Nie je to tak dávno, technológia čítačky odtlačkov prstov bola spojená hlavne so sci -fi filmami. Teraz aj lacný smartphone Xiaomi má snímač odtlačkov prstov. Čitateľom vysvetlíme, ako to funguje.

Skener odtlačkov prstov (Touch ID) vám umožňuje identifikovať používateľa podľa jedinečného vzoru pokožky na končeku prsta. Každý človek má svoj vlastný odtlačok a „vzor“, ktorý sa neopakuje ani v prípade jednovaječných dvojčiat.

Odtlačok prsta vám umožní identifikovať akúkoľvek osobu, napríklad v prípade pátrania po zločincoch. Ako sa ukazuje, funkcia Touch ID je užitočná aj pre používateľov smartfónov. S jeho pomocou môžete chrániť svoj smartphone pred neoprávneným prístupom.

V súčasnosti je na trhu niekoľko typov skenerov. Všetky fungujú podľa rovnakého princípu - skener prečíta odtlačok prsta majiteľa smartfónu a pri pokuse o odomknutie porovná „vzor“ s tým, ktorý je v zariadení predprogramovaný. Ak sa odtlačok prsta zhoduje, zariadenie sa odomkne. V opačnom prípade sa zobrazí chybové hlásenie.

Je zaujímavé, že skenery neanalyzujú celý vzor odtlačkov prstov. Je skontrolovaných iba niekoľko vlastností alebo vzorov. Ide napríklad o rozvetvenie, rozdvojenie alebo odrezanie odtlačkov prstov.

Skenery prevedú obrázok na šablónu (šablónu) a algoritmus porovná vzdialenosť medzi krivkami a čiarami. Vďaka tomu je proces overenia oveľa kratší, ako keby ste museli analyzovať celý odtlačok prsta.

Algoritmy potvrdia odtlačok prsta, ak sa uloženému vzoru zhoduje približne 40% markantov. V praxi to stačí na identifikáciu konkrétneho používateľa a zaistenie odolnosti voči chybám.

Minutia (alebo „Galtonov bod“) sú oblasti vzoru pokožky (bodky), ktoré sú pre každý prst jedinečné, ktoré ukazujú, kde sa papilárne čiary spájajú, rozdvojujú alebo odlamujú.

Typy snímačov odtlačkov prstov

1. Optický skener„Nasníma“ celý pruh prstov a použije na to CCD (ako väčšina fotoaparátov). Tam, kde nevstupuje svetlo (hrebene), senzor zaznamenáva „čierne“ pixely a vytvára tak presne zobrazený obraz prsta. Optické skenery majú často vstavaný svetelný zdroj (zvyčajne LED), aby bol obraz čo najtransparentnejší.

2. Kapacitný skener- namiesto matice sa používajú špeciálne miniatúrne kondenzátorové obvody (kapacitné snímače). Keď priložíme prst na túto čítačku, kapacita jednotlivých kondenzátorov sa okamžite zmení. Kapacitné skenery sú oveľa presnejšie a efektívnejšie ako optické, pretože je ťažšie ich oklamať.

3. Termálny skener- funguje podobne ako kapacitná čítačka, ale namiesto mikrokondenzátorov používajú mikroskopické tepelné snímače, ktoré zisťujú teplotný rozdiel medzi hrebeňmi a lalokmi podložky prstov. Takýto skener nemožno oklamať napodobeninou prsta (t.j. fragmentu s kožou).

4. Ultrazvukový skener- využíva jav difrakcie, t.j. odraz a rozptyl zvukových vĺn. Keď priložíme prst na čítačku, začne pre nás generovať nepočuteľné zvuky. Správanie zvukových vĺn v bodoch kontaktu „hrebeňa“ oblasti tlače so skenerom je úplne odlišné ako v „dutinách“ (kde je vzduch). To umožňuje ultrazvukovému skeneru vytvoriť presnú tlač vášho prsta.

Ktorý snímač odtlačkov prstov je lepší?

V súčasnosti väčšina smartfónov Xiaomi používa kapacitné čítačky, ako napríklad populárny Redmi Note 3 alebo Mi 5. S ultrazvukovými snímačmi inštalovanými priamo pod displejom sú však spojené veľké očakávania a táto technológia bude v blízkej budúcnosti pravdepodobne najobľúbenejšia.

Aj keď je funkcia Touch ID v smartfóne veľmi bezpečná, nie je 100% bezpečná. So správnou technológiou a nástrojmi môžete falošný odtlačok prsta sklamať.

Čo je to teda snímač odtlačkov prstov?

