Что значит ультразвуковой отпечаток пальца. Сканер отпечатков пальцев: что и как? Товары, которые могут вас заинтересовать

В этот раз Qualcomm заявляет, что её ультразвуковой сканер отпечаток пальцев сможет работать под металлом, стеклом или дисплеем. Также они смогут работать и под водой, так как рассчитаны на стандарт IP68, с которым выходят большинство современных флагманских устройств. Заявлена работа через масло. При этом, датчик сможет чётко определить ваш отпечаток пальца. Так что, если вы готовите, и нальёте на свой телефон масла – его всё равно можно будет разблокировать и посмотреть, что идёт дальше по рецепту.

Интересным является факт, что эти датчики могут определить ваше сердцебиение. Больше не нужно тянуться к вспышке камеры. Это откроет новые возможности для приложений безопасности. Также ультразвуковой сканер отпечатков пальцев сможет распознать жесты.

Эта технология позволит размещать сканер мод металлом или стеклом, не делая для этого никаких специальных вырезов. Компания отмечает, что эти ультразвуковые датчики отпечатков пальцев будут работать с текущими и будущими процессорами Snapdragon 200, 400, 600 и 800 серий, включая недавно анонсированные Snapdragon 630 и 660. Кроме того, они также будут совместимы с чипами от MediaTek, Samsung и NVIDIA.

На сегодняшний день цифровые технологии проникли практически во все сферы нашей жизни: мы в пару кликов совершаем покупки в интернете, кладем и снимаем наличные на банковскую карту, делаем различные операции с виртуальными счетами, а также храним свои фотографии и прочие данные в облачных хранилищах. При всей глобализации цифровых технологий вопрос касаемо защиты персональных данных по-прежнему остается актуальным.

Ни для кого не секрет, что современные продвинутые злоумышленники уже не пользуются ломом и отмычками, а виртуозно используют те же самые цифровые технологии и ПО для своих корыстных целей. Смартфоны по-прежнему остаются уязвимыми, поскольку с его помощью пользователь часто авторизуется в различных онлайн-сервисах. И, если еще вчера защита данных на смартфоне происходила посредством графического ключа или паролей, то в последние годы многие производители начали внедрять разные виды биометрической защиты, которые основаны на уникальности строения определенных частей тела человека. В частности, мы говорим об отпечатках пальцев, геометрии лица, сетчатке глаза, идентификация голоса. Биометрическая аутентификация – это довольно надежный и удобный способ защиты. А главное, такой «пароль» не забудешь, не подсмотришь, к тому же он всегда так сказать под рукой. Сегодня мы поговорим о дактилоскопическом сканере в смартфоне или, иными словами, сканере отпечатков пальцев. Интересно узнать, что из себя представляет это устройство, каких видов бывает сканер, а также как он работает.

Следует отметить, что процесс идентификации с помощью отпечатков пальцев стоит в одном ряду с самыми надежными способами, с помощью которых можно подтвердить личность пользователя. По точности аутентификации сканирование отпечатков пальцев уступает только методу, а рамках которого осуществляется сканирование сетчатки глаза, а также анализу ДНК. Отпечатки человеческих пальцев представлены папиллярными узорами на коже, которые у каждого человека уникальные, причем появляются они внутриутробно, на двенадцатой неделе синхронно с нервной системой. Интересно, что на папиллярные узоры могут повлиять различные факторы, например, это касается генетического кода ребёнка и прочего. Другими словами, папиллярными узорами являются выступы и борозды на коже, которые формируют уникальный и неповторимый рисунок. Даже незначительная травма или повреждение покровов кожи не могут «стереть» отпечаток, поскольку он со временем восстановится, если конечно в результате травмы не снесло пол пальца.

Как работает сканер отпечатка пальцев в современном смартфоне

В сканерах отпечатков пальцев имеются две основные функции. При помощи первой из них сканер считывает изображение отпечатка, в то время как вторая функция проверяет совпадение отпечатка с существующими в базе данных. Практически во всех современных смартфонах применяются оптические сканеры. Принцип их работы схож с цифровыми фотоаппаратами. Снимок делается с помощью микросхемы, куда входят светочувствительные фотодиоды, а также автономный источник освещения в виде матрицы светодиодов, с помощью которой узоры на пальце подсвечиваются.

