صفر تا صد سیستم اثر انگشت

فناوری سیستم اثر انگشت چند سالی است که در تلفن های همراه دیده می‌شود و امروزه در دستگاه حضور و غیاب نیز نقش امنیتی ویژه‌ای دارد. ساز و کار این دستگاه به شکل خاصی است و معمولاً این سیستم در انواع مختلف طراحی و اجرا شده است. هرچه مکانیزم این سیستم پیشرفته‌تر می‌شود، اطمینان دستگاه حضور و غیاب نیز گسترده‌تر خواهد شد.

الگوریتم سیستم اثر انگشت

بد نیست در مورد الگوریتم به کار رفته در سیستم اثر انگشت بیشتر بدانیم. یک موضوعی که شاید چالش بزرگ دستگاه‌های سیستم اثر انگشت باشد، این‌که معمولاً این دستگاه‌ها در شناسایی اثر انگشت تحت تاثیر مجموعه‌ای از عوامل هستند. مثلاً هر بار یک اثر انگشت را ثبت می‌کنند؛ در صورتی که اثر انگشت یک شخص ثابت است. این موضوع به دلیلی خاصیت کشسانی پوست و یا تحریفاتی که در شکل پوست صورت می‌گیرد، مشخص خواهد شد.، از سوی دیگر محل اثر انگشت نیز اهمیت زیادی دارد.

عملیات تشخیص اثر انگشت نیاز به بررسی دقیق و جزء‌به‌جزء دارد و باید همه پستی و بلندی های پوست و شیارهای عمیق و نیمه عمیق آن مشخص شود.

معمولاً از الگوریتم‌های پیچیده پردازش تصویر استفاده می‌شود؛ به‌طوری‌که روی الگوهای الگوریتم‌های پیچیده تاثیر می گذارد و از‌این‌رو سبب دسترسی به اطلاعات مختلف می‌شود.

اولین گام الگوریتم دستگاه اثر انگشت به این صورت است که نمونه‌برداری تصویری از اثر انگشت صورت می‌گیرد. در واقع مشخصات نقاط minutiae انگشت مشخص می‌شود. خطوط ریز بررسی شده و بخش‌های تلاقی آن‌ها معلوم می‌شود. این ویژگی‌ها در بانک اطلاعاتی ذخیره می‌شود.

یکی از الگوریتم‌های به کار رفته در سیستم اثر انگشت مشهور به VeriFinger  است. در این الگوریتم از طرح ها و رویه‌های مختلف انگشت استفاده می‌شود؛ به‌طوری‌که در نهایت، مجموعه‌ای از نقاط minutiae وجود خواهد داشت. این الگوریتم به صورتی طراحی شده است که قابلیت اطمینان و عملکرد سیستم را مشخص می سازد.

عمل تطبیق مربوط به گام دوم الگوریتم است؛ به‌طوری‌که در ابتدا یک بررسی کلی صورت می‌گیرد. اگر هیچ نتیجه مثبتی وجود نداشت، رکورد بعدی وارد میدان می‌شود تا بیشترین خصوصیات کلی مشابه در بر گرفته شود.

معمولاً اجرای سه اثر انگشت از یک انگشت قابل‌قبول‌تر است. هر یک از سه تصویر پردازش شده و خصوصیات آن‌ها باید مدنظر قرار بگیرد.

کیفیت تشخیص اثر انگشت نیز به‌صورت قابل‌ملاحظه‌ای ارزیابی می‌شود.

تکنولوژی اثر انگشت

رمزنگاری سیستم اثر انگشت

سخت افزار به کار رفته در دستگاه‌های مجهز به سیستم اثر انگشت بسیار مشابه هم هستند؛ اما الگوریتم‌هایی که برای رمزنگاری در نظر گرفته می‌شود، معمولاً تفاوت‌هایی دارد. معمولاً در کنار سنسور اثر انگشت، یک مدار مجتمع (IC) ارزیابی شده است کار این مدار تفسیر داده‌ها و نیز انتقال آن‌ها به پردازنده مرکزی است. انتقال اطلاعات به پردازنده بر اساس الگوریتم‌های مختلفی صورت می‌گیرد و بستگی به موقعیت دستگاه دارد.

