روش‌های دریافت اثر انگشت

در سیستم‌های شناسایی اثر انگشت، یک اثر انگشت را می‌توان بر اساس طریقه‌ی دریافت آن به دو دسته‌ی برون‌خط (آفلاین) و برخط (آنلاین) تقسیم کرد. دریافت آفلاین اثر انگشت معمولا به این صورت اتفاق می‌افتد که نوک انگشت به جوهر آغشته شده و به آرامی روی کاغذ فشار داده می‌شود. سپس نقش اثر انگشت از روی کاغذ به وسیله‌ی اسکنرهای معمول کاغذ اسکن شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد. حالت آفلاین هنوز هم در محیط‌های قضایی کاربرد پیدا می‌کند. در مقابل دریافت به صورت آنلاین که امروزه کاربرد بسیاری پیدا کرده اثر انگشت به وسیله‌ی قرار دادن نوک انگشت بر روی سطح حسگر دریافت می‌شود. نوع خاصی از اثر انگشت که در کاربردهای قضایی اهمیت بسیار زیادی دارد، اثر انگشت نهان (Latent) گفته می‌شود که آن را از صحنه‌ی جرم بدست می‌آورند. طبیعت پوست انسان به گونه‌ای است که همواره مقداری روغن در سطح آن وجود دارد. این موضوع باعث به جای ماندن اثرانگشت در سطوحی که انگشت با آن تماس داشته می‌شود. این اثر انگشت‌ها را با استفاده از مواد شیمیایی خاصی می‌توان ظاهر و ثبت کرد.

در ادامه هریک از دو نوع دریافت آفلاین و آنلاین را به صورت جداگانه بررسی می‌کنیم.

دریافت اثر انگشت به شیوه آفلاین

با وجود این که حدود 40 سال از معرفی حسگرهای اثر انگشت می‌گذرد، اما امروزه استفاده از اثر انگشت جوهری در استفاده‌های قضایی همچنان استفاده دارد. در این استفاده کاغدی که اثر انگشت جوهری بر روی آن گرفته به وسیله‌ی دستگاه‌های اسکن با کیفیت و با استفاده از دوربین‌های CCD اسکن می‌شوند. وضوح پیش‌فرض برای این نمونه عکس‌ها 500 dpi است. به هنگام ثبت اثر انگشت بر روی کاغذ، ممکن است برخی از اطلاعات اثر انگشت به علت استفاده‌ی بیش از اندازه از جوهر و یا کمبود جوهر از دست برود. در مقابل، مزیت استفاده از اثر انگشت جوهری این است که می‌توان به هنگام دریافت اثر انگشت، کل الگوی انگشت یک فرد را به صورت گسترده و تا مرز ناخن انگشت به دست آورد.  بدین ترتیب الگوی کامل اثر انگشت را به صورت باز شده‌ در اختیار خواهیم داشت. اطلاعات بیشتری نسبت به حالتی که اثر انگشت به کمک حسگر دریافت می‌شود در اختیارمان قرار خواهد گرفت.

دریافت اثر انگشت به شیوه آنلاین

در این حالت، اثرانگشت به کمک یک حسگر (اسکنر) و با قرار دادن انگشت روی آن دریافت می‌شود. مهم‌ترین بخش یک اسکنر اثر انگشت حسگر آن است؛ که در آن بخش تصویر اثر انگشت شکل می‌گیرد.

حسگرهای نوری

بازتاب داخلی کلی خنثی (FTIR: Frustrated Total Internal Reflection) قدیمی‌ترین و پراستفاده‌ترین تکنیک برای دریافت اثر انگشت تا به امروز است. در این روش، اثر انگشت بر روی سطح بالایی یک منشور شیشه‌ای قرار می‌گیرد. در این حالت برآمدگی‌های اثر انگشت به سطح می‌چسبند در حالی که فرورفتگی‌ها با فاصله‌ای مشخص نسبت به سطح شیشه‌ای قرار گرفته‌اند. منشور شیشه‌ای از سمت چپ به وسیله‌ی نوری که منتشر می‌شود روشن می‌شود. این نور در قسمت‌های فرورفتگی اثر انگشت بازتاب شده و در قسمت‌های برآمدگی (چسبیده به شیشه) جذب انگشت می‌شود. نور بازتاب شده از سمت راست منشور خارج شده و به وسیله‌ی یک عدسی در یک حسگر تصویر CCD یا CMOS متمرکز می‌شود. حسگرهای نوری تصویر بسیار خوبی از اثر انگشت در اختیارمان قرار می‌دهند. این امکان را دارند که سطح حسگر در آن‌ها بزرگ باشد.

