Як це працює сканер відбитків пальців
Основа відбитків пальців
Люди, як виявилося, мають вбудовані та доступні посвідчення особистості прямо на власній руці. Ви маєте унікальні елементи, які знаходяться на кінчиках ваших пальців.
Як відомо, люди мають крихітні виступи на шкірі пальців, тому що саме ця адаптація була надзвичайно необхідна та вигідна для предків сьогоднішньої людини як біологічного виду. Унікальні властивості малюнка кінчика пальця дозволяють вам простіше захопити той чи інший предмет. Ту ж картину ми можемо спостерігати й у гумі – певний малюнок допомагає шинам здійснювати зчеплення із дорогою.
Інша функція відбитків пальців – загальний збіг. Як і все в організмі людини, малюнок пальця утворюється шляхом поєднання генетичних та екологічних факторів. Генетичний код у ДНК утворює загальну основу малюнка шкіри.
Також існує безліч факторів навколишнього середовища, що впливають на формування пальців. Так само, як і погодні умови, які утворюють хмари або берегову лінію пляжу. Весь процес розробки настільки хаотичний, що в ході всієї людської історії немає ніяких шансів на формування точно такого ж візерунка двічі. Отже, відбитки пальців є унікальним маркером для людини.
Робота сканерів відбитків пальців полягає у порівнянні його з іншими зразками у вигляді проведення спеціальних аналізів.
Оптичний сканер
Система сканерів відбитків пальців має два основні робочі способи - отримання зображення пальця, а також визначення відповідності структури малюнка за допомогою відсканованих зображень.
Є цілий ряд різних способівотримати зображення малюнка пальця тієї чи іншої людини. Найбільш поширеними методами в даний час є оптичні та ємнісні сканери відбитків пальців. Обидва типи суттєво ідентичні один одному, але працюють зовсім по-різному.
Процес сканування відбитка пальця починається коли ви поміщаєте палець на скляну пластину, після чого камера приладу із зарядним зв'язком робить знімок. Сканер має власне джерело світла — це масив світлодіодів для освітлення малюнка пальця. Система ПЗЗ фактично генерує перевернуте зображення пальця: темні області, що представляють більш відбите світло (гребні пальця), і світлі ділянки, що є менш відбитим світлом (області між виступами).
Перш ніж порівнювати друк із збереженими даними, процесор сканера генерує прилад із зарядним зв'язком, який отримує чітке зображення. Він перевіряє середню частку темних пікселів або загальні значення у невеликій вибірці. Зображення відкидається у випадку, якщо зображення в цілому вийшло занадто темним або занадто світлим. Якщо зображення буде відхилено, сканер регулює час експозиції, щоб впустити більше або менше світла, а потім намагається провести сканування знову.
Якщо рівень темних пікселів є нормальним, система сканера продовжує перевіряти чіткість зображення. Процесор переглядає кілька прямих переміщень горизонталлю і вертикалі зображення. Якщо зображення відбитка пальця має недостатню чіткість, лінія, що йде перпендикулярно виступів, буде складатися з секцій, що чергуються, дуже темних і дуже світлих пікселів.
Якщо процесор виявляє, що зображення чітке та експозиція правильного значення, він починає порівнювати захопленого відбитка пальця.
Ємніснийсканер
Як і оптичні сканери, ємнісні сканери відбитків пальців створюють зображення з виступів та областей між ними вашого пальця, які в результаті становлять єдиний відбиток. Але замість того, щоб використовувати друк із використанням світла, конденсатори використовують електричний струм.
На зображенні показаний простий ємнісний датчик, що складається з одного або більше чіпів напівпровідникових, які містять безліч крихітних клітин. Кожна комірка включає два провідники пластини, покриті ізолюючим шаром. Клітини по-справжньому крихітні - менше ширини одного виступу на кінчику вашого пальця.
Датчик з'єднаний з інтегратором електричного ланцюга, побудованого навколо операційного підсилювача, що інвертує. Підсилювач, що інвертує, являє собою складний напівпровідниковий прилад, що складається з ряду транзисторів, резисторів і конденсаторів.
Як і будь-який підсилювач, підсилювач, що інвертує, змінює один струм на основі коливань іншого. Зокрема, підсилювач, що інвертує, змінює напруги живлення. Зміни засновані на відносній напрузі з двох входів, які називаються інтвертуючим терміналом і неінвертуючим терміналом. У цьому випадку неінвертуючий термінал підключений до землі, а термінал, що інвертує, підключений до джерела опорної напруги і ланцюга зворотного зв'язку. Петля зворотного зв'язку, яка також підключена до виходу підсилювача, містить два провідники пластин.
Два провідники пластини утворюють основний конденсатор, електричний компонент, який може зберігати заряд. Поверхня пальця виступає як третя пластина конденсатора, розділеної ізолюючими шарами в структурі клітин. Варіюючи відстань між обкладками конденсатора (шляхом переміщення пальця ближче чи далі відпровідних пластин) змінюється загальна ємність (здатність зберігати заряд) конденсатора. Через цю якість конденсатор у камері матиме більшу ємність, ніж конденсатор у комірці.
Для сканування пальця процесор спочатку закриває кнопку скидання для кожного осередку, який має вхід і вихід кожного підсилювача, щоб зробити «баланс» ланцюга інтегратора. Коли перемикач знову відкривається і процесор застосовує фіксований збір у схему інтегратора, конденсатори заряджаються. Місткість конденсатора ланцюга зворотного зв'язку впливає на напругу на вході підсилювача, який, своєю чергою, впливає на вихід підсилювача.
Процесор сканера зчитує даний вихід напруги і визначає, чи є характеристикою виступу або області між нею. Читаючи кожну клітинку матриці датчиків, процесор може зібрати загальну картинку відбитка пальця, схожу зображення, створене з допомогою оптичного сканера.
Головною перевагою ємнісного сканера є те, що він вимагає реальних обрисів відбитків пальців, а не картинку темних і світлих пікселів, які становить візуальне враження відбитка пальця. Це робить систему сильнішою щодо обману. Крім того, оскільки вони використовують напівпровідникову мікросхему, а не блок ПЗЗ, ємнісні сканери компактніші в розмірах, ніж оптичні прилади.
У фільмах і телевізійних шоу автоматизовані аналізатори відбитків пальців зазвичай накладають різні зображення відбитків пальців з метою знаходження відповідності. Насправді це не практичний спосіб для порівняння відбитків пальців. Використовуючи все зображення відбитка пальця в порівняльному аналізі використовується безліч обчислювальної потужності, а це дозволяє вкрасти дані друку не таким вжета важким способом.
Система сканера відбитків пальців використовує дуже складні алгоритми для розпізнавання та аналізу дріб'язкових деталей. Основна ідея полягає у вимірі відносних положень дріб'язкових деталей. Система сканера не повинна знайти всю картину дріб'язкових деталей як у зразку і в друку на записі, вона просто повинна знайти достатню кількість тих дрібниць. Точна кількість залежить від програмування сканера.