الگوریتمی که برای رمزنگاری دستگاه سیستم اثر انگشت در نظر گرفته می‌شود، به سرعت و دقت دستگاه مربوط است. به‌طور‌کلی، الگوریتم‌های اعمال شده بر اساس اثر انگشت اسکن‌شده یک رشته اطلاعات را به ثبت می‌رسانند. در این راستا نیاز به کدگذاری نقاط ثبت شده است. مثلاً کدگذاری صفر و یک، یکی از الگوریتم‌های ابتدایی برای سیستم اثر انگشت است.

پردازنده‌های به کار رفته در دستگاه‌های کنترل تردد مجهز به سیستم اثر انگشت معمولاً به شکلی طراحی شده‌اند که وضعیت پردازنده را مشخص می‌کنند. معمولاً اطلاعات در این دستگاه‌ها در وضعیت محرمانه قرار می‌گیرد. به این ترتیب می‌توان اطمینان داشت که مسیر به درستی طی شده است.

تکنولوژی اثر انگشت

انواع سیستم اثر انگشت

همان‌طور که در مقدمه اشاره شد، سیستم اثر انگشت از روش‌های مختلف برای ثبت و بررسی اثر انگشت استفاده می‌کند؛ که قصد داریم سه مورد از اصلی‌ترین سیستم‌های اثر انگشت را معرفی کنیم.

سیستم اثر انگشت با سنسور نوری: نام دیگری که برای این سنسور در نظر گرفته شده، اپتیکال است. سنسورهای نوری بسیار قدیمی هستند و اولین دستگاه‌هایی که مجهز به این سیستم شدند، از مکانیزم نوری بهره می‌برند. به زبانی ساده، این سنسور‌ها از انگشت شما تصویربرداری می‌کنند و به نوبه خود یک عکس از تصویر می‌گیرند. حال، زمانی که شخص انگشت خود را روی سنسور بگذارد، یک تصویر دیگر ثبت و با تصویر ثبت‌شده قبلی مقایسه می‌شود.

رزولوشن به کار رفته برای این مدل از سنسورهای اثر انگشت متفاوت است. دفاعی بابت دقت این مدل از سنسورها وجود ندارد؛ اما این تصور که هیچ یک از خط و خطوط دست را نشان نمی‌دهد نیز اشتباه است. چون تصاویر ثبت شده علائم مختلف از انگشت را تشخیص می‌دهند.

مزایا: سیستم اثر انگشت با سنسور نوری معمولاً کاربری آسانی دارد و نیاز به اجرای الگوریتم گران‌قیمتی نخواهد بود. تصاویر ضبط‌شده برای این سنسورها معمولاً کیفیت خوبی دارند.

معایب: فناوری اثر انگشت با سنسور نوری همان‌طور که از اسمش مشخص است، زمانی کار می‌کند که نور کافی وجود داشته باشد. بنابراین در صورت تاریک بودن فضا این دستگاه به درستی کار نمی‌کند. البته استفاده از LED در اطراف سنسور توانسته تا حدی این مشکل را برطرف سازد.

 تکنولوژی اثر انگشت

سیستم اثر انگشت خازنی: نوع دوم از فناوری اثر انگشت مشهور به سنسورهای خازنی هستند. این مدل از سنسورها در تلفن‌های هوشمند دیده می‌شود. از خازن برای اجرای این سنسورها استفاده می‌شود. دستگاه هیچ تصویر سنتی را ذخیره‌سازی نمی‌کند. در این دستگاه مجموعه خازنی طراحی شده است که تمرکز اصلی خازن‌ها روی انگشت کاربر است؛ به‌طوری‌که خطوط انگشت مشخص می‌شود.

خازن‌ها این قابلیت را دارند که از بار الکتریکی استفاده نمایند و سپس به‌واسطه یک سطح رسانا شرایط اتصال برقرار می‌شود.  در واقع خازن‌ها با هم در تعامل هستند و این موضوع سبب می‌شود که خطوط روی انگشت دقیق‌تر مشخص شود.

