اسكنر اثر انگشت كنترل دسترسي در دستگاه هاي كنترل دسترسي كه بر پايه اثر انگشت است، استفاده مي‌شود، در اين مقاله قصد داريم تا نحوه كار كردن اين دستگاه را به شما توضيح دهيم.
فناوري بيومتريك بر پايه اثر انگشت
فناوري تشخيص هويت بيومتريك، بر پايه شناسايي افراد به وسيله شناسه‌هاي زنده و پوياي آنها شامل؛ اثرانگشت، مشخصات صورت، تن صدا، هندسه دست و ويژگي هاي عنبيه چشم خلق شده است. در فناوري كنترل بر پايه بايومتريك، يكي از مقياس‌هاي پركاربرد در تشخيص هويت افراد، اثرانگشت است.
چرا اثر انگشت در سيستم‌هاي كنترل دسترسي استفاده مي‌شود؟
اثرانگشت به صورت فيزيكي از پستي و بلندي‌هايي تشكيل شده است؛ كه در هر انسان به يك شكل (يكتا) مي‌باشد و الگوي فيزيكي هر انگشت از ديگر انگشتان كاملا متفاوت است. از ديگر شاخصه‌هاي فوق‌العاده اثر انگشت، بايد به اين نكته اشاره كرد كه در كليه انسان‌هاي موجود در كره زمين اثر انگشت تمام افراد متمايز از بقيه است و شما به هيچ عنوان افرادي را نخواهيد يافت كه اثر انگشت آنها مشترك باشد، به‌دليل اين ويژگي‌ها، از اثر انگشت در سيستم‌هاي كنترل دسترسي (اكسس كنترل) استفاده مي‌شود.
اسكنر اثر انگشت كنترل دسترسي
امروزه در بسياري از ابزارآلات هوشمند، مانند گوشي‌هاي تلفن همراه (موبايل)، لپ‌تاپ‌ها و ساير تجهيزات ديجيتالي از سنسور اثر انگشت استفاده شده است. كافي است لحظه‌اي انگشت خود را بر روي سنسور اثر انگشت قرار دهيد تا هويت شناسايي شود و قفل دستگاه كنترل دسترسي براي شما بازگردد. اين سنسورها، از پر‌كاربرد‌ترين ابزار‌هاي فناوري بيومتريك هستند كه به‌وسيله آن افراد شناسايي و در سيستم‌هاي كنترل دسترسي طبقه بندي مي‌شوند و يا مورد تجزيه و تحليل قرار مي‌گيرند.
الگوي اثر انگشت در سيستم كنترل دسترسي
اثر انگشت، جز شناسه‌هاي پركاربرد در سيستم تشخيص هويت بيومتريك است؛ چرا كه به سرعت قابل شناسايي است و به دليل يكتا بودن آن رهگيري و رديابي آساني نيز دارد. همانطور كه در بالاتر ذكر شد؛ در كل كره زمين هيچ اثر انگشت مشتركي نخواهيد يافت؛ حالا انگشت خود را ببينيد و الگوي اثرانگشت را به دقت بررسي كنيد. به خطوط دايره شكلي كه از يك طرف وارد و از محوري ديگر خارج مي‌شوند؛ حلقه گفته مي‌شود. در سمت ديگر انگشت (گوشه‌ها) الگوي متفاوت‌تري وجود دارد كه بيضي شكل است؛ اين بيضي ها نيز از سمتي وارد و در انتهاي انگشت حول محور مشخصي خارج مي‌شوند.
فرآيند تشخيص اثرانگشت در اسكنر (ريدر) اثر انگشت
تشخيص اثر انگشت، شامل برداشتن يك تصوير با استفاده از اسكنر است، سپس به صورت ديجيتالي با عكس فوري ذخيره شده از اثرانگشت شما مقايسه مي‌شود. پردازنده اسكنر، شباهت‌ها و تفاوت‌هاي الگوي اثر انگشت ورودي را با الگوي اوليه مقايسه مي‌كند. نكته مهمي كه بايد به آن توجه شود اين است كه اسكنر تصوير كاملي از اثر انگشت را ذخيره نمي‌كند و تنها اطلاعات خاص اثر انگشت را به صورت باينري (صفر و يك) در حافظه خود ذخيره مي‌نمايد.
