کارت شناسایی سیار؛ اثر انگشت
اثر انگشت انسان یکی از عجایب خلقت است. اگر بخواهیم به زبان امنیت اطلاعات بگوییم، هر انسانی که متولد می‌شود همراه خود یک کارت شناسایی همیشه در دسترس دارد.
همه‌ی ما روی انگشتان خود یک طراحی منحصر به فرد داریم، که به تنهایی و به معنای واقعی کلمه معرف هویت ماست و در نوک انگشتان‌مان جای گرفته، پس همیشه همراهمان است. انسان‌ها برجستگی‌های کوچکی روی پوست انگشتان دارند و این سازگاری خاص بسیار به نفع اجداد گونه بشر بوده است. الگوی برجستگی‌ها و فرورفتگی‌ها روی انگشتان دست، گرفتن اشیا را به وسیله انگشتان به دلیل اصطکاک آسانتر می کند. به دلیلی مشابه، آج لاستیک به چسبندگی خودرو روی جاده کمک می‌کند و مانع از سر خوردن خودرو می‌شود. علاوه بر فاکتورهای زیادی که منجر به تعیین آرایش ژنتیکی اثر انگشت شما در وهله اول می‌شود، تعداد عوامل محیطی بی‌شماری موثر بر شکل‌گیری خطوط سر انگشتان نیز وجود دارد، درست مانند شرایط آب‌وهوایی که ابرها را شکل داده یا خط ساحلی سواحل را به وجود آورده‌اند، تمام روند توسعه به قدری تصادفی و آشفته است که در تمام دوره تاریخ بشری، تقریبا هیچ شانسی برای تشکیل دو الگوی یکسان نمی‌توان متصور بود. در نتیجه؛ اثر انگشت هر انسانی نشانگری منحصربه‌فرد برای او محسوب می شود و این امر حتی برای دوقلوهای یکسان نیز صدق می‌کند و درحالیکه دو اثر انگشت در نگاه اول در واقع ممکن است مثل هم به نظر برسند، یک پژوهشگر مجرب یا یک نرم‌افزار تحلیلی پیشرفته می‌تواند پی به تفاوت‌های روشن و از پیش تعریف شده ببرد.
در بخش‌های بعد، خواهیم فهمید که اسکنرهای اثر انگشت چگونه این کار را انجام می‌دهند؟
۱) سنسور نوری (اپتیکال optical):
در این نوع سنسورها، از نور مرئی برای تهیه اثر انگشت استفاده می‌شود. در حقیقت این سنسورهایی میباشند که در دوربین دیجیتال که عمدتاً CCD یا CMOS هستند، می باشند. سطح این نوع سنسورها از تعداد زیادی المان حساس‌به نور تشکیل شده‌است که این المان‌ها نور برگشتی از انگشت را به جریان‌الکتریسیته تبدیل می‌کنند.
طرز کار این سنسور به این صورت است که در ابتدا نوری به انگشت تابیده می شود و بازتاب آن روی سطح سنسورهای حساس به نور تشکیل تصویر می‌دهند.
۲) سنسور خازنی (capacitance):
در این نوع از سنسورها، از اصول کارکرد خازن‌ها استفاده می‌شود. سطح این سنسور، از المان‌های ( پیکسل‌های ) خازنی تشکیل شده است که هر المان، وظیفه ثبت یک پیکسل از تصویر نهایی را دارد.
اندازه این المان خازنی، از اندازه عرض برآمدگی اثر انگشت نیز کمتر است. هر کدام از این المان‌ها به عنوان یک خازن به کار می‌رود. هر المان از دو قطعه فلزی تشکیل شده است که این دو قطعه فلزی باهم، به عنوان یک خازن به کار می‌روند. البته در ابتدا ظرفیت این خازن ثابت است. اما هنگامی‌که انگشت بر روی سنسور قرار می‌گیرد، به دلیل اینکه سطح انگشت هم به عنوان دی‌الکتریک و هم به عنوان صفحه سوم به‌کار می‌رود، ظرفیت این پیکسل خازنی نیز تغییر می‌کند.
۳) سنسور حساس به فشار:
این سنسور از دولایه تشکیل شده‌است که این لایه‌ها با نزدیک‌شدن به‌هم ( اعمال فشار بر لایه‌ها) مقدار جریان متفاوتی را به خروجی ارسال می‌کنند. با توجه به اینکه بر آمدگی‌های اثر انگشت، فشار بیشتری را نسبت به فرورفتگی‌ها اعمال می‌کنند، پس جریان خروجی در برآمدگی‌های اثر انگشت، از فرورفتگی‌ها بیشتر است.
