Сучасні методи біометричної ідентифікації. Як виконується ідентифікація відбитків пальців? Системи ідентифікації по райдужній оболонці ока

Пошук злочинців та встановлення їх причетності до тих чи інших кримінальних діянь є першочерговим завданням поліцейських відділень усіх країн світу. Як незаперечний доказ провини підозрюваного використовуються відбитки пальців, так званий папілярний візерунок. Як відомо, ймовірність зустріти людей з однаковими лініями просто незначна. Але звідки ми знаємо? У цьому нам допомагає спеціальна наукова дисципліна – дактилоскопія. Це той самий розділ криміналістики, який у наш час вважається основним та найважливішим для вивчення. Саме про нього і піде сьогодні наша розмова.

Що таке дактилоскопія?

Сучасну криміналістику досить складно уявити без цієї науки, а ще складніше зрозуміти, як вели розслідування злочинів поліцейські вісімнадцятих-дев'ятнадцятих століть, які мають основи відбитків пальців. Адже дактилоскопія - це методика розпізнавання особистості людини, за якої використовується індивідуальність відбитків його пальців та долонь.

На даний момент саме на цьому методі базується криміналістика, усі дактилоскопічні лабораторії світу працюють за ідентичною технологією. Хоча можна сказати, що ця наука - одна з наймолодших і маловивчених. Так, метод, на який посилаються у всіх судах, відноситься до науково не перевірених. Як таке могло вийти? Зараз ми вам докладно розповімо.

Історія виникнення дактилоскопії

Насправді люди завжди мали уявлення про те, що візерунки на подушечках пальців різні у кожної людини. Цьому надавали містичного значення та використовували у своїх цілях у Вавилоні та Китаї. Вважалося, що й людина поставить відбиток пальця під будь-яким документом, він просто зобов'язаний виконати умови договору. Хоча класифікувати папілярний візерунок тоді нікому ще не спадало на думку.

Багато хто вважає засновником дактилоскопії англійця Вільяма Гершеля. Наприкінці дев'ятнадцятого століття він працював в Індії та постійно стикався з випадками шахрайства при оформленні фінансових паперів. Справа в тому, що індійці у своїй більшості були безграмотними людьми і ставили під договорами просто закорючку. При цьому вони не вважали за себе зобов'язаними виконувати свої зобов'язання. Тому Гершель, згадавши містичне значення відбитків рук індійців, запровадив умову залишення відбитка під договором. Дивно, але метод спрацював, і Гершель отримав стовідсоткове дотримання правил та умов, зазначених у документі. За час своєї роботи англієць помітив, що кожен відбиток відрізняється від іншого і немає двох однакових.

За допомогою тих самих відбитків Вільям позбавив себе постійних нестач при виплаті заробітної плати солдатам, які відправляли за грошима ще й своїх родичів і таким чином отримували подвійну, а то й потрійну. заробітну плату. Після того, як Гершель наказав їм залишати у відомості відбитки пальців, ситуація увійшла до нормального русла. Все це дуже зацікавило англійця, який почав серйозно вивчати різні відбитки рук. Чим більша база у нього накопичувалася, тим більше він переконувався, наскільки індивідуальні візерунки на руках людини.

Допитливий англієць навіть зняв відбитки у злочинців у місцевій в'язниці і навів там порядок. Адже раніше багато правопорушень залишалися безкарними через невміння європейців розрізняти індійців обличчям. Як тільки в процесі розслідування почали звертати увагу на відбитки пальців, проблема вирішилася сама собою. Можна сказати, що дактилоскопія народилася саме у цей момент.

Розвиток дактилоскопії

Заради справедливості варто сказати, що не лише Гершель взявся вивчати відбитки пальців різних людей. Паралельно йому над цим новим методом працювало ще кілька людей. Наприклад, один з талановитих шотландських лікарів Г. Фолдс випадково помітив відбитки пальців на глиняних виробах японських майстрів. Він зацікавився цими малюнками і став метою дізнатися, наскільки вони різноманітні і чи можуть змінюватися протягом життя. Він брав відбитки у своїх пацієнтів, слуг та просто знайомих. На його величезне подив, вони ніколи не повторювалися. До того ж ідеально збігалися зі слідами, залишеними на склі або будь-якій полірованій поверхні. Дані спостереження навіть надихнули його на наукову статтю, яка, зрештою, не привернула увагу громадськості.

Не остання роль розвитку дактилоскопії належить полісмену Бертильону. Він наказав своїм співробітникам знімати відбитки пальців у всіх затриманих та підозрюваних осіб. У результаті зібралася велика картотека, яка допомогла в розкритті багатьох злочинів. Це був перший випадок в історії, коли дактилоскопія в криміналістиці показала себе виправданим і корисним методом ідентифікації особистості.

Класифікація папілярних візерунків

Згодом бази відбитків пальців, взятих як експеримент, накопичилися в багатьох поліцейських ділянках, але як їх класифікувати, не знав ніхто. У дев'яностих роках ХІХ століття брат Чарлза Дарвіна спробував об'єднати всі відомі розробки різних людей і класифікувати візерунки на пальцях. Френсіс Гальтон застосував у своїх дослідженнях основи вищої математики та зумів вивести, що ймовірність збігу папілярних візерунків становить один шанс на шістдесят чотири мільярди. Це була просто неймовірна цифра на той час.

Класифікація Гальтона мала деякі недоліки, але все ж таки стала першою серйозною науковою роботою на цю тему. Дослідник виділив чотири види папілярних ліній:

• із трикутниками;
• без трикутника;
• трикутник праворуч;
• трикутник зліва.

Картотека, зібрана внаслідок цієї класифікації, наповнювалася нерівномірно. Тому був потрібен новий, більше ефективний спосіб, який міг би використовуватись у поліції. На основі своїх праць Гальтон випустив цілу книгу, де чесно вказав усіх людей, напрацювання яких він використав.

Едвард Генрі, який служить в індійській поліції, скориставшись книгою Гальтона, створив свою власну систему класифікації відбитків пальців, яку використовує сучасна дактилоскопія. Це було величезним проривом у науці та криміналістиці. Розробки Генрі послужили основою для роботи полісменів у Британській Індії і відразу в кілька разів підвищили ефективність і результативність такої нелегкої справи, як розслідування злочинів.

Генрі розділив візерунки на такі типи:

• дуги (прості та ялицеподібні);
• петлі (радіальні та ульнарні);
• завихрення.

До того ж Генрі виділив дельту, названу Гальтоном трикутником, і розділив цей візерунок на кілька підвидів. Дослідник вивів ряд формул, завдяки яким можна було ефективно та максимально точно впізнавати людину за відбитками пальців.

Перше застосування нової методики у криміналістиці

Вперше дактилоскопію було застосовано в судовому процесі над братами Среттонами. Їх звинувачували у подвійному вбивстві, і основним доказом був кривавий відбиток одного пальця. Перевіривши збіги, поліцейські вивели схожість за одинадцятьма пунктами. Цього виявилося цілком достатньо, щоб засуджених засудити до повішення. Дивно, але суддя був категорично не згоден із цим рішенням, хоч і змушений був погодитись із присяжними засідателями.

Застосування цієї методики в судових процесах як доказову базу викликало шквал суспільної критики. Насамперед викривальну статтю опублікував Фолдс, той самий лікар, який працював над вивченням відбитків пальців. Справа в тому, що Фолдс посилався на деяку "сируватість" методу. Він намагався пояснити, що у багатьох людей візерунки на пальцях бувають досить схожі, і відмінності виражаються лише у кількох папілярних лініях. Ці відмінності можна побачити лише знявши відбитки в лабораторних умовах. Інакше експерти можуть припуститися помилки.

До того ж Фолдса лякало, що достовірність методу не піддавалася жодним сумнівам. Повсюдно судді, присяжні, поліцейські та адвокати стверджували, що дактилоскопія – це єдина наука, яка гарантує стовідсотково правильний результат. Нікому не спадало на думку вивчати науку, а технологією дуже неакуратно користувалися досить безграмотні на той момент поліцейські. Тим не менш, криміналістика вже усвідомила зручність нового методу, і він став використовуватися в усьому світі.

На чому ж насправді ґрунтується дактилоскопія? Чому в цьому методі такі впевнені абсолютно всі люди на планеті? Спробуймо розібратися в цьому.

Насправді серйозних наукових праць з відбитків пальців не так уже й багато. Яке наукове обґрунтуваннядактилоскопії? Фахівці нараховують їх лише два:

• в жодній базі та картотеці поки що не зустрілися однакові відбитки пальців, навіть комп'ютерна програмане знаходить таких збігів;
• візерунки на пальцях однояйцевих близнюків є ідентичними.

Цих двох фактів виявилося достатньо, щоб перетворити дактилоскопію на точну науку. Насправді з часом у фахівців виникає до неї дедалі більше запитань. Наприклад, двадцять років тому агент ФБР розіслав у всі американські лабораторії листи з відбитками пальця з місця злочину та відбитки рук підозрюваного. Яким же було його здивування, коли лабораторії дали абсолютно різні результати. Це суттєво похитнуло віру у дактилоскопію.

Нещодавно було опубліковано інформацію про те, що протягом життя відбитки пальців можуть змінитися. Раніше таких фактів у криміналістів не було, тому зараз є всі передумови для того, щоб не приймати результати дактилоскопії за стовідсотковий доказ провини підозрюваного.

Чи можна обдурити природу?

Як тільки дактилоскопія почала використовуватися повсюдно, бандити задумалися про можливість обдурити природу, зокрема змінити відбитки пальців. Першими спробували зробити це у тридцяті роки минулого століття американські гангстери. Члени однієї з банд за допомогою хірурга зрізали шкіру з пальців і сподівалися, що повністю позбулися минулих відбитків. Але через деякий час рани затяглися, а колишні малюнки з'явилися знову.

