كلمات المرور البيومترية. البصمات هي وسيلة للتعرف على الشخص عن طريق بصمات الأصابع.

البصمات- هذا هو تحديد هوية الشخص عن طريق بصمات الأصابع ، أو بالأحرى ، من خلال ما يسمى بالنمط الحليمي. تعتمد البصمات على حقيقة أن البصمة فريدة أولاً (في التاريخ الكامل لبصمات الأصابع ، لم يتم العثور على بصمتين متطابقتين تنتمي إلى أشخاص مختلفين) ، وثانيًا ، لا يتغير النمط الحليمي طوال حياة الشخص.

إذا نظرت عن كثب إلى بنية الجلد على الأصابع ، ستلاحظ وجود نمط إغاثة معقد (ما يسمى بالنمط الحليمي) ، يتكون من حواف متناوبة (ارتفاع 0.1-0.4 مم وعرض 0.2-0.7 مم) والأخاديد - التجاويف (العرض 0.1-0.3 مم). نتيجة البحث ، وجد أن بصمات الأصابع مختلفة حتى بالنسبة للتوائم ، على الرغم من أن مؤشرات الحمض النووي الخاصة بهم متطابقة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن تعديل النمط الحليمي - لا الجروح أو الحروق أو الأضرار الميكانيكية الأخرى للجلد لها أهمية أساسية ، لأن استقرار النمط الحليمي مضمون من خلال القدرة التجديدية للطبقة الرئيسية من البشرة. لذلك ، يمكن القول أن بصمات الأصابع اليوم هي الطريقة الأكثر موثوقية لتحديد هوية الشخص.

على الرغم من تنوع بنية الأنماط الحليمية ، فإنها تصلح لتصنيف واضح ، مما يضمن عملية تفردها وتحديد هويتها. تنقسم جميع الأنماط الحليمية إلى ثلاثة أنواع رئيسية: القوس والحلقة والحليقة ، والتي تشكل أساس تصنيفها.

على الرغم من التنوع اللامتناهي للأنماط الحليمية ، فمن المستحيل الاعتماد على هذا النمط وحده لتحديد هوية الشخص. أنواع الأنماط الحليمية هي فقط ما يسمى بتفاصيل المستوى الأول. للحصول على طريقة أكثر موثوقية لتحديد ، يتم استخدام تفاصيل المستويين الثاني والثالث.

تفاصيل المستوى الثاني هي ما يسمى بتفاصيل غالتون ، والتي تشمل النظر في نهايات الخطوط الحليمية ، والتفرع والتقاطع بين هذه الخطوط ، إلخ. على بصمة يد واحدة ، يوجد من 50 إلى 160 تفاصيل المستوى الثاني. بناءً على تحليل تفاصيل المستويين الأول والثاني ، يمكن بالفعل تحديد الهوية.

يختلف تصنيف أجزاء المستوى الثاني أيضًا في دول مختلفة. على سبيل المثال ، يستخدم نظام FBI 8 أنواع مختلفة من أجزاء المستوى الثاني ، وفي ألمانيا -11 نوعًا من الأجزاء.

يحتوي كل خط حليمي فردي أيضًا على ميزات هيكلية خاصة به ، والتي يمكن أيضًا استخدامها لتحديد هوية الشخص - هذه هي تفاصيل المستوى الثالث. تتضمن تفاصيل المستوى الثالث خصائص مثل شكل بداية ونهاية خط حليمي منفصل ، والانحناءات ، والفواصل ، والتثخين ، والترقيق ، والكسر ، وما إلى ذلك.

Safin I.T. ، Starukhin GA ، طلاب كلية Ufa State للراديو للإلكترونيات

توكتاروف RF ، مشرف علمي ، زميل باحث ، معهد الفيزياء والرياضيات ، USC RAS

طلاب كلية راديو الكترونيات سافين اي تي. وستاروخين ج. تم تطوير جهاز يسمح لك بتحديد هوية الشخص ببصمة إصبعه إبهام. يعتمد التطوير على طرق أخذ البصمات ، والتي بدورها جزء من منهجية أكثر عمومية تسمى القياسات الحيوية.

القياسات الحيوية هي علم السمات المميزة لجسم الإنسان. وتشمل هذه بصمات الأصابع ، والقزحية ، وجرس الصوت ، والرائحة ، وما إلى ذلك. العديد من هذه المعلمات فريدة لكل شخص ، وبالتالي ، القدرة على تحديدها ، من الممكن التعرف بدقة تقريبًا على الشخص الذي يخضع لعملية تحديد الهوية.

بدأ استخدام بصمات الأصابع ، باعتبارها أكثر الخصائص الحيوية شيوعًا للشخص ، في القرن التاسع عشر. كانت الأعمال الأولى حول هذا الموضوع هي أعمال أستاذ جامعة برونسلاف Ya.E. بركنجي وعالم الأنثروبولوجيا الإنجليزي فرانسيس جالتون. كان بوركينجي أول من وصف الأنماط الحليمية لسطح الأصابع البشرية ، وطور غالتون أول نظام لتصنيف الشخصيات.

تكوين الجهاز.

يتكون جهاز التعرف على بصمات الأصابع من

1) ماسح بصمات الأصابع ،

2) برنامج معالجة يسمح بتحليل وتحديد بصمات الأصابع.

تم تطوير الماسح الضوئي للجهاز بواسطة I.T. Safin ، طالب في كلية راديو إلكترونيات.

رسم تخطيطي لجهاز التعرف على بصمات الأصابع:

يوضح الرسم التخطيطي جهاز الكمبيوتر وكاميرا الويب ودائرة التأخير وسطح العمل والإضاءة الخلفية ومصدر الطاقة.

يتضمن الرسم التخطيطي لجهاز التعرف على بصمات الأصابع الكتل التالية:

الكمبيوتر الشخصي - يعالج الصورة الواردة من الجهاز ؛

كاميرا الويب - تأخذ بصمة ؛

دارة التأخير - تؤخر إشارة الضغط عند تطبيق إصبع على سطح العمل ، وهو أمر ضروري لضبط حساسية الضوء للكاميرا تلقائيًا حتى يتسنى للإصبع الوقت "للانتشار" على سطح العمل ؛

جهاز التشغيل - يستخدم لتطبيق إصبع والضغط على زر كاميرا الويب الذي يلتقط صورة ؛

الإضاءة - تعمل على إلقاء الضوء على منطقة العمل - داخل علبة الجهاز ، من أجل إبراز المسارات والانخفاضات على الطباعة المطبقة على سطح العمل ؛

مزود الطاقة - يعمل على تشغيل دائرة الإضاءة الخلفية ودائرة التأخير.

يستخدم هذا الجهاز تأثير الانعكاس الداخلي الكلي المحبط ، مما يجعل من الممكن الحصول على صور لسطح الإصبع تكون فيه الحدود بين المسار والأخدود مرئية بوضوح. يتم الحصول على هذا التأثير من خلال وضع الكاميرا ومصدر الضوء كما هو موضح في الشكل أدناه.

هذا الجهاز عبارة عن "صندوق" بأبعاد 70 * 100 * 100 ملم. بيانيا ، تظهر أبعاد الجهاز وعرضه في الشكل أدناه.

وصف الجهاز.

