اسکنر اثر انگشت کنترل دسترسی چگونه کار می‌کند؟

اسکنر اثر انگشت کنترل دسترسی در دستگاه‌ های کنترل دسترسی که بر پایه اثر انگشت است، استفاده می‌شود، در این مقاله قصد داریم تا نحوه کار کردن این دستگاه را به شما توضیح دهیم.

فناوری بیومتریک بر پایه اثر‌ انگشت

فناوری تشخیص هویت بیومتریک، بر پایه شناسایی افراد به‌ وسیله شناسه‌های زنده و پویای آن‌ها شامل؛ اثر‌انگشت، مشخصات صورت، تن صدا، هندسه دست و ویژگی های عنبیه چشم خلق شده ‌است. در فناوری کنترل بر پایه بایومتریک، یکی از مقیاس‌های پرکاربرد در تشخیص هویت افراد، اثر‌انگشت است.

چرا اثر انگشت در سیستم‌های کنترل ‌دسترسی استفاده می‌شود؟

اثر‌انگشت به صورت فیزیکی از پستی و بلندی‌هایی تشکیل شده است؛ که در هر انسان به یک ‌شکل (یکتا) می‌باشد و الگوی فیزیکی هر انگشت از دیگر انگشتان کاملا متفاوت است. از دیگر شاخصه‌های فوق‌العاده اثر‌ انگشت، باید به این نکته اشاره کرد که در کلیه انسان‌های موجود در کره زمین اثر انگشت تمام افراد متمایز از بقیه است و شما به هیچ‌ عنوان افرادی را نخواهید یافت که اثر ‌انگشت آن‌ها مشترک باشد، به‌دلیل این ویژگی‌ها، از اثر‌ انگشت در سیستم‌های کنترل‌ دسترسی (اکسس‌ کنترل) استفاده می‌شود.

اسکنر اثر انگشت کنترل دسترسی

امروزه در بسیاری از ابزارآلات هوشمند، مانند گوشی‌های تلفن همراه (موبایل)، لپ‌تاپ‌ها و سایر تجهیزات دیجیتالی از سنسور اثر‌ انگشت استفاده شده است. کافی است لحظه‌ای انگشت خود را بر روی سنسور اثر ‌انگشت قرار دهید تا هویت شناسایی شود و قفل دستگاه کنترل دسترسی برای شما بازگردد. این سنسورها، از پر‌کاربرد‌ترین ابزار‌های فناوری بیومتریک هستند که به‌وسیله آن افراد شناسایی و در سیستم‌های کنترل دسترسی طبقه بندی می‌شوند و یا مورد تجزیه ‌و ‌تحلیل قرار می‌گیرند.

اسکنر اثر انگشت کنترل دسترسی

الگوی اثر‌ انگشت در سیستم کنترل دسترسی

اثر انگشت، جز شناسه‌های پرکاربرد در سیستم تشخیص هویت بیومتریک است؛ چرا که به ‌سرعت قابل شناسایی است و به ‌دلیل یکتا بودن آن رهگیری و ردیابی آسانی نیز دارد. همانطور که در بالاتر ذکر شد؛ در کل کره زمین هیچ اثر ‌انگشت مشترکی نخواهید یافت؛ حالا انگشت خود را ببینید و الگوی اثر‌انگشت را به دقت بررسی کنید. به خطوط دایره شکلی که از یک طرف وارد و از محوری دیگر خارج می‌شوند؛ حلقه گفته می‌شود. در سمت دیگر انگشت (گوشه‌ها) الگوی متفاوت‌تری‌ وجود دارد که بیضی شکل است؛ این بیضی ها نیز از سمتی وارد و در انتهای انگشت حول محور مشخصی خارج می‌شوند.

فرآیند تشخیص اثر‌انگشت در اسکنر (ریدر) اثر انگشت

تشخیص اثر انگشت، شامل برداشتن یک تصویر با استفاده از اسکنر است، سپس به ‌صورت دیجیتالی با عکس فوری ذخیره شده از اثر‌انگشت شما مقایسه می‌شود. پردازنده اسکنر، شباهت‌ها و تفاوت‌های الگوی اثر ‌انگشت ورودی را با الگوی اولیه مقایسه می‌کند. نکته مهمی که‌ باید به‌ آن توجه شود این است ‌که اسکنر تصویر کاملی از اثر انگشت را ذخیره نمی‌کند و تنها اطلاعات خاص اثر‌ انگشت را به صورت باینری (صفر و یک) در حافظه خود ذخیره می‌نماید.