عملکرد فناوری اثر انگشت خازنی به این صورت است که وقتی انگشت روی سنسور مورد نظر قرار می‌گیرد، بار الکتریکی دچار تغییر حالت شده و از یک تقویت‌کننده عملیاتی استفاده می‌شود که بتواند پایش درستی در حالت بار الکتریکی داشته باشد. در‌صورتی‌که تماس به شکل کامل برقرار نباشد، خازن هیچ تغییر حالتی نخواهد داد.

در این دستگاه‌ها از مبدل‌های آنالوگ استفاده می‌شود تا عملیات تبدیل آنالوگ به دیجیتال به‌خوبی صورت بگیرد. یک سری الگوریتم‌های نرم‌افزاری نیز مطرح هستند تا اثر انگشت را به‌درستی تشخیص دهند. معمولاً در دستگاه‌های حضور و غیاب از  مدل خازنی استفاده می‌شود.

مزایا: دقت سیستم خازنی به نسبت مدل نوری بیشتر است. دور زدن و تقلب برای دستگاه تعریف نشده است. از سوی دیگر دستگاه دقت بالایی در ثبت تصاویر دارد.

معایب: معمولاً هک این نوع از فناوری اثر انگشت وجود دارد؛ به‌طوری‌که شاید امنیت دستگاه تا حدودی زیر سوال برود.

تکنولوژی اثر انگشت

سیستم اثر انگشت با سنسور فراصوت

استفاده از فناوری فراصوت سبب شده تا سیستم اثر انگشت به شکل ایمن‌تری عمل نماید. در این راستا حسگر‌های کوالکام وجود دارد تا نقشه دقیقی از انگشت وجود داشته باشد. پالس‌های التراسونیک نیز وجود دارد تا به‌واسطه سنسورهای مخصوص، عملیات ارسال را فراهم سازند. پالس‌ها به‌واسطه انگشت جذب می شوند. شدت پالس بخش‌های مختلف دست با هم فرق می‌کند. هرچه انگشت بر روی سنسور بیشتر بماند، ثبت بهتر و دقیق‌تری صورت می‌گیرد. دقت این روش بسیار بالا است.

مزایا: سیستم اثر انگشت فراصوتی بیشترین دقت را دارد؛ به‌طوری‌که مدل یا نقشه سه‌بعدی می توان از تصویر به ثبت رسیده تهیه کرد. همین‌طور دست‌های آسیب‌دیده و تا حدودی زخمی به‌واسطه این دستگاه مورد ثبت قرار می‌گیرد. کیفیت و امنیت بسیار بالایی داشته و برای محیط‌های حساس بسیار عالی است.

معایب: شاید قیمت بالای دستگاه حضور و غیاب با سیستم اثر انگشت فراصوت، تنها مشکل آن محسوب شود.

قدرت سیستم اثر انگشت

موضوع بر سر قدرت سیستم اثر انگشت از گذشته تا امروز وجود داشته است. دستگاه‌های ورود و خروج مجهز به آن معمولاً از نظر قدرت در موقعیت خوبی قرار دارند؛ اما برخی از افراد معتقد هستند که دقت سنسورهای اثر انگشتی پس از مدتی کاهش می‌یابد و این موضوع دردسر‌ساز خواهد شد. قدرت سیستم اثر انگشت وابسته به سنسور مورد‌نظر و همین‌طور شاخص‌های قابل‌قبول آن خواهد بود. البته که این سنسورها از نظر فناوری در موقعیت خوبی قرار گرفته‌اند و از نظر ایمنی، امتیاز مورد نظر را کسب کرده‌اند.

معمولاً دستگاه‌هایی که مجهز به این سیستم هستند، باید از نظر تشخیص اثر انگشت دقیق باشند و سرعت اجرای آنها نیز بسیار مهم است. تاخیر در ثبت اثر انگشت و تطبیق آن چالش بزرگی است و تحقیقی زیادی در این راستا صورت گرفته است. معمولاً سنسورهایی که در زمینه ثبت اثر انگشت کار می‌کنند باید از نظر سبک اجرا موقعیت دقیق و درستی داشته باشند.

تکنولوژی اثر انگشت