عندما تضع إصبعك على الزجاج وتضغط عليه ، يتم إغلاق الأزرار ، ونتيجة لذلك "تبدأ" دائرة التأخير. تقوم دائرة التأخير بتأخير إشارة الضغط على الزر بحوالي 0.5 ثانية ، وبعد ذلك يتم تنشيط الترحيل وإغلاق زر مصراع كاميرا الويب. يتم التقاط بصمة الإصبع وعرضها على شاشة جهاز الكمبيوتر.

شارك طالب كلية الإلكترونيات الراديوية A.G. Starukhin في تطوير برنامج التحليل وتحديد الهوية.

يتم تنفيذ البرنامج على منصة الكمبيوتر ، أي للعمل ، يحتاج إلى جهاز كمبيوتر شخصي يتفاعل مع الماسح الضوئي عبر كابل USB. الحد الأدنى لمتطلبات النظام: معالج Pentium 4 بسرعة 1.8 جيجاهرتز وذاكرة وصول عشوائي سعة 256 ميجابايت ومنفذ USB ونظام التشغيل Windows XP أو إصدار أحدث.

وصف البرنامج.

يتضمن تحليل صورة البصمة الاختيار منها لبعض السمات الأساسية المميزة لبصمات الأصابع البشرية. تتكون الطباعة من خطوط حليمية تشكل نمطًا حليميًا فريدًا لكل فرد. تشمل السمات الأساسية للبصمة ، على سبيل المثال ، اتجاه هذه الخطوط أو نهايتها أو فواصلها. تنقسم كل العلامات إلى مجموعتين: عالمية ومحلية.

العلامات العالمية هي تلك التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة:

نمط حليمي.

منطقة الصورة هي جزء مختار من النسخة المطبوعة ، حيث يتم ترجمة جميع المعالم.

النواة هي نقطة مترجمة في منتصف بصمة أو منطقة محددة.

نقطة دلتا هي نقطة البداية. المكان الذي يحدث فيه انقسام أو اتصال أخاديد الخطوط الحليمية ، أو أخدود قصير جدًا (قد يصل إلى نقطة).

نوع الخط - خطان كبيران يبدآن بالتوازي ، ثم يتباعدان ويدوران حول منطقة الصورة بأكملها.

عداد الخط - عدد الخطوط في منطقة الصورة ، أو بين اللب ونقطة "دلتا".

العلامات المحلية ، وهي أيضًا تفاصيل دقيقة ، تحدد نقاط التغيير في بنية الخطوط الحليمية (نهاية ، تشعب ، كسر ، إلخ) ، وتوجيه الخطوط الحليمية والإحداثيات في هذه النقاط. تحتوي كل طبعة على ما يصل إلى 70 دقيقة.

بعد تحديد السمات الأساسية للبصمة ، تتم مقارنتها مع البصمات الأخرى. هذه هي عملية تحديد الهوية.

يمكن وصف عملية البرنامج خطوة بخطوة على النحو التالي. تبدأ العملية بإشارة التحكم. يقوم الماسح الضوئي لبصمات الأصابع بإنشاء صورة - صورة للطباعة ، ونقلها إلى جهاز الكمبيوتر. على جانب الكمبيوتر ، يقوم البرنامج بتطبيع الصورة ، قبل إحضارها إلى النموذج القياسي، وبعد ذلك يتم نقل الصورة للمعالجة. أثناء المعالجة ، تتم قراءة الصورة ، ويتم تمييز الميزات المحلية والعالمية للبصمة. يتم تسجيل هذه الميزات في ناقل بصمات الأصابع. علاوة على ذلك ، اعتمادًا على إشارة التحكم ، تتم إضافة المستخدم إلى قاعدة البيانات أو تحديده. عند الإضافة ، يتم تشكيل جميع البيانات المتعلقة بالمستخدم ، بما في ذلك متجه بصمات الأصابع ، في عرض قاعدة البيانات ، ومن خلال عنصر الوصول إلى قاعدة البيانات ، تتم كتابتها في قاعدة البيانات. عند تحديد الهوية ، يتم تقديم طلب للاختيار من قاعدة البيانات. يتم استخراج متجهات بصمات الأصابع من العينة ومقارنتها مع متجه الإدخال. إذا كانت هوية المتجهين المقارنين أعلى من قيمة حدية معينة ، فإن المتجهات تعتبر متطابقة ويتم تحديد المستخدم وفقًا للسجل الحالي. إذا لم يتطابق أي متجه من العينة مع متجه الإدخال ، فسيتم اعتبار المستخدم غير مصدق عليه.

يميز مفهوم "المصادقة" التحقق من الأصالة ، على سبيل المثال: هل Vasya Pupkin حقًا Vasya أم أنه ، ربما ، نوع من Petya؟ هل هو الذي يدعي أنه؟ يمكن إجراء عملية المصادقة بإحدى الطرق الثلاث الممكنة:

• بناءً على ما تعرفه ، على سبيل المثال ، مجموعة الرموز (كلمة المرور) ؛
• بناءً على ما لديك: مفتاح ، بطاقة مغناطيسية ، مفتاح فوب ؛
• ما أنت عليه: الأنماط الحليمية ، هندسة الوجه ، بنية العين.

إنها النقطة الثالثة التي تحتوي على المصادقة البيومترية ، والتي ، مع تطور التكنولوجيا ، أصبحت أكثر أهمية. كيف يعمل ، ما هي المزايا والعيوب ومدى أمانه ، دعنا نلقي نظرة فاحصة ...

تاريخ موجز للقياسات الحيوية

ترك الكثير من الحقائق الأحداث التاريخيةوالتفاصيل ، بدأ استخدام المعلمات البيومترية البشرية قبل وقت طويل من ظهور الوسائل التقنية. 100 ق.م أخرى. ه. وضع إمبراطور صيني معين بصمة أصابعه كختم على قطع أثرية مهمة بشكل خاص من عصور ما قبل التاريخ. في القرن التاسع عشر ، طور ألفونس بيرتيلون نظامًا لتحديد المجرمين بناءً على خصائصهم التشريحية.

بمرور الوقت ، بدأت الشرطة في المملكة المتحدة وفرنسا والولايات المتحدة في تعقب المتسللين والمجرمين المشتبه بهم من خلال بصمات أصابعهم. في وقت لاحق ، وجدت التكنولوجيا طريقها إلى مكتب التحقيقات الفيدرالي. كانت بصمات الأصابع أول نظام التعرف البشري الكامل.

في الوقت الحاضر ، أصبحت القياسات الحيوية أكثر شمولاً وهي وسيلة لحماية إضافية للوسائل التقنية أو عنصر الأمان المستخدم في ، للدخول إلى منطقة محمية أو مباني ، إلخ.

أنواع مختلفة من المصادقة البيومترية

تستخدم حاليًا على نطاق واسع: الأصابع البشرية والوجه والعينين وكذلك الصوت - هذه هي "الأعمدة الثلاثة" التي تقوم عليها مصادقة المستخدم البيومترية الحديثة:

هناك عدد غير قليل منهم ، ومع ذلك ، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من ماسحات بصمات الأصابع المستخدمة اليوم:

• سعوية - قياس الإشارات الكهربائية القادمة من أصابعنا. يتم تحليل الفرق السعوي بين الجزء المرتفع من البصمة والاكتئاب ، وبعد ذلك يتم تكوين "خريطة" للبصمة ومقارنتها بالخريطة الأصلية ؛
• الموجات فوق الصوتية - امسح سطح الإصبع عن طريق الموجات الصوتية التي يتم إرسالها إلى الإصبع ، وتنعكسها ومعالجتها ؛
• بصري - تصوير بصمة الإصبع وإجراء مقارنة للامتثال.

