Nu cu mult timp în urmă, tehnologia cititorului de amprente a fost asociată în principal cu filmele de science fiction. Acum, chiar și bugetul smartphone Xiaomi are un scaner de amprente. Vom explica cititorilor cum funcționează.

Scanerul de amprente (Touch ID) vă permite să identificați utilizatorul pe baza modelului unic de piele de la vârful degetului. Fiecare persoană are propria amprentă și „model”, care nu se repetă nici măcar în cazul gemenilor identici.

O amprentă vă permite să identificați orice persoană, de exemplu, în cazul unei căutări de infractori. După cum se dovedește, funcția Touch ID este utilă și pentru utilizatorii de smartphone-uri. Cu ajutorul acestuia, vă puteți proteja smartphone-ul de accesul neautorizat.

În prezent, există mai multe tipuri de scanere pe piață. Toate funcționează după același principiu - scanerul citește amprenta proprietarului smartphone-ului și, atunci când încearcă să-l deblocheze, compară „tiparul” cu cel care este preprogramat în dispozitiv. Dacă amprenta se potrivește, dispozitivul va fi deblocat. În caz contrar, va apărea un mesaj de eroare.

Interesant este că scanerele nu analizează întregul model de amprentă. Doar câteva dintre trăsături sau tipare sunt verificate. Aceasta este, de exemplu, ramificarea, bifurcarea sau tăierea amprentelor digitale.

Scannerele convertesc imaginea într-un șablon (șablon), iar algoritmul compară distanța dintre curbe și linii. Acest lucru face ca procesul de verificare să fie mult mai scurt decât dacă ar trebui să analizați întreaga amprentă.

Algoritmii confirmă amprenta dacă aproximativ 40% din detalii se potrivește cu modelul salvat. În practică, acest lucru este suficient pentru a identifica un anumit utilizator și pentru a oferi toleranță la erori.

Minutia (sau „punctul lui Galton”) sunt zone ale tiparului de piele (puncte) care sunt unice pentru fiecare deget, care arată unde liniile papilare se unesc, se bifurcă sau se rup.

Tipuri de scanere de amprente

1. Scaner optic„Înregistrează” întreaga bară de degete și folosește un CCD (ca majoritatea camerelor) pentru a face acest lucru. În cazul în care nu intră lumină (creste), senzorul înregistrează pixeli „negri”, creând o imagine deget afișată cu precizie. Scanerele optice au adesea o sursă de lumină încorporată (de obicei cu LED) pentru a face imaginea cât mai transparentă.

2. Scaner capacitiv- în loc de matrice, se folosesc circuite speciale de condensatori miniaturali (senzori capacitivi). Când punem degetul pe acest cititor, capacitatea condensatorilor individuali se schimbă instantaneu. Scannerele capacitive sunt mult mai precise și eficiente decât scanerele optice, deoarece sunt mai greu de păcălit.

3. Scanner termic- funcționează similar cu un cititor capacitiv, dar în locul microcondensatorilor, aceștia folosesc senzori termici microscopici care detectează diferența de temperatură dintre creste și lobii tamponului pentru deget. Un astfel de scaner nu poate fi păcălit prin imitarea unui deget (adică un fragment cu pielea).

4. Scanner cu ultrasunete- folosește fenomenul difracției, adică reflectarea și împrăștierea undelor sonore. Când punem degetul pe cititor, acesta începe să ne genereze sunete inaudibile. Comportamentul undelor sonore la punctele de contact ale „creastei” zonei de imprimare cu scanerul este complet diferit decât în ​​„cavități” (unde există aer). Acest lucru permite scanerului cu ultrasunete să creeze o amprentă exactă a degetului.

Care scaner de amprente este mai bun?

În prezent, majoritatea smartphone-urilor Xiaomi folosesc cititoare capacitive, precum popularele Redmi Note 3 sau Mi 5. Cu toate acestea, așteptările mari sunt asociate cu scanerele cu ultrasunete instalate direct sub afișaj, iar această tehnologie este probabil cea mai populară în viitorul apropiat.

Funcția Touch ID a unui smartphone, deși este foarte sigură, nu este 100% sigură. Cu tehnologia și instrumentele potrivite, puteți falsifica o amprentă care poate păcăli scanerul.

Deci, ce este un scaner de amprentă?

