10 agosto 4 tipos de escáneres de huellas dactilares: profundice en cómo funcionan
¿Qué es un escáner de huellas dactilares?
Un escáner de huellas dactilares, a menudo denominado lector o sensor de huellas dactilares, es un dispositivo electrónico diseñado para capturar y analizar digitalmente patrones de huellas dactilares. La función principal de estos escáneres es brindar autenticación y seguridad, ya que las huellas digitales son únicas para cada individuo, lo que las convierte en una forma confiable de confirmar la identidad de una persona.
Índice del contenido
Tipos de escáneres de huellas dactilares.
Existen diferentes tipos de lectores de huellas dactilares y funcionan según varios principios:
Escáneres ópticos:
Estos son el tipo más antiguo de escáneres de huellas dactilares. Funcionan mediante un microchip sensible a la luz (ya sea un dispositivo de carga acoplada o un sensor de imagen CMOS). Cuando se coloca un dedo sobre el escáner, éste ilumina la superficie de la piel y captura una imagen de la huella digital.
Escáneres capacitivos:
Estos escáneres miden las pequeñas diferencias en la carga eléctrica a través de la superficie de la piel. Cuando se coloca un dedo sobre el escáner, las crestas de la huella dactilar tocan la superficie del escáner, mientras que los valles no. Esto crea un patrón de variaciones de capacitancia que puede traducirse en una imagen digital de la huella digital.
Escáneres ultrasónicos:
Estos escáneres utilizan ondas de ultrasonido para detectar los detalles de las huellas dactilares. El escáner envía un pulso ultrasónico que rebota hacia el sensor después de tocar las crestas y valles de la huella digital. Las ondas sonoras que regresan se capturan y procesan para formar una imagen.
Escáneres térmicos:
Estos son menos comunes y funcionan detectando las diferencias de temperatura entre las crestas y los valles de la huella digital.
¿Cómo funciona el escáner óptico de huellas dactilares?
Ejemplo: Escáner de formas MANTRA.
Ejemplo: escáner de huellas dactilares USB ZKTEKO
Ejemplo: Sensor de huellas dactilares USB de persona digital
Los escáneres ópticos de huellas dactilares son uno de los tipos más comunes de lectores de huellas dactilares, especialmente en aplicaciones anteriores de esta tecnología. Funcionan capturando una imagen de la huella digital utilizando luz, de forma muy parecida a cómo funciona una cámara digital. Aquí hay una mirada más profunda a su operación:
Principio de funcionamiento:
En esencia, los escáneres ópticos de huellas dactilares se basan en el hecho de que las crestas y los valles de una huella digital tienen diferentes propiedades reflectantes. Las crestas en una huella digital son las partes elevadas, mientras que los valles son las áreas rebajadas entre las crestas. Cuando la luz incide sobre un dedo, las crestas la reflejan directamente, mientras que los valles la dispersan.
Captura de imagen:
Cuando se coloca un dedo sobre la superficie del escáner, generalmente hecha de vidrio o un material transparente similar, se ilumina, generalmente mediante una luz LED.
La luz se refleja en el dedo y entra en un microchip sensible a la luz (ya sea un dispositivo de carga acoplada o CCD, o un semiconductor complementario de óxido metálico o un sensor CMOS).
El sensor captura la imagen basándose en el patrón de luz y sombra creado por las crestas y valles de la huella digital.
Procesamiento de imágenes:
La imagen analógica capturada por el sensor se convierte a formato digital.
Luego, la imagen digital podría pasar por varios pasos de procesamiento para mejorar la claridad y el contraste, eliminar el ruido y hacer que los detalles de las huellas dactilares sean más distintos.
La imagen final procesada se utiliza luego para compararla con las plantillas de huellas dactilares almacenadas.
Extracción de minucias:
Las características principales utilizadas para la comparación de huellas dactilares son los puntos minuciosos, que incluyen bifurcaciones de crestas (donde una cresta se divide en dos) y terminaciones de cresta (donde termina una cresta). Algoritmos sofisticados extraen estos puntos minuciosos de la imagen digital capturada, creando un mapa de sus ubicaciones y direcciones. Este mapa, en lugar de la imagen completa de la huella digital, es lo que normalmente se almacena y utiliza para futuras comparaciones, tanto para ahorrar espacio de almacenamiento como por consideraciones de privacidad.
Comparación y emparejamiento:
Cuando se escanea una huella digital, las minucias extraídas se comparan con las plantillas almacenadas. Si hay una coincidencia suficiente según los criterios del algoritmo, el escaneo se considera exitoso.
