سنسور اثر انگشت چیست؟ | انواع اسکنر اثر انگشت در دستگاه حضور و غیاب

انواع اسکنرهای اثر انگشت

اسکن اثر انگشت از جمله اولین شیوه های احراز هویت به شیوه بیومتریک می باشد که علاوه بر سطح امنیت بالا دارای سرعت نسبتا خوبی می باشد. این شیوه احراز هویت در بسیاری از دستگاه های حضور غیاب و کنترل تردد مورد استفاده قرار میگیرد که نسبت به نمونه های اولیه خود پیشرفت چشمگیری داشته است. در این مطلب قصد داریم شما را با انواع سنسور های اسکن اثر انگشت  و موردی که در دستگاه ای حضور غیاب مورد استفاده قرار می گیرد آشنا کنیم.

 

اثر انگشت چیست؟

اثر انگشت عبارت است از خطوطی با الگوهای یکتا بر روی سرانگشتان اشخاص که این ویژگی بیوتریک به منظور احراز هویت افراد با سطح امنیتی بالا مورد استفاده قرار می گیرد. نمونه هایی از این شیوه احراز هویت را در دستگاه ساعت زنی غیاب اثر انگشتی دیده اید.

تا کنون تحقیقات گسترده ای در رابطه با یکتا بودن اثر انگشت افراد صورت گرفته و نتایج جالبی به دنبال داشته است. این تحقیقات نشان میدهد که در دوقلوهای همسان احراز هویت با استفاده از اثر انگشت هیچ گونه خطایی را به دنیال ندارد در حالی که احراز هویت به شیوه تشخیص چهره در موارد متعددی با خطا همراه بوده است و امکان دور زدن دستگاه حضور غیاب تشخیص چهره در دوقلوهای همسان وجود دارد. شاید برای شما جالب باشد که بدانید اثرانگشت به پنج کلاس اصلی تقسیم می شود که عبارتند از:

• کمان
• کمان مایل
• حلقه چپ
• حلقه راست
• مارپیچ

انواع روش‌های تشخیص اثرانگشت

امروزه الگوریتم های زیادی جهت شناسایی اثرانگشت افراد از جمله الگوریتم نمائی و تطابق و…طراحی و پیاده سازی شده است، که قویترین الگوریتم ها، قادر به تشخیص تمام کلاس های اثرانگشت است.

انواع روش های ثبت اثر انگشت

روش‌های ثبت اثر انگشت به دو صورت آنلاین و آفلاین است که در ادامه به توضیح و بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت.

روش آفلاین با استفاده از کاغذ و مرکب :

روش ثبت اثرانگشت با کاغذ و مرکب است حالتی شبیه به استفاده استامپ برای اثرانگشت گذاشتن روی کاغذ با این تفاوت که بعد تصویراثر انگشت اسکن میشود تا به فایل تصویری تبدیل شود این روش به دلیل کم بودن کیفیت تصویر منسوخ شده اما با استفاده از علم پردازش تصویر میتوان تا حدودی این مشکل را برطرف کرد.

روش  آنلاین با استفاده از اسکنر اثر انگشت:

در این روش با قراردادن صحیح انگشت بر روی حسگر(سنسور) اثر انگشت شخص به صورت تصاویر دیجیتال دوبعدی و سه بعدی ثبت شده و این تصاویر، با نمونه اولیه ثبت شده از اثر انگشت مطابقت داده می‌شود.

 

برای مشاهده لیست انواع دستگاه کنترل تردد تشخیص چهره  کلیک کنید.

