Съвременни методи за биометрична идентификация. Как се извършва идентифицирането на пръстови отпечатъци? Системи за идентификация на ириса

Издирването на престъпници и установяване на тяхното участие в определени престъпни деяния е основна задача на полицейските управления във всички страни по света. Като безспорно доказателство за вината на заподозрения се използват пръстови отпечатъци, т. нар. папиларен модел. Както знаете, вероятността да срещнете хора със същите линии е просто незначителна. Но как да знаем това? В това ни помага специална научна дисциплина – пръстовите отпечатъци. Това е същият раздел на криминалистиката, който в наше време се счита за основен и най-важен за изучаване. Именно за него ще говорим днес.

Какво е снемане на пръстови отпечатъци?

Доста трудно е да си представим съвременната криминалистична наука без тази наука и още по-трудно е да се разбере как полицаите от осемнадесети и деветнадесети век са провеждали разследване на престъпления без база данни с пръстови отпечатъци. В крайна сметка снемането на пръстови отпечатъци е метод за идентифициране на личността на човек, при който се използва индивидуалността на отпечатъците на пръстите и дланите му.

В момента именно на този метод се основава криминалистиката, всички лаборатории за пръстови отпечатъци в света работят по идентична технология. Въпреки че може да се каже, че тази наука е една от най-младите и най-малко изучавани. Да, да, методът, посочен във всички съдилища, е научно непроверен. Как може да се случи това? Сега ще ви разкажем всичко подробно.

Историята на снемането на пръстови отпечатъци

Всъщност хората винаги са имали идеята, че шарките на върховете на пръстите са различни за всеки човек. На това се придава мистично значение и се използва за собствени цели във Вавилон и Китай. Смяташе се, че ако човек постави пръстов отпечатък под някакъв документ, тогава той просто е длъжен да изпълни условията на договора. Въпреки че тогава на никого не му е хрумвало да класифицира папиларния модел.

Мнозина смятат англичанина Уилям Хершел за основоположник на снемането на пръстови отпечатъци. В края на деветнадесети век той работи в Индия и непрекъснато се сблъсква със случаи на измами при изготвянето на финансови книжа. Факт е, че индианците, в по-голямата си част, бяха неграмотни хора и слагаха само цъкане под договорите. Те обаче не се смятаха за длъжни да изпълняват задълженията си. Ето защо, Хершел, припомняйки мистичното значение на отпечатъците на ръцете за индианците, въвежда условието за оставяне на отпечатък съгласно договора. Изненадващо, методът работи и Хершел получи 100% съответствие с правилата и условията, посочени в документа. По време на работата си англичанинът забелязал, че всеки отпечатък е различен от другия и няма две еднакви.

С помощта на същите отпечатъци Уилям се спасява от постоянни липси при изплащането на заплати на войници, които също изпращат свои роднини за пари и така получават двойни или дори тройни заплати. След като Хершел им нареди да оставят пръстови отпечатъци в регистъра, ситуацията се нормализира. Всичко това представляваше голям интерес за англичанина, който започна сериозно да изучава различни отпечатъци от ръце. Колкото по-голяма е натрупала базата, толкова повече се убеждава колко индивидуални са шарките по ръцете на човек.

Любознателният англичанин дори взе пръстови отпечатъци от престъпници в местен затвор и подреди там нещата. В крайна сметка по-рано много престъпления останаха ненаказани поради неспособността на европейците да разграничат индианците по лицата им. Веднага след като разследването започна да обръща внимание на пръстовите отпечатъци, проблемът се разреши от само себе си. Можем да кажем, че пръстовите отпечатъци се раждат точно в този момент.

Разработване на пръстови отпечатъци

Честно казано, трябва да се каже, че не само Хершел се е заел да изучава пръстовите отпечатъци на различни хора. Успоредно с това няколко други хора работеха по този нов метод. Например един от талантливите шотландски лекари Г. Фолдс съвсем случайно забелязал отпечатъци от пръсти върху глинени предмети, изработени от японски майстори. Той се заинтересува от тези рисунки и се зае да разбере колко са разнообразни и дали могат да се променят през целия живот. Взел е отпечатъци от своите пациенти, слуги и просто познати. За негова голяма изненада те никога не се повтаряха. Освен това те перфектно съвпадаха с следите, оставени върху стъкло или друга полирана повърхност. Тези наблюдения дори го вдъхновяват да напише научна статия, която обаче не привлече общественото внимание.

Не последната роля в развитието на пръстовите отпечатъци принадлежи на полицая Бертийон. Той нареди на служителите си да вземат пръстови отпечатъци на всички задържани и заподозрени. В резултат на това той събра обширен картотечен кабинет, който помогна при разкриването на много престъпления. Това беше първият път в историята, че пръстовите отпечатъци в криминалистиката се оказаха оправдан и полезен метод за идентифициране на лице.

Класификация на папиларните модели

С течение на времето бази данни с пръстови отпечатъци, взети като експеримент, се натрупаха в много полицейски участъци, но никой не знаеше как да ги класифицира. През деветдесетте години на деветнадесети век братът на Чарлз Дарвин се опитва да комбинира всички известни разработки на различни хора и да класифицира шарките на пръстите. Франсис Галтън прилага основите на висшата математика в своите изследвания и успява да заключи, че вероятността за съвпадение на папиларните модели е един шанс на шестдесет и четири милиарда. Това беше просто невероятна фигура за онези времена.

Класификацията на Галтън имаше някои недостатъци, но въпреки това беше първата сериозна научна работа по тази тема. Изследователят идентифицира четири типа папиларни линии:

• с триъгълници;
• без триъгълник
• триъгълник вдясно;
• триъгълник вляво.

Картотеката, събрана в резултат на тази класификация, беше попълнена неравномерно. Затова се наложи нов, по-ефективен метод, който може да се използва от полицията. Въз основа на работата си, Галтън публикува цяла книга, където честно посочи всички хора, чиито постижения е използвал.

Едуард Хенри, служител на индийската полиция, използвайки книгата на Галтън, създава своя собствена система за класификация на пръстови отпечатъци, която се използва от съвременните пръстови отпечатъци. Това беше огромен пробив в науката и криминалистиката. Разработките на Хенри послужиха като основа за работата на полицаите в Британска Индия и веднага увеличиха ефективността и ефективността на такава трудна задача като разследването на престъпления с няколко пъти.

Хенри раздели моделите на следните типове:

• дъги (прости и с форма на ела);
• бримки (радиални и улнарни);
• вихри.

Освен това Хенри отдели делтата, наречена от Галтън Триъгълник, и раздели този модел на няколко подвида. Изследователят изведе редица формули, благодарение на които е възможно ефективно и точно да се идентифицира човек по пръстови отпечатъци.

Първото приложение на нова техника в криминалистиката

Снемането на пръстови отпечатъци е използвано за първи път в процеса срещу братя Стратън. Те бяха обвинени в двойно убийство, а кървавият отпечатък от един пръст послужи като основно доказателство. След проверка на съвпаденията полицаите установиха приликата по единадесет точки. Това се оказало напълно достатъчно, за да осъдят осъдените на обесване. Изненадващо, съдията категорично не се съгласи с това решение, въпреки че беше принуден да се съгласи със съдебните заседатели.

Използването на тази техника в съдебни спорове като доказателствена база предизвика вълна от обществени критики. На първо място, разкриващата статия е публикувана от Фолдс, същият лекар, който е работил върху изследването на пръстови отпечатъци. Факт е, че Folds се позовава на известна "влажност" на метода. Той се опита да обясни, че при много хора шарките на пръстите са доста сходни, а разликите се изразяват само в няколко папиларни линии. Тези разлики могат да се видят само като се вземат отпечатъци в лабораторията. В противен случай експертите могат да направят грешки.

Освен това Фолдс се уплаши, че надеждността на метода абсолютно не подлежи на съмнение. Съдии, съдебни заседатели, полицаи и адвокати навсякъде твърдят, че пръстовите отпечатъци е единствената наука, която гарантира 100% правилен резултат. На никого не му е хрумвало да се занимава с наука, а технологията е била използвана много неточно от доста неграмотни по това време полицаи. Въпреки това криминалистите вече са осъзнали удобството на новия метод и той се използва в целия свят.

На какво всъщност се основава снемането на пръстови отпечатъци? Защо абсолютно всички хора на планетата са толкова уверени в този метод? Нека се опитаме да разберем това.

Всъщност няма толкова много сериозни научни разработки за пръстовите отпечатъци. Каква е научната основа за снемането на пръстови отпечатъци? Експертите имат само две от тях:

• все още не са открити идентични пръстови отпечатъци в нито една база данни и файлови шкафове, дори компютърна програма не намира такива съвпадения;
• Шарките на пръстите на еднояйчните близнаци не са идентични.

Тези два факта бяха достатъчни, за да превърнат пръстовите отпечатъци в точна наука. Всъщност с течение на времето експертите имат все повече въпроси за това. Например, преди двадесет години агент на ФБР изпрати писма до всички американски лаборатории с пръстови отпечатъци от местопрестъплението и отпечатъци от ръцете на заподозрения. Каква беше изненадата му, когато лабораториите дадоха съвсем различни резултати. Това значително разклати вярата в пръстовите отпечатъци.

Наскоро беше публикувана информация, че пръстовите отпечатъци могат да се променят през целия живот. Преди това криминалистите не разполагаха с такива факти, така че към момента са налице всички предпоставки резултатите от пръстовите отпечатъци да не се приемат като сто процента доказателство за вината на заподозрения.

Може ли природата да бъде заблудена?

Веднага след като пръстовите отпечатъци започнаха да се използват навсякъде, бандитите се замислиха за възможността да измамят природата, по-специално да променят пръстовите отпечатъци. Американските гангстери бяха първите, които се опитаха да направят това през тридесетте години на миналия век. Членове на една от бандите с помощта на хирург отрязаха кожата от пръстите си и се надяваха, че напълно са се отървали от минали отпечатъци. Но след известно време раните зараснаха и старите рисунки се появиха отново.