Desafios:
Los escáneres ópticos tienen algunos desafíos inherentes:
Engaño:
Como dependen de la captura de una imagen 2D, a veces pueden dejarse engañar por una fotografía de buena calidad o una huella digital falsa.
Desgaste y rayones:
La superficie de cristal del escáner puede rayarse o ensuciarse con el tiempo, afectando la calidad de las imágenes capturadas.
Variabilidad en las condiciones de los dedos:
Los dedos mojados, secos o envejecidos a veces pueden causar problemas con la captura de imágenes debido a las variaciones en las propiedades reflectantes.
A pesar de estos desafíos, los avances en la tecnología y la combinación de escáneres ópticos con otros tipos de sensores o métodos de autenticación los han hecho más confiables y seguros con el tiempo.
¿Dónde se utilizan habitualmente los escáneres ópticos de huellas dactilares?
Los escáneres ópticos de huellas dactilares, debido a su construcción relativamente simple y facilidad de uso, han encontrado aplicación en una amplia gama de sectores y dispositivos. A continuación se muestran algunos usos típicos de los escáneres ópticos de huellas dactilares:
Sistemas de Control de Acceso:
Uno de los usos principales de los escáneres ópticos de huellas dactilares es en sistemas diseñados para controlar el acceso a edificios, habitaciones o determinadas zonas. Esto se puede ver en edificios de oficinas, instalaciones de investigación e incluso en algunos complejos residenciales donde es necesario un acceso seguro.
Sistemas de tiempo y asistencia:
Las empresas utilizan estos escáneres junto con sistemas de cronometraje para garantizar que los empleados estén presentes cuando afirman estarlo. Al utilizar huellas dactilares, el sistema puede evitar actividades fraudulentas como "amigo golpeando”donde un empleado ficha la entrada o la salida de otro.
Autenticación de computadoras y dispositivos móviles:
Algunos modelos más antiguos de portátiles y teléfonos inteligentes tenían escáneres ópticos de huellas dactilares para la autenticación del usuario. Aunque los dispositivos más nuevos suelen utilizar escáneres capacitivos o ultrasónicos debido a su factor de forma más pequeño y mayor seguridad, los escáneres ópticos estuvieron entre los primeros en integrarse en la electrónica de consumo.
Aplicación de la ley e inmigración:
La toma de huellas dactilares es un procedimiento estándar en las fuerzas del orden para identificar personas, y los escáneres ópticos proporcionan una manera de capturar estas huellas de forma rápida y digital. Además, en los puntos de control fronterizo, se podrían utilizar escáneres ópticos de huellas dactilares para verificar la identidad de los viajeros con bases de datos biométricas. Ejemplo: ADHAAR.
Servicios bancarios y financieros:
Los cajeros automáticos y otros puntos de transacción pueden incorporar escáneres ópticos de huellas dactilares para autenticar a los usuarios, agregando una capa adicional de seguridad más allá de un PIN o contraseña tradicional.
Sistemas de Punto de Venta:
En algunas regiones, los sistemas de punto de venta (POS) permiten a los usuarios autenticar pagos utilizando sus huellas digitales. Esto puede proporcionar un método de transacción más rápido y potencialmente más seguro que ingresar un PIN o firmar.
Cajas de seguridad:
Algunos bancos y bóvedas privadas ofrecen cajas de seguridad con sistemas ópticos de escaneo de huellas dactilares como medida de seguridad adicional.
Acceso vehicular:
Algunos vehículos personalizados o de alta gama pueden utilizar escáneres ópticos de huellas dactilares como método de entrada o encendido sin llave, lo que garantiza que solo los usuarios autorizados puedan acceder y arrancar el vehículo.
Si bien los escáneres ópticos de huellas dactilares son versátiles y han sido ampliamente adoptados, su uso en ciertas aplicaciones, especialmente en dispositivos compactos como los teléfonos inteligentes modernos, ha disminuido en favor de tecnologías más nuevas como los escáneres capacitivos y ultrasónicos. Estas tecnologías más nuevas suelen ofrecer mayor precisión, resistencia a la suplantación de identidad y más flexibilidad en la integración del diseño. No obstante, los escáneres ópticos siguen prevaleciendo en muchas aplicaciones debido a su confiabilidad y su trayectoria establecida.