Je to typ biometrickej bezpečnostnej technológie, ktorá na rozpoznanie odtlačku prsta používateľa používa kombináciu hardvérových a softvérových metód. Identifikuje a overuje pravosť odtlačkov prstov osoby, aby sa umožnil alebo odmietol prístup k smartfónu, aplikácii a ďalším miestam, ktoré vyžadujú ochranu pred nechceným neoprávneným zásahom. Existuje mnoho ďalších spôsobov ochrany osobných údajov, ako napríklad: biometria, skenovanie očnej dúhovky, skenovanie sietnice oka, skenovanie tvárových čŕt a podobne až po špeciálny krvný test alebo chôdzu. Mimochodom, analýza chôdze bola demonštrovaná vo filmovej sérii Mission: Impossible s Tomom Cruisom. Niektoré smartphony dokonca používajú skener očnej dúhovky, ale implementácia tejto funkcie má k ideálu prirodzene ďaleko. Prečo si vybrať snímač odtlačkov prstov? Je to jednoduché: dosky na skenovanie výtlačkov sú pomerne lacné a ľahko sa vyrábajú a používajú. Dotkol som sa skenera a váš Redmi Note 3 je okamžite odomknutý a pripravený ísť.

Pretože existujú rôzne typy biometrických bezpečnostných technológií, typy snímačov odtlačkov prstov majú rôzne technológie a metódy implementácie. Celkovo existujú tri typy skenerov prstov:

1. Optické skenery;
2. Kapacitné skenery;
3. Ultrazvukové skenery.

Optické skenery

Optické snímače odtlačkov prstov sú najstaršou metódou snímania a porovnávania odtlačkov prstov. Ako ste mohli hádať z názvu, táto metóda je založená na zachytení optického obrazu odtlačku prsta. V zásade ide o fotografiu odtlačku prsta, ktorá je po zachytení spracovaná pomocou špeciálnych algoritmov na detekciu jedinečných vzorov na povrchu, ako sú hrebene a jedinečné kučery, analýzou najsvetlejších a najtmavších oblastí obrazu.

Rovnako ako kamera v smartfóne majú tieto senzory konečné rozlíšenie a čím vyššie je toto rozlíšenie, tým jemnejšie detaily vzoru senzor na vašom prste dokáže rozoznať, tým vyššie je zabezpečenie. Snímače týchto senzorov však majú oveľa vyšší kontrast ako konvenčný fotoaparát. Obvykle majú veľmi veľký počet diód na palec, aby zachytili obrázok zblízka. Keď ale položíte prst na skener, jeho kamera nič nevidí, pretože je tma, hádate sa. Správny. Optické skenery majú preto aj celé sústavy diód LED ako blesk na osvetlenie skenovanej oblasti. Je zrejmé, že takýto dizajn je pre telefón príliš objemný, kde dôležitú úlohu zohráva tenkosť puzdra.

Hlavnou nevýhodou optických skenerov je, že sa dajú pomerne ľahko oklamať. Optické skenery zachytávajú iba 2D obrázky. Mnohí videli, ako sa pomocou jednoduchých manipulácií s rovnakým lepidlom PVA alebo jednoducho pomocou vysokokvalitnej fotografie skener hackne a získa prístup k vašim dôležitým dokumentom alebo mačkám. Tento typ zabezpečenia preto nie je vhodný pre smartfóny.

Rovnako ako teraz môžete nájsť smartfóny s odporovou obrazovkou, môžete sa stretnúť aj s optickými snímačmi prstov. Stále sa používajú v mnohých oblastiach, okrem tých, kde je potrebná skutočná bezpečnosť. V poslednej dobe, s rozvojom technológie a rastúcim dopytom po serióznejšom zabezpečení, smartphony jednomyseľne prijali a používajú kapacitné skenery. Budú diskutované nižšie.

Kapacitné skenery

Toto je dnes najbežnejší typ snímača odtlačkov prstov. Ako naznačuje názov, kondenzátor je hlavným snímacím modulom kapacitného skenera. Kapacitné skenery namiesto generovania tradičného obrazu odtlačkov prstov používajú na zber údajov o odtlačkoch prstov polia malých kondenzátorových obvodov. Kondenzátory uchovávajú elektrický náboj a priložením prsta na povrch skenera sa nahromadený v kondenzátore mierne zmení na miestach, kde sa hrebeň na vzore dotýka platne, a zostane relatívne nezmenený, kde na naopak, vo vzore sú depresie. Na sledovanie týchto zmien sa používa obvod integrátora operačného zosilňovača, ktorý je potom možné zaznamenať pomocou analógovo-digitálneho prevodníka.