يمكن أن تنشأ صعوبات في المسح إذا كانت اليدين مبتلة أو متسخة ، إذا كانت هناك إصابة (جروح ، حروق) ، إذا كان الشخص معاقًا (الذراعين واليدين والأصابع مفقودة).

1. مصادقة القزحية

شكل آخر شائع إلى حد ما للمصادقة البيومترية هو ماسحات قزحية العين. الأنماط في أعيننا فريدة ولا تتغير خلال حياة الشخص ، مما يسمح لنا بمصادقة شخص معين. عملية التحقق معقدة للغاية ، حيث يتم تحليل عدد كبير من النقاط ، مقارنة بأجهزة مسح بصمات الأصابع ، مما يشير إلى موثوقية النظام.

ومع ذلك ، في هذه الحالة ، قد يكون من الصعب على الأشخاص الذين يرتدون النظارات أو العدسات اللاصقة - سيحتاجون إلى إزالتها حتى يعمل الماسح الضوئي بشكل صحيح.

1. مصادقة الشبكية

طريقة بديلة لاستخدام العين البشرية للمصادقة البيومترية هي فحص الشبكية. يضيء الماسح الضوئي في مقلة العين ويعرض بنية الأوعية الدموية ، والتي ، مثل القوقعة ، فريدة من نوعها لكل واحد منا.

تشق المصادقة الصوتية البيومترية طريقها إلى تكنولوجيا المستهلك وهي واعدة أيضًا. يتم الآن تنفيذ التعرف على الصوت بواسطة Google Assistant على أجهزة Android ، أو Siri على أجهزة iOS ، أو Alexa على Amazon Echo. في الأساس في الوقت الحالي ، يتم تنفيذه على النحو التالي:

• المستخدم: "أريد أن آكل"
• المساعد الصوتي: "حسنًا ، إليك قائمة بالمقاهي القريبة .."

هؤلاء. لا يتم التحقق من أصالة المستخدم ، ومع ذلك ، مع تطور التكنولوجيا - فقط المستخدم الأصلي للجهاز سوف يأكل. ومع ذلك ، توجد تقنية المصادقة الصوتية وأثناء عملية المصادقة ، يتم تحليل التجويد ، والجرس ، والتعديل وغيرها من المعلمات الحيوية للشخص.

قد تنشأ الصعوبات هنا بسبب ضوضاء الخلفية ، ومزاج الإنسان ، والعمر ، والصحة ، مما يقلل ، نتيجة لذلك ، من جودة الطريقة ، ولهذا السبب لا يتم استخدامها على نطاق واسع.

1. مصادقة هندسة الوجه البشري

آخر ما ورد في هذه المقالة وهو أحد أكثر أشكال المصادقة البيومترية شيوعًا هو التعرف على الوجوه. التقنية بسيطة للغاية: يتم تصوير وجه الشخص ومقارنته بالصورة الأصلية لوجه المستخدم الذي يمكنه الوصول إلى الجهاز أو إلى المنطقة المحمية. يمكننا أن نلاحظ تقنية مماثلة ، يشار إليها باسم "FaceID" ، مطبقة في هاتف iPhone الخاص بشركة Apple.

نحن إلى حد ما مثل الأم أو الأب أو جيل سابق من الأقارب ، وشخص ما مثل الجار ... على أي حال ، يتمتع كل منا بملامح وجه فريدة ، باستثناء التوائم (على الرغم من أنه قد يكون لديهم شامات في أماكن مختلفة).

على الرغم من أن التكنولوجيا بسيطة في جوهرها ، إلا أنها معقدة إلى حد ما في عملية معالجة الصور ، حيث تم بناء نموذج ثلاثي الأبعاد للرأس ، وتم إبراز الخطوط العريضة ، وحساب المسافة بين عناصر الوجه: العيون والشفاه والحواجب ، إلخ.

يتم تطوير هذه الطريقة بشكل نشط ، حيث يمكن استخدامها ليس فقط للمصادقة البيومترية للمستخدمين أو الموظفين ، ولكن أيضًا للقبض على المجرمين والمتطفلين. يتم تثبيت عدد من الكاميرات في الأماكن العامة (محطات القطار ، المطارات ، الساحات ، الشوارع المزدحمة ، إلخ) جنبًا إلى جنب مع هذه التقنية ، حيث يتمتع الماسح الضوئي بسرعة عالية ودقة التعرف.

كيف يمكن للمهاجم خداع المصادقة البيومترية؟

يجب أن تفهم أنه عند مسح معلمات معينة ، قد تحدث أخطاء في خوارزمية التعرف. وفي الوقت نفسه ، مع وجود معرفة ومهارات وموارد معينة ، يمكن للمهاجم التهرب من بعض أساليب المصادقة.

في حالة الماسح الضوئي لبصمات الأصابع ، يمكن أن ينخدع البعض منهم بما يلي:

• إنتاج نموذج ثلاثي الأبعاد للإصبع من مادة خاصة (يتم اختياره بناءً على مبدأ تشغيل الماسح الضوئي) ؛
• باستخدام أصابع شخص نائم فاقد للوعي أو ميت ؛

يمكن بسهولة خداع الماسحات الضوئية للقزحية وشبكية العين من خلال صورة عالية الجودة لشخص مطبوع على ورق ملون. ومع ذلك ، فإن معظم الماسحات الضوئية الحديثة قادرة على التعرف على نموذج ثنائي الأبعاد وتمييزه عن النموذج ثلاثي الأبعاد ، وفي هذه الحالة ، تحتاج إلى وضع عدسة لاصقة على الصورة ، والتي تحاكي الوهج (انعكاس الضوء). شاهد مقطع فيديو مرئيًا يوضح عملية تجاوز الماسح الضوئي على جهاز Samsung Galaxy S8:

الماسحات الصوتية أيضًا لها نقاط ضعفها ، والتي تنشأ بسبب وجود الذكاء الاصطناعي والشبكات العصبية القادرة على تقليد الأصوات البشرية - فهذه الأنظمة لديها القدرة على نسخ أي صوت بشري وإعادة إنتاجه في غضون ثوانٍ.

الماسحات الضوئية للوجه البشري ليست أقل شأنا من حيث الضعف ، حيث أن بعض هذه الأنظمة يمكن للمهاجم أن يخدع باستخدام صورة شخص ما ، على سبيل المثال ، في حالة Samsung Galaxy Note 8:

لن يكون الوصول إلى ماسح الوجه أمرًا صعبًا بالنسبة للتوائم ، على سبيل المثال ، Face ID في iPhone - يبدو كما يلي:

الميزة والعيوب الرئيسية للمصادقة البيومترية

الميزة الواضحة للنظام هي الراحة ، نظرًا لحقيقة أنك لست بحاجة إلى تذكر مجموعة الرموز (كلمة المرور) أو تسلسل النمط ، فكر في

العيب الواضح هو الأمان ، نظرًا لوجود الكثير من الثغرات الأمنية وأن نظام التعرف ليس موثوقًا بنسبة 100٪. في الوقت نفسه ، لا يمكن تغيير المعلمات البيومترية (بصمة الإصبع أو نمط قزحية العين) ، بخلاف كلمة المرور أو رقم التعريف الشخصي. هذا عيب كبير ، لأنه بمجرد وصول البيانات إلى مهاجم ، فإننا نعرض أنفسنا لمخاطر جسيمة.