Este un tip de tehnologie de securitate biometrică care utilizează o combinație de metode hardware și software pentru a recunoaște amprenta utilizatorului. Identifică și verifică autenticitatea amprentelor unei persoane pentru a permite sau refuza accesul la smartphone, aplicație și alte locuri care necesită protecție împotriva manipulării nedorite. Există multe alte modalități de a proteja informațiile personale, cum ar fi: biometrie, scanarea irisului ochiului, scanarea retinei ochiului, scanarea trăsăturilor faciale și așa mai departe până la un test de sânge special sau mers. Apropo, analiza mersului a fost demonstrată în seria de filme Mission: Impossible cu Tom Cruise. Unele smartphone-uri folosesc chiar și un scaner iris, dar implementarea acestei caracteristici este în mod firesc departe de a fi ideală. De ce să alegeți un scaner de amprentă? Este simplu: plăcile pentru scanarea imprimărilor sunt destul de ieftine și ușor de fabricat și de utilizat. Am atins scanerul și Redmi Note 3 este deblocat instantaneu și gata de pornire.

Deoarece există diferite tipuri de tehnologii de securitate biometrică, la fel și tipurile de scanere de amprentă au tehnologii și metode de implementare diferite. În total, există trei tipuri de scanere digitale:

1. Scannere optice;
2. Scannere capacitive;
3. Scanere cu ultrasunete.

Scannere optice

Scannerele optice de amprentă sunt cea mai veche metodă de captare și comparare a amprentelor digitale. După cum ați putea ghici din nume, această metodă se bazează pe captarea unei imagini optice a unei amprente digitale. Practic, este o fotografie a unei amprente care, după ce a fost capturată, este procesată folosind algoritmi speciali pentru a detecta modele unice la suprafață, cum ar fi crestele și buclele unice, prin analizarea celor mai deschise și întunecate zone ale imaginii.

La fel ca o cameră dintr-un smartphone, acești senzori au o rezoluție finală și cu cât această rezoluție este mai mare, cu atât detaliile mai fine ale modelului pe care le poate distinge senzorul pe deget, cu atât este mai mare securitatea. Cu toate acestea, senzorii acestor senzori au un contrast mult mai mare decât o cameră convențională. De obicei, au un număr foarte mare de diode pe inch pentru a capta o imagine la distanță mică. Dar când puneți degetul pe scaner, camera lui nu vede nimic, deoarece este întuneric, vă certați. Dreapta. Prin urmare, scanerele optice au, de asemenea, matrice întregi de LED-uri ca bliț pentru a ilumina zona scanată. Evident, un astfel de design este prea voluminos pentru un telefon, unde subțirile carcasei joacă un rol important.

Principalul dezavantaj al scanerelor optice este că sunt destul de ușor de păcălit. Scanerele optice captează doar imagini 2D. Mulți au văzut cum, folosind manipulări simple cu același adeziv PVA sau pur și simplu cu o fotografie de înaltă calitate, scanerul este spart și se obține accesul la documentele sau pisicile dvs. importante. Prin urmare, acest tip de securitate nu este potrivit pentru smartphone-uri.

La fel ca acum, puteți găsi smartphone-uri cu ecrane rezistive, puteți găsi și scanere optice pentru degete. Acestea sunt încă utilizate în multe domenii, cu excepția celor în care este necesară o securitate reală. Recent, odată cu avansarea tehnologiei și cererea tot mai mare de securitate mai serioasă, smartphone-urile au adoptat și au folosit în unanimitate scanere capacitive. Acestea vor fi discutate mai jos.

Scannere capacitive

Acesta este cel mai frecvent tip de scaner de amprente din ziua de azi. După cum sugerează și numele, un condensator este modulul principal de scanare într-un scaner capacitiv. În loc să genereze o imagine tradițională de amprentă digitală, scanerele capacitive folosesc tablouri de circuite condensatoare mici pentru a colecta date de amprentă. Condensatoarele stochează o încărcare electrică și, plasând un deget pe suprafața scanerului, acumulatorul în condensator va fi ușor schimbat în acele locuri în care creasta de pe model atinge placa și va rămâne relativ neschimbată, unde, pe dimpotrivă, există depresiuni în tipar. Pentru a urmări aceste modificări este utilizat un circuit integrator de amplificator op, care poate fi apoi înregistrat folosind un convertor analog-digital.

