Dette blogginnlegget undersøker tydelig de tekniske forskjellene mellom optisk og kapasitiv fingeravtrykkgjenkjenning, og forklarer hvordan hver av dem bruker lys- og spenningsforskjeller for å skille mellom rygger og daler.
Etter hvert som informasjons- og kommunikasjonsteknologier utvikler seg raskt og tjenester som bruker dem blir dypt forankret i dagliglivet, øker tilfeller av lekkasjer av personlig informasjon og identitetstyveri. Mot denne bakgrunnen er den offentlige interessen for informasjonssikkerhet på nett høyere enn noensinne, og biometrisk gjenkjenningsteknologi – som anses som tryggere enn tradisjonelle sikkerhetsmetoder – får spesiell oppmerksomhet. Dette er fordi biometriske funksjoner som iris, fingeravtrykk og årer er unike for hvert individ, og i motsetning til nøkler eller passord har de liten eller ingen risiko for å bli stjålet eller kopiert. Blant de ulike biometriske gjenkjenningsmetodene har fingeravtrykkgjenkjenning fått en fremtredende rolle som en representativ biometrisk teknologi. Den er mye brukt innen ulike felt som dørlåser, smarttelefonlåser og e-handel, på grunn av fordelene: fingeravtrykkmønstre endres sjelden, og prosessen er enklere sammenlignet med andre biometriske teknologier.
Fingeravtrykksgjenkjenningsteknologi er en biometrisk autentiseringsmetode som identifiserer individer ved å avgjøre om et nylig ervervet fingeravtrykk fra en fingeravtrykksinndataenhet samsvarer med et forhåndsregistrert fingeravtrykk. Blant de ulike fingeravtrykksgjenkjenningsalgoritmene er den mest brukte metoden den funksjonspunktbaserte algoritmen. Denne består av en utvinningsprosess, der funksjonspunkter – steder der endringer skjer i strømmen av rygger – ekstraheres fra fingeravtrykksbildet som er innhentet av fingeravtrykkssensoren for å definere funksjonsvektorer, og en samsvarsprosess, der resultatet av fingeravtrykksgjenkjenningen bestemmes basert på disse definerte funksjonsvektorene. Her refererer en funksjonsvektor til et sett som inneholder forskjellig informasjon, for eksempel typen og plasseringen av funksjonspunktet, og retningen på ryggen der funksjonspunktet befinner seg. For å utføre disse trinnene må et fingeravtrykksbilde først tas via en fingeravtrykkssensor. Den definerende egenskapen til et fingeravtrykk er dets sammensetning av rygger (hevede områder) og daler (forsenkede områder). Sensoren bruker prinsippet om at rygger har direkte kontakt med føleflaten, mens daler ikke har det. Den innhenter fingeravtrykksbildet ved å analysere forskjeller i fysiske størrelser, for eksempel lysintensitet eller spenning, mellom disse to områdene.
Metoder for å ta fingeravtrykksbilder er kategorisert i optisk fingeravtrykksgjenkjenning, som bruker lysintensitet, og kapasitiv fingeravtrykksgjenkjenning, som bruker spenningsforskjeller. Optiske fingeravtrykksgjenkjenningssystemer bruker en belysningsenhet, et prisme og en bildesensor. Når en finger plasseres mot den reflekterende overflaten på prismet, presser kantene direkte mot og kommer i kontakt med den reflekterende overflaten. På dette tidspunktet danner fuktighet eller olje som er tilstede på kantene en tynn film på den reflekterende overflaten. Denne tynne filmen bryter eller sprer lys. Når lys treffer den reflekterende overflaten, når det svekkede lyset fra kantene bildesensoren, mens lyset fra dalene, som ikke brytes eller spres, når sensoren relativt sterkere. Til syvende og sist skiller bildesensoren rygger fra daler basert på disse forskjellene i lysintensitet, konverterer dette til et digitalt signal og danner fingeravtrykksbildet.
