¿Qué es el sistema de reconocimiento de huellas dactilares de los teléfonos móviles?
La tecnología de reconocimiento biométrico incluye tecnología de reconocimiento de iris, tecnología de reconocimiento de retina, tecnología de reconocimiento facial, tecnología de reconocimiento de voz y tecnología de reconocimiento de huellas dactilares [2]. Entre ellas, la tecnología de reconocimiento de huellas dactilares es actualmente la tecnología biométrica más madura y utilizada. Las líneas de la piel de cada persona, incluidas las huellas dactilares, tienen diferentes patrones, puntos de interrupción e intersecciones, lo que significa que estas características de las huellas dactilares son únicas y permanecen sin cambios durante toda la vida. Basándonos en esta singularidad y estabilidad, podemos conectar a una persona con su huella digital y verificar su verdadera identidad comparándola con huellas dactilares previamente almacenadas.
El sistema de identificación de huellas dactilares logra una autenticación de identidad rápida y precisa mediante la recopilación, análisis y comparación de las características de las huellas dactilares. El diagrama de bloques del sistema de identificación de huellas dactilares se muestra en la Figura 1.
Una vez que el recolector de huellas dactilares recopila la imagen de la huella digital, la computadora puede reconocerla y procesarla. La calidad de la imagen de la huella digital afectará directamente la precisión de la identificación y la velocidad de procesamiento del sistema de identificación de huellas dactilares. Por lo tanto, la tecnología de adquisición de huellas dactilares es una de las tecnologías clave del sistema de identificación de huellas dactilares. Este artículo se centra en analizar y comparar diferentes tecnologías de recolección de huellas dactilares y su rendimiento.
1 Tecnología de recogida de huellas dactilares
Las huellas dactilares tienen una superficie relativamente pequeña y, a menudo, se llevan en los dedos en la vida diaria, por lo que obtener imágenes detalladas de las huellas dactilares de alta calidad es una tarea muy complicada. Las tecnologías de recolección de huellas dactilares utilizadas actualmente incluyen principalmente tecnología de recolección de huellas dactilares óptica, tecnología de recolección de huellas dactilares de semiconductores y tecnología de recolección de huellas dactilares ultrasónica.
1.1 Tecnología óptica de recolección de imágenes de huellas dactilares
La tecnología de recolección óptica de imágenes de huellas dactilares es actualmente la tecnología de recolección de huellas dactilares más antigua y más utilizada. Los equipos ópticos de recogida de huellas dactilares se iniciaron en 1971 y su principio es la reflexión total de la luz (FTIR). La luz brilla sobre la superficie del vidrio con las huellas dactilares y el CCD captura la luz reflejada. La cantidad de luz reflejada depende de la profundidad de las crestas y valles de la huella dactilar que presionan contra la superficie del vidrio, así como de los aceites y la humedad entre la piel y el vidrio. Después de que la luz atraviesa el vidrio y llega al valle, se produce una reflexión total en la interfaz entre el vidrio y el aire. La luz se refleja hacia el CCD. Sin embargo, la luz dirigida a la cresta no se refleja totalmente, sino que se absorbe o se absorbe. reflejada difusamente por la interfaz entre la cresta y el vidrio a otros lugares para formar una imagen de huella digital en el CCD.
El equipo de adquisición óptica tiene muchas ventajas: puede resistir la prueba de aplicación práctica a largo plazo, puede soportar un cierto grado de cambios de temperatura, tiene buena estabilidad, es relativamente económico y puede proporcionar imágenes con una resolución de 500 ppp.
Los dispositivos de recogida óptica también presentan desventajas, principalmente el tamaño de la imagen y las huellas dactilares latentes. El rodillo debe ser lo suficientemente grande para conseguir una buena imagen. La presión de los dedos sobre la platina deja huellas dactilares latentes, lo que reduce la calidad de la imagen de las huellas dactilares. Las huellas dactilares latentes graves pueden provocar que dos huellas dactilares se superpongan. Además, el recubrimiento (película) y la matriz CCD de la platina se perderán con el tiempo y la precisión se reducirá.
Con la innovación de la tecnología de equipos ópticos, el tamaño de los equipos ópticos de recolección de huellas dactilares también está disminuyendo constantemente. Ahora el sensor se puede instalar en una caja de 6x3x6 pulgadas. En un futuro próximo, los dispositivos más pequeños tendrán un tamaño de 3x1X1 pulgadas. Estos avances se deben al desarrollo de diversas tecnologías ópticas. Por ejemplo, se pueden utilizar haces de fibra óptica para obtener imágenes de huellas dactilares. El haz de fibra óptica se irradia verticalmente sobre la superficie de la huella digital, iluminando la huella digital y detectando la luz reflejada. Otra opción es montar una superficie que contenga una matriz de microprismas sobre un plano elástico. Cuando se presiona un dedo contra esta superficie, la superficie de los microprismas cambia debido a la presión diferencial de las crestas y valles de la huella digital, y estos cambios se reflejan en el reflejo de la luz de los prismas.
