Lector de huellas dactilares, Comparación de Tecnología: Escáner óptico de huellas dactilares; Lector de Huellas Dactilares Capacitativo y Sensor de Imágenes Multiespectrales

La tecnología de huellas dactilares es una de las modalidades biométricas más populares para verificar la identidad de las personas. Las huellas dactilares fueron utilizadas por primera vez en China en 700 dC y no se han encontrado dos huellas dactilares idénticas hasta el momento. Las huellas dactilares son únicas incluso para gemelos idénticos que hacen que la biometría de huellas dactilares sea un método de verificación de identidad altamente preciso y fiable. La combinación de huellas dactilares compara las características únicas, como las características de las crestas o patrones de nimiedades que se encuentran dentro del patrón de impresión.

El proceso de detección de huellas dactilares consiste típicamente en capturar la imagen de la huella digital, extraer las características distintivas de la huella dactilar y luego almacenar una plantilla digital de la huella dactilar o comparar la imagen actual con las plantillas de huella digital almacenadas.

Un dispositivo electrónico que registra una imagen digital del patrón de huellas dactilares se conoce como lector de huellas dactilares. La imagen capturada se conoce como un escaneo en vivo que luego se procesa digitalmente. Se extraen las características distintivas y se crea una plantilla biométrica de huella dactilar. Esta plantilla biométrica se almacena y se utilizará para hacer coincidir más tarde.

Un escáner de huellas dactilares tiene muchas ventajas sobre los mecanismos de identificación tradicionales y proporciona a las empresas un mayor nivel de seguridad. Las organizaciones experimentan varios beneficios al incorporar un lector de huellas dactilares, como una comprobación de antecedentes confiable de empleados, acceso seguro a instalaciones y activos y protección de datos confidenciales. Hay muchos tipos de tecnologías de sensor de huellas dactilares. Estaremos discutiendo los tres tipos siguientes de sensores: huellas dactilares ópticas, huellas dactilares capacitativas e imágenes multiespectrales.

Los escáneres ópticos son los tipos comunes de escáneres de huellas dactilares que utilizan una luz LED para iluminar el dedo. El sensor detecta y crea la imagen de huella digital determinando las áreas claras y oscuras creadas por las crestas de huella dactilar. El proceso de escaneo comienza cuando el individuo coloca su dedo en la placa de vidrio que se conoce como superficie táctil.

Los sensores ópticos usan principalmente dos tipos de detectores: dispositivos de carga acoplada (CCD, por sus siglas en ingles) y CMOS. Los detectores CCD son muy sensibles a bajos niveles de luz y por lo tanto son capaces de hacer excelentes imágenes en escala de grises. Se genera una imagen invertida del dedo donde las áreas más oscuras representan más luz reflejada y las áreas más claras representan menos luz reflejada. Las zonas más oscuras son en realidad crestas del dedo y las zonas más claras son los valles entre las crestas.

Antes de comparar la huella dactilar del individuo con la plantilla almacenada, el procesador del escáner asegura que el CCD haya capturado una imagen clara. Comprueba para varios atributos tales como la oscuridad media del pixel o los valores totales en una muestra. La exploración será rechazada por el procesador si la imagen general es demasiado oscura o demasiado clara. En tal caso, el tiempo de exposición es ajustado por el escáner para permitir más o menos luz y tratará de escanear la huella digital de nuevo. Cuando el nivel de oscuridad es adecuado, el escáner comprobará la definición de la imagen para determinar la nitidez de la exploración de huellas dactilares. El procesador del escáner busca muchas líneas rectas horizontales y verticales que se mueven a través de la imagen. Una línea que corre perpendicular a las crestas y formada por secciones que alternan entre píxeles muy oscuros y muy claros implica que la imagen de la huella digital tiene una buena definición. El procesador del escáner procede a comparar la huella digital capturada con la plantilla almacenada si descubre que la imagen capturada es nítida y está expuesta correctamente.

Sin embargo, los dispositivos acoplados a carga son relativamente costosos de fabricar y, además, el reconocimiento de huellas dactilares no requiere una sensibilidad a baja luz ni una imagen en escala de grises. Por otra parte, las impresoras ópticas basadas en CMOS pueden fabricarse a un coste menor. Las cámaras CMOS se fabrican en grandes cantidades y algunos de los pasos de procesamiento de imagen se incorporan en el chip que se atribuye a su menor costo.

Aquí está nuestra lista de algunos escáneres ópticos disponibles en el mercado: SecuGen Hamster Plus, Digital Persona U.are.U 4500, Fingkey Hamster DX, Suprema BioMini y Cross Match Verifier 300.

La calidad de la imagen de la huella digital capturada por los sensores ópticos puede verse afectada por muchos factores del mundo real. Estos factores pueden incluir luz dispersa de otra fuente o contaminación de la superficie tal como impresión de huella digital dejada por un usuario anterior. Otros factores que afectan la calidad de imagen son el aceite, la suciedad, la condensación o el hielo y cualquier rasguño en la superficie.

Comparado con otros tipos de escáneres, es relativamente fácil engañar a los escáneres ópticos con huellas dactilares impostoras presentando una imagen convincente de una huella digital. Los fabricantes de escáneres ópticos han introducido así una variedad de técnicas que pueden validar un dedo vivo. Una de estas técnicas es la imagen electro-óptica que mejora los sensores ópticos y mejora su resistencia al engaño. En la formación de imágenes electroópticas, se coloca un voltaje a través de una película polimérica emisora de luz. Cuando el individuo coloca su dedo en el sensor, las crestas de la huella digital presentan un suelo a la superficie del polímero que crea una pequeña corriente y genera la luz. Esto produce una imagen de alto contraste ya que los valles de la huella digital permanecen oscuros y el polímero está directamente conectado con el detector óptico.