بالنظر إلى مدى شيوع تقنية التعرف على القياسات الحيوية الآن في الهواتف الذكية الحديثة ، هناك العديد من التوصيات التي تسمح لك بزيادة مستوى الحماية إلى حد ما:

• معظم بصمات الأصابع التي نتركها على السطح هي الإبهام والفهرس ، لذلك من الأفضل استخدام أصابعك الأخرى للمصادقة على هاتفك الذكي ؛
• على الرغم من وجود التحقق من الهوية أو التطبيق أو رقم التعريف الشخصي - شرط أساسي للأمان الكامل.

أولغا جوريفا

[بريد إلكتروني محمي]

مقدمة

في بابل القديمة والصين ، تم استخدام بصمات الأصابع كوسيلة للتحقق من صحة الشخص. تم "التوقيع" على العديد من الوثائق الحكومية ببصمات الأصابع ، وتركت طبعاتها على ألواح من الطين وأختام.

في نهاية القرن التاسع عشر ، بدأ استخدام بصمات الأصابع في علم الطب الشرعي. ظهرت الخوارزميات الأولى لمقارنة بصمات الأصابع في مناطق مختلفة من النمط الحليمي. على مدار أكثر من مائة عام من استخدام هذه التقنية لأغراض تحديد الهوية ، لم يكن هناك مطلقًا موقف يكون فيه شخصان لهما نفس بصمات الأصابع تمامًا. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد حتى الآن دليل علمي على تفرد النمط الحليمي للإصبع البشري. إن تفرد بصمات الأصابع هو ملاحظة تجريبية ، ويفسر عدم وجود دليل على الفرضية في هذه الحالة بالتعقيد الاستثنائي لإثباتها.

اليوم ، فيما يتعلق بتطوير التقنيات الإلكترونية ، تم استخدام التعرف على بصمات الأصابع ليس فقط في الطب الشرعي ، ولكن أيضًا في مجموعة متنوعة من المجالات التي تتطلب أمانًا فعالاً. بادئ ذي بدء ، كانت هذه المناطق:

أنظمة التحكم في الوصول ؛

أمن المعلومات (الوصول إلى الشبكة ، إلى جهاز كمبيوتر شخصي ، جوال);

حساب ساعات العمل وتسجيل الزوار.

التعرف على بصمات الأصابع.

تقنية FingerChip

وفقًا لشركة الاستشارات الأمريكية International Biometric Group ، سيتضاعف سوق أنظمة القياسات الحيوية بين عامي 2006 و 2010 ، مع حجم مبيعات سنوي قدره 5.74 مليار دولار. ترتبط الزيادة في الطلب على أنظمة القياسات الحيوية أيضًا زيادة الاهتمام، والتي يتم تقديمها اليوم من قبل الجهات الحكومية والشركات الخاصة للقضايا الأمنية.

يناقش هذا المقال تقنيات مختلفةمسح بصمات الأصابع الإلكتروني ، بما في ذلك تقنية المسح الحراري FingerChip من Atmel.

إجراء المدفوعات الإلكترونية ؛

متنوع المشاريع الاجتماعيةحيث المصادقة مطلوبة ؛

مشاريع الدولة (عبور حدود الدولة ، إصدار التأشيرات ، ضبط تدفق الركاب أثناء النقل الجوي).

الغرض الرئيسي من التحقق من الهوية لأغراض أمنية هو تحديد هوية الفرد بشكل فريد ، أي لتأكيد أن الشخص هو نفسه كما يقول. يجب أن تكون المصادقة موثوقة وغير مكلفة وسريعة وغير عنيفة. يتم استيفاء هذه المتطلبات من خلال تقنية تحديد الهوية القائمة على مسح بصمات الأصابع.

مسح بصمات الأصابع

بصمات الأصابع هي خطوط الإغاثة ، ما يسمى بالأنماط الحليمية ، والتي يرجع هيكلها إلى صفوف من نتوءات تشبه التلال من الجلد ، مفصولة بأخاديد. تشكل هذه الخطوط أنماطًا معقدة من الجلد (القوس ، الحلقي ، الضفيرة) ، والتي لها الخصائص التالية:

الفردية (مجموعة مختلفة من الخطوط الحليمية التي تشكل نمطًا وفقًا لموقعها وتكوينها وموضعها النسبي وفريدة من نوعها في نمط آخر) ؛

الاستقرار النسبي (ثبات البنية الخارجية للنمط الذي يحدث خلال فترة نمو الشخص داخل الرحم ويستمر طوال حياته) ؛

قابلية الاستعادة (مع انتهاك سطحي للجلد ، تتم استعادة الخطوط الحليمية في شكلها الأصلي). هناك العديد من خوارزميات التعرف على بصمات الأصابع. الأكثر شيوعًا هي الخوارزمية بناءً على اختيار التفاصيل. عادة ، هناك 30 إلى 40 تفاصيل صغيرة في الطباعة. كل واحد منهم يتميز بموقعه - الإحداثيات ، النوع (شوكة ، نهاية أو دلتا) والتوجيه (الشكل 1).

يتكون معيار الطباعة من مجموعة من هذه الخصائص.

من الناحية الفسيولوجية ، تعد بصمة الإصبع سطحًا مريحًا للجلد يحتوي على مسام.

توجد الأوعية الدموية مباشرة تحت البشرة. يرتبط شكل بصمة الإصبع ارتباطًا وثيقًا بالخصائص الكهربائية والحرارية للجلد. هذا يعني أنه للحصول على صورة لبصمات الأصابع ، لا يمكنك استخدام الطلاء فحسب ، بل أيضًا استخدام الطاقة الكهرومغناطيسية في مظاهرها المختلفة. لاحظ أن المسح

أرز. 1. التعرف على بصمات الأصابع من خلال التفاصيل المحددة

بصمات الأصابع مع خطوط حليمية واضحة المعالم مهمة شاقة. نظرًا لأن المطبوعات صغيرة جدًا ، يجب عليك استخدام طرق معقدة إلى حد ما للحصول على صورة عالية الجودة.

تنقسم جميع الطرق الإلكترونية الحالية للحصول على بصمات الأصابع ، اعتمادًا على المبادئ الفيزيائية المستخدمة ، إلى الأنواع التالية:

بصري

بالسعة.

الترددات اللاسلكية؛

الضغط؛

فوق صوتي.

الطريقة البصرية

يوجد حاليًا عدة أنواع من الماسحات الضوئية المصممة للحصول على بصمات الأصابع باستخدام الطريقة البصرية:

1. ماسحات FTIR هي أجهزة تستخدم تأثير الانعكاس الداخلي الكلي المحبط (الانعكاس الداخلي الكلي المحبط). يكمن التأثير في حقيقة أنه عندما يسقط الضوء على الواجهة بين وسيطين ، تنقسم الطاقة الضوئية إلى جزأين - أحدهما ينعكس من الواجهة ، والآخر يخترق الواجهة إلى الوسط الثاني (الشكل 2).

