition in the visible spectrum. Further approaches consisted of printing the user's infrared image and creating three-dimensional masks to bypass devices performing face recognition in the near-infrared. Additionally, the underlying software responsible for face recognition was reverse-engineered to get information about its operation mode.
The experiments demonstrate that forged faces can partly bypass face recognition and obtain secured data. Devices performing face recognition in the visible spectrum can be unlocked with a printed image of the user's face. Regarding devices with advanced near-infrared face recognition, only one could be bypassed with a three-dimensional face mask. In addition, its underlying software provided evidence about the demands of face recognition. Other devices under attack remained locked, and their software provided no clues.
Das menschliche Gesicht verrät nicht nur die Identität, das Geschlecht oder das aktuelle Befinden einer Person, sondern bietet darüber hinaus, Informationen über das Alter. Die automatische Altersschätzung von Gesichtsbildern extrahiert diese Informationen und klassifiziert diese, um eine Altersschätzung zu erzeugen. Gekoppelt mit einem Gesichtserkennungssystem kann die Leistung der Gesichtserkennung erhöht werden oder eine altersbasierte Zugangskontrolle eingerichtet werden, die nur Gesichtsbilder der Person benötigt. Ziel dieser Arbeit ist es die Leistung eines zur Verfügung gestellten Algorithmus zur automatischen Altersschätzung zu evaluieren. Die Prüfung enthält auch die Beobachtung von Einflüssen auf die Leistung des Algorithmus. Die Evaluierung wurde mit einer eigens erstellten, kontrollierten Testmenge durchgeführt, umein möglichst genaues Ergebnis zu erhalten.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse von Videos mit Kinder- und Jugendschauspielern, die durch die Forensik-Analyse-Software X-Ways Forensics gecarvt und gefiltert und von dem Gesichtserkennungsprogramm SHORE des Fraunhofer Instituts für Integrierte Schaltungen bezüglich Alter und Geschlecht analysiert werden. Die Biometrische Unterscheidung des Alters ist besonders bei der Erkennung und Differenzierung zwischen legaler Erwachsenenpornographie und inkriminierter Kinder- sowie Jugendpornografie entscheidend. Die Ergebnisse werden unter verfahrensechten Umständen getestet und auf Gerichtsverwertbarkeit geprüft. Um Vergleiche mit ähnlichen Produkten und der manuellen Arbeit eines erfahrenen Ermittlers zu erstellen, werden Testdaten mit bekannten Parametern eingespeist und bezüglich Treffer- und Fehlergenauigkeit sowie Dauer verglichen.
In dieser Arbeit werden das Parameterbasierte Verfahren StyleFlow und das semantische System StyleClip untersucht um das StyleGan zu kontrollieren. Dabei sollen die gewählten Attribute bestmöglich editiert werden und sich dabei möglichst wenig gegenseitig beeinflussen. Zusätzlich Experimente auf realen Daten zeigen, dass durch die Invertierung in den Raum des StyleGan Fehler in den Attributen auftreten und bei der Editierung vermehrt Artefakte auftreten. In weiteren Untersuchungen werden die beiden Systeme genutzt, um zum einem Veränderungen entsprechend dem realen Verhalten durchzuführen und zum anderem eine Attributverteilung von Identitäten auf eine andere zu Übertragen. Dabei wird auch die Bildqualität allgemein und für eine Gesichtserkennung untersucht. Mit den untersuchten Systemen sind diese Operationen zu einem gewissen Maß möglich, dabei fällt die Bewertung aufgrund relativer Metriken schwierig.