Hneď ako sa údaje o odtlačkoch prstov zachytia, údaje sa digitalizujú a vyhľadajú sa charakteristické a jedinečné atribúty odtlačkov prstov, ktoré sa dajú uložiť v neskoršej fáze na porovnanie. Hlavnou výhodou tejto technológie je, že je oveľa lepšia ako optické skenery. Výsledky skenovania nemožno reprodukovať pomocou obrázka a je veľmi ťažké oklamať protetikou, to znamená dojmom tlače. Ako je napísané vyššie, je to preto, že pri rozpoznávaní odtlačkov prstov sa zaznamenávajú mierne odlišné údaje, konkrétne zmeny náboja na kondenzátore. Jediná skutočná hrozba zabezpečenia pochádza z akéhokoľvek zásahu do hardvéru alebo softvéru.

Kapacitné snímače prstov používajú dosť veľké sústavy týchto kondenzátorov, zvyčajne stotníkov, ak nie tisíce v jednom skeneri. To umožňuje vysoký stupeň podrobností v zobrazení hrebeňov a priehlbín odtlačku prsta. Rovnako ako v prípade optických skenerov, viac kondenzátorov poskytuje vyššie rozlíšenie skenera, zvyšuje presnosť rozpoznávania a podľa toho aj úroveň zabezpečenia až po rozpoznanie najmenších bodov.

Vzhľadom na väčší počet komponentov v reťazci rozpoznávania odtlačkov prstov sú kapacitné skenery zvyčajne o niečo drahšie ako optické. V raných iteráciách kapacitných skenerov sa mnoho výrobcov pokúšalo znížiť náklady znížením počtu kondenzátorov potrebných na rozpoznávanie odtlačkov prstov. Takéto riešenia neboli takmer vždy veľmi úspešné a mnoho používateľov sa sťažovalo na kvalitu rozpoznávania, pretože na skenovanie odtlačku prsta museli niekoľkokrát priložiť prst. Našťastie v týchto dňoch už bola táto technológia zdokonalená a dokonca aj náročný používateľ bude spokojný. Stojí za zmienku, že ak je prst špinavý alebo príliš mokrý / mastný, kapacitný skener niekedy nedokáže rozpoznať odtlačok prsta. Umyjú si však ruky? :)

Ultrazvukové skenery

Ultrazvukové snímače odtlačkov prstov sú v súčasnosti najnovšou technológiou rozpoznávania odtlačkov prstov. Tento typ skenera bol prvýkrát použitý v smartfóne Le Max Pro. Tento telefón používa technológie americkej spoločnosti Qualcomm so svojim Sense ID.

Ultrazvukový snímač používa na rozpoznanie odtlačku prsta ultrazvukový vysielač a prijímač. Ultrazvukový impulz sa prenáša priamo na prst, ktorý je umiestnený pred skenerom. Časť tohto impulzu je absorbovaná a časť sa vráti do prijímača a je ďalej rozpoznaná v závislosti od hrebeňov, údolí a ďalších podrobností tlače, ktoré sú jedinečné pre každý prst. V ultrazvukových snímačoch sa na výpočet intenzity vracajúceho sa ultrazvukového impulzu v rôznych bodoch skenera používa prevodník, ktorý detekuje mechanické napätie. Skenovanie na dlhšie časové obdobie umožňuje rozpoznať ďalšie údaje o hĺbke odtlačkov prstov, ktoré budú zachytené, čo má za následok veľmi podrobné 3D obrázky naskenovaného odtlačku prsta. Použitie 3D technológie v tejto metóde skenovania z nej robí najbezpečnejšiu alternatívu ku kapacitným skenerom. Jedinou nevýhodou tejto technológie je, že v súčasnosti ešte nie je vypracovaná a je príliš drahá. Prvé smartfóny s takýmito skenermi sú priekopníkmi v tejto oblasti. Z rovnakého dôvodu Xiaomi vo svojej vlajkovej lodi Mi5 nepoužilo ultrazvukový snímač.

Algoritmy spracovania odtlačkov prstov

Napriek tomu, že väčšina skenerov prstov je založená na veľmi podobných hardvérových zásadách, pri rozpoznávaní odtlačkov prstov môžu hrať dôležitú úlohu ďalšie súčasti a softvér. Rôzni výrobcovia používajú niekoľko rôznych algoritmov, ktoré budú pre konkrétny model procesora a operačný systém „najpohodlnejšie“. Preto sa definícia kľúčových charakteristík odtlačkov prstov môže u jednotlivých výrobcov líšiť, pokiaľ ide o rýchlosť a presnosť.

