Não faz muito tempo, a tecnologia do leitor de impressão digital estava associada principalmente a filmes de ficção científica. Agora, até mesmo o smartphone barato da Xiaomi tem um leitor de impressão digital. Explicaremos aos leitores como funciona.

O leitor de impressão digital (Touch ID) permite que você identifique o usuário com base no padrão de pele único na ponta do dedo. Cada pessoa tem sua própria impressão e "padrão", que não se repete mesmo no caso de gêmeos idênticos.

Uma impressão digital permite identificar qualquer pessoa, por exemplo, no caso de uma busca por criminosos. Acontece que o recurso Touch ID também é útil para usuários de smartphones. Com sua ajuda, você pode proteger seu smartphone de acessos não autorizados.

Existem vários tipos de scanners atualmente no mercado. Todos funcionam de acordo com o mesmo princípio - o scanner lê a impressão digital do dono do smartphone e, ao tentar desbloqueá-lo, compara o "pattern" com aquele que está pré-programado no aparelho. Se a impressão digital corresponder, o dispositivo será desbloqueado. Caso contrário, aparecerá uma mensagem de erro.

Curiosamente, os scanners não analisam todo o padrão de impressão digital. Apenas algumas das características ou padrões são verificados. Isso é, por exemplo, ramificação, bifurcação ou corte de impressões digitais.

Os scanners convertem a imagem em um modelo (modelo) e o algoritmo compara a distância entre curvas e linhas. Isso torna o processo de verificação muito mais curto do que se você tivesse que analisar toda a impressão digital.

Os algoritmos confirmam a impressão digital se aproximadamente 40% das minúcias corresponderem ao padrão salvo. Na prática, isso é suficiente para identificar um usuário específico e fornecer tolerância a falhas.

Minúcias (ou "pontas de Galton") são áreas do padrão da pele (pontos) únicas para cada dedo, que mostram onde as linhas papilares se fundem, bifurcam ou se separam.

Tipos de leitores de impressão digital

1. Scanner Ótico“Dispara” toda a barra do dedo e usa um CCD (como a maioria das câmeras) para fazer isso. Onde nenhuma luz entra (cristas), o sensor grava pixels “pretos”, criando uma imagem de dedo exibida com precisão. Scanners ópticos geralmente têm uma fonte de luz embutida (geralmente LED) para tornar a imagem o mais transparente possível.

2. Scanner Capacitivo- em vez de uma matriz, circuitos especiais de capacitores em miniatura (sensores capacitivos) são usados. Quando colocamos o dedo neste leitor, a capacitância dos capacitores individuais muda instantaneamente. Os scanners capacitivos são muito mais precisos e eficientes do que os scanners ópticos porque são mais difíceis de enganar.

3. Scanner Térmico- funciona de forma semelhante a um leitor capacitivo, mas em vez de microcapacitores, eles usam sensores térmicos microscópicos que detectam a diferença de temperatura entre as cristas e lóbulos da almofada do dedo. Esse scanner não pode ser enganado pela imitação de um dedo (ou seja, um fragmento com a pele).

4. Scanner de ultrassom- usa o fenômeno de difração, ou seja, reflexão e espalhamento de ondas sonoras. Quando colocamos nosso dedo no leitor, ele começa a gerar sons inaudíveis para nós. O comportamento das ondas sonoras nos pontos de contato da "crista" da área de impressão com o scanner é completamente diferente do que nas "cavidades" (onde há ar). Isso permite que o scanner de ultrassom crie uma impressão precisa do seu dedo.

Qual leitor de impressão digital é melhor?

Atualmente, a maioria dos smartphones Xiaomi usa leitores capacitivos, como o popular Redmi Note 3 ou Mi 5. No entanto, grandes expectativas estão associadas aos scanners de ultrassom instalados diretamente sob a tela, e essa tecnologia provavelmente será a mais popular em um futuro próximo.

O recurso Touch ID em um smartphone, embora muito seguro, não é 100% seguro. Com a tecnologia e as ferramentas certas, você pode falsificar uma impressão digital que pode enganar o scanner.

Então, o que é um scanner de impressão digital?

