Reconeixement d'empremtes dactilars
De Viquipèdia
 |
L'article necessita algunes millores en la redacció de la introducció. (Coŀlaboreu!) Cal una introducció breu i precisa per contextualitzar el subjecte. |
Cada vegada és més fàcil trobar dispositius que incorporin un lector d'empremtes dactilars. Fa uns anys només els grans edificis d'oficines o les centrals de policía disposaven d'aquests sensors. Actualment és fàcil veure ordinadors portàtils que en disposin, i que a part del mot de pas requereixin de l'empremta digital de l'usuari per poder accedir al sistema.
Aquest artícle preten explicar el funcionament bàsic d'aquest tipus de dispositius, com capten les mostres biomètriques, quines característiques s'analitzen i quan acostumen a fallar. D'aquesta manera s'intenta fer més comprensible una tecnologia que actualment es va implantant i que cada cop serà més familiar per tothom.
Taula de continguts |
[edita] Empremtes dactilars
Les empremtes dactilars són una característica completament aleatòria, que per tant ens representen a cadascun de nosaltres de forma clara. Els sensors de reconeixament d'empremtes aprofiten aquesta peculiaritat i gràcies a això i sense necessitat de dur cap objecte al damunt ni recordar cap password, tothom porta incorporat a la punta del dit un sistema d'identificació com podria ser una tarjeta de crèdit.
El motiu pel qual la gent té empremtes digitals, com gairebé tot, l'hem d'anar a buscar durant el procés d'evolució de l'home. En aquells temps on no hi havia masses eines l'èxit a l'hora de treballar el determinava l'habilitat amb les mans, i quan s'havien d'agafar coses el dibuix que formen les empremtes digitals facilitava les coses. De la mateixa manera que passa amb el dibuix d'un pneumàtic, facilitant l'agafada a la carretera.
Apart del ADN, innumerables factors de l'entorn així com la posició del fetus en el moment de la formació, determinen la forma dels dits i de la mateixa manera queden determinats tots els solcs i crestes que constitueixen les empremtes dactilars. Aquest procés tan caòtic ple de variables que no es poden controlar, fa que virtualment no hi hagi dues empremtes iguals, ni tan sols entre bessons i que sempre es puguin trobar petites diferències entre dos patrons diferents.
Aquesta és la idea bàsica de l'anàlisi d'empremtes dactilars, tant en sistemes de seguretat com en investigació policial. Un escànner s'encarrega de pendre les mostres biomètriques i el sistema les compara amb altres mostres emmagatzemades. En les següents seccions s'explica el funcionament d'aquest tipus de sistemes.
[edita] Escanejament òptic
L'escanejament òptic es basa en la utilització de detectors de dispositiu d'acoblament de càrrega CCD (charge coupled device), uns sensors que disposen d'una matriu de díodes foto-sensibles que generen un senyal elèctric en funció de la quantitat de llum que incideix sobre ells. És el mateix tipus de detector que utilitzen les càmeres digitals d'avui en dia i normalment es realitza el mateix processat per tal de disposar d'una imatge digitalitzada, en aquest cas, d'una empremta dactilar.
El procés d'escanejament comença quan es disposa el dit damunt el sensor. Normalment hi ha una petita plataforma de vidre que permet no danyar cap element del sensor. A sota d'aquesta petita finestra de vidre hi ha el detector CCD i també una font de llum pròpia del sensor. Aquesta font de llum, típicament també és una matriu de píxels, però en aquest cas de díodes emisors de llum (LED o light-emitting diodes). Serveixen per il·luminar les crestes i solcs del dit i a la vegada provoquen que la imatge resultant estigui invertida (amb zones fosques on ha reflexat més llumy i zones clares on hi havia un solc i per tant se'n ha absorbit més).
Abans de realitzar la comparació el sensor evalua la imatge obtinguda pel CCD per tal de determinar si és vàlida. Per fer-ho simplement calcula quin és el valor mig de lluminositat de la imatge, o analitza els valors màxims que pren la imatge en una petita mostra. Si determina que la imatge és massa fosca o massa clara la descarta i intenta ajustar el temps d'exposició del sensor CCD per tal que entri més o menys llum. Una vegada s'ha ajustat el temps d'exposició el sensor intenta captar una altra imatge i torna a comprovar que aquesta sigui vàlida. Una vegada s'ha comprovat que la imatge presenta bona quantitat de llum s'analitza la definició de la imatge obtinguda. Això es fa examinant els canvis horitzontals i verticals de la imatge. Si te bona definició, una exploració vertical o horitzontal hauria de trobar els canvis de llum que hi ha quan passem d'un solc a una cresta, per tant el resultat haurien de ser seccions consecutives de tons molt clars i tons molt foscos.
Una vegada s'han realitzat aquestes comprovacions l'escanejament òptic ja s'ha realitzat i aleshores es procedeix a l'anàlisi i posterior comparació de les característiques trobades.