Далі пішов Джон Діллінджер. Цей знаменитий у всіх штатах гангстер спалив свою шкіру кислотою, зробивши подушечки пальців абсолютно гладкими. Цей метод теж виявився неефективним – за кілька місяців на пальцях стали проступати папілярні лінії.

У тридцять четвертому році минулого століття агенти ФБР зіштовхнулися із новою спробою уникнути відплати за свої злочини. Поліція знайшла труп відомого гангстера, але проведена дактилоскопія рук свідчила, що їх зовсім інша особа. Викликані агенти оглянули руки вбитого та знайшли на них численні дрібні порізи. Як виявилося, шрамуванням злочинець намагався заплутати слідство. Але навіть такий радикальний метод не приніс бажаного результату, надалі було доведено, що поверх порізів папілярні лінії знову пройдуть через якийсь час.

Після цих безрезультатних спроб обдурити природу злочинці припинили проводити радикальні експерименти над своїми руками.

Що використовується для виявлення відбитків пальців на місці злочину?

У сучасній криміналістиці використовують кілька методів визначення відбитків пальців. Найчастіше експерти застосовують такі допоміжні засоби:

• дактилоскопічний порошок;
• флуоресцентний порошок;
• йодні пари.

Звичайно, є й інші, зараз відомо понад дванадцять коштів, що дозволяють зняти відбитки з різних поверхонь. Саме від них залежить вибір технології експертом.

Де зберігаються відбитки пальців?

Криміналістам добре відомий такий термін, як "дактилоскопічна карта". Саме ці карти становлять основу бази даних папілярних візерунків. Зазвичай у ній вказуються особисті дані підозрюваного та відбитки кожного пальця разом із долонями. Кожен відбиток має бути гранично ясним і зрозумілим, на зворотній сторонізазначається кримінальна стаття, за якою виноситься звинувачення.

Дактилоскопічна карта повинна також містити дату проведення процедури та дані особи, яка бере відбитки.

Дактилоскопічна експертиза: подробиці

Призначення дактилоскопічної експертизи перебуває у віданні слідчих. Відповідно до законодавства, вони можуть брати у підозрюваних відбитки пальців та зразки почерку. Всі ці дії проводяться на користь слідства з метою виявлення особистості людини.

Проходження дактилоскопії – процес досить простий і невигадливий. На чисті та сухі руки за допомогою валика наноситься друкарська фарба. Далі слідчий ніби прокочує подушечки пальців по дактилоскопічній карті, після отримання всіх відбитків фарбу можна змити теплою водою з милом. Нині у великих містах стає досить поширеним знімати відбитки пальців за допомогою сучасних технічних засобів. Спеціальний прилад сканує подушечки пальців і створює електронну дактилоскопічну карту в базі даних. При цьому виключаються дрібні неточності та похибки.

Загальна дактилоскопія: міф чи реальність

У Останніми рокамиу ЗМІ раз у раз зустрічається інформація про загальну дактилоскопію. Ця ідея періодично виникає в умах урядів різних країн. Причому вперше ця думка виникла в ХІХ столітті в Англії і досі не здійснилася в жодній країні світу. Адже ця пропозиція викликає багато суперечок у пересічних громадян. З одного боку, розслідувати злочини стане легше, а з іншого, це порушує особисті права людини. Зрештою загальна дактилоскопія залишається лише можливим методомз багатьох інших, що дозволяє у разі застосування знизити рівень світової злочинності.

Скільки вам доводиться пам'ятати різних паролів - два, три, а може бути більше? А що буде, якщо ви забудете пароль? Використовувати багато паролів, як мінімум, незручно. А один у всіх додатках – небезпечно. Звичайно, можна частково вирішити проблему, якщо використовувати систему на картах (безконтактних, смарт або iButton). Але карту можна втратити, її можуть вкрасти, а код, що набирається на клавіатурі, можуть підглянути або підібрати. Методи, що широко використовуються сьогодні, лише частково вирішують проблему захисту від несанкціонованого доступу до приміщення або до комп'ютерної інформації. Єдиним безперечно надійним та зручним ідентифікатором може бути лише сам користувач, його унікальні біометричні ознаки – форма кінцівок, відбитки пальців, обличчя, очі, голос тощо. За біометрією, безперечно, майбутнє. І при тому, не таке вже й далеке.

Лідер серед біометричних систем ідентифікації

За оцінками західних експертів, 80% ринку біометрії сьогодні займають пристрої ідентифікації за відбитками пальців (рис. 1). Чим це спричинено?

Мал. 1.
Безперечне лідерство систем ідентифікації за відбитками пальців.

По-перше, це один з найдоступніших і недорогих методів, що отримав широке застосуванняще до появи комп'ютерів та телебачення. Сьогодні вартість деяких систем ідентифікації за відбитками пальців вже перевалила планку в 100 доларів, при тому що вартість пристроїв на основі інших технологій коливається в районі 1000 доларів.

По-друге, методика ідентифікації за відбитками пальців проста у використанні, зручна і позбавлена ​​психологічних бар'єрів, які є, наприклад, у систем, які потребують впливу на око світловим пучком.

Крім того, не останню роль відіграв той факт, що багато пізніших методик ідентифікації захищені патентом. Наприклад, фірма IriScan є власником ексклюзивних прав на технологію ідентифікації за райдужною оболонкою ока. А методи дактилоскопії були відомі людству з давніх-давен і інтенсивно використовувалися і використовуються в криміналістиці.

Три підходи

На сьогоднішній день відомі три основні підходи до реалізації систем ідентифікації щодо відбитків пальців.

Опишемо їх у порядку появи. Найраніший і найпоширеніший на сьогодні спосіб будується на використанні оптики - призми та кількох лінз із вбудованим джерелом світла. Будова такої системи показана малюнку 2.

Мал. 2.
Функціональна схема системи FIU фірми SONY.

Світло, що падає на призму, відбивається від поверхні, що торкається пальця користувача, і виходить через інший бік призми, потрапляючи на оптичний сенсор(зазвичай, монохромна відеокамера на основі ПЗЗ-матриці), де формується зображення.

Крім оптичної системи в моделі фірми SONY є вбудований процесор (Hitachi H8 з флеш-пам'яттю 4 Мбайта на 1000 користувачів), ОЗУ для внутрішньої обробкиданих та система шифрування стандарту DES.

Недоліки такої системи очевидні.

Відображення сильно залежить від параметрів шкіри – сухості, присутності олії, бензину, інших хімічних елементів. Наприклад, у людей із сухою шкірою спостерігається ефект розмиття зображення. Як результат – висока частка хибних спрацьовувань.Альтернативний спосіб використовує методику виміру

електричного поля
пальця з використанням напівпровідникової пластини. Коли користувач встановлює палець у сенсор, він виступає як одна з пластин конденсатора (рис. 3). Інша пластина конденсатора - це поверхня сенсора, яка складається з кремнієвого чіпа, що містить 90000 конденсаторних пластин з кроком зчитування 500-dpi. В результаті виходить 8-бітове растрове зображення гребенів і западин пальця.

Мал. 3.

Система ідентифікації з урахуванням напівпровідникової пластини.

Існує ще один спосіб реалізації систем.

Його розробила компанія "Who? Vision Systems". В основі їх системи TactileSense – електрооптичний полімер. Цей матеріал чутливий до різниці електричного поля між гребенями та западинами шкіри. Градієнт електричного поля конвертується в оптичне зображення високої роздільної здатності, яке потім перетворюється на цифровий формат, який у свою чергу вже можна передавати в ПК паралельним портом або USB інтерфейсом. Метод також нечутливий до стану шкіри та ступеня її забруднення, у тому числі й хімічного. Разом з тим пристрій для зчитування має мініатюрні розміри і може бути вбудований, наприклад, в комп'ютерну клавіатуру. За твердженням виробників, система має колосально низьку собівартість (на рівні кількох десятків доларів).

Таблиця 1. Різні технологічні реалізації систем ідентифікації за відбитками пальців	Властивості	Оптична система	Напівпровідникова технологія
Електрооптичний полімер	Невеликі розміри	ні	ні
так	Невеликі розміри	ні	ні
Сприйнятливість до сухої шкіри	Міцність поверхні	середня	низька
висока	Енергоспоживання	середня	середня
низька	Міцність поверхні	низька	середня

Ціна Отриманий одним із описаних методів аналоговий відеосигнал обробляється блоком перевірки, який зменшує шум у зображенні, перетворюється на цифрову форму, після чого з нього витягуєтьсякомплект характеристик

, унікальні для цього відбитка пальця. Ці дані однозначно ідентифікують особу. Дані зберігаються та стають унікальним шаблоном відбитка пальця конкретної людини. При подальшому зчитуванні нові відбитки пальців порівнюються зі збереженими в основі. В самомупростому випадку

При обробці зображення на ньому виділяються характерні точки (наприклад, координати кінця або роздвоєння папілярних ліній, місця з'єднання витків). Можна виділити до 70 таких точок і кожну з них охарактеризувати двома, трьома або навіть більшим числом параметрів. В результаті можна одержати від відбитка до п'ятисот значень різних характеристик.

Більш складні алгоритми обробки поєднують характерні точки зображення векторами та описують їх властивості та взаємоположення (див. рис. 4). Як правило, набір даних, що одержуються з відбитка, займає до 1 Кбайта.
Мал. 4а, б.

Алгоритм обробки дозволяє зберігати не саме зображення, яке "образ" (набір характерних даних). Цікаве питання - чому в архіві зберігаються не самі зображення відбитків пальців, а лише параметри, отримані шляхомобробки зображення. Відповідь – обмежені ресурси. Обсяг кожного знімка не такий вже маленький і коли йдеться про базу користувачів у кілька тисяч осіб, час завантаження та порівняння щойно отриманого відбитка зі збереженими в базі може зайняти занадто багато часу. І друга причина – конфіденційність. Користувачам подобається анонімність, вони не хочуть, щоб відбитки пальців були без їхньої згоди передані правоохоронним органам або просто викрадені зловмисниками. Тому виробники часто спеціально використовують нестандартні методи обробки та зберігання отриманих даних.