É um tipo de tecnologia de segurança biométrica que usa uma combinação de métodos de hardware e software para reconhecer a impressão digital do usuário. Ele identifica e verifica a autenticidade das impressões digitais de uma pessoa para permitir ou negar acesso ao smartphone, aplicativo e outros locais que precisam de proteção contra adulteração indesejada. Existem muitas outras maneiras de proteger informações pessoais, como: biometria, varredura da íris do olho, varredura da retina do olho, varredura das características faciais e assim por diante até um exame de sangue especial ou marcha. A propósito, a análise da marcha foi demonstrada na série de filmes Missão: Impossível com Tom Cruise. Alguns smartphones até usam um scanner de íris, mas a implementação desse recurso está naturalmente longe do ideal. Por que escolher um leitor de impressão digital? É simples: as placas para digitalização de impressões são bastante baratas e fáceis de fabricar e usar. Toquei o scanner e seu Redmi Note 3 é instantaneamente desbloqueado e pronto para funcionar.

Como existem diferentes tipos de tecnologias de segurança biométrica, os tipos de leitores de impressão digital têm diferentes tecnologias e métodos de implementação. Existem três tipos de leitores de dedo no total:

1. Scanners óticos;
2. Scanners capacitivos;
3. Scanners de ultrassom.

Scanners ópticos

Scanners ópticos de impressão digital são o método mais antigo de captura e comparação de impressões digitais. Como você pode imaginar pelo nome, esse método é baseado na captura de uma imagem ótica de uma impressão digital. Basicamente, é a fotografia de uma impressão digital que, depois de capturada, é processada por meio de algoritmos especiais para detectar padrões únicos na superfície, como cristas e cachos únicos, por meio da análise das áreas mais claras e mais escuras da imagem.

Assim como uma câmera em um smartphone, esses sensores têm uma resolução final e quanto maior essa resolução, quanto mais detalhes precisos do padrão que o sensor consegue distinguir em seu dedo, maior é a segurança. No entanto, os sensores desses sensores têm um contraste muito maior do que uma câmera convencional. Eles geralmente têm um grande número de diodos por polegada para capturar uma imagem de perto. Mas quando você coloca o dedo no scanner, a câmera dele não vê nada, porque está escuro, você argumenta. Certo. Portanto, os leitores ópticos também têm matrizes inteiras de LEDs como flash para iluminar a área digitalizada. Obviamente, esse design é muito volumoso para um telefone, onde a espessura do case desempenha um papel importante.

A principal desvantagem dos scanners ópticos é que eles são bastante fáceis de enganar. Scanners ópticos capturam apenas imagens 2D. Muitos viram como, usando manipulações simples com a mesma cola PVA ou simplesmente com uma fotografia de alta qualidade, o scanner é hackeado e o acesso a seus documentos ou gatos importantes é obtido. Portanto, este tipo de segurança não é adequado para smartphones.

Assim como agora você pode encontrar smartphones com telas resistivas, você também pode encontrar leitores ópticos de dedo. Eles ainda são usados ​​em muitas áreas, exceto naquelas onde a segurança real é necessária. Recentemente, com o avanço da tecnologia e a crescente demanda por segurança mais séria, os smartphones têm unanimemente adotado e utilizado leitores capacitivos. Eles serão discutidos a seguir.

Scanners capacitivos

Este é o tipo mais comum de scanner de impressão digital hoje. Como o nome sugere, um capacitor é o principal módulo de varredura em um scanner capacitivo. Em vez de gerar uma imagem tradicional de impressão digital, os leitores capacitivos usam conjuntos de minúsculos circuitos de capacitores para coletar dados de impressão digital. Os capacitores armazenam uma carga elétrica e, ao colocar um dedo na superfície do scanner, o acumulado no capacitor será ligeiramente alterado nos locais onde a crista do padrão toca a placa, e permanecerá relativamente inalterado, onde, ao contrário , existem depressões no padrão. Um circuito integrador de amp op é usado para rastrear essas mudanças, que podem então ser gravadas usando um conversor analógico-digital.