تعتمد نسبة الطاقة المنعكسة على زاوية السقوط تدفق مضيئة. بدءًا من قيمة معينة لهذه الزاوية ، تنعكس كل طاقة الضوء من الواجهة.

هذه الظاهرة تسمى الانعكاس الداخلي الكلي. في حالة ملامسة وسيط بصري أكثر كثافة (في حالتنا ، سطح الإصبع) مع وسط أقل كثافة (على سبيل المثال ، مع سطح المنشور) عند نقطة الانعكاس الداخلي الكلي ، يمر شعاع الضوء من خلاله هذه الحدود. وبالتالي ، فإن حزم الضوء التي تصطدم بنقاط معينة من الانعكاس الداخلي الكلي ، والتي لم يتم تطبيق النمط الحليمي للإصبع عليها ، ستنعكس من الحدود. لالتقاط صورة الضوء الناتجة لسطح الإصبع ، يتم استخدام مستشعر خاص.

نمط الإصبع الحليمي

مصدر الضوء الاكتئاب مشط بروز الجلد في الجلد

أرز. 2. مبدأ تشغيل الماسحات الضوئية FTIR

مستشعر الصورة (CMOS أو CCD ، اعتمادًا على تنفيذ الماسح الضوئي). الشركات المصنعة الرائدة لهذه الماسحات الضوئية هي BioLink و Digital Persona و Identix.

2. ماسحات الألياف الضوئية (ماسحات الألياف الضوئية) عبارة عن مصفوفة من الألياف الضوئية يتم فيها توصيل جميع أدلة الموجات الناتجة بأجهزة استشعار الصور. تتيح حساسية كل مستشعر إمكانية تسجيل الضوء المتبقي الذي يمر عبر الإصبع عند النقطة التي يلمس فيها الإصبع سطح المصفوفة.

يتم تشكيل صورة الطباعة بأكملها وفقًا للبيانات المقروءة من كل جهاز استشعار ضوئي (الشكل 3). الشركة المصنعة لأجهزة مسح الألياف الضوئية هي كونسورتيوم Elsys.

3. الماسحات الضوئية الكهروضوئية (الماسحات الضوئية الكهروضوئية) - تعتمد هذه التقنية على استخدام بوليمر كهربائي ضوئي خاص يتضمن طبقة انبعاث للضوء. عندما يتم تطبيق إصبع على الماسح الضوئي ، ينعكس عدم تجانس المجال الكهربائي بالقرب من سطحه (فرق الجهد بين الدرنات وانخفاضات الجلد) في توهج الطبقة. وبالتالي ، يتم تكوين صورة بصمة الإصبع. يقوم مستشعر الصورة بعد ذلك بتحويل الصورة الناتجة إلى شكل رقمي. تم تصنيع هذا النوع من الماسحات الضوئية بواسطة Security First Corp.

4. مسح الماسحات الضوئية - على غرار أجهزة FTIR من جميع النواحي تقريبًا ، باستثناء أن الإصبع لا يتم تطبيقه ببساطة للحصول على صورة لبصمة الإصبع

إلى الماسح الضوئي ، ولكن يتم تنفيذه على طول شريط ضيق - القارئ (الشكل 4). أثناء تحريك إصبعك ، يتم التقاط سلسلة من الصور الفورية. في الوقت نفسه ، يتم التقاط الإطارات المجاورة ببعض التداخل ، مما يجعل من الممكن تقليل حجم المنشور المستخدم والماسح نفسه بشكل كبير. للحصول على صورة بصمة الإصبع الناتجة ، يتم استخدام برامج متخصصة. الشركة المصنعة الرائدة لهذا النوع من الماسحات الضوئية هي Cogent Systems.

5. الماسحات الضوئية ذات الأنماط الدوارة - هذه الأجهزة هي أصغر أجهزة المسح الضوئي. يتم التقاط البصمة عن طريق لف بكرة رقيقة الجدران بإصبع. على غرار الماسح الضوئي المتداول ، أثناء تحرك الإصبع ، يتم التقاط لقطات من أجزاء من النمط الحليمي مع بعض تراكب الصور. عند المسح ، يتم استخدام أبسط تقنية بصرية: يوجد داخل أسطوانة شفافة مصدر ضوء ثابت وعدسة ومستشعر صورة. بعد "التمرير" الكامل للإصبع ، يتم جمع الصورة الناتجة عن بصمة الإصبع برمجيًا (الشكل 5).

أرز. S. أ) مبدأ تشغيل الماسح الضوئي الأسطواني ؛ ب) تنفيذه

يتم تصنيع الماسحات الضوئية الأسطوانية بواسطة Digital Persona و CASIO Computer و ALPS Electric.

6. الماسحات الضوئية التي لا تلامس (الماسحات الضوئية التي لا تعمل باللمس) - في هذه الأجهزة ، لا يتلامس الإصبع مباشرة مع سطح الماسح الضوئي. يتم تطبيق الإصبع فقط على فتحة الماسح الضوئي ويتم إضاءةه من الأسفل من جوانب مختلفة بعدة طرق

مصادر الاضاءة. توجد العدسة في منتصف الفتحة ، والتي يتم من خلالها عرض صورة بصمة الإصبع على كاميرا CMOS (الشكل 6).

يتم تصنيع الماسحات الضوئية من هذا النوع بواسطة Touchless Sensor Technology.

نلاحظ عددًا من أوجه القصور الكامنة في الماسحات الضوئية ، ونشير إلى أي منها تم إصلاحه بالفعل:

استحالة جعلها مضغوطة. كانت هذه المشكلة حتى وقت قريب ، ولكن كما يتضح من الأرقام ، فإن هذا النقص أصبح شيئًا من الماضي.

الوحدات البصرية باهظة الثمن بسبب العدد الكبير من المكونات والنظام البصري المعقد. تم أيضًا تسوية هذا العيب اليوم بسبب الانخفاض الكبير في تكلفة مستشعرات الصور.

لا توجد حماية فعالة ضد الدمى.

العيب الأخير هو الأهم ، على الرغم من حقيقة أن العديد من الشركات المصنعة قد أعلنت عن تنفيذ آليات الحماية في مرحلة أو أخرى من معالجة الصورة الممسوحة ضوئيًا.

طريقة سعوية

الماسحات الضوئية السعوية هي أكثر أجهزة أشباه الموصلات شيوعًا لالتقاط صور بصمات الأصابع اليوم.

يعتمد عملهم على تأثير تغيير سعة تقاطع pn لأشباه الموصلات عندما تتلامس سلسلة التلال في النمط الحليمي مع عنصر من مصفوفة أشباه الموصلات. هناك تعديلات على الماسحات الضوئية السعوية ، حيث يعمل كل عنصر من أشباه الموصلات في المصفوفة كلوحة مكثف ، ويعمل الإصبع كصفيحة أخرى. عند وضع إصبع على المستشعر بين كل عنصر حساس وتجويف نتوء الحليمي

باستخدام النمط ، يتم تكوين السعة ، والتي يتم تحديد قيمتها من خلال المسافة بين سطح الإغاثة للإصبع والعنصر. يتم تحويل مصفوفة هذه الحاويات إلى صورة بصمة الإصبع. الشركات المصنعة الرائدة لهذا النوع من الماسحات الضوئية هي Infineon و STMicroelectronics و Veridicom.

