Сканеры отпечатков пальцев встречаются в:
- полицейских участках;
- зданиях с высоким уровнем безопасности;
- мобильных устройствах типа смартфона или планшета;
- на компьютерной клавиатуре.
Вместо использования банального пароля, вам потребуется характерный отпечаток пальца с целью получения доступа к файлам.
Что такое отпечаток пальца
У всех людей прямо на руке имеются встроенные и легкодоступные удостоверения личности — отпечаток пальца.
Уникальные свойства рисунка кончика пальца позволяют проще захватывать предметы. В шинах для машин применяется такая же технология — определенный рисунок помогает осуществлять сцепление с дорогой.
Как и все в организме человека, рисунок пальца образуется путём сочетания генетических и экологических факторов. Генетический код в ДНК образует общую основу рисунка кожи.
Также существует бесчисленное множество факторов окружающей среды, влияющих на формирование пальцев. Так же, как и погодные условия, которые формируют облака или береговую линию пляжа. Весь процесс разработки настолько хаотичен, что в ходе всей человеческой истории нет практически никаких шансов на формирование точно такого же узора дважды. Следовательно, отпечатки пальцев являются уникальным маркером для человека.
Работа сканеров отпечатков пальцев заключается в сравнении его с другими образцами посредством проведения специальных анализов.
Типы сканеров
При всем многообразии биометрических систем их возможно упрощенно разделить на три типа:
- преобразование отпечатка в цифровой код при помощи оптического сенсора;
- преобразование отпечатка посредством линейного теплового датчика;
- преобразование отпечатка с помощью емкостного датчика.
Для конечного пользователя разница состоит лишь в том, какие манипуляции необходимо производить со сканером:
- прикладывать палец (оптический и ёмкостной);
- проводить им по сенсору (тепловой).
У обеих систем имеются как преимущества, так и недостатки:
- Прозрачное окно оптического сенсора сканирования необходимо содержать в чистоте. Многократное прикладывание пальцев к нему загрязняет стеклянное покрытие.
- Оптический сенсор обеспечивает сканирование чёткой картинки, которая впоследствии будет сравниваться.
- Линейный тепловой сенсор не оставляет возможности воспользоваться имитацией пальца (например, пальцем или фрагментом кожного покрова, отделённым от трупа; трёхмерной силиконовой имитацией на кончике носа или на гениталиях; латексной псевдотрёхмерной имитацией; трёхмерной травленой имитацией и другими жульническими приёмами, либо уже существующими, либо пока не изобретёнными злоумышленниками, но уже предусмотренными производителем)
- Линейный тепловой сканер, по утверждению его разработчика и производителя, очищается с каждым проведением пальца.
- В ёмкостном датчике используется разница в электрической ёмкости между гребнем и канавкой (система более экономична, но с меньшей точностью распознавания).
Оптические сканеры
Оптические сканеры одна из самых старых технологий по считыванию и сравнению отпечатка пальца. Они считывают оптическую информацию, то есть рисунок. После чего специальные алгоритмы распознают уникальный рисунок при помощи анализа светлых и темных участков изображения.
Сердцем оптического сканера является прибор с зарядовой связью (ПЗС). Та же система датчика света используется и по сей день в цифровых камерах и видеокамерах. Прибор с зарядовой связью — это просто массив светочувствительных диодов, называемых фотосайтами. Фотосайты генерируют электрический сигнал в ответ на световые фотоновы. Каждый светочувствительный элемент сохраняет пиксель, крошечную точку, представляющую свет, который попал на определённое место. В совокупности светлые и тёмные пиксели формируют изображение отсканированного элемента (в данном случае элементом является человеческий палец). Как правило, аналого-цифровая система сканера обрабатывает аналоговый электрический сигнал, после чего генерирует цифровое представление данного изображения.
Самый большой недостаток оптических сканеров в том, что их не так сложно обмануть. Поскольку технология считывает лишь двухмерное изображение, с этой целью могут быть использованы муляжи и даже картинки хорошего качества. Этот тип сканеров недостаточно безопасен, чтобы доверить ему самую чувствительную информацию, так что индустрия перешла к более надежным технологиям.
Емкостные сканеры
Емкостный сканер на данный момент самая популярная технология. Они как и оптические сканеры, создают изображение единого отпечатка пальца из выступов и областей между ними. Но основное отличие в том, что в емкостных сканерах используются конденсаторы электрического тока.
Вместо создания обычного изображения отпечатка пальца емкостные сканеры используют для получения данных маленькие конденсаторы. Поскольку конденсаторы могут накапливать электрический заряд, подключение их к проводящим пластинам на поверхности сканера позволяет использовать их для распознавания деталей отпечатка пальца. Накопленный заряд немного изменится там, где кончик пальца соприкасается с проводящими пластинами (гребни отпечатка). И наоборот, воздушный зазор между ними (там, где впадины отпечатка) оставит заряд конденсатора относительно неизменным. Для считывания этих изменений используется аналоговый интегратор, а затем они могут быть зафиксированы аналого-цифровым преобразователем.
Будучи зафиксированными, эти цифровые данные могут быть проанализированы для поиска уникальных атрибутов отпечатков пальцев. Затем их можно сохранить для сравнения в будущем. Особенно хорошо в этой конструкции то, что ее намного сложнее обмануть, чем оптический сканер. Результаты не могут быть воспроизведены в виде изображения. Кроме того, такие сканеры невероятно трудно обмануть каким-либо муляжом, поскольку разные материалы будут вызывать разные изменения заряда на конденсаторе. Единственная реальная угроза безопасности может возникнуть лишь при аппаратном или программном взломе устройства.
Если использовать достаточно много таких конденсаторов, обычно сотен, если не тысяч, в одном сканере, можно создать высокоточную «карту» гребней и впадин отпечатка пальца всего лишь благодаря электрическим сигналам. Как и в случае с оптическим сканером, чем больше конденсаторов, тем выше разрешение сканера. Это до определенного уровня повышает безопасность. Тем не менее, такая высокая плотность предполагает и большие затраты.
Из-за большего количества компонентов в распознающей схеме емкостные сканеры раньше были довольно дорогими. В некоторых ранних реализациях предпринималась попытка сократить количество необходимых конденсаторов благодаря «свайп-сканерам». Они должны были собирать данные с меньшего количества конденсаторов за счет того, что быстро обновляли результат, когда палец прижимался к сканеру. В то время многие пользователи жаловались, что этот метод был очень привередливым и часто требовал нескольких попыток для правильного сканирования. К счастью, сейчас все стало гораздо проще.
Однако с помощью этих сканеров вы можете делать больше, чем просто считывать отпечатки пальцев. В более новых моделях есть поддержка жестов и свайпов. Их можно использовать в качестве программных кнопок для навигации или как способ взаимодействия с другими элементами пользовательского интерфейса. Ряд смартфонов более высокого класса поддерживают более широкий спектр функций прокрутки и навигации с помощью сканеров отпечатков пальцев. Эта технология, вероятно, дальше будет распространяться на более низкие ценовые категории. Однако смартфоны премиум-класса уже перешли на третий тип сканера – ультразвуковой.