Uma vez que os dados da impressão digital foram capturados, os dados são digitalizados e pesquisados ​​em busca de atributos distintos e exclusivos da impressão digital, que por sua vez podem ser armazenados para comparação em um estágio posterior. A principal vantagem dessa tecnologia é que ela é muito melhor do que os scanners ópticos. O resultado do escaneamento não pode ser reproduzido com a imagem e é incrivelmente difícil de enganar com o auxílio de próteses, ou seja, a impressão da impressão. Como escrito acima, isso ocorre porque ao reconhecer uma impressão digital, dados ligeiramente diferentes são registrados, ou seja, mudanças na carga do capacitor. A única ameaça real à segurança vem de qualquer violação de hardware ou software.

Scanners capacitivos usam matrizes bastante grandes desses capacitores, geralmente um centurião, senão milhares em um scanner. Isso permite um alto grau de detalhe na imagem das saliências e depressões da impressão digital. Como nos scanners ópticos, mais capacitores fornecem uma resolução de scanner mais alta, aumentando a precisão do reconhecimento e, consequentemente, o nível de segurança, até o reconhecimento dos menores pontos.

Devido ao maior número de componentes na cadeia de reconhecimento de impressão digital, os leitores capacitivos são geralmente um pouco mais caros do que os ópticos. Nas primeiras iterações de leitores capacitivos, muitos fabricantes tentaram reduzir o custo reduzindo o número de capacitores necessários para o reconhecimento de impressão digital. Essas soluções quase sempre não obtinham muito sucesso, e muitos usuários reclamaram da qualidade do reconhecimento, pois tiveram que colocar o dedo várias vezes para escanear a impressão digital. Felizmente, atualmente essa tecnologia já foi aperfeiçoada e até o usuário exigente ficará satisfeito. É importante notar que, se o dedo estiver sujo ou muito úmido / oleoso, o scanner capacitivo às vezes não será capaz de reconhecer a impressão digital. No entanto, eles ainda lavam as mãos? :)

Scanners de ultrassom

Os scanners ultrassônicos de impressão digital são atualmente o que há de mais moderno em tecnologia de reconhecimento de impressão digital. Pela primeira vez, este tipo de scanner foi usado no smartphone Le Max Pro. Este telefone utiliza tecnologias da empresa americana Qualcomm com seu Sense ID.

O scanner ultrassônico usa um transmissor e receptor ultrassônico para reconhecer a impressão digital. Um pulso ultrassônico é transmitido diretamente para o dedo, que é colocado na frente do scanner. Parte desse impulso é absorvido e parte retorna ao receptor e é posteriormente reconhecido dependendo das cristas, vales e outros detalhes da impressão que são exclusivos de cada dedo. Em scanners de ultrassom, um transdutor que detecta estresse mecânico é usado para calcular a intensidade do pulso de ultrassom de retorno em vários pontos do scanner. A digitalização por períodos mais longos permite o reconhecimento de dados adicionais de profundidade da impressão digital que serão capturados, resultando em imagens 3D altamente detalhadas da impressão digital digitalizada. O uso da tecnologia 3D neste método de digitalização torna a alternativa mais segura para scanners capacitivos. A única desvantagem dessa tecnologia é que, no momento, ainda não foi elaborada e é muito cara. Os primeiros smartphones com tais scanners são pioneiros nesta área. Pelo mesmo motivo, a Xiaomi não usou um scanner de ultrassom em seu carro-chefe Mi5.

Algoritmos de processamento de impressão digital

Embora a maioria dos leitores de dedo seja baseada em princípios de hardware muito semelhantes, componentes e softwares adicionais podem desempenhar um papel importante no reconhecimento de impressão digital. Diferentes fabricantes usam vários algoritmos diferentes, que serão mais “confortáveis” para um determinado modelo de processador e sistema operacional. Consequentemente, a definição das principais características das impressões digitais pode variar de fabricante para fabricante em termos de velocidade e precisão.

Normalmente, esses algoritmos procuram onde as cristas e vales terminam, se cruzam e se dividem em dois. Coletivamente, os recursos do padrão de impressão são chamados de “pequenas coisas”. Se a impressão digitalizada corresponder a várias “pequenas coisas”, será considerada uma correspondência. Para que serve isso? Em vez de comparar impressões digitais inteiras a cada vez, a comparação de pequenos detalhes reduz a quantidade de poder de processamento necessária para processar e identificar cada impressão digital. Além disso, esse método ajuda a evitar erros ao digitalizar uma impressão digital e, o mais importante, torna-se possível aplicar o dedo não completamente. Afinal, você nunca coloca o dedo exatamente? Claro que não.