حسگرهای حالت جامد (سیلیکونی)

این نوع از حسگرها که در دهه‌ی ۱۹۹۰ برای اولین بار مورد استفاده قرار گرفتند.خود از آرایه‌ای از پیکسل‌ها تشکیل شده‌اند. هر پیکسل به تنهایی یک حسگر است در این نوع حسگر کاربر به طور مستقیم سطح سیلیکون را لمس می‌کند.نیازی به هیچ‌گونه حسگر CMOS و یا CCD خارجی نیست. چهار تکنیک مختلف می‌تواند برای تبدیل اطلاعات فیزیکی به الکترونیکی به کار برده شود: خازنی، حرارتی، میدان الکتریکی و فشاربرقی (پیزوالکتریک). یک حسگر خازنی یک آرایه‌ی دو بعدی از صفحات کوچک خازنی است که در یک چیپ قرار گرفته‌اند. پوست انسان نقش صفحه‌ی دیگر هریک از خازن‌ها ایفا خواهد کرد.با قرارگیری انگشت، مقادیر بسیار اندک شارژ الکتریکی بین سطح انگشت و صفحات خازن ایجاد می‌شود. اندازه‌ی این شارژ الکتریکی در هر خازن به میزان فاصله‌ی بین انگشت و صفحات بستگی دارد. بدین وسیله می‌توان برای هر خازن تشخیص داد که برآمدگی انگشت بر روی آن قرار گرفته یا قرورفتگی آن و در نهایت بدین وسیله شکل اثر انگشت را دریافت کرد. حسگر‌های سیلیکونی به دلیل استفاده نکردن از بخش‌های نوری اندازه‌ی آن‌ها نسبتا کوچک است. به راحتی می‌توانند در بخشی از یک دستگاه جاسازی شوند. اما از طرف دیگر به علت قیمت بالای این حسگرها سطح حسگر اثر انگشت معمولا کوچک ساخته می‌شود.

حسگرهای صوتی

سیگنال‌های صوتی امکان نفوذ به داخل اشیا را دارند به شکلی که با هر تغییر محیط اندازه‌ی مشخصی از آن بازتاب می‌شود. در این نوع حسگرها، سیگنال‌های صوتی به سمت انگشت فرستاده می‌شوند و بازتاب آن‌ها از سطح انگشت ثبت می‌شود.از این سیگنال بازگشتی می‌توان برای تشکیل تصویر اثر انگشت استفاده کرد.این سیگنال‌ها می‌توانند از چربی و گرد و غباری که ممکن است در سطح انگشت وجود داشته باشد عبور کند. تصویری با کیفیت مناسب در اختیارمان قرار دهند. اما از طرفی بخش‌های مکانیکی این حسگر نسبت به سایر حسگرها بزرگ‌تر و اندکی گران‌تر می‌باشد.همچنین دریافت اثر انگشت چند ثانیه زمان می‌برد. به این دلیل این تکنولوژی در حال حاضر برای استفاده در مقیاس بالا مناسب نیست.

نسل جدیدی از حسگر‌های اثر انگشت نیز در حال شکل‌گیری هستند. یعنی بدون نیاز به لمس انگشت، نمایشی سه‌بعدی از اثر انگشت را ارائه می‌دهند.عکس‌های متعددی از انگشت از زوایای مختلف به کمک یک سیستم چند دوربینه گرفته می‌شود. به وسیله‌ی عکس‌های گرفته شده و بدون نیاز به تماس، یک مدل سه‌بعدی از اثر انگشت ساخته می‌شود. این تکنولوژی جدید حسگرها با توجه به این که نیازی به لمس انگشت ندارند، با مشکلات زیادی مقابله کرده است.