Escáneres ópticos de huellas dactilares: consideraciones de tamaño
Los escáneres ópticos de huellas dactilares funcionan capturando una imagen visual de una huella dactilar utilizando luz, de forma similar a cómo funciona una cámara digital. Esta modalidad requiere inherentemente ciertos componentes que influyen en el tamaño general y el factor de forma del escáner. Dos componentes principales son la fuente de luz y el panel de vidrio, los cuales contribuyen a que los escáneres ópticos sean relativamente más grandes en comparación con otros tipos de escáneres de huellas dactilares.
Fuente de luz:
Los escáneres ópticos necesitan una fuente de luz, normalmente LED, para iluminar la huella digital. La luz se refleja en las crestas y valles del dedo, creando un patrón que puede capturarse y analizarse. La incorporación de esta fuente de luz requiere espacio adicional tanto para los componentes LED como para la electrónica asociada.
Panel de vidrio:
Para que el escáner capture la luz reflejada de una huella digital, es necesario que exista un medio claro a través del cual la luz pueda viajar. Aquí es donde entra en juego el panel de vidrio (o un material transparente similar). El usuario coloca su dedo sobre este panel y la luz se refleja en el dedo, pasa a través del vidrio para ser capturada por el microchip sensible a la luz que se encuentra debajo. Este panel de vidrio debe tener un cierto grosor para garantizar la durabilidad, especialmente porque los usuarios presionarán repetidamente con los dedos contra él. Su presencia aumenta la profundidad y el tamaño general del escáner.
Debido al requisito intrínseco de estos componentes, los escáneres ópticos de huellas dactilares a menudo tienen un área elevada distinta o una sección notable en los dispositivos, particularmente en comparación con tecnologías más recientes como escáneres capacitivos o ultrasónicos. Si bien los avances en miniaturización han reducido el tamaño de los escáneres ópticos a lo largo de los años, existe un límite en cuanto a cuánto se pueden reducir sin comprometer su funcionalidad.
Esta consideración del tamaño es una de las razones por las que, en dispositivos donde el espacio es escaso (como los teléfonos inteligentes modernos), los fabricantes han optado por otras tecnologías de escaneo que permiten una integración más fluida, como sensores ultrasónicos o capacitivos debajo de la pantalla. Sin embargo, para aplicaciones donde el tamaño no es la principal preocupación y la confiabilidad y durabilidad son primordiales, los escáneres ópticos siguen siendo una opción popular.
¿Cómo funcionan los escáneres capacitivos de huellas dactilares?
Los escáneres capacitivos de huellas dactilares, como su nombre indica, funcionan según los principios de capacitancia, que es la capacidad de un objeto para almacenar carga eléctrica. A continuación se ofrece una descripción detallada de cómo funcionan los escáneres capacitivos de huellas dactilares:
Principio de funcionamiento:
El principio fundamental detrás del escaneo capacitivo de huellas dactilares es la diferencia de capacitancia entre las crestas y los valles de una huella digital. La piel humana, al ser un excelente conductor, y el aire (o el espacio) en los valles entre las crestas de la huella digital, al ser un aislante, crean distintos valores de capacitancia que pueden medirse.
Matriz de sensores:
Un escáner capacitivo contiene una serie de pequeños circuitos condensadores. Cuando se coloca un dedo sobre esta matriz, cada condensador puede medir la capacitancia de la pequeña porción correspondiente de la huella digital con la que está alineado.
Diferencias de capacitancia:
Cuando una cresta de la huella digital entra en contacto directo con uno de estos pequeños condensadores, la capacitancia cambia debido a la proximidad de la piel conductora.
Por el contrario, los valles (espacios entre crestas) no tocan los condensadores directamente. Como resultado, hay una diferencia en la distancia desde el capacitor, lo que lleva a un valor de capacitancia diferente debido al aire o al espacio aislante.
Este diferencial de capacitancia en todo el conjunto de sensores, causado por el patrón único de crestas y valles en cada huella digital, es lo que captura el escáner.
Generando una imagen:
Una vez que se miden los valores de capacitancia en toda la matriz:
Los valores se convierten a un formato digital.
Estos datos pueden procesarse para producir una representación visual o una imagen de la huella digital o pueden analizarse directamente para extraer características únicas de la huella digital.
Extracción de minucias:
Al igual que con otros escáneres de huellas dactilares, las características principales utilizadas para el reconocimiento de huellas dactilares son los puntos minuciosos, que son los atributos únicos de una huella dactilar, como los extremos de las crestas y las bifurcaciones. Los algoritmos analizan los datos generados para identificar estas minucias y crear un mapa o plantilla de sus ubicaciones y direcciones.
Comparación y emparejamiento:
Cuando se escanea una huella digital, las minucias extraídas se comparan con las plantillas almacenadas. Si hay una coincidencia suficiente según los criterios del algoritmo, el escaneo se reconoce como válido.