به شکل فوق توجه نمایید.
این مقدار اختلاف جریان‌الکتریکی بین برآمدگی‌ها و فرو رفتگی‌ها کافی است تا بتوانیم تصویری از اثر انگشت را بدست آوریم. جریان‌های دریافتی از این المان‌ها، به واحد پردازش مرکزی ارسال می‌شوند و سپس بر اساس هر جریان، مقداری بین ۰ تا ۲۵۵ از طیف خاکستری اختصاص داده می‌شود و در نهایت تصویری از اثر انگشت پدید می‌آید.
تحلیل و آنالیز
این مرحله بسیار مهم است چون بیشتر الگوریتم‌های تطابق دو اثر انگشت، بر اساس این نقاط مشخصه عمل می‌کنند و این نقاط باید به طور دقیق از تصویر اثر انگشت، استخراج شده و علامت گذاری شوند.
اما چرا نقاط مشخصه؟ همانطور که می‌دانید عمده مصرف سیستم‌های تشخیص هویت، در سیستم‌های تعبیه شده است(مانند سیستم حضور‌وغیاب). سیستم‌های تعبیه شده از نظر پردازشگر مرکزی و میزان حافظه، دارای محدودیت هستند. اگر الگوریتمی وجود داشته باشد که دو تصویر را تنها بر اساس شکل ظاهری مقایسه کند، قابل پیاده‌سازی در سیستم‌های Embedded نیست، چون در این حالت باید تک‌تک پیکسل‌های دو تصویر پردازش شوند و این مستلزم داشتن پردازشگر مرکزی قدرتمند و میزان زیادی حافظه است، اما توسط نقاط مشخصه، فقط ویژگی‌هایی مانند مکان این نقاط و … علامت‌گذاری شده و ذخیره می‌شوند؛ ضمن آنکه سرعت کار نیز در عین داشتن کیفیت بالا پیش می‌رود. بنابراین اکثر سیستم‌های اسکنر اثر انگشت به مقایسه‌ی ویژگی‌های خاصی از اثر انگشت می‌پردازند که به طور کلی بعنوان «جزئیات» (minutiae) شناخته می‌شوند. به‌طور معمول، محققان زیست‌شناسی و کامپیوتر بر روی مناطقی تمرکز می‌کنند که یک برجستگی به پایان رسیده یا جایی که یک خط برجستگی به دو خط تجزیه شده (bifurcations) باشد.
گروهی از ویژگی های متمایز گاهی‌اوقات به‌نام typical نامیده می‌شوند. سیستم نرم‌افزاری اسکنر از الگوریتم‌های بسیار پیچیده‌ای برای تشخیص و تجزیه و تحلیل این جزئیات استفاده می‌کند. ایده پایه‌ای این است که اندازه‌گیری موقعیت نسبی جزئیات، بر اساس همان شیوه‌ای که شما ممکن است در موردش بدانید یعنی انتخاب بخشی از آسمان و مشخص کردن موقعیت نسبی ستاره‌ها اندازه‌گیری شود. یک راه ساده برای توضیح آن، در نظر گرفتن اشکالی است که زمان شما خطوط مستقیم بین آنها رسم می‌کنید، جزئیات مختلفی تشکیل می‌دهند. اگر دو اثر، سه برجستگی و دو تقسیم خطوط یا bifurcations داشته باشند، احتمال این موضوع را که دو اثر مشابه و یکی باشند را بالا خواهد برد. برای دریافت تطابق، سیستم اسکنر نیازی به یافتن تمام الگوهای جزئیات در هر دو نمونه اسکن شده و سابقه آرشیوی ندارد، بلکه باید به سادگی تعداد کافی از الگوها را پیدا کند که در دو نسخه اسکن شده و آرشیوی واضح تر است. تعداد دقیق این الگوها با توجه به برنامه نرم افزاری اسکنر متفاوت است و هر چه بیشتر باشد سیستم از دقت بالاتری برخوردار است.
نگران نباشید نیازی نیست که که تمام کار های مربوط به الگوریتم های شناسایی و تحیل اثر انگشت را پیاده‌سازی کنید ، چرا که شرکت های تولید کننده سنسور های اثر انگشت برای سهولت کار، قبلا این الگوریتم‌ها را پیاده‌سازی کرده‌اند و ما فقط نیاز داریم که آنها را بشناسیم و بتوانیم از آنها استفاده کنیم.
در مقاله بعدی به نحوه راه اندازی برخی از این سنسور ها خواهیم پرداخت.
منبع: سیسوگ
[…] در خصوص سنسورهای اثر انگشت و انواع آنها توضیح دادیم، یکی از مدلهای موجود سنسور […]