З міркувань безпеки ряд виробників (SONY, Digital Persona та інших.) використовують із передачі даних засобу шифрування. Наприклад, у системі U are U фірми "Digital Persona" застосовується 128 бітний ключ, і, крім того, всі пакети, що пересилаються, мають тимчасову позначку, що виключає можливість їх повторної передачі.

Зберігання даних та порівняння при ідентифікації зазвичай відбувається в комп'ютері. Практично кожен виробник апаратної частини разом із системою постачає й унікальне програмне забезпечення, адаптоване найчастіше під Windows NT. Т.к. більшість систем призначена для контролю доступу до комп'ютерної інформації та орієнтована в першу чергу на рядового користувача, ПЗ відрізняється простотою і не вимагає спеціального налаштування.

Типові рішення для захисту ПК від НСД

Способи підключення зчитувачів папілярного візерунка до комп'ютера досить різноманітні. Багато залежить від підходів виробника та вартості систем. Наприклад, система FIU (Fingerprint Identification Unit) фірми SONY – це готовий комплекс. У виносному блоці розташований не тільки сканер, але і пристрій первинної обробки інформації та шифрування даних, що передаються. FIU підключається безпосередньо до послідовного порту ПК. Менш дорогі зчитувачі зазвичай вимагають використання додаткових апаратних засобів. Наприклад, система SACcat фірми SAC technologes підключається до ПК через карту відеозахоплення з роз'ємом ISA.

Модуль відеозахоплення вставляється у корпус комп'ютера.

Майже всі апарати отримують електроживлення від зовнішнього джерела змінного струму.

Фото 1
Система SACcat дає змогу контролювати доступ до комп'ютерної інформації.

Таблиця 2. Порівняльні характеристикиряду пристроїв захисту від НСД до комп'ютерної інформації, які використовують методи ідентифікації за відбитками пальців

Характеристика*	U.are.U фірми "Digital Persona"	FIO фірми SONY та I/O Software	BioMouse фірми ABC
Помилка першого роду**	3%	1%	-
Помилка другого роду ***	0,01%	0,1%	0,2%
Час реєстрації	-	<1 сек	20 – 30 сек
Час ідентифікації	<1 сек	0,3 сек	<1 сек
Наявність зовнішнього пристрою захвату	Невеликі розміри	Невеликі розміри	Невеликі розміри
Шифрування	ні	ні	ні
Здатність зберігати дані	Невеликі розміри	ні	Невеликі розміри
Джерело живлення	USB	зовнішній	зовнішній
Підключення	USB	послідовний порт	паралельний порт
Ціна разом із програмним забезпеченням	200	650	300

* На жаль, на сьогоднішній день існує реальна проблема отримання повністю об'єктивної інформації про різні продукти. У світовому співтоваристві ще вироблено єдині методи тестування біометричних систем. Кожен виробник проводить самостійні дослідження, ступінь правдивості яких не можна оцінити. Наприклад, ніхто, вказуючи ймовірність помилки, не вказує розмір вибірки, а, водночас, навіть школяру очевидно, що ймовірність відмов дуже залежить від обсягу вибірки. Тому будь-які порівняння поки що мають досить суб'єктивний характер.

** Помилка першого роду (false reject rate) – ймовірність того, що зареєстрованому користувачеві буде відмовлено у допуску.

*** Помилка другого роду (false aceptance rate) – ймовірність, з якою система дозволяє допуск незареєстрованого користувача.

Типові рішення для захисту приміщень від НСД

Пристрої контролю доступу до приміщень більш громіздкі, ніж комп'ютерні зчитувачі. По-перше, немає потреби заощаджувати місце на робочому столі. По-друге, зчитувачі повинні бути автономні, тому крім сканера в один корпус поміщають пристрій прийняття рішення та зберігання інформації, клавіатуру (для збільшення ступеня захищеності) та рідкокристалічний дисплей (для зручності налаштування та експлуатації). При необхідності до системи може бути підключений зчитувач карток (смарт, магнітних тощо).

Крім того, пристрої для захисту приміщень від НСД повинні забезпечувати просте підключення електрозамків та датчиків сигналізації. Вони повинні легко поєднуватися в мережу (наявність інтерфейсів RS-485). Наприклад, якщо об'єкт має кілька входів, всі пристрої потрібно об'єднати в мережу, щоб була єдина база. Число користувачів системи у разі різко зростає (до 50 000 у системі Finger Scan).

У всіх присутніх цьому сегменті ринку приладах використовується тільки оптика. Нові технології вкрай повільно впроваджуються у охоронні системи.

Всі представлені апарати призначені для роботи лише усередині приміщення. Поверхня сканера має бути чистою, тому апріорі виключаються запилені склади, бензоколонки тощо. Найчастіше застосування - банківські системи (доступ до сейфів, сховищ цінностей), контроль доступу до різних клубів та заміських резиденцій, системи електронної комерції.

Фото 2
Система Veriprint 2000 дозволяє контролювати доступ до приміщень.

Таблиця 3. Порівняльні характеристики ряду пристроїв захисту від НСД до приміщень, що використовують методи ідентифікації за відбитками пальців.

Характеристика	Finger Scan фірми "Identix"	Veriprint 2100 фірми "Biometric ID"
Помилка першого роду	1%	0,01%
Помилка другого роду	0,0001%	0,01%
Час реєстрації	25 сек	<5 сек
Час ідентифікації	1 сек	1 сек
Інтерфейс	RS232, RS485, TTL, вх/вих сигналізації	RS232, RS485, TTL
Макс. кількість користувачів	50 000 (мережева версія)	8 000
Флеш-пам'ять	512 кВ або 1,5 МВ	2 МВ або 8 МВ
Доповнення	РК-дисплей, клавіатура	РК-дисплей, клавіатура

Перспективи

Найближчим часом варто очікувати на здешевлення систем ідентифікації за відбитками пальців і, як наслідок, їх ширше розповсюдження. Швидше за все, саме завдяки своїй вже зараз щодо невисокої вартості, доступності та простоті в експлуатації подібні системи додаватимуться в комплекті з комп'ютерним обладнанням.

Біометричні зчитувачі ідеально підходять для побудови швидких та зручних систем розмежування доступу до інформації, систем електронної торгівлі та Інтернет-сайтів. І хоча сучасне обладнання не повністю відповідає всім вимогам, ціна ще досить велика, та й надійність не завжди відповідає декларованій (це, наприклад, показано у тестовому дослідженні журналу Network Computing), низка виробників комп'ютерного обладнання вже зараз інтегрує біометрію у свої системи. Про це, наприклад, заявила на виставці CeBIT-99 фірма Compaq.

Досвід показує, що різкий сплеск інтересу з боку комп'ютерних компаній зазвичай призводить до збільшення інвестицій у наукові дослідження і, як наслідок, до появи нових більш універсальних технічних рішень.

Нікулін Олег Юрійович

Ольга ГУРЄЄВА

[email protected]

Вступ

У Стародавньому Вавилоні та Китаї відбитки пальців використовувалися як спосіб автентифікації людини. Відбитками пальців «підписували» різні державні документи, їхні відбитки залишали на глиняних табличках та печатках.

Наприкінці ХІХ століття відбитки пальців почали використовувати у криміналістиці. З'явилися перші алгоритми порівняння відбитків пальців різними ділянками папілярного візерунка. Більш ніж за сто років використання цієї технології з метою ідентифікації жодного разу не виникло ситуації, коли знайшлися б двоє людей із абсолютно однаковими відбитками пальців. Проте слід зауважити, що наукового доказу унікальності папілярного візерунка пальця людини досі немає. Унікальність відбитків пальців - це емпіричне спостереження, і недоведеність гіпотези у разі пояснюється винятковою складністю її докази.

Сьогодні, у зв'язку з розвитком електронних технологій, ідентифікація за відбитками пальців стала використовуватися не тільки в криміналістиці, а й у різних галузях, що вимагають ефективного забезпечення безпеки. Насамперед такими областями стали:

Системи керування доступом;

Інформаційна безпека (доступ до мережі, до персонального комп'ютера, мобільного телефону);

Облік робочого часу та реєстрація відвідувачів;

Біометрична ідентифікація за відбитками пальців.

Технологія FingerChip

За даними американської консалтингової компанії International Biometric Group, обсяг ринку біометричних систем у період з 2006 по 2010 зросте вдвічі, а річний оборот складе $5,74 млрд. Головним фактором тут є стрімке зростання продажів портативних електронних пристроїв, в яких для авторизації користувачів застосовується ідентифікація за відбиткам пальців. Збільшення попиту на біометричні системи пов'язане також із підвищеною увагою, яка приділяється сьогодні державними структурами та приватними компаніями питанням безпеки.

У цій статті розглядаються різні технології електронного сканування відбитків пальців, у тому числі технологія температурного сканування FingerChip компанії Atmel.

Проведення електронних платежів;

Різні соціальні проекти, де потрібна автентифікація;

Державні проекти (перетин державних кордонів, видача віз, контроль пасажиропотоку при повітряних перевезеннях).

Основною метою посвідчення особи з метою забезпечення безпеки є унікальна ідентифікація особистості, тобто підтвердження того, що людина є тим, за кого себе видає. Аутентифікація має бути достовірною, недорогою, швидкою та ненасильницькою. Перерахованим вимогам відповідає технологія біометричної ідентифікації, яка ґрунтується на скануванні відбитків пальців.