بسياري از فناوري‌هاي شناسايي اثرانگشت، توسعه و ايجاد شده است اما فقط تعداد كمي از آنها مورد بهره‌برداري و استفاده در سيستم‌هاي حفاظت الكترونيك به خصوص سيستم‌هاي كنترل دسترسي قرار گرفته‌اند. در ادامه به برخي از آنها اشاره مي‌شود.
انواع اسكنر اثر انگشت
در ادامه مطلب انواع اسكنر را بررسي خواهيم كرد:
اسكنر انگشت نوري (Optical)
در اين نوع از اسكنر (ريدر) براي گرفتن عكس از اثر انگشت از نور مرئي (قابل مشاهده با چشم انسان) استفاده مي‌شود. در اين روش، از LED (ديود‌هاي نوراني)، براي روشن كردن انگشتي كه روي صفحه شيشه‌اي (شيشه ريدر يا اسكنر) قرار داده مي‌شود، استفاده مي‌گردد. نوري كه از انگشت منعكس مي‌شود به قطعه‌اي به نام سي‌سي‌دي (CCD) موجود در اسكنر مي‌تابد.
سي‌سي‌دي (CCD) همان قطعه‌اي است كه در دوربين‌هاي فيلمبرداري و دوربين‌هاي مدار‌بسته نيز استفاده مي‌شود. سي‌سي‌دي، اساساً مجموعه‌اي از پيكسل ها است كه به دليل افت نور بر روي آن واكنش نشان مي‌دهد و سيگنال‌هاي الكتريكي متناسبي در CCD توليد مي‌شود. سپس، اين سيگنال‌ها پردازش مي‌شوند تا يك اثر ديجيتالي از انگشت شما ايجاد شود كه به عنوان اسكن زنده شناخته مي‌شود.
نحوه كار اسكنر اثرانگشت اپتيكال (نوري)
همانطور كه گفته شد در سنسور اثر انگشت تصويري ايجاد مي‌شود. تصوير معكوس ايجاد شده توسط حسگر انگشت، برجستگي‌ها را نشان مي‌دهد، مناطق مرتفع‌تر اثر انگشت با رنگ تيره و مناطق پست‌تر با رنگ روشن مشخص مي‌شود كه مي‌توان آن را مانند يك تصوير سياه و سفيد شبيه سازي كرد. يك مسئله مهم كه كيفيت اسكن را با مشكل روبرو مي‌كند اين است كه اثرانگشت فرد موردنظر به دليل سوختگي از بين رفته باشد، اثر انگشت‌ها ضعيف يا پاك شده باشد و يا انگشتان كثيف باشند؛ اين باعث مي‌شود دقت اسكنر اثرانگشت كاهش يابد. شايان ذكر است كه در انواع ديگر حسگر‌ها مانند سنسور‌هاي خازني (Capacitive) و سنسور‌هاي اولتراسونيك (Ultrasonic) راه حلي براي اين مشكل ارائه شده است.
در نهايت، تصوير نهايي توليد شده بايد از سطح تاريكي مناسب و وضوح كافي براي كسب صلاحيت برخوردار باشد. اگر نتواند استانداردها را پاس كند، تصوير كنار گذاشته مي‌شود (اثرانگشت گرفته شده باطل مي‌شود) و تنظيمات سنسورها براي دريافت اثر انگشت مناسب در اسكن بعدي تنظيم مي‌شود.
اسكنر انگشت خازني (capacitive)
اين حسگر با استفاده از خاصيت بار الكتريكي بر روي انگشتان دست كار مي‌كند؛ اين بار الكتريكي توسط تراشه نيمه هادي كه در حسگر است، بوجود مي‌آيد. اين تراشه داراي سلول‌هاي كوچكي در داخل خود مي‌باشد كه از خازن‌ها و يك تقويت كننده برعكس به عنوان بخشي از يك مدار الكتريكي معروف به يكپارچه‌ساز تشكيل شده است.
همانطور كه در شكل ديده مي‌شود، مثلث، تقويت كننده وارونه است كه داراي يك ترمينال غير معكوس به زمين و يك ترمينال معكوس متصل به ولتاژ مرجع است. ترمينال معكوس همچنين، به يك حلقه بازخورد (فيدبك) متصل است كه داراي دو صفحه خازن مي‌باشد. اين صفحات خازن در آنها شارژ ذخيره مي‌شود و در حقيقت انگشت شما به عنوان خازن سوم عمل مي‌كند.