Odată ce datele de amprentă au fost capturate, datele sunt digitalizate și căutate pentru atribute distinctive și unice ale amprentei, care la rândul lor pot fi stocate pentru comparație într-o etapă ulterioară. Principalul avantaj al acestei tehnologii este că este mult mai bun decât scanerele optice. Rezultatele scanării nu pot fi reproduse cu o imagine și este incredibil de dificil să înșelați cu proteze, adică o impresie de imprimare. Așa cum s-a scris mai sus, acest lucru se datorează faptului că atunci când recunoașteți o amprentă digitală, sunt înregistrate date ușor diferite, și anume modificări ale încărcării condensatorului. Singura amenințare reală pentru securitate vine de la orice manipulare hardware sau software.

Scannerele capacitive folosesc tablouri destul de mari ale acestor condensatori, de obicei un centurion, dacă nu chiar mii într-un singur scaner. Acest lucru permite un grad ridicat de detaliu în imaginea crestelor și depresiunilor amprentei. La fel ca în scanerele optice, mai mulți condensatori oferă o rezoluție mai mare a scanerului, crescând precizia recunoașterii și, în consecință, nivelul de securitate, până la recunoașterea celor mai mici puncte.

Datorită numărului mai mare de componente din lanțul de recunoaștere a amprentelor digitale, scanerele capacitive sunt de obicei puțin mai scumpe decât cele optice. În iterațiile timpurii ale scanerelor capacitive, mulți producători au încercat să reducă costurile prin reducerea numărului de condensatori necesari pentru recunoașterea amprentelor digitale. Astfel de soluții nu au avut aproape întotdeauna prea mult succes și mulți utilizatori s-au plâns de calitatea recunoașterii, deoarece au trebuit să pună degetul de mai multe ori pentru a scana amprenta. Din fericire, în zilele noastre, această tehnologie a fost deja perfecționată și chiar și utilizatorul fastidios va fi mulțumit. Este demn de remarcat faptul că, dacă degetul este murdar sau prea umed / gras, atunci scanerul capacitiv uneori nu va putea recunoaște amprenta. Totuși, se spală pe mâini? :)

Scanere cu ultrasunete

Scannerele cu amprente cu ultrasunete sunt în prezent cele mai noi tehnologii de recunoaștere a amprentelor digitale. Pentru prima dată, acest tip de scaner a fost utilizat în smartphone-ul Le Max Pro. Acest telefon folosește tehnologiile companiei americane Qualcomm cu Sense ID-ul său.

Scanerul cu ultrasunete utilizează un emițător și un receptor cu ultrasunete pentru a recunoaște amprenta. Pulsul cu ultrasunete este transmis direct degetului, care este plasat în fața scanerului. O parte din acest impuls este absorbită, iar unele se întorc la receptor și sunt recunoscute în continuare în funcție de creste, văi și alte detalii ale amprentei, care sunt unice pentru fiecare deget. În scanerele cu ultrasunete, un traductor care detectează stresul mecanic este utilizat pentru a calcula intensitatea impulsului ultrasunete care revine în diferite puncte ale scanerului. Scanarea pe perioade mai lungi de timp permite recunoașterea datelor suplimentare despre adâncimea de amprentă care vor fi capturate, rezultând imagini 3D foarte detaliate ale amprentei scanate. Utilizarea tehnologiei 3D în această metodă de scanare îl face cea mai sigură alternativă la scanerele capacitive. Singurul dezavantaj al acestei tehnologii este că în acest moment nu a fost încă elaborată și este prea scumpă. Primele smartphone-uri cu astfel de scanere sunt pionieri în acest domeniu. Din același motiv, Xiaomi nu a folosit un scaner cu ultrasunete în modelul său pilot Mi5.

Algoritmi de procesare a amprentelor digitale

Deși majoritatea scanerelor de degete se bazează pe principii hardware foarte similare, componentele și software-urile suplimentare pot juca un rol important în recunoașterea amprentelor digitale. Diferitii producători folosesc mai mulți algoritmi diferiți, care vor fi cei mai „confortabili” pentru un anumit model de procesor și un sistem de operare. În consecință, definiția caracteristicilor cheie ale amprentelor digitale poate varia de la producător la producător în ceea ce privește viteza și precizia.

De obicei, acești algoritmi caută unde se sfârșesc, se intersectează și se împart crestele și jgheaburile în două. În mod colectiv, caracteristicile modelului de imprimare sunt numite „lucruri mici”. Dacă tipărirea scanată se potrivește cu mai multe „lucruri mici”, atunci va fi considerată o potrivire. Pentru ce e asta? În loc să compare de fiecare dată amprente întregi, comparația cu detalii mici reduce cantitatea de putere de procesare necesară procesării și identificării fiecărei amprente. De asemenea, această metodă ajută la evitarea erorilor la scanarea unei amprente digitale și, cel mai important, devine posibilă aplicarea degetului nu complet. La urma urmei, nu ai pus niciodată degetul exact? Desigur că nu.

