Villanyszerelők Lapja

Biztonságtechnika

A biometrikus ujjlenyomat-olvasó rendszerek

2007. január 1. | Ledneczki László |  8258 | |

Az alábbi tartalom archív, 13 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Napjaink fejlődő világában a biztonsági kérdések előkelő helyet foglalnak el egy vállalati informatikai rendszer megtervezésénél és kivitelezésénél. A legkorszerűbb műszaki megoldásokat alkalmazó beléptetőrendszerek kialakításánál ma már mindenképpen gondolni kell a biometrikus azonosító rendszerekre. Mielőtt nekilátnánk a rendszerek megismerésének, először is vizsgáljuk meg a biometria fogalmát. Ez egy olyan fogalom, amely szorosan kötődik az élőlények fizikai, kémiai paramétereihez. A biometrikus azonosító egy olyan eszköz, amely méri és rögzíti egy élőlény, jelen esetben egy emberi személy egyedi fizikai, testi jellemzőit, és ezeket az adatokat azonosításra és hitelesítésre használja fel. Mikor a biometrikus rendszer azonosítja a személyt, egy egész adatállományból keresi ki a megegyezőt. A rendszer használható továbbá ellenőrzési célból, amikor a biometrikus rendszer hitelesít egy személyt az előzőleg bejegyzett mintái alapján. Egy sor különleges előnyt kínál a biometria alkalmazása a személyazonosság- és jogosultságvizsgálat céljára. A biometrikus azonosítás az emberek valódi, tőlük elválaszthatatlan azonosságán alapul. A hagyományos azonosítási eljárásokban alkalmazott tárgyak, mint például a chipkártyák, a proximity, vagy mágneskártyák, a mechanikus kulcsok stb. elveszthetők, ellophatók, lemásolhatók vagy egyszerűen csak otthon felejtjük őket. A jelszavakat, számkódokat el szoktuk felejteni, közölhetjük másokkal vagy kileshetők. Ezektől a hátrányoktól mentes minden biometrikus eljárás. Az ujjunkat mindenhova magunkkal visszük, és a hangunkat sem tudjuk kölcsönadni. A gyakorlati tapasztalatok szerint nem okoz nehézséget az embereknek azonosításkor egy szenzor megérintése vagy a nevük kimondása. Ma már nagyon sok típusát ismerjük a biometrikus olvasóknak, például az ujjlenyomat minden embernek sajátos tulajdonsága. Annak, hogy két egyforma ujjlenyomatot találjunk, olyan kicsi a valószínűsége, hogy bárki azonosítható az ujjlenyomata alapján. Az olvasó csak mintegy negyven-hatvan jellemző pontot rögzít, így a teljes adatbázisban való keresés és azonosítás rendkívül rövid ideig tart. A felvett mintákból nem lehet visszaállítani az ujjlenyomatot, így nem kell tartani a személyiségi jogok megsértésétől. De hogy is működik az ujjlenyomat-olvasó? Az ujjlenyomat számítástechnikai feldolgozásához szükséges egy kép készítése az ujj bőrredőiről, amelyhez egy speciális felvevőeszköz szükséges. A felvevő- szenzoroknak nagyon sok típusát ismerjük már. Az optikai ujjlenyomat-olvasók a feldolgozandó képet egy optikai rendszeren keresztül egy képbontó eszköz felületére képezik le, amelynek köszönhetően a kép elektromos jellé alakul. A kapacitív és a nyomásérzékelős elven működő eszközök eltérő jeleket érzékelnek a bőrredők "dombos" és "völgyes" részein. Ezekben egy olyan szigetelőfelület van, amelynek töltését a hozzáérő ujj felületének részei határozzák meg. Ezzel szemben az ultrahangos és rádiófrekvenciás szenzorok az ujjra bocsátott és visszavert hang, illetve rádiófrekvenciás jelek különbségei alapján térképezik fel a bőr redőzetét. A gyakorlati tapasztalat azt mutatja, hogy jelenleg az optikai érzékelők terjedtek el, ár-érték arányban a legkedvezőbb hányadost adják, működésük egyszerű és biztonságos. A megfelelő fényviszonyt belső fényforrás, nagyrészt LED-diódák biztosítják. Energiatakarékosság szempontjából ezek csak akkor gyulladnak fel, ha a szenzort megérintjük, de vannak állandó háttér világításos típusok is. A képleképzést általában CMOS vagy CCD kamera, esetleg szkenner végzi, ezek a félvezetők hosszú élettartamot biztosítanak az eszköz számára. A kapacitív eljáráson alapuló érzékelők működését az ujjal való érintkezés erősen befolyásolja, továbbá a százaz vagy nedves bőrfelület további