بسیاری از فناوری‌های شناسایی اثر‌انگشت، توسعه و ایجاد شده است اما فقط تعداد کمی از آن‌ها مورد بهره‌برداری و استفاده در سیستم‌های حفاظت الکترونیک به ‌خصوص سیستم‌های کنترل دسترسی قرار گرفته‌اند. در ادامه به ‌برخی از آن‌‌‌‌‌ها اشاره می‌شود.

انواع اسکنر اثر‌ انگشت

در ادامه مطلب انواع اسکنر را بررسی خواهیم کرد:

اسکنر انگشت نوری (Optical)

در این نوع از اسکنر‌ (ریدر) برای گرفتن عکس از اثر انگشت از نور مرئی (قابل مشاهده با چشم انسان) استفاده می‌شود. در این روش، از LED (دیود‌های نورانی)، برای روشن ‌کردن انگشتی که روی صفحه شیشه‌ای (شیشه ریدر یا اسکنر) قرار داده می‌شود، استفاده می‌گردد. نوری که از انگشت منعکس می‌شود به قطعه‌ای به نام سی‌سی‌دی (CCD) موجود در اسکنر می‌تابد.

سی‌سی‌دی (CCD) همان قطعه‌ای است که در دوربین‌های فیلمبرداری و دوربین‌های مدار‌بسته نیز استفاده می‌شود. سی‌سی‌دی، اساساً مجموعه‌ای از پیکسل ها است که به ‌دلیل افت نور بر‌ روی آن واکنش نشان می‌دهد و سیگنال‌های الکتریکی متناسبی در CCD تولید می‌شود. سپس، این سیگنال‌ها پردازش می‌شوند تا یک اثر دیجیتالی از انگشت شما ایجاد شود که به عنوان اسکن زنده شناخته می‌شود.

نحوه کار اسکنر اثر‌انگشت اپتیکال (نوری)

همانطور که گفته شد در سنسور اثر‌ انگشت تصویری ایجاد می‌شود. تصویر معکوس ایجاد شده توسط حسگر انگشت، برجستگی‌ها را نشان می‌دهد، مناطق مرتفع‌تر اثر‌ انگشت با رنگ تیره و مناطق پست‌تر با رنگ روشن مشخص می‌شود که می‌توان آن را مانند یک تصویر سیاه و سفید شبیه سازی کرد. یک مسئله مهم که کیفیت اسکن را با مشکل روبرو می‌کند این است که اثر‌انگشت فرد موردنظر به دلیل سوختگی از بین رفته باشد، اثر انگشت‌ها ضعیف یا پاک شده باشد و یا انگشتان کثیف باشند؛ این باعث می‌شود دقت اسکنر اثرانگشت کاهش یابد. شایان ذکر است که در انواع دیگر حسگر‌ها مانند سنسور‌های خازنی (Capacitive) و سنسور‌های اولتراسونیک (Ultrasonic) راه حلی برای این مشکل ارائه شده است.

در نهایت، تصویر نهایی تولید شده باید از سطح تاریکی مناسب و وضوح کافی برای کسب صلاحیت برخوردار باشد. اگر نتواند استانداردها را پاس کند، تصویر کنار گذاشته می‌شود (اثر‌انگشت گرفته شده باطل می‌شود) و تنظیمات سنسور‌ها برای دریافت اثر ‌انگشت مناسب در اسکن بعدی تنظیم می‌شود.

نحوه کار اسکنر اثر‌انگشت نوری

اسکنر انگشت خازنی (capacitive)

این حسگر‌ با استفاده از خاصیت بار الکتریکی بر روی انگشتان دست کار می‌کند؛ این بار الکتریکی توسط تراشه نیمه هادی که در حسگر است، بوجود می‌آید. این تراشه دارای سلول‌های کوچکی در داخل خود می‌باشد که از خازن‌ها و یک تقویت کننده برعکس به ‌عنوان بخشی از یک مدار الکتریکی معروف به یکپارچه‌ساز تشکیل شده است.

