Šiame tinklaraščio įraše aiškiai nagrinėjami techniniai skirtumai tarp optinio ir talpinio pirštų atspaudų atpažinimo, paaiškinant, kaip kiekvienas iš jų naudoja šviesos ir įtampos skirtumus keteroms ir slėniams atskirti.
Sparčiai tobulėjant informacinėms ir ryšių technologijoms, o jas naudojančioms paslaugoms tampant giliai integruotoms į kasdienį gyvenimą, didėja asmeninės informacijos nutekėjimo ir tapatybės vagysčių atvejų skaičius. Atsižvelgiant į tai, visuomenės susidomėjimas informacijos saugumu internete yra didesnis nei bet kada anksčiau, o biometrinio atpažinimo technologija, laikoma saugesne už tradicinius saugumo metodus, sulaukia ypatingo dėmesio. Taip yra todėl, kad biometriniai požymiai, tokie kaip rainelės, pirštų atspaudai ir venos, yra unikalūs kiekvienam asmeniui ir, skirtingai nei raktai ar slaptažodžiai, nekelia beveik jokios vagystės ar kopijos rizikos. Tarp įvairių biometrinio atpažinimo metodų pirštų atspaudų atpažinimas išpopuliarėjo kaip reprezentatyvi biometrinė technologija. Jis plačiai naudojamas įvairiose srityse, tokiose kaip durų spynos, išmaniųjų telefonų spynos ir elektroninė prekyba, dėl savo privalumų: pirštų atspaudų raštai retai keičiasi, o procesas yra paprastesnis, palyginti su kitomis biometrinėmis technologijomis.
Pirštų atspaudų atpažinimo technologija yra biometrinio autentifikavimo metodas, kuris identifikuoja asmenis nustatydamas, ar naujai gautas piršto atspaudas iš pirštų atspaudų įvesties įrenginio atitinka iš anksto užregistruotą piršto atspaudą. Iš įvairių pirštų atspaudų atpažinimo algoritmų plačiausiai naudojamas metodas yra požymių taškais pagrįstas algoritmas. Jį sudaro išskyrimo procesas, kai požymių taškai – vietos, kuriose keičiasi keterų eiga – yra išskiriami iš pirštų atspaudų jutiklio gauto piršto atspaudo vaizdo, siekiant apibrėžti požymių vektorius, ir atitikimo procesas, kai pirštų atspaudų atpažinimo rezultatas nustatomas remiantis šiais apibrėžtais požymių vektoriais. Čia požymių vektorius reiškia rinkinį, kuriame yra įvairi informacija, pvz., požymių taško tipas ir vieta, bei keteros, kurioje yra požymių taškas, kryptis. Norint atlikti šiuos veiksmus, pirmiausia pirštų atspaudų jutikliu turi būti užfiksuotas piršto atspaudo vaizdas. Apibrėžiamas piršto atspaudo požymis yra jo keterų (iškiltų sričių) ir slėnių (įdubusių sričių) sudėtis. Jutiklis naudoja principą, kad keteros tiesiogiai liečiasi su jutimo paviršiumi, o slėniai – ne. Jis gauna piršto atspaudo vaizdą analizuodamas fizinių dydžių, pvz., šviesos intensyvumo ar įtampos, skirtumus tarp šių dviejų sričių.
Pirštų atspaudų vaizdų fiksavimo metodai skirstomi į optinį pirštų atspaudų atpažinimą, kuris naudoja šviesos intensyvumą, ir talpinį pirštų atspaudų atpažinimą, kuris naudoja įtampos skirtumus. Optinės pirštų atspaudų atpažinimo sistemos naudoja apšvietimo įtaisą, prizmę ir vaizdo jutiklį. Kai pirštas priglunda prie prizmės atspindinčio paviršiaus, briaunos tiesiogiai prisispaudžia prie atspindinčio paviršiaus ir su juo liečiasi. Šiuo metu ant briaunų esanti drėgmė arba aliejus ant atspindinčio paviršiaus sudaro ploną plėvelę. Ši plona plėvelė lūžta arba išsklaido šviesą. Kai šviesa krinta į atspindintį paviršių, susilpnėjusi šviesa iš briaunų pasiekia vaizdo jutiklį, o šviesa iš slėnių, kuri nėra lūžusi ar išsklaidyta, pasiekia jutiklį santykinai stipresnė. Galiausiai vaizdo jutiklis atskiria briaunas nuo slėnių pagal šiuos šviesos intensyvumo skirtumus, paverčia jį skaitmeniniu signalu ir suformuoja pirštų atspaudų vaizdą.