حسگر اسکنر اثر انگشت چیست؟

در واقع حسگر ها مهمترین بخش از اسکنر اثر انگشت می باشند که با توجه به تکنولوژی بکار رفته در آنها کیفیت اثر انگشت ثبت شده توسط آنها متفاوت می باشد. الگوریتم بکار رفته شده در این حسگر ها متفاوت بوده و نام گذاری اسکنر ها بر اساس نوع تکنولوژی اسکنر بکار رفته در آنها می باشد. هر چند در حالت کلی ما دارای دو دسته اصلی از اسکنر ها می باشیم که عبارتند از :

اسکنر های ایستا:

در این مدل برای ثبت اثر انگشت نیازی به حرکت دادن انگشت نمی باشد و اثر انگشت به صورت دو بعدی ذخیره می شود. نمونه های این مدل از حسگرها در دستگاه های حضور و غیاب مورد استفاده قرار می گیرد.

اسکنر های حرکتی:

در این مدل بهمنظور ثبت اثر انگشت نیاز به حرکت دادن انگشت بر روی سطح اسکنر می باشد که اثر انگشت به صورت دو بعدی ثبت می شود. نمونه های این نوع از اسکنر ها در گوشی های تلفن همراه مورد استفاده قرار می گیرد.

مطالعه مقاله ” جدیدترین فناوری ها در زمینه دستگاه کنترل تردد و غربالگری کرونا ویروس ” به شما پیشنهاد می شود.

انواع حسگر ها در اسکنر انگشت

حسگرهای نوری (آپتیکال):

از قدیمی ترین نوع سنسورها هستند و به اسکنرهایی که از این سنسورها استفاده میشود اسکنرهای اپتیکال گویند.در این حسگرها تصویر  شیارهای انگشت توسط نور روشن شده و از یک سنسور اپتیکال برای خواندن تصویر بدست آمده استفاده می‌شود.این حسگرها براساس عملکرد خود به سه دسته تقسیم میشوند زیرا به سه روش مختلف عمل می کنند.

1-روش بازتاب اپتیکال

2-نوردهی اپتیکال

3-حسگرهای بدون تماس ( این نوع حسگرها برای دستگاه هایی که نیاز به امنیت بالا دارند مناسب نیستند)

 حسگرهای خازنی:

از انواع حسگرهای نیمه هادی میتوان حسگرهای خازنی را نام برد. اسکنرهایی که از این سنسور استفاده میکنن اسکنر خازنی نامیده شده واین اسکنر‌ها از جمله متداول ترین حسگر های مورد استفاده در گوشی‌های هوشمند و دستگاه های کنترل تردد هستند. حسگر‌های اثرانگشتی خازنی، از تعداد زیادی سلول خازنی تشکیل شده که هر سلول متشکل از دو صفحه رسانا است که سطح آن با لایه ای از مواد عایق الکتریسیته پوشانده شده است. پردازش اطلاعات ثبت شده توسط اسکنر به کمک سلول های خازنی انجام می شود. جریان الکترونیکی ذخیره شده در خازن‌ها در اثر اتصال به صفحات رسانای سطح اسکنر منجر به پردازش داده های ثبت شده توسط اسکنر می شود.

نحوه پردازش داده ها در حسگر های خازنی

در اثر تماس انگشت با سطح اسکنر، جریان ذخیره شده در خازن ها تغییر می کند. در حین تماس انگشت با سطح خازن، نقاط برجسته سر انگشت منجر به تغییر جریان خازن شده و این در حالی است که در قسمت های فرورفتگی اثر انگشت به دلیل شکاف هوا، هیچ تغییری در جریان موجود در هازن ایجاد نمی شود. این تغییرات جریان با استفاده از یک مدار انتگرالگیر تقویت کننده به عنوان مبدل آنالوگ به دیجیتال در سنسور ثبت می شوند. به این ترتیب اطلاعات هویتی فرد در دستگاه ثبت یا بازشناسایی می شود.