hibalehetőségeket ad. Pontatlanabb ez a típus, mint az optikai elvű, ellenben a megfelelő gyártástechnológiával ez finomítható, ezáltal az eszköz hatékonysága és biztonsága növelhető. Három különböző módszer létezik az ujjlenyomat egyezőségének vizsgálatára. Ezek egyike a bőrön elhelyezkedő minuteia pontok helyzetéről szerzett információkon alapul. A minuteia-pontok nem mások, mint a bőr redőiben lévő mélyedések elágazásai és találkozásai. Ebből egy átlagos ujjon 50-60 db található. A készülék 15-20 pontot vesz csak figyelembe, emiatt a tárolt adatok nem lesznek túl nagyok. A megfeleltetés úgy valósul meg, hogy a néhány sikeresen beazonosított pont és a hozzájuk rendelt bőrredő futási irányának segítségével kiszámításra kerül az az eltolás és elforgatási szög, amellyel a mintavételezett ponthalmaz áttranszformálható egy alaphalmazba (vagy másképpen referenciahalmazba). Ezek után az egymással átfedésbe eső pontok összepárosíthatók, és az azonosság-vizsgálat elvégezhető. A további vizsgálatok a textúra- és frekvenciajellemzők, továbbá a redőzetstruktúra-térkép vizsgálatán alapulnak. Az azonosítási eljárást az ujjlenyomat- azonosító a következőképpen hajtja végre. Először a kapott mintában beazonosítja azt a referenciapontot, amelyen a redőzet a legnagyobb ívben hajlik. A kép közepét ez a pont fogja adni. Erre a pontra kerül rá egy 80 szektorból álló korong. Az adatok elkészítésére az eszköz az ún. Gábor-szűrőt használja. A Gábor-szűrő fizikailag olyan, mint egy sűrűn összekarcolt üveglemez, amelyen a karcolások azonos távolságú párhuzamos egyenesek: ez tulajdonképpen egy olyan matematikai képlet, amelyen a referenciához képest az egyenesek szöge paraméterként adható meg. A Gábor-szűrő lényege, hogy a szűrő vonalaira merőleges vonalak képét elnyomja, az azzal párhuzamosakat pedig kiemeli. A korong minden szektorát nyolc különböző elfordulású Gábor-szűrővel transzformálják, ezáltal kialakul az ujjlenyomat nyolc kódképe. A kódkép rendkívül kis adatokból tevődik össze: függ a Gábor-szűrő felbontásától, az elfordulás szögétől, továbbá a szektorra bontás sűrűségétől. Ez alapján két ujjlenyomat könnyen összehasonlítható, csak a két adathalmaz ún. Haming-távolságát kell kiszámítani, majd egy beállított tűrésen belül megvizsgálni. Az ujj redőzete az évek múlásával kis mértékben változik, és a számítástechnika fejlődésével az esetleges változások (lásd: vágott seb, karcolások) könnyen kiszűrésre kerülhetnek. A nagyobb biztonság érdekében az élő ujj detektálása a fejlődés következő alapköve. Az eszközök nagy többsége már különbséget tud tenni az élő ujj és az ujjlenyomat másolata között. Ezt az ujj valamilyen elektrodinamikus, optikai, termikus vagy biológiai jellemzőjének a vizsgálatával vagy ezek kombinációjával érik el. Jellemző adat a hőmérséklet, a szívlüktetés érzékelése, továbbá a bőrszín spektrumának analizálása. Az elektrodinamikai jellemzők megvizsgálására épülő eszközök viszonylag drágák, általában ezt meg lehet kerülni úgy, hogy a kért ujjlenyomat mellé kódot, jelszót kell egy kódbillentyűzeten megadni. Sajnos ez a lehetőség nem válik a fejlődés javára, bár a két változó már elegendő biztonságot nyújthat. Az ujjlenyomat-olvasó biztonságtechnikai eszköz is, ezért szabotázsvédelemmel is el van látva. Olcsóbb típusoknál ezt egy általános mikrokapcsoló oldja meg: a falra rögzítéskor egy rugó ellenében a mikrokapcsoló felhúzott állásba kerül. Ha az olvasót eltávolítják a falról, akkor a mikrokapcsoló alaphelyzetbe kerül, és a riasztórendszernek jelet ad. Komolyabb eszközöknél általában rezgés-, fény- stb. érzékelők is megtalálhatók, továbbá a falon kívüli szerelés helyett a süllyesztett kivitel kerül előtérbe. Az ujjlenyomat-azonosító rendkívül biztonságos, és ma már szinte a legelterjedtebb az egész világon. Mivel új technológiáról van szó, jelenleg meglehetősen drága áron lehet hozzájutni a piacon, de a technológia tökéletesedésével és elterjedésével feltételezhetően egyre olcsóbbá és népszerűbbé válik majd.  