عيب الطريقة السعوية هو نفس الحماية غير الفعالة ضد الدمى.

طريقة RF

الماسحات الضوئية RF-Field - تستخدم هذه الماسحات مصفوفة من العناصر ، كل منها يعمل مثل هوائي مصغر.

تولد وحدة التردد اللاسلكي إشارة منخفضة الشدة وتوجهها إلى سطح الإصبع الممسوح ضوئيًا. يتلقى كل عنصر من العناصر الحساسة للمصفوفة إشارة تنعكس من النمط الحليمي. تعتمد قيمة المجالات الكهرومغناطيسية المستحثة في كل هوائي مصغر على وجود أو عدم وجود حافة نمط حليمي بالقرب منه. يتم تحويل مصفوفة الإجهاد التي تم الحصول عليها إلى صورة بصمة رقمية. نظرًا لأن الطريقة تعتمد على الخصائص الفسيولوجية للجلد ، فمن الصعب خداعها بتقليد الإصبع. تشمل عيوب الطريقة الحاجة إلى اتصال عالي الجودة بين الإصبع وجهاز الإرسال ، والذي يمكن أن يكون ساخنًا جدًا. شركة Authentec هي شركة معروفة لتصنيع ماسحات RF.

طريقة الدفع (الضغط)

تستخدم ماسحات الضغط مجموعة من العناصر الكهروضغطية الحساسة للضغط في تصميمها.

عندما تضع إصبعك على سطح المسح ، فإن النتوءات التي تشبه المشط

يضغط النمط الحليمي على مجموعة فرعية من عناصر المصفوفة.

تجاويف نمط الجلد لا تمارس أي ضغط. وهكذا ، يتم تحويل مجموعة الفولتية الواردة من العناصر الكهرضغطية إلى صورة بصمة الإصبع. هذه الطريقة لها عدد من العيوب:

حساسية منخفضة

حماية غير فعالة من الدمى ؛

القابلية للتلف من القوة المفرطة.

يتم تصنيع الماسحات الضوئية الحساسة للضغط بواسطة BMF.

طريقة الموجات فوق الصوتية

الماسحات فوق الصوتية (الماسحات فوق الصوتية) تفحص سطح الإصبع باستخدام الموجات فوق الصوتية. تُقاس المسافات بين مصدر الموجة والنتوءات المتعرجة وتجاويف النمط الحليمي بواسطة الصدى المنعكس منها (الشكل 7). جودة الصورة الناتجة أفضل عشر مرات من أي طريقة بيومترية أخرى في السوق. بالإضافة إلى ذلك ، هذه الطريقة محمية تمامًا تقريبًا من الدمى ، لأنها تسمح ، بالإضافة إلى بصمة نمط الإصبع الحليمي ، بالحصول على معلومات حول بعض الخصائص الأخرى (على سبيل المثال ،

عن النبض).

العيب الرئيسي لطريقة الموجات فوق الصوتية هو السعر المرتفع لهذا النوع من الماسحات الضوئية مقارنة بالماسحات الضوئية وأشباه الموصلات.

الشركة المصنعة الرائدة لهذا النوع من الماسحات الضوئية هي شركة Ultra-Scan Corporation.

أرز. 7. مبدأ عمل الماسح الضوئي بالموجات فوق الصوتية

الطاولة. مواصفات FingerChip Sensors

ميزة AT77C102B AT77C104B AT77C10SA

حجم المستشعر ، مم 0.4x14 0.4x11.6 0.4x11.6

حجم المصفوفة ، البكسل 8x280 8x232 8x232

الدقة ، bp1 (نقطة في البوصة) 500500500

سرعة القراءة ، إطارات / ثانية 1780 2130 2130

الأبعاد الكلية ، مم 1.64x17.46 1.5x15 1.5x15.5

جهد الإمداد ، V 3-3.6 2.3-3.6 2.3-3.6

درجة حرارة التشغيل ، ° C -40 ... + 85-40 ... + 85-40 ... + 85

مقاومة التآكل السطحي ، قراءات 1 مليون 4 ملايين 4 مليون

ميزات إضافية لا نعم نعم

طريقة درجة الحرارة

الماسحات الضوئية الحرارية - تستخدم هذه الأجهزة مستشعرات تتكون من عناصر كهروحرارية تسمح لك بتسجيل فرق درجة الحرارة وتحويله إلى جهد كهربائي.

عند وضع إصبع على الماسح الضوئي ، بناءً على درجة حرارة نتوءات النمط الحليمي التي تلامس العناصر الكهروحرارية ودرجة حرارة الهواء في المنخفضات ، يتم إنشاء خريطة درجة حرارة سطح الإصبع ، والتي يتم تحويلها لاحقًا إلى الصورة الرقمية.

تتميز طريقة درجة الحرارة بالعديد من المزايا. وتشمل هذه:

مقاومة عالية لتفريغ الكهرباء الساكنة ؛

عملية مستقرة في نطاق درجة حرارة واسعة ؛

حماية فعالة ضد الدمى.

تشمل عيوب هذه الطريقة حقيقة أن الصورة تختفي بسرعة.

عند تطبيق الإصبع في اللحظة الأولى ، يكون الاختلاف في درجة الحرارة كبيرًا ومستوى الإشارة مرتفعًا بالمقابل. بعد وقت قصير (أقل من عُشر ثانية) ، تختفي الصورة عندما يصل الإصبع والمستشعر إلى التوازن الحراري. هذه هي الميزة التي استخدمها Atmel في تقنية مسح درجة الحرارة ، والتي تنعكس في دوائر الإصبع الدقيقة. اليوم Atmel هي شركة رائدة في مجال الماسحات الضوئية الحرارية.

تقنية FingerChip

تستخدم تقنية FingerChip طريقة التصوير الحراري جنبًا إلى جنب مع المسح الضوئي المتداول ، والذي يتم استخدامه في الماسحات الضوئية الدوارة التي تمت مناقشتها أعلاه. تتيح طريقة التطويق تقليل حجم المصفوفة الحساسة بشكل كبير وجعلها متساوية في العرض مع الطباعة الناتجة والطول - فقط بضعة أجزاء من المليمتر. للحصول على صورة ، ما عليك سوى تمرير إصبعك على طول الشريط الضيق للقارئ. لاحظ أنه بالاقتران مع طريقة درجة الحرارة ، فإن طريقة الحصول على بصمات الأصابع هذه لا تترك أي أثر بعد المسح نظرًا لقصر عمر الصورة.

الحجم الصغير والتكلفة المنخفضة لجهاز الاستشعار ، بالإضافة إلى الحماية الفعالة من الدمى ، فضلاً عن التشغيل الموثوق به على نطاق واسع من درجات الحرارة ، هي السمات المميزة لتقنية المسح الحراري في Atmel.

على ال هذه اللحظةينتج Atmel ثلاثة أنواع من أجهزة القراءة: AT77C102B و AT77C104B و AT77C105A. رئيسي تحديدالمعروضة في الجدول.