Ventajas y desafíos:
Ventajas:
Los escáneres capacitivos son más difíciles de falsificar que los ópticos porque requieren las propiedades físicas (capacitancia) de un dedo real. También pueden hacerse relativamente compactos, lo que los hace adecuados para su integración en dispositivos móviles.
Desafios:
Pueden ser sensibles a las condiciones externas. La suciedad, el aceite, el sudor o la humedad en el dedo pueden alterar la capacitancia y afectar potencialmente la precisión del escaneo. Además, los escáneres pueden desgastarse con el tiempo, especialmente si la superficie se raya, lo que reduce su eficacia.
Los teléfonos inteligentes modernos y otros dispositivos electrónicos suelen utilizar escáneres capacitivos de huellas dactilares, dada su naturaleza compacta y su alto grado de precisión. En muchos casos, estos escáneres están integrados en botones o áreas específicas de la superficie del dispositivo para facilitar el acceso y uso.
¿Dónde se utilizan habitualmente los escáneres capacitivos de huellas dactilares?
Los escáneres capacitivos de huellas dactilares han ganado una inmensa popularidad debido a su diseño compacto, confiabilidad y resistencia a técnicas comunes de suplantación de identidad. Estos son algunos de los usos típicos de los escáneres capacitivos de huellas dactilares:
Teléfonos inteligentes y tabletas:
Una de las aplicaciones más extendidas de los escáneres capacitivos de huellas dactilares es en teléfonos inteligentes y tabletas. Proporcionan un método rápido y seguro para que los usuarios desbloqueen sus dispositivos, autentiquen compras de aplicaciones e inicien sesión en aplicaciones.
Laptops y Computadoras:
Muchas computadoras portátiles y personales modernas cuentan con lectores capacitivos de huellas dactilares, ya sea integrados en un botón de encendido, panel táctil o como un sensor independiente. Esto ofrece a los usuarios una forma segura y cómoda de iniciar sesión, especialmente cuando se combina con otros métodos de autenticación.
Llaves de seguridad USB:
Algunas llaves de seguridad basadas en USB (a menudo utilizadas para la autenticación de dos factores) incorporan escáneres capacitivos de huellas dactilares para proporcionar verificación biométrica además de o en lugar de una contraseña o PIN.
Sistemas de Control de Acceso:
Si bien se pueden utilizar varios tipos de escáneres de huellas dactilares para el control de acceso, los escáneres capacitivos ofrecen un equilibrio entre tamaño, confiabilidad y costo. Se pueden encontrar en sistemas que controlan el acceso a edificios, habitaciones o áreas seguras tanto en entornos comerciales como residenciales.
Servicios bancarios y financieros:
Algunos bancos e instituciones financieras utilizan escáneres capacitivos en cajeros automáticos o dispositivos de transacciones especializados, lo que permite a los usuarios autenticar transacciones con sus huellas dactilares.
Cerraduras y cajas fuertes inteligentes:
La industria del hogar inteligente ha estado integrando escáneres capacitivos de huellas dactilares en productos como cerraduras y cajas fuertes. Esto proporciona a los propietarios una opción de acceso sin llave ni pin.
Electrónica personal y wearables:
Más allá de los habituales smartphones y tablets, algunos dispositivos electrónicos personales, como determinados modelos de auriculares o relojes inteligentes, pueden incorporar escáneres capacitivos para la autenticación del usuario.
Sistemas de Punto de Venta:
En ciertos sistemas, especialmente aquellos diseñados para entornos minoristas de lujo o de alta seguridad, se utilizan escáneres capacitivos de huellas dactilares para la autenticación tanto de empleados como de clientes.
Sistemas de acceso y arranque de vehículos:
Algunos vehículos modernos o de alta gama cuentan con escaneo capacitivo de huellas dactilares como una opción para la entrada o el encendido sin llave, lo que garantiza que solo los usuarios autorizados puedan acceder y operar el vehículo.
La naturaleza compacta y la confiabilidad de los escáneres capacitivos de huellas dactilares los hacen adecuados para una amplia gama de aplicaciones. A medida que la seguridad biométrica se vuelve más frecuente, es probable que el uso de estos escáneres continúe expandiéndose a otras áreas y dispositivos.