Essas informações devem ser mantidas com segurança em seu dispositivo e longe o suficiente de códigos que possam comprometer a confiabilidade do scanner. Em vez de armazenar dados do usuário na Internet, o processador armazena com segurança as informações da impressão digital em um chip físico em um TEE (Trusted Environment for Task Execution). Essa zona segura também é usada para outros processos criptográficos e aborda diretamente plataformas de hardware de segurança, como o mesmo leitor de impressão digital, para evitar qualquer espionagem de software e qualquer intrusão. Esses algoritmos de fabricantes diferentes podem ser diferentes ou podem ser organizados de maneiras diferentes, por exemplo, a Qualcomm tem uma arquitetura MCM segura e a Apple tem um Enclave seguro, mas todos se baseiam no mesmo princípio de armazenamento dessas informações em uma parte separada do o processador.

Quando você usa seu smartphone todos os dias, você realmente não pensa sobre como esta ou aquela função funciona. Pegue o mesmo leitor de impressão digital nos smartphones Meizu: desbloqueia o dispositivo pela primeira vez, isso é bom. Nem todo mundo sabe que existem vários tipos de scanner que diferem uns dos outros. Vamos preencher a lacuna de conhecimento.

Por que você precisa de um leitor de impressão digital

A proteção das informações pessoais passou a ser o principal problema do nosso mundo digital, é importante não só ter os dados, mas também protegê-los. Você não precisa ir longe para obter exemplos, poucas pessoas ficam satisfeitas quando um colega de classe em uma palestra pega o telefone para "torcer e ver" e, em seguida, começa a vasculhar a galeria de fotos. Claro, se você tem o Meizu e fechou o acesso ao aplicativo com uma senha, você não pode se preocupar com isso, mas nem todos estão cientes dessa possibilidade.

A identificação por impressão digital é uma das maneiras mais confiáveis ​​de verificar a identidade do proprietário. Em termos de precisão, esse método perde apenas para o escaneamento da retina e análise de DNA, mas isso está à frente. Concordo, é difícil imaginar em condições reais a necessidade de um exame de sangue para desbloquear um smartphone.

O que você precisa saber sobre impressões digitais

Em primeiro lugar, a impressão é formada por um padrão papilar na pele, dá para ver nos dedos. São saliências e depressões na pele que formam um padrão único.

Em segundo lugar, o padrão de cada pessoa é único, mesmo entre parentes próximos e gêmeos. É formado no feto e permanece inalterado ao longo da vida.

Em terceiro lugar, mesmo que a epiderme seja danificada, o padrão é restaurado com o tempo, a única questão é o tempo e o grau do dano à pele. Portanto, filmes em que os personagens principais retiram suas impressões não passam de ficção.

Em quarto lugar, cada impressão contém não apenas características visuais, mas também suas próprias características térmicas e elétricas.

Todas essas propriedades formaram a base dos métodos de identificação dos proprietários de smartphones, laptops e outros equipamentos modernos. Os sensores são divididos em três grupos: ópticos, semicondutores e ultrassônicos.

Sensores Ópticos

Como o nome indica, o princípio de reconhecimento é baseado na análise de imagens de padrões papilares. Por sua vez, os métodos de obtenção de uma imagem são divididos em vários tipos com base em: reflexão, lúmen ou reconhecimento sem contato.

Sensores reflexivos

Esses scanners usam o efeito de reflexão interna total perturbada. Sua essência é simples: quando a luz atinge a borda de diferentes superfícies, o fluxo é dividido em duas partes, uma é refletida da borda e a segunda penetra pela borda em outro ambiente. Quais são as superfícies? Estas são as elevações do padrão aplicado ao sensor e a parte livre do sensor, que contém as indentações no padrão.

Se você brincar com o valor do ângulo, pode conseguir a reflexão de todo o fluxo a partir da interface entre os meios, ou seja, a luz é refletida de lugares onde a pele não toca o sensor, construindo assim uma imagem de o padrão na memória do dispositivo.