Tieto algoritmy zvyčajne hľadajú miesto, kde sa hrebene a žľaby končia, pretínajú a delia na dve časti. Súhrnne sa vlastnosti tlačového vzoru nazývajú „malé veci“. Ak sa naskenovaný výtlačok zhoduje s niekoľkými „drobnosťami“, bude to považované za zhodu. Na čo je toto? Porovnanie malých odtlačkov prstov namiesto porovnávania zakaždým celých odtlačkov prstov znižuje množstvo výpočtového výkonu potrebného na spracovanie a identifikáciu každého odtlačku prsta. Táto metóda tiež pomáha predchádzať chybám pri skenovaní odtlačkov prstov a čo je najdôležitejšie, je možné použiť prst úplne nie. Koniec koncov, nikdy ste nedávali prst úplne rovnako? Samozrejme, že nie.

Tieto informácie musia byť uložené bezpečne vo vašom zariadení a dostatočne ďaleko od kódu, ktorý by mohol potenciálne ohroziť spoľahlivosť skenera. Namiesto ukladania používateľských údajov na internet procesor bezpečne ukladá informácie o odtlačkoch prstov na fyzický čip v TEE (Trusted Environment for Task Execution). Táto bezpečná zóna sa používa aj na iné kryptografické procesy a priamo sa zaoberá hardvérovými platformami zabezpečenia, ako je rovnaká čítačka odtlačkov prstov, aby sa zabránilo akémukoľvek odposluchu softvéru a akémukoľvek prieniku. Tieto algoritmy od rôznych výrobcov sa môžu líšiť alebo môžu byť organizované rôznymi spôsobmi, napríklad Qualcomm má architektúru Secure MCM a Apple má Secure Enclave, ale všetky sú založené na rovnakom princípe ukladania týchto informácií v samostatnej časti procesor.

Pri každodennom používaní smartfónu nerozmýšľate nad tým, ako funguje tá či ona funkcia. Vezmite si ten istý skener odtlačkov prstov v smartfónoch Meizu: prvé odomknutie zariadenia, to je dobré. Nie každý vie, že existuje niekoľko typov skenerov, ktoré sa navzájom líšia. Vyplnime medzeru vo vedomostiach.

Prečo potrebujete snímač odtlačkov prstov?

Ochrana osobných údajov je v súčasnosti hlavným problémom nášho digitálneho sveta, je dôležité nielen mať údaje, ale ich aj chrániť. Za príkladmi netreba chodiť ďaleko, málokoho poteší, keď mu spolužiak na prednáške vezme telefón, aby sa „vykrútil a uvidí“, a potom začne prezerať fotogalériu. Samozrejme, ak máte Meizu a máte uzavretý prístup k aplikácii pomocou hesla, nemôžete si s tým robiť starosti, ale nie každý si je tejto možnosti vedomý.

Identifikácia odtlačkom prsta je jedným z najspoľahlivejších spôsobov overenia totožnosti majiteľa. Pokiaľ ide o presnosť, táto metóda je druhá iba po skenovaní sietnice a analýze DNA, ale to je pred nami. Súhlasíte, je ťažké si v reálnom živote predstaviť potrebu krvného testu na odblokovanie smartfónu.

Čo potrebujete vedieť o odtlačkoch prstov?

Po prvé, tlač je tvorená papilárnym vzorom na koži, môžete ho vidieť na prstoch. Ide o výčnelky a priehlbiny na koži, ktoré tvoria jedinečný vzor.

Za druhé, vzor každého človeka je jedinečný, dokonca aj medzi blízkymi príbuznými a dvojčatami. Vzniká v nenarodenom plode a zostáva nezmenený po celý život.

Po tretie, aj keď je epidermis poškodená, vzor sa časom obnoví, jedinou otázkou je čas a stupeň poškodenia kože. Preto filmy, kde hlavné postavy odstránia svoje odtlačky, nie sú nič iné ako fikcia.

Po štvrté, každá tlač obsahuje nielen vizuálne vlastnosti, ale aj vlastné tepelné a elektrické charakteristiky.

Všetky tieto vlastnosti tvorili základ metód pre identifikáciu majiteľov moderných smartfónov, prenosných počítačov a ďalšieho vybavenia. Senzory sú rozdelené do troch skupín: optické, polovodičové a ultrazvukové.

Optické senzory

Ako naznačuje názov, princíp rozpoznávania je založený na analýze obrazu papilárnych vzorov. Metódy získavania obrazu sú zase rozdelené do niekoľkých typov na základe: odrazu, lúmenu alebo bezkontaktného rozpoznávania.

Reflexné senzory

Takéto skenery využívajú efekt narušeného celkového vnútorného odrazu. Jeho podstata je jednoduchá: keď svetlo narazí na hranicu rôznych povrchov, tok sa rozdelí na dve časti, jedna sa odrazí od okraja a druhá prenikne cez hranicu do iného prostredia. Aké sú povrchy? Ide o nadmorské výšky vzoru aplikovaného na senzor a voľnú časť senzora, ktorá obsahuje priehlbiny vo vzore.