Escáneres capacitivos de huellas dactilares: popularidad gracias a su compacidad y eficiencia
Los escáneres capacitivos de huellas dactilares se han convertido en un elemento básico en muchos de nuestros dispositivos de uso diario, especialmente en el ámbito de la electrónica personal. Dos de los principales factores que impulsan su adopción generalizada son su tamaño compacto y su bajo consumo de energía. Aquí hay una nota que detalla estas ventajas:
Tamaño Compacto:
Miniaturización:
La tecnología detrás de los escáneres capacitivos de huellas dactilares permite un alto grado de miniaturización. El conjunto de diminutos circuitos capacitivos utilizados para detectar crestas y valles de huellas dactilares se puede agrupar densamente, haciendo que el tamaño del escáner sea pequeño.
Integración con dispositivos:
La naturaleza compacta de estos escáneres permite a los fabricantes integrarlos perfectamente en una variedad de dispositivos. En los teléfonos inteligentes, por ejemplo, se han incorporado escáneres capacitivos en los botones de inicio, los botones laterales o incluso en el panel posterior. Su pequeño tamaño garantiza que no dominen el diseño del dispositivo, lo que los convierte en la opción preferida sobre sus homólogos ópticos más grandes en dispositivos donde el espacio es escaso.
Bajo Consumo De Energía:
Operación eficiente:
Los escáneres capacitivos de huellas dactilares requieren inherentemente poca energía para funcionar. Básicamente, miden cambios en la carga eléctrica, un proceso que no requiere mucha energía.
Modos de espera:
Los escáneres capacitivos modernos están diseñados con modos de espera inteligentes. Pueden permanecer en un estado de bajo consumo hasta que se detecta el tacto, momento en el que se activan y realizan el escaneo. Este enfoque de energía bajo demanda garantiza un consumo mínimo de batería.
Beneficioso para dispositivos que funcionan con baterías:
Los dispositivos como teléfonos inteligentes, tabletas y dispositivos portátiles tienen capacidades de batería limitadas. Los componentes que consumen mucha energía pueden perjudicar significativamente la duración general de la batería. La eficiencia de los escáneres capacitivos de huellas dactilares significa que pueden brindar seguridad y conveniencia sin comprometer la duración de la batería.
En conclusión, el pequeño tamaño de los escáneres capacitivos de huellas dactilares permite una integración de diseño versátil, mientras que su bajo consumo de energía garantiza que no afecten significativamente la duración de la batería de los dispositivos portátiles. Estas ventajas han desempeñado un papel fundamental en su adopción, especialmente en el mundo de la electrónica móvil, donde tanto el espacio como la energía son consideraciones críticas.
¿Cómo funcionan?
Los escáneres ultrasónicos de huellas dactilares representan un avance más reciente en la autenticación biométrica. A diferencia de los escáneres ópticos y capacitivos que se basan en diferencias de luz o eléctricas, los escáneres ultrasónicos utilizan ondas sonoras para detectar patrones únicos de crestas y valles en una huella digital. Aquí hay una explicación detallada de cómo funcionan:
Transmisión de ondas ultrasónicas:
El proceso comienza cuando el dispositivo transmite un pulso ultrasónico (una onda sonora de muy alta frecuencia) hacia el dedo colocado en el escáner.
Reflexión y Captura:
Las crestas (porciones elevadas) y los valles (porciones empotradas) de la huella digital reflejarán este pulso ultrasónico de manera diferente. Las crestas de la huella digital entrarán en contacto directo con el escáner, reflejando las ondas inmediatamente. Por el contrario, los valles estarán un poco más alejados del escáner, provocando un ligero retraso en las ondas reflejadas.
Un sensor (o receptor) ultrasónico captura estas ondas reflejadas.
Procesamiento y creación de imágenes:
A continuación, el dispositivo procesa los datos de las ondas reflejadas. Dado que las ondas reflejadas de las crestas y los valles tendrán diferencias en intensidad y sincronización, el sistema puede construir una imagen 3D detallada de la huella digital, capturando incluso detalles mínimos.
Ventajas:
Detección de profundidad:
Una de las principales ventajas de los escáneres ultrasónicos de huellas dactilares es su capacidad para generar una representación 3D de la huella dactilar. Esta información de profundidad proporciona un perfil de huellas dactilares más detallado y único, que puede ser más difícil de falsificar en comparación con las representaciones 2D.
Resistencia a los Contaminantes:
Los escáneres ultrasónicos pueden leer eficazmente las huellas dactilares incluso a través de capas ligeras de suciedad, aceite, sudor o humedad. Esto se debe a que las ondas ultrasónicas pueden atravesar estos contaminantes, a diferencia de los métodos ópticos o capacitivos, que pueden verse obstaculizados por ellos.