پوست انسان داراي يك ساختار سلول است كه يك لايه عايق بين برجستگي و خازن را اعمال مي‌كند. براي پستي‌هاي انگشت، هواي پر شده از شكاف مانند يك عايق عمل مي‌كند. عايق موجود در بين صفحات خازن ماده اي غير رسانا است؛ يعني جريان الكتريسيته از طريق آن محدود مي‌شود.
با اختلاف ولتاژهاي به‌وجود آمده در صفحات خازن، اسكنر متوجه پستي و بلندي‌هاي اثرانگشت مي‌شود. به دنبال مراحل مشابه، اسكنر اثر انگشت يك الگوي كلي از برجستگي ها و فرورفتگي‌هاي انگشت را پيدا مي‌كند كه به آن كمك مي‌كند تا تصويري از اثر انگشت را تشكيل دهد.
در طي مراحل احراز هويت، اثر انگشت تازه به دست آمده با نسخه ذخيره شده قبلي مقايسه مي‌شود تا دسترسي به دستگاه يا ساختمان فراهم شود.
اسكنر اثرانگشت خازني چگونه كار مي‌كند؟
در طي مراحل احراز هويت شخص مورد نظر، اثر انگشت تازه به دست آمده با نسخه ذخيره شده قبلي مقايسه مي‌شود تا به بخش مركزي سيستم كنترل تردد ارسال گردد. يكي از مزاياي اسكنر‌هاي خازني نسبت به نمونه هاي نوري اين است كه نمي‌توان با استفاده از تصوير انگشت (اثر انگشت ساختگي به هرگونه‌اي) سيستم را فريب داد، در واقع بايد انگشت واقعي بر روي اسكنر خازني قرار بگيرد تا اجازه دسترسي صادر شود.
يكي از بدترين تقلب‌ها در سيستم اسكنر اثرانگشت، قطع كردن انگشت شخص مورد نظر و سو استقاده از آن است كه در ريدرهاي خازني اين اسكن انگشت بي‌جان انجام نمي‌شود، همچنين قطع كردن انگشت كاري غير ممكن است.
اسكنر(ريدر) انگشت اولتراسونيك (ultrasonic)
اين اسكنر با استفاده از امواج فرا صوت (فناوري مشابه‌اي كه در دستگاه سونوگرافي استفاده مي‌شود.) كار مي‌كند. مبدل پيزوالكتريك نصب شده در داخل اسكنر، پالس‌هاي فراصوت را روي انگشتي كه بالاي آن قرار دارد بازتاب مي‌كند. امواج پرتاب شده به سمت سنسور (اسكنر) بازتاب مي‌شوند و سپس براي ايجاد يك تصوير ديجيتالي از اثر انگشت، تجزيه و تحليل مي‌شوند.
همانطور كه در بالاتر ذكر شد، پوست داراي خاصيت الكتريكي است؛ اما يك مورد ارزشمند ديگر اين است كه، ويژگي‌هاي اثر انگشت شما در اعماق انگشتان شما وجود دارد كه به اسكنر اولتراسونيك كمك مي‌كند، عكس‌هاي انگشت شما را بگيرد، حتي اگر انگشت شما ساييده، خراشيده يا كثيف باشد، يعني حتي اگر اثرانگشت كاربر ضعيف باشد، ريدر اولتراسونيك توانايي اسكن اين نوع انگشت‌ها را دارد. چيزي كه اسكنر نوري از انجام آن بي‌بهره بود.
حسگر اولتراسونيك ميزان شدت را براي پالس‌هاي منعكس شده از نقاط مختلف انگشت محاسبه مي‌كند و تصويري از اثر انگشت شما ايجاد مي‌شود. در حقيقت با كمي و زيادي شدت بازتابش امواج فراصوت بر روي ريدر، اثرانگشت كاربر ترسيم مي‌گردد و به سيستم كنترل دسترسي ارسال مي‌شود.
منابع:
https://tigerteco.com/access-control
https://tigerteco.com/access-control-scanner
راهنماي جامع براي شناخت انواع ريدر كنترل دسترسي