Ak sa hráte s hodnotou uhla, môžete dosiahnuť odraz celého toku od rozhrania medzi médiami, jednoducho povedané, svetlo sa odráža od miest, kde sa koža nedotýka senzora, a tým vytvára obraz vzor v pamäti zariadenia.

Toto je najjednoduchšia metóda, ale s nevýhodami: dá sa oklamať figurínou, tieto senzory sú citlivé na znečistenie.

Priesvitné snímače

Tieto senzory pracujú s poľom z optických vlákien, v ktorom je na jednom konci každého kanála pripevnená fotobunka. Na snímač sa priloží prst, zhora sa naň vyžaruje svetlo a senzory zaznamenávajú zvyškový svetelný tok v bodoch kontaktu vyvýšení na vzore s povrchom snímača. Takýto senzor je ťažké oklamať, figurína už nebude fungovať, ale túto metódu nemožno nazvať mobilnou.

Bezkontaktné snímače

Najbežnejší zo všetkých optických senzorov na mobilných platformách. Koncept je podobný reflexným senzorom, s jednou výnimkou nie je potrebný priamy kontakt prsta s povrchom senzora. Prst sa priloží k ochrannému sklu, pod ktorým sa nachádza šošovka senzora a svetelné zdroje na jeho stranách. Svetlo sa odráža od vzoru prstov, matica je zaostrená cez šošovku. Princíp činnosti je veľmi podobný digitálnemu fotoaparátu. Takýto senzor je tiež citlivý na kontamináciu ochranného skla, ak je to žiaduce, môže byť oklamaný atrapou tlače.

Polovodičové snímače

Takéto senzory využívajú zmenu vlastností polovodičov v mieste kontaktu hrebeňa obrazca s povrchom samotného senzora.

Kapacitné skenery

Pracujú na zmene kapacity polovodiča v oblasti kontaktu dvoch polovodičov s rôznymi druhmi priepustnosti. Rozdiel nastáva v miestach, kde sa hrebeň papilárneho vzoru dotýka polovodičovej matrice. Prijaté údaje sú pomocou zabezpečeného procesora konvertované na odtlačok prsta. Takéto senzory sú lacné a nenáročné, ale dajú sa oklamať aj figurínou.

RF skenery

Ďalší poddruh, ktorý používa rádiové signály s nízkou intenzitou. Senzor fixuje odrazený signál v mieste, kde je aplikovaný hrebeň vzoru, čím vytvára digitálny obraz odtlačku prsta. Takýto senzor je ťažké oklamať, pretože reflexné vlastnosti pokožky v kombinácii s unikátnym vzorom je takmer nemožné predstierať, ale pri zlom kontakte prsta s povrchom senzora je rozpoznávanie odtlačkov prstov ťažké.

Piezoelektrické prvky

Povrchové senzory citlivé na tlak detekujú tlačový vzor, ​​keď použijete prst: Hrebene vzoru vyvíjajú tlak, ale nedochádza k zníženiu. Takéto senzory sa tiež ľahko vedú a ich celková citlivosť je nízka, ale sú relatívne lacné.

Teplotné snímače

Čítajú unikátnu teplotnú mapu tlačovej plochy. Pyroelektrické prvky sú zodpovedné za premenu teploty na digitálnu tlač. Je ťažké oklamať takéto snímače, najmä preto, že sú odolné voči elektrostatike a pracujú za akýchkoľvek teplotných podmienok. Existuje iba jedna nevýhoda, teplotná mapa rýchlo zmizne, pretože povrch snímača a prst sa rýchlo dostanú do teplotnej rovnováhy.

Ultrazvukové snímače

Tieto snímače sú najpokročilejšie a najrýchlejšie, snímajú povrch priloženého prsta. Rozdiel v úrovni odrazeného signálu od hrebeňov a údolí vzoru je zaznamenaný snímačom, po ktorom je zostavený kompletný digitálny obraz tlače. Takéto senzory je takmer nemožné oklamať, pretože okrem mapy aplikovaného povrchu môžu čítať aj pulz a ďalšie ukazovatele biologickej aktivity. Takéto senzory navyše dobre reagujú aj na dotyk mokrého prsta, a to platí najmä pri každodennom používaní smartfónov. Spomedzi všetkých opísaných sú najdrahšie, ale tento typ sa používa v najnovších zariadeniach Meizu.

Záver

Náš malý vzdelávací program o snímačoch prstov je dokončený. Teraz, keď zdvihnete zariadenie a položíte prst na senzor, viete, ako to funguje a ako táto maličkosť chráni vaše osobné údaje. Čo dokážu snímače odtlačkov prstov, si môžete prečítať v samostatnom článku na túto tému.