La serie U.are.U de recolectores ópticos de huellas dactilares lanzada por la empresa estadounidense DigitaIPersona[4] son recolectores ópticos de huellas dactilares ampliamente utilizados actualmente. Se utilizan principalmente para confirmar la identidad del usuario al iniciar sesión en las ventanas de la computadora. sistema.
Integra un sistema óptico de precisión, una fuente de luz LED y una cámara CMOS para trabajar juntos. Tiene las características de un cuerpo vivo tridimensional y puede aceptar entradas de huellas dactilares desde todas las direcciones, incluso si se gira 180 grados. Los sistemas ópticos de reconocimiento de huellas dactilares más seguros actualmente en el mercado. El recolector óptico de huellas dactilares U.are.U está diseñado basándose en la ergonomía y tiene una interfaz USB. Es un nuevo periférico inteligente junto al teclado en el escritorio del usuario.
1.2 Tecnología semiconductora de recogida de huellas dactilares
Los sensores semiconductores no aparecieron en el mercado hasta 1998. Estas superficies planas que contienen microcristales dibujan la imagen de la huella dactilar utilizando diversas técnicas.
(1) Sensor de imagen de huellas dactilares capacitivo de silicio
Este es el sensor de huellas dactilares semiconductor más común, que captura huellas dactilares mediante medición electrónica. Se pueden combinar aproximadamente 100.000 sensores capacitivos en una matriz metálica semiconductora con una superficie aislante en el exterior. Cada punto del conjunto de sensores es un electrodo metálico, que actúa como un polo del condensador. El punto correspondiente presionado con el dedo sobre la superficie de detección sirve como el otro polo. La superficie de detección forma una capa dieléctrica entre los dos polos. Dado que la distancia entre las crestas y los valles de la huella digital es diferente de la del otro polo (la profundidad de la textura está presente), el valor de capacitancia de la matriz de capacitores de superficie de silicio también es diferente. Midiendo y registrando el valor de capacitancia de cada punto, se puede obtener una imagen de huella digital con niveles de gris.
(2) Sensor semiconductor sensible a la presión
La capa superior de su superficie es un material dieléctrico elástico sensible a la presión, que se convierte en señales eléctricas correspondientes según la topografía externa ( cóncavo y convexo) de la huella digital, y además Generar imágenes de huellas dactilares en escala de grises.
(3) Sensor de temperatura semiconductor
Puede obtener imágenes de huellas dactilares detectando la diferencia de temperatura entre las crestas que presionan contra el dispositivo y los valles alejados del dispositivo.
El sensor de huellas dactilares semiconductor utiliza tecnología de control automático (tecnología AGC), que puede ajustar automáticamente la sensibilidad de las filas de píxeles de la imagen de la huella digital y el rango local de la huella digital, combinado con información de retroalimentación en diferentes entornos. puede producir imágenes de alta calidad. Por ejemplo, puede sentir que las imágenes poco claras (pobre contraste), como las huellas dactilares secas, pueden mejorar su sensibilidad y producir imágenes claras (buen contraste) en el momento de la captura, debido a la capacidad de ajuste local, la imagen no es clara; (También se pueden detectar áreas con poco contraste (como donde se toca un dedo), y se puede aumentar la sensibilidad de estos píxeles en el momento de capturar la foto.
El equipo semiconductor de recolección de huellas dactilares puede obtener imágenes de huellas dactilares bastante precisas con una resolución de hasta 600 ppp. La recolección de huellas dactilares no requiere un cabezal de recolección de área grande como los equipos de recolección óptica. Debido a su pequeño tamaño y bajo consumo de energía, los chips semiconductores se pueden integrar en muchos dispositivos existentes, lo que no tiene comparación con los dispositivos captadores de luz. Muchos sistemas de reconocimiento de huellas dactilares se desarrollan actualmente utilizando equipos de adquisición de semiconductores. La principal debilidad de los primeros sensores semiconductores era que eran susceptibles a la electricidad estática, lo que a veces hacía imposible obtener imágenes o incluso dañaba los sensores. El sudor de los dedos y la sal u otra suciedad causada por el uso de los dedos pueden dificultar la obtención de imágenes por parte de los sensores semiconductores. Además, no son tan resistentes al desgaste como el vidrio, lo que afecta a su vida útil. Con el desarrollo continuo de diversas tecnologías, el rendimiento antiestático y la durabilidad de los chips han mejorado considerablemente.