Сканування відбитків пальців

Відбитки пальців є рельєфними лініями, так звані папілярні візерунки, будова яких обумовлена ​​рядами гребінцевих виступів шкіри, розділених борозенками. Ці лінії утворюють складні шкірні візерунки (дугові, петлеві, завиткові), які мають наступні властивості:

Індивідуальність (різна сукупність папілярних ліній, що утворюють малюнок візерунка за їх місцезнаходженням, конфігурацією, взаєморозташуванням, неповторна в іншому візерунку);

відносна стійкість (незмінність зовнішньої будови візерунка, що виникає в період внутрішньоутробного розвитку людини і зберігається протягом усього його життя);

Відновлюваність (при поверхневому порушенні шкірного покриву папілярні лінії відновлюються у колишньому вигляді). Існує кілька алгоритмів розпізнавання відбитків пальців. Найбільш поширеним є алгоритм, що ґрунтується на виділенні деталей. Зазвичай у відбитку є від 30 до 40 дрібних деталей. Кожна їх характеризується своїм становищем - координатами, типом (розгалуження, закінчення чи дельта) і орієнтацією (рис. 1).

З набору даних параметрів формується стандарт зразка.

Фізіологічно відбиток пальця - це рельєфна поверхня шкіри, що містить пори.

Безпосередньо під епідермісом розташовуються кровоносні судини. Морфологія відбитка пальця тісно пов'язана з електричними і температурними характеристиками шкіри. Це означає, що для отримання зображення відбитків пальців можна використовувати не тільки фарбу, а й електромагнітну енергію у її проявах. Зауважимо, що сканування

Мал. 1. Розпізнавання відбитка пальця за виділеними деталями

відбитків пальців з добре помітними папілярними лініями є непростим завданням. Оскільки відбитки занадто малі, щоб отримати якісного зображення доводиться використовувати досить складні методи.

Усі існуючі електронні методи отримання відбитків пальців, залежно від фізичних принципів, що використовуються, діляться на такі види:

Оптичні;

Ємнісні;

Радіочастотні;

Тиск;

Ультразвукові;

Оптичний метод

В даний час існує кілька різновидів сканерів, призначених для отримання відбитків пальців оптичним методом:

1. FTIR-сканери - це пристрої, у яких використовується ефект порушеного повного внутрішнього відбиття (Frusted Total Internal Reflection). Ефект полягає в тому, що при падінні світла на межу поділу двох середовищ світлова енергія ділиться на дві частини – одна відбивається від кордону, інша проникає через кордон до другого середовища (рис. 2).

Частка відбитої енергії залежить від кута падіння світлового потоку. Починаючи з певної величини даного кута вся світлова енергія відбивається від межі розділу.

Це називається повним внутрішнім відбитком. У разі контакту більш щільного оптичного середовища (у нашому випадку поверхні пальця) з менш щільною (наприклад, з поверхнею призми) у точці повного внутрішнього відбиття пучок світла проходить через цю межу. Таким чином, від кордону відіб'ються лише пучки світла, що потрапили в певні точки повного внутрішнього відбиття, до яких не було прикладено папілярний візерунок пальця. Для захоплення отриманої світлової картинки поверхні пальця використовується спеціальний дат-

Папілярний візерунок пальця

Джерело світла Впадина Гребінцевий шкіри виступ шкіри

Мал. 2. Принцип роботи FTIR-сканерів

чик зображення (КМОП або ПЗЗ, залежно від реалізації сканера). Провідними виробниками таких сканерів є компанії BioLink, Digital Persona, Identix.

2. Оптоволоконні сканери (Fiber Optic Scanners) є оптоволоконною матрицею, в якій всі хвилеводи на виході з'єднані з фотодатчиками. Чутливість кожного датчика дозволяє фіксувати залишкове світло, що проходить через палець, у точці зіткнення пальця з поверхнею матриці.

Зображення всього відбитка формується за даними, що зчитуються з кожного фотодатчика (рис. 3). Виробником оптоволоконних сканерів є консорціум Elsys.

3. Електрооптичні сканери (Electro-Optical Scanners) - технологія заснована на використанні спеціального електрооптичного полімеру, до складу якого входить світловипромінюючий шар. Коли палець прикладається до сканера, неоднорідність електричного поля біля його поверхні (різниця потенціалів між горбками і западинами шкіри) відбивається на світінні шару. Таким чином формується зображення відбитка пальця. Надалі датчик зображення перетворює отриману картинку на цифровий вигляд. Цей тип сканерів випускається компанією Security First Corp.

4. Оптичні протяжні сканери (Sweep Optical Scanners) - багато в чому аналогічні FTIR-пристроям, за винятком того, що для отримання зображення відбитка палець не просто прикладається

до сканера, а проводиться по вузькій смужці – зчитувачу (рис. 4). У міру руху пальця робиться серія миттєвих фотографій. При цьому сусідні кадри знімаються з деяким накладенням, що дозволяє значно зменшити розміри призми, що використовується, і самого сканера. Для отримання результуючого зображення відбитка пальця використовується спеціалізоване програмне забезпечення. Провідним виробником сканерів цього типу є компанія Cogent Systems.

5. Роликові сканери (Roller Style Scanners) - дані пристрої є мініатюрними сканерами. Відбиток захоплюється при прокочуванні пальцем прозорого тонкостінного ролика. Аналогічно протяжному сканеру, у міру руху пальця робляться миттєві знімки фрагментів папілярного візерунка з накладенням зображення. При скануванні використовується найпростіша оптична технологія: усередині прозорого циліндра знаходяться статичне джерело світла, лінза та датчик зображення. Після повного прокручування пальця програмно збирається результуюче зображення його відбитка (рис. 5).

Мал. S. а) Принцип роботи роликового сканера; б) його реалізація

Роликові сканери виготовляються компаніями Digital Persona, CASIO Computer, ALPS Electric.

6. Безконтактні сканери (Touchless Scanners) – у даних пристроях палець не контактує безпосередньо з поверхнею сканера. Палець лише прикладається до отвору сканера і підсвічується знизу з різних боків декількома.

джерелами світла. По центру отвору розташована лінза, за допомогою якої зображення відбитка пальця проектується на камеру КМОП (рис. 6).

Сканери цього типу випускає компанія Touchless Sensor Technology.

Зазначимо низку недоліків, які притаманні оптичним сканерам, та вкажемо, які з них уже виправлені:

Неможливість зробити їх компактними. Ця проблема стояла донедавна, але, як видно з наведених малюнків, цей недолік залишився в минулому.

Оптичні модулі досить дорогі через велику кількість компонентів і складну оптичну систему. Цей недолік сьогодні також нівелюється через істотне зменшення вартості датчиків зображення.

Відсутній ефективний захист від муляжів.

Останній недолік є найсуттєвішим, незважаючи на те, що багато виробників заявили про реалізацію механізмів захисту на тому чи іншому етапі обробки сканованого зображення.

Ємнісний метод

Ємнісні сканери (Сapacitive Scanners) є найбільш поширеними напівпровідниковими пристроями для отримання зображення відбитка пальця.

Їхня робота заснована на ефекті зміни ємності р-п-переходу напівпровідника при зіткненні гребеня папілярного візерунка з елементом напівпровідникової матриці. Існують модифікації ємнісних сканерів, у яких кожен напівпровідниковий елемент у матриці виступає у ролі однієї пластини конденсатора, а палець – у ролі іншої. При додатку пальця до датчика між кожним чутливим елементом і виступом-впадиною папіляр-

ного візерунка утворюється ємність, величина якої визначається відстанню між рельєфною поверхнею пальця та елементом. Матриця цих ємностей перетворюється на зображення відбитка пальця. Провідними виробниками сканерів цього типу є компанії Infineon, STMicroelectronics, Veridicom.

Недолік ємнісного методу - той самий неефективний захист від муляжів.

Радіочастотний метод

Радіочастотні сканери (RF-Field Scanners) – у таких сканерах використовується матриця елементів, кожен із яких працює як мініатюрна антена.

Радіочастотний модуль генерує сигнал низької інтенсивності та спрямовує його на скановану поверхню пальця. Кожен із чутливих елементів матриці приймає відбитий від папілярного візерунка сигнал. Величина наведеної в кожній мініатюрній антені ЕРС залежить від наявності або відсутності поблизу неї гребеня папілярного візерунка. Отримана таким чином матриця напруги перетворюється на цифрове зображення відбитка пальця. Оскільки метод ґрунтується на фізіологічних властивостях шкіри, його важко обдурити імітацією пальця. До недоліків методу відноситься необхідність якісного контакту пальця та передавача, який може бути дуже гарячим. Відомим виробником радіочастотних сканерів є компанія Authentec.

Натискний метод (тиск)

Чутливі до тиску сканери (Pressure Scanners) у своїй конструкції використовують матрицю п'єзоелектричних елементів, чутливих до натискання.

При прикладанні пальця до скануючої поверхні гребінцеві виступи

папілярного візерунка чинять тиск на деяке підмножина елементів матриці.

Впадини шкірного візерунка ніякого тиску не надають. Таким чином, сукупність отриманих з п'єзоелектричних елементів напруг перетворюється на зображення відбитка пальця. Цей метод має ряд недоліків:

Низька чутливість;

Неефективний захист від муляжів;

Схильність до пошкоджень при надмірно зусиллях, що додаються.

Чутливі до тиску сканери випускає компанія BMF.

Ультразвуковий метод

Ультразвукові сканери (Ultrasonic Scanners) сканують поверхню пальця ультразвуковими хвилями. Відстані між джерелом хвиль і гребінцевими виступами та западинами папілярного візерунка вимірюються по відбитому від них луні (рис. 7). Якість одержуваного зображення в десятки разів краще, ніж будь-якого іншого представленого на біометричному ринку методу. Крім того, даний спосіб практично повністю захищений від муляжів, оскільки дозволяє окрім відбитка папілярного візерунка пальця отримувати інформацію і про деякі інші характеристики (наприклад,

про пульс).

Основним недоліком ультразвукового методу є висока ціна сканерів даного виду порівняно з оптичними та напівпровідниковими сканерами.