أرز. S. FingerChip الاستشعار AT77C102B

تم تصنيع مستشعر FingerChip AT77C102B (الشكل 8) وفقًا لتقنية المعالجة 35 ميكرومتر ويجمع بين دوائر القراءة وتحويل البيانات على ركيزة CMOS مستطيلة متجانسة بحجم 1.64 × 17.46 مم. تتم قراءة بصمة الإصبع بالحركة الرأسية للإصبع المطبق على المصفوفة.

تبلغ مصفوفة FingerChip حجم 8x280 ، أي أنها تحتوي على 2240 عنصرًا حساسًا لدرجة الحرارة. يوجد أيضًا عمود خدمة غير عامل مصمم لمعايرة وتحديد الإطارات. تبلغ مساحة طبقة المصفوفة 50 × 50 ميكرومتر ، وهو ما يتوافق مع دقة تبلغ 500 نقطة في البوصة مع حجم عنصر حساس يبلغ 0.4 × 14 مم. يتيح لك ذلك الحصول على صورة للمنطقة المركزية لبصمة الإصبع التي تلبي متطلبات مواصفات جودة الصورة (IQS).

تردد الساعةيمكن ضبطه بواسطة برنامج يصل إلى 2 ميجا هرتز ، مما يوفر ما يصل إلى 1780 إطارًا في الثانية ، وهو ما يكفي حتى عند تحريك إصبعك بسرعة فوق المستشعر. يتم تجميع الطباعة الناتجة من سلسلة من الإطارات باستخدام برنامج Atmel.

يظهر الرسم التخطيطي الوظيفي لهذا الجهاز في الشكل. تسع.

تكون دورة العمل لكل إطار على النحو التالي:

1. حدد عمودًا من 280 + 1 بكسل في المصفوفة. يتم تحديد الأعمدة بالتتابع من اليسار إلى اليمين مع عودة دورية إلى البداية. بعد إعادة التعيين ، يبدأ الإخراج من العمود الموجود في أقصى اليسار.

2. يرسل كل بكسل في العمود قيمة درجة حرارته كإشارة تناظرية إلى صفيف مكبر الصوت.

3. يتم تحديد صفين في نفس الوقت (زوجي وفردي). يتم تغذية الإشارات المضخمة منها إلى محولات 4 بت من التناظرية إلى الرقمية (ADC). يمكن أيضًا استخدام القيم التناظرية الناتجة كبيانات إخراج (غير معروضة في الرسم التخطيطي).

4. يتم تخزين مكافئين رقميين من 4 بتات في سجل الإزاحة وإرسالهما بالتوازي كبايت واحد من خلال المخرجات المتوازية Be0-3 (خط زوجي) و Bo0-3 (خط فردي).

على التين. 10 يوضح تسلسل الإخراج لإطار واحد ؛ في التين. 11 - تسلسل الإطارات في الوضع النشط لتشغيل I ^ erChyr.

بالإضافة إلى وظيفة التمرير الشائعة لجميع الأجهزة الثلاثة ، تحتوي طرازي AT77C104B و AT77C105A على خيارات إضافية للتنقل (على غرار شاشة اللمس) ومضاهاة ضغط المفاتيح ، مما يسمح بالتحكم بها.

يوفر وجود العلب المختلفة (الشكل 12) فرصة للاختيار الأمثل لطريقة تثبيت المستشعر في الجهاز الذي يتم تطويره.

ساعات PCLK العمود 1 العمود 2 العمود 280 العمود 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

أرز. 10. إخراج إطار FingerChip

وقت التكامل المستمر

إطار n إطار n + 1 إطار n + 2 إطار n + 3

1124 فوز 1124 فوز 1124 فوز 1124 نبضة

أرز. 11. تسلسل إطار FingerChip

و "و Shdddddd و و

أرز. التين. 12. المتغيرات لأغلفة مستشعر PmdegSyr وفقًا لطريقة التثبيت والاتصال بلوحة القاعدة: أ) CB01 - التثبيت بمساعدة المطاط الصناعي ؛ ب) CB08 - الترابط مع المطاط الصناعي ؛ ج) CB02 - التثبيت من خلال موصل لكابل مرن

فوائد تقنية FingerChip

تقنية Pi ^ erClip لها اختلافات بسبب إمكانية استخدامها في أنظمة الأمان المختلفة. الدائرة المتكاملة للمستشعر محمية بشكل موثوق به من التفريغ الكهروستاتيكي بجهد يصل إلى 16 كيلو فولت.

شريط القراءة مقاوم للتآكل ، ويتحمل القوى المطبقة الكبيرة ويسمح لك بالحصول على المزيد

مليون مطبوعة. يتراوح جهد التشغيل لمستشعر AT77S102V من 3.0 إلى 3.6 فولت ، واستهلاك الطاقة هو 16 ميجاوات عند 3.3 فولت بتردد 1 ميجا هرتز. يتم توفير وضع "السكون" حيث يتم تمكين وظيفة إعادة التعيين ، وإيقاف مولد الساعة ، وإيقاف تشغيل استقرار درجة الحرارة وإيقاف تشغيل إشارة الخرج ، ويتم وضع جميع خطوط الإخراج في حالة مقاومة عالية. في وضع السكون ، يقتصر الاستهلاك الحالي فقط على تيار التسرب. في وضع التشغيل ، يكون المستشعر سلبيًا تمامًا. يتم استخدام درجة حرارة الإصبع المطبق للحصول على البيانات. في حالة عدم وجود فرق في درجة الحرارة بين الإصبع والمستشعر (أقل من درجة واحدة) ، يتم تشغيل تثبيت درجة الحرارة لزيادة درجة حرارة الدائرة المصغرة وزيادة فرق درجة الحرارة.

تتمثل المزايا الرئيسية لأجهزة استشعار K ^ erClip في الاستخدام المتزامن لطريقة درجة الحرارة للحصول على iso-

معالجة الصور ، وطريقة إعادة بناء الصورة إطارًا بإطار ، ودمج قراءة الصور ودوائر التحويل على ركيزة CMOS واحدة. يعمل تكامل دائرتين على ركيزة واحدة على تقليل تكلفة الجهاز واستهلاكه للطاقة ويزيد من سرعة التشغيل.

أظهرت الاختبارات المستقلة أنه في حالة إجبار الشخص على وضع بصمات أصابعه من أجل الوصول ، فإن الضرب غير المتكافئ على المستشعر أو التعرق الغزير سيمنع قراءة صورة بصمة الإصبع.

أدوات التطوير والتصحيح

يمكن شراء مستشعرات K ^ erChyr بشكل منفصل. ومع ذلك ، لاستخراج المعيار ومقارنة العينة بالمعيار ، يلزم وجود برنامج خاص ، والذي يجب شراؤه إما من أطراف ثالثة ،

أرز. 13. الوحدة النمطية البيومترية AT77SM0101BCB02VKE

أو إنشاء الخاصة بك. في هذا الصدد ، يصبح استخدام أجهزة الاستشعار المنفصلة مجديًا اقتصاديًا فقط في الإنتاج على نطاق واسع. بالنسبة لتطبيقات قارئ بصمات الأصابع في الإنتاج الصغير والمتوسط ​​الحجم ، توصي Atmel باستخدام وحدة القياسات الحيوية AT77SM0101BCB02VKE (الشكل 13) ، بناءً على متحكم Atmel AT91RM9200 32 بت.

