گام 1 - چرا اثر انگشت ( Fingerprint ) منحصر به فرد است؟

چرا اثر انگشت ( Fingerprint ) منحصر به فرد است؟

 کاملا واضح است که چرا ما اثر انگشت داریم.

شیار های بسیار ریز در انتهای انگشتان ما، باعث میشود ما اشیا و وسایل مورد نیازمان را اسان تر برداریم و جابه جا کنیم.

این ناهمواری ها و شیار های بسیار ریز باعث افزایش چسبندگی دست به اشیا میشود.

ما حتی قبل از تولد نیز اثر انگشت داریم. در واقع، اثر انگشت زمانی که شما در هفت ماهگی و در رحم مادر هستید تشکیل شده و کامل میشود.

تا زمانی که حادثه ای برای دست ها و انگشتان تان اتفاق نیفتاده شما دارای اثر انگشت خواهید بود.

چرا اثر انگشت ( Fingerprint ) منحصر به فرد است؟

آنچه که اثر انگشت را به عنوان یک روش عالی برای شناسایی مشخصات فرد از دیگر روش ها متمایز میکند، این است که آنها عملا منحصر به فرد هستند.

اثر انگشت از طریق یک فرآیند تصادفی که اساسا با توجه به کد موجود در DNA شما (دستور العمل ژنتیکی که نحوه رشد بدن شما را کنترل میکند) به وجود می آید.

از آنجا که عوامل خارجی در رحم هم اثر دارد، حتي اثر انگشت دوقلوهاي مشابه نيز اندکي متفاوت است.

در حالی که امکان دارد دو نفر بتوانند اثر انگشت یکسان داشته باشند، احتمال این اتفاق خیلی ضعیف و تقریبا صفر است.

در یک پرونده جنایی، معمولا موارد دیگری از شواهد قانونی وجود دارد که می توان آنها را با اثر انگشت برای اثبات گناه یا بی گناهی فرد مورد استفاده قرار داد.

در مواردی که اثر انگشت برای کنترل دسترسی به چیزی مانند یک سیستم کامپیوتری مورد استفاده قرار می گیرد، شانس یک فرد غیر از ما که بتواند به وسیله اثر انگشت یکسان به سیستم دسترسی پیدا کند بسیار ناچیز تر از حدس زدن یک پسورد یا یک قفل فیزیکی است و دلیلی برای نگرانی وجود ندارد.

گام 2 - ثبت اثر انگشت ( Fingerprint ) و تایید آن چگونه است؟

ثبت اثر انگشت ( Fingerprint ) و تایید آن چگونه است؟

فرض کنید شما مسئول امنیت یک بانک بزرگ هستید و می خواهید یک سیستم اسکن اثر انگشت را در ورودی بانک که کارمندانتان هر روز صبح از انجا وارد میشوند نصب کنید.نحوه کار چگونه خواهد بود؟

در چنین سیستم هایی دو مرحله جدا وجود خواهد داشت. ابتدا باید از طریق فرایندی به نام ثبت نام (Enrollment)، که در آن مشخصات افرادی را که باید هر روز شناسایی کند یاد میدهیم.

در هنگام ثبت نام، اثر انگشت هر فرد اسکن می شود، تجزیه و تحلیل می شود، و سپس در یک فرم کد شده در یک پایگاه داده امن ذخیره می شود.

به طور معمول کمتر از نیم ثانیه طول می کشد تا اسکن های اثر انگشت هر فرد را ذخیره کند و این سیستم برای بیش از 99 درصد از افراد نرمال کارامد است.(میزان شکست این سیستم برای افرادی که کار فیزیکی سخت(کار یدی) انجام میدهند نسبت به افراد اداری بیشتر است).

بعد از اینکه ثبت اثر انگشت به طور کامل صورت گرفت، سیستم آماده استفاده است و ما وارد مرحله دوم یعنی شناسایی و تایید (Verification) می شویم.

هر کسی که میخواهد که وارد شود انگشت خود را روی یک اسکنر قرارمی دهد. اسکنر اثر انگشت شخص را برداشته و آن را با همه اثر های انگشت ثبت شده مقایسه میکند و تصمیم می گیرد که آیا شخص حق دسترسی دارد یا خیر.

سیستم های پیشرفته می توانند تا 40،000 اثر انگشت در ثانیه را تایید و مطابقت دهند!

گام 3 - چگونه اثر انگشت ( Fingerprint ) ذخیره و مقایسه می شود؟

بررسی اثر انگشت

هنگامی که اولین اثر انگشت برای تحقیقات جنایی در سال 1900، توسط سر ادوارد هنری از پلیس متروپولیتن در لندن- انگلستان، برای اولین بار به طور سیستماتیک مورد استفاده قرار گرفت، آنها به آرامی و با دست به طور سخت گیرانه ای مقایسه شدند.

شما یک اثر انگشت را از صحنه جرم و یک اثر انگشت دیگر از مظنون خود گرفته اید و به سادگی آنها را با یک ذره بین یا میکروسکوپ مقایسه کنید.