Integración debajo de las pantallas:
Se pueden integrar sensores ultrasónicos debajo de los paneles de visualización, lo que los hace populares para los teléfonos inteligentes modernos con pantallas de borde a borde. Esto permite un diseño de pantalla ininterrumpido sin necesidad de un botón dedicado o espacio para el escáner.
Desafios:
Cost:
Los escáneres ultrasónicos de huellas dactilares tienden a ser más caros que sus homólogos ópticos y capacitivos debido a su complejidad y tecnología más nueva.
Tiempo de procesamiento:
Si bien generalmente son rápidos, los escáneres ultrasónicos a veces pueden ser un poco más lentos que los escáneres capacitivos, especialmente cuando procesan datos de imágenes 3D.
En resumen, los escáneres ultrasónicos de huellas dactilares ofrecen un enfoque sofisticado para la autenticación biométrica, aprovechando las propiedades de las ondas sonoras para capturar un perfil de huellas dactilares único y detallado. Su capacidad para trabajar a través de contaminantes e integrarse perfectamente debajo de las pantallas los ha hecho cada vez más populares, especialmente en teléfonos inteligentes y dispositivos de alta gama que priorizan diseños elegantes y seguridad mejorada.
¿Dónde se utilizan habitualmente los escáneres ultrasónicos de huellas dactilares?
Los escáneres ultrasónicos de huellas dactilares se han hecho un hueco en el mundo de la autenticación biométrica debido a sus ventajas únicas, particularmente en términos de detección de profundidad y resistencia a los contaminantes. Aquí es donde normalmente se usan:
Teléfonos inteligentes:
Quizás la aplicación más destacada de los escáneres ultrasónicos de huellas dactilares sea la de los teléfonos inteligentes modernos. Especialmente con la tendencia de diseños sin marco y de pantalla completa, los fabricantes han adoptado tecnología ultrasónica para integrar el escáner directamente debajo de la pantalla, lo que permite un diseño perfecto sin comprometer la seguridad.
Tablets:
Al igual que los teléfonos inteligentes, algunas tabletas de alta gama incorporan escáneres ultrasónicos de huellas dactilares para brindar mayor seguridad y al mismo tiempo mantener una estética de diseño elegante.
Sistemas de acceso seguro:
En entornos de alta seguridad, podrían favorecerse las capacidades de detección de profundidad de los escáneres ultrasónicos (que los hacen más difíciles de falsificar que los escáneres 2D). Se pueden utilizar en sistemas de control de acceso seguro para edificios, laboratorios, centros de datos y otras áreas sensibles.
Servicios bancarios y financieros:
En escenarios donde se requiere una capa adicional de seguridad, como en algunos cajeros automáticos o dispositivos de transacciones, se pueden emplear escáneres ultrasónicos.
Industria automotriz:
A medida que los vehículos se vuelven más conocedores de la tecnología, existe una presión para los sistemas de entrada y arranque sin llave. Algunos vehículos de lujo están comenzando a integrar escáneres ultrasónicos de huellas dactilares como medio para autenticar al conductor y otorgar acceso o arrancar el vehículo.
Dispositivos médicos:
Para equipos médicos que requieren acceso seguro o autenticación de usuario, los escáneres ultrasónicos pueden ofrecer una solución confiable, especialmente en entornos donde el dispositivo puede estar expuesto a contaminantes, y un escáner que pueda operar a través de tales obstrucciones es beneficioso.
Computadoras personales y portátiles:
Si bien los escáneres capacitivos son más comunes en esta categoría, algunos modelos de portátiles de alta gama que buscan un conjunto de funciones de vanguardia pueden adoptar escáneres ultrasónicos para la autenticación del usuario.
Ejemplo: almacenamiento USB Lexar con sensor capacitivo de huellas dactilares.
Smart Locks:
La industria de la seguridad del hogar, que siempre evoluciona con la tecnología, podría ver la integración de escáneres ultrasónicos en cerraduras inteligentes y sistemas de seguridad, especialmente en productos premium.
Aplicaciones personalizadas:
Más allá de estos usos típicos, los escáneres ultrasónicos de huellas dactilares pueden encontrar aplicaciones especializadas en diversas industrias o proyectos personalizados donde sus ventajas específicas se consideran valiosas.
A medida que la tecnología avance y el costo de producción de escáneres ultrasónicos disminuya potencialmente, podríamos ser testigos de una aplicación aún más amplia de esta tecnología en varios sectores. Sin embargo, a día de hoy, el uso más extendido y notable sigue siendo el de los teléfonos inteligentes y la electrónica personal.