Verdicom [5], que se separó de Lucent, ha estado comprometida con la investigación y el desarrollo de tecnología semiconductora de recolección de huellas dactilares desde 1997. Hasta ahora, algunos sistemas comerciales de identificación de huellas dactilares han desarrollado y adoptado una serie de productos de sensores de huellas dactilares CMOS, como FPSll0 y FPS200. Su tecnología principal se basa en el diseño de chips sensores de silicio de alta confiabilidad.
FPS200 es un sensor de huellas dactilares de nueva generación desarrollado por Veridicom basado en las ventajas de los sensores de la serie FPSll0, ampliamente utilizados. La superficie del FPS200[6] adopta la tecnología patentada de Vefidicom, que es duradera y puede prevenir rayones, corrosión y desgaste del chip por diversas sustancias. El FPS200 puede soportar descargas electrostáticas (ESD) superiores a 8 KV, por lo que el FPS200 se puede utilizar en entornos hostiles. El producto combina diferente información de textura, como crestas y valles en las huellas dactilares.
A través de la función de búsqueda de imágenes del chip sensor de silicio de alta confiabilidad, no importa si el dedo está seco, mojado o áspero, se puede seleccionar y almacenar en la memoria una de las mejores imágenes de huellas dactilares recopiladas por el mismo dedo, y la resolución de la huella dactilar. Puede alcanzar los 500 ppp, lo que reduce en gran medida la aparición de falsas aceptaciones y falsos rechazos durante el proceso de reconocimiento del chip del sensor.
FPS200 es el primer dispositivo de huellas dactilares con tres interfaces de comunicación integradas: interfaz USB, interfaz MCU e interfaz periférica serie (Sn), lo que permite que FPS200 funcione sin soporte de dispositivo de interfaz externa. Conecte todo tipo de dispositivos. El tamaño total del embalaje (24 mm x 24 mm x 4 mm) es sólo del tamaño de un sello normal. Debido a su alto rendimiento, bajo consumo de energía, bajo precio y pequeño tamaño, se puede integrar fácilmente en varios dispositivos de Internet, como computadoras portátiles, asistentes digitales personales (PDA) y teléfonos móviles.
1.3 Tecnología ultrasónica de adquisición de imágenes de huellas dactilares
Super Scan Company fue pionera en el producto de equipos ultrasónicos de adquisición de imágenes de huellas dactilares. La tecnología de recolección de imágenes de huellas dactilares por ultrasonidos se considera una de las mejores tecnologías de recolección de huellas dactilares, pero es poco común en los sistemas de identificación de huellas dactilares, tiene un alto costo y aún se encuentra en la etapa de laboratorio. El principio del reconocimiento ultrasónico de huellas dactilares es: cuando las ondas ultrasónicas escanean la superficie de una huella digital, siguen la señal reflejada obtenida por el dispositivo receptor. Dado que la impedancia acústica de las crestas y valles de la huella digital es diferente, la energía ultrasónica se refleja de regreso. el receptor también es diferente. La energía ultrasónica se mide para obtener la imagen en escala de grises. La acumulación de suciedad y grasa en la piel tiene poco efecto en las imágenes por ultrasonido. Por tanto, la imagen obtenida de esta forma es un fiel reflejo de las líneas cóncavas y convexas de la huella digital real.
En definitiva, estas tecnologías de recogida de huellas dactilares tienen sus propias ventajas y desventajas. La tecnología de recolección de imágenes de huellas dactilares por ultrasonidos no se ha aplicado a los sistemas de identificación de huellas dactilares debido a su alto costo. Generalmente, el área de recolección de huellas dactilares de los sensores semiconductores es inferior a 1 pulgada cuadrada y el área de recolección de huellas dactilares del escaneo óptico es igual o mayor que 1 pulgada cuadrada. Podemos elegir qué dispositivo de recolección de huellas digitales usar según las necesidades reales.
La Tabla 1 ofrece una comparación de las tres tecnologías principales.
Tabla 1
1 Tecnología de escaneo óptico 2 Tecnología de detección de semiconductores 3 Tecnología de escaneo ultrasónico
1 Poca capacidad de obtención de imágenes para dedos secos, sudorosos y ligeramente hinchados Los dedos aparecen borrosos . Susceptible a la suciedad y la grasa en la piel. Los dedos secos están bien, pero los dedos húmedos y ásperos también pueden producir imágenes. Susceptible a la suciedad y la grasa en la piel. 3 Muy bueno
Las áreas de imagen son grandes, pequeñas y medianas.
La resolución es inferior a 500 ppp, hasta 600 ppp y hasta 1000 ppp.
Los equipos pueden ser grandes o pequeños.
Durabilidad Muy resistente y más duradera.
El consumo de energía es mayor, menor, mayor.
El coste es alto, bajo, alto.