Napjaink fejlődő világában a biztonsági kérdések előkelő helyet foglalnak el egy vállalati informatikai rendszer megtervezésénél és kivitelezésénél. A legkorszerűbb műszaki megoldásokat alkalmazó beléptetőrendszerek kialakításánál ma már mindenképpen gondolni kell a biometrikus azonosító rendszerekre. Mielőtt nekilátnánk a rendszerek megismerésének, először is vizsgáljuk meg a biometria fogalmát.


Ez egy olyan fogalom, amely szorosan kötődik az élőlények fizikai, kémiai paramétereihez. A biometrikus azonosító egy olyan eszköz, amely méri és rögzíti egy élőlény, jelen esetben egy emberi személy egyedi fizikai, testi jellemzőit, és ezeket az adatokat azonosításra és hitelesítésre használja fel. Mikor a biometrikus rendszer azonosítja a személyt, egy egész adatállományból keresi ki a megegyezőt. A rendszer használható továbbá ellenőrzési célból, amikor a biometrikus rendszer hitelesít egy személyt az előzőleg bejegyzett mintái alapján. Egy sor különleges előnyt kínál a biometria alkalmazása a személyazonosság- és jogosultságvizsgálat céljára.

A biometrikus azonosítás az emberek valódi, tőlük elválaszthatatlan azonosságán alapul. A hagyományos azonosítási eljárásokban alkalmazott tárgyak, mint például a chipkártyák, a proximity, vagy mágneskártyák, a mechanikus kulcsok stb. elveszthetők, ellophatók, lemásolhatók vagy egyszerűen csak otthon felejtjük őket. A jelszavakat, számkódokat el szoktuk felejteni, közölhetjük másokkal vagy kileshetők. Ezektől a hátrányoktól mentes minden biometrikus eljárás. Az ujjunkat mindenhova magunkkal visszük, és a hangunkat sem tudjuk kölcsönadni. A gyakorlati tapasztalatok szerint nem okoz nehézséget az embereknek azonosításkor egy szenzor megérintése vagy a nevük kimondása.

Ma már nagyon sok típusát ismerjük a biometrikus olvasóknak, például az ujjlenyomat minden embernek sajátos tulajdonsága. Annak, hogy két egyforma ujjlenyomatot találjunk, olyan kicsi a valószínűsége, hogy bárki azonosítható az ujjlenyomata alapján. Az olvasó csak mintegy negyven-hatvan jellemző pontot rögzít, így a teljes adatbázisban való keresés és azonosítás rendkívül rövid ideig tart. A felvett mintákból nem lehet visszaállítani az ujjlenyomatot, így nem kell tartani a személyiségi jogok megsértésétől.

De hogy is működik az ujjlenyomat-olvasó? Az ujjlenyomat számítástechnikai feldolgozásához szükséges egy kép készítése az ujj bőrredőiről, amelyhez egy speciális felvevőeszköz szükséges. A felvevő- szenzoroknak nagyon sok típusát ismerjük már. Az optikai ujjlenyomat-olvasók a feldolgozandó képet egy optikai rendszeren keresztül egy képbontó eszköz felületére képezik le, amelynek köszönhetően a kép elektromos jellé alakul.

A kapacitív és a nyomásérzékelős elven működő eszközök eltérő jeleket érzékelnek a bőrredők "dombos" és "völgyes" részein. Ezekben egy olyan szigetelőfelület van, amelynek töltését a hozzáérő ujj felületének részei határozzák meg. Ezzel szemben az ultrahangos és rádiófrekvenciás szenzorok az ujjra bocsátott és visszavert hang, illetve rádiófrekvenciás jelek különbségei alapján térképezik fel a bőr redőzetét.

A gyakorlati tapasztalat azt mutatja, hogy jelenleg az optikai érzékelők terjedtek el, ár-érték arányban a legkedvezőbb hányadost adják, működésük egyszerű és biztonságos. A megfelelő fényviszonyt belső fényforrás, nagyrészt LED-diódák biztosítják. Energiatakarékosság szempontjából ezek csak akkor gyulladnak fel, ha a szenzort megérintjük, de vannak állandó háttér világításos típusok is. A képleképzést általában CMOS vagy CCD kamera, esetleg szkenner végzi, ezek a félvezetők hosszú élettartamot biztosítanak az eszköz számára.

A kapacitív eljáráson alapuló érzékelők működését az ujjal való érintkezés erősen befolyásolja, továbbá a százaz vagy nedves bőrfelület további hibalehetőségeket ad.

Pontatlanabb ez a típus, mint az optikai elvű, ellenben a megfelelő gyártástechnológiával ez finomítható, ezáltal az eszköz hatékonysága és biztonsága növelhető.