Провідним виробником сканерів цього типу є компанія Ultra-Scan Corporation.

Мал. 7. Принцип роботи ультразвукового сканера

Таблиця. Технічні характеристики датчиків FingerChip

Характеристика AT77C102B AT77C104B AT77C10SA

Розмір чутливого елемента, мм 0,4x14 0,4x11,6 0,4x11,6

Розмір матриці, пікселів 8x280 8x232 8x232

Дозвіл, Ьр1 (точок на дюйм) 500500500

Швидкість зчитування, кадрів/с 1780 2130 2130

Габаритні розміри, мм 1,64x17,46 1,5x15 1,5x15

Напруга живлення, 3-3,6 2,3-3,6 2,3-3,6

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

Зносостійкість поверхні, зчитувань 1 млн 4 млн 4 млн

Додаткові функції немає є

Температурний метод

Термосканери (Thermal Scanners) - у таких пристроях використовуються датчики, які складаються з піроелектричних елементів, що дозволяють фіксувати різницю температури та перетворювати її на напругу.

При прикладанні пальця до сканера за температурою торкаються до піроелектричних елементів виступів папілярного візерунка і температури повітря, що знаходиться у западинах, будується температурна карта поверхні пальця, яка надалі перетворюється на цифрове зображення.

Температурний метод має багато переваг. До них відносяться:

Висока стійкість до електростатичного розряду;

Стійка робота у широкому температурному діапазоні;

Ефективний захист від муляжів.

До недоліків цього методу можна віднести те, що зображення швидко зникає.

При прикладанні пальця перший момент різниця температур значна і рівень сигналу, відповідно, високий. Після короткого часу (менше однієї десятої частки секунди) зображення зникає, оскільки палець і датчик приходять до температурної рівноваги. Саме ця особливість була використана компанією Atmel у технології температурного сканування, яка знайшла своє відображення у мікросхемах Fingertip. Сьогодні Atmel є провідним виробником термосканерів.

Технологія FingerChip

У технології FingerChip використовується температурний метод отримання зображення у поєднанні з протяжним скануванням, яке застосовується в протяжних оптичних сканерах, розглянутих вище. Протяжний спосіб дозволяє істотно зменшити розмір чутливої ​​матриці і зробити її по ширині, що дорівнює одержуваному відбитку, а по довжині - всього кілька часток міліметра. Для отримання зображення необхідно просто провести пальцем вузькою смужкою зчитувача. Зауважимо, що у поєднанні з температурним методом такий спосіб отримання відбитків пальців не залишає слідів після сканування через короткий час життя зображення.

Малий розмір та низька вартість матриці у поєднанні з ефективним захистом від муляжів, а також надійне функціонування в широкому діапазоні температур є відмінними рисами технології температурного сканування, що застосовується компанією Atmel.

На даний момент Atmel випускає три види зчитувачів: AT77C102B, AT77C104B, AT77C105A. Основні їх технічні характеристики представлені у таблиці.

Мал. S. Датчик FingerChip AT77C102B

Датчик FingerChip AT77C102B (рис. 8) виконаний за техпроцесом 35 мкм і поєднує на монолітній прямокутній КМОП-підложці розміром 1,64x17,46 мм схеми зчитування та перетворення даних. Відбиток пальця зчитується при вертикальному русі пальця, що додається до матриці.

Матриця FingerChip має розмір 8x280, тобто містить 2240 термочутливих елементів. Також є службова неробоча колонка, призначена для калібрування та ідентифікації кадрів. Крок матриці 50×50 мкм, що відповідає роздільній здатності 500 точок на дюйм при розмірі чутливого елемента 0,4×14 мм. Це дозволяє отримати зображення центральної області відбитка пальця, який відповідає вимогам специфікації якості зображення (IQS).

Тактова частота може встановлюватися програмно до значення 2 МГц, забезпечуючи отримання до 1780 кадрів на секунду, що є достатнім навіть за швидкого руху пальця по датчику. Відбиток, що результує, збирається з послідовності серії кадрів за допомогою програмного забезпечення Atmel.

Функціональна діаграма даного пристрою показано на рис. 9.

Цикл роботи для кожного кадру наступний:

1. Вибирається колонка з 280+1 пікселів у матриці. Колонки вибираються послідовно зліва направо з циклічним поверненням на початок. Після скидання виведення починається з крайньої лівої колонки.

2. Кожен піксель у колонці посилає своє значення температури як аналогового сигналу в лінійку підсилювачів.

3. Два рядки вибираються одночасно (парний та непарний). Посилені сигнали з них подаються на 4-бітові аналого-цифрові перетворювачі (АЦП). Отримані аналогові величини можуть бути також використані як вихідні дані (на діаграмі не відображено).

4. Два 4-бітові цифрові еквіваленти зберігаються в зсувному регістрі і відсилаються паралельно одним байтом через паралельні виходи Бе0-3 (парний рядок) і Бо0-3 (непарний рядок).

На рис. 10 показано послідовність виведення одного кадру; на рис. 11 - послідовність кадрів при активному режимі роботи І^егСИр.

Крім функції зчитування, властивої всім трьом пристроям, моделі АТ77С104В та АТ77С105А мають додаткові опції навігації (аналогічно сенсорному екрану) та емуляції натискання клавіші, що дозволяє з їх допомогою здійснювати керування.

Наявність різних корпусів (рис. 12) надає можливість оптимального вибору способу встановлення датчика в пристрій, що розробляється.

Такти PCLK Точки Колонка 1 Колонка 2 Колонка 280 Колонка 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

Мал. 10. Виведення кадру FingerChip

Постійний час інтеграції

Кадр п Кадр п+1 Кадр п+2 Кадр п+3

1124 такт 1124 такт 1124 такт 1124 такт

Мал. 11. Послідовність кадрів FingerChip

і " f Шддддцд І і

Мал. 12. Варіанти корпусів датчика РтдегСИр за способом кріплення та з'єднання з базовою платою: а) СВ01 - кріплення за допомогою еластомеру; б) СВ08 – приклеювання з еластомером; в) СВ02 – кріплення через роз'єм для гнучкого кабелю

Переваги технології FingerChip

Технологія Рі^егСЬір має відмінності, завдяки яким вона може застосовуватися в різних системах безпеки. Інтегральна схема датчика надійно захищена від електростатичних розрядів із напругою до 16 кВ.

Смуга зчитування стійка до стирання, витримує значні зусилля і дозволяє отримати більш

1 мільйон відбитків. Робоча напруга датчика АТ77С102В становить від 3,0 до 3,6, енергоспоживання - 16 мВт при 3,3 з частотою 1 МГц. Передбачено «сплячий» режим, в якому включено функцію скидання, зупинено тактовий генератор, вимкнено температурну стабілізацію та вимкнено вихідний сигнал і всі вихідні лінії переведено в стан високого імпедансу. У сплячому режимі струм споживання обмежується лише струмом витоку. У робочому режимі датчик повністю пасивний. Для отримання даних використовується температура пальця, що прикладається. У разі коли різниця температур між пальцем і датчиком стає незначною (менше одного градуса), то включається температурна стабілізація для підвищення температури мікросхеми і збільшення різниці температур.

Основні переваги датчиків К^егСЬір полягають в одночасному використанні температурного методу отримання ізо-

бродіння, методу покадрового відновлення зображення та інтеграції схем зчитування та перетворення зображення на одній КМОП-підкладці. Інтеграція двох схем на одній підкладці знижує вартість пристрою, його енергоспоживання та збільшує швидкість роботи.

Незалежні тести показали, що якщо людину силою змушують поставити свій відбиток для отримання доступу, то нерівне проведення пальцем по датчику або рясне потовиділення завадять вважати зображення відбитка.

Комплект для розробки та налагодження

Датчики КегСир можна придбати окремо. Тим не менш, для отримання еталона і порівняння зразка з еталоном потрібно спеціальне програмне забезпечення, яке необхідно або купувати у третіх фірм,

Мал. 13. Біометричний модуль AT77SM0101BCB02VKE

або створювати самостійно. У зв'язку з цим використовувати окремі датчики стає економічно доцільним тільки при великосерійному виробництві. Для застосування зчитувачів відбитків пальців у дрібносерійному та середньосерійному виробництві компанія Atmel рекомендує використовувати модуль біометрії AT77SM0101BCB02VKE (рис. 13), побудований на базі 32-розрядного мікроконтролера Atmel AT91RM9200.

Для оцінки можливості модуля AT77S-M0101BCB02VKE та розробки програмного забезпечення нижнього рівня випускається набір розробника AT77SM0101BCB02VEK (рис. 14). Набір складається з модуля біометрії AT77SM0101BCB02VKE, базової плати з блоком живлення та роз'ємами (Ethernet, USB, RS-232, зовнішньої Flash-пам'яті CompactFlash, SmartMedia, NAND Flash, смарт-картки ISO7816), комутаційних кабелів, документації, демонстра Linux, SDK для Linux.

Мал. 14. Набір розробника AT77SM0101BCB02VEK

Налагоджувальний набір дозволяє продемонструвати можливості модуля біометрії, а також розробку програмного забезпечення верхнього та нижнього рівня.

Підсумовуючи всього вищесказаного, хотілося б відзначити, що сьогодні ми спостерігаємо за стрімким розвитком біометричних технологій. В області отримання зображень відбитків пальців ще недавно існувало лише дві технології - оптична FTIR та ємнісна, зі своїми перевагами та недоліками.

Сканери, що використовують технологію FingerChip, не лише позбавлені недоліків, властивих пристроям попереднього покоління, але й набули ряд особливо привабливих рис, таких як вкрай малий розмір та невелика ціна. ■

Література

1. Bishop P. Atmel FingerChip Technology for Biometric Security. Atmel White Paper. www.at-mel.com.

2. Maltoni D., Maio D., Jain A. K., Prabhakar S. Handbook of Fingerprint Recognition. Springer, New York, 2003.

3. Задорожний B. Ідентифікація щодо відбитків пальців // PC Magazine/Russian Edition. 2004. № 1.

Поняття «автентифікація» характеризує перевірку на справжність, наприклад: чи є Вася Пупкін справді Васею чи це, можливо, Петя якийсь? Чи є він тим, за кого себе видає? Процес аутентифікації може бути виконаний одним із трьох можливих способів:

• заснований на тому, що Вам відомо, наприклад кодова комбінація (пароль);
• заснований на тому, що у Вас є: ключ, магнітна карта, брелок;
• те, що є Ви: папілярні візерунки, геометрія обличчя, будова ока.

Саме третій пункт містить у собі біометричну автентифікацію, яка з розвитком технологій стає дедалі актуальнішою. Як вона працює, які існують переваги, недоліки і наскільки це безпечно, розглянемо детальніше...

Коротка історія біометрії

Упускаючи безліч фактів, історичних подій та деталей, застосування біометричних параметрів людини почалося ще задовго до появи технічних засобів. Ще 100 р. до зв. е. якийсь китайський імператор ставив свій відбиток пальця, як друк на особливо важливих доісторичних артефактах. У 1800-х роках, Альфонс Бертільйон, розробив систему розпізнавання злочинців за їх анатомічними характеристиками.

З часом поліція Великобританії, Франції, США почали відслідковувати зловмисників і підозрюваних у злочинах за їхніми відбитками пальців. Надалі технологія знайшла своє застосування у ФБР. Відбитки пальців стали першою повноцінною системою розпізнавання людини.

В даний час, біометрія стала більш широкою і є засобом додаткового захисту для технічних засобів або елементом безпеки, який застосовується в , для пропуску на територію, що охороняється, приміщення і т.д.

Різновиди біометричної аутентифікації

В даний час широко використовуються: пальці людини, обличчя та її очі, а також голос – це «три кити» на яких тримається сучасна біометрична перевірка справжності користувачів:

Існує їх досить багато, проте сьогодні використовуються три основних типи сканерів відбитків пальців:

• ємнісні – вимірюють електричні сигнали, що надходять від наших пальців. Аналізують ємнісну різницю між піднятою частиною відбитка та його западиною, після чого формується «карта» відбитка та порівнюється з вихідною;
• ультразвукові - сканують поверхню пальця шляхом звукових хвиль, які посилаються на палець, відбиваються та обробляються;
• оптичні - фотографують відбиток пальця та виконують порівнювання на відповідність.

Труднощі при скануванні можуть виникнути, якщо мокрі чи брудні руки, якщо травма (порізи, опіки), якщо людина є інвалідом (відсутні руки, кисті, пальці).

1. Аутентифікація по райдужній оболонці ока

Інша та досить поширена біометрична форма аутентифікації – сканери райдужної оболонки. Візерунки в наших очах є унікальним і не змінюється протягом життя людини, що дозволяє виконати перевірку справжності тієї чи іншої людини. Процес перевірки є досить складним, оскільки аналізується велика кількість точок порівняно зі сканерами відбитків пальців, що свідчить про надійність системи.

Однак, у цьому випадку можуть виникнути труднощі у людей з окулярами або контактними лінзами - їх потрібно буде знімати для коректної роботи сканера.

1. Аутентифікація сітківки ока

Альтернативний спосіб використовувати людське око для біометричної аутентифікації – сканування сітківки. Сканер світить в очне яблуко і відображає структуру кровоносних судин, які так само, як і оболонка, є унікальними у кожного з нас.

Біометрична перевірка справжності по голосу впроваджується у споживчі технології і має великі перспективи. Розпізнавання голосу зараз реалізовано у Google Assistant на пристроях Android або Siri на пристроях iOS, або у Alexa на Amazon Echo. В основному зараз це реалізовано так:

• Користувач: «Я хочу їсти»
• Голосовий помічник: "Окей, ось список найближчих кафе.."

Тобто. ніякої перевірки на справжність користувача не здійснюється, проте, з розвитком технологій - їсти піде лише справжній користувач пристрою. Тим не менш, технологія аутентифікації за голосом існує і в процесі автентифікації аналізується інтонація, тембр, модуляція та інші біометричні параметри людини.

Труднощі тут можуть виникати через фонові шуми, настрої людини, вік, здоров'я, що, як наслідок, знижує якість методу, через це вона не має такого широкого поширення.

1. Аутентифікація з геометрії обличчя людини

Останньою у цій статті одна з поширених форм біометричної аутентифікації - розпізнавання особи. Технологія досить проста: фотографується обличчя людини і порівнюється з вихідним зображенням особи користувача, що має доступ до пристрою або на територію, що охороняється. Подібну технологію, що називається, як «FaceID» ми можемо спостерігати реалізованою в iPhone від Apple.

Ми трохи схожі на маму, тата чи більш раннього покоління родичів, а хтось і на сусіда... Як би там не було – кожен із нас має унікальні риси обличчя, за винятком близнюків (хоча й у них можуть бути родимки у різних місцях).

Незважаючи на те, що технологія проста за своєю суттю, вона досить складна в процесі обробки зображення, оскільки здійснюється побудова тривимірної моделі голови, виділяються контури, розраховується відстань між елементами обличчя: очима, губами, бровами та ін.

Метод активно розвивається, оскільки його можна використовувати не тільки для біометричної аутентифікації користувачів або співробітників, але і для затримання злочинців та зловмисників. Ряд з камер, у громадських місцях (вокзалах, аеропортах, площах, людних вулицях і т.д.) встановлюють у поєднанні з цією технологією, де сканер має досить високу швидкість роботи та точність розпізнавання.

Як зловмисник може обдурити біометричну автентифікацію?

Треба розуміти, що з скануванні певних параметрів можливе виникнення помилок у алгоритмі розпізнавання. І водночас, маючи певні знання, навички та ресурси, зловмисник може ухилитися від тих чи інших методів автентифікації.

У випадку зі сканером відбитків пальців деякі з них можна обдурити шляхом:

• виготовлення тривимірної моделі пальця із спеціального матеріалу (вибирається виходячи із принципу роботи сканера);
• використання пальців сплячої людини, непритомної чи мертвої;

Сканери райдужної оболонки та сітківки ока можна, з легкістю, обдурити якісною фотографією людини, роздрукованої на кольоровому папері. Однак, більшість сучасних сканерів вміє розпізнавати 2D модель і відрізняти її від 3D, в такому випадку, на знімок необхідно покласти контактну лінзу, що зімітує відблиск (віддзеркалення світла). Подивіться наочний відеоролик, що демонструє процес обходу сканера ока на пристрої Samsung Galaxy S8:

Голосові сканери також мають свої слабкі місця, які виникають внаслідок існування штучного інтелекту та нейронних мереж здатних імітувати голоси людей – такі системи мають можливість скопіювати будь-який людський голос та відтворити його за лічені секунди.

Сканери людини не поступаються за ступенем уразливості, оскільки деякі з таких систем, зловмисник може обдурити використанням фотографії людини, як, наприклад, у випадку з Samsung Galaxy Note 8:

Отримати доступ через сканер особи, не складе труднощів і у близнюків, на прикладі Face ID в iPhone - це виглядає так:

Основна перевага та недолік біометричної аутентифікації

Явна перевага системи - зручність, тому що у Вас відсутня необхідність запам'ятовувати кодову комбінацію (пароль) або послідовність графічного ключа, думати про те,

Явний недолік - безпека, оскільки існує маса вразливостей і система розпізнавання не є надійною на всі 100%. У той самий час біометричні параметри (відбиток пальця чи малюнок райдужної оболонки) не можна змінити, на відміну пароля чи ПІН-коду. Це істотний недолік, оскільки, якщо одного разу дані потраплять до зловмисника ми наражаємося на серйозні ризики.

Враховуючи, наскільки зараз поширена біометрична технологія розпізнавання в сучасних смартфонах, є кілька рекомендацій, які дозволяють певною мірою підвищити рівень захисту:

• більшість відбитків, які ми залишаємо на поверхні – це великого пальця та вказівного, тому для Вашої аутентифікації на смартфоні найкраще використовувати інші пальці;
• незважаючи на наявність біометричної перевірки, застосування або ПІН-коду – обов'язкова умова для повноцінної безпеки.

"Науково-технічні статті"- добірка науково-технічних статей радіоелектронноїтематики: новинки електронних компонентів, наукові розробки в галузі радіотехніки та електроніки , статтіпо історіїрозвитку радіотехніки та електроніки технологіїта методи побудови та розробки радіоелектроннихпристроїв, перспективні технологіїмайбутнього, аспекти та динаміка розвитку всіх напрямків радіотехніки та електроніки , огляди виставок радіоелектронноїтематики.

Прагнення захистити від зазіхань власне життя, житло, майно та фінанси властиво кожній людині. Але звичні методи посвідчення особи – пред'явлення паспорта чи власноручний підпис – виявляються недостатньо надійними, оскільки документи можуть бути втрачені, вкрадені чи підроблені з використанням сучасних технологій, а підписи – сфальсифіковані. Життя змушує шукати нові, надійніші методи.

Вступ

У світлі останніх подій, що відбуваються у світі, особливо у зв'язку зі зростанням активності міжнародного тероризму, питанням безпеки приділяється дедалі більша увага. Один із найважливіших розділів безпеки – встановлення справжності особистості. Завдання ідентифікації людини стає критичним навіть у багатьох повсякденних ситуаціях. Все частіше доводиться стикатися з випадками шахрайства осіб, які видають себе за інших при спробі входу в готельні номери, доступ до мережі ЕОМ або здійснення інтерактивної покупки.

