Parmak İzi Okuyucu Nasıl Çalışır? Optik, Kapasitif ve Ultrasonik Okuyucular

Parmak izi okuyucu güvenlik uygulamalarında en sık kullanılan teknolojilerden biridir. Uygulamanın temeli bir kişinin parmak özelliklerini taramak ve benzersiz dijital bir kod oluşturmaktır. Ana prensip bu olsa da parmak izinin özelliklerini taramak için birçok farklı teknoloji kullanılabilir. Önemli olan parmak izini güvenilir bir şekilde okumak ve böylece dijital bir görüntüye dönüştürülebilmektir.

Bu makalemizde optik, ultrasonik ve kapasitif sensörleri kullanan en popüler parmak izi tarama teknolojilerini inceleyeceğiz.

Optik okuyucular

Optik parmak izi okuyucu teknolojisi parmak izlerini yakalamak ve karşılaştırmak için kullanılan en eski yöntemdir. Adından da anlaşılacağı gibi, bu teknik, optik görüntünün çekilmesine ve görüntünün en açık ve en karanlık alanlarını benzersiz desenleri tespit etmek için algoritmalar kullanmaya dayanır.

Optik tarayıcılar, parmak izindeki çizgileri tespit etmek için bir ışık kaynağı ve sensör kullanır. Kameralarda olduğu bu sensörler de çözünürlüğe sahiptir ve çözünürlük ne kadar yüksek olursa, sensör parmağınız hakkında daha iyi ayrıntılara ulaşabilir ve güvenlik düzeyini artırabilir. Sensörler normal bir kameradan farklı olarak çok daha yüksek kontrastlı görüntüler yakalar. Tarayıcılar tipik olarak bu ayrıntıları yakın bir şekilde yakalamak için inç başına çok yüksek bir diyot sayısına sahiptir. Parmak tarayıcıya yerleştirildiğinde çok karanlıktır, bu nedenle sensöre yerleştirildiğinde, parmak izi modelini aydınlatmak ve vurgulamak için bir ışık kaynağı kullanılır. Buradaki zorluk, çok küçük ayırt edici özelliklere sahip parmak izlerinin yanı sıra tarama yüzeyinin temiz tutulmasıdır. Örnek olarak, sistem yıpranmış parmak izlerini okumakta zorluk çekebilir.

Optik tarayıcılar ile en büyük dezavantajı, onları kandırmanın zor olmamasıdır. Teknoloji sadece 2D resim çeker ve bu özel tasarımı kandırmak için protez ve hatta yeterince iyi kalitede başka resimler kullanılabilir. Bu tür tarayıcılar, en hassas ayrıntılarınıza işleyebilecek kadar güvenli değildir.

Kapasitif okuyucular

Bugün kullanılan en yaygın parmak izi tarayıcısı tipi kapasitif tarayıcıdır. Bu tarayıcılar bir parmak izinin geleneksel bir görüntüsünü oluşturmak yerine, veri toplamak için küçük kapasitör devreleri kullanır. Kondansatörler elektrik yükünü depolayabildiği için, onları tarayıcı yüzeyindeki iletken plakalara bağlayarak parmak izinin ayrıntılarını izlemek için kullanılabilmelerini sağlar.

Kapasitif sensörler, baskının görüntüsünü yakalamak için parmak izinin yüksek ve alçak kısımları arasındaki mesafeyi kullanır, epidermal seviyesini ölçer ve çoğu durumda optik tarama sistemlerinden daha iyi sonuçlar verir. Kapasitif sistemler pasif ve aktif sistemler olarak ayrılır.

Pasif kapasitif okuyucular

Pasif bir kapasitans sensörü, deri yüzeyi veya dermal tabakanın altındaki tabaka üzerindeki parmak izi modellerinin bir görüntüsünü algılar. Kapasitif sensör pikselleri, sensör dizisinin çoklu noktalarındaki kapasitansı ölçmek için kullanılır. Parmak izi okuyucu, çıkıntıların ve oyukların uzaklığı tarafından yaratılan kapasitans değişiminin ölçerek verileri oluşturulur.

