Cơ Chế Hoạt động Của Hệ Thống Nhận Dạng Vân Tay Trong Khóa điện ...

Hệ thống nhận dạng vân tay đã xuất hiện trong các tiểu thuyết tình báo suốt nhiều năm nay. Nhưng chỉ mới xuất hiện một cách khiêm tốn trong đời sống thực. Tuy nhiên trong vòng vài năm nay, hệ thống nhận dạng vân tay trong các loại khóa điện tử vân tay bắt đầu trở nên phổ biến khắp nơi.

Bài viết này của chúng tôi sẽ giúp các bạn khám phá những bí ẩn đằng sau sự phát triển đầy thú vị của công nghệ này so với khóa thẻ từ, password,…

Những điều cơ bản về vân tay

– Vân tay là một trong những đặc điểm đặc trưng của từng người. Mỗi người đều có một dấu vân tay đặc trưng của riêng mình.

– Tuy mới nhìn qua, hai vân tay trông có vẻ giống nhau. Nhưng một điều tra viên chuyên nghiệp; hoặc một phần mềm cao cấp có thể nhìn thấu sự khác nhau rõ ràng giữa chúng. Tóm lại những vân tay của những người khác nhau là hoàn toàn khác nhau kể cả sinh đôi.

– Đây là ý tưởng cơ bản của hệ thống phân tích vân tay. Cả trong việc điều tra tội phạm và bảo vệ an ninh. Máy quét vân tay có nhiệm vụ thay thế con người trong việc thu thập mẫu vân tay. Và so sánh nó với các mẫu khác trong hồ sơ. Trong phần tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu cách máy quét thực hiện việc này.

Máy quét quang học nói chung và trong khóa điện tử vân tay nói riêng

– Một hệ thống máy quét quang học có hai nhiệm vụ cơ bản là lấy hình ảnh ngón tay; và quyết định xem liệu dấu vân tay trong ảnh có khớp với mẫu có sẵn hay không.

– Có nhiều cách khác nhau để lấy hình ảnh ngón tay. Trong đó cách phổ biến nhất là quét quang học và quét điện dung. Cả hai đều đưa ra cùng một hình ảnh. Nhưng bằng hai phương pháp khác nhau hoàn toàn.

– Trung tâm của máy quét quang học là CCD (Charge Coupled Device) – hệ thống cảm biến ánh sáng sử dụng trong camera kỹ thuật số. CCD là một mảng diode nhạy cảm với ánh sáng gọi là photosite; có nhiệm vụ tạo tín hiệu điện tương ứng với những photon ánh sáng. Mỗi photosite ghi lại một pixel; tức một chấm nhỏ thể hiện rằng ánh sáng đã chạm đến điểm đó. Các pixel sáng và tối sẽ tổng hợp thành một hình ảnh của vật thể được quét (như ngón tay). Thường thì bộ chuyển đối ADC (từ analog sang digital) trong hệ thống quét sẽ xử lý tín hiệu điện analog để tạo ra bức ảnh dạng số hóa.

Quy trình

– Quy trình quét bắt đầu khi bạn đặt ngón tay lên một đĩa thủy tinh; và để CCD chụp ảnh. Máy quét có nguồn điện riêng. Thường là một mảng diode phát sáng để tỏa sáng các đường vân trên ngón tay. Cuối cùng hệ thống CCD sẽ tạo ra hình ảnh đảo ngược của ngón tay.

– Trước khi so sánh hình ảnh nhận được với dữ liệu có sẵn, bộ xử lý quét sẽ đảm bảo rằng hình ảnh thu được đủ rõ bằng cách kiểm tra độ tối pixel trung bình; hay tổng giá trị của một mẫu nhỏ; và sẽ từ chối quét hình nếu nó quá sáng hoặc quá tối. Nếu ảnh bị từ chối, máy quét sẽ điều chỉnh thời gian phơi sáng, rồi quét lại lần nữa.