Aceste informații trebuie stocate într-o locație sigură de pe dispozitiv și suficient de departe de cod care ar putea compromite fiabilitatea scanerului. În loc să stocheze datele utilizatorului pe Internet, procesorul stochează în siguranță informațiile despre amprente digitale pe un cip fizic într-un TEE (Trusted Task Environment). Această zonă securizată este, de asemenea, utilizată pentru alte procese criptografice și se adresează direct platformelor hardware de securitate, cum ar fi același cititor de amprente, pentru a preveni orice spionaj software și orice intruziune. Acești algoritmi de la diferiți producători pot diferi sau pot fi organizați în moduri diferite, de exemplu, Qualcomm are o arhitectură Secure MCM, iar Apple are o Seclavă Enclavă, dar toți se bazează pe același principiu de stocare a acestor informații într-o parte separată a procesorul.

Când utilizați smartphone-ul în fiecare zi, nu vă gândiți cu adevărat la modul în care funcționează această funcție. Luați același scaner de amprente pe smartphone-urile Meizu: deblocați dispozitivul prima dată, este bine. Nu toată lumea știe că există mai multe tipuri de scanere care diferă între ele. Să umplem golul de cunoștințe.

De ce ai nevoie de un scaner de amprentă

Protecția informațiilor personale este acum problema principală în lumea noastră digitală, este important nu numai să dețineți date, ci și să le protejați. Nu trebuie să mergeți departe pentru exemple, puțini oameni sunt mulțumiți atunci când un coleg de clasă la o prelegere ia telefonul să „răsucească și să vadă”, și apoi începe să sape prin galeria foto. Desigur, dacă aveți Meizu și aveți acces închis la aplicație cu o parolă, nu vă puteți face griji în această privință, dar nu toată lumea este conștientă de această posibilitate.

Identificarea amprentelor digitale este una dintre cele mai fiabile modalități de a verifica identitatea proprietarului. În ceea ce privește acuratețea, această metodă este a doua doar după scanarea retinei și analiza ADN-ului, dar aceasta este înainte. De acord, este dificil să ne imaginăm în condiții reale necesitatea unui test de sânge pentru a debloca un smartphone.

Ce trebuie să știți despre amprentele digitale

În primul rând, amprenta este formată dintr-un model papilar pe piele, o puteți vedea pe degete. Acestea sunt proeminențe și depresiuni pe piele care formează un model unic.

În al doilea rând, modelul fiecărei persoane este unic, chiar și în rândul rudelor apropiate și al gemenilor. Se formează la fătul nenăscut și rămâne neschimbată pe tot parcursul vieții.

În al treilea rând, chiar dacă epiderma este deteriorată, modelul se restabilește în timp, singura întrebare este timpul și gradul de afectare a pielii. Prin urmare, filmele în care personajele principale își elimină amprentele nu sunt altceva decât ficțiune.

În al patrulea rând, fiecare tipărit conține nu numai caracteristici vizuale, ci și propriile caracteristici termice și electrice.

Toate aceste proprietăți au stat la baza metodelor de identificare a proprietarilor de smartphone-uri moderne, laptopuri și alte echipamente. Senzorii sunt împărțiți în trei grupe: optic, semiconductor și ultrasonic.

Senzori optici

După cum sugerează și numele, principiul recunoașterii se bazează pe analiza imaginii tiparelor papilare. La rândul lor, metodele de obținere a unei imagini sunt împărțite în mai multe tipuri bazate pe: reflecție, lumen sau recunoaștere fără contact.

Senzori reflectorizanti

Astfel de scanere folosesc efectul reflexiei interne totale perturbate. Esența sa este simplă: atunci când lumina lovește marginea diferitelor suprafețe, fluxul este împărțit în două părți, una este reflectată de la margine, iar a doua pătrunde prin margine într-un alt mediu. Care sunt suprafețele? Acestea sunt înălțimile modelului aplicat senzorului și partea liberă a senzorului, care conține indentările din model.

Dacă vă jucați cu magnitudinea unghiului, puteți obține reflexia întregului flux din interfața dintre medii, în cuvinte simple, lumina este reflectată din locuri în care pielea nu atinge senzorul, construind astfel o imagine de modelul din memoria dispozitivului.