Когда свет попадает на считываемый папиллярный рисунок, с помощью фотодиодов появляется электрический заряд, в результате чего отдельно взятый пиксель запечатлевается на будущем снимке. С помощью пикселей различной интенсивности на сканере образуется снимок отпечатка пальца. Кроме того, перед тем как сверить отпечаток с базой данных, сканер осуществляет проверку качества снимка.

После получения снимка отпечатка его анализирует специальное программное обеспечение с помощью сложных алгоритмов. К слову, происходит анализ трёх типов узоров отпечатка: дугового, петлевого и завиткового. После того, как ПО определило тип узора, происходит идентификация окончаний линий узоров (разрывы или раздвоения, которые называются минуциями), ведь именно они являются неповторимыми и с их помощью можно осуществить идентификацию владельца устройства. Дальше идет довольно сложный анализ, в рамках которого сканер анализирует положение минуций по отношению друг к другу, с разбитием отпечатка на микроблоки. Примечательно, что в процессе сопоставления сканер не анализирует отдельно взятую линию узора. Сканер определяет совпадение в отдельных блоках и по ним определяет сходство.

Каких типов бывают дактилоскопические сканеры

Оптические сканеры бывают двух основных видов. Что касается первого из них, то он снимает нужную область пальца при посредстве его прикосновения непосредственно к сканеру. Такой тип применяется в «яблочных» смартфонах, начиная с iPhone 5s. В отношении второго типа отметим, что в этом случае пользователь проводит пальцем по оптическому сканеру. В результате получается серия снимков, которые программным обеспечением объединяются в один. Этот тип какое-то время использовала в своих продуктах компания Samsung, однако, со временем она перешла на первый тип, поскольку он более удобен, хотя и более дорогостоящий. Основной недостаток оптического дактилоскопического сканера является уязвимость к царапинам и загрязнению. Также его можно «обвести вокруг пальца» при помощи слепка фаланги пальца.

Стоит также отметить о полупроводниковом типе сканера отпечатка пальца, который в смартфонах не применяется по целому ряду причин. Его невозможно обмануть с помощью слепка пальца. Еще одним типом дактилоскопических сканеров является ультразвуковой сканер. Он отличается большой перспективой развития, а действует он по принципу медицинского УЗИ. Обмануть его практически нереально, так как он способен проникнуть в эпидермальный слой кожи, которые уникален.

Следует отметить, что сканеры могут быть размещены в разных частях смартфона. Многие производители устанавливают сканер отпечатков пальцев на тыльной панели, недавно пошла мода на боковую грань, а компания HMD подготавливает свой новый флагман с интегрированным сканером в дисплей.

Не так давно технология считывания отпечатков пальцев была связана в основном с научно-фантастическими фильмами. Теперь, даже в бюджетном смартфоне Xiaomi есть сканер отпечатков пальцев. Мы объясним читателям принцип его работы.

Сканер отпечатков пальцев (Touch ID) позволяет идентифицировать пользователя на основе уникального рисунка кожи на кончике пальца. У каждого человека свой собственный отпечаток и «рисунок», который не повторяется даже в случае идентичных близнецов.

Отпечаток пальца (fingerprint) позволяет идентифицировать любого человека, например в случае поиска преступников. Как оказалось, функция Touch ID также полезна для пользователей смартфонов. С её помощью можно защитить смартфон от несанкционированного доступа.

В настоящее время на рынке существует несколько типов сканеров. Все они работают по одному и тому же принципу – сканер считывает отпечаток владельца смартфона и при попытке разблокировать его сравнивает «рисунок» с тем, который запрограммирован заранее в устройстве. Если отпечаток пальца совпадает, устройство будет разблокировано. В противном случае появится сообщение об ошибке.

Интересно, что сканеры не анализируют весь рисунок отпечатка пальца. Проверяются только некоторые из характерных черт или узоров. Это, например, ветвление, раздвоение или обрывание отпечатков пальцев.

Сканеры преобразуют картинку в темплит (шаблон), и по алгоритму сравнивают расстояние между кривыми и линиями. Это позволяет сделать процесс проверки намного короче, чем если бы вам нужно было проанализировать весь отпечаток пальца.

Алгоритмы подтверждают отпечаток, если примерно 40% минуций совпадает с сохранённым рисунком. На практике, этого достаточно для идентификации конкретного пользователя и обеспечения отказоустойчивости.