Počítačová automatizácia spoločnosti nás dnes núti hľadať rôzne spôsoby, ako obmedziť prístup k informáciám uloženým v počítači. Systém autorizácie a autentifikácie používateľa pomocou hesla je navyše jedným z najbežnejších, aj keď má mnoho nevýhod. Alternatívou k ochrane heslom môže byť autentifikácia pomocou biometrických parametrov používateľa, najmä pomocou odtlačku prsta. Na to potrebujete iba snímač odtlačkov prstov a príslušný softvér, ktorý sa dodáva so zariadením.

Skener odtlačkov prstov je zariadenie, ktoré číta obraz prsta so všetkými jeho funkciami vo forme papilárneho vzoru a prenáša výsledok skenovania do softvéru. Špecializovaná aplikácia porovnáva výsledný obrázok so vzorkou vytvorenou vo fáze generovania biometrického hesla.

Typy snímačov odtlačkov prstov

Všetky skenery odtlačkov prstov, ktoré sa dnes používajú, je možné rozdeliť do troch skupín na základe fyzikálneho princípu činnosti:

Polovodič (kremík);

Optické;

Ultrazvukové.

Polovodičové skenery

Tento typ skenera získava obraz na základe vlastností polovodičov, ktoré sa menia v kontaktnej oblasti papilárneho vzoru a skenera. Prevádzka tohto typu skenovacieho zariadenia môže byť založená na niekoľkých technológiách:

Kapacitné skenery. Činnosť takýchto skenerov je založená na účinku, keď sa kapacita pn križovatky zmení, keď sa vrcholy papilárneho vzoru dostanú do kontaktu s prvkami polovodičovej matice.

Odtlačky prstov citlivé na tlak tohto typu používajú pri svojej práci špeciálnu maticu piezoelektrických prvkov. Keď sa prst dostane do kontaktu s matricou, vyvýšeniny naň vyvíjajú tlak, ale priehlbiny podľa toho nie. Na základe tlaku vyvíjaného na matricu sa vytvorí obraz.

Zariadenia tohto typu používajú snímače pozostávajúce z pyroelektrických prvkov. Tieto snímače zaznamenávajú teplotný rozdiel a potom ho prevádzajú na napätie.

RF skenery. Skenery tohto typu pozostávajú z mikroantén, ktoré generujú slabý signál, a výsledný obraz odtlačku prsta sa vytvorí na základe veľkosti elektrickej hnacej sily prijatej v reakcii na papilárny obrazec.

Protahovacie tepelné skenery. To isté ako tepelné skenery. Jediným rozdielom je, že po snímacej ploche musíte posúvať prst, nie ho aplikovať.

Kapacitné protahovacie skenery. Technológia získavania obrazu je rovnaká ako v kapacitných, ale metóda získavania sa líši v tom, že prst prejde po skenovacej ploche.

Rádiofrekvenčné skenery protahovania. Princíp činnosti týchto zariadení je rovnaký ako v rádiofrekvenčných prístrojoch, ale spôsob, ako nasnímať obrázok, nie je priložiť prst na zariadenie, ale posúvať prst po jeho povrchu.

Optické skenery

Tento typ snímača odtlačkov prstov zachytáva obraz prsta optickou metódou. Prevádzka tohto typu zariadenia je založená na rôznych technológiách.

FTIR skenery. Tieto zariadenia využívajú efekt narušeného vnútorného odrazu.

Skenery s optickými vláknami. je matrica z optických vlákien, z ktorých každé vlákno obsahuje fotobunku.

- Elektrooptické skenery. Získavanie obrazu pochádza z elektrooptického polyméru, ktorý má vo svojom zložení vrstvu vyžarujúcu svetlo.

Optické skenery protahovania. Tento typ zariadenia vylepšuje zariadenia s optickými vláknami, v ktorých chcete na získanie obrázku posunúť prst po povrchu a nie ho aplikovať.

Valcové skenery. Ak chcete získať obrázok, musíte posúvať prst po valci, kde sú nasnímané obrázky prsta s papilárnymi vzormi.

Bezkontaktné skenery. Skenovanie prstov sa vykonáva bezkontaktne. Prst sa priloží k otvoru, kde ho osvetlí niekoľko zdrojov, a vstavaná kamera zachytí obraz prsta.

Ultrazvukové skenery

Tento typ zariadenia skenuje povrch prsta ultrazvukovými vlnami a na základe nameranej vzdialenosti odrazených vĺn od údolí a výčnelkov sa vytvorí obraz. Tento typ zariadenia sa líši od zariadení uvedených vyššie v tom, že výsledok skenovania je lepší.