Kapasitiv fingeravtrykkgjenkjenning bruker en plate tettpakket med mikroskopiske kapasitive sensorer som en konstant strøm flyter gjennom. En liten strøm flyter gjennom huden. Når en finger berører sensoren, dannes det en spenningsforskjell mellom fingeren og sensoren. Jo større avstanden fra sensoren er, desto større er spenningsforskjellen. Dette er analogt med vann som strømmer fra en høyereliggende høyde til en lavereliggende. Jo større høydeforskjellen er, desto raskere strømmer vannstrømmen. Følgelig har ryggområder kortere avstand til sensoren, noe som resulterer i en mindre spenningsforskjell, mens dalområder har større avstand, noe som gir en større spenningsforskjell. Denne forskjellen brukes til å få fingeravtrykksbildet.
Når fingeravtrykksbildet er dannet, fortsetter ekstraksjonsprosessen. Denne prosessen er delt inn i tre trinn: linjetynning, som justerer tykkelsen på linjene som utgjør fingeravtrykksbildet til et ensartet nivå under en viss terskel; ekstraksjon av kandidatfunksjonspunkter, som identifiserer potensielle funksjonspunkter fra det tynnede bildet; og fjerning av pseudofunksjonspunkter, som eliminerer fingeravtrykksinformasjon som kan forstyrre den endelige vurderingen eller øke feilen. I løpet av tynningsfasen, siden det kan være støy i fingeravtrykksbildet, deles bildet inn i områder med en fast størrelse. Ryggflytinformasjonen i hvert område vises deretter og forenkles til svart-hvitt gjennom en binæriseringsprosess. Deretter brukes en utjevningsprosess for å gjøre ryggene tydeligere synlige. Etter disse trinnene er ryggene og dalene i fingeravtrykksbildet skarpt skilt ut i svart-hvitt.
Det klare fingeravtrykksbildet som oppnås gjennom ekstraksjonsprosessen, dvs. det tynnede bildet, gjennomgår deretter en ekstraksjon av kandidatfunksjonspunkter for å utlede informasjon som skiller det fra andre fingeravtrykk. På dette stadiet lagrer systemet, basert på informasjonen om tynnede rygger, data om punkter der ryggflyten endres, inkludert pseudofunksjonspunkter som ligner på faktiske funksjonspunkter på grunn av bildeforvrengning, samt forgreningspunkter. Siden denne prosessen kan inkludere unødvendige pseudofunksjoner, er et separat trinn for fjerning av pseudofunksjoner viktig. Dette trinnet innebærer å korrigere eller delvis fjerne rygger i bildet, og deretter kompensere for eventuelle tapte funksjoner for å trekke ut det endelige funksjonssettet.
Når fingeravtrykket som er innhentet via inndataenheten er analysert og bildet og trekkene er ferdigstilt, fortsetter den endelige samsvarsprosessen. Samsvarsprosessen bestemmer likheten mellom fingeravtrykksbildet som ble innhentet under ekstraksjonen og det tidligere registrerte fingeravtrykksbildet. Denne prosessen består av tre trinn: å finne og justere tilsvarende trekkepunkter i begge fingeravtrykkbildene, statistisk analysere koordinatene, typene og vinklene til disse tilsvarende trekkepunktene for å beregne likhet, og kvantifisere den beregnede likheten for å bestemme graden av samsvar mellom de to fingeravtrykkene. Hvis den beregnede samsvarsgraden overstiger terskelverdien, gis tilgang; hvis den faller under terskelen, nektes tilgang.
Fingeravtrykksgjenkjenning tilbyr relativt høye gjenkjenningsrater og raske verifiseringshastigheter. Den har også betydelige fordeler ved at den krever svært lite plass for implementering og har enklere prosedyrer sammenlignet med andre biometriske teknologier. Videre har brukervennligheten uten å belaste brukerne bidratt til dens utbredte popularitet. Imidlertid finnes det begrensninger: teknologien kan ikke brukes hvis fingeravtrykket er skadet eller mønsteret er slitt bort, og feilraten øker betydelig når fingeren er svett eller våt, noe som ofte forhindrer gjenkjenning. For å overvinne disse manglene er kontinuerlig teknologisk utvikling avgjørende, inkludert ikke bare sofistikerte forbedringer av eksisterende fingeravtrykksgjenkjenningsprosesser, men også innføring av nye prosedyrer. Etter hvert som denne forskningen og utviklingen fortsetter, vil fingeravtrykksgjenkjenningsteknologi utvikle seg mot former med forbedret pålitelighet og stabilitet.