Aceasta este cea mai simplă metodă, dar cu dezavantaje: poate fi înșelată cu un manechin, astfel de senzori sunt sensibili la poluare.

Senzori translucizi

Acești senzori funcționează folosind o matrice de fibre optice în care o fotocelula este atașată la un capăt al fiecărui canal. Un deget este aplicat senzorului, lumina este emisă de sus pe el și senzorii înregistrează fluxul luminos rezidual la punctele de contact ale elevațiilor de pe model cu suprafața senzorului. Un astfel de senzor este greu de înșelat, manechinul nu va mai funcționa, dar această metodă nu poate fi numită mobilă.

Senzori fără contact

Cel mai comun dintre toți senzorii optici de pe platformele mobile. Conceptul este similar cu senzorii reflectorizanți, cu o singură excepție, nu este necesar contactul direct cu degetele cu suprafața senzorului. Degetul este aplicat pe sticla de protecție, sub care se află lentila senzorului și sursele de lumină de pe părțile laterale ale acestuia. Lumina este reflectată din modelul degetelor, matricea este focalizată prin obiectiv. Principiul de funcționare este foarte similar cu cel al unei camere digitale. Un astfel de senzor este, de asemenea, sensibil la contaminarea sticlei de protecție; dacă se dorește, poate fi înșelat cu o imprimare falsă.

Senzori semiconductori

Astfel de senzori utilizează o modificare a proprietăților semiconductoarelor la punctul de contact al crestei modelului cu suprafața senzorului în sine.

Scannere capacitive

Lucrează la schimbarea capacității unui semiconductor în zona de contact a doi semiconductori cu tipuri diferite de permeabilitate. Diferența apare în locurile în care creasta modelului papilar atinge matricea semiconductoare. Datele primite sunt convertite într-o amprentă digitală de un procesor securizat separat. Astfel de senzori sunt ieftini și fără pretenții, dar pot fi păcăliți și de un manechin.

Scannere RF

O altă subspecie care utilizează semnale radio de intensitate redusă. Senzorul fixează semnalul reflectat în locul în care se aplică creasta modelului, formând astfel o imagine digitală a amprentei. Un astfel de senzor este greu de înșelat, deoarece proprietățile reflectante ale pielii, combinate cu un model unic, sunt aproape imposibil de falsificat, dar cu un contact slab al degetului cu suprafața senzorului, recunoașterea amprentei devine dificilă.

Elemente piezoelectrice

Senzorii sensibili la presiune de suprafață detectează modelul de imprimare atunci când aplicați degetul: crestele modelului aplică presiune, dar nu există depresiune. Astfel de senzori sunt, de asemenea, ușor de condus, iar sensibilitatea lor generală este scăzută, dar sunt relativ ieftini.

Senzori de temperatură

Au citit o hartă unică a temperaturii suprafeței de imprimare. Elementele piroelectrice sunt responsabile pentru conversia temperaturii într-o imprimare digitală. Este dificil să înșelăm astfel de senzori, mai ales că sunt rezistenți la electrostatice și funcționează în orice condiții de temperatură. Există un singur dezavantaj, harta temperaturii dispare rapid, deoarece suprafața senzorului și degetul ajung rapid la echilibru de temperatură.

Senzori cu ultrasunete

Acești senzori sunt cei mai avansați și mai rapizi, scanează suprafața degetului aplicat. Diferența de nivel a semnalului reflectat de pe crestele și văile modelului este înregistrată de senzor, după care se construiește o imagine digitală completă a imprimării. Astfel de senzori sunt aproape imposibil de înșelat, deoarece pe lângă harta suprafeței aplicate, pot citi atât pulsul, cât și alți indicatori ai activității biologice. Mai mult, astfel de senzori răspund bine chiar și atunci când atingeți un deget umed, iar acest lucru este valabil mai ales în utilizarea zilnică a smartphone-urilor. Dintre toate cele descrise, acestea sunt cele mai scumpe, dar acesta este tipul folosit în ultimele dispozitive Meizu.

Concluzie

Micul nostru program educațional privind scanerele de degete este finalizat, acum, ridicând dispozitivul și punând degetul pe senzor, știți cum funcționează și cum acest lucru mic vă protejează datele personale. Ce pot face scanerele de amprente, puteți citi într-un articol separat pe acest subiect.

