Für die Digitalisierung eines Fingerabdruckes bedient man sich eines Fingerabdruckscanners. Hierüber kann die Identität der betreffenden Person mit den auf einem Ausweis oder in einer Datenbank enthaltenen Daten verglichen werden. Sensible Bereiche können mit einem Fingerabdruckscanner ausgerüstet sein und gewähren nur bei Übereinstimmung den Zutritt. So könnte beispielsweise hierüber der Zugang zu einem Tresorraum überprüft werden. Durch die Erfassung charakteristischer Merkmale (Minutien wie Linienendungen und Gabelungen) wird ein biometrisches Referenzmuster erstellt, das als Template gespeichert und bei späteren Authentifizierungen abgeglichen wird. Moderne Systeme kommen in der Zutrittskontrolle, an Terminals zur Zeiterfassung, in mobilen Geräten sowie an behördlichen Kontrollpunkten zum Einsatz.

Wichtig: Ein Fingerabdruck gilt als individuell und dauerhaft, ist jedoch nicht absolut fälschungssicher. Im Unterschied zu Passwörtern kann er nicht „vergessen“ werden, allerdings erfordert die sichere Nutzung robuste Mechanismen zur Lebenderkennung und Manipulationserkennung. Herausforderungen entstehen bei verletzten oder abgenutzten Fingerkuppen, sehr trockener oder feuchter Haut, starken Schwankungen der Auflagekraft sowie bei Umgebungsfaktoren (Staub, Ölfilm, Kälte). Die Signatur eines beschädigten Fingerabdrucks ist nicht rekonstruierbar; daher sind alternative Faktoren (z. B. ein zweiter Finger, PIN oder Ausweisdokument) in sensiblen Prozessen sinnvoll.

Verschiedene Bauformen

Fingerabdruckscanner gibt es in mehreren Ausführungen. Zu einer Gruppe gehören die stillstehenden Scanner. Bei diesen Fingerabdruckscannern muss der Finger mit der Kuppe über eine dünne Scanneroberfläche gezogen werden. Diese Scanner sind verhältnismäßig preiswert und bieten keine besonders hohe Qualität des Scanergebnisses. Das Bild wird schnell verfälscht, wenn der Finger nicht im richtigen Winkel und nicht gleichmäßig über die Fläche gezogen wird.

Daneben gibt es noch die höherwertigen bewegten Fingerabdruckscanner. Bei diesen Modellen wird der Finger auf eine Glasfläche gelegt. Die Scannereinheit fährt dann von unten an dem Fenster vorbei und scannt hierbei die Fingerkuppe. Diese Vorgehensweise bietet eine gute Qualität, ist jedoch auch in der Anschaffung wesentlich teurer. Scanner müssen vielfältige Aufgaben meistern. Die sogenannten Latenzfingerspuren, also Fingerabdrücke, die auf glatten Oberflächen zurückgelassen werden, könnte ein Krimineller verfälschen, indem er sich die Fingerabdrücke eines Dritten bemächtigt. Hierbei kann er dann sogar Kopien anfertigen und mit diesen Fingerabdrücken Scannersysteme überlisten.

Bei sicherheitsrelevanten Vorgängen muss ein Fingerabdruckscanner im Rahmen der Lebenderkennung einen echten Fingerabdruck von einer Kopie unterscheiden können. Neben der reinen optischen Erkennung können diese sensiblen Scanner unter anderem auch die Blutzirkulation, den Puls, ein dreidimensionales Tiefenmuster oder ein Wärmebild von dem aufgelegten Finger erstellen und beurteilen.

Weitere gängige Bauformen und Technologien im Überblick:

• Optische Flächenscanner (Area-Sensoren): Erfassen ein hochauflösendes Bild der Reibleisten mittels Licht und Sensorarray. Robust, aber anfällig für Spiegelungen und Verschmutzungen der Glasfläche.
• Kapazitive Sensoren: Messen Kapazitätsunterschiede zwischen Rillen und Leisten. Weit verbreitet in Notebooks und Türlesern, unempfindlicher gegen Umgebungslicht.
• Ultraschall-Sensoren: Erzeugen ein 3D-Tiefenprofil des Gewebes. Sehr gute Erkennungsleistung auch bei nassen oder verschmutzten Fingern, meist höherpreisig.
• Thermische Sensoren: Nutzen Temperaturdifferenzen beim Kontakt. Heute eher Spezialanwendungen, ergänzen oft andere Verfahren.

Qualitätsfaktoren der Bauform:

• Auflösung (typisch ≥ 500 dpi, bei forensischen Anwendungen teils höher)
• Sensorfläche und Toleranz gegenüber Positionierungsfehlern
• Widerstand gegen Umwelteinflüsse (Kälte, Feuchtigkeit, Staub)
• Unterstützung von Presentation Attack Detection (z. B. Prüfung von Puls, Blutfluss, Textur und Tiefe)
• Ergonomie, Hygiene (leicht zu reinigende Oberfläche) und Lebensdauer

Wie funktioniert ein Fingerabdruckscanner?

