Traceable and comparable evaluation methodology for biometric system usability

• Autores: Barbara Corsetti
• Directores de la Tesis: Raúl Sánchez Reillo (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2020
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Enrique Cabello Pardos (presid.), Mariano López García (secret.), Young-bin Kwon (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática por la Universidad Carlos III de Madrid
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología electrónica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
• Resumen

  • Biometrics is currently replacing traditional authentication mechanisms in more and more contexts. Biometric recognition allows us to identify ourselves quickly and easily without requiring any effort as when remembering secret codes or passwords. For this reason, more and more users choose to unlock their smartphones through the face or finger recognition. Hence, the release of mobile services supported by biometric recognition is increasing.

    This growing use of biometrics has raised new questions about the user interaction. Is it easy to interact with the new biometric applications? Can anyone use them? Are people aware of how this new technology works? Can mobile biometrics be applied to improve accessibility in daily contexts? This thesis aims to bring improvements to the study of user interaction and usability in biometrics. The study focuses on the user and his or her characteristics (e.g., experience, age, health status). For this reason, two scenario evaluations were carried out proposing biometric systems to a heterogeneous group of data subjects. The experiments were developed and designed following the directives of the ISO/IEC 21472. While the evaluation of the user interaction was conducted according to a novel methodology presented for the first time in this Thesis.

    The novel methodology sets specific metrics to report how the user’s characteristics impact the outcome of the biometric process. Its key point is the accessibility and all its aspects: the accessibility of the scenario, of the biometric system, and how the user’s accessibility concerns influence the interaction with biometric applications.

    Results show a strong correlation between the age, experience, health status of the user, and the outcome of the recognition process (in terms of performance, usability, accessibility, and biometric sample quality). This demonstrated that the accessibility brings to a lot of information regarding the human-biometric system interaction. Thus, all its aspects must be considered to improve the traceability and comparability of future assessments.

    The main contributions of this Thesis include: First application of the ISO/IEC 21472 to design user interaction evaluations in Biometrics; a proposal of a novel methodology to analyse the accessibility of biometric recognition systems; and, the validation of this novel methodology through two user interaction evaluations.

    Actualmente la biometría está reemplazando los mecanismos de identificación tradicionales en más y más contextos. El reconocimiento biométrico nos permite identificarnos de forma rápida y sencilla sin requerir ningún esfuerzo, por ejemplo: recordar códigos secretos o contraseñas. Por esta razón, cada vez más usuarios optan por desbloquear sus teléfonos móviles mediante el reconocimiento facial o de huella. Por lo tanto, está proliferando la creación de servicios móviles basados en el reconocimiento biométrico.

    Este uso creciente de la biometría ha planteado nuevas preguntas sobre la interacción del usuario con el sistema. ¿Cuánto de fácil es interactuar con las nuevas aplicaciones biométricas? ¿Son accesibles a todo el mundo? ¿Conoce la gente cómo funciona esta nueva tecnología? ¿Se puede aplicar la biometría móvil para mejorar la accesibilidad en contextos diarios? Esta tesis tiene como objetivo aportar mejoras al estudio de la interacción del usuario y la usabilidad en biometría. El enfoque principal de este estudio es el usuario y sus características (por ejemplo, experiencia, edad, estado de salud). Por este motivo, se realizaron dos evaluaciones de escenarios proponiendo sistemas biométricos a un grupo heterogéneo de sujetos. Los experimentos se desarrollaron y diseñaron siguiendo las directivas de la ISO/IEC 21472. Mientras que la evaluación de la interacción del usuario se realizó de acuerdo con una metodología novedosa presentada por primera vez en esta Tesis.

    La nueva metodología establece métricas específicas para informar cómo las características del usuario impactan el resultado del proceso biométrico. Su punto clave es la accesibilidad y todos sus aspectos: la accesibilidad del escenario, del sistema biométrico y cómo los problemas de accesibilidad o discapacidad del usuario influyen en la interacción con las aplicaciones biométricas.

    Los resultados muestran una fuerte correlación entre la edad, la experiencia, el estado de salud del usuario y el resultado del proceso de reconocimiento (en términos de rendimiento, usabilidad, accesibilidad y calidad de la muestra biométrica). Esto demuestra que la accesibilidad aporta mucha información sobre la interacción humano-sistema biométrico. Por tanto, todos sus aspectos deben ser considerados para mejorar la trazabilidad y comparabilidad de evaluaciones futuras.

    Las principales contribuciones de esta Tesis incluyen: primera aplicación de la norma ISO/IEC 21472 para diseñar evaluaciones de interacción del usuario en biometría; una propuesta de una metodología novedosa para analizar la accesibilidad de los sistemas de reconocimiento biométrico; y la validación de esta novedosa metodología a través de dos evaluaciones de interacción de usuarios.