¿Cómo se comunican estos escáneres de huellas dactilares con el host?
Los escáneres de huellas dactilares, independientemente del tipo (óptico, capacitivo o ultrasónico), requieren un método para comunicarse con el dispositivo anfitrión, ya sea una computadora, un teléfono inteligente, un sistema de control de acceso o cualquier otro sistema electrónico. Los principales modos de comunicación suelen ser a través del bus serie universal (USB) y la comunicación serie. Aquí hay una nota detallada sobre cómo estos escáneres se comunican con sus dispositivos host:
Comunicación de los escáneres de huellas dactilares con el anfitrión
1. Comunicación USB:
- Plug and Play: Una de las principales ventajas del USB (Universal Serial Bus) es su capacidad plug-and-play. Una vez que se conecta un escáner de huellas digitales a través de USB, el dispositivo host generalmente lo reconoce automáticamente, lo que facilita la instalación y configuración.
- Tasas de transferencia de datos: USB, especialmente en sus versiones posteriores (por ejemplo, USB 3.0 y USB 3.1), ofrece altas velocidades de transferencia de datos. Esto es esencial para transferir rápidamente imágenes o datos de huellas dactilares de alta resolución al dispositivo host para su procesamiento.
- Fuente de Energía: USB no solo proporciona un enlace de datos sino que también suministra energía al dispositivo conectado. Muchos escáneres de huellas digitales se alimentan directamente a través de USB, lo que elimina la necesidad de una fuente de alimentación externa.
- Compatibilidad universal: Dada la ubicuidad de los puertos USB en computadoras, portátiles y muchos otros dispositivos, los escáneres de huellas dactilares conectados por USB se pueden utilizar fácilmente en una multitud de plataformas.
- Protocolos: La comunicación USB utiliza protocolos estándar que garantizan que el escáner y el dispositivo host se entiendan entre sí y puedan intercambiar datos de forma estructurada.
2. Comunicación serial:
- Naturaleza: La comunicación en serie implica la transmisión de datos un bit a la vez, de forma secuencial, a través de un canal de comunicación o bus de computadora. Es un método de comunicación más antiguo pero aún muy utilizado, especialmente en ciertos sistemas integrados o aplicaciones específicas.
- UART (receptor-transmisor asíncrono universal): A menudo, los dispositivos que utilizan comunicación serie tendrán un chip UART que facilita este modo de comunicación. La UART toma bytes de datos y transmite los bits individuales de forma secuencial. En el extremo receptor, un UART recopilará los bits y reconstruirá el byte de datos.
- Velocidad de transmisión: Esto se refiere a la velocidad a la que se transmiten los datos a través de la línea serie. Es fundamental que tanto el remitente (escáner de huellas dactilares) como el receptor (dispositivo host) acuerden una velocidad en baudios para garantizar una transferencia de datos precisa.
- Estándares RS-232 y RS-485: Estos son estándares populares utilizados en la comunicación en serie. RS-232 es más común para comunicaciones de corta distancia, mientras que RS-485 puede manejar distancias más largas y se utiliza en entornos más industriales.
- Flexibilidad : La comunicación serie se puede utilizar a través de medios inalámbricos, lo que la hace versátil. Algunos escáneres de huellas dactilares pueden utilizar comunicación en serie a través de Bluetooth u otros protocolos inalámbricos para comunicarse con los dispositivos host.
- Aplicaciones: Si bien el USB puede dominar la electrónica de consumo, la comunicación en serie se ve favorecida en aplicaciones específicas como sistemas industriales, ciertos sistemas integrados o escenarios donde se requiere comunicación de larga distancia con el escáner.
En conclusión, el modo de comunicación que emplea un escáner de huellas dactilares depende de la aplicación prevista y del dispositivo anfitrión con el que interactúa. Tanto el USB como la comunicación en serie ofrecen su propio conjunto de ventajas: el USB es más frecuente en la electrónica de consumo debido a su facilidad de uso y la comunicación en serie se elige por su flexibilidad y ventajas específicas para casos de uso.
¿Cómo guardan e identifican los sensores de huellas dactilares las plantillas de huellas dactilares?
Los escáneres de huellas dactilares interactúan con sistemas o dispositivos host mediante conjuntos predefinidos de comandos y respuestas, lo que permite la captura, el almacenamiento y la identificación de datos de huellas dactilares. Sus componentes de hardware integrados, como los procesadores de señales digitales (DSP) y los microcontroladores, desempeñan un papel crucial en esta interacción.