Este é o método mais simples, mas com desvantagens: pode ser enganado com um manequim, esses sensores são sensíveis à poluição.

Sensores translúcidos

Esses sensores funcionam usando uma matriz de fibra óptica na qual uma fotocélula é conectada a uma extremidade de cada canal. Um dedo é aplicado ao sensor, a luz é emitida de cima para ele e os sensores registram o fluxo luminoso residual nos pontos de contato das elevações do padrão com a superfície do sensor. Esse tipo de sensor é difícil de enganar, o manequim não funcionará mais, mas esse método não pode ser chamado de móvel.

Sensores sem contato

O mais comum de todos os sensores ópticos em plataformas móveis. O conceito é semelhante aos sensores reflexivos, com uma exceção, o contato direto do dedo com a superfície do sensor não é necessário. O dedo é aplicado no vidro protetor, sob o qual estão as lentes do sensor e as fontes de luz nas laterais dele. A luz é refletida do padrão de dedo, a matriz é focada através da lente. O princípio de operação é muito semelhante ao de uma câmera digital. Esse sensor também é sensível à contaminação do vidro protetor; se desejado, ele pode ser enganado com uma impressão falsa.

Sensores semicondutores

Esses sensores usam uma mudança nas propriedades dos semicondutores no ponto de contato da crista do padrão com a superfície do próprio sensor.

Scanners capacitivos

Eles trabalham na alteração da capacitância de um semicondutor na área de contato de dois semicondutores com diferentes tipos de permeabilidade. A diferença surge nos locais onde a crista do padrão papilar toca a matriz semicondutora. Os dados recebidos são convertidos em uma impressão digital por um processador seguro separado. Esses sensores são baratos e despretensiosos, mas também podem ser enganados por um manequim.

Scanners RF

Outra subespécie que usa sinais de rádio de baixa intensidade. O sensor fixa o sinal refletido no local onde a crista do padrão é aplicada, formando assim uma imagem digital da impressão digital. Esse sensor é difícil de enganar, porque as propriedades reflexivas da pele, combinadas com um padrão único, são quase impossíveis de falsificar, mas com o contato insuficiente do dedo com a superfície do sensor, o reconhecimento da impressão digital torna-se difícil.

Elementos piezoelétricos

Sensores sensíveis à pressão de superfície detectam o padrão de impressão quando você aplica o dedo: as cristas do padrão aplicam pressão, mas não há depressão. Esses sensores também são fáceis de conduzir e sua sensibilidade geral é baixa, mas são relativamente baratos.

Sensores de temperatura

Eles lêem um mapa de temperatura único da superfície de impressão. Elementos piroelétricos são responsáveis ​​por converter a temperatura em uma impressão digital. É difícil enganar tais sensores, especialmente porque são resistentes à eletrostática e funcionam em quaisquer condições de temperatura. Só há uma desvantagem, o mapa de temperatura desaparece rapidamente, porque a superfície do sensor e o dedo atingem rapidamente o equilíbrio da temperatura.

Sensores ultrassônicos

Esses sensores são os mais avançados e rápidos, eles escaneiam a superfície do dedo aplicado. A diferença no nível do sinal refletido das cristas e vales do padrão é registrada pelo sensor, após o qual uma imagem digital completa da impressão é construída. Esses sensores são quase impossíveis de enganar, porque além do mapa da superfície aplicada, eles podem ler o pulso e outros indicadores de atividade biológica. Além disso, esses sensores respondem bem mesmo ao tocar um dedo molhado, e isso é especialmente verdadeiro no uso diário de smartphones. De todos os descritos, são os mais caros, mas é o tipo usado nos aparelhos Meizu mais recentes.

Conclusão

Nosso pequeno programa educacional sobre scanners de dedo está concluído, agora, pegando o aparelho e colocando o dedo no sensor, você sabe como funciona e como essa coisinha protege seus dados pessoais. O que os scanners de impressão digital podem fazer, você pode ler em um separado sobre este tópico.

