Принципы считывания отпечатков пальцев

В устройствах для сканирования отпечатков пальцев используются оптические, микросхемные и ультразвуковые технологии.

Преиму­ществом ультразвукового сканирования является возможность определить требуемые характеристики на грязных пальцах и даже через тонкие резиновые перчатки.

В любой такой системе клиенту сначала предлагают приложить свой палец (лю­бой) к окошку распознающего устройства. На первом этапе информация, полученная от изображения пальца, используется для формирования так называемого шаблона.

Эта операция занимает 5-15 с. Потом система предлагает человеку предъявить па­лец еще несколько раз, чтобы проверить пригодность занесенной в память информа­ции. Процесс регистрации занимает несколько минут. Основным элементом устрой­ства является сканер, считывающий папиллярный узор, который затем обрабатывается с помощью специального алгоритма, и полученный код сравнивается с шаблоном, хра­нящимся в памяти.

Область сканирования в большинстве сканеров составляет прямоугольник с раз­мерами 20х25 или 15x15 мм. В настоящее время используются емкостные, оптические, термические и электромагнитные типы сканеров.

Емкостные сенсоры (рис. 1) состоят из массива конденсаторов, каждый из которых представляет собой две соединенные пла­стины. Емкость конденсатора зависит от приложенного напряжения и от диэлектри­ческой проницаемости среды. Когда к тако­му массиву конденсаторов подносят палец, то и диэлектрическая проницаемость сре­ды, и емкость каждого конденсатора зави­сят от конфигурации папиллярного узора в локальной точке. Таким образом, по емко­сти каждого конденсатора в массиве мож­но однозначно идентифицировать папил­лярный узор.

Рис. 1. Строение емкостного сенсора

Принцип действия оптических сенсоров (рис. 2) подобен тому, что используется в бытовых сканерах. Такие сенсоры состоят из светодиодов и ПЗС-сенсоров: светодиоды освещают сканируемую поверхность, а свет, отражаясь, фокусируется на ПЗС-сенсоры. Поскольку коэффициент отражения света зависит от строения папиллярного узора в конкретной точке, то оптические сенсоры позволяют записывать образ отпе­чатка пальца.

Рис. 2. Строение оптического сенсора

Термические сенсоры (рис. 3) представ­ляют собой массив пироэлектриков — это разновидность диэлектриков, на поверхно­сти которых при изменении температуры возникают электрические заряды из-за из­менения спонтанной поляризации. Темпе­ратура в межпапиллярных впадинах ниже, чем на поверхности валика папиллярной линии, вследствие чего массив пироэлект­риков позволяет в точности воспроизвести папиллярный узор.

Рис. 3. Строение термического сенсора

В сенсорах электромагнитного поля (рис. 4) имеются генераторы переменного элек­трического поля радиочастоты и массив приемных антенн. Когда к сенсору подно­сят палец, то силовые линии генерируемо­го электромагнитного поля в точности по­вторяют контур папиллярных линий, что позволяет массиву приемных антенн фик­сировать структуру отпечатка пальца.

Рис. 4. Строение сенсоров электромагнитного поля

Метод распознавания отпечатков пальцев относится к числу одних из самых на­дежных и безопасных биометрических способов идентификации. Для практического применения система идентификации по отпечатку пальца должна об­ладать следующими показателями:

— доля случаев ошибочной идентификации — не более 0,0001%;

— доля ошибочных отказов в идентификации с первой попытки — не более 1%;

— время идентификации — не более 5 с.

Возможность ошибочного отказа в идентификации часто считают одним из существенных недостатков биометрических систем. Очень легко получить отказ в доступе, предъявив не тот палец или неправиль­но приложив его к окошку распознающего устройства. В связи с этим обычно допуска­ются три попытки, и после первого отказа клиент, как правило, понимает, что допус­тил ошибку, и относится к процедуре идентификации более аккуратно. Таким образом, вероятность ошибочной неидентификации клиента становится практически равной вероятности ложной идентификации и составляет около 0,0001%.

Еще один аспект безопасности рассматриваемых систем связан с использованием различных фальшивок. Заказчики часто требуют от поставщиков, чтобы система рас­познавала случаи предъявления слепков пальцев, выполненных, например, из силико­на. Ни одна из систем идентификации по отпечатку пальца не обеспечивает надежной зашиты от подделок. Можно лишь рассчитывать на то, что сделать хороший слепок совсем не так просто, и в большинстве случаев для этого необходимо соучастие заре­гистрированного человека. Тем не менее, для защиты от предъявления фальшивого пальца предпринимаются различные меры.

Первая мера — анализ цветового спектра предъявляемого пальца, что позволяет отказывать в идентификации предъявителям простейших слепков.

Вторая мера основана на оценке коэффициента отражения вещества, прижатого к окош­ку распознающего устройства, что позволяет отвергать материалы, из которых обычно делаются слепки. Хотя ни тот, ни другой из дополнительных тестов не дают 100% надеж­ности, они все же обеспечивают высокую вероятность выявления фальшивок.

Порезы и другие повреждения пальца, использованного для регистрации, могут в некоторых случаях исключить возможность идентификации. Именно во избежание таких случаев система должна зарегистрировать несколько пальцев.

Есть еще ряд требований к состоянию руки. Например, влажность. Отдельные ус­тройства при сухом или мокром пальце часто выдают «ложные отказы». Еще один недостаток дактилоскопической системы идентификации — рука должна быть чистой. Отдельные модели считывателей капризны и в отношении температуры кисти.

Дата добавления: 2014-01-04