Escáneres de huellas dactilares: comando, captura y comunicación
1. Recepción de mando:
- Comunicación USB o serie: Ya sea que utilicen comunicación USB o serie, los escáneres de huellas dactilares reciben comandos del sistema host. Estos comandos son parte de un protocolo o conjunto de comandos predefinido por el fabricante del escáner. Le indican al escáner que realice tareas específicas como capturar una impresión, guardar una plantilla o buscar una coincidencia.
- Interpretación de comandos: El microcontrolador interno del escáner interpreta los comandos recibidos y toma las medidas adecuadas. Por ejemplo, cuando se recibe un comando de "captura", el escáner activa su mecanismo de detección para leer una huella digital.
2. Captura y procesamiento:
- Integración DSP: Una vez capturada una impresión, es posible que sea necesario procesar cualquier dato sin procesar para mejorar la calidad o extraer características. Un procesador de señal digital (DSP) puede realizar estas tareas de manera eficiente y rápida. Puede realizar tareas como filtrar el ruido, mejorar los patrones de crestas o aislar puntos minuciosos (características únicas de las huellas dactilares).
- Creación de plantillas: Después del procesamiento, el escáner o el dispositivo host pueden crear una "plantilla" de la huella digital. Una plantilla es una representación digital de características específicas de la huella digital, lo que facilita su comparación e identificación sin almacenar la imagen completa. Esto ahorra espacio de almacenamiento y acelera la identificación.
3. Ahorro e Identificación:
- Almacenamiento: Muchos escáneres de huellas dactilares avanzados vienen con memoria integrada (a menudo administrada por el microcontrolador) para almacenar estas plantillas de huellas dactilares. Cuando se le indica mediante un comando "guardar", la plantilla se almacena en esta memoria. Esta capacidad de almacenamiento integrada permite que el escáner compare rápidamente un nuevo escaneo con plantillas almacenadas sin comunicarse con una base de datos externa.
- Coincidencia e identificación: Cuando se presenta una huella digital para su identificación, el escáner captura la impresión, la procesa en una plantilla y luego compara esta plantilla con sus entradas almacenadas. Esta coincidencia se puede realizar mediante varios algoritmos, que pueden ser manejados por el DSP o el microcontrolador, según el diseño del escáner.
4. Respuesta y comunicación:
- Comentarios al anfitrión: Una vez que concluye el proceso de identificación, el escáner comunica el resultado al dispositivo host. Esta podría ser una simple respuesta de éxito/fracaso, o podría incluir datos adicionales como una identificación de usuario asociada con la huella digital coincidente.
- LED de estado o alarmas: Algunos escáneres están equipados con indicadores visuales o audibles. Por ejemplo, un LED verde podría encenderse para indicar una coincidencia exitosa, mientras que uno rojo indica una discrepancia. De manera similar, los pitidos o las alarmas pueden proporcionar retroalimentación auditiva.
- Consideraciones de Seguridad: Para mantener la seguridad y la privacidad, la mayoría de los escáneres no devuelven la imagen o plantilla de la huella digital real a menos que se lo indique explícitamente. En cambio, envían resultados o códigos que el sistema host interpreta.
En esencia, los escáneres de huellas dactilares, mediante la integración de DSP, microcontroladores y memoria, se han convertido en unidades autónomas capaces de capturar, procesar, almacenar e identificar datos de huellas dactilares. Su interacción con los sistemas host, ya sea mediante comunicación USB o serie, se rige por una serie de comandos y respuestas que permiten una autenticación biométrica segura y sin problemas.
Consideraciones Finales:
En el ámbito de la autenticación biométrica, los escáneres de huellas dactilares se han convertido en una de las herramientas más fiables y extendidas, desempeñando un papel integral en diversas aplicaciones, desde la electrónica personal hasta instalaciones de alta seguridad. Ya sea que aprovechen tecnologías ópticas, capacitivas o ultrasónicas, estos dispositivos están meticulosamente diseñados para capturar, procesar y comparar datos de huellas dactilares con una precisión incomparable.
Su integración con componentes avanzados como procesadores de señales digitales y microcontroladores garantiza no sólo un procesamiento rápido sino también la capacidad de interactuar sin problemas con sistemas host a través de protocolos de comunicación establecidos como USB y Serial. A medida que la tecnología continúa evolucionando y el énfasis en la seguridad se vuelve cada vez más primordial, los escáneres de huellas dactilares sin duda permanecerán a la vanguardia, salvaguardando nuestros datos, identidades y activos con una intrincada combinación de ciencia, ingeniería y diseño.
