Universidad Autónoma de Madrid

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De la firma off-line a la firma on-line

21/07/2017
07_21_Edit2 Ejemplo de autenticación de un usuario utilizando su propio dedo como útil de escritura. /UAM

La firma manuscrita es un rasgo biométrico ampliamente aceptado en la sociedad. En la actualidad se extiende a cualquier escenario de la vida real a través del uso de los dispositivos móviles, incluso usando nuestro propio dedo como útil de escritura.

Por Rubén Tolosana

La firma manuscrita se utiliza como método de autenticación de la identidad desde hace más de dos mil años. La forma en la que firmamos está definida por aspectos neuromotores, cognitivos y culturales propios de cada persona.

En los últimos años se ha producido una gran evolución de la tecnología, concretamente en el ámbito de dispositivos de interacción con los usuarios, como es el caso de las tabletas o smartphones, los cuales están propiciando el despliegue de sistemas de autenticación basados en la firma manuscrita en muchos escenarios de la vida real, sustituyendo a otros métodos tradicionales de autenticación basados en contraseñas o tarjetas.

Tradicionalmente, las firmas han sido adquiridas sobre papel, pudiendo extraer información discriminante solo a través de la imagen grafo de la firma. Esto es lo que se conoce como firma off-line. Sin embargo, con la evolución de la tecnología, las firmas han pasado a ser adquiridas sobre las pantallas de cualquier dispositivo móvil con el uso de un bolígrafo digital (conocido como stylus) o incluso de nuestro propio dedo.

Este tipo de firmas, en las que el dispositivo es capaz de capturar no solo la imagen, sino también información relacionada con las coordenadas X-Y y la presión sobre la pantalla del dispositivo (en forma de series temporales muestreadas durante todo el tiempo de realización de la firma), es lo que se conoce como firma on-line.

Lo anterior permite un cambio de paradigma, pasando de identificar a las personas únicamente por el grafo de la firma a identificarlas por cómo realiza la firma, pudiendo derivar de la información de carácter frecuencial y espacial extraída del sensor otra información discriminante del usuario como velocidades, aceleraciones, etc.


eBioSign: reconocimiento de usuarios a partir de la firma manuscrita


Recientemente, investigadores del grupo “Biometrics and Data Pattern Analytics (BiDA) Lab – ATVS”, de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), analizamos los nuevos escenarios en los que un usuario puede hacer uso de su propia firma como método de autenticación.

Consideramos tres posibles escenarios reales: (1) el caso en el que un usuario utiliza siempre el mismo dispositivo y útil de escritura para firmar, (2) el caso en el que un usuario utiliza siempre el mismo útil de escritura pero diferente dispositivo, y (3) el caso en el que un usuario utiliza independientemente el stylus o su propio dedo como útil de escritura.

Para esto debimos realizar la captura de una base de datos: e-BioSign Database, con las características deseadas a estudiar, ya que no existían bases de datos públicas que contemplasen los citados escenarios.

e-BioSign es una base de datos pública que contiene información tanto de firmas como de escritura on-line, dotando así a la comunidad científica de una base de datos que permite el análisis y desarrollo de sistemas de autenticación sobre escenarios realistas, así como la investigación hacia un mayor entendimiento de la naturaleza humana en el proceso de escritura.

Dicha información fue capturada utilizando hasta un total de cinco dispositivos diferentes, tres dispositivos Wacom (STU-500, STU-530 y DTU-1031) diseñados específicamente para la captura de firmas y escritura, y dos dispositivos tablets Samsung (Galaxy Note 10.1 y ATIV7) de uso genérico. En todos ellos, firma y escritura fue capturada utilizando un stylus como útil de escritura, pero además, para el caso de los dos dispositivos Samsung, también se realizó la adquisición de datos mediante el dedo. El hecho de autenticarnos utilizando como útil de escritura nuestro propio dedo supone un escenario novedoso a la vez que universal, ya que la mayor parte de smartphones no incluyen ningún tipo de útil de escritura, siendo nuestro propio dedo el encargado de interactuar con el dispositivo.

 

Resultados disruptivos

Como describimos en un artículo publicado en PLoS ONE, los sistemas de autenticación que desarrollamos para estos escenarios han conseguido resultados disruptivos y en la frontera del conocimiento frente a falsificaciones de muy alta calidad, donde el falsificador no solo disponía de la imagen de la firma sino también de la dinámica (velocidades, aceleraciones y forma de realizar cada uno de los trazos de la firma).

El enorme impacto científico y tecnológico conseguido con estos resultados se ha traducido ya en la implantación de esta tecnología (Biotrace100) en un gran porcentaje de sucursales bancarias a nivel nacional.

Este despliegue de la tecnología de firma viene motivada por dos principales aspectos, los dos de igual importancia. En primer lugar, el trabajo de investigación realizado desde el grupo Biometrics and Data Pattern Analytics (BiDA) Lab – ATVS desde sus inicios, ya hace más de 20 años. Y en segundo lugar, la convicción y apoyo a través de contratos de transferencia con grandes instituciones, como el Servicio de Criminalística de la Guardia Civil, o Cecabank, que agrupa a un porcentaje significativo del sector bancario español.


Rubén Tolosana recibió el título de Ingeniero de Telecomunicación por la Universidad Autónoma de Madrid en el año 2014. Desde principios de ese mismo año comenzó a colaborar como ayudante investigador en el grupo de investigación “Biometrics and Data Pattern Analytics (BiDA) Lab – ATVS” donde se encuentra ahora finalizando el doctorado con ayuda de una Beca de Formación del Profesorado Universitario (FPU). Sus intereses científicos están principalmente centrados en el procesado de señales e imágenes, reconocimiento de patrones y biometría.