Оптоволоконные сканеры (Fiber Optic Scanners )
1
Отпечатки пальцев представляют собой рельефные линии, так называемые папиллярные узоры, строение которых обусловлено рядами гребешковых выступов кожи, разделенных бороздками. Эти линии образуют сложные кожные узоры (дуговые, петлевые, завитковые),
которые обладают следующими свойствами:
• индивидуальность (различная совокупность папиллярных линий, образующих рисунок узора по их местоположению, конфигурации, взаиморасположению, неповторимая в другом узоре);
• относительная устойчивость (неизменность внешнего строения узора, возникающего в период внутриутробного развития человека и сохраняющегося в течение всей его жизни);
• восстанавливаемость (при поверхностном нарушении кожного покрова папиллярные линии восстанавливаются в прежнем виде).
2
Области применения аутентификации по отпечатку пальца:
• системы управления доступом;
• информационная безопасность (доступ в сеть, к персональному компьютеру, мобильному телефону);
• учет рабочего времени и регистрация посетителей;
• системы голосования;
• проведение электронных платежей;
• различные социальные проекты, где требуется аутентификация;
• государственные проекты (пересечение государственных границ, выдача виз, контроль пассажиропотока при воздушных перевозках)
3
Методы получения отпечатков пальцев:
Все существующие электронные методы получения отпечатков пальцев, в зависимости от используемых ими физических принципов, делятся на следующие виды:
• оптические;
• полупроводниковые (емкостные, чувствительные к давлению, термо-сканеры)
• радиочастотные;
• ультразвуковые;
4
Оптические сканеры
1. FTIR-сканеры – устройства, в которых используется эффект нарушенного полного внутреннего отражения (FrustratedTotal Internal Reflection, FTIR).
FTIR-сканеры — это устройства, в которых используется эффект нарушенного
полного внутреннего отражения (FrustedTotal Internal Reflection). Эффект заключается в том, что при падении света на границу раздела двух сред световая энергия делится на две части — одна отражается отграницы, другая проникает через границу во вторую среду (рис. 2). Доля отраженной энергии зависит от угла
падения светового потока. Начиная с некоторой величины данного угла вся световая энергия отражается от границы раздела.Это явление называется полным внутренним отражением. В случае контакта болееплотной оптической среды (в нашем случаеповерхности пальца) с менее плотной (например, с поверхностью призмы) в точкеполного внутреннего отражения пучок света проходит через эту границу. Таким образом, от границы отразятся лишь пучки света, попавшие в определенные точки полного внутреннего отражения, к которым не был приложен папиллярный узор пальца. Для захвата полученной световой картинки поверхности пальца используется специальный датчик изображения (КМОП или ПЗС, в зависимости от реализации сканера).
5
Оптоволоконные сканеры (Fiber Optic Scanners )
представляют собой оптоволоконную матрицу, в которой все волноводы на выходе соединены с фотодатчика
ми. Чувствительность каждого датчика позволяет фиксировать остаточный свет, проходящий через палец, в точке соприкосновения пальца с поверхностью матрицы. Изображение всего отпечатка формируется по данным, считываемым с каждого фотодатчика (рис. 3).
6
Роликовые сканеры (Roller Style Scanners)
Роликовые сканеры (Roller Style Scanners) данные устройства являются самыми миниатюрными сканерами. Отпечаток захватывается при прокатывании пальцем прозрачного тонкостенного ролика. Аналогично протяжному сканеру, по мере движения пальца делаются мгновенные снимки фрагментов папиллярного узора с некоторым наложением изображения. При сканировании используется простейшая оптическая технология: внутри прозрачного цилиндра находятся статический источник света, линза и датчик изображения. После полной «прокрутки» пальца программно собирается результирующее изображение
его отпечатка (рис. 5).
7
Бесконтактные сканеры (Touchless Scanners)
Бесконтактные сканеры (Touchless Scanners) — в данных устройствах палец не
контактирует непосредственно с поверхностью сканера. Палец всего лишь прикладывается к отверстию сканера и подсвечивается снизу с разных сторон несколькими источниками света. По центру отверстия
расположена линза, с помощью которой изображение отпечатка пальца проецируется на КМОП-камеру
8
Полупроводниковые (кремниевые) сканеры
1. Емкостные сканеры ( capacitive scanners )
Емкостные сканеры (Сapacitive Scanners) являются сегодня наиболее распространенными полупроводниковыми устройствами для получения изображения отпечатка
пальца. Их работа основана на эффекте изменения емкости p-n-перехода полупроводника
при соприкосновении гребня папиллярного узора с элементом полупроводниковой ма трицы. Существуют модификации емкостных сканеров, в которых каждый полупроводниковый элемент в матрице выступает
в роли одной пластины конденсатора, а палец — в роли другой. При приложении пальца к датчику между каждым чувствительным элементом и выступом-впадиной папиллярного узора образуется емкость, величина которой определяется расстоянием между рельефной поверхностью пальца и элементом.Матрица этих емкостей преобразуется в изображение отпечатка пальца. Ведущими производителями сканеров данного типа являются компании Infineon, STMicroelectronics,
Veridicom.
Недостаток емкостного метода — та же неэффективная защита от муляжей.
2. Чувствительные к давлению сканеры (pressure scanners)
Чувствительные к давлению сканеры (Pressure Scanners) в своей конструкции используют матрицу пьезоэлектрических элементов, чувствительных к нажатию. При прикладывании пальца к сканирующей поверхности гребешковые выступы папиллярного узора оказывают давление на некоторое подмножество элементов матрицы. Впадины кожного узора никакого давления не оказывают. Таким образом, совокупность полученных с пьезоэлектрических элементов напряжений преобразуется в изображение отпечатка пальца.
Данный метод имеет ряд недостатков:
• низкая чувствительность;
• неэффективная защита от муляжей;
• подверженность к повреждениям при чрез-
мерно прилагаемых усилиях.
3. Термо-сканеры ( thermal scanners )
При прикладывании пальца к сканеру по температуре прикасающихся к пироэлектрическим элементам выступов папиллярного узора и температуре воздуха, находящегося во впадинах, строится температурная карта поверхности пальца, которая в дальнейшем преобразуется в цифровое изображение. Температурный метод имеет множество преимуществ. К ним относятся:
• высокая устойчивость к электростатическому разряду;
• устойчивая работа в широком температур-
ном диапазоне;
• эффективная защита от муляжей.
К недостаткам данного метода можно отнести то, что изображение быстро исчезает.
При прикладывании пальца в первый момент разница температур значительна
и уровень сигнала, соответственно, высок. По истечении короткого времени (менее од-
ной десятой доли секунды) изображение исчезает, поскольку палец и датчик приходят
к температурному равновесию.
9