Біометричне упізнання

Один із можливих способів ідентифікації – біометричне встановлення справжності суб'єкта, засноване на вимірі унікальних та постійних особистісних параметрів. Основні характеристики людини можна розділити на дві групи - поведінкові і фізіологічні. До поведінкових характеристик відносяться, наприклад, манера розмови, стиль роботи на клавіатурі комп'ютера або почерк, а до групи унікальних фізіологічних параметрів входять відбитки пальців, геометрія долоні, райдужна або сітчаста оболонка ока, зовнішній вигляд обличчя. Практичні методи біометрії спираються більше на фізіологічні характеристики, оскільки поведінкові таки схильні до змін залежно від стану людини. Наприклад, застуда може змінити як тембр голосу, а й манеру промови: навіть балакучі люди уникають у своїй зайвих розмов.

У той же час, багато частин тіла людини досить унікальні і можуть використовуватися для ідентифікації. Так, при пошуку приятеля в натовпі ми використовуємо певний загальний алгоритм впізнавання особи, який реалізує наш інтелект. Більш конкретний спрощений алгоритм можна здійснити за допомогою комп'ютера. Обличчя людини знімається камерою, і певні лицьові форми порівнюються з інформацією, що є у базі даних.

Людське око також є зібранням безлічі унікальних даних. Відповідно фокусуючи камеру, можна "змалювати" око для порівняння із зображенням зразка райдужної оболонки. А можна з використанням сканера, що підсвічує, порівнювати відбите від очного дна світло зі "зліпком" сітківки. Не менш унікальна рука. Біометричними характеристиками є геометрія та топологія її поверхні. Особливу роль відіграють відбитки пальців.

Відбитки пальців були юридично прийняті для ідентифікації особи понад сто років тому, а впізнання за відбитком активно використовується в кримінології вже з двадцятих років минулого століття. Вони унікальні для кожного індивідуума, не можуть бути змінені і використовуються там, де неприпустимі помилки ідентифікації особистості, наприклад, у кримінальному праві або організації доступу з вищим рівнем захисту.

Історично для зняття відбитка пальця використовуються системи з оптичними датчиками, але тривалий час вони залишалися дуже дорогими, великогабаритними та недостатньо надійними. Наприкінці 90-х поява недорогих, заснованих на інших принципах пристроїв для збору даних про відбиток пальця, призвела до прогресу технологій ідентифікації особистості по відбитку - від обмеженого використання до широкого застосування в ряді нових областей.

Технології сканування відбитка пальця

Як було згадано, найстарішою технологією є оптична. Сканування відбитка пальця міні-камерами на ПЗЗ чи КМОП-чіпі дозволило суттєво зменшити вартість систем ідентифікації. Але цей спосіб зняття відбитка стикається з деякими важкорозв'язними проблемами: одержуваний образ залежить від навколишнього освітлення, на межі образу можливі спотворення, датчик може бути відносно легко "обдурений" (деякі дешеві датчики можна "дурити" друкованою копією, зробленою на звичайному копірі). Залишаються проблеми з розмірами сканера. Датчик не може бути меншим, ніж фокусна відстань камери. Серед головних переваг оптичних систем можна ще раз згадати щодо низьку ціну та практичну невразливість до дії електростатичного розряду.

Абсолютно новою є технологія використання електромагнітного поля. Датчик випромінює слабкий електромагнітний сигнал, який слідує по гребенях і западинах відбитка пальця та враховує зміни цього сигналу для складання образу відбитка. Такий принцип сканування дозволяє переглядати малюнок шкіри під шаром відмерлих клітин, що призводить до хороших результатів при розпізнаванні блідих або відбитків, що стерлися. Залишається проблема відсутності прийнятного співвідношення між розміром датчика та його роздільною здатністю.

Ще одна перспективна технологія, яку слід згадати, – ультразвукова. Тривимірний ультразвуковий сканер вимірює перетнуту поверхню пальця свого роду радаром. Цей метод сканування може бути особливо зручний, наприклад у охороні здоров'я. Він не вимагає торкання будь-яких зчитувальних пристроїв датчика стерильними руками, а відбиток легко рахується навіть через гумові або пластикові рукавички хірурга. Головна незручність ультразвукової технології - її висока вартість та тривалий час сканування.

Існують і інші методи, які використовувалися в минулому, або тільки розроблялися, проте обсяг журнальної статті не дозволяє розглянути їх докладніше. Зупинимося одному з найперспективніших методів.

Ємне сканування відбитка пальця

Ємнісні сканери відбитка пальця виготовляють на кремнієвій пластині, що містить область мікроконденсаторів. Вони розташовані рівномірно у квадратній або прямокутній матриці. Прямокутні датчики вважаються більш підходящими, оскільки найбільше відповідають формі відбитка. До того ж розширюється область, де читається образ відбитка пальця, отже, збільшується кількість отриманої інформації. Серед датчиків, доступних сьогодні на ринку, найбільшою областю читання мають датчики TouchChip компанії STMicroelectro-nics. Поле чіпа має розмір 256 х 360 конденсаторів, тобто обсяг інформації про відбиток перевищує 92 Кб. Один конденсатор займає квадратну область розміром 50 х 50 мкм. З таких конденсаторів і формується датчик, що фіксує образ відбитка з роздільною здатністю близько 500 dpi.

Зазвичай всю кремнієву область захищає спеціально розроблене та запатентоване виробником датчика покриття. Це дуже твердий і стійкий шар, здатний зберегти кремнієві схеми, але при цьому настільки тонкий, що дозволяє пальцю наближатися до них максимально. Деякі продавці доводять якість покриття, публікуючи результати тестів, де стверджується, що захисний шар витримував понад мільйон контактів.

Перш ніж приступити до детального опису ємнісної технології, з'ясуємо, які переваги та недоліки випливають з того, що палець знаходиться в безпосередній близькості до кристала ІС.

Недоліком може бути можливість пошкодження датчика електростатичним розрядом. У звичайних мікросхемах цю небезпеку усуває корпус, але датчик відбитка пальця може бути закритий надзвичайно тонким покриттям. Щоб відвести розряд, застосовуються додаткові заходи, наприклад, заземлення. У сучасних датчиках ця технологія настільки досконала, що сканери відбитка пальця здатні протистояти розрядам понад 15 кВ (розряд такої величини, наприклад, від наелектризованого одягу дуже малоймовірний).

Але майже безпосередній дотик кристала дає деякі переваги. Наприклад, стає легше відрізнити реальний відбиток живого пальця від фальшивки чи мертвого. Існує велика кількість характеристик відбитка живого пальця, які можна виміряти (наприклад, температура, тиск крові, пульс). Комбінуючи подібні вимірювання та впроваджуючи їх у практику, можна отримати більш стійкий до обману сканер відбитка пальця. Використання програмного забезпечення додатково підвищує здатність сканера протистояти спробам обману.

Існує два основних способи ємнісного сканування – пасивний та активний. Обидва засновані на заряді та розряді конденсаторів залежно від відстані до шкіри пальця в кожній окремій точці поля та зчитуванні відповідного значення. Це можливо, оскільки розміри гребенів та западин на шкірі досить великі. Середня ширина гребеня – близько 450 мкм. Порівняно невеликий розмір конденсаторних модулів (50 х 50 мкм) дозволяє помічати та фіксувати відмінності ємності навіть на близьких точках шкіри.

Пасивний принцип сканування

У пасивних кремнієвих сканерах кожен осередок має лише одну із пластин конденсатора. Іншу пластину утворює поверхню пальця. Сканування складається із двох етапів. На першій стадії, коли палець стосується поверхні чіпа, пластини датчика заряджаються (зазвичай цілий ряд одночасно) і на так званих схемах вибірки та зберігання запам'ятовуються значення напруги кожної з них. На другому етапі, коли палець забирається, ряди пластин датчика розряджаються і в іншому комплекті схем вибірки та зберігання запам'ятовуються залишкові значення напруги на пластинах. Різниця між зарядною та залишковою напругою пластини пропорційна ємності осередку датчика. Послідовно, ряд за рядом зіскановані та оцифровані осередки створюють образ відбитка пальця. Такий спосіб доступу до пластин мінімізує потребу у схемах вибірки та зберігання до двох для кожного ряду.

Подібний сканер допускає варіювання у певних межах величин зарядного та розрядного потенціалів, а також часу затримки між етапами сканування, щоб забезпечувати можливість зчитування відбитка пальця у різних станах (вологі, сухі). Але навіть з використанням такого регулювання контроль образу не може бути настільки ж повним, як за активної технології, де управляються обидві пластини конденсаторів.

Активний принцип сканування

Осередок датчика містить обидві пластини конденсатора, з'єднані в активну ємнісну схему зворотного живлення через інвертор (підсилювач, що інвертує), який грає роль накопичувача заряду: одна пластина пов'язана з входом інвертора, а інша - з виходом (див. рис. 1). Функція накопичувача полягає у перетворенні ємності зворотного живлення в напругу на виході, яку можна оцифровувати.

Мал. 1. Активне ємнісне сканування

Активний датчик, так само як і пасивний, працює у два етапи. На першому етапі ключем "Скидання" замикаються вхід та вихід інвертора, скидаючи схему в початковий стан. У другій стадії на пластину конденсатора, пов'язану з входом накопичувача, подається заряд калібрований, створюючи між пластинами електромагнітне поле. Шкіра пальця взаємодіє з полем, змінюючи діючу ємність. Залежно від наявності гребеня або западини відбитка, ємність конденсатора відповідно зменшується або збільшується. Значення цієї результуючої ємності оцифровується.

Оскільки кожна з клітинок датчика має власний накопичувач заряду, пікселі "картинки" адресуються методом довільного доступу. Це дозволяє використовувати додаткові функції обробки образу відбитка (наприклад, перегляд лише виділеної області або попередній перегляд - швидший, але з меншою роздільною здатністю).

Активна технологія сканування забезпечує набагато більшу стійкість до зовнішніх впливів, має більш високе відношення сигнал-шум, і тому датчики здатні сприймати ширший діапазон параметрів відбитка незалежно від стану пальця.

