سنسورهای اثر انگشت – Fingerprint Sensor

تصدیق اثر انگشت به روش اتوماتیک مقایسه بین اثرانگشتهای مختلف اطلاق می شود. شناسایی با اثر انگشت یکی از روشهای بایومتریک Biometric شناسایی افراد است.

یک حسگر اثرانگشت قطعه ای الکترونیکی است که تصویری دیجیتالی را از اثر انگشت می گیرد. این تصویر گرفته شده “مرور زنده” یا Live Scan نامیده می شود. این تصویر سپس بطور دیجیتالی پردازش می شود تا یک الگوی بایومتریک را برای ذخیره و انطباق آتی ایجاد نماید.

معروفترین حسگرهای اثر انگشت ، حسگرهای نوری (مرئی) – که شبیه یک دوربین فیلم برداری عمل می کنند–،آلتراسونیک – که بر پایه آلتراسونوگرافی پزشکی کار میکنند – و خازنی (پسیو و اکتیو) هستند.


برای تطبیق تصویر گرفته شده با تصاویر موجود در حافظه از الگوریتمهای انطباقی نظیر PBA یا IBA (بترتیب یعنی الگوریتم بر مبنای الگوی اثرانگشت Pattern-Based-Algorithm و الگوریتم بر مبنای تصویر انگشت Image-Based-Algorithm ) و الگوریتم پیچیده تری بنام MBA الگوریتم اجزای ناچیزیا Minutia-Based-Algorithm استفاده میشود.


در الگوریتم PBA طرح اثرانگشت شامل خم، پیچش و حلقه با نمونه های حافظه مقایسه میشود. برای این منظورباید تصاویر در یک جهت معین قرار گیرند که الگوریتم نقطه مرکزی را در تصویر اثر انگشت یافته و آنرا با اثر انگشت ورودی هم مرکز میکند. هر الگو در این الگوریتم شامل نوع، اندازه و جهت طرحواره های تصویر تراز شده اثر انگشت است.


در الگوریتم MBA چندین قسمت مختلف از اجزای اثرانگشت موجود در حافظه نظیر لبه های انتهایی هر خط موجود در اثر انگشت، انشعابات در خطوط و شیارهای کوتاه بین خطوط با اثر انگشت ورودی مقایسه می شوند. این روش همچنین مانند روش قبلی نیاز به تصویری تراز شده از اثر انگشت دارد. تفاوت در این روش این است که بجای انطباق مراکز از یک قاب مرجع Reference Frame استفاده میشود. هر نقطه اجزای اثرانگشت در این الگوریتم بصورت یک بردار در طرحواره اثرانگشت ذخیره می شود.


کمپانی های لیدر در سنسورهای اثر انگشت فوجیتسو Fujitsu آوتن Authen و اتمل Atmel هستند. یک سنسور اثرانگشت MBF200 فوجیتسو شامل یک سنسور ۵۰۰ دی پی آی (Dot Per Inches) هشت بیتی خازنی است. این مجموعه بصورت دوبعدی شامل ۲۵۶ ردیف ۳۰۰ پیکسلی است که بصورت تکنولوژی CMOS استاندارد ساخته شده اند. کل سطح سنسور ابعادی بطول ۱۵ و عرض ۱۲٫۸ میلیمتر را شامل میشود. هر پیکسل از یک الکترود فلزی ساخته شده که بصورت یک صفحه خازن عمل میکند. تماس انگشت با سطح سنسور صفحه دوم خازن را ایجاد میکند. لایه پسیویشن Passivation Layer روی سطح قطعه ، لایه دی الکتریکی بین انگشت و پیکسلها می سازد و محل سایش انگشت و مقاومت شیمیایی را بوجود می آورد. تصویر اثرانگشت با محاسبه ظرفیت خازنی هر پیکسل وتبدیل دیتا به یک تصویر ۸ بیتی سیاه و سفید ایجاد می گردد. شکل زیر بلوک دیاگرام این سنسور را نشان می دهد. برای مشاهده ی بهتر تصویر آنرا Save کنید.

قلب و هسته ی اصلی یک سیستم تشخیص اثر انگشت بخش پردازش سیگنال دیجیتال است که بر مبنای الگوریتمهای مختلف اثر انگشت موجود را با مدلهایی که در حافظه دارد مطابقت می دهد. شکل زیر بلوک دیاگرام کلی یک سیستم شناسایی اثر انگشت را نشان می دهد.

تکنولوژیهای فعلی در زمینه حسگرهای اثرانگشت شامل طیف بسیار وسیعی از MEMS تا نانو تکنولوژی می شود. بعنوان مثال این مقاله سنسور الکترومکانیکال اثرانگشتی را معرفی میکند که با وضوح بسیار زیاد تصویر اثر انگشت را می سازد.

در هر حال خوانندگان محترمی که مطالب تخصصی تری در خصوص این سنسورها نیاز دارند می توانند به منابع معتبر بسیار مراجعه کنند.