[edita] Escanejament capacitiu
L'escanejament capacitiu té el mateix objectiu que l'òptic, obtenir una imatge clara de l'empremta que es vol anlitzar. En aquest tipus d'escanejament en comptes d'un sensor foto-sensible es disposen una sèrie de plaques conductores aparellades (formant un condensador) en una superfície, dins d'una capa que actua com aïllant. En funció del contacte que hi fa la pell s'indueix més o menys tensió a la sortida de cada píxel.
El diagrama següent explica millor el seu funcionament:
El sensor es composa, a part de les plaques conductores, per un seguit de circuits integrats. Cada conjunt plaques, circuit forma una cel·la del sensor, o el que és el mateix un píxel de la imatge resultant. El circuit integrat bàsicament sol ser un amplificador operacional, amb una tensió de referència d'entrada i una realimentació a través de les plaques del condensador. Aquest circuit actua com a integrador i la pell de les crestes actua com a material dielèctric pel condensador. Això fa que quan entre dues plaques hi ha una cresta la capacitat del condensador sigui diferent a quan entre aquestes hi ha aire (un solc de l'empremta), concretament aquesta capacitat és més elevada en el cas de la cresta. La capacitat dels condensadors de cada cel·la determina la tensió final induïda a la sortida de cada integrador. Primer s'actuen els resets de cada cel·la per tal de descarregar els condensadors i una vegada el sistema esta equilibrat, es pot procedir a la lectura de l'empremta. Una vegada s'han carregat, es llegeixen els voltatges de sortida de cada cel·la i a partir d'aquests es reconstrueix l'empremta mitjançant una imatge, posteriorment digitalitzada. També en aquest tipus d'escanejament es fa un preprocessat per tal de descartar mostres dolentes i fer reajustaments del sistema.
La principal avantatge que prensenta l'escanejament capacitiu respecte el sistema d'escanejament òptic, és que aquest últim és més succeptible a mostres fraudolentes. Al captar una imatge a través de la llum, hom podría situar davant del sensor una fotografía d'una empremta i aconseguir ser acceptat pel sistema. L'escanejament capacitiu requereix contacte directe amb la pell i per tant és més robust en front d'atacs que intentin burlar-lo. Per altra banda els circuits semiconductors que empren són molt més compactes que els sensors CCD, amb la qual cosa el dispositiu final resulta més robust i de dimensions més petites.
[edita] Escanejament per radiofreqüència
El següent diagrama explica el funcionament d'aquest tipus de sensors:
En aquest tipus d'escanejament s'aplica un petit camp de ràdiofreqüència entre dues capes conductores. Una d'elles s'aïlla de manera que queda oculta dins del sensor i a l'altra, accessible des de fora, és on hi fa contacte el dit en captar una mostra biomètrica. La capa que queda aïllada s'anomena pla de referència i el camp electromagnètic que es forma entre les dues capes fa que s'indueixi la forma de la capa conductora on situem el dit al corrent altern. El sensor també disposa de minisensors per cada placa que ajuden a mesurar el contorn del camp. De la mateixa manera que en el cas capacitiu aquest camp induit es converteix a tensió gràcies al seguit d'amplificadors que se situen per sota de cada cel·la. Com en els casos anteriors una vegada s'obté la imatge, aquesta és acondicionada per una etapa de preprocessat que en descartarà les mostres dolentes.
[edita] Anàlisi
Quan el sistema disposa de bones imatges per les mostres entrants, així com de bones mostres (imatges) a la base de dades es procedeix a l'anàlisi de les mostres i posterior comparació. S'ha de tenir en compte que normalment no és possible realitzar una comparació d'imatges superposant-les i intentant trobar-hi semblances. La posició del dit a l'hora de prendre la mostra així com altres factors faran que molts cops, dues imatges de la mateixa mostra siguin aparentment diferents. Per això i perquè aquest procediment de comparació entre imatges de mida força gran comportaria un cost computacional elevat, normalment s'usen altres procediments per dur a terme l'anàlisi de mostres:
- Basat en detalls: En aquest mètode una sèrie d'algorismes intenten trobar petites zones de la imatge on s'hi puguin identificar detalls. Aquests detalls poden ser bifurcacions duna cresta o un solc, així com punts, illes, llacs (cas contrari de les illes) o qualsevol forma que es vulgui considerar. Una vegada se situen aquests detalls sobre la imatge, es codifiquen i s'intenten trobar en les imatges emmagatzemades a la base de dades.
- Basat en correlació: Tenint en compte el procediment comentat al principi, el mètode de la correlació intenta fer una comparació entre imatges de la mateixa forma. En aquest cas no es pren tot el conjunt de la imatge sinó que es parteix d'un punt de partida (referència) i a partir d'aquí es fa una correlació amb les imatges a comparar, tenint en compte translacions o rotacions que hagi pogut patir la imatge original. Es podria dir que aquest mètode suposa una millora respecte el dels detalls ja que pot partir d'un detall com a punt de referència i acabar d'afinar la comprovació per certificar que realment és la mateixa empremta digital.
