Что такое автоматизированная система идентификации отпечатков пальцев и как она работает?

Автоматизированная система идентификации отпечатков пальцев — модули и приложения

Введение в систему идентификации по отпечаткам пальцев

Система идентификации по отпечаткам пальцев или дактилоскопия – это уникальный процессидентификации путем сравнения отпечатков пальцев людей. . Он использовал тот факт, что нет двух людей с одинаковыми рисунками пальцев. Это один из широко используемых методов получения сведений о человеке, а также простой и удобный способ его идентификации.

Рис. 1. Типы отпечатков пальцев

Кожа каждого человеческого пальца имеет узор из темных линий (гребней) и белых линий (впадин) между ними. Точки, в которых изменяется структура хребта, известны как Minutiae. Каждый человеческий палец имеет различный рисунок гребня. Эти узоры могут быть арками (где ребра входят и выходят с одной стороны), петлями (где ребра входят с одной стороны и выходят с другой) и завитками (круги или смеси разных узоров)

Отпечатки пальцев можно получить двумя способами:химическим и методом автоматической идентификации

В первом случае на поверхность распыляют различные химические вещества, такие как цианоакрилат, нингидрин, магнитный порошок и т. д., после чего отпечатки пальцев можно снять с помощью прозрачной ленты. В последнем случае изображения отпечатков пальцев получают с помощью различных датчиков, таких как емкостные датчики (получают значение пикселя на основе емкости выступов отпечатка пальца), оптические сканеры (используют призмы для обнаружения изменения коэффициента отражения света каждым выступом или впадиной) и тепловизионный сканер ( измеряет разницу температур с течением времени для создания цифрового изображения).

• Также прочтите: Различные типы систем электропроводки и методы электромонтажа

Обработка цифровых изображений в системе идентификации по отпечаткам пальцев

Основные этапы обработки цифровых изображений при идентификации по отпечаткам пальцев включают сбор, хранение и анализ данных по отпечаткам пальцев.

Первый шаг включает в себя получение изображений отпечатков пальцев с различных датчиков, таких как оптический или емкостный датчик. Устройство с зарядовой связью, присутствующее в оптическом сканере, состоит из светочувствительных диодов, которые излучают электрические сигналы при освещении. Эти крошечные точки при попадании в целевое пятно образуют пиксели, а массив пикселей формирует изображение. Как только палец помещается на монитор, изображение получается за счет освещения гребней пальца.

Второй шаг включает в себя сохранение и обработку изображений с помощью приведенных ниже шагов.

• Сегментация изображений :включает удаление нежелательных элементов из полученного изображения. Следующей процедурой является пороговое значение, при котором пиксели с интенсивностью (значение уровня серого) выше определенного порога учитываются, тогда как пиксели с интенсивностью ниже порогового значения удаляются или удаляются.
• Нормализация изображения :он включает в себя получение равномерной картины интенсивности для всего изображения. Это делается для того, чтобы пиксели изображения находились в нужном диапазоне значений серого.
• Ориентация изображения :изображение формируется путем вычисления ориентации в каждой точке. Ориентация, в свою очередь, определяется путем вычисления среднего значения вектора, ортогонального градиенту каждого пикселя в направлениях X и Y.
• Фильтрация изображений :это включает использование различных методов, таких как фильтры Габора или Баттерворта, для удаления нежелательного шума.
• Бинаризация изображения :это включает преобразование отфильтрованного изображения в бинарное изображение с использованием метода пороговой обработки для улучшения контрастности. Он использует глобальную технику порогового значения, при которой значение пикселя, превышающее пороговое значение, устанавливается равным 1, а значение пикселя, меньшее порогового значения, устанавливается равным 0.
• Истончение изображения :это делается для сохранения связности гребней и включает удаление пикселей переднего плана.

Третий этап включает анализ изображений путем извлечения мелких деталей из обработанного изображения и последующего сравнения этих деталей с уже сохраненными шаблонами. Это достигается вычислением числа пересечений (половина суммы разностей) между парой пикселей в восьмисвязной окрестности. Это дает уникальную идентификацию для каждой характеристики отпечатка пальца.