Három különböző módszer létezik az ujjlenyomat egyezőségének vizsgálatára. Ezek egyike a bőrön elhelyezkedő minuteia pontok helyzetéről szerzett információkon alapul.

A minuteia-pontok nem mások, mint a bőr redőiben lévő mélyedések elágazásai és találkozásai. Ebből egy átlagos ujjon 50-60 db található. A készülék 15-20 pontot vesz csak figyelembe, emiatt a tárolt adatok nem lesznek túl nagyok. A megfeleltetés úgy valósul meg, hogy a néhány sikeresen beazonosított pont és a hozzájuk rendelt bőrredő futási irányának segítségével kiszámításra kerül az az eltolás és elforgatási szög, amellyel a mintavételezett ponthalmaz áttranszformálható egy alaphalmazba (vagy másképpen referenciahalmazba). Ezek után az egymással átfedésbe eső pontok összepárosíthatók, és az azonosság-vizsgálat elvégezhető. A további vizsgálatok a textúra- és frekvenciajellemzők, továbbá a redőzetstruktúra-térkép vizsgálatán alapulnak.

Az azonosítási eljárást az ujjlenyomat- azonosító a következőképpen hajtja végre. Először a kapott mintában beazonosítja azt a referenciapontot, amelyen a redőzet a legnagyobb ívben hajlik. A kép közepét ez a pont fogja adni. Erre a pontra kerül rá egy 80 szektorból álló korong. Az adatok elkészítésére az eszköz az ún. Gábor-szűrőt használja.

A Gábor-szűrő fizikailag olyan, mint egy sűrűn összekarcolt üveglemez, amelyen a karcolások azonos távolságú párhuzamos egyenesek: ez tulajdonképpen egy olyan matematikai képlet, amelyen a referenciához képest az egyenesek szöge paraméterként adható meg. A Gábor-szűrő lényege, hogy a szűrő vonalaira merőleges vonalak képét elnyomja, az azzal párhuzamosakat pedig kiemeli. A korong minden szektorát nyolc különböző elfordulású Gábor-szűrővel transzformálják, ezáltal kialakul az ujjlenyomat nyolc kódképe.

A kódkép rendkívül kis adatokból tevődik össze: függ a Gábor-szűrő felbontásától, az elfordulás szögétől, továbbá a szektorra bontás sűrűségétől. Ez alapján két ujjlenyomat könnyen összehasonlítható, csak a két adathalmaz ún. Haming-távolságát kell kiszámítani, majd egy beállított tűrésen belül megvizsgálni.

Az ujj redőzete az évek múlásával kis mértékben változik, és a számítástechnika fejlődésével az esetleges változások (lásd: vágott seb, karcolások) könnyen kiszűrésre kerülhetnek.

A nagyobb biztonság érdekében az élő ujj detektálása a fejlődés következő alapköve. Az eszközök nagy többsége már különbséget tud tenni az élő ujj és az ujjlenyomat másolata között. Ezt az ujj valamilyen elektrodinamikus, optikai, termikus vagy biológiai jellemzőjének a vizsgálatával vagy ezek kombinációjával érik el. Jellemző adat a hőmérséklet, a szívlüktetés érzékelése, továbbá a bőrszín spektrumának analizálása.

Az elektrodinamikai jellemzők megvizsgálására épülő eszközök viszonylag drágák, általában ezt meg lehet kerülni úgy, hogy a kért ujjlenyomat mellé kódot, jelszót kell egy kódbillentyűzeten megadni. Sajnos ez a lehetőség nem válik a fejlődés javára, bár a két változó már elegendő biztonságot nyújthat.

Az ujjlenyomat-olvasó biztonságtechnikai eszköz is, ezért szabotázsvédelemmel is el van látva. Olcsóbb típusoknál ezt egy általános mikrokapcsoló oldja meg: a falra rögzítéskor egy rugó ellenében a mikrokapcsoló felhúzott állásba kerül. Ha az olvasót eltávolítják a falról, akkor a mikrokapcsoló alaphelyzetbe kerül, és a riasztórendszernek jelet ad. Komolyabb eszközöknél általában rezgés-, fény- stb. érzékelők is megtalálhatók, továbbá a falon kívüli szerelés helyett a süllyesztett kivitel kerül előtérbe.

Az ujjlenyomat-azonosító rendkívül biztonságos, és ma már szinte a legelterjedtebb az egész világon. Mivel új technológiáról van szó, jelenleg meglehetősen drága áron lehet hozzájutni a piacon, de a technológia tökéletesedésével és elterjedésével feltételezhetően egyre olcsóbbá és népszerűbbé válik majd.

 


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem