Скенер за пръстов отпечатък (fingerprint скенер)

Компютъризираните скенери за пръстови отпечатъци(fingerprint скенери) винаги са участвали в сюжета на повечето шпионски трилъри и до скоро бяха доста екзотична технология. В изминалите няколко години, въпреки това скенерите се разпространиха на много места – в полицейските управления, строго-охраняваните сгради и дори на компютърните клавиатури. Личен USB скенер за пръстови отпечатъци може да бъде закупен за по-малко от 100 USD и по този начин компютъра на потребителя бива защитен по високотехнологичен биометричен начин. Вместо, например, потребителя да въвежда парола, той просто може да постави своя палец на скенера и след проверката да получи достъп до своя компютър.

Пръстовите отпечатъци са едни от странните обрати на съдбата. Оказва се, че хората имат вградени лесно достижими „карти за самоличност”.

Сканиращата система на fingerprint скенерите има две основни функции – тя трябва да „снима” вашия пръст и тя трябва да определи дали набразденостите и долчинките на това изображения съвпадат с типа на тези набраздености и долчинки в предварително сканираните изображения.

Съществуват много различни начини да бъде взето изображението на нечий пръст. Най-известните методи в наши дни са тези на оптичното сканиране и капацитетното сканиране. И двата метода в крайна сметка съставят същото изображение, но самата направа на това изображение преминава през различни етапи.

„Сърцето” на оптичния скенер е CCD(Charge Coupled Device). Това е същата светлинно-сензорна система, която се използва при цифровите камер. Тази система е низ от светлочувствителни диоди наречени фотосити, които генерират електрически сигнал при допир с светлинни фотони. Всеки фотосит записва пиксел, малка точка представяща светлината, която попада в тази точка. Светлите и тъмните пиксели от изображението на сканираната област (пръст, например). Обикновено, устройство за превръщане на аналогова в цифрова информация в самия скенер превръща аналоговия електричен сигнал в цифрова репрезентация на изображението.

Сканиращият процес започва, когато човека постави своя пръст на стъклената пластинка. Тогава CCD камерата прави снимката. Скенера има свой собствен светлинен източник, обикновено низ от излъчващи светлина диоди, за да освети долчинките в отпечатъка на пръста. CCD системата всъщност генерира обърнато изображение на пръста, с по-тъмни области, които представят по-достъпните към светлина места и по-светли области, които представляват по-малко осветяваните места.

Преди да започне процеса на сравняване на оригиналния отпечатък с този, който е бил използван за идентификация, процесора на скенера е длъжен да се увери, че CCD е направил достатъчно ясна снимка. Процесорът проверява средната тъмнина на пикселите или цялостните стойности при малки мостри от изображението. След това той може да обяви сканирането за успешно или не в зависимост от това дали изображението е твърде тъмно или твърде светло.

Ако степента на тъмнина е нормална, сканиращата система продължава своята работа, като проверява дефиницията на изображението (колко ясен е сканирания отпечатък). Процесорът се „вглежда” в няколко прави линии, които се движат хоризонтално и вертикално през изображението. Ако изображението на отпечатъка е добре дефинирано, линия преминаваща перпендикулярно през долчинките ще бъде съставена при много тъмните и много светлите области пиксели от изображението.

Ако процесора намери, че изображението е отсечен, ясен и правилно изготвен, устройството продължава напред в своя алгоритъм към сравняването на компютърния отпечатък с оригиналния, който е запазен във файл.

Процесорът сравнява отпечатъците с режим наричан още „minutiae”(„малки подробности”). Обикновено професионалистите в тази област се концентрират върху точките където долчинките свършват или където се разделят на две(раздвоенията). Взети заедно, тези и други отличителни качества биват наричан като едно цяло – typical(нещо типично).

Системният софтуер на скенера използва много сложни алгоритми, за да разпознае и анализира тези „малки подробности”. Основната идея е да се измерят съседните точки в тези „малки подробности”, като това става по същия начин, по който част от небето се познава по позициите на звездите. Един прост начин да се сравнят формите на „малките подробности” е да се осмислят формите, които се получават, когато се прекара права линия през тях. Ако две точки имат три края на долчинки и две разклонения, които формират същата форма със същите измерения, като съществува голяма вероятност тези точки всъщност да са една и съща точка.

За да бъде намерено съвпадението, сканиращата система не трябва да намери целия модел на „дребните подробности” и в пробата и в оригинала, тя просто трябва да намери достатъчен брой общи черти между тези два отпечатъка. Точният номер е различен според сканиращата програма.

Съществуват няколко начина, по които системата за сигурност може да определи дали някой потребител е оторизиран да я използва. Повечето системи са нащрек за следващите три неща:

какво имате
какво знаете

кой сте вие

За да преминете етапа на „какво имате” трябва да имате нещо в себе си, да речем идентификационна карта с магнитна ивица. Системите от сорта на „какво знаете” изискват да бъде въведена парола или PIN код. „Кой сте вие” системите търсят физическо доказателство за това, че вие сте този, който казвате че сте – често това доказателство е отпечатък, гласово разпознаване или анализ на ириса. Системите от вида „Кой сте вие” имат доста предимства пред останалите системи. Ето и няколко:

физическите дадености са много по-трудни за фалшифициране, от колкото идентификационните карти
не може да бъде „познат” отпечатък, така както това може да стане с парола
не можете да „промените” вашия отпечатък, ирис или глас, така както можете да вземете чужда карта за достъп
не можете да забравите вашия отпечатък, така както можете да забравите парола

Но колкото и предимства да имат, понякога скенерите за отпечатък не са безгрешни и при тях се появяват някои основни недостатъци. Оптичните скенери не винаги могат да различат изображението на мострата от пръстовия отпечатък и самия пръстов отпечатък и капацитивните скенери могат понякога да бъдат заблудени от повърхността на нечий отпечатък. Ако някой получи достъп до оторизираните оригинални отпечатъци той може да „излъже” скенера. В най-лошият случай криминално проявено лице може да отреже нечий пръст, за да премине през сканиращата система за сигурност. Някои скенери притежават допълнителни сензори за пулс и топлина, за да установят дали пръста е „все още жив”.

Но дори и с значими недостатъци, скенерите за отпечатък и биометричните системи са отлични средства за идентификация. За в бъдеще е много вероятно те да станат основна част от всекидневния живот на хората, също както ключовете, картите и паролите в днешно време.