Mehr Fairness in der Biometrie: h_da-Forschende entwickeln einzigartigen Bilddatensatz
Ob beim Beantragen eines Reisepasses oder an automatisierten Passkontrollen im Flughafen: Biometrische Gesichtserkennung ist heute vielerorts selbstverständlich. Damit sie Menschen unabhängig von ihrem Hauttyp möglichst gleich zuverlässig erkennt, entwickeln Forschende der Hochschule Darmstadt (h_da) einen weltweit einzigartigen Bilddatensatz. Er soll dazu beitragen, Verzerrungen in biometrischen Verfahren, die einzelne demographische Gruppen benachteiligen, zu reduzieren.
Das Projekt ist Teil des Forschungsvorhabens „Next Generation Biometric System“ unter Leitung des Informatikprofessors und Biometrie-Experten Prof. Dr. Christoph Busch im Rahmen des Nationalen Forschungszentrums für Angewandte Cybersicherheit (ATHENE).
Bevor ein Passfoto überhaupt für biometrische Anwendungen – etwa bei der Antragstellung für den Reisepass – genutzt werden kann, wird geprüft, ob das Bild die erforderlichen Qualitätsstandards erfüllt. Sind Belichtung, Schärfe oder Blickrichtung geeignet, damit eine biometrische Software später zuverlässig arbeiten und den Reisenden wiedererkennen kann? Bislang wurde dies meist per „Sichtprüfung“ beurteilt – also von Mitarbeitenden in Meldebehörden oder Passämtern. „Die Entscheidung, ob ein Foto die Anforderungen erfüllt, war also bisher menschliches Ermessen“, erläutert Prof. Dr. Christoph Busch. „Das ist keine objektive Bewertung.“
Auf Betreiben der EU wurde eine frei zugängliche Software („Open Source Face Image Quality“, OFIQ) entwickelt, die die Qualität biometrischer Gesichtsbilder automatisiert bewertet. An ihrer Entwicklung unter der Leitung des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) war die h_da als eine von sieben internationalen Forschungsgruppen beteiligt. Doch die für solche Systeme genutzten Referenzdatensätze bestehen bislang überwiegend aus Bildern hellhäutiger Menschen. Das führt zu Verzerrungen der Qualitätseinschätzung bei Fotos von Personen mit dunkleren oder auch extrem hellen Hauttönen. Und das wirkt sich auf die Prüfung der Lichtbilder aus: Bilder von Personen dunkler Hautfarbe werden dann gegebenenfalls als vermeintlich unterbelichtet zurückgewiesen.
Hier setzt das Team um Informatiker Christoph Busch mit dem Darmstadt Skin Tone Dataset (DAST) an: Die Forschenden erstellen einen standardisierten Datensatz mit Menschen unterschiedlichster Hauttöne, die alle unter identischen Bedingungen fotografiert werden. Zuvor wird der Hautton mithilfe eines dermatologischen Messgeräts exakt bestimmt. Der Datensatz DAST soll dazu beitragen, die Qualitätsbewertung von Passfotos zu verbessern und Fehleinschätzungen hinsichtlich Überbelichtung oder Unterbelichtung weitgehend auszuschließen.
Prof. Dr. Christoph Busch. „Unser Ziel ist, dass alle demografischen Gruppen möglichst gleich behandelt werden.“ Mehr als 160 Personen haben sich bereits im „Fotostudio“ am Fachbereich Informatik der h_da fotografieren lassen. Gesucht werden weiterhin Menschen mit sehr hellen oder sehr dunklen Hauttönen, damit möglichst alle Hauttypen gleichermaßen vertreten sind.
Für Informatiker Busch stehen die positiven Seiten biometrischer Verfahren im Vordergrund. Richtig entwickelt und verantwortungsvoll eingesetzt, könnten sie Identitäten objektiver prüfen, Prozesse beschleunigen und Missbrauch erschweren. Gleichzeitig gelte es, mögliche Benachteiligungen frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden. Dazu soll das „Darmstadt Skin Tone Dataset“ einen wichtigen Beitrag leisten.
Ein ausführlicher Artikel zum Thema findet sich in unserem Wissenschaftsmagazin impact: https://impact.h-da.de/forschung-fuer-faire-biometrie
Hochschule Darmstadt (h_da)
Die Hochschule Darmstadt (h_da) ist eine der größten deutschen Hochschulen für Angewandte Wissenschaften (HAWs). Sie bietet ihren aktuell 14.000 Studierenden ein praxisnahes und anwendungsorientiertes Studium in den Bereichen MINT, Wirtschaft und Gesellschaft sowie Architektur, Medien und Design. Viele Projekte und Inhalte in Studium, Forschung und gesellschaftlichem Transfer beschäftigen sich mit den Zukunftsthemen Nachhaltige Entwicklung, Mobilität und Digitalisierung. Die h_da betreibt ein eigenes Promotionszentrum Nachhaltigkeitswissenschaften und vergibt als erste und einzige deutsche Hochschule den akademischen Grad eines Doktors der Nachhaltigkeitswissenschaften. Visionär ist die europäische Hochschulallianz „European University of Technology (EUT+)“, der die h_da angehört: Gemeinsam mit acht weiteren Hochschulpartnern und gefördert von der EU-Kommission möchte die h_da zu einem neuen Hochschultyp zusammenwachsen – zur „Europäischen Universität“.
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