Ein Fingerabdruckscanner arbeitet entweder nach einem Ultra-Schall-Verfahren, einem optischen Infrarot-Verfahren oder nach einem kapazitiven Verfahren. So ist eine einfache Lebenderkennung mit dem Infrarot-Verfahren möglich. Abgestorbenes Gewebe wird hierbei absorbiert. Ebenfalls für die Messung der Sauerstoffsättigung ist das kapazitive Verfahren geeignet.

In der Regel wird der gesamte Fingerabdruck im Ganzen über eine CCD-Kamera oder andere hochauflösenden Bauteile mit mindestens 500 dpi aufgenommen. Dabei werden die einzelnen elektrischen Ladungen zwischen den Messpunkten und den maßgeblichen Punkten des Fingerabdrucks gemessen. Ebenfalls sind auch halbautomatische Geräte erhältlich, die jedoch für ein bestes Ergebnis darauf angewiesen sind, dass der Fingerabdruckscanner einen Finger mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit abscannt.

Verarbeitungsschritte von der Aufnahme bis zum Abgleich:

1. Bildaufnahme: Sensor erstellt ein Rohbild bzw. Tiefenprofil der Fingerkuppenstruktur.
2. Vorverarbeitung: Rauschunterdrückung, Kontrastanhebung, Normalisierung und Beseitigung von Artefakten (z. B. Feuchtigkeitsflecken).
3. Merkmalsextraktion: Ermittlung von Minutien (Ridge-Endings, Bifurkationen), Orientierungsfeldern und ggf. Texturmerkmalen.
4. Template-Erzeugung: Kompaktes, kryptografisch geschütztes Referenzmuster anstelle des Rohbilds.
5. Abgleich (Matching): 1:1-Verifizierung oder 1:N-Identifikation anhand eines Scores und eines Schwellwerts.

Leistungskennzahlen:

• Falschakzeptanzrate (FAR/FMR): Anteil unberechtigter Akzeptanzen – je niedriger, desto sicherer.
• Falschablehnungsrate (FRR/FNMR): Anteil berechtigter, aber abgelehnter Versuche – relevant für Benutzerfreundlichkeit.
• EER (Equal Error Rate): Punkt, an dem FAR und FRR gleich sind – oft als Vergleichsmaß genutzt.

Lebenderkennung (Liveness/PAD): Moderne Scanner kombinieren optische, elektrische, thermische und zeitliche Signale, um künstliche Finger (Gelatine, Silikon, 2D-Bilder) zu erkennen. In höheren Sicherheitsklassen werden zusätzliche Merkmale wie Puls, Mikrobewegungen oder 3D-Tiefeninformationen herangezogen.

Fingerabdruckscanner in der Praxis

Der deutsche Personalausweis wird neuerdings in Scheckkartengröße mit einem Speicherchip angeboten. Hierüber lassen sich sämtliche Identifizierungsmerkmale digital abspeichern. Wer möchte, kann freiwillig auch seine Fingerabdrücke mit aufnehmen lassen. Hierbei ermöglicht die Kombination Fingerabdrücke und Lichtbild eine eindeutige Identifizierung der Person. Selbst wenn der Inhaber eines gestohlenen Personalausweises am Flughafen ausreisen möchte und dem tatsächlichen Besitzer sehr ähnlich sähe, würde keine Übereinstimmung des Fingerabdruckes vorliegen.

Bei der Beantragung dieses neuen Personalausweises kann man daher auf Wunsch einen Fingerabdruckscan hinterlassen. Hierfür werden beim Einwohnermeldeamt die hochwertigen bewegten Fingerabdruckscanner verwendet. Diese freiwilligen Fingerabdrücke werden gelöscht, sobald die Produktion des Personalausweises abgeschlossen ist und dem Inhaber ausgehändigt worden ist. Eine Speicherung dieser Fingerabdruckdaten in Datenbanken und anderen Registern sieht der Gesetzgeber nicht vor.

Aktualisierung zur behördlichen Praxis: Während die Aufnahme der Fingerabdrücke früher beim Personalausweis optional war, ist sie seit einer gesetzlichen Anpassung in Deutschland verpflichtend auf dem Chip des Ausweises gespeichert. Der Abgleich erfolgt an befugten Kontrollstellen. Rohbilder werden nicht dauerhaft zentral abgelegt; es wird mit strukturierten Merkmalen gearbeitet. Der Berechtigungszugriff und die Datenverarbeitung unterliegen strengen gesetzlichen Vorgaben.

Typische Einsatzfelder jenseits von Ausweisdokumenten:

• Zutrittskontrolle: Türen, Serverräume, Schließfächer; oft kombiniert mit PIN oder Ausweis (Multi-Faktor-Authentifizierung).
• Zeiterfassung: Terminalsysteme in Unternehmen zur rechtssicheren Erfassung von Kommen/Gehen.
• Mobile Endgeräte: Entsperrung von Smartphones und Laptops mit On-Device-Matching.
• Automotive und Payment-Kioske: Fahrerprofile, Startfreigabe, verifizierte Transaktionen.

Praxisempfehlungen:

• Regelmäßige Reinigung der Sensorfläche und korrekte Fingerpositionierung erhöht die Erkennungsrate.
• Für kritische Anwendungen: Kombination aus biometrischem Merkmal und Besitz-/Wissensfaktor.
• Schwellwerte so wählen, dass Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit im Gleichgewicht bleiben.

Häufige Fragen und Antworten