Tässä blogikirjoituksessa tutkimme sormenjälkien fysiologisia ominaisuuksia, sormenjälkien tunnistusjärjestelmien toimintaa ja sitä, miksi sormenjälkiä käytetään laajalti turvallisuusteknologiassa.
Sormenjäljet ovat sormien iholla kohokuvioita, jotka muodostuvat dermiksestä työntyvistä hikirauhasista, jotka luovat sarjan harjanteita ja laaksoja. Sormenjäljet eivät muutu ihmisen elinaikana niin kauan kuin dermis pysyy ehjänä. Tästä syystä sormenjälkiä käytetään laajalti tärkeänä biometrisenä tietona henkilöllisyyden varmentamisessa, yhdessä iiristen, suonten ja äänen kanssa. Jokaisella sormella on ainutlaatuinen kuvio, joka on erittäin tehokas yksilöiden henkilöllisyyden erottamisessa.
Sormenjälkitunnistusjärjestelmä on biometrinen tunnistusjärjestelmä, joka varmistaa henkilöllisyyden määrittämällä, vastaako rekisteröity sormenjälki skannattavaa sormenjälkeä. Sormenjäljen rekisteröimiseksi tai skannaamiseksi sormenjäljestä on saatava kuva sormenjäljen syöttölaitteella, jossa sormenjäljen harjanteet ja laaksot näkyvät selvästi. Sormenjäljen syöttölaite saa tietoa koskettamalla sormea, jolloin sormenjäljen harjanteet koskettavat kosketuspintaa, mutta laaksot eivät. Siksi fyysisissä suureissa, kuten valon voimakkuudessa, varauksessa ja lämpötilassa, esiintyy eroja sormenjäljen syöttölaitteen harjanteiden ja laaksojen mukaan.
Optiset sormenjälkitunnistimet koostuvat valaisimesta, prismasta ja kuvasensorista. Kun sormi asetetaan prisman heijastavalle pinnalle, harjanteilla oleva kosteus ja öljy muodostavat ohuen kalvon heijastavalle pinnalle. Valaistuslaitteesta lähtevä ja ohuelle kalvolle osuva valo taittuu tai siroaa ja saavuttaa kuvasensorin heikentyneessä tilassa. Koska harjanteet eivät kosketa heijastavaa pintaa, valo ei taitu tai siroa ja heijastuu sensoriin. Kuvasensori muuntaa valon voimakkuuden digitaaliseksi signaaliksi sormenjäljen kuvan luomiseksi. Tällä laitteella on vaikeuksia saada täydellistä sormenjälkikuvaa, kun sormenjälki on kuiva ja siinä on vähän hikeä tai öljyä.
Kapasitiivisen anturin tyyppisissä sormenjälkitunnistimissa käytetään levyä, jossa on tiheä joukko mikroskooppisia kapasitiivisia antureita. Sähkö virtaa tämän levyn läpi, ja jokainen anturi latautuu vakiomäärällä sähköä. Kun sormi koskettaa levyä, sähkö purkautuu ja anturin sähkön määrä vähenee. Tässä vaiheessa harjanteisiin kosketuksissa olleiden ja olleiden antureiden varausmäärässä on ero. Kunkin anturin varausmäärä muunnetaan sormenjälkikuvan saamiseksi.
Suprajohtavat anturityyppiset sormenjälkisyöttölaitteet käyttävät useita pieniä suprajohtavia antureita, jotka havaitsevat ihmiskehon lämpötilan muutoksia. Anturit on järjestetty sormen leveyttä vastaavaan riviin. Näillä antureilla on ominaisuus, että ne tuottavat signaalin vain, kun lämpötila muuttuu. Kun sormea liikutetaan antureita koskettaessa kohtisuorassa suunnassa niiden linjaussuuntaan nähden, kosketuspinnan ja sormenjäljen harjanteiden välille syntyy kitkalämpöä, mikä aiheuttaa antureiden lämpötilan vaihtelun harjanteiden ja laaksojen mukaan. Anturit havaitsevat tällöin tapahtuvat pienet lämpötilan muutokset, muuntavat ne vastaaviksi signaaleiksi ja tallentavat niitä jatkuvasti sormenjälkikuvan saamiseksi. Tämä laite voidaan tehdä pienemmäksi kuin muut sormenjälkisyöttölaitteet, ja se voidaan asentaa pieniin laitteisiin, kuten älypuhelimiin.
Yleisesti ottaen biometriset tunnistusjärjestelmät käyvät läpi "biometristen tietojen keräämisen", "esikäsittelyn", "ominaisuustietojen poiminnan" ja "yhteensovittamisen" prosessit, ja sormenjälkien tunnistusjärjestelmät noudattavat samaa prosessia. Biometristen tietojen keräämisvaiheessa sormenjälkikuvia hankitaan sormenjälkisyöttölaitteella. Esikäsittelyvaiheessa sormenjäljen muotoon liittymättömät kuvatiedot poistetaan ja sormenjälkikuvat korjataan siten, että sormenjäljen muodon ominaisuudet korostuvat. Tämän prosessin aikana kohina poistetaan ja kuvanlaatua parannetaan. Ominaisuustietojen poimintavaiheessa kunkin sormenjäljen yksilölliset ominaisuustiedot poimitaan esikäsittelyvaiheessa korjatuista kuvista. Ominaisuustiedot sisältävät harjanteiden jakautumistyypin, harjanteiden sijainnin ja yhteyden tilan. Yhteensovittamisvaiheessa sormenjälkihakua varten poimittuja ominaisuustietoja verrataan etukäteen rekisteröityihin ominaisuustietoihin samankaltaisuuden laskemiseksi. Jos tämä arvo on suurempi kuin viitearvo, sormenjäljen katsotaan olevan samalta henkilöltä.
Sormenjälkitunnistustekniikalla on tärkeä rooli turvallisuuden parantamisessa. Sitä käytetään useilla aloilla, kuten pankeissa, lentokentillä ja älypuhelimissa, ja se tarjoaa suurta tarkkuutta ja kätevyyttä. Sormenjälkitunnistusjärjestelmät eivät kuitenkaan ole täydellisiä. Tietyissä ympäristöissä voi esiintyä virheitä, ja sormenjälkitunnistusta yritetään kiertää tai huijata monin tavoin. Siksi sormenjälkitunnistustekniikkaa on käytettävä yhdessä muiden turvatoimenpiteiden kanssa, ja jatkuva tutkimus ja parantaminen ovat välttämättömiä.
Sormenjälkitunnistusjärjestelmät ovat jatkossakin tärkeä biometrinen teknologia, ja teknologian kehityksen myötä niistä tulee entistä kehittyneempiä ja luotettavampia. Odotamme innolla sormenjälkitunnistuksen tarkkuuden ja turvallisuuden parantamista erilaisten tutkimus- ja kehityshankkeiden avulla.