30. marca 2011 o 04:01

Snímače odtlačkov prstov. Klasifikačné a implementačné metódy

• Počítačový hardvér

Asi pred rokom som sa pri písaní semestrálnej práce musel stretnúť so snímačmi odtlačkov prstov. Jasne si pamätám, ako nepríjemne ma prekvapila ich rozmanitosť - samozrejme, pretože pre každého som musel hľadať kanály úniku informácií a napísať metodiku ich hodnotenia. A napriek tomu faktom zostáva - v súčasnosti existujú zásadne odlišné spôsoby získavania odtlačkov prstov s rôznym stupňom spoľahlivosti a účinnosti.

O skenovaní

O niečo viac ako pred rokom bola na Habrého nastolená otázka biometrickej identifikácie, preto stručne uvediem všeobecné informácie. Psychologicky je odtlačok prsta takzvaný papilárny vzor - konfigurácia hrebeňov (hrebeňov) obsahujúcich jednotlivé póry, oddelené priehlbinami. Pod kožou prsta je umiestnená sieť krvných ciev. Odtlačok prsta je tiež spojený s určitými elektrickými a tepelnými charakteristikami pokožky. To znamená, že na získanie snímky odtlačku prsta je možné použiť svetlo, teplo alebo elektrickú kapacitu (alebo ich kombináciu). Odtlačok prsta sa vytvára počas vývoja plodu a nemení sa počas celého života človeka, navyše ak je poškodený, po chvíli obnoví pôvodnú štruktúru. Dokonca ani jednovaječné dvojčatá nemajú identické odtlačky prstov. Pokiaľ ide o spoľahlivosť, skenovanie odtlačkov prstov je na druhom mieste za analýzou DNA a skenovaním dúhovky alebo sietnice.

Všetky existujúce snímače odtlačkov prstov je možné rozdeliť do troch skupín: optické, polovodičové a ultrazvukové. Okrem toho existuje niekoľko spôsobov implementácie každej metódy.

Optické skenery

Optické skenery - založené na použití techník optického zobrazovania. Existuje niekoľko hlavných spôsobov implementácie optickej metódy:

Metóda optického odrazu

Táto metóda používa efekt Frusted Total Internal Reflection. Výsledkom je, že keď svetlo dopadne na rozhranie medzi dvoma médiami, svetelná energia sa rozdelí na dve časti - jedna sa odráža od rozhrania, druhá preniká cez hranicu do druhého média. Podiel odrazenej energie závisí od uhla dopadu svetelného toku. Od určitej hodnoty daného uhla sa všetka svetelná energia odráža od rozhrania.

Tento jav sa nazýva celkový vnútorný odraz. V prípade kontaktu hustejšieho optického média (povrchu prsta) s menej hustým optickým médiom v mieste celkového vnútorného odrazu svetelný lúč prechádza touto hranicou. Od okraja sa teda budú odrážať iba svetelné lúče, ktoré spadajú do určitých bodov celkového vnútorného odrazu, na ktoré nebol aplikovaný papilárny vzor prsta. Na zachytenie výsledného svetelného obrazu povrchu prsta slúži špeciálny obrazový snímač (CMOS alebo CCD, v závislosti od implementácie skenera).

Nevýhody metódy:

Citlivý na špinu

Vedúcimi výrobcami týchto skenerov sú BioLink, Digital Persona, Identix.

Metóda optického prenosu

Skenery tohto typu sú poľom z optických vlákien, v ktorom sú všetky výstupné vlnovody prepojené s fotosenzormi.

Citlivosť každého senzora umožňuje detekciu zvyškového svetla prechádzajúceho prstom v mieste dotyku prsta s povrchom matrice. Podľa údajov načítaných z každého fotosenzora sa vytvorí obraz celého výtlačku.

Táto metóda má mnoho ďalších výhod:
Vysoká spoľahlivosť čítania
Odolný voči podvodu

Táto metóda má však aj významnú nevýhodu - zložitosť jej implementácie:

Tento typ skenera vyrába spoločnosť Security First Corp.

Optické proximity skenery

S optickými bezdotykovými skenermi neuveríte, že nevyžaduje priamy kontakt prsta s povrchom skenovacieho zariadenia. Prst sa priloží k otvoru v skeneri, niekoľko svetelných zdrojov ho zospodu osvetlí z rôznych strán, v strede skenera je šošovka, cez ktorú sa zozbierané informácie premietajú na kameru CMOS, ktorá prijaté údaje prevádza na obrázok odtlačku prsta.

Popredným výrobcom skenerov tohto typu je Touchless Sensor Technology.
(Z nejakého dôvodu neexistuje nič o výhodách / nevýhodách)

Polovodičové skenery

Základom polovodičových skenerov je použitie polovodičových vlastností na získanie obrazu povrchu prsta, ktorý sa mení v miestach dotyku hrebeňov papilárneho vzoru s povrchom skenera.