Следва Джон Дилинджър. Този известен гангстер във всички щати изгори кожата си с киселина, правейки възглавничките на пръстите си напълно гладки. Този метод също се оказа неефективен - след няколко месеца на пръстите започнаха да се появяват папиларни линии.

През тридесет и четвъртата година на миналия век агентите на ФБР бяха изправени пред нов опит да избегнат възмездието за престъпленията си. Полицията откри трупа на известен гангстер, но отпечатъците от ръцете свидетелстваха, че пред тях има съвсем различна личност. Призованите агенти прегледали ръцете на жертвата и открили множество малки порязвания по тях. Както се оказа, престъпникът се опитвал да обърка разследването с белези. Но дори и такъв радикален метод не донесе желания резултат, по-късно беше доказано, че папиларните линии ще се появят отново върху разфасовките след известно време.

След тези неуспешни опити да измамят природата, престъпниците спряха да правят радикални експерименти върху ръцете си.

Какво се използва при откриването на пръстови отпечатъци на местопрестъплението?

В съвременната криминалистика се използват няколко метода за определяне на пръстови отпечатъци. Най-често експертите използват следните помощни средства:

• прах за пръстови отпечатъци;
• флуоресцентен прах;
• йодни двойки.

Разбира се, има и други, в момента има повече от дванадесет средства, които ви позволяват да премахвате отпечатъци от различни повърхности. Изборът на технология от експерт зависи от тях.

Къде се съхраняват пръстови отпечатъци?

Криминолозите са добре запознати с такъв термин като "дактилоскопична карта". Именно тези карти формират основата на базата данни с папиларни модели. Обикновено съдържа личните данни на заподозрения и отпечатъците на всеки пръст заедно с дланите. Всеки отпечатък трябва да е пределно ясен и разбираем, на обратната страна е посочена наказателната статия, по която е повдигнато обвинението.

Картата за пръстови отпечатъци трябва да съдържа също датата на процедурата и данните на лицето, което взема отпечатъците.

Изследване на пръстови отпечатъци: подробности

Назначаването на дактилоскопична експертиза е в юрисдикцията на разследващите. Според закона те могат да вземат пръстови отпечатъци и проби от почерк от заподозрени. Всички тези действия се извършват в интерес на разследването с цел установяване на самоличността на лицето.

Подаване на пръстови отпечатъци е доста прост и непретенциозен процес. Печатното мастило се нанася върху чисти и сухи ръце с валяк. Освен това следователят сякаш търкаля възглавничките на пръстите си върху картата с пръстови отпечатъци, след като получи всички отпечатъци, боята може да се измие с топла вода и сапун. Сега в големите градове става доста често да се вземат пръстови отпечатъци с помощта на съвременни технически средства. Специално устройство сканира върховете на пръстите и веднага създава електронна карта за пръстови отпечатъци в базата данни. Това изключва дребни неточности и грешки.

Универсален пръстов отпечатък: мит или реалност

През последните години от време на време в медиите се среща информация за универсалното снемане на пръстови отпечатъци. Тази идея периодично се появява в съзнанието на правителствата на различни страни. Още повече, че за първи път тази идея възниква през XIX век в Англия и все още не е реализирана в нито една страна по света. В крайна сметка това предложение предизвиква много спорове сред обикновените граждани. От една страна, ще стане по-лесно да се разследват престъпления, а от друга, това нарушава личните права на човека. В крайна сметка универсалното снемане на пръстови отпечатъци остава само възможен метод сред много други, който, ако бъде приложен, ще намали нивото на световната престъпност.

Колко различни пароли трябва да имате предвид - две, три, може би повече? Какво се случва, ако забравите паролата си? Използването на много пароли е най-малкото неудобно. И едно от всички приложения е опасно. Разбира се, можете частично да решите проблема, ако използвате системата на карти (безконтактни, smart или iButton). Но в края на краищата картата може да бъде изгубена, открадната и кодът, въведен на клавиатурата, може да бъде шпиониран или взет. Методите, широко използвани днес, само частично решават проблема със защитата срещу неоторизиран достъп до стая или компютърна информация. Единственият безспорно надежден и удобен идентификатор може да бъде само самият потребител, неговите уникални биометрични характеристики - формата на крайниците, пръстовите отпечатъци, лицето, очите, гласа и т.н. Биометрията определено е бъдещето. И все пак, не толкова далеч.

Лидер сред биометричните системи за идентификация

Според западни експерти 80% от пазара на биометрични данни днес е зает от устройства за идентификация на пръстови отпечатъци (фиг. 1). Какво го причини?

Ориз. един.
Безспорното лидерство на системите за идентификация на пръстови отпечатъци.

Първо, това е един от най-достъпните и евтини методи, който се използва широко още преди появата на компютрите и телевизията. Днес цената на някои системи за идентификация на пръстови отпечатъци вече надхвърли границата от 100 долара, докато цената на устройствата, базирани на други технологии, се движи около 1000 долара.

Второ, техниката за идентифициране на пръстови отпечатъци е лесна за използване, удобна и лишена от психологически бариери, които съществуват например в системи, които изискват излагане на окото на светлинен лъч.

Освен това важна роля изигра фактът, че много по-късни методи за идентификация са защитени с патент. Например, IriScan е изключителен собственик на технологията за идентификация на ириса. А методите за снемане на пръстови отпечатъци са известни на човечеството от незапомнени времена и се използват интензивно и се използват в криминалистиката.

Три подхода

Към днешна дата има три основни подхода за внедряване на системи за идентификация на пръстови отпечатъци.

Нека ги опишем по реда на появата. Най-ранният и най-разпространен метод днес се основава на използването на оптика - призма и няколко лещи с вграден източник на светлина. Структурата на такава система е показана на фигура 2.

Ориз. 2.
Функционална схема на системата SONY FIU.

Светлината, падаща върху призмата, се отразява от повърхността в контакт с пръста на потребителя и излиза през другата страна на призмата, удряйки оптичен сензор (обикновено монохромна CCD видеокамера), където се формира изображение.

В допълнение към оптичната система, този модел на SONY има вграден процесор (Hitachi H8 с 4 MB флаш памет за 1000 потребители), RAM за вътрешна обработка на данни и DES система за криптиране.

Недостатъците на такава система са очевидни. Отражението силно зависи от параметрите на кожата - сухота, наличие на масло, бензин и други химични елементи. Например при хора със суха кожа се наблюдава ефектът на замъгляване на изображението. Резултатът е висок процент фалшиви положителни резултати.

Алтернативен метод използва техниката за измерване на електрическото поле на пръст с помощта на полупроводникова пластина. Когато потребителят вкара пръст в сензора, той действа като една от плочите на кондензатора (Фигура 3). Другата кондензаторна плоча е повърхността на сензора, която се състои от силициев чип, съдържащ 90 000 кондензаторни плочи със стъпка на четене 500 dpi. Резултатът е 8-битово растерно изображение на хребетите и долините на пръста.

Ориз. 3.
Идентификационна система, базирана на полупроводникова пластина.

Естествено, в този случай мастният баланс на кожата и степента на чистота на ръцете на потребителя не играят никаква роля. Освен това в този случай се получава много по-компактна система.

Ако говорим за недостатъците на метода, тогава силиконовият чип изисква работа в запечатана обвивка, а допълнителните покрития намаляват чувствителността на системата. Освен това силното външно електромагнитно излъчване може да има някакъв ефект върху изображението.

Има и друг начин за внедряване на системи. Разработено е от "Who? Vision Systems". В основата на тяхната система TactileSense е електрооптичен полимер. Този материал е чувствителен към разликата в електрическото поле между хребетите и вдлъбнатините на кожата. Градиентът на електрическото поле се преобразува в оптично изображение с висока разделителна способност, което след това се преобразува в цифров формат, който от своя страна може да бъде прехвърлен на компютър чрез паралелен порт или USB интерфейс. Методът също е нечувствителен към състоянието на кожата и степента на нейното замърсяване, включително химическо. Четецът обаче има миниатюрен размер и може да бъде вграден например в компютърна клавиатура. Според производителите системата има колосално ниска цена (на ниво от няколко десетки долара).

Таблица 1. Различни технологични реализации на системи за идентификация на пръстови отпечатъци

Имоти	Оптична система	полупроводникова технология	Електрооптичен полимер
малък размер	Не	да	да
Чувствителност към суха кожа	Не	да	да
Повърхностна якост	средно аритметично	ниско	Високо
Консумация на енергия	средното	ниско	ниско
Цена	средно аритметично	Високо	ниско

Аналоговият видеосигнал, получен по един от описаните методи, се обработва от модула за проверка, който намалява шума в изображението, преобразува се в цифрова форма, след което от него се извлича набор от характеристики, уникални за този пръстов отпечатък. Тези данни идентифицират еднолично лице. Данните се съхраняват и се превръщат в уникален шаблон за пръстови отпечатъци за конкретно лице. По време на последващото четене новите пръстови отпечатъци се сравняват с тези, съхранени в базата данни.

В най-простия случай, когато обработвате изображение, върху него се избират характерни точки (например координатите на края или разклонението на папиларните линии, кръстовището на завоите). Могат да бъдат идентифицирани до 70 такива точки и всяка от тях може да се характеризира с два, три или дори повече параметъра. В резултат на това от печат могат да бъдат получени до петстотин стойности на различни характеристики.

По-сложните алгоритми за обработка свързват характерните точки на изображението с вектори и описват техните свойства и взаимно положение (виж фиг. 4). По правило наборът от данни, получен от пръстов отпечатък, заема до 1 KB.

Ориз. 4а, б.
Алгоритъмът за обработка ви позволява да съхранявате не самото изображение, а неговото "изображение" (набор от характерни данни).