Обробка образу та розпізнавання відбитків

Образ відбитка пальця, як правило, зберігається в двійковому коді, де кожен піксел малюнка описується 8 бітами, тобто 256 відтінками сірого кольору. У передових системах сканування цифровий образ друку обробляється за допомогою спеціального алгоритму поліпшення зображення. Цей алгоритм забезпечує зворотний зв'язок із датчиком для регулювання параметрів сканування. Коли датчик фіксує остаточний образ, алгоритм налаштовує контрастність та чіткість зображення відбитка для отримання найкращої якості.

Отже, після оцифрування є чітка збільшена "картинка" відбитка пальця. Такий образ не надто підходить для зіставлення відбитків, тому що займає забагато пам'яті (близько 90 Кб) та його обробка при порівнянні вимагала б підвищеної обчислювальної потужності. Тому з цієї інформації необхідно робити вибірку лише тих відомостей, які необхідні для порівняння відбитків. Результат такої операції називається шаблоном відбитка пальця та має об'єм 250... 1200 байт, залежно від методу пізнання.

Методи пізнання відбитка пальця ґрунтуються на порівнянні зі зразками або на використанні характерних деталей. Деякі системи успішно комбінують обидва методи. При упізнанні за зразком у основі зберігаються відібрані частини образу відбитка пальця. Розпізнаючий алгоритм вибирає ті самі області тільки що введеного відбитка і порівнює з наявними даними для встановлення справжності. Розмір шаблону – близько 1 Кб.

При впізнанні деталей з образу витягуються лише специфічні місця, де знайдено особливість (деталь). Зазвичай це закінчення гребня, або його роздвоєння (див. рис. 2). Зміст шаблону в цьому випадку становлять відносні координати та відомості про орієнтацію деталі. Розпізнає алгоритм шукає і порівнює між собою відповідні деталі. Ні поворот відбитка пальця, ні його паралельне перенесення (зсув) не впливають на функціонування системи, оскільки алгоритм працює з відносними величинами. Розмір шаблону у разі зменшується приблизно до 300 байт. Обробка такої невеликої кількості даних можлива навіть у системах із невисокою швидкістю процесора та обмеженою пам'яттю.

Розпізнавальні алгоритми та їх розмітка

На ринку є досить багато алгоритмів, що пізнають образ по деталях. Необхідно з'ясувати, що ж є критеріями їхньої якості.

Якщо виражати відповідність двох порівнюваних шаблонів відбитків пальців у відсотках, то ідеальному збігу (два шаблони одного пальця) можна надати значення 100%, а абсолютну розбіжність (два шаблони різних пальців) слід позначити нулем (0%). На жаль, не всі збіги ідеальні, а розбіжності абсолютні. Зазвичай ступінь збігу не посідає крайні точки шкали. Виникає проблема з неточними та неповними збігами. Найбільш складно зіставляти схожі шаблони, оскільки значення груп оціночних величин для збігів і розбіжностей перекриваються, накладаються один на одного в районі середини шкали. Це критична область, оскільки в подібному випадку неможливо вирішити точно: збіглися шаблони чи ні. Виходом із такої "шизофренічної" ситуації є встановлення так званого "порога", який однозначно визначає значення оцінки, що відокремлює збіг шаблонів від розбіжності. Це полегшує прийняття рішення, але, з іншого боку, може призводити до помилок у системі, оскільки обидві групи оціночних величин можуть виявитися нижчими за встановлений кордон.

Мал. 2. Деталі відбитка

Подібні помилки називаються помилковим упізнанням та помилковим непізнанням відповідно. Ступінь таких помилок специфічна для кожного алгоритму, що розпізнає, і зазвичай враховується як FMR (False Match Rate) - ймовірність помилкового пізнання і FNMR (False Non-Match Rate) - ймовірність помилкового непізнання. У системах безпеки їх також прийнято називати FAR (False Accept Rate) – ймовірність помилкового допуску та FRR (False Reject Rate) – ймовірність помилкової відмови. FMR і FNMR взаємно протилежні: коли одне значення зменшується, інше збільшується (що рівносильно переміщенню "порога" вгору і вниз за шкалою відповідності). Якість алгоритмів, що розпізнають, може оцінюватися порівнянням значення FMR при фіксованій FNMR або навпаки. Іноді для оцінки наводяться додаткові параметри, наприклад рівень рівноймовірної помилки - точка на шкалі відповідності, де значення FMR і FNMR рівні.

Таблиця 1. Сенсори та їх технічні характеристики

Характеристики		Сенсори
		TCS1AD		TCS2AF
Активна зона сенсора, мм		18,0x12,8		10,4 х 14,4
Загальна площа, пікселів		256 х 360		208 х 288
Площа пікселя, мкм		50
Дозвіл, dpi		508
Частота знімання інформації, кадр/с		15		20
Максимальний статичний потенціал, кВ		±8		±15
Споживання струму	Номінал, МА	20
	Stand-by, ма	7
	Sleep, ма	1
Розміри корпусу		Full, мм	27 х 27 х 4,5	27 х 20,4 х 3,5
		Compact, мм	27x18, 4x4, 5
З'єднувач		Гнучкий кабель		20-висновний гнучкий з'єднувач/Гнучкий кабель
Інтерфейс введення/виводу		8-біт RAM-інтерфейс
Характеристики довкілля	Робоча температура, °С	0...40
	Температура зберігання, °С	-4...85
	Вологість	5...95%RH @ 30 °С

Значення вищезгаданих характеристик знаходяться в сильній залежності від бази даних відбитків пальців, що використовується при тестуванні алгоритму, що розпізнає, для оцінки його якості. Можна отримати дуже хороші результати навіть за слабкого алгоритму, якщо для тестування відібрано лише високоякісні відбитки. Природно і те, що навіть зручний алгоритм може давати погані результати на базі даних, що містить відбитки пальців лише низької якості. Тому порівняння алгоритмів, що розпізнають, може здійснюватися лише за умови, що для їх тестування використовується одна і та ж база. Тестування алгоритму, визначення його контрольних точок – порога, FMR, FNMR та ін – називають розміткою. Для отримання корисних та реалістичних результатів розмітки необхідно використовувати якомога більшу базу даних відбитків пальців (принаймні тисяч людей), яка була б зібрана в різних регіонах світу у представників різних рас, віків та занять у різних умовах (вологість, температура та ін.) .).

Майбутнє – об'єднаний модуль

Технологія пізнання по відбитку пальця має безліч переваг, що пояснює дедалі більше розширення сфери її застосування. Вже сьогодні є ноутбуки, кишенькові комп'ютери, замки дверей, торговельні автомати та різна комп'ютерна периферія з вбудованими датчиками відбитка пальця. Розвиток технології веде до зменшення розміру та вартості датчиків, що відкриває їм шлях у багато інших сфер використання – наприклад, у мобільних телефонах, касових терміналах чи автомобільних замках запалювання.

Мал. 3. Біометрична система захисту STTouchChip

Компанія STMicroelectronics пропонує ST TouchChip - біометричну підсистему захисту "під ключ", яку можна легко впровадити у вироби загального та приватного застосування (див. рис. 3). TouchChip, PerfectPrint та PerfectMatch - це сучасні технології, що забезпечують повний діапазон типових біометричних системних функцій: зняття відбитка пальця, оптимізацію образу та ухвалення рішення про доступ. TouchChip – кремнієвий датчик відбитка пальця – фіксує зображення відбитка пальця. Він заснований на патентованій технології компанії - активному ємнісному пікселі-датчику, що забезпечує високе відношення сигнал/шум. Комплекс програм PerfectPrint керує датчиком для оптимізації образу відбитка пальця залежно від умов навколишнього середовища або типу шкіри. PerfectMatch - набір програмних алгоритмів, які вирішують дві істотні біометричні завдання: виділення шаблонів з образу відбитка пальця та розпізнавання відповідності відбитків живих пальців попередньо збереженим образам.

PerfectMatch поставляється з прикладним програмним інтерфейсом (API), що дозволяє інтегрувати біометричні підсистеми TouchChip у розробки замовника без детального знання всіх компонентів системи. Ця відкрита архітектура значно спрощує інтеграцію системи біометрії до існуючих додатків та скорочує термін впровадження.

Мета подальшого розвитку – об'єднання датчика відбитка пальця з потужним мікропроцесором та пам'яттю. Це дозволить створити модуль допуску, що розпізнає, здатний до виконання всього завдання повністю: від зчитування відбитка до впізнання об'єкта - без комп'ютера. Такі проекти вже розробляються. Компанія STMicroelectronics нещодавно анонсувала пристрій, що називається TouchChip Trusted Fingerprint Module Biometric Subsystem, який має з'явитися до кінця 2002 р. Подібний інтегрований модуль виключить зусилля, що витрачаються нині на інтеграцію окремих компонентів, що дасть ще більш істотний поштовх всьому ринку.

Ідентифікація по відбитку пальця незабаром стане частиною нашого повсякденного життя. Давайте сподіватися на збільшення безпеки та зручності, які вона принесе.

Дата публікації: 01.09.2004

Думки читачів

• vlab / 04.08.2013 - 00:41
  по не повному відбитку пальця можна впізнати людину
• Олега) / 21.11.2012 - 10:59
  Послідовно спланована, і досить легка в читанні. Приємно було прочитати.
• Анатолій / 18.12.2008 - 14:31
  Потрібна схема!
• Максим / 08.07.2007 - 19:17
  Загалом стаття виглядає непогано. З точки зору користувача, що цікавиться, дуже виразне тлумачення теми. Якщо обмежиться професійнішими знаннями, то відсутність конкретики в самій суті проблеми, наприклад, алгоритму розпізнавання. Дуже цікавим є підхід, який застосовується в таких системах. Я був би дуже радий, якби такий матеріал також виклали на одному з сайтів. Успіхів!