Biometria : Impressão Digital |
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Ultrassom:
Na tecnologia ultrasônica, um feixe ultrasônico é dirigido através da superfície do dedo, para medir diretamente a profundidade dos sulcos com base no sinal refletido. As condições de oleosidade da pele não afetam a imagem obtida, que reflete bastante bem a topologia dos sulcos. Contudo, estas unidades tendem a ser grandes e tendem a requerer um tempo de leitura bem maior que os leitores óticos. A imagem resultante do processo de aquisição pode ser processada na ponta cliente da aplicação ou transmitida ao servidor para processamento. Esta transmissão e armazenamento da imagem envolve compressão e descompressão da mesma, geralmente usando WSQ.
O processo de extração de características é o ponto central dos sistemas de autenticação baseados em impressões digitais, com implicações para o projeto do restante do sistema. As abordagens existentes são classificadas em três níveis: global, local e fina. A abordagem global descreve a formação geral das linhas. Geralmente, podem ser observados um núcleo e mais de dois deltas. Estas formações singulares são usadas como pontos de controle, em volta dos quais as linhas são organizadas. A orientação geral das linhas é útil para classificação e indexação em grandes grupos, embora não seja suficiente para comparação precisa. A abordagem local está relacionada com detalhes marcantes das próprias linhas, conhecidos como minúcias (minutiae). Embora exista mais de uma centena de tipos de detalhes catalogados, os mais utilizados em sistemas automatizados são a terminação de linha e a bifurcação de linha, conforme mostrado na figura abaixo. A extração destas características locais depende fortemente da qualidade da amostra adquirida. Os perfis biométricos obtidos por meio da extração de características de minúcias possuem um tamanho de 250 a 700 bytes.
Exemplo de dois tipos de minúcias em impressões digitais: bifurcações e terminações de linha.
A abordagem fina está baseada nos detalhes intra-linhas, que nada mais são que a posição e formação geral dos poros de suor, que medem cerca de 60 microns. Embora tais características sejam altamente distintivas, a sua extração somente é viável em imagens de alta resolução (cerca de 1.000 dpi) obtidas de impressões digitais de boa qualidade. A maioria dos sensores fornece imagens de resolução em trono de 500 dpi, assim este tipo de representação não é prático para a maioria das aplicações. 1. Técnicas baseadas em imagens - Esta classe inclui técnicas de correlação de imagem tanto óticas quanto numéricas. As imagens das impressões digitais são superpostas, e a correlação no nível de intensidade entre os pixels correspondentes é computada para diferentes localizações e rotações. 2. Técnicas baseadas em características - A comparação baseada em minúcias é o método mais conhecido e mais largamente usado para comparação, graças à analogia com a maneira pela qual os especialistas comparam impressões digitais em aplicações forenses e graças à aceitação legal como prova de identidade na maioria dos paises. Os algoritmos de comparação mais comuns consideram cada minúcia como uma tripla m = (x,y,q), contendo a informação de localização espacial 2D (x,y) e de orientação q. Os detalhes extraídos são então armazenados como conjuntos de pontos, e a comparação consiste em encontrar o alinhamento para o qual os conjuntos de pontos da amostra e do perfil forneçam o máximo número de pares suficientemente coincidentes.
Sensores Óticos:
Sensores de Estado Sólido
Esta classe de sensores é implementado através de uma matriz de pequenos sensores. Esses pequenos sensores são responsáveis por detectar as rugas e vales na pele. O método de detecção das rugas e vales nos pequenos sensores podem variar entre 4 tipos: capacitivo, térmico, campo elétrico e piezoelétrico. Esses métodos dependem de propriedades físicas do dedo, sendo assim não podem ser burlados através de imagens de uma impressão, exigiria um modelo tridimensional de um dedo para falsificar a impressão digital. São confiáveis quanto à questão de falsificação.
Capacitivo: O método mais usado, cada pixel da matriz é parte de um micro capacitor. Cada pixel terá uma placa do capacitor, a outra placa será a própria pele do usuário e o dielétrico será consituído pelo material entre a pele e a placa (do qual é consituído o suporte para o dedo) ou este material e o ar, dependerá se o pedaço do dedo que toca o pixel é um vale ou uma ruga. No caso de uma ruga tocar o pixel a capacitância será menor, pois a pele vai tocar diretamente o material que separa a outra placa do capacitor. No caso de um sulco, terá ainda uma pequena porção de ar entre a pele e o suporte, sendo assim o dielétrico terá uma constante maior do que a do outro caso, a capacitância será então maior. Figura – extraída e modificada de [1] p.63
A sensibilidade e precisão desse método depende principalmente da quantidade e tamanho dos pixels. Porém, os pequenos capacitores são facilmente influenciáveis por campos elétricos, descargas eletroestáticas e também por substâncias químicas que podem estar na pele da pessoa, como por exemplo o suor. Para evitar o erro por substâncias químicas a superfície de contato deve ser própriamente escolhida para não ser alterada ao entrar em contato com substâncias comuns à pele humana. Caso a superfície seja alterada a medida dos pixels estará errada pois a distância esperada entre as placas terá sido alterada. Essa superfície deve também ser o mais fina possível, para que a diferença de distância entre um sulco e uma ruga cause uma variação significativa o suficiente para ser detectada. Mas também suficientemente espessa para não ficar muito frágil. Ela deve também ser eletricamente protegida para evitar que descargas eletroestáticas danifiquem o micro capacitor ou alterem significativamente a medição.
Térmico: Neste método cada pixel é um micro termometro. A superfície de contato é mantida à uma dada temperatura não nociva. A temperatura sem toque é conhecida, em um pequeno intervalo de tempo após o contato com o dedo a temperatura da superfície onde há contato com rugas sofre uma variação, enquanto a região de vales sofre uma variação menor. Este tem uma vantagem sobre o capacitivo, pois não é sensível à descargas eletroestáticas. Porém a aquisição dos dados é mais difícil, a precisão dos medidores deve ser bem alta, o que é mais fácil de obter para o método capacitivo (onde são usados principalmente medidores de tensão).
Figura – extraída e modificada de [2]
Campo elétrico: Neste caso a matriz é composta por pequenas antenas. Um sinal eletromagnético é enviado pela pele do usuário e será modulado pela variação na pele, os sulcos e rugas. Esse sinal será detectado pelas micro antenas, os sulcos gerarão uma modulação diferente dos vales. O dedo deve tocar o gerador do sinal ao mesmo tempo que toca o sensor, para que o sinal seja captado da posição esperada e para que não seja detectado outros sinais. A imagem da detecção por campo elétrico é muito boa, porém é muito sensível à interferências.
Figura – extraída e modificada de [2] Tendo uma imagem precisa, o tamanho da amostragem do dedo pode ser reduzido, perdendo um pouco da confiança talvez, mas se tornando ideal para aplicações portáteis.
Piezoelétrico: Neste método os pixels micro sensores de pequenas variações de pressão (como interfaces sensíveis à toque). Este é baseado no efeito piezoelétrico que consiste na variação das propriedades físicas de certos materiais ao serem excitado por um campo elétrica, o oposto também pode ocorrer e é o que é explorado nesse método. Variações de pressão nesses materias podem gerar um campo elétrico. Como em todos os outros casos, as rugas imprimem uma pressão sobre o material, enquanto que os sulcos não.
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