انواع اثر انگشت ( Fingerprint )

متاسفانه، اثر انگشت تحت شرایط مختلف اغلب به نظر می رسد کاملا متفاوت است.

ممکن است یکی از اثر انگشت ها ناقص و یا لکه دار باشد… که در این صورت تشخیص اثر انگشت و مقایسه انها به صورت دستی به مهارت ویژه ای نیاز دارد.

به همین دلیل کارمندان و متخصصان پزشکی قانونی (افرادی که مدارک جمع آوری شده از صحنه های جرم و جنایت را مطالعه می کنند) یک سیستم قابل اطمینان را برای تطبیق اثر انگشت ایجاد کردند که در آن بین هشت تا شانزده ویژگی متمایز مورد بررسی قرار می گیرد.

در انگلستان، دو اثر انگشت باید در تمام شانزده مورد مطابقت داشته باشد تا تصمیم گیری و قضاوت صورت بگیرد. در ایالات متحده، فقط هشت ویژگی باید مطابقت داشته باشند.

گام 4 - نحوه کار کرد اسکنر اثر انگشت ( Fingerprint scanner )

نحوه کار کرد اسکنر اثر انگشت ( Fingerprint scanner )

گرفتن اثر انگشت شما در اداره پلیس شامل فشار دادن انگشتان دست خود به پد جوهر است و سپس انگشتان دست خود را بر روی کاغذ قرار دهید تا خطوط میکرسکوپی انگشتتان توسط جوهر روی کاغذ ایجاد بشود.

اثر شما همچنین در یک پایگاه داده رایانه ای ذخیره می شود تا پلیس بتواند بفهمد که شما قبلا مرتکب جرمی شده اید یا خیر و این اثر برای وقایع اینده نیز در پایگاه داده پلیس ثبت و نگهداری میشود.

اما هنگامی که اثر انگشت برای کنترل دسترسی به ساختمان ها و سیستم های کامپیوتری مورد استفاده قرار می گیرد، روش های پیچیده تر باید مورد استفاده قرار گیرد به عنوان مثال یک کامپیوتر باید سطح انگشت را به سرعت اسکن کند و سپس اثر اسکن شده را به کد تبدیل کند تا بتواند با اسکن های ثبت شده مقایسه و تایید کند.

این کار چگونه انجام می شود؟

روش های اسکن اثر انگشت

1. اسکنر های اثر انگشت نوری ( Optical fingerprint scanner )

این نوع از اسکنر ها با نور درخشان بر روی اثر انگشت اثر می گذارند و از ان یک عکس دیجیتالی استخراج میکنند. اگر تا به حال اثر انگشت خود را گرفته اید احتمالا میدانید که روش کار به چه صورت است. به جای تولید فتوکپی سیاه و سفید کثیف، تصویر به یک اسکنر کامپیوتری ارسال می شود. اسکنر برای تولید یک تصویر دیجیتال از یک میکروچیپ حساس به نور استفاده می کند. کامپیوتر عکس اسکن شده را انالیز میکند و فقط قسمت اثر انگشت را جدا و استخراج میکند سپس با استفاده از یک نرم افزار مطابقت دهنده پیچیده برای تبدیل اثر انگشت به کد استفاده می کند.

اسکنر اثر انگشت نوری ( Optical fingerprint scanner )

2.اسکنر های اثر انگشت خازنی ( Capacitive fingerprint scanner )

در این نوع از اسکنر ها اثر انگشت به صورت الکتریکی گرفته میشود. هنگامی که انگشتتان روی یک سطح قرار می گیرد، خطوطی که در اثر انگشتان شما قرار دارند، سطح را لمس می کنند در حالی که قسمت هایی وجود دارند که با سطح تماسی ندارند و فضای خالی محصوب می شوند. به عبارت دیگر فاصله های مختلفی بین هر قسمت انگشت خود و سطح زیر وجود دارد. یک اسکنر خازنی یک عکس از اثر انگشت با اندازه گیری این فاصله ها ایجاد می کند. این نوع اسکنر های شباهت زیادی به تاچ اسکرین های موجود در ای پد ها و صفحه گوشی موبایل ها دارند.

 

اسکنر اثر انگشت خازنی ( Capacitive fingerprint scanner )

 

گام 5 - در پروسه اسکن اثر انگشت ( Fingerprint scanner ) چه عملیاتی انجام می شود؟

در پروسه اسکن اثر انگشت ( Fingerprint scanner ) چه عملیاتی انجام می شود؟

بر خلاف عکس های عادی دیجیتال، اسکن ها باید دقیقا مقدار دقیقی از جزئیات روشنایی و کنتراست را بدست آورند تا جزییات فردی و سایر مولفه ها در اثر انگشت با دقت قابل مقایسه با اسکن های گرفته شده قبلی باشد.

به یاد داشته باشید که اثر انگشت ممکن است به عنوان مدرک در محاکمات جنایی مورد استفاده قرار گیرد، جایی که یک حکم صادر شده بر اساس اثر انگشت منجر به حبس ابد یا حتی اعدام شود.

