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Projektbeispiele

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Biometrie-Innovation zur Sprecher-Verifikation auf mobilen Endgeräten

Gesprochene Sprache basiert auf so vielen sprechertypischen Merkmalen, dass sie nicht imitiert werden kann. Eine biometrische Sprecher-Verifikation auf Smartphones würde kommerziellen und forensischen Anwendungen ein Plus an Sicherheit erschließen. Die Hochschule Darmstadt als Mitglied im Center for Research in Security and Privacy (CRISP) entwickelte einen Prototyp für die Sprechererkennung und taufte das Projekt BioMobile. Projektpartner waren das Bundeskriminalamt (BKA) und die atip GmbH aus Frankfurt am Main. Gemeinsam gelang ihnen ein Durchbruch für neue Anwendungsfälle.
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Mobile Endgeräte verfügen über zahlreiche Sensoren und sind wegen ihres großen Funktionsumfanges allgegenwärtige Arbeitsmittel. Sie übernehmen heute schon entscheidende Aufgaben für die digitale Transformation von Industrie und Gesellschaft. Bisher waren Sicherheitsfunktionen auf Smartphones & Co., aber unzureichend oder aufwendig. Nutzer-Authentifizierung mittels Passwörtern und PIN ist umständlich; Fingerabdrucksensoren lassen sich überlisten. Im Projekt BioMobile wurde das Ziel definiert, mit der biometrischen Sprecher-Verifikation eine schnelle, sichere und beiläufige sowie robuste Nutzer-Authentifikation für den Einsatz auf mobilen Endgeräten zu entwickeln. 

 

BioMobile unterstützt die Identifikation von Straftätern

Die entwickelte BioMobile-App und die Forschungsarbeiten der Hochschule Darmstadt zeigen, wie Sprecher-Verifikation auch unter variierenden Umgebungsbedingungen robust erfolgen kann. Das BKA verspricht sich durch die robuste Sprechererkennung Unterstützung bei der Identifikation von Straftätern auch unter widrigen akustischen Verhältnissen. Die App könnte beispielsweise bei Erpressungen die forensische Arbeit mit Sprachanalysen von Telefongesprächen revolutionieren. Ein einmal angelegtes Sprachprofil gleicht einem Fingerabdruck und kann einen Täter auch Jahre später noch überführen. Die atip GmbH zählt zu den führenden deutschen Unternehmen im Bereich Voice Applications und Engines im Einsatz von Call Centern in Banken und Versicherungen. Die Sprechererkennung auf mobilen Endgeräten erweitert künftig ihr Portfolio um eine bisher nicht vorhandene Funktionalität. Die Anforderungen der atip-Kunden flossen daher in die Prototypentwicklung ein. So wurde die Anwendung betriebssystemübergreifend entwickelt. Ein einmal angelegtes Sprachprofil entspricht der Sicherheit eines 128-Bit-Schlüssels und ist damit vergleichsweise fälschungssicher. In der App ist die wesentliche Funktionalität in einer Bibliothek gekapselt, die unabhängig vom jeweiligen Betriebssystem einsatzfähig ist. Der App liegt ein modulares Baukastenprinzip zugrunde, das es in einfacher Weise ermöglicht, multimodale Biometrieverfahren zu integrieren. Zur Authentifizierung wird das Gesprochene durch die App in Sekundenbruchteilen kodiert und mit dem Sprachprofil verglichen. Durch diese technischen Spezifikationen erfüllt die Anwendung höchste Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit. Mittels der App kann bei mobilen Geräten der Zugriff auf geschäftsinterne Daten nachhaltig gesichert werden.

 

Schlüsseltechnologie für die Digitalisierung

Die sichere Sprecher-Verifikation hat weitreichende Implikationen für die praktische Anwendung. „BioMobile ist eine Schlüsseltechnologie“, erläutert Professor Dr. Christoph Busch von der Hochschule Darmstadt. „Ob in einem digitalen Sprach-Assistent wie Siri oder Alexa, beim autonomen Fahren oder bei Industrie 4.0: Überall wo Menschen Befehle zur Maschinensteuerung sprechen, ist in Zukunft eine eindeutige Identifikation des Sprechers notwendig.“ Die Hochschule Darmstadt führt das Projekt mit BioMobile II und einer Anschlussförderung durch LOEWE-Förderlinie 3 fort. Dabei wird die Sprecher-Verifikation weiterentwickelt, um ein Überlisten zu verhindern: sie wird Aufnahmen von live Gesprochenem unterscheiden können und erkennt ebenso Sprachimitatoren oder synthetisch erzeugte Sprache durch Roboter. Bisher entstanden drei neue Arbeitsplätze an der Hochschule und bei der atip GmbH. Über BioMobile I wurden fünf Master-Thesen, eine Dissertation erarbeitet und zahllose Fachartikel publiziert. „Unser Forschungszentrum CRISP, die Hochschule Darmstadt und unser Fachbereich Informatik nehmen dank der Landesförderung nun eine wichtige Rolle bei der Sprecher-Verifikation in Europa ein. Diese Position bauen wir mit BioMobile II aus und leisten damit für Industrie und Mittelstand weiterhin innovative Grundlagenarbeit“, resümiert Professor Busch.

 

Dieses Projekt (HA-Projekt-Nr.: 467/15-09) wurde von Anfang 2015 bis Ende 2016 im Rahmen von Hessen ModellProjekte aus Mitteln der LOEWE – Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz, Förderlinie 3: KMU-Verbundvorhaben gefördert.

 

Stand: Dezember 2017
Text: Christian Gasche

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Antragsteller

Prof. Dr. Christoph Busch
christoph.busch@h-da.de

Hochschule Darmstadt
Fachbereich Informatik - CRISP
Schöfferstraße 10
64295 Darmstadt
www.crisp-da.de

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Projektpartner

Dr. Herbert Reininger
info@atip.de

atip GmbH
Daimlerstraße 32
60314 Frankfurt am Main
www.atip.de

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IT und Software

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