Интересен въпрос е защо в архива не се съхраняват самите изображения на пръстови отпечатъци, а само някои параметри, получени чрез различни методи за обработка на изображения. Отговорът е ограничените ресурси. Размерът на всяка моментна снимка не е толкова малък и когато става въпрос за потребителска база от няколко хиляди души, може да отнеме твърде много време за изтегляне и сравнение на новополучения пръстов отпечатък с тези, съхранени в базата данни. И втората причина е поверителността. Потребителите харесват анонимността, те не искат пръстови отпечатъци да се дават на правоприлагащите органи без тяхното съгласие или просто да бъдат откраднати от натрапници. Поради това производителите често използват специално нестандартни методи за обработка и съхранение на получените данни.

От съображения за сигурност редица производители (SONY, Digital Persona и др.) използват инструменти за криптиране при прехвърляне на данни. Например, системата U are U на Digital Persona използва 128-битов ключ и освен това всички препратени пакети са с времеви печат, което изключва възможността за повторно предаване.

Съхранението на данни и сравнението на идентификацията обикновено се извършват в компютър. Почти всеки производител на хардуер, заедно със системата, доставя и уникален софтуер, най-често адаптиран за Windows NT. Защото Повечето системи са проектирани да контролират достъпа до компютърна информация и са насочени предимно към обикновения потребител, софтуерът е прост и не изисква специални настройки.

Типични решения за защита на компютрите от неоторизиран достъп

Има доста различни начини за свързване на четците на папиларни модели към компютър. Много зависи от подходите на производителя и цената на системите. Например системата FIU (Fingerprint Identification Unit) на SONY е готов комплекс. Отдалеченото устройство съдържа не само скенер, но и устройство за първична обработка на информация и криптиране на предаваните данни. FIU се свързва директно към серийния порт на компютъра. По-евтините четци обикновено изискват допълнителен хардуер. Например системата SACcat от "SAC technologes" е свързана към компютър чрез карта за видеозаснемане с ISA конектор. Модулът за заснемане на видео се поставя в кутията на компютъра. Подобно устройство на "Кей Троник" също използва карта за видеозаснемане, но поставена в отделен калъф, което позволява на системата да се използва с лаптопи.

Четците могат да бъдат направени като отделно устройство или вградени в клавиатурата. Такива продукти се произвеждат от National Registry, Who? Vision Systems, Digital Persona и др.

Почти всички устройства се захранват от външен източник на променлив ток.

Снимка 1.
Системата SACcat ви позволява да контролирате достъпа до компютърна информация.

Таблица 2. Сравнителни характеристики на редица устройства за защита срещу неоторизиран достъп до компютърна информация с помощта на методи за идентифициране на пръстови отпечатъци

Характеристика*	U.are.U от "Digital Persona"	SONY FIO и I/O софтуер	BioMouse от ABC
Грешка тип I **	3%	1%	-
Грешка тип II ***	0,01%	0,1%	0,2%
Време за регистрация	-	<1 сек	20 - 30 сек
Време за идентификация	<1 сек	0,3 сек	<1 сек
Наличие на външно устройство за улавяне	Не	Не	Не
криптиране	да	да	да
Възможност за съхранение на данни	Не	да	Не
Източник на мощност	USB	външен	външен
Връзка	USB	сериен порт	паралелен порт
Цена със софтуер	200	650	300

* За съжаление днес има реален проблем да се получи напълно обективна информация за различни продукти. Световната общност все още не е разработила единни методи за тестване на биометрични системи. Всеки производител провежда независими изследвания, чиято степен на достоверност не може да бъде оценена. Например, никой, посочвайки вероятността за грешка, не посочва размера на извадката и в същото време дори за ученик е очевидно, че вероятността от неуспехи много зависи от размера на извадката. Следователно всякакви сравнения все още са доста субективни.

** Грешка тип I (процент на фалшиви откази) - вероятността на регистриран потребител да бъде отказан достъп.

*** Грешка от втори вид (процент на фалшиво приемане) - вероятността, с която системата позволява допускане на нерегистриран потребител.

Типични решения за защита на помещенията от неоторизиран достъп

Устройствата за контрол на достъпа до помещенията са по-обемисти от компютърните четци. Първо, няма нужда да пестите място на работния плот. Второ, четците трябва да са автономни, следователно, в допълнение към скенера, са поставени устройство за вземане на решения и съхранение на информация, клавиатура (за повишаване на степента на сигурност) и дисплей с течни кристали (за улесняване на настройката и работата). в един случай. При необходимост към системата може да бъде свързан четец на карти (интелигентен, магнитен и др.). Има и по-екзотични модели. Например, SONY са поставили високоговорител в тялото на устройството, а Mytec вярва, че бъдещето е в интегрирането на биометрични данни и таблети iButton.

Освен това устройствата за защита на помещенията от неоторизиран достъп трябва да осигуряват лесно свързване на електрически ключалки и алармени сензори. Те трябва да се свързват лесно в мрежа (наличие на RS-485 интерфейси). Например, ако даден обект има няколко входа, тогава всички устройства трябва да бъдат свързани в мрежа, така че да има една база. Броят на потребителите на системата в този случай се увеличава драстично (до 50 000 в системата Finger Scan).

Във всички устройства, присъстващи в този сегмент на пазара, се използва само оптика. Новите технологии се въвеждат в системите за сигурност много бавно.

Всички показани устройства са предназначени само за употреба на закрито. Повърхността на скенера трябва да е чиста, така че прашните складове, бензиностанции и т.н. са априори изключени. Най-често срещаните приложения са банкови системи (достъп до сейфове, хранилища с ценности), контрол на достъпа до различни клубове и селски резиденции, системи за електронна търговия.

Снимка 2.
Системата Veriprint 2000 ви позволява да контролирате достъпа до помещенията.

Таблица 3. Сравнителни характеристики на редица устройства за защита от неоторизиран достъп до помещения, използващи методи за идентифициране на пръстови отпечатъци.

Характеристика	Сканиране на пръста от "Identix"	Veriprint 2100 от "Биометричен ID"
Грешка тип I	1%	0,01%
Грешка тип II	0,0001%	0,01%
Време за регистрация	25 сек	<5 сек
Време за идентификация	1 секунда	1 секунда
Интерфейс	RS232, RS485, TTL, I/O аларми	RS232, RS485, TTL
Макс. брой потребители	50 000 (мрежова версия)	8 000
Флаш памет	512 kV или 1,5 MV	2 MV или 8 MV
Добавяне	LCD дисплей, клавиатура	LCD дисплей, клавиатура

перспективи

В много близко бъдеще трябва да очакваме намаляване на цената на системите за идентификация на пръстови отпечатъци и в резултат на това по-широкото им разпространение. Най-вероятно именно поради тяхната и без това сравнително ниска цена, наличност и лекота на използване подобни системи ще бъдат в комплект с компютърно оборудване.

Биометричните четци са идеални за изграждане на бързи и удобни системи за ограничаване на достъпа до информация, за системи за електронна търговия и интернет сайтове. И въпреки че съвременното оборудване не отговаря напълно на всички изисквания, цената все още е доста висока, а надеждността не винаги съответства на декларираната (това например е показано в тестово проучване на списание Network Computing), а редица производители на компютърно оборудване вече интегрират биометричните данни в своите системи. Това например обявиха от Compaq на неотдавнашното изложение CeBIT-99.

Опитът показва, че нарастването на интереса от страна на компютърните компании води до увеличаване на инвестициите в научноизследователска и развойна дейност и в резултат на това до появата на нови, по-гъвкави технически решения.

Никулин Олег Юриевич

Олга ГУРЕЕВА

[защитен с имейл]

Въведение

В древния Вавилон и Китай пръстовите отпечатъци са били използвани като начин за удостоверяване на личността. Различни държавни документи бяха „подписани“ с пръстови отпечатъци, отпечатъците им бяха оставени върху глинени плочи и печати.

В края на 19 век пръстовите отпечатъци започват да се използват в криминалистиката. Появиха се първите алгоритми за сравняване на пръстови отпечатъци в различни области на папиларния модел. За повече от сто години използване на тази технология за идентификация, никога не е имало ситуация, при която двама души да имат абсолютно еднакви пръстови отпечатъци. Трябва обаче да се отбележи, че все още няма научно доказателство за уникалността на папиларния модел на човешкия пръст. Уникалността на пръстовите отпечатъци е емпирично наблюдение, а липсата на доказателство на хипотезата в този случай се обяснява с изключителната сложност на нейното доказване.

Днес, във връзка с развитието на електронните технологии, идентификацията на пръстови отпечатъци се използва не само в криминалистиката, но и в голямо разнообразие от области, които изискват ефективна сигурност. На първо място, тези области бяха:

Системи за контрол на достъпа;

Информационна сигурност (достъп до мрежата, до персонален компютър, мобилен телефон);

Отчитане на работното време и регистрация на посетители;

Биометрична идентификация на пръстови отпечатъци.

Технология FingerChip

Според американската консултантска компания International Biometric Group, пазарът на биометрични системи ще се удвои между 2006 и 2010 г. с годишен оборот от $5,74 млрд. пръстови отпечатъци. Нарастването на търсенето на биометрични системи е свързано и с повишеното внимание, което се обръща днес от правителствени агенции и частни компании на въпросите за сигурността.

Тази статия обсъжда различни технологии за електронно сканиране на пръстови отпечатъци, включително технологията за термично сканиране FingerChip на Atmel.

Извършване на електронни плащания;

Различни социални проекти, при които се изисква удостоверяване;

Държавни проекти (преминаване на държавни граници, издаване на визи, контрол на потока от пътници по време на въздушен транспорт).

Основната цел на проверката на самоличността за целите на сигурността е да се идентифицира еднозначно дадено лице, тоест да се потвърди, че дадено лице е това, за което се представя. Удостоверяването трябва да бъде надеждно, евтино, бързо и ненасилствено. Тези изисквания са изпълнени от технологията за биометрична идентификация, базирана на сканиране на пръстови отпечатъци.