El escaneo capacitivo es otra forma común de capturar imágenes de huellas dactilares que utilizan corriente eléctrica para detectar la imagen en lugar de la luz. El proceso de exploración capacitiva utiliza una serie de placas de condensador para capturar la imagen de huella digital. Similar a los escáneres ópticos, este proceso también genera una imagen de las crestas y valles que componen huellas dactilares. La piel humana es suficientemente conductora y es capaz de proporcionar acoplamiento capacitivo en combinación con un elemento capacitivo individual en la matriz. Las crestas físicas de la huella dactilar están más próximas a las placas de condensador y tienen una capacidad más alta, mientras que los valles de la huella dactilar, es decir, la capa subdérmica tienen una capacitancia inferior. Un pequeño voltaje puede ser aplicado por algunos sensores capacitivos para mejorar la señal que resulta en una imagen con mejor contraste. El sensor capacitivo es capaz de medir las diferencias de conductividad más pequeñas que son causadas por la presencia de crestas.

Una descarga electrostática tal como un choque puede interferir con este tipo de escáner, pero no se ve afectada por la iluminación ambiental. Además, los escáneres de huellas dactilares capacitativos pueden resistir problemas de contaminación mejor que algunos escáneres ópticos. También es muy difícil engañar a este escáner utilizando una fotografía de huella digital de alta calidad en lugar de un dedo real. Pero los escáneres capacitivos pueden ser engañados usando el molde de la yema del dedo de un individuo.

El tipo de sensor es óptico en un escáner óptico como sugiere su nombre. En los escáneres ópticos, la superficie del sensor no requiere ningún tratamiento o mantenimiento especial. Los sensores ópticos son muy duraderos en la naturaleza. Son resistentes a los arañazos y la placa de vidrio está hecha de un material inquebrantable que es tan duro como el cuarzo. Los escáneres ópticos también son resistentes a golpes, condiciones climáticas extremas y descargas electrostáticas (ESD, por sus siglas en ingles). Están diseñados para funcionar bien con alto tráfico, así como en ambientes ásperos o al aire libre. Tiene un área grande de la proyección de imagen que resulta en una imagen grande también, así como una mayor resolución. El costo de fabricación es menor en los escáneres ópticos. También tiene una vida larga y mantenimiento casi nulo.

Un escáner capacitivo tiene un tipo de sensor semiconductor o chip. Los recubrimientos en la superficie de los escáneres capacitivos son desiguales y se desgastan con el tiempo. Esto resulta en un rendimiento degradado y también acorta la vida útil del producto. Sensores capacitivos por lo general necesitan algún tipo de tratamiento superficial, como ESD y otros revestimientos protectores. Estos sensores no son tan duraderos como los sensores ópticos y pueden ser dañados por descargas electrostáticas. La manipulación repetida y la exposición diaria pueden corroer la superficie fácilmente. Además, los chips de silicio son delgados e intrínsecamente frágiles y propensos a ser dañados por el duro impacto externo y arañazos. Un escáner capacitivo por lo general tiene un área de imagen más pequeña en comparación con un escáner óptico que resulta en un tamaño de imagen más pequeño con menor resolución. Es costoso producir revestimientos superficiales de calidad consistente. También puede haber otros gastos como reemplazo, tiempo de inactividad y costos de mantenimiento.

Los sensores ópticos pueden ser engañados por impresiones latentes, es decir, la impresión dejada por detrás cuando un dedo real toca la placa del sensor. Las impresiones latentes suelen producirse por sudor, desechos de la piel u otras excreciones sebáceas que cubren la superficie palmar de las yemas de los dedos. Si una impresión latente está en la placa de cristal del sensor óptico y la luz está dirigida sobre ella, esta impresión puede engañar al escáner óptico. Esto ocurre porque la luz que se dirige a la impresión latente se dispersa ópticamente y el sensor la detecta como una imagen de huella dactilar.

Los sensores capacitivos pueden ser falsificados utilizando dedos artificiales blandos basados en gelatina. Este material puede imitar las características físicas de la piel y por lo tanto son capaces de engañar a los sensores capacitivos.

La imagen multiespectral es un sensor óptico que se ha introducido para reducir la vulnerabilidad de los sensores de huellas dactilares a los ataques de falsificación. La especialidad de los sensores multiespectrales es que puede captar las características del tejido que se encuentran por debajo de la superficie de la piel, así como las características habituales en la superficie del dedo. Las características bajo la superficie de la piel son capaces de proporcionar una segunda representación del patrón en la superficie de la huella dactilar. Esto permite que el sensor MSI recoja imágenes de huella digital de buena calidad bajo una variedad de condiciones.

En los casos en que las características de la superficie están gastadas o las condiciones de muestreo son adversas, el sensor MSI todavía es capaz de capturar una imagen de huella digital. El sensor MSI es muy capaz de distinguir entre un dedo vivo y otros materiales blandos. Las características de tejido bajo la superficie de la piel proporcionan una gran cantidad de información al sensor MSI sobre el material que se está formando una imagen y, por lo tanto, lo hace menos vulnerable a los ataques de sensor de huella digital.

Lumidigm M301, Lumidigm V302 y Lumidigm V311 son los escáneres más populares y eficaces que incorporan la tecnología patentada de imágenes multispectrales de HID Global.

Hemos discutido los tres tipos de sensores de huellas dactilares: sensores de imagen ópticos, capacitivos y multiespectrales y sus fortalezas y debilidades. La imagen multiespectral es un avance en huellas dactilares que es capaz de proporcionar una fuerte protección contra las técnicas de falsificación de huellas dactilares.