Talpinis pirštų atspaudų atpažinimas naudoja plokštelę, tankiai užpildytą mikroskopiniais talpiniais jutikliais, per kuriuos teka nuolatinė srovė. Per odą teka maža srovė. Kai pirštas paliečia jutiklį, tarp piršto ir jutiklio susidaro įtampos skirtumas; kuo didesnis atstumas nuo jutiklio, tuo didesnis įtampos skirtumas. Tai analogiška vandeniui, tekančiam iš aukštesnio lygio į žemesnį; kuo didesnis aukščio skirtumas, tuo greitesnė srovė. Todėl kalnagūbrių sritys turi trumpesnį atstumą iki jutiklio, todėl įtampos skirtumas yra mažesnis, o slėnių sritys turi didesnį atstumą, todėl įtampos skirtumas yra didesnis. Šis skirtumas naudojamas pirštų atspaudų vaizdui gauti.
Suformavus piršto atspaudo vaizdą, prasideda išskyrimo procesas. Šis procesas suskirstytas į tris etapus: linijų retinimas, kurio metu piršto atspaudo vaizdą sudarančių linijų storis sureguliuojamas iki vienodo lygio žemiau tam tikros ribos; potencialių požymių taškų išskyrimas, kurio metu iš retinto vaizdo identifikuojami potencialūs požymių taškai; ir pseudo požymių taškų pašalinimas, kurio metu pašalinama piršto atspaudo informacija, kuri galėtų trukdyti galutiniam sprendimui arba padidinti paklaidą. Retinimo etape, kadangi piršto atspaudo vaizde gali būti triukšmo, vaizdas padalijamas į fiksuoto dydžio regionus. Tada kiekvieno regiono keterų srauto informacija rodoma ir supaprastinama iki nespalvotos spalvos naudojant binarizacijos procesą. Vėliau taikomas išlyginimo procesas, kad keteros būtų aiškiau matomos. Po šių veiksmų piršto atspaudo vaizde keteros ir slėniai yra aiškiai atskiriami nespalvotoje vaizde.
Iš ekstrakcijos proceso metu gauto aiškaus piršto atspaudo vaizdo, t. y. praretinto vaizdo, išskiriami potencialūs požymių taškai, siekiant gauti informaciją, leidžiančią jį atskirti nuo kitų pirštų atspaudų. Šiame etape, remiantis praretintų keterų informacija, sistema saugo duomenis apie taškus, kuriuose keičiasi keterų eiga, įskaitant pseudopožymių taškus, kurie dėl vaizdo iškraipymo atrodo panašūs į tikruosius požymių taškus, taip pat išsišakojimo taškus. Kadangi šis procesas gali apimti nereikalingus pseudopožymius, būtinas atskiras pseudopožymių pašalinimo žingsnis. Šis žingsnis apima vaizdo keterų koregavimą arba dalinį pašalinimą, o tada bet kokių prarastų požymių kompensavimą, kad būtų išskirtas galutinis požymių rinkinys.
Kai įvesties įrenginiu gautas piršto atspaudas yra išanalizuotas, o vaizdas ir požymiai galutinai nustatyti, pradedamas galutinis atitikimo procesas. Atitikimo proceso metu nustatomas išgavimo metu gauto piršto atspaudo vaizdo ir anksčiau užregistruoto piršto atspaudo vaizdo panašumas. Šis procesas susideda iš trijų etapų: atitinkamų požymių taškų radimas ir sulygiavimas abiejuose pirštų atspaudų vaizduose, statistinė šių atitinkamų požymių taškų koordinačių, tipų ir kampų analizė, siekiant apskaičiuoti panašumą, ir apskaičiuoto panašumo kiekybinis įvertinimas, siekiant nustatyti dviejų pirštų atspaudų atitikties laipsnį. Jei apskaičiuotas atitikties laipsnis viršija ribinę vertę, prieiga suteikiama; jei jis nukrenta žemiau ribos, prieiga neleidžiama.
Pirštų atspaudų atpažinimas pasižymi gana dideliu atpažinimo dažniu ir dideliu patvirtinimo greičiu. Jis taip pat turi reikšmingų pranašumų, nes reikalauja labai mažai vietos įdiegimui ir yra paprastesnis, palyginti su kitomis biometrinėmis technologijomis. Be to, paprastas naudojimas neapkraunant vartotojų prisidėjo prie plataus jos populiarumo. Tačiau yra ir apribojimų: technologijos negalima naudoti, jei piršto atspaudas yra pažeistas arba raštas susidėvėjęs, o klaidų dažnis žymiai padidėja, kai pirštas prakaituoja ar šlapias, todėl dažnai neįmanoma jį atpažinti. Norint įveikti šiuos trūkumus, būtina nuolat tobulinti technologijas, įskaitant ne tik sudėtingus esamų pirštų atspaudų atpažinimo procesų patobulinimus, bet ir naujų procedūrų diegimą. Tęsiantis šiems tyrimams ir plėtrai, pirštų atspaudų atpažinimo technologija tobulės link patikimesnių ir stabilesnių formų.