Сканиране на пръстови отпечатъци

Пръстовите отпечатъци представляват релефни линии, така наречените папиларни шарки, чиято структура се дължи на редици от изпъкналости на кожата, разделени от канали. Тези линии образуват сложни модели на кожата (дъга, контур, къдрица), които имат следните свойства:

Индивидуалност (различен набор от папиларни линии, които образуват модел на модел според тяхното местоположение, конфигурация, относително положение, уникални в друг модел);

Относителна стабилност (неизменност на външната структура на модела, която се проявява през периода на вътрематочно развитие на човек и продължава през целия му живот);

Възстановяемост (при повърхностно нарушение на кожата папиларните линии се възстановяват в първоначалната си форма). Има няколко алгоритма за разпознаване на пръстови отпечатъци. Най-често срещаният е алгоритъмът, базиран на подбора на детайли. Обикновено има 30 до 40 малки детайла в една щампа. Всеки от тях се характеризира със своята позиция - координати, вид (разклон, край или делта) и ориентация (фиг. 1).

От набор от тези характеристики се формира стандарт за печат.

Физиологично, пръстовият отпечатък е релефна повърхност на кожата, съдържаща пори.

Кръвоносните съдове се намират непосредствено под епидермиса. Морфологията на пръстовия отпечатък е тясно свързана с електрическите и топлинните характеристики на кожата. Това означава, че за да получите изображение на пръстови отпечатъци, можете да използвате не само боя, но и електромагнитна енергия в различните й проявления. Имайте предвид, че сканирането

Ориз. 1. Разпознаване на пръстов отпечатък по избрани детайли

пръстови отпечатъци с добре дефинирани папиларни линии не е лесна задача. Тъй като отпечатъците са твърде малки, трябва да използвате доста сложни методи, за да получите висококачествено изображение.

Всички съществуващи електронни методи за получаване на пръстови отпечатъци, в зависимост от физическите принципи, които използват, са разделени на следните видове:

Оптичен;

капацитивен;

RF;

налягане;

ултразвуков;

Оптичен метод

В момента има няколко вида скенери, предназначени за получаване на пръстови отпечатъци с помощта на оптичния метод:

1. FTIR скенерите са устройства, които използват ефекта на пълното вътрешно отражение (Frusted Total Internal Reflection). Ефектът се крие във факта, че когато светлината попадне върху интерфейса между две среди, светлинната енергия се разделя на две части – едната се отразява от интерфейса, другата прониква през интерфейса във втората среда (фиг. 2).

Частта от отразената енергия зависи от ъгъла на падане на светлинния поток. Започвайки от определена стойност на този ъгъл, цялата светлинна енергия се отразява от интерфейса.

Това явление се нарича пълно вътрешно отражение. В случай на контакт на по-плътна оптична среда (в нашия случай повърхността на пръст) с по-малко плътна (например с повърхността на призма) в точката на пълно вътрешно отражение, светлинният лъч преминава през тази граница. По този начин само лъчи светлина, които удрят определени точки на пълно вътрешно отражение, върху които не е приложен папиларният модел на пръста, ще бъдат отразени от границата. За улавяне на полученото светлинно изображение на повърхността на пръста се използва специален сензор.

Папиларен модел на пръстите

Източник на светлина Депресия Гребен изпъкнал кожата на кожата

Ориз. 2. Принципът на действие на FTIR скенерите

Сензор за изображение (CMOS или CCD, в зависимост от изпълнението на скенера). Водещите производители на такива скенери са BioLink, Digital Persona, Identix.

2. Оптичните скенери (Fiber Optic Scanners) са оптична матрица, в която всички изходни вълноводи са свързани към фото сензори. Чувствителността на всеки сензор ви позволява да запишете остатъчната светлина, преминаваща през пръста в точката на контакт на пръста с повърхността на матрицата.

Образът на целия отпечатък се формира според данните, отчетени от всеки фотосензор (фиг. 3). Производителят на оптични скенери е консорциумът Elsys.

3. Електрооптични скенери (Electro-Optical Scanners) – технологията се основава на използването на специален електрооптичен полимер, който включва светлоизлъчващ слой. Когато се приложи пръст към скенера, нехомогенността на електрическото поле близо до неговата повърхност (потенциалната разлика между туберкулите и вдлъбнатините на кожата) се отразява в блясъка на слоя. Така се образува изображение на пръстов отпечатък. След това сензорът за изображение преобразува полученото изображение в цифрова форма. Този тип скенер се произвежда от Security First Corp.

4. Sweep Optical Scanners – Подобни на FTIR устройствата в почти всички отношения, с изключение на това, че пръстът не се прилага просто за получаване на изображение на пръстов отпечатък

към скенера, но се провежда по тясна ивица - четеца (фиг. 4). Докато движите пръста си, се правят поредица от незабавни снимки. В същото време съседните кадри се заснемат с известно припокриване, което прави възможно значително намаляване на размера на използваната призма и самия скенер. За получаване на полученото изображение на пръстов отпечатък се използва специализиран софтуер. Водещият производител на този тип скенери е Cogent Systems.

5. Ролкови скенери – тези устройства са най-малките скенери. Отпечатъкът се улавя чрез навиване на прозрачен тънкостенен валяк с пръст. Подобно на подвижния скенер, докато пръстът се движи, се правят моментни снимки на фрагменти от папиларния модел с наслагване на изображение. При сканиране се използва най-простата оптична технология: вътре в прозрачен цилиндър има статичен източник на светлина, леща и сензор за изображение. След пълно „превъртане” на пръста, полученото изображение на неговия пръстов отпечатък се събира програмно (фиг. 5).

Ориз. S. а) Принципът на действие на ролковия скенер; б) неговото изпълнение

Ролковите скенери се произвеждат от Digital Persona, CASIO Computer, ALPS Electric.

6. Безконтактни скенери (безконтактни скенери) – при тези устройства пръстът не контактува директно с повърхността на скенера. Пръстът просто се прилага към отвора на скенера и е осветен отдолу от различни страни от няколко

източници на светлина. В центъра на отвора е разположена леща, с помощта на която изображението на пръстовия отпечатък се проектира върху CMOS камерата (фиг. 6).

Скенерите от този тип се произвеждат от Touchless Sensor Technology.

Отбелязваме редица недостатъци, които са присъщи на оптичните скенери, и посочваме кои от тях вече са отстранени:

Невъзможност да се направят компактни. Този проблем беше доскоро, но, както се вижда от цифрите, този недостатък е в миналото.

Оптичните модули са доста скъпи поради големия брой компоненти и сложната оптична система. Този недостатък днес също е изравнен поради значителното намаляване на цената на сензорите за изображения.

Няма ефективна защита срещу манекени.

Последният недостатък е най-съществен, въпреки факта, че много производители обявиха внедряването на защитни механизми на един или друг етап от обработката на сканирано изображение.

капацитивен метод

Капацитивните скенери са най-често срещаните полупроводникови устройства за заснемане на изображения на пръстови отпечатъци днес.

Тяхната работа се основава на ефекта от промяна на капацитета на p-n прехода на полупроводник, когато ръбът на папиларния модел влезе в контакт с елемент от полупроводниковата матрица. Има модификации на капацитивните скенери, при които всеки полупроводников елемент в матрицата действа като една кондензаторна плоча, а пръстът действа като друга. Когато се приложи пръст към сензора между всеки чувствителен елемент и изпъкналостта на папиларната кухина

С шаблон се образува капацитет, чиято стойност се определя от разстоянието между релефната повърхност на пръста и елемента. Матрицата на тези контейнери се преобразува в изображение на пръстов отпечатък. Водещите производители на този тип скенери са Infineon, STMicroelectronics, Veridicom.

Недостатъкът на капацитивния метод е същата неефективна защита срещу манекени.

RF метод

RF-Field скенери – тези скенери използват матрица от елементи, всеки от които работи като миниатюрна антена.

RF модулът генерира сигнал с нисък интензитет и го насочва към сканираната повърхност на пръста. Всеки от чувствителните елементи на матрицата получава сигнал, отразен от папиларния модел. Стойността на ЕМП, индуцирана във всяка миниатюрна антена, зависи от наличието или отсъствието на ръб на папиларен модел близо до нея. Така получената матрица на напрежението се преобразува в цифрово изображение на пръстов отпечатък. Тъй като методът се основава на физиологичните свойства на кожата, е трудно да се излъже с имитация на пръст. Недостатъците на метода включват необходимостта от висококачествен контакт между пръста и предавателя, който може да бъде доста горещ. Известен производител на RF скенери е Authentec.

Метод на натискане (налягане)

Скенерите за налягане използват набор от чувствителни на натиск пиезоелектрични елементи в своя дизайн.

Когато поставите пръста си върху сканиращата повърхност, се появяват изпъкналости, подобни на гребен

папиларен модел оказва натиск върху някои подмножества от матрични елементи.

Кухините на модела на кожата не оказват никакъв натиск. Така наборът от напрежения, получени от пиезоелектричните елементи, се преобразува в изображение на пръстов отпечатък. Този метод има редица недостатъци:

Ниска чувствителност;

Неефективна защита срещу манекени;

Податливост на повреди от прекомерна сила.

Скенерите, чувствителни към натиск, се произвеждат от BMF.

Ултразвуков метод

Ултразвуковите скенери (ултразвукови скенери) сканират повърхността на пръста с ултразвукови вълни. Разстоянията между източника на вълна и изпъкналите издатини и кухини на папиларния модел се измерват чрез отразеното от тях ехо (фиг. 7). Качеството на полученото изображение е десет пъти по-добро от всеки друг биометричен метод на пазара. В допълнение, този метод е почти напълно защитен от манекени, тъй като позволява в допълнение към отпечатъка на папиларния пръстен модел да се получи информация за някои други характеристики (напр.

относно пулса).

Основният недостатък на ултразвуковия метод е високата цена на този тип скенери в сравнение с оптичните и полупроводниковите скенери.