Aktif kapasitif okuyucular

Bir kapasite kapasitans sensörleri, ölçüm gerçekleşmeden önce cilde voltaj uygulayan bir şarj döngüsünü kullanır. Gerilim uygulaması etkin kapasitörü şarj eder, parmak ve sensör arasındaki dermal deri tabakasındaki çıkıntı yollarını izler. Deşarj tabakasında, dermal katman ve algılayıcı eleman üzerindeki voltaj, kapasitansı hesaplamak için bir referans gerilimle karşılaştırılır. Bu ise parmak izi okuyucu için temiz, hasarsız epidermal cilt ve temiz bir algılama yüzeyi ihtiyacını ortadan kaldırır.

Yakalanan dijital veriler daha sonraki bir tarihte bir karşılaştırma için analiz edilebilir. Bu tasarım hakkında özellikle akıllı olan şey, optik bir tarayıcıya kıyasla kandırılmasının daha zor olmasıdır. Çünkü, bir resim ya da protez farklı malzemelerden yapılır ve kapasitördeki farklı değişiklikler kaydedilir. Kapasitif tarayıcılar için gerçek güvenlik riskleri, donanım veya yazılım saldırılarından gelir.

Algılama devresindeki daha fazla sayıda bileşen nedeniyle, kapasitif tarayıcılar biraz daha pahalıdır.

Ultrasonik okuyucular

Ultrasonik parmak izi okuyucu, parmak izinin görsel görüntüsünü oluşturmak için tıbbi ultrasonografide kullanılan benzer bir teknolojiden faydalanır. Bu sensörler, epidermal deri tabakasına nüfuz etmek için çok yüksek frekanslı ses dalgaları kullanır. Donanım, parmak izinin ayrıntılarını yakalamak için, hem ultrasonik bir verici hem de bir alıcıdan oluşur. Tarayıcıya yerleştirilen parmağa karşı ultrasonik bir darbe iletilir. Bu darbenin bir kısmı emilir ve bir kısmı parmak izlerine özgü olan sırtlar, gözenekler ve diğer detaylara bağlı olarak sensöre geri döner.

Ses dalgaları ise piezoelektrik dönüştürücüler kullanılarak üretilir. Yansıyan enerji de piezoelektrik malzemeler kullanılarak ölçülür. Dermal deri tabakası, parmak izinin aynı karakteristik desenini sergilediğinden, yansıyan dalga ölçümleri, parmak izinin bir görüntüsünü oluşturmak için kullanılabilir. Ultrasonik tarayıcılar optik sistemlerden daha güvenilir bir görüntü sağlar.

Parmak izi veri modeli

Yeni sistemler sadece parmak izi modeli tarafından tanımlanan anahtar veri noktalarını yakalar. Bilginin bu dijital gösterimi çok daha az ayrıntı içerir, bu yüzden gerçek parmak izi görüntüsünü yeniden oluşturmak için kullanılamaz. Bu yöntem daha az depolama alanı gerektirir ve daha güvenlidir.

Bir kişi parmak izi okuma sistemine kaydedildiğinde, benzersiz parmak izi maskesi kişi hakkında başka bilgilerle birlikte saklanır. Daha sonra kişinin parmak izi tekrar okunduğunda, kodlanmış şablon veri tabanındaki tüm insanlarla karşılaştırılır. Bir kodun diğerleriyle karşılaştırılması, parmak izi okuyucularının kapıları kontrol etmesini sağlar. Telefonunuza veya bilgisayarınıza erişim sağlamak için daha basit bir algoritma kullanılır. Bu durumda, karşılaştırma birebirdir ve parmak iziniz sistemde depolanmış sadece bir desenle onaylanır.

Parmak izi okuyucuları ve güvenlik

Bazı parmak izi okuyucuları bilgisayar korsanlarına karşı hassastır. 3D modelleme hileleri kullanılarak, parmak izi okuyucularının kandırılabileceği defalarca ispatlandı. Parmak izlerinin aşınmış veya hasar görmüş olması da güvenlik sorunudur. Bu durumda çok modlu biyometrik okuyuculara olan ihtiyaç artar. Çok modlu sistemler, yüz tanıma, damar okuma ve hatta yakınlık bilgilerini de ekler. Böylece birden fazla biyometrik ölçüm kullanılarak, güvenilirlik artırılır.