Hoje, a informatização da sociedade nos obriga a buscar diversas formas de restringir o acesso às informações armazenadas em um computador. Além disso, o sistema de autorização e autenticação de usuários por senha é um dos mais comuns, embora tenha muitas desvantagens. Uma alternativa à proteção por senha pode ser a autenticação usando os parâmetros biométricos do usuário, em particular, usando uma impressão digital. E para isso você só precisa de um leitor de impressão digital e do software correspondente que acompanha o dispositivo.

Um scanner de impressão digital é um dispositivo que lê uma imagem digital com todos os seus recursos na forma de um padrão papilar e transmite o resultado da digitalização para o software. Um aplicativo especializado compara a imagem resultante com a amostra criada na fase de geração de uma senha biométrica.

Tipos de leitores de impressão digital

Todos os leitores de impressão digital que estão em uso hoje podem ser classificados em três grupos com base no princípio físico de operação:

Semicondutor (silício);

Óptico;

Ultra-sônico.

Scanners de semicondutores

Este tipo de scanner obtém uma imagem baseada nas propriedades dos semicondutores, que mudam na área de contato do padrão papilar e do scanner. O funcionamento deste tipo de dispositivo de digitalização pode ser baseado em várias tecnologias:

Scanners capacitivos. A operação de tais scanners é baseada no efeito quando a capacitância da junção pn muda quando as cristas do padrão papilar entram em contato com os elementos da matriz semicondutora.

Impressões digitais sensíveis à pressão deste tipo usam uma matriz especial de elementos piezoelétricos em seu trabalho. Quando o dedo entra em contato com a matriz, as cristas exercem pressão sobre ela, mas as depressões, conseqüentemente, não. Com base na pressão exercida na matriz, uma imagem é formada.

Dispositivos deste tipo usam sensores que consistem em elementos piroelétricos. Esses sensores registram a diferença de temperatura e a convertem em voltagem.

Scanners RF. Scanners deste tipo consistem em microantenas que geram um sinal fraco e a imagem resultante da impressão digital é formada com base na magnitude da força motriz elétrica recebida em resposta do padrão papilar.

Broaching scanners térmicos. O mesmo que scanners térmicos. A única diferença é que você precisa deslizar o dedo sobre a superfície de digitalização, não aplicá-la.

Scanners de brochamento capacitivo. A tecnologia de aquisição de imagens é a mesma das capacitivas, mas o método de aquisição difere porque o dedo é passado sobre a superfície de digitalização.

Scanners de brochamento de radiofrequência. O princípio de operação desses dispositivos é o mesmo dos dispositivos de radiofrequência, mas a forma de obter uma imagem não é passar o dedo no dispositivo, mas deslizar o dedo ao longo de sua superfície.

Scanners ópticos

Este tipo de scanner de impressão digital captura a imagem de um dedo usando um método óptico. O funcionamento deste tipo de dispositivo é baseado em várias tecnologias.

Scanners FTIR. Esses dispositivos usam o efeito de reflexão interna perturbada.

Scanners de fibra óptica. é uma matriz de fibra óptica, cada fibra contendo uma fotocélula.

- Scanners eletro-ópticos. A aquisição de imagens vem de um polímero eletro-óptico, que possui uma camada emissora de luz em sua composição.

Scanners óticos de brochamento. Esse tipo de equipamento é um refinamento dos dispositivos de fibra ótica, nos quais, para obter uma imagem, é preciso deslizar o dedo sobre a superfície, e não aplicá-la.

Scanners de rolo. Para obter uma imagem, você precisa deslizar o dedo ao longo do rolo, onde as fotos do dedo com padrões papilares são tiradas.

Scanners sem contato. O escaneamento digital é realizado sem contato. O dedo é aplicado no orifício, onde várias fontes o iluminam, e a câmera embutida captura a imagem do dedo.

Scanners de ultrassom

Este tipo de dispositivo faz a varredura da superfície do dedo com ondas ultrassônicas e, com base na distância medida das ondas refletidas dos vales e protuberâncias, uma imagem é construída. Este tipo de dispositivo difere dos discutidos acima porque o resultado da verificação é melhor.

