Desde el desbloqueo de dispositivos y los pagos hasta el control de fronteras, la biometría se ha integrado en la vida cotidiana, teniendo un impacto directo en las personas y convirtiendo a los sistemas biométricos en un actor recurrente. Por ello, resulta fundamental dotar a estos sistemas de transparencia, tanto para cumplir principios éticos y futuros marcos legales como para aumentar la confianza de los usuarios. Este libro aborda la aplicación de técnicas de inteligencia artificial explicable (XAI) a sistemas biométricos, centrándose en ataques de presentación y su relación con la suplantación de identidad. Se diseñan y analizan ataques físicos como el maquillaje, las máscaras 3D hiperrealistas y las máscaras prostéticas siendo este último un enfoque pionero mediante análisis en los espectros visible y térmico, lo que permite identificar las regiones faciales más relevantes para el reconocimiento. Asimismo, se estudia en profundidad el ataque de morphing, desarrollando algoritmos que generan contrafácticos cercanos a la frontera de decisión y que, al emplearse en el reentrenamiento de los sistemas, logran mejoras significativas en la validación de usuarios. Finalmente, mediante técnicas como oclusión sensitiva y LIME, se demuestra que la inteligencia artificial explicable puede utilizarse tanto para mejorar la seguridad como con fines maliciosos.

Agradecimientos

Resumen

Índice general

Índice de figuras

Índice de tablas

1 Introducción

1.1 Motivación

1.2 Objetivos

1.3 Estructura del documento

2 Conceptos Previos

2.1 Biometría

2.2 Ataques de presentación biométricos

2.3 Inteligencia artificial explicable (XAI)

2.4 Métodos de XAI

2.5 Necesidad de XAI en biometría

3 Estado del Arte

3.1 Detección de ataques de presentación

3.2 XAI aplicado a reconocimiento facial

3.3 Construcción de contrafácticos

4 Métodos y materiales

4.1 Bases de datos

4.2 Métricas

5 Creación y análisis de ataques hiperrealistas

5.1 Creación del ataque de maquillaje

5.2 Creación del ataque de máscara prostética

5.3 Creación del ataque de máscara 3D hiperrealista

5.4 Factibilidad de detección de los ataques

5.5 Resultados obtenidos

6 Mejora de los sistemas de reconocimiento facial usando contrafácticos

6.1 Creación del ataque de morphing

6.2 Contrafácticos en FRS

6.3 Métodos para construir contrafácticos faciales con morphing

6.4 Métodos y materiales para la construcción de contrafácticos

6.5 Experimentos realizados

6.6 Resultados obtenidos

7 Aportando explicabilidad a los sistemas de reconocimiento facial

7.1 Regiones del rostro relevantes para un FRS mediante oclusión sensitiva

7.2 Selección del mejor morphing para la suplantación de identidad mediante LIME

8 Conclusiones, aportaciones y líneas futuras

8.1 Conclusiones

8.2 Aportaciones realizadas

8.3 Líneas de investigación futuras

8.4 Publicaciones

Bibliografía