Водещият производител на този тип скенери е Ultra-Scan Corporation.

Ориз. 7. Принцип на работа на ултразвуковия скенер

Таблица. Спецификации за FingerChip сензори

Характеристика AT77C102B AT77C104B AT77C10SA

Размер на сензора, мм 0,4x14 0,4x11,6 0,4x11,6

Размер на матрицата, пиксели 8x280 8x232 8x232

Резолюция, bp1 (dpi) 500 500 500

Скорост на четене, кадър/сек 1780 2130 2130

Габаритни размери, мм 1,64x17,46 1,5x15 1,5x15

Захранващо напрежение, V 3-3,6 2,3-3,6 2,3-3,6

Работна температура, °С -40...+85 -40...+85 -40...+85

Повърхностна устойчивост на износване, показания 1 милион 4 милиона 4 милиона

Допълнителни функции не да да

температурен метод

Термични скенери - такива устройства използват сензори, които се състоят от пироелектрични елементи, които ви позволяват да записвате температурната разлика и да я преобразувате в напрежение.

Когато пръстът се приложи към скенера, въз основа на температурата на изпъкналостите на папиларния модел, докосващи пироелектричните елементи, и температурата на въздуха във вдлъбнатините, се изгражда температурна карта на повърхността на пръста, която впоследствие се превръща в цифрово изображение.

Температурният метод има много предимства. Те включват:

Висока устойчивост на електростатичен разряд;

Стабилна работа в широк температурен диапазон;

Ефективна защита срещу манекени.

Недостатъците на този метод включват факта, че изображението бързо изчезва.

При нанасяне на пръста в първия момент температурната разлика е значителна и съответно нивото на сигнала е високо. След кратко време (по-малко от една десета от секундата) изображението изчезва, когато пръстът и сензорът се намират в термично равновесие. Именно тази функция беше използвана от Atmel в технологията за температурно сканиране, която се отразява в микросхемите Fingertip. Днес Atmel е водещ производител на термични скенери.

Технология FingerChip

Технологията FingerChip използва метод за термовизия в комбинация с подвижно сканиране, което се използва в оптичните ролкови скенери, разгледани по-горе. Методът на протягане позволява значително да се намали размерът на чувствителната матрица и да се направи равна по ширина на получения отпечатък, а по дължина само на няколко части от милиметъра. За да получите изображение, просто трябва да плъзнете пръста си по тясната лента на четеца. Имайте предвид, че в комбинация с температурния метод, този метод за получаване на пръстови отпечатъци не оставя следи след сканиране поради краткия живот на изображението.

Малкият размер и ниската цена на сензора, съчетани с ефективна защита срещу манекени, както и надеждна работа в широк температурен диапазон, са отличителните белези на технологията за термично сканиране на Atmel.

В момента Atmel произвежда три вида четци: AT77C102B, AT77C104B, AT77C105A. Техните основни технически характеристики са представени в таблицата.

Ориз. S. FingerChip сензор AT77C102B

Сензорът FingerChip AT77C102B (фиг. 8) е изработен по технологична технология 35 µm и комбинира вериги за отчитане и преобразуване на данни върху монолитен правоъгълен CMOS субстрат с размери 1,64x17,46 mm. Отпечатъкът се чете чрез вертикално движение на пръста, приложен към матрицата.

Матрицата FingerChip е с размер 8x280, тоест съдържа 2240 температурно-чувствителни елемента. Има и сервизна неработеща колона, предназначена за калибриране и идентификация на рамки. Стъпката на матрицата е 50x50 µm, което съответства на разделителна способност от 500 точки на инч с размер на чувствителния елемент от 0,4x14 mm. Това ви позволява да получите изображение на централната област на пръстовия отпечатък, което отговаря на изискванията на спецификацията за качество на изображението (IQS).

Тактовата честота може да бъде зададена от софтуер до 2 MHz, осигурявайки до 1780 кадъра в секунда, което е достатъчно дори при бързо преместване на пръста си върху сензора. Полученият отпечатък е сглобен от серия от рамки с помощта на софтуер Atmel.

Функционалната схема на това устройство е показана на фиг. 9.

Цикълът на работа за всеки кадър е както следва:

1. Изберете колона от 280+1 пиксела в матрицата. Колоните се избират последователно отляво надясно с циклично връщане в началото. След нулиране изходът започва от най-лявата колона.

2. Всеки пиксел в колоната изпраща своята температурна стойност като аналогов сигнал към усилвателната матрица.

3. Два реда се избират едновременно (четен и нечетен). Усилените сигнали от тях се подават към 4-битови аналогово-цифрови преобразуватели (АЦП). Получените аналогови стойности могат да се използват и като изходни данни (не са показани на диаграмата).

4. Два 4-битови цифрови еквивалента се съхраняват в регистъра за изместване и се изпращат паралелно като един байт през паралелни изходи Be0-3 (четен ред) и Bo0-3 (нечетен ред).

На фиг. 10 показва изходната последователност на един кадър; на фиг. 11 - последователността от кадри в активен режим на работа на I^erChyr.

В допълнение към функцията за плъзгане, обща и за трите устройства, моделите AT77C104B и AT77C105A имат допълнителни опции за навигация (подобно на сензорен екран) и емулация на натискане на клавиши, което им позволява да бъдат контролирани.

Наличието на различни корпуси (фиг. 12) дава възможност за оптимален избор на метода за инсталиране на сензора в разработваното устройство.

PCLK часовници Точки Колона 1 Колона 2 Колона 280 Колона 281

12 3 4 1&2 3&4 5&6 7&8 5 6 1119 1120 1&2 3&4 5&6 7&8 1121 1122 1123 1124 1&2 3&4 5&6 7&8

Ориз. 10. Изходна рамка на FingerChip

Постоянно време за интегриране

Рамка n Рамка n+1 Рамка n+2 Рамка n+3

1124 удара 1124 удара 1124 удара 1124 удара

Ориз. 11. Последователност на рамката на FingerChip

и " f Shdddddd И и

Ориз. Фиг. 12. Варианти на корпуси на сензора PmdegSyr според метода на закрепване и свързване с основната платка: а) CB01 - закрепване с помощта на еластомер; б) CB08 - свързване с еластомер; в) CB02 - закрепване през конектор за гъвкав кабел

Предимства на технологията FingerChip

Технологията Pi^erClip има различия, поради които може да се използва в различни системи за сигурност. Интегралната схема на сензора е надеждно защитена от електростатични разряди с напрежение до 16 kV.

Четещата лента е устойчива на абразия, издържа на значителни приложени сили и ви позволява да получите повече

1 милион разпечатки. Работното напрежение на сензора AT77S102V е от 3,0 до 3,6 V, консумацията на енергия е 16 mW при 3,3 V с честота 1 MHz. Осигурен е "спящ" режим, при който функцията за нулиране е активирана, генераторът на часовника е спрян, стабилизацията на температурата е изключена и изходният сигнал е изключен и всички изходни линии са поставени в състояние с висок импеданс. В режим на заспиване консумацията на ток е ограничена само от тока на утечка. В работен режим сензорът е напълно пасивен. Температурата на приложения пръст се използва за получаване на данните. В случай, че температурната разлика между пръста и сензора стане незначителна (по-малко от един градус), тогава стабилизирането на температурата се включва, за да се повиши температурата на микросхемата и да се увеличи температурната разлика.

Основните предимства на сензорите K^erClip са едновременното използване на температурния метод за получаване на изо-

обработка на изображения, методът за реконструкция на изображението кадър по кадър и интегрирането на схеми за четене и преобразуване на изображения върху единичен CMOS субстрат. Интегрирането на две вериги върху един субстрат намалява цената на устройството, неговата консумация на енергия и увеличава скоростта на работа.

Независими тестове показват, че ако човек е принуден да постави пръстовия си отпечатък, за да получи достъп, неравномерното плъзгане на сензора или обилното изпотяване ще попречи на изображението на пръстовия отпечатък да бъде разчетено.

Комплект за разработка и отстраняване на грешки

Сензорите K^erChyr могат да бъдат закупени отделно. Въпреки това, за да извлечете стандарта и да сравните пробата със стандарта, е необходим специален софтуер, който трябва или да бъде закупен от трети страни,

Ориз. 13. Биометричен модул AT77SM0101BCB02VKE

или създайте свой собствен. В тази връзка използването на отделни сензори става икономически осъществимо само в мащабно производство. За приложения с четци на пръстови отпечатъци в производство с малък и среден обем, Atmel препоръчва използването на биометричния модул AT77SM0101BCB02VKE (Фигура 13), базиран на 32-битовия микроконтролер Atmel AT91RM9200.

За да се оцени възможностите на модула AT77S-M0101BCB02VKE и да се разработи софтуер на ниско ниво, е пуснат комплектът за разработка AT77SM0101BCB02VEK (Фигура 14). Комплектът се състои от биометричен модул AT77SM0101BCB02VKE, основна платка със захранване и конектори (Ethernet, USB, RS-232, външен CompactFlash, SmartMedia, NAND Flash, ISO7816 смарт карта), пач кабели, документация, демо софтуер за Windows, и Linux SDK за Linux.

Ориз. 14. Комплект за разработка AT77SM0101BCB02VEK

Комплектът за отстраняване на грешки ви позволява да демонстрирате възможностите на биометричния модул, както и разработването на софтуер от по-високо и по-ниско ниво.

Обобщавайки всичко по-горе, бих искал да отбележа, че днес сме свидетели на бързото развитие на биометричните технологии. В областта на изобразяването на пръстови отпечатъци доскоро имаше само две технологии – оптичен FTIR и капацитивна, със своите предимства и недостатъци.

Скенерите, използващи технологията FingerChip, не само се отървават от недостатъците на предишното поколение устройства, но и придобиват редица особено атрактивни характеристики, като изключително малък размер и ниска цена. ■

литература

1. Bishop P. Atmel FingerChip технология за биометрична сигурност. Бяла книга на Atmel. www.at-mel.com.

2. Малтони Д., Майо Д., Джайн А. К., Прабхакар С. Наръчник за разпознаване на пръстови отпечатъци. Спрингър, Ню Йорк, 2003 г.