Минуции (или «точки Гальтона») – это уникальные для каждого пальца участки рисунка кожи (точки), которые показывают в каких местах папиллярные линии сливаются, раздваиваются или обрываются.

Типы сканеров отпечатков пальцев

1. Оптический сканер «снимает» всю панель пальцев и использует CCD-матрицу (как и большинство камер) для этого. В местах, где свет не приходит (гребни), матрица записывает «черные» пиксели, создавая точно отображаемое изображение пальца. Часто оптические сканеры имеют встроенный источник света (обычно светодиодный), чтобы сделать изображение максимально прозрачным.

2. Емкостный сканер – вместо матрицы, используются специальные миниатюрные схемы конденсаторов (ёмкостных датчиков). Когда мы прикладываем палец к этому считывателю, ёмкость отдельных конденсаторов мгновенно меняется. Емкостные сканеры гораздо точнее и эффективнее оптических сканеров, поскольку их сложнее обмануть.

3. Тепловой сканер – он работает аналогично емкостному считывателю, но вместо микроконденсаторов они используют микроскопические тепловые датчики, которые определяют разницу температур между гребнями и долями пальцевой подушки. Такой сканер невозможно обмануть имитацией пальца (т.е. фрагментом с кожным покровом).

4. Ультразвуковой сканер – использует явление дифракции, т. е. отражение и рассеяние звуковых волн. Когда мы прикладываем палец к считывателю он начинает генерировать неслышимые звуки для нас. Поведение звуковых волн в точках контакта «гребня» площадки отпечатка со сканером совершенно иное, чем во «впадинах» (где есть воздух). Это позволяет ультразвуковому сканеру создавать точный отпечаток вашего пальца.

Какой сканер отпечатка пальца лучше?

В настоящее время большинство смартфонов Xiaomi используют ёмкостные считыватели, например популярные Redmi Note 3 или Mi 5. Однако большие надежды связаны с ультразвуковыми сканерами, установленными непосредственно под дисплеем, и, вероятно, эта технология будет наиболее популярна в ближайшем будущем.

Функция Touch ID в смартфоне, хотя и очень безопасна, не гарантируют безопасность на 100%. С помощью правильных технологий и инструментов можно подделать отпечаток пальца, который сможет обмануть сканер.

В статье мы поговорим о считывателях отпечатков пальцев. Это совершенно новый способ защиты, который используется относительно недавно. Правда, впервые такой тип защиты начал использоваться на ноутбуках и ПК, затем он плавно перешел в телефоны. И сегодня можно встретить множество моделей смартфонов, в которых предусмотрена блокировка с помощью отпечатков пальцев.

Что такое сканер отпечатков

Это такой вид технологии безопасности, основанный на Она позволяет использовать комбинацию программных и аппаратных методов для того, чтобы распознавать отпечатки пальцев конкретного пользователя. С помощью такого метода получается идентифицировать и проверить подлинность отпечатка человека, для того чтобы запретить или разрешить доступ к определенному приложению, смартфону, ноутбуку, а также иным местам, нуждающимся в защите от вмешательства.

Стоит отметить, что существует множество иных вариантов защиты информации, например:

• сканирование радужной оболочки глаза;
• биометрия;
• сканирование сетчатки глаз;
• сканирование черт лица;
• даже специальный анализ походки или крови.

Но это на сегодняшний день не используется в бытовой технике. Правда, существуют смартфоны, в которых производится сканирование радужной оболочки глаз. Но реализация такой защиты сложна, поэтому функционирование системы далеко до идеала.

Почему отпечатки?

Стоит задаться вопросом, а почему используются именно отпечатки пальцев? А упирается все в стоимость и простоту изготовления. Во-первых, платы для сканеров очень дешевые. Во-вторых, их очень просто изготовить. А самое главное - с ними очень легко работать при эксплуатации конечного оборудования. Достаточно прикоснуться к сканеру телефона или ноутбука, как он будет сразу же разблокирован. Существует три типа датчиков, которые позволяют анализировать отпечатки пальцев:

1. Ультразвуковые.
2. Оптические.
3. Емкостные.