Astăzi, computerizarea societății ne obligă să căutăm diverse modalități de restricționare a accesului la informațiile stocate pe un computer. Mai mult, sistemul de autorizare și autentificare a utilizatorului prin parolă este unul dintre cele mai frecvente, deși are multe dezavantaje. O alternativă la protecția prin parolă poate fi autentificarea utilizând parametrii biometrici ai utilizatorului, în special utilizând o amprentă digitală. Și pentru aceasta aveți nevoie doar de un scaner de amprentă și de software-ul corespunzător care vine cu dispozitivul.

Un scaner de amprente este un dispozitiv care citește o imagine deget cu toate caracteristicile sale sub forma unui model papilar și transmite rezultatul scanării către software. O aplicație specializată compară imaginea rezultată cu eșantionul creat în etapa de generare a unei parole biometrice.

Tipuri de scanere de amprente

Toate scanerele de amprente care sunt utilizate astăzi pot fi clasificate în trei grupe pe baza principiului fizic de funcționare:

Semiconductori (siliciu);

Optic;

Cu ultrasunete.

Scannere semiconductoare

Acest tip de scaner obține o imagine pe baza proprietăților semiconductoarelor, care se schimbă în zona de contact a modelului papilar și a scanerului. Funcționarea acestui tip de dispozitiv de scanare se poate baza pe mai multe tehnologii:

Scannere capacitive. Funcționarea unor astfel de scanere se bazează pe efectul când capacitatea joncțiunii pn se schimbă atunci când crestele modelului papilar intră în contact cu elementele matricei semiconductoare.

Amprentele de acest tip sensibile la presiune utilizează o matrice specială de elemente piezoelectrice în lucrarea lor. Când degetul intră în contact cu matricea, crestele exercită presiune asupra ei, dar depresiunile, în consecință, nu. Pe baza presiunii exercitate asupra matricei, se formează o imagine.

Dispozitivele de acest tip folosesc senzori constând din elemente piroelectrice. Acești senzori înregistrează diferența de temperatură și apoi o transformă în tensiune.

Scannere RF. Scanerele de acest tip sunt formate din microantene care generează un semnal slab, iar imaginea rezultată a amprentei digitale se formează pe baza magnitudinii forței motrice electrice primite ca răspuns din tiparul papilar.

Broșarea scanerelor termice. La fel ca scanerele termice. Singura diferență este că trebuie să glisați degetul peste suprafața de scanare, nu să-l aplicați.

Scannere capacitive de broșare. Tehnologia de achiziție a imaginii este aceeași cu cea capacitivă, dar metoda de achiziție diferă prin faptul că degetul este trecut peste suprafața de scanare.

Scanere de broșare cu frecvență radio. Principiul de funcționare al acestor dispozitive este același ca la dispozitivele cu frecvență radio, dar modul de a face o imagine nu este de a aplica un deget pe dispozitiv, ci de a glisa degetul de-a lungul suprafeței sale.

Scannere optice

Acest tip de scaner de amprentă captează o imagine a unui deget folosind o metodă optică. Funcționarea acestui tip de dispozitiv se bazează pe diverse tehnologii.

Scanere FTIR. Aceste dispozitive folosesc efectul reflexiei interne perturbate.

Scannere cu fibră optică. este o matrice de fibre optice, a cărei fibră conține o fotocelulă.

- Scannere electro-optice. Achiziționarea imaginii provine dintr-un polimer electro-optic, care are un strat emițător de lumină în compoziția sa.

Scannere optice de broșare. Acest tip de echipament este un rafinament al dispozitivelor cu fibră optică, în care, pentru a obține o imagine, trebuie să glisați degetul pe suprafață și să nu o aplicați.

Scannere cu role. Pentru a obține o imagine, trebuie să glisați degetul de-a lungul rolei, unde sunt făcute imagini ale degetului cu modele papilare.

Scannere fără contact. Scanarea degetelor se efectuează într-un mod fără contact. Degetul este aplicat pe gaură, unde mai multe surse îl iluminează, iar camera încorporată surprinde imaginea degetului.

Scanere cu ultrasunete

Acest tip de dispozitiv scanează suprafața degetului cu unde ultrasonice și, pe baza distanței măsurate a undelor reflectate de la văi și proeminențe, este construită o imagine. Acest tip de dispozitiv diferă de cele discutate mai sus prin faptul că rezultatul scanării este mai bun.

30 martie 2011 la 04:01

Scanere de amprentă. Metode de clasificare și implementare

• Hardware pentru computer

În urmă cu aproximativ un an, în timp ce scria o lucrare pe termen, a trebuit să mă confrunt cu față în față cu scanere de amprente. Îmi amintesc clar cât de neplăcut am fost surprins de diversitatea lor - desigur, pentru că pentru fiecare trebuia să caut canale de scurgere de informații și să scriu o metodologie pentru evaluarea lor. Și totuși, realitatea rămâne - în prezent, există în mod fundamental moduri diferite de a obține amprente digitale cu diferite grade de fiabilitate și eficiență.

Despre scanare

Cu puțin mai mult de un an în urmă, problema identificării biometrice a fost pusă pe Habré, așa că voi oferi pe scurt informații generale. Fiziologic, o amprentă este un așa-numit model papilar - o configurație de proiecții (creste) care conțin pori individuali, separați prin depresiuni. O rețea de vase de sânge este situată sub pielea degetului. De asemenea, amprenta este asociată cu anumite caracteristici electrice și termice ale pielii. Aceasta înseamnă că lumina, căldura sau capacitatea electrică (sau o combinație a acestora) pot fi utilizate pentru a obține o imagine cu amprentă. Amprenta se formează în timpul dezvoltării fătului și nu se schimbă de-a lungul vieții unei persoane, în plus, dacă este deteriorată, după un timp își restabilește structura originală. Chiar și gemenii identici nu au amprente identice. În ceea ce privește fiabilitatea, scanarea amprentelor digitale este a doua doar după analiza ADN și scanarea irisului sau a retinei.

Toate scanerele de amprente existente pot fi împărțite în trei grupe: optic, semiconductor și ultrasonic. În plus, există mai multe moduri de a implementa fiecare metodă.

Scannere optice

Scannere optice - bazate pe utilizarea tehnicilor de imagistică optică. Există mai multe moduri principale de implementare a metodei optice:

Metoda de reflexie optică

Această metodă utilizează efectul de reflecție internă totală. Efectul este că atunci când lumina cade pe interfața dintre două medii, energia luminii este împărțită în două părți - una se reflectă din interfață, cealaltă pătrunde prin margine în cel de-al doilea mediu. Proporția de energie reflectată depinde de unghiul de incidență al fluxului luminos. Pornind de la o anumită valoare a unui unghi dat, toată energia luminii se reflectă din interfață.

Acest fenomen se numește reflexie internă totală. În cazul contactului unui mediu optic mai dens (suprafața degetului) cu un mediu optic mai puțin dens la punctul de reflexie internă totală, fasciculul de lumină trece prin această limită. Astfel, numai grinzile de lumină vor fi reflectate de la margine, căzând în anumite puncte de reflexie internă totală, cărora nu s-a aplicat modelul papilar al degetului. Un senzor de imagine special (CMOS sau CCD, în funcție de implementarea scanerului) este utilizat pentru a captura imaginea de lumină primită a suprafeței degetului.

Dezavantaje ale metodei:

Sensibil la murdărie

Cei mai mari producători de astfel de scanere sunt BioLink, Digital Persona, Identix.

Metoda de transmisie optică

Scannerele de acest tip sunt o matrice de fibre optice în care toate ghidurile de undă de ieșire sunt conectate la senzori de fotosensibilitate.

Sensibilitatea fiecărui senzor permite detectarea luminii reziduale care trece prin deget în punctul de contact al degetului cu suprafața matricei. O imagine a întregului tipărit este formată în funcție de datele citite de la fiecare fotosensor.

Această metodă are mult mai multe avantaje:
Fiabilitate ridicată la citire
Rezistent la înșelăciune

Cu toate acestea, această metodă are și un dezavantaj semnificativ - complexitatea implementării sale:

Acest tip de scaner este fabricat de Security First Corp.

Scanere optice de proximitate

Cu scanerele optice fără atingere, nu veți crede că nu necesită contact direct cu degetele cu suprafața dispozitivului de scanare. Un deget este aplicat pe orificiul scanerului, mai multe surse de lumină îl luminează de jos din diferite părți, în centrul scanerului există un obiectiv prin care informațiile colectate sunt proiectate pe o cameră CMOS, care convertește datele primite în o imagine a unei amprente digitale.