3. Zadorozhny B. Идентификация по пръстов отпечатък // PC Magazine/Russian Edition. 2004. No1.

Концепцията за „автентичност“ характеризира проверката на автентичността, например: Вася Пупкин наистина ли е Вася или може би е някакъв вид Петя? Той ли е този, за когото се представя? Процесът на удостоверяване може да се извърши по един от трите възможни начина:

• въз основа на това, което знаете, например кодова комбинация (парола);
• въз основа на това, което имате: ключ, магнитна карта, ключодържател;
• какво сте: папиларни шарки, геометрия на лицето, структура на очите.

Това е третата точка, която съдържа биометрична автентификация, която с развитието на технологиите става все по-актуална. Как работи, какви са предимствата, недостатъците и колко е безопасен, нека разгледаме по-отблизо...

Кратка история на биометрията

Липсвайки много факти, исторически събития и детайли, използването на човешки биометрични параметри започва много преди появата на технически средства. Още 100 пр.н.е. д. известен китайски император поставил пръстовия си отпечатък като печат върху особено важни праисторически артефакти. През 1800 г. Алфонс Бертийон разработва система за идентифициране на престъпници въз основа на техните анатомични характеристики.

С течение на времето полицията в Обединеното кралство, Франция и САЩ започва да проследява натрапници и заподозрени престъпници по техните пръстови отпечатъци. По-късно технологията намери своя път във ФБР. Пръстовите отпечатъци бяха първата цялостна система за човешко разпознаване.

В момента биометриката се разшири и е средство за допълнителна защита на технически средства или защитен елемент, който се използва в, за достъп до защитена зона, помещение и др.

Разновидности на биометрично удостоверяване

В момента широко използвани: човешки пръсти, лице и очи, както и глас - това са "трите стълба", на които се основава съвременната биометрична автентификация на потребителя:

Има доста от тях, но днес има три основни типа скенери за пръстови отпечатъци:

• капацитивни - измерват електрическите сигнали, идващи от пръстите ни. Анализира се капацитивната разлика между повдигнатата част на отпечатъка и неговата депресия, след което се формира „карта” на отпечатъка и се сравнява с оригиналната;
• ултразвуково - сканиране на повърхността на пръста чрез звукови вълни, които се изпращат към пръста, отразяват и обработват;
• оптичен - снимайте пръстов отпечатък и направете сравнение за съответствие.

Затруднения при сканирането могат да възникнат, ако ръцете са мокри или замърсени, ако има нараняване (порязвания, изгаряния), ако лицето е инвалид (липсват ръце, ръце, пръсти).

1. Удостоверяване на ириса

Друга и доста често срещана форма на биометрично удостоверяване са скенерите за ирис. Моделите в очите ни са уникални и не се променят през живота на човек, което ни позволява да удостоверим автентичността на конкретен човек. Процесът на проверка е доста сложен, тъй като се анализират голям брой точки в сравнение със скенерите за пръстови отпечатъци, което показва надеждността на системата.

В този случай обаче може да е трудно за хора с очила или контактни лещи – те ще трябва да бъдат премахнати, за да работи скенерът правилно.

1. Удостоверяване на ретината

Алтернативен начин за използване на човешкото око за биометрично удостоверяване е сканирането на ретината. Скенерът блести в очната ябълка и показва структурата на кръвоносните съдове, които, подобно на черупката, са уникални за всеки от нас.

Биометричното гласово удостоверяване си пробива път в потребителските технологии и също има голямо обещание. Гласовото разпознаване вече се реализира от Google Assistant на устройства с Android или Siri на iOS устройства или Alexa на Amazon Echo. По принцип в момента се изпълнява така:

• Потребител: "Искам да ям"
• Гласов асистент: "Добре, ето списък на близките кафенета .."

Тези. не се извършва проверка на автентичността на потребителя, но с развитието на технологията - само първоначалният потребител на устройството ще яде. Съществува обаче технология за гласова автентификация и по време на процеса на удостоверяване се анализират интонация, тембър, модулация и други биометрични параметри на човек.

Тук могат да възникнат трудности поради фонов шум, човешко настроение, възраст, здраве, което в резултат намалява качеството на метода, поради което не се използва толкова широко.

1. Удостоверяване на геометрията на човешкото лице

Последната в тази статия и една от най-често срещаните форми на биометрична автентификация е разпознаването на лица. Технологията е доста проста: лицето на човек се снима и сравнява с оригиналното изображение на лицето на потребителя, който има достъп до устройството или защитената зона. Можем да наблюдаваме подобна технология, наречена "FaceID", внедрена в iPhone на Apple.

Ние сме малко като мама, татко или по-ранно поколение роднини, а някой като съсед... Както и да е, всеки от нас има уникални черти на лицето, с изключение на близнаците (въпреки че може да имат бенки на различни места).

Въпреки факта, че технологията е проста по своята същност, тя е доста сложна в процеса на обработка на изображения, тъй като се изгражда триизмерен модел на главата, подчертават се контурите, се изчислява разстоянието между елементите на лицето: очи, устни, вежди , и т.н.

Методът се развива активно, тъй като може да се използва не само за биометрично удостоверяване на потребители или служители, но и за залавяне на престъпници и натрапници. В комбинация с тази технология са инсталирани редица камери на обществени места (гари, летища, площади, претъпкани улици и др.), където скенерът има доста висока скорост и точност на разпознаване.

Как може нападателят да заблуди биометричното удостоверяване?

Трябва да разберете, че при сканиране на определени параметри може да възникнат грешки в алгоритъма за разпознаване. И в същото време, притежавайки определени знания, умения и ресурси, нападателят може да избегне определени методи за удостоверяване.

В случай на скенер за пръстови отпечатъци, някои от тях могат да бъдат заблудени от:

• производство на триизмерен модел на пръст от специален материал (избран въз основа на принципа на работа на скенера);
• използване на пръстите на спящ човек, в безсъзнание или мъртъв;

Скенерите на ириса и ретината могат лесно да бъдат заблудени от висококачествена снимка на човек, отпечатана върху цветна хартия. Повечето съвременни скенери обаче са в състояние да разпознаят 2D модел и да го разграничат от 3D, като в този случай трябва да поставите контактна леща върху картината, която симулира отблясъци (отражение на светлината). Гледайте визуално видео, демонстриращо процеса на заобикаляне на скенера за очи на устройство Samsung Galaxy S8:

Гласовите скенери също имат своите слабости, които възникват поради съществуването на изкуствен интелект и невронни мрежи, способни да имитират човешки гласове – такива системи имат способността да копират всеки човешки глас и да го възпроизвеждат за броени секунди.

Скенерите за човешкото лице не са по-ниски по отношение на уязвимостта, тъй като някои от тези системи нападателят може да измами, използвайки снимка на човек, както например в случая на Samsung Galaxy Note 8:

Получаването на достъп чрез скенер за лице няма да бъде трудно за близнаци, например Face ID в iPhone - изглежда така:

Основното предимство и недостатък на биометричното удостоверяване

Явно предимство на системата е удобството, поради факта, че не е необходимо да помните кодовата комбинация (парола) или последователността на шаблона, помислете за

Ясен недостатък е сигурността, поради факта, че има много уязвимости и системата за разпознаване не е 100% надеждна. В същото време биометричните параметри (пръстов отпечатък или модел на ириса) не могат да се променят, за разлика от парола или ПИН. Това е значителен недостатък, защото ако след като данните попаднат на нападател, ние се излагаме на сериозни рискове.

Като се има предвид колко често срещана технология за биометрично разпознаване сега е в съвременните смартфони, има няколко препоръки, които ви позволяват да увеличите нивото на защита до известна степен:

• повечето от пръстовите отпечатъци, които оставяме на повърхността, са палец и показалец, така че е най-добре да използвате другите си пръсти за удостоверяване на вашия смартфон;
• въпреки наличието на биометрична проверка, заявление или ЕГН – предпоставка за пълна сигурност.

"Научно-технически статии"- подбор научни и технически статии електроннитеми: новости електронни компоненти, научни разработки в областта на радиотехниката и електрониката, статииНа историиразвитие на радиотехниката и електрониката, нов технологиии строителни методи и развитие електронниустройства, обещаващи технологиибъдеще, аспекти и динамика на развитие на всички области на радиотехниката и електрониката, ревюта на изложби електроннитеми.

Желанието да защити собствения си живот, дом, имущество и финанси от посегателства е характерно за всеки човек. Но обичайните методи за проверка на самоличността - представяне на паспорт или ръкописен подпис - не са достатъчно надеждни, тъй като документите могат да бъдат загубени, откраднати или подправени с помощта на съвременни технологии, а подписите могат да бъдат фалшифицирани. Животът ни кара да търсим нови, по-надеждни методи.

Въведение

В светлината на последните събития, случващи се в света, особено във връзка с нарастващата активност на международния тероризъм, все повече внимание се обръща на въпросите за сигурността. Един от най-важните раздели на сигурността е идентифицирането на физическо лице. Задачата за идентифициране на човек става критична дори в много ежедневни ситуации. Все по-често се сблъскваме със случаи на измами от лица, представящи се за други хора, когато се опитват да влязат в хотелски стаи, да получат достъп до компютърна мрежа или да направят онлайн покупка.

Биометрична идентификация

Един от възможните методи за идентификация е биометричното удостоверяване на субекта, базирано на измерване на уникални и постоянни лични параметри. Основните характеристики на човек могат да бъдат разделени на две групи - поведенчески и физиологични. Поведенческите характеристики включват например начин на говорене, стил на работа на компютърна клавиатура или почерк, а групата от уникални физиологични параметри включва пръстови отпечатъци, геометрия на дланта, ирис или ретина, външен вид на лицето. Практическите методи на биометрия разчитат повече на физиологичните характеристики, тъй като поведенческите все още са обект на промени в зависимост от състоянието на човека. Например, настинката може да промени не само тембъра на гласа, но и начина на говорене: дори бъбривите хора избягват ненужните разговори.

В същото време много части от човешкото тяло са доста уникални и могат да се използват за идентификация. Така че, когато търсим приятел в тълпа, ние използваме някакъв общ алгоритъм за разпознаване на лица, внедрен от нашия интелект. По-специфичен опростен алгоритъм е напълно осъществим с помощта на компютър. Лицето на човек се заснема от камера и определени форми на лицето се съпоставят с информацията, съхранявана в база данни.

Човешкото око също е колекция от много уникални данни. Чрез съответното фокусиране на камерата окото може да бъде "нарисувано" за сравнение с изображението на пробата от ириса. И е възможно с помощта на светещ скенер да се сравни светлината, отразена от очното дъно, с "отливка" на ретината. Ръката е не по-малко уникална. Биометричните характеристики са геометрията и топологията на нейната повърхност. Пръстовите отпечатъци играят специална роля.

Пръстовите отпечатъци бяха законно приети за лична идентификация преди повече от век, а идентификацията с пръстови отпечатъци се използва активно в криминологията от двадесетте години на миналия век. Те са уникални за всеки индивид, не могат да бъдат променяни и се използват, когато грешките в самоличността са неприемливи, като например в наказателното право или при организиране на достъп с най-високо ниво на защита.

Исторически погледнато, оптичните сензорни системи са били използвани за снемане на пръстови отпечатъци, но дълго време те остават много скъпи, обемисти и недостатъчно надеждни. В края на 90-те години появата на евтини, различни по принцип устройства за събиране на данни за пръстови отпечатъци доведе до прогреса на технологиите за идентифициране на пръстови отпечатъци от ограничена употреба до широко разпространена употреба в редица нови области.

Технологии за сканиране на пръстови отпечатъци

Както вече споменахме, най-старата технология е оптична. Сканирането на пръстов отпечатък с мини-камери на CCD или CMOS чип значително намали разходите за системи за идентификация. Но този начин на отпечатване е изправен пред някои неразрешими проблеми: полученото изображение зависи от околната светлина, възможно е изкривяване по краищата на изображението, сензорът може да бъде „заблуден“ сравнително лесно (някои евтини сензори могат да бъдат „заблудени“ с отпечатан копие, направено на обикновена копирна машина). Има проблеми с размера на скенера. Сензорът не може да бъде по-малък от фокусното разстояние на камерата. Сред основните предимства на оптичните системи още веднъж можем да споменем относително ниската цена и практическата неуязвимост към ефектите на електростатичния разряд.

Абсолютно нова е технологията за използване на електромагнитното поле. Сензорът излъчва слаб електромагнитен сигнал, който следва ръбовете и вдлъбнатините на пръстовия отпечатък и взема предвид промените в този сигнал, за да състави изображението на пръстовия отпечатък. Този принцип на сканиране ви позволява да видите модела на кожата под слоя от мъртви клетки, което води до добри резултати при разпознаването на бледи или избледнели отпечатъци. Остава проблемът с липсата на приемлива връзка между размера на сензора и неговата разделителна способност.

Друга обещаваща технология, която трябва да се спомене е ултразвуковата. 3D ултразвуковият скенер измерва счупената повърхност на пръста с един вид радар. Този метод на сканиране може да бъде особено полезен, например в здравеопазването. Не изисква никакви сензорни четци да се докосват със стерилни ръце, а отпечатъкът се чете лесно дори през гумените или пластмасови ръкавици на хирурга. Основният недостатък на ултразвуковата технология е нейната висока цена и дълго време за сканиране.

Има и други методи, използвани в миналото или тепърва разработвани, но обемът на статията в списанието не ни позволява да ги разгледаме по-подробно. Нека се спрем на един от най-обещаващите методи.

Капацитивно сканиране на пръстови отпечатъци

Капацитивните скенери за пръстови отпечатъци са направени върху силиконова пластина, която съдържа зона от микрокондензатори. Те са подредени равномерно в квадратна или правоъгълна матрица. Правоъгълните сензори се считат за по-подходящи, тъй като са по-близо до формата на отпечатъка. Освен това площта, върху която се чете изображението на пръстовия отпечатък, се разширява, следователно количеството на получената информация се увеличава. Сред сензорите, предлагани на пазара днес, сензорите TouchChip на STMicroelectronics имат най-голямата площ за четене. Полето на чипа е с размер 256 x 360 кондензатора, тоест количеството информация за отпечатъка надвишава 92 Kb. Един кондензатор заема квадратна площ от 50 x 50 µm. От тези кондензатори се формира сензор, който улавя изображението на разпечатка с резолюция около 500 dpi.

Обикновено целият силициев участък е защитен от покритие, специално разработено и патентовано от производителя на сензора. Това е много твърд и устойчив слой, който може да защити силиконовите вериги, но е толкова тънък, че позволява на пръста да се доближи възможно най-близо до тях. Някои доставчици доказват качеството на покритието, като публикуват резултати от тестове, според които защитният слой е издържал над милион контакта.

Преди да преминем към подробно описание на капацитивната технология, нека да разберем какви предимства и недостатъци следват от факта, че пръстът е в непосредствена близост до IC матрицата.

Недостатъкът може да бъде възможността за повреда на сензора от електростатичен разряд. В конвенционалните микросхеми тази опасност се елиминира от корпуса, но сензорът за пръстови отпечатъци може да бъде покрит само с изключително тънко покритие. За отклоняване на разряда се прилагат допълнителни мерки, като заземяване. В съвременните сензори тази технология е толкова напреднала, че скенерите за пръстови отпечатъци са в състояние да издържат на разряди над 15 kV (разряд с такава величина, например от електрифицирано облекло, е много малко вероятно).

Но почти директният контакт с кристала предоставя някои предимства. Например, става по-лесно да се разграничи истински жив пръстов отпечатък от фалшив или мъртъв. Има голям брой характеристики на жив пръстов отпечатък, които могат да бъдат измерени (напр. температура, кръвно налягане, пулс). Като комбинирате тези измервания и ги приложите на практика, можете да получите скенер за пръстови отпечатъци, който е по-устойчив на измами. Използването на подходящия софтуер допълнително подобрява способността на скенера да се противопоставя на опитите за подправяне.

Има два основни типа капацитивно сканиране – пасивно и активно. И двете се основават на зареждащи и разреждащи кондензатори в зависимост от разстоянието от кожата на пръста във всяка отделна точка в полето и отчитане на съответната стойност. Това е възможно, тъй като размерите на хребетите и вдлъбнатините по кожата са доста големи. Средната ширина на билото е около 450 µm. Сравнително малкият размер на кондензаторните модули (50 x 50 µm) позволява да се забелязват и фиксират разликите в капацитета дори в близки точки на кожата.

Принцип на пасивно сканиране

При пасивните силициеви скенери всяка клетка има само една от кондензаторните плочи. Друга плоча образува повърхността на пръста. Сканирането се състои от два етапа. На първия етап, когато пръстът докосне повърхността на чипа, сензорните плочи се зареждат (обикновено цял ред наведнъж) и стойностите на напрежението на всяка от тях се съхраняват в т.нар. и задържане на вериги. Във втората стъпка, когато пръстът се отстрани, редовете сензорни плочи се разреждат и друг набор от вериги за вземане и задържане съхранява остатъчното напрежение върху плочите. Разликата между зарядното и остатъчното напрежение на плочата е пропорционална на капацитета на сензорната клетка. Последователно, ред по ред, сканираните и дигитализирани клетки създават изображение на пръстов отпечатък. Този начин за достъп до пластините свежда до минимум необходимостта от схеми за вземане и задържане до две за всеки ред.

Такъв скенер позволява да се променят в определени граници стойностите на потенциалите за зареждане и разреждане, както и времето на закъснение между етапите на сканиране, за да се осигури възможност за разчитане на пръстов отпечатък в различни състояния (мокро, сухо). Но дори и при такова регулиране контролът на изображението не може да бъде толкова пълен, както при активната технология, където се управляват и двете кондензаторни пластини.

Принцип на активно сканиране

Сензорната клетка съдържа и двете кондензаторни плочи, свързани в активна капацитивна верига за обратно захранване през инвертор (инвертиращ усилвател), който действа като акумулатор на заряд: едната пластина е свързана към входа на инвертора, а другата към изхода (виж фиг. 1). Функцията на устройството за съхранение е да преобразува капацитета на обратната мощност в изходно напрежение, което може да бъде цифровизирано.

Ориз. 1. Активно капацитивно сканиране

Активният сензор, подобно на пасивен, работи на два етапа. На първия етап клавишът "Нулиране" затваря входа и изхода на инвертора, връщайки веригата в първоначалното й състояние. Във втория етап се прилага калибриран заряд към кондензаторната плоча, свързана към входа на акумулатора, създавайки електромагнитно поле между плочите. Кожата на пръста взаимодейства с полето, променяйки активния капацитет. В зависимост от наличието на ръб или вдлъбнатина на отпечатъка, капацитетът на кондензатора съответно намалява или се увеличава. Стойността на този резултатен капацитет се цифровизира.

Тъй като всяка от сензорните клетки има собствен акумулатор на заряд, пикселите на „картината“ се адресират чрез произволен достъп. Това ви позволява да използвате допълнителни функции за обработка на изображението на пръстовия отпечатък (например преглеждане само на избраната област или визуализация - по-бързо, но с по-ниска разделителна способност).

Технологията за активно сканиране осигурява много по-висока устойчивост на външни влияния, има по-високо съотношение сигнал/шум и следователно сензорите са в състояние да възприемат по-широк спектър от параметри на пръстови отпечатъци, независимо от състоянието на пръста.

Изобразяване и разпознаване на пръстови отпечатъци

Изображението на пръстов отпечатък обикновено се съхранява в двоичен код, където всеки пиксел от шаблона се описва с 8 бита, тоест 256 нюанса на сивото. При модерните системи за сканиране цифровото изображение на отпечатъка се обработва с помощта на специален алгоритъм за подобряване на изображението. Този алгоритъм предоставя обратна връзка към сензора за регулиране на параметрите на сканиране. Когато сензорът заснеме крайното изображение, алгоритъмът настройва контраста и остротата на отпечатаното изображение за най-добро качество.

И така, след дигитализацията, има ясна увеличена "картина" на пръстовия отпечатък. Такова изображение не е много подходящо за съпоставяне на пръстови отпечатъци, тъй като заема твърде много памет (около 90 KB) и обработката му по време на сравнение би изисквала повишена изчислителна мощност. Следователно от тази информация е необходимо да се направи избор само на тази информация, която е необходима за съпоставяне на пръстови отпечатъци. Резултатът от такава операция се нарича шаблон за пръстов отпечатък и има размер от 250...1200 байта, в зависимост от метода на идентификация.

Методите за разпознаване на пръстови отпечатъци се основават на сравнение с проби или на използването на характерни детайли. Някои системи успешно комбинират и двата метода. При идентифициране чрез проба, избраните части от изображението на пръстовия отпечатък се съхраняват в базата данни. Алгоритъмът за разпознаване избира същите области от нововъведения пръстов отпечатък и го сравнява с наличните данни за удостоверяване. Размер на шаблона - около 1 Kb.

При идентифициране по детайли от изображението се извличат само определени места, където се намира даден елемент (детайл). Обикновено това е или краят на билото, или неговата бифуркация (виж фиг. 2). Съдържанието на шаблона в този случай е относителни координати и информация за ориентацията на детайла. Алгоритъмът за разпознаване намира и сравнява съответните детайли. Нито въртенето на пръстовия отпечатък, нито паралелното му преместване (изместване) влияят върху функционирането на системата, тъй като алгоритъмът работи с относителни стойности. Размерът на шаблона в този случай е намален до около 300 байта. Обработката на толкова малко количество данни е възможна дори в системи с ниска скорост на процесора и ограничена памет.

Алгоритми за разпознаване и тяхното маркиране

На пазара има доста голям брой алгоритми, които идентифицират изображението по детайли. Необходимо е да се разбере какви са критериите за тяхното качество.

Ако изразим съответствието на два сравнени шаблона на пръстови отпечатъци като процент, тогава на перфектно съвпадение (два модела на един пръст) може да се присвои стойност от 100%, а абсолютното несъответствие (два шаблона на различни пръсти) трябва да бъде обозначено с нула (0%). За съжаление, не всички съвпадения са перфектни, а несъответствията са абсолютни. Обикновено степента на съвпадение не пада в крайните точки на скалата. Има проблем с неточни и непълни съвпадения. Най-трудно е да се сравнят подобни модели, тъй като стойностите на групите от прогнозни стойности за съвпадения и несъответствия се припокриват, припокриват се една с друга в средата на скалата. Това е критична област, тъй като в такъв случай е невъзможно да се реши точно дали моделите съвпадат или не. Изходът от такава "шизофренична" ситуация е да се установи т. нар. "праг", който еднозначно определя стойността на оценката, която разделя съвпадението на модела от несъответствието. Това улеснява вземането на решение, но, от друга страна, може да доведе до грешки в системата, тъй като и двете групи от прогнозни стойности може да са под установената граница.

Ориз. 2. Подробности за отпечатъка

Такива грешки се наричат ​​съответно погрешна идентификация и неправилна идентификация. Степента на такива грешки е специфична за всеки алгоритъм за разпознаване и обикновено се взема предвид като FMR (False Match Rate) - вероятността за грешно разпознаване и FNMR (False Non-Match Rate) - вероятността от погрешно неправилно разпознаване. В системите за сигурност те обикновено се наричат ​​и FAR (False Accept Rate) - вероятността от погрешно допускане и FRR (False Reject Rate) - вероятността за фалшиво отхвърляне. FMR и FNMR са взаимно противоположни: когато едната стойност намалява, другата се увеличава (което е еквивалентно на преместване на "прага" нагоре и надолу по скалата за съответствие). Качеството на алгоритмите за разпознаване може да се оцени чрез сравняване на стойността на FMR с фиксирана FNMR или обратно. Понякога се дават допълнителни параметри за оценка, например нивото на равновероятна грешка - точката от скалата за съответствие, където стойностите на FMR и FNMR са равни.

Таблица 1. Сензори и техните спецификации

Спецификации		Сензори
		TCS1AD		TCS2AF
Активна зона на сензора, мм		18,0x12,8		10,4 х 14,4
Обща площ, пиксели		256 x 360		208 x 288
Площ на пиксела, µm		50
Резолюция, dpi		508
Честота на извличане на информация, кадър/сек		15		20
Максимален статичен потенциал, kV		±8		±15
Текуща консумация	Номинален, mA	20
	В готовност, mA	7
	Сън, mA	1
Размери на корпуса		Пълен, мм	27 x 27 x 4,5	27 x 20,4 x 3,5
		Компактен, мм	27x18,4x4,5
съединител		Гъвкав кабел		20-пинов гъвкав конектор/Гъвкав кабел
I/O интерфейс		8-битов RAM интерфейс
Характеристики на околната среда	Работна температура, °С	0...40
	Температура на съхранение, °C	-4...85
	влажност	5...95% RH при 30°C

Стойностите на горните характеристики са силно зависими от базата данни за пръстови отпечатъци, използвана при тестване на алгоритъма за разпознаване, за да се оцени неговото качество. Можете да получите много добри резултати дори и със слаб алгоритъм, ако за тестване са избрани само висококачествени разпечатки. Естествено, дори успешен алгоритъм може да даде лоши резултати в база данни, съдържаща само пръстови отпечатъци с ниско качество. Следователно сравнението на алгоритмите за разпознаване може да се извърши само при условие, че за тяхното тестване се използва една и съща база. Тестването на алгоритъм, определянето на неговите контролни точки - праг, FMR, FNMR и т.н. - се нарича маркиране. За да се получат полезни и реалистични резултати от маркиране, е необходимо да се използва възможно най-голямата база данни с пръстови отпечатъци (поне хиляди хора), които биха били събрани в различни региони на света от представители на различни раси, възрасти и професии при различни условия ( влажност, температура и др.). .).

Бъдещето е единен модул

Технологията за разпознаване на пръстови отпечатъци има много предимства, което обяснява нарастващия обхват на нейното приложение. Вече има лаптопи, PDA устройства, брави за врати, вендинг машини и различни компютърни периферни устройства с вградени сензори за пръстови отпечатъци. Напредъкът в технологиите намалява размера и цената на сензорите, отваряйки пътя им към много други приложения, като мобилни телефони, терминали за продажба или запалване на автомобили.

Ориз. 3. Биометрична система за сигурност STTouchChip

STMicroelectronics предлага ST TouchChip, подсистема за биометрична сигурност до ключ, която може лесно да бъде внедрена в общи и частни продукти (вижте фигура 3). TouchChip, PerfectPrint и PerfectMatch са най-съвременни технологии, които предоставят пълен набор от типични биометрични системни функции: пръстови отпечатъци, оптимизиране на изображението и вземане на решения за достъп. TouchChip - силициев сензор за пръстови отпечатъци - заснема изображения на пръстови отпечатъци. Той е базиран на патентованата от компанията технология за активен капацитивен пикселен сензор, която осигурява високо съотношение сигнал/шум. Софтуерният пакет PerfectPrint управлява сензора, за да оптимизира изображението на пръстовия отпечатък въз основа на условията на околната среда или типа кожа. PerfectMatch е набор от софтуерни алгоритми, които решават две основни биометрични задачи: извличане на шаблони от изображение на пръстов отпечатък и разпознаване на съответствието на живи пръстови отпечатъци с предварително съхранени изображения.

PerfectMatch идва с интерфейс за програмиране на приложения (API), който ви позволява да интегрирате биометрични подсистеми TouchChip в клиентски дизайн без подробно познаване на всички компоненти на системата. Тази отворена архитектура значително опростява интегрирането на биометричната система в съществуващи приложения и намалява времето за внедряване.

Целта на по-нататъшното развитие е да се комбинира сензор за пръстови отпечатъци с мощен микропроцесор и памет. Това ще направи възможно създаването на модул за разпознаване, способен да изпълни цялата задача: от четене на пръстов отпечатък до идентифициране на обект - без компютър. Подобни проекти вече се разработват. STMicroelectronics наскоро обяви устройство, наречено TouchChip Trusted Fingerprint Module Biometric Subsystem, което трябва да се очаква до края на 2002 г. Такъв интегриран модул ще елиминира усилията, изразходвани в момента за интегриране на отделни компоненти, което ще даде още по-значителен тласък на цялото биометрично разпознаване на пръстови отпечатъци пазар.

Идентификацията с пръстови отпечатъци скоро ще стане част от нашето ежедневие. Да се ​​надяваме на повишената сигурност и удобство, което ще донесе.

Дата на публикуване: 01.09.2004

Мнения на читателите

• vlab / 04.08.2013 - 00:41
  Непълен пръстов отпечатък може да идентифицира човек
• Олег) / 21.11.2012 - 10:59
  Интересна статия) Последователно планирана и доста лесна за четене. Беше приятно за четене.
• Анатолий / 18.12.2008 - 14:31
  Нуждаем се от диаграма!
• Максим / 08.07.2007 - 19:17ч
  Като цяло статията изглежда добре. От гледна точка на заинтересования потребител, много разбираемо тълкуване на темата. Ако се ограничи до повече професионални знания, тогава липсата на специфика в самата същност на проблема, например алгоритъмът за разпознаване. Подходът, използван в такива системи, е много интересен. Много бих се радвал, ако такъв материал се публикува и в нов сайт. Късмет!