Положительные стороны применения сканеров

Существует несколько плюсов, которые можно выделить при использовании таких устройств в телефонах и другой технике:

1. Заблокировать и разблокировать гаджет можно с помощью одного лишь пальца.
2. Это неплохой способ для идентификации людей.
3. Дублировать или подделать эту методику очень сложно.
4. Если пин-код или пароль можно подобрать, то взломать или угадать отпечаток почти невозможно.
5. Пароль можно забыть, но отпечаток пальца всегда останется при вас (если его не отрежут, конечно).

Недостатки использования сканеров

Но можно выявить и минусы, которые все равно присутствует в таких датчиках:

1. Работа не надежна, при большом желании можно обмануть сканер при помощи фальшивок либо же отпечатков, снятых с любой поверхности.
2. Нет возможности получить новые образцы отпечатков. Если вы используете пароли, коды, карты, то их можно при необходимости заменить. Но если кому-то станет доступен ваш отпечаток пальца, сделать новый не получится.
3. Степень шифрования также может вызвать сомнение. Безопасность всех данных, которые хранятся на вашем компьютере, полностью зависит от того, кто производит программное обеспечение или оборудование.
4. Наличие даже небольшого дефекта на коже пальца может вызвать затруднения при сканировании, в результате чего будет запрещен доступ к ресурсам.

Поэтому такая технология используется исключительного в простой электронике. Она новая, поэтому работает далеко не идеально.

Проблемы со считыванием

Существует несколько причин, по которым может не произойти авторизация пользователя. В том случае, если датчик перестал работать, нужно искать проблему. А она может крыться в следующих моментах:

1. Руки пользователя жирные или влажные.
2. Произошел сбой в электронике, для этого потребуется выключить и заново включить устройство.
3. На пальце имеется какой-либо дефект. Достаточно небольшой царапины, чтобы биометрический считыватель отпечатков пальцев перестал работать.

Как правило, производители телефонов и иной техники предусмотрели такие моменты, поэтому в большинстве своем можно разблокировать устройство при помощи ввода пин-кода или пароля.

Оптические сканеры

Оптические являются самыми старыми, такая методика захвата и сравнения отпечатков используется довольно давно. Этот метод основан на том, что происходит захват изображения отпечатка. Это фотоснимок отпечатка пальца, который после захвата подвергается обработке с использованием специальных алгоритмов, которые позволяют обнаружить уникальные узоры на поверхности (гребни, уникальные завитки). При этом происходит анализ самых светлых и темных участков изображения.

У датчиков имеется конечное разрешение, чем оно выше, тем более мелкие элементы узора он сможет различить на пальце, тем выше и степень безопасности. Сенсоры этих датчиков имеют больший контраст, нежели у простого фотоаппарата. У них большее количество диодов на каждый дюйм. Это необходимо для того, чтобы захватывать изображения на очень близком расстоянии.

В оптических сканерах также имеются массивы светодиодов, работающих в качестве вспышки. Они освещают область сканирования. Конструкция очень громоздкая для телефонов, так как толщина корпуса имеет большое значение. Но даже считыватель отпечатков пальцев для СКУД по такой технологии нельзя построить - степень защиты информации в этом случае крайне низкая. Подделать отпечаток можно различными способами.

Основным недостатком сканеров такого типа является то, что их очень легко обмануть. Сканеры позволяют захватывать только 2D-картинку. Наверное, вы видели, как с помощью несложных манипуляций с клеем ПВА или даже с фотографией пальца высокого качества взламывается сканер, доступ ко всем важным документам у злоумышленника появляется. Поэтому такой тип безопасности не подходит для современных смартфонов.

Емкостные сканеры

Это часто встречающийся вид сканера отпечатков. Как можно видеть из названия, в качестве основного модуля используется конденсатор. Емкостные сканеры применяют массивы малых цепей конденсатора, чтобы собирать данные об отпечатках. В конденсаторах хранится электрический заряд и, когда прикладываете палец к сканеру, накапливаемый в конденсаторе заряд будет изменен в местах, в которых гребень узора прикасается к пластине. И остается заряд относительно неизменным в местах, в которых впадины на узоре. Такой считыватель отпечатков пальцев для компьютера может эффективно использоваться для защиты информации, но она все равно не будет идеальной.

После захвата отпечатка данные преобразуются в цифровой вид и уже в этом массиве начинается поиск отличительных и уникальных особенностей отпечатка. Они могут быть сохранены для того, чтобы проводить сравнение на более поздних этапах. Главный плюс такой технологии заключается в том, что она существенно лучше, нежели оптические сканеры.