– Còn nếu độ tối đã đủ thì hệ thống sẽ tiếp tục kiểm tra độ phân giải ảnh. Bộ xử lý sẽ quan sát một số đường thẳng di chuyển ngang dọc trên ảnh. Nếu ảnh có độ phân giải tốt, đường thẳng chạy vuông góc với vân tay sẽ gồm các phần xen kẽ gồm các pixel rất tối và rất sáng.

– Nếu bộ xử lý cảm thấy hình ảnh đã đủ sắc nét và độ sáng, nó sẽ tiếp tục so sánh hình ảnh đó với vân tay trong hồ sơ.

Máy quét điện dung nói chung và trong khóa điện tử vân tay nói riêng

– Cũng như máy quét quang học, máy quét điện dung tạo ra hình ảnh vân tay. Nhưng không phải bằng ánh sáng mà bằng dòng điện.

– Cảm biến được nối với một mạch điện nối xung quanh một bộ khuếch đại toán học đảo ngược. Một thiết bị bán dẫn phức tạp gồm nhiều transistor; điện trở; và tụ điện.

– Cũng như các bộ khuếch đại khác, một bộ khuếch đại ngược sẽ thay đổi dòng điện dựa trên dao động của một dòng điện khác. Trong trường hợp này, bộ khuếch đại ngược sẽ thay đổi điện áp nguồn dựa trên điện áp tương đối của hai đầu vào. Gọi là đầu đảo ngược và đầu không đảo ngược. Ở đây, đầu không đảo ngược được nối đất ( Non-Inverting Terminal ). Còn đầu đảo ngược được nối với nguồn điện áp tham chiếu và một vòng lặp phản hồi. Vòng lặp này cũng được nối với đầu ra của bộ khuếch đại; bao gồm hai đĩa dẫn điện.

– Hai đĩa dẫn điện này hợp thành một tụ điện; có khả năng lưu trữ điện năng. Bề mặt của ngón tay có vai trò như một tụ điện thứ ba, được ngăn cách bởi lớp cách điện trong hệ thống ngăn – tức các túi khí trong đường rãnh trên đầu ngón tay. Khi thay đổi khoảng cách giữa các đĩa tụ điện (bằng cách di chuyển ngón tay ra xa hoặc gần đĩa dẫn điện) thì khả năng trữ điện của tụ điện cũng thay đổi theo. Chính vì tính chất này nên tụ điện trong một ngăn nằm trong đường vân nổi sẽ có điện dung lớn hơn so với tụ điện trong ngăn nằm ở đường rãnh.

Quy trình

– Để quét ngón tay, đầu tiên bộ xử lý sẽ đóng công tắc của mỗi ngăn. Khi mở lại công tắc, bộ xử lý sẽ đưa một dòng điện cố định vào mạch điện để truyền điện cho tụ. Điện dung của tụ điện trong vòng lặp phản hồi sẽ ảnh hưởng đến điện áp tại input; rồi ảnh hưởng đến output. Do khoảng cách đến ngón tay sẽ làm thay đổi điện dung nên đường vân sẽ có điện áp cao hơn đường rãnh.

– Bộ xử lý quét sẽ đọc output điện áp và quyết định xem đây là đường rãnh hay đường vân. Bằng cách đọc từng ngăn trong mảng cảm biến, bộ xử lý có thể tổng hợp thành một hình ảnh vân tay chung, tương tự như hình ảnh do máy quét quang thu được.

– Ưu điểm chính của máy quét điện dung là nó cần có hình ảnh vân tay thực chứ không chỉ là một tấm ảnh 2 màu, vì thế khó qua mặt hơn. Ngoài ra do chúng sử dụng chip bán dẫn thay vì CCD nên máy quét điện dung cũng gọn nhẹ hơn máy quét quang.

Với một hệ thống các thiết bị kiểm soát ra vào hiện đại ngày nay bằng việc sử dụng vân tay chắc chắn sẽ đem đến cho quý khách sự hài lòng nhất.

Liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn miễn phí và nhận giá tốt nhất. Hotline: 0944.343.868.