Модули отпечатков пальцев

Для идентификации отпечатков пальцев с помощью микроконтроллера можно использовать два типа модулей отпечатков пальцев — SM630. и R305 .

Давайте кратко расскажем об этих двух элементах.

а. R305 :

Рис. 2. Сканер отпечатков пальцев R305

• Подробнее: Arduino Serial:последовательная связь с помощью Arduino

Это 4-контактный модуль, совместимый с транзисторно-транзисторной логикой (TTL), который обменивается данными с микроконтроллером через последовательный интерфейс UART. В то время как контакт TD соединяется с контактом RXD микроконтроллера, RD вывод соединяется с выводом TXD микроконтроллера. Он поддерживает полудуплексную асинхронную последовательную связь со скоростью передачи данных по умолчанию 57 600 бит/с (приемлемая скорость передачи данных может составлять от 9 600 до 115 200 бит/с).

Передаваемый кадр представляет собой 10-битный кадр с младшим стартовым битом, 8-битной командой или данными и стоповым битом. После включения для инициализации требуется около 500 миллисекунд. Системные ресурсы состоят из 512-байтовой памяти, установленной как блокнот, и двух файловых буферов по 512 байт.

b. SM630 :

Рис. 3. Сканер отпечатков пальцев SM630

• Также читайте:Мини-вентилятор USB (самодельный, очень простой, с использованием двигателя вентилятора ПК 12 В)

Он похож на R305 с точки зрения конфигурации контактов и используемой техники связи. Уникальные особенности включают в себя собственный алгоритм отпечатков пальцев, самоадаптирующийся механизм настройки параметров, низкую стоимость и энергопотребление, простоту использования и портативную интегрированную конструкцию. Он состоит из 768 шаблонов отпечатков пальцев.

Здесь мы собираемся использовать датчик отпечатков пальцев Sunrom R305, который подключен к интерфейсной плате 1125. Он состоит из трех кнопок — ДОБАВИТЬ, УДАЛИТЬ и ПОИСК. Либо эти кнопки могут быть использованы, либо внешние команды могут быть отправлены на плату с микроконтроллера.

В приведенной ниже схеме мы подключаем плату датчика отпечатков пальцев к микроконтроллеру 8051, AT89S51, через последовательную связь. Результат процесса идентификации отображается на ЖК-дисплее.

После отправки команды ADD с микроконтроллера отпечаток пальца добавляется в базу данных, а соответствующий идентификатор отправляется обратно в микроконтроллер и отображается на ЖК-дисплее. В случае ошибки отправляется код (0xFF), а на ЖК-дисплее отображается сообщение об ошибке.

После отправки микроконтроллером команды EMPTY все добавленные отпечатки пальцев удаляются из базы данных. Код ответа 0xCC указывает на успешное выполнение, тогда как код ответа 0xFF указывает на ошибку.

После отправки команды SEARCH с микроконтроллера совпадающий идентификатор, соответствующий отпечатку пальца, отправляется в качестве кода ответа от микроконтроллера, и идентификатор отображается на ЖК-дисплее. В случае ошибки возвращается код ответа 0xFF.

Применения системы идентификации по отпечаткам пальцев

1. Места преступлений:основное применение системы идентификации по отпечаткам пальцев заключается в выявлении преступников, причастных к какому-либо преступлению. Одним из основных улик, обыскиваемых с мест преступлений, являются отпечатки пальцев на найденных предметах. Это помогает найти преступников по отпечаткам пальцев.
2. Организации. Этот метод используется для идентификации членов организации на основе их уникального идентификационного номера. Это гарантирует, что только уполномоченные лица могут войти в охраняемую зону Организации, а не злоумышленник. Он также учитывает посещаемость отдельных лиц и время, проведенное в помещении.
3. Продовольственные магазины. Этот метод помогает распознать кредитную или дебетовую карту уже зарегистрированного пользователя и выставить счет.

Вы также можете прочитать:

• Программирование Arduino:что такое Arduino и как его программировать?
• Проектный расчет освещения в здании — шаг за шагом
• Предохранитель и типы предохранителей