Ультразвуковые сканеры

Ультразвуковые сканеры отпечатков пальцев на данный момент являются новейшими технологиями распознавания отпечатков. Для распознавания отпечатка ультразвуковой сканер использует передатчик и приемник. Импульс передается непосредственно на палец, который помещен перед сканером. Существуют модели считывателей отпечатков пальцев HP, которые подключаются к компьютеру. И при установке соответствующего ПО можно ограничить доступ к тем или иным папкам на устройстве.

Часть этого импульса поглощается, часть возвращается обратно к приемнику и распознается. В зависимости от впадин, гребней и других деталей отпечатка, которые являются уникальными для каждого пальца, составляется "рисунок" отпечатка владельца. В ультразвуковых сканерах датчик, обнаруживающий механическое напряжение, используется для того чтобы осуществить расчет интенсивности ультразвукового импульса в различных точках на сканере.

Идентификация по отпечатку пальца — один из самых надежных способов для подтверждения личности человека. По точности такой метод уступает лишь сканированию сетчатки глаза и анализу ДНК. Отпечаток пальца — это не что иное, как папиллярные узоры на коже, которые являются уникальными для каждого человека и формируются у плода уже на 12 неделе одновременно с нервной системой. При этом на узоры влияет генетический код ребенка, положение плода в матке, питание матери во время беременности, состояние окружающей среды и прочие случайные факторы. Простым языком, папиллярные узоры — это выступы и углубления на коже, образующие единственный в своем роде рисунок. Даже при повреждении эпидермиса со временем узор восстанавливается, это лишь вопрос времени и, конечно, степени повреждения. Как же работает сканер отпечатков пальцев современного смартфона — об этом в сегодняшнем выпуске.

У любого сканера отпечатков пальцев есть две функции: получить изображение отпечатка и проверить его узор на совпадение с другими узорами в базе данных. В современных смартфонах используются оптические сканеры. Они работают по тому же принципу, что и небольшие цифровые фотоаппараты. Снимок делается с использованием микросхемы, состоящей из светочувствительных фотодиодов и автономного источника освещения — матрицы светодиодов, которая подсвечивает узоры на пальце.

При попадании света фотодиоды создают электрический заряд, запечатлевая отдельный пиксель на будущем снимке. В зависимости от количества попадающего света, интенсивность цвета пикселя меняется. Совокупность пикселей разной интенсивности и образует на сканере снимок отпечатка пальца. Перед тем как начать сверять отпечаток, сканер проверяет качество изображения, а именно его яркость и четкость. Если снимок слишком яркий или темный, настраивается длительность выдержки сканера, и процесс повторяется вновь.

После того как отпечаток получен, он анализируется с помощью специального программного обеспечения. Для определения особенностей папиллярных узоров ПО использует сложные алгоритмы. Всего выделяют три типа узоров: дуговые, петлевые и завитковые. Определив тип узора, сканер идентифицирует окончания линий узоров, например, разрывы и раздвоения — именуемые минуциями. Именно они и являются уникальными и позволяют по отпечатку пальца идентифицировать его владельца. Сканер определяет положение минуций относительно друг друга на каждом снимке: он разбивает отпечаток на небольшие блоки 9х9 пикселей, каждый из которых содержит определенное число минуций. Координаты обнаруженных минуций и их углы ориентации записываются в вектор. Затем идентичные блоки со сканера и снимков из базы данных сопоставляются, и если узоры в них идентичны, то отпечатки пальцев принадлежат одному и тому же владельцу. Стоит отметить, что сканеры не анализируют каждую линию узора: они находят лишь одинаковые закономерности в небольшом количестве блоков и по ним устанавливают сходство.

Существует два основных типа оптических сканеров. Первый делает снимок нужной области пальца при прикосновении к сканеру. Этот тип используется в смартфонах Apple, начиная с iPhone 5s.

Второй тип оптического сканера предполагает проведение по нему пальцем. Он делает серию снимков и программно объединяет их воедино. Такой сканер нашел свое применение в Samsung Galaxy S5. Но в последующих моделях он был заменен на первый тип, который является более удобным, но и более дорогим в силу необходимости использования большей матрицы.

Общим недостатком оптических сканеров является подверженность загрязнению и царапинам. Кроме того, такой сканер можно обмануть с помощью слепка фаланги пальца.