به همین دلیل “کنترل کیفیت” بخش مهمی از فرآیند اسکن اثر انگشت است.

در پروسه اسکن اثر انگشت ( Fingerprint scanner ) چه عملیاتی انجام می شود؟

فرایند اسکن به وسیله یک اسکنر نوری

فرایند اسکن به وسیله یک اسکنر نوری ساده به شرح زیر است:

  1. یک ردیف از LED ها نور را بر روی سطح شیشه ای (یا پلاستیکی) که انگشت شما در حال فشار دادن است اسکن می کند.
  2. کیفیت اسکن با توجه به میزان فشار دست، چگونگی فشار دادن، تمیز بودن یا چرب بودن انگشت، تمیز بودن سطح اسکنر، میزان نور اتاق و غیره میتواند متفاوت باشد.
  3. نور بازتاب شده از سطح انگشت شما، از شیشه یا پلاستیک عبور میکند و به یک سنسور تصویر CCD یا CMOS برخورد میکند.
  4. هر چه فرایند عکس برداری طولانی تر شود میزان روشنایی عکس نیز بالاتر خواهد بود.
  5. اگر تصویر بیش از حد روشن باشد، زمینه های اثر انگشت (از جمله جزئیات مهم) ممکن است کاملا شسته شده و ناخوانا شود مانند یک عکس دیجیتال داخلی که در آن فلاش خیلی نزدیک یا خیلی روشن است. اگر بیش از حد تاریک باشد، کل تصویر سیاه خواهد شد و جزئیات نیز نامرئی خواهد شد.
  6. یک الگوریتم ارزیابی برای اسکنر های نوری وجود دارد تا عکس های  خیلی روشن و یا خیلی تاریک را شناسایی میکند، اگر بعد از اسکن جواب تست مثبت باشد، یک بوق قابل شنیدن یا نشانگر LED به اپراتور هشدار می دهد و ما دوباره به مرحله 1 می رویم مراحل از اول از سر گرفته شود و از بروز خطا جلوگیری شود.
  7. اگر تصویر تقریبا قابل قبول باشد، الگوریتم دیگری سطح جزئیات را آزمایش می کند، به طور معمول با شمارش تعداد خطوط و اطمینان از اینکه نور زمینه های تاریک و روشن کافی وجود دارد (همان عکسی که انتظار دارید در یک پرینت اثر انگشت مشاهده کنید). اگر عکس گرفته شده نتواند این ازمایش را پاس کند ما همانند قبل به مرحله اول بازگشته و دوباره مراحل را انجام خواهیم داد.
  8. سپس تصویر هایی که موفق به پاس کردن این دو تست شدند توسط اسکنر با استفاده از چراغ سبز یا بوغ خاصی به اوپراتور اعلام موفق بودن کل عملیات را میدهد. تصویر به عنوان یک اسکن قابل قبول در حافظه فلش ذخیره می شود، آماده انتقال (با کابل USB، بی سیم، بلوتوث یا روش مشابه) به یک رایانه “میزبان” که میتوان از ان در اینده و اسکن های بعدی مورد استفاده قرار داد. به طور معمول، تصاویر گرفته شده در این روش 512 × 512 پیکسل (ابعاد مورد استفاده توسط FBI) ​​است و تصویر استاندارد 2.5cm (1 مربع، 500 نقطه در اینچ و 256 سایه خاکستری است.
  9. رایانه میزبان می تواند تصویر را در یک پایگاه داده ذخیره کند (به طور موقت یا به طور نامحدود) یا به طور خودکار آن را با یک یا چند اثر انگشت دیگر مقایسه کند تا یک پرینت یکسان را پیدا کند.
در پروسه اسکن اثر انگشت ( Fingerprint scanner ) چه عملیاتی انجام می شود؟

از اسکنر اثر انگشت برای چه کار هایی می شود استفاده کرد؟

در آینده، برای همه بسیار عادی و پیش پا افتاده تر خواهد شد تا هویت خودتان را با استفاده از اطلاعات بیومتریک تایید کنید. چه با اثر انگشت شما، اسکن عنبیه یا شبکیه چشم، یا اسکن چهره شما.

برخی از لپ تاپ ها و تلفن های همراه از اسکن اثر انگشت استفاده می کنند تا آنها را امن تر کند. بانک های بزرگ مانند بانک آمریکایی و JPMorgan Chase، تأیید اثر انگشت را به عنوان بخشی از روند ورود به سیستم برای برنامه های گوشی های هوشمند خود معرفی کرده اند.

به زودی میتوانیم شاهد حضور اسکنر های اثر انگشت بر روی دستگاههای خودپرداز، ورودی امنیتی فرودگاه، در جروجی فروشگاه های مواد غذایی، در سیستم های رای گیری الکترونیکی، و شاید حتی به جای کلید ها در (خودروهای خودران) اتومبیل های ما باشیم!