همانطور که در شکل دیده می‌شود، مثلث، تقویت کننده وارونه است که دارای یک ترمینال غیر معکوس به زمین و یک ترمینال معکوس متصل به ولتاژ مرجع است. ترمینال معکوس همچنین، به یک حلقه بازخورد (فیدبک) متصل است که دارای دو صفحه خازن می‌باشد. این صفحات خازن در آن‌ها شارژ ذخیره می‌شود و در حقیقت انگشت شما به عنوان خازن سوم عمل می‌کند.

پوست انسان دارای یک ساختار سلول است که یک لایه عایق بین برجستگی و خازن را اعمال می‌کند. برای پستی‌های انگشت، هوای پر شده از شکاف مانند یک عایق عمل می‌کند. عایق موجود در بین صفحات خازن ماده ای غیر رسانا است؛ یعنی جریان الکتریسیته از طریق آن محدود می‌شود.

با اختلاف ولتاژهای به‌وجود آمده در صفحات خازن، اسکنر متوجه پستی و بلندی‌های اثر‌انگشت می‌شود. به دنبال مراحل مشابه، اسکنر اثر انگشت یک الگوی کلی از برجستگی ها و فرورفتگی‌های ‌انگشت را پیدا می‌کند که به آن کمک می‌کند تا تصویری از اثر انگشت را تشکیل دهد.

در طی مراحل احراز هویت، اثر انگشت تازه به دست آمده با نسخه ذخیره شده قبلی مقایسه می‌شود تا دسترسی به دستگاه یا ساختمان فراهم شود.

اسکنر اثر‌انگشت خازنی چگونه کار می‌کند؟

در طی مراحل احراز هویت شخص مورد نظر، اثر انگشت تازه به دست آمده با نسخه ذخیره شده قبلی مقایسه می‌شود تا به بخش مرکزی سیستم کنترل تردد ارسال گردد. یکی از مزایای اسکنر‌های خازنی نسبت به نمونه های نوری این است که نمی‌توان با استفاده از تصویر انگشت (اثر‌ انگشت ساختگی به هرگونه‌ای) سیستم را فریب داد، در واقع باید انگشت واقعی بر روی اسکنر خازنی قرار بگیرد تا اجازه دسترسی صادر شود.

یکی از بدترین تقلب‌ها در سیستم اسکنر اثرانگشت، قطع کردن انگشت شخص مورد نظر و سو استقاده از آن است که در ریدرهای خازنی این اسکن انگشت بی‌جان انجام نمی‌شود، همچنین قطع کردن انگشت کاری غیر ممکن است.

اسکنر(ریدر) انگشت اولتراسونیک (ultrasonic)

این اسکنر با استفاده از امواج فرا صوت (فناوری مشابه‌ای که در دستگاه سونوگرافی استفاده می‌شود.) کار می‌کند. مبدل پیزوالکتریک نصب شده در داخل اسکنر، پالس‌های فراصوت را روی انگشتی که بالای آن قرار دارد بازتاب می‌کند. امواج پرتاب شده به سمت سنسور (اسکنر) بازتاب می‌شوند و سپس برای ایجاد یک تصویر دیجیتالی از اثر انگشت، تجزیه و تحلیل می‌شوند.

همانطور که در بالاتر ذکر شد، پوست دارای خاصیت الکتریکی است؛ اما یک مورد ارزشمند دیگر این است که، ویژگی‌های اثر انگشت شما در اعماق انگشتان شما وجود دارد که به اسکنر اولتراسونیک کمک می‌کند، عکس‌های انگشت شما را بگیرد، حتی اگر انگشت شما ساییده، خراشیده یا کثیف باشد، یعنی حتی اگر اثر‌انگشت کاربر ضعیف باشد، ریدر اولتراسونیک توانایی اسکن این نوع انگشت‌ها را دارد. چیزی که اسکنر نوری از انجام آن بی‌بهره بود.

حسگر اولتراسونیک میزان شدت را برای پالس‌های منعکس شده از نقاط مختلف انگشت محاسبه می‌کند و تصویری از اثر انگشت شما ایجاد می‌شود. در حقیقت با کمی و زیادی شدت بازتابش امواج فراصوت بر روی ریدر، اثر‌انگشت کاربر ترسیم می‌گردد و به سیستم کنترل دسترسی ارسال می‌شود.