Cel mai important producător de scanere de acest tip este Touchless Sensor Technology.
(Din anumite motive, nu există nimic despre avantaje / dezavantaje)

Scannere semiconductoare

Baza scanerelor semiconductoare este utilizarea proprietăților semiconductoare pentru a obține o imagine a suprafeței unui deget, care se schimbă la punctele de contact ale crestelor modelului papilar cu suprafața scanerului.

Scannere capacitive

Scannerele capacitive sunt cele mai comune dispozitive semiconductoare pentru imagistica amprentelor astăzi. Munca lor se bazează pe efectul modificării capacității joncțiunii p-n a unui semiconductor atunci când creasta modelului papilar atinge un element al matricei semiconductoare. Există modificări ale scanerelor capacitive în care fiecare element semiconductor din matrice acționează ca o placă de condensator, iar degetul acționează ca altul. Când se aplică un deget pe senzor, se formează o capacitate între fiecare element de detectare și depresiunea-proeminență a modelului papilar, a cărei valoare este determinată de distanța dintre suprafața de relief a degetului și element. Matricea acestor containere este convertită într-o imagine de amprentă.

Avantajele datorate popularității sale sunt:
Cost scăzut
Fiabilitate

Defecte:
Protecție ineficientă împotriva manechinelor

Cei mai mari producători de scanere de acest tip sunt Infineon, STMicroelectronics, Veridicom.

Scannere RF

Scannerele RF-Field utilizează o serie de elemente, fiecare dintre ele acționând ca o antenă miniaturală. Modulul RF generează un semnal de intensitate redusă și îl direcționează către suprafața scanată a degetului. Fiecare dintre elementele sensibile ale matricei primește un semnal reflectat din tiparul papilar. Mărimea EMF indusă în fiecare antenă miniaturală depinde de prezența sau absența unei creste papilare în apropierea acesteia. Matricea de stres rezultată este convertită într-o imagine digitală a amprentei digitale.

Avantaje:
Deoarece proprietățile fiziologice ale pielii sunt analizate, probabilitatea înșelării acestui scaner tinde la zero.

Defecte:
Contact slab cu degetele

Un producător cunoscut de scanere RF este Authentec.

Scanere de presiune

Scanerele de presiune utilizează o serie de elemente piezoelectrice sensibile la presiune în proiectarea lor. Când se aplică un deget pe suprafața de scanare, proeminențele de creastă ale modelului papilar exercită presiune asupra unui subset al elementelor matricei. Depresiunile modelului pielii nu exercită nicio presiune. Astfel, setul de tensiuni obținut din elementele piezoelectrice este convertit într-o imagine de amprentă.

Această metodă are mai multe dezavantaje:
sensibilitate scăzută
protecție ineficientă împotriva manechinelor
susceptibilitate la daune cu forță excesivă

Scanerele sensibile la presiune sunt disponibile de la BMF.

Termoscanere

Scannere termice - aceste dispozitive folosesc senzori care constau din elemente pirolectice care înregistrează diferența de temperatură și o transformă în tensiune.
Când se aplică un deget pe scaner, se construiește o hartă a temperaturii suprafeței degetului în funcție de temperatura proeminențelor modelului papilar care ating elementele piroelectrice și temperatura aerului din depresiuni, care este apoi convertită în o imagine digitală.

Metoda temperaturii are multe avantaje:
Resistance rezistență ridicată la descărcarea electrostatică
funcționare stabilă într-un interval larg de temperaturi
protecție eficientă împotriva manechinelor.

Dezavantajele acestei metode includ faptul că imaginea dispare rapid. Când aplicați degetul în primul moment, diferența de temperatură este semnificativă, iar nivelul semnalului este ridicat. După un timp scurt (mai puțin de o zecime de secundă), imaginea dispare pe măsură ce degetul și senzorul ajung la echilibru termic.

Metoda cu ultrasunete

În acest grup, există o singură metodă până acum, care se numește așa. Scanerele cu ultrasunete scanează suprafața degetului cu unde ultrasonice. Distanțele dintre sursa de undă și proeminențele și depresiunile de scoici ale modelului papilar sunt măsurate prin ecoul reflectat de acestea.

Calitatea imaginii rezultate este de zece ori mai bună decât cea a oricărei alte metode de pe piața biometrică. În plus, această metodă este aproape complet protejată de manechine, deoarece permite, pe lângă amprenta tiparului papilar al degetului, să obțină informații despre alte caracteristici, de exemplu, despre puls.

Defecte:
Cost Cost ridicat

Cel mai important producător de scanere de acest tip este Ultra-Scan Corporation.