30 de março de 2011 às 04:01

Scanners de impressão digital. Métodos de classificação e implementação

• Hardware de computador

Cerca de um ano atrás, enquanto escrevia um trabalho final, tive que ficar cara a cara com scanners de impressão digital. Lembro-me claramente de como fiquei desagradavelmente surpreso com sua diversidade - claro, porque para cada um deles eu tive que procurar canais de vazamento de informações e escrever uma metodologia para sua avaliação. E, no entanto, o fato permanece - no momento, existem maneiras fundamentalmente diferentes de obter impressões digitais com vários graus de confiabilidade e eficiência.

Sobre digitalização

Há pouco mais de um ano, a questão da identificação biométrica foi levantada em Habré, então darei informações gerais brevemente. Fisiologicamente, uma impressão digital é o chamado padrão papilar - uma configuração de cristas (cristas) contendo poros individuais, separados por depressões. Uma rede de vasos sanguíneos está localizada sob a pele do dedo. Além disso, a impressão digital está associada a certas características elétricas e térmicas da pele. Isso significa que luz, calor ou capacitância elétrica (ou uma combinação deles) podem ser usados ​​para obter uma imagem de impressão digital. A impressão digital é formada durante o desenvolvimento do feto e não se altera ao longo da vida da pessoa, além disso, se danificada, após algum tempo restaura sua estrutura original. Mesmo gêmeos idênticos não têm impressões digitais idênticas. Em termos de confiabilidade, o escaneamento de impressões digitais fica atrás apenas da análise de DNA, assim como o escaneamento da íris ou retina.

Todos os scanners de impressão digital existentes podem ser divididos em três grupos: óptico, semicondutor e ultrassônico. Além disso, existem várias maneiras de implementar cada método.

Scanners ópticos

Scanners óticos - baseados no uso de técnicas de imagem ótica. Existem várias maneiras principais de implementar o método óptico:

Método de reflexão óptica

Este método usa o efeito Frusted Total Internal Reflection. O efeito é que quando a luz incide na interface entre dois meios, a energia da luz é dividida em duas partes - uma é refletida da interface e a outra penetra através da fronteira para o segundo meio. A proporção da energia refletida depende do ângulo de incidência do fluxo luminoso. A partir de um determinado valor de um determinado ângulo, toda a energia da luz é refletida da interface.

Este fenômeno é denominado reflexão interna total. No caso de contato de um meio óptico mais denso (superfície do dedo) com um meio óptico menos denso no ponto de reflexão interna total, o feixe de luz passa por este limite. Assim, apenas feixes de luz serão refletidos da borda, caindo em certos pontos de reflexão interna total, aos quais o padrão papilar do dedo não foi aplicado. Para capturar a imagem de luz resultante da superfície do dedo, um sensor de imagem especial (CMOS ou CCD, dependendo da implementação do scanner) é usado.

Desvantagens do método:

Sensível a sujeira

Os principais fabricantes de tais leitores são BioLink, Digital Persona, Identix.

Método de transmissão óptica

Scanners desse tipo são uma matriz de fibra óptica em que todos os guias de onda de saída são conectados a fotossensores.

A sensibilidade de cada sensor permite a detecção de luz residual passando pelo dedo no ponto de contato do dedo com a superfície da matriz. Uma imagem de toda a impressão é formada de acordo com os dados lidos de cada fotossensor.

Este método tem muito mais vantagens:
Alta confiabilidade de leitura
Resistente ao engano

No entanto, este método também tem uma desvantagem significativa - a complexidade de sua implementação:

Este tipo de scanner é fabricado pela Security First Corp.

Scanners ópticos de proximidade

Com scanners ópticos sem toque, você não vai acreditar que não requer o contato direto do dedo com a superfície do dispositivo de digitalização. Um dedo é colocado no orifício do scanner, várias fontes de luz o iluminam por baixo de diferentes lados, no centro do scanner há uma lente por meio da qual as informações coletadas são projetadas em uma câmera CMOS, que converte os dados recebidos em uma imagem de uma impressão digital.

O principal fabricante de leitores desse tipo é a Touchless Sensor Technology.
(Por algum motivo, não há nada sobre as vantagens / desvantagens)

Scanners de semicondutores

A base dos scanners de semicondutores é o uso de propriedades semicondutoras para obter uma imagem da superfície de um dedo, que mudam nos pontos de contato das cristas do padrão papilar com a superfície do scanner.