Kapacitné skenery

Kapacitné skenery sú dnes najbežnejším polovodičovým zariadením na snímanie odtlačkov prstov. Ich práca je založená na účinku zmeny kapacity p-n-prechodu polovodiča, keď sa hrebeň papilárneho vzoru dotýka prvku polovodičovej matice. Existujú modifikácie kapacitných skenerov, v ktorých každý polovodičový prvok v matici funguje ako jedna kondenzátorová doska a prst ako druhý. Keď sa na snímač priloží prst, vytvorí sa medzi každým snímacím prvkom a výčnelkom papilárneho vzoru kapacita, ktorej hodnota je určená vzdialenosťou medzi reliéfnym povrchom prsta a prvku. Matica týchto kontajnerov sa prevedie na obrázok odtlačku prsta.

Výhody vďaka svojej popularite sú:
Nízke náklady
Spoľahlivosť

Nedostatky:
Neúčinná ochrana pred atrapami

Vedúcimi výrobcami skenerov tohto typu sú Infineon, STMicroelectronics, Veridicom.

RF skenery

RF-Field Scanners používajú množstvo prvkov, z ktorých každý funguje ako miniatúrna anténa. RF modul generuje signál s nízkou intenzitou a nasmeruje ho na snímaný povrch prsta. Každý z citlivých prvkov matrice prijíma signál odrazený od papilárneho vzoru. Veľkosť EMF indukovaného v každej miniatúrnej anténe závisí od prítomnosti alebo neprítomnosti papilárneho hrebeňa v jeho blízkosti. Výsledná stresová matica sa prevedie na digitálny obraz odtlačku prsta.

Výhody:
Pretože sa analyzujú fyziologické vlastnosti pokožky, pravdepodobnosť podvádzania tohto skenera má tendenciu k nule.

Nedostatky:
Slabý kontakt prsta

Známym výrobcom RF skenerov je Authentec.

Tlakové skenery

Tlakové skenery vo svojom dizajne používajú množstvo piezoelektrických prvkov citlivých na tlak. Keď je prst nanesený na snímaciu plochu, hrebeňové výčnelky papilárneho vzoru vyvíjajú tlak na podmnožinu prvkov matrice. Depresie vzoru pokožky nevyvíjajú žiadny tlak. Súbor napätí získaných z piezoelektrických prvkov sa teda prevedie na obrázok odtlačku prsta.

Táto metóda má niekoľko nevýhod:
nízka citlivosť
neúčinná ochrana pred atrapami
náchylnosť k poškodeniu nadmernou silou

Od BMF sú k dispozícii snímače citlivé na tlak.

Termoscanery

Termálne skenery - tieto zariadenia používajú senzory, ktoré pozostávajú z pyroelektrických prvkov, ktoré zaznamenávajú teplotný rozdiel a prevádzajú ho na napätie.
Pri priložení prsta na skener sa vytvorí teplotná mapa povrchu prsta podľa teploty výčnelkov papilárneho vzoru dotýkajúcich sa pyroelektrických prvkov a teploty vzduchu v priehlbinách, ktorá sa následne prevedie na digitálny obrázok.

Teplotná metóda má mnoho výhod:
 vysoká odolnosť voči elektrostatickému výboju
stabilná prevádzka v širokom teplotnom rozsahu
účinná ochrana pred atrapami.

Medzi nevýhody tejto metódy patrí skutočnosť, že obraz rýchlo zmizne. Keď v prvom momente použijete prst, teplotný rozdiel je značný a úroveň signálu je vysoká. Po krátkom čase (menej ako jednej desatine sekundy) obraz zmizne, keď sa prst a senzor dostanú do tepelnej rovnováhy.

Ultrazvuková metóda

V tejto skupine existuje zatiaľ iba jedna metóda, ktorá sa tomu hovorí. Ultrazvukové skenery skenujú povrch prsta ultrazvukovými vlnami. Vzdialenosť medzi zdrojom vlny a výčnelkami hrebenatky a priehlbinami papilárneho vzoru sa meria ozvenou odrazenou od nich.

Kvalita výsledného obrazu je desaťkrát lepšia ako pri akejkoľvek inej metóde na biometrickom trhu. Táto metóda je navyše takmer úplne chránená pred atrapami, pretože okrem odtlačku prsta papilárneho vzoru prsta umožňuje získať informácie o niektorých ďalších charakteristikách, napríklad o pulze.

Nedostatky:
 Vysoké náklady

Popredným výrobcom skenerov tohto typu je spoločnosť Ultra-Scan Corporation.