لتقييم قدرات الوحدة النمطية AT77S-M0101BCB02VKE وتطوير برامج ذات مستوى منخفض ، تم إصدار مجموعة تطوير AT77SM0101BCB02VEK (الشكل 14). تتكون المجموعة من وحدة القياسات الحيوية AT77SM0101BCB02VKE ولوحة أساسية مزودة بمصدر طاقة وموصلات (Ethernet و USB و RS-232 و CompactFlash خارجي و SmartMedia و NAND Flash و ISO7816 البطاقة الذكية) وكابلات التصحيح والوثائق والبرامج التجريبية لنظام التشغيل Windows ، و Linux SDK لنظام التشغيل Linux.

أرز. 14. مجموعة التطوير AT77SM0101BCB02VEK

تتيح لك مجموعة تصحيح الأخطاء عرض إمكانات وحدة القياسات الحيوية ، فضلاً عن تطوير برامج المستوى العلوي والسفلي.

تلخيصًا لكل ما سبق ، أود أن أشير إلى أننا نشهد اليوم تطورًا سريعًا في تقنيات القياسات الحيوية. في مجال التصوير ببصمات الأصابع ، لم تكن هناك حتى وقت قريب سوى تقنيتين - FTIR البصري والسعة ، مع مزاياها وعيوبها.

لا تتخلص الماسحات الضوئية التي تستخدم تقنية FingerChip من عيوب الجيل السابق من الأجهزة فحسب ، بل تكتسب أيضًا عددًا من الميزات الجذابة بشكل خاص ، مثل الحجم الصغير للغاية والسعر المنخفض. ■

المؤلفات

1. Bishop P. Atmel FingerChip Technology للأمن البيومتري. ورقة اتميل بيضاء. www.at-mel.com.

2. Maltoni D. ، Maio D. ، Jain A. K. ، Prabhakar S. كتيب التعرف على بصمات الأصابع. سبرينغر ، نيويورك ، 2003.

3. Zadorozhny B. التعرف على بصمات الأصابع // مجلة الكمبيوتر / الطبعة الروسية. 2004. رقم 1.

يمكن تقسيم جميع خوارزميات مقارنة بصمات الأصابع الأساسية إلى مجموعتين رئيسيتين:

• 1. الخوارزميات الكلاسيكية.
• 2. خوارزميات الارتباط.

تتضمن الخوارزميات الكلاسيكية مقارنة الموضع النسبي للنقاط الخاصة (التفاصيل الدقيقة) لبصمات الأصابع ومجالات اتجاهات الخطوط الحليمية والخصائص الطوبولوجية الأخرى لبصمات الأصابع. يعتقد أن الترتيب المتبادلعلى الرغم من أن المينوتيوم لا يصف البصمة بالكامل ، إلا أنه خاصية فريدة للفرد وليست متكررة. يتيح لك هذا الأسلوب لمقارنة المطبوعات ضغط الطباعة المستلمة من الماسح الضوئي إلى قالب لا يمكن استخدامه لاستعادة النسخة الأصلية المطبوعة. يتم إعطاء أمثلة من خوارزميات التعرف الكلاسيكية في. يمكن تكييف بعض خوارزميات مقارنة الرسم البياني مع مشاكل التعرف على بصمات الأصابع.

تقوم خوارزميات الارتباط بمقارنة بصمات الأصابع مثل الصور.

يوجد مقاربات مختلفةلتطوير خوارزميات الارتباط.

ومع ذلك ، فإن معظمها يتطلب تخزين جزء من الصورة في قاعدة بيانات السجلات الحيوية ، والتي ، لأسباب أمنية ، تجعل استخدام مثل هذه الخوارزميات في بعض الأنظمة أمرًا غير مرغوب فيه أو مستحيلًا (يمكن للمهاجم استخدام صورة بصمة الإصبع لإنشاء بصمة مزيفة للاستخدام اللاحق لأغراض إجرامية).

يتضمن المخطط النموذجي لخوارزمية الارتباط حساب تراكب مباشر لأقسام الصورة. ومع ذلك ، فإن الارتباط المباشر للصورة بأكملها من أجل تسليط الضوء على مناطق المطابقة هو إجراء شاق للغاية ، خاصة إذا تم إجراء تعداد إضافي خلال التدوير ، وبالتالي لا يتم استخدامه في الأنظمة الحقيقية.

في هذا الصدد ، تقترح الورقة مخططًا محسنًا لخوارزمية ارتباط أسرع.

في مرحلة إنشاء نموذج التسجيل ، يتم تنفيذ الإجراءات التالية:

• 1. الصورة الثنائية.
• 2. تحديد مناطق عالية الانحناء في الصورة (مثل مناطق مثل عناصر النسيج تحمل معظم المعلومات). يوضح الشكل 2.1 مثالاً على منطقة إعلامية مميزة للصورة.
• 3. حساب النمط الطيفي المحلي الثابت للتحولات في مناطق الانحناء العالي. وهي تتميز بالترددات السائدة في طيف فورييه للطاقة.

يحتوي نموذج التسجيل الناتج على صورة ثنائية ومجموعة من أطياف الطاقة المضغوطة حول نقاط TS ذات الانحناء العالي.

الشكل 2.1 - مثال على المنطقة الإعلامية للبصمة

تتم المقارنة على النحو التالي:

• 1. بالنسبة لجميع أزواج نقاط الصورة المقابلة الممكنة ، يتم حساب المسافة بين الأنماط الطيفية. يتم فرز جميع الأزواج حسب هذه المسافة. يتيح هذا الإجراء إمكانية التحديد الدقيق للغاية للمعلمات المثلى للتحول النسبي وتدوير الصور ، مما يقلل بشكل كبير من عدد التكرارات على التدوير في التراكب المباشر اللاحق لأقسام الصورة.
• 2. بالنسبة لأزواج CR (نطاقات CR من 3 إلى 35) التي تعطي أصغر مسافة طيفية ، يتم حساب الالتواء المباشر للحيين في الصور.

يُنصح باستخدام مثل هذه الخوارزمية بشكل أساسي لأجهزة مسح أشباه الموصلات في منطقة صغيرة ، والتي تعطي صورًا ذات جودة رديئة. في مثل هذه الحالات ، غالبًا ما لا تعمل الخوارزميات الكلاسيكية بسبب المساحات الصغيرة لتقاطع البصمات والعدد غير الكافي من التفاصيل.

توضح الجداول 2.1-2.3 سرعة إنشاء القالب والمقارنة.

الجدول 2.1. متوسط ​​سرعة حساب قالب التسجيل ، ثانية

الجدول 2.2. سرعة المقارنة بالثانية (بنتيوم الثالث ، 733 ميجاهرتز)

الجدول 2.3. سرعة المقارنة بالثانية (بنتيوم الثاني ، 450 ميجاهرتز)

تحد السرعة المنخفضة نسبيًا للمقارنة من تطبيق هذه الخوارزمية على وضع التحقق فقط.

يتم استخدام تنفيذ خوارزمية الارتباط هذه:

• 1) في القسم الفرعي 2.3 عند تحليل فعالية دمج خوارزمية تعويض تشوه بصمات الأصابع في خوارزميات التعرف ؛
• 2) في القسم الفرعي 4.3 في التحليل الإحصائي لتكامل خوارزميات التعرف على بصمات الأصابع الكلاسيكية والارتباط.