مزیت و معایب حسگر های خازنی

سطح امنیتی بالا از مهمترین ویژگی های حسگرهای خازنی است که ناشی از طراحی هوشمندانه این حسگرها می باشد. عملا دور زدن دستگاه حضور و غیاب یا هک دستگاه های مبتنی بر حسگرهای خازنی غیر ممکن است. از دیگر ویژگی های دستگاه های دارای حسگر خازنی می توان به قیمت مناسب آن نسبت به سایر دستگاه های حضور و غیاب بیومتریک از جمله تشخیص چهره یا عنبیه اشاره کرد.  تعداد بالای سلول های خازنی بکار رفته در ساختار این نوع حسگر‌ها از معایب آن محسوب می شود. همچنین این حسگر مانند حسگرهای اپتیکال به تمیز بودن انگشتان جهت پردازش نهایی داده های ثبت شده توسط اسکنر حساس هستند.

حسگرهای فراصوت(Ultrasonic):

نسل جدید حسگرها با دقت بالاتر نسبت به حسگرهای خازنی که از پالس های فراصوت برای ثبت دقیق اثر انگشت ها استفاده می کنند. به منظور ثبت دقیق اثرانگشت پالس‌های فراصوت به سطح انگشت روی حسگر ارسال شده و با توجه به  پالسی بازگشتی از سمت حسگر اطلاعات هویتی ثبت یا شناسایی می شود.

حسگرهای حالت جامد (سیلیکونی):

حسگرهای سیلیکونی برای اولین بار در دهه‌ی ۱۹۹۰ مورد استفاده قرار گرفتند. حسگرهای سیلیکونی متشکل از آرایه‌ای از پیکسل‌ها است که هر پیکسل به تنهایی یک حسگر را تشکیل می دهد. در این نوع حسگر‌ها کاربر به طور مستقیم سطح سیلیکون را لمس کرده و نیازی به استفاده از  حسگرهای CMOS و یا CCD خارجی نیست.

حسگرهای فشاری:

در حسگرهای فشاری از آرایه‌ای از مواد اثرفشار برقی یا اثر پیزوالکتریک (موادی که بر اثر فشرده‌شدن برق تولید می‌کنند) که نسبت به فشار حساس هستند.

حسگرهای دارای پوشش رسانا:

این حسگرها پوشش منعطفی دارد که لایه‌ای دوگانه از الکترود روی آن‌ها را پوشانیده است.

حسگرهای دارای چیپ‌های میکروالترومکانیکی:

در این حسگرها از سوییچ‌های بسیار کوچک سیلیکونی استفاده شده که روی چیپ‌های سیلیکونی قرار گرفته است و زمانی‌که خطوط منحنی اثرانگشت با سوییچ تماس پیدا می‌کنند، سوییچ بسته می‌‌شود و اثرانگشت به‌صورت الکترونیکی تشخیص داده می‌شود.

حسگر حرارتی:

در اسکنر‌های حرارتی از حسگرهای دربردارنده‌ی عناصر پیزوالکتریسه (موادی که بر اثر دریافت حرارت، الکتریسیته تولید می‌کنند) استفاده می‌شود. این نوع طراحی مشکل اختلاف دما و تبدیل آن به حرارت را حل می‌کند.

تکنیک های مورد استفاده در حسگر های اثر انگشت کدامند؟

به طورکلی برای تبدیل داده های فیزیکی به الکترونیکی  در تمام حسگرها از چهار تکنیک زیر  استفاده میشود:

1.  خازنی
2. حرارتی
3. میدان الکتریکی
4.  فشاربرقی (پیزوالکتریک)

نگرانی های مرتبط با اسکنر های اثر انگشت چیست؟

جهت جلوگیری از بروز هرگونه مشکل برای اثر انگشت ثبت شده در اسکنر باید برای دستگاه اسکنر خود پسوورد اول و دوم تعریف کنید تا در صورت به وجودآمدن هرگونه مشکل برای حسگر یا هک شدن اثرانگشت شما بتوانید توسط اسکنر شناسایی شوید. بعد از اسکن کردن  اثرانگشت آنها به داده های دیجیتال برای سیستم ما تبدیل میشوند از این جهت مانند تمام داده های دیجیتالی قابلیت هک شدن دارند.در واقع اگر تصویری از اثرانگشت شما در فضای مجازی قرار بگیرد به راحتی قابل هک شدن است.