Scanners capacitivos

Scanners capacitivos são os dispositivos semicondutores mais comuns para imagens de impressões digitais atualmente. Seu trabalho é baseado no efeito de alterar a capacitância da junção p-n de um semicondutor quando a crista do padrão papilar toca um elemento da matriz semicondutora. Existem modificações de scanners capacitivos, em que cada elemento semicondutor na matriz atua como uma placa de capacitor e o dedo atua como outra. Quando um dedo é aplicado ao sensor, uma capacitância é formada entre cada elemento sensor e a saliência-depressão do padrão papilar, cujo valor é determinado pela distância entre a superfície de relevo do dedo e o elemento. A matriz desses recipientes é convertida em uma imagem de impressão digital.

As vantagens devido à sua popularidade são:
Baixo custo
Confiabilidade

Imperfeições:
Proteção ineficaz contra manequins

Os principais fabricantes de leitores deste tipo são Infineon, STMicroelectronics, Veridicom.

Scanners RF

Os scanners de campo RF usam uma série de elementos, cada um atuando como uma antena em miniatura. O módulo de RF gera um sinal de baixa intensidade e o direciona para a superfície digitalizada do dedo. Cada um dos elementos sensíveis da matriz recebe um sinal refletido do padrão papilar. A magnitude da EMF induzida em cada antena em miniatura depende da presença ou ausência de uma crista papilar próxima a ela. A matriz de tensão resultante é convertida em uma imagem digital da impressão digital.

Vantagens:
Uma vez que as propriedades fisiológicas da pele são analisadas, a probabilidade de engano deste scanner tende a zero.

Imperfeições:
Fraco contato do dedo

Um conhecido fabricante de leitores de RF é a Authentec.

Scanners de pressão

Scanners de pressão usam uma série de elementos piezoelétricos sensíveis à pressão em seu design. Quando um dedo é aplicado à superfície de digitalização, as saliências do padrão papilar exercem pressão sobre um subconjunto dos elementos da matriz. As depressões do padrão da pele não exercem nenhuma pressão. Assim, o conjunto de tensões obtidas dos elementos piezoelétricos é convertido em uma imagem de impressão digital.

Este método tem várias desvantagens:
baixa sensibilidade
proteção ineficaz contra manequins
suscetibilidade a danos com força excessiva

Scanners sensíveis à pressão estão disponíveis na BMF.

Thermoscanners

Scanners térmicos - esses dispositivos utilizam sensores que consistem em elementos piroelétricos que registram a diferença de temperatura e a convertem em voltagem.
Quando um dedo é aplicado ao scanner, um mapa de temperatura da superfície do dedo é construído de acordo com a temperatura das saliências do padrão papilar tocando os elementos piroelétricos e a temperatura do ar nas depressões, que é então convertido em uma imagem digital.

O método da temperatura tem muitas vantagens:
 alta resistência à descarga eletrostática
operação estável em uma ampla faixa de temperatura
proteção eficaz contra manequins.

As desvantagens deste método incluem o fato de que a imagem desaparece rapidamente. Ao aplicar o dedo no primeiro momento, a diferença de temperatura é significativa e o nível do sinal, respectivamente, é alto. Após um curto período de tempo (menos de um décimo de segundo), a imagem desaparece conforme o dedo e o sensor chegam ao equilíbrio térmico.

Método ultrassônico

Neste grupo, existe apenas um método até agora, que é denominado assim. Scanners ultrassônicos escaneiam a superfície do dedo com ondas ultrassônicas. As distâncias entre a fonte da onda e as saliências e depressões das vieiras do padrão papilar são medidas pelo eco refletido delas.

A qualidade da imagem resultante é dez vezes melhor do que qualquer outro método do mercado biométrico. Além disso, esse método é quase totalmente protegido de manequins, pois permite, além da impressão digital do padrão papilar do dedo, obter informações sobre algumas outras características, por exemplo, sobre o pulso.

Imperfeições:
 Custo alto

O principal fabricante de leitores desse tipo é a Ultra-Scan Corporation.