10 Août 4 types de scanners d'empreintes digitales : analyse approfondie de leur fonctionnement

Qu'est-ce qu'un scanner d'empreintes digitales ?

 

Un scanner d'empreintes digitales, souvent appelé capteur ou lecteur d'empreintes digitales, est un appareil électronique conçu pour capturer et analyser numériquement les modèles d'empreintes digitales. La fonction principale de ces scanners est d'assurer l'authentification et la sécurité, car les empreintes digitales sont uniques à chaque individu, ce qui en fait un moyen fiable de confirmer l'identité d'une personne.

 

Types de scanners d'empreintes digitales.

Il existe différents types de scanners d’empreintes digitales, et ils fonctionnent selon différents principes :

Scanners optiques:

Il s’agit du type de scanner d’empreintes digitales le plus ancien. Ils fonctionnent à l'aide d'une puce électronique sensible à la lumière (soit un dispositif à couplage de charge, soit un capteur d'image CMOS). Lorsqu'un doigt est placé sur le scanner, il illumine la surface de la peau et capture une image de l'empreinte digitale.

Scanners capacitifs:

Ces scanners mesurent les infimes différences de charge électrique à la surface de la peau. Lorsqu'un doigt est placé sur le scanner, les crêtes de l'empreinte digitale touchent la surface du scanner, contrairement aux vallées. Cela crée un modèle de variations de capacité qui peut être traduit en une image numérique de l'empreinte digitale.

Scanners à ultrasons:

Ces scanners utilisent des ondes ultrasonores pour détecter les détails des empreintes digitales. Le scanner envoie une impulsion ultrasonique qui rebondit vers le capteur après avoir touché les crêtes et les vallées de l'empreinte digitale. Les ondes sonores renvoyées sont capturées et traitées pour former une image.

Scanners thermiques:

Ceux-ci sont moins courants et fonctionnent en détectant les différences de température entre les crêtes et les vallées de l’empreinte digitale.

 

Comment fonctionne le scanner optique d'empreintes digitales ?

 

Mise en situation : Scanner de morphings MANTRA.

Exemple : Scanner d'empreintes digitales USB ZKTEKO

 

Exemple : capteur d'empreintes digitales USB Digital Persona

 

Les scanners optiques d’empreintes digitales sont l’un des types de lecteurs d’empreintes digitales les plus courants, en particulier dans les applications antérieures de cette technologie. Ils fonctionnent en capturant une image de l’empreinte digitale à l’aide de la lumière, un peu comme le fonctionne un appareil photo numérique. Voici un aperçu plus approfondi de leur fonctionnement :

Principe d'opération:

À la base, les scanners optiques d’empreintes digitales reposent sur le fait que les crêtes et les vallées d’une empreinte digitale ont des propriétés réfléchissantes différentes. Les crêtes d'une empreinte digitale sont les parties surélevées, tandis que les vallées sont les zones en retrait entre les crêtes. Lorsque la lumière brille sur un doigt, les crêtes la reflètent directement, tandis que les vallées la diffusent.

capture d'image:

Lorsqu'un doigt est placé sur la surface du scanner, généralement en verre ou en un matériau transparent similaire, il est éclairé, généralement par une lumière LED.

La lumière se reflète sur le doigt et dans une micropuce sensible à la lumière (soit un dispositif à couplage de charge ou CCD, soit un capteur complémentaire métal-oxyde-semi-conducteur ou CMOS).

Le capteur capture l'image en fonction du motif de lumière et d'ombre créé par les crêtes et les vallées de l'empreinte digitale.

Traitement d'image:

L'image analogique capturée par le capteur est convertie au format numérique.

L'image numérique peut ensuite subir diverses étapes de traitement pour améliorer la clarté et le contraste, supprimer le bruit et rendre les détails des empreintes digitales plus distincts.

L'image finale traitée est ensuite utilisée pour comparaison avec les modèles d'empreintes digitales stockés.

Extraction des minuties:

Les principales caractéristiques utilisées pour la comparaison des empreintes digitales sont les points minutieux, qui comprennent les bifurcations de crête (où une crête se divise en deux) et les extrémités de crête (là où se termine une crête). Des algorithmes sophistiqués extraient ces points minutieux de l’image numérique capturée, créant ainsi une carte de leurs emplacements et directions. Cette carte, plutôt que l'image complète de l'empreinte digitale, est ce qui est généralement stocké et utilisé pour des comparaisons futures, à la fois pour économiser de l'espace de stockage et pour des raisons de confidentialité.

Comparaison et correspondance:

Lorsqu'une empreinte digitale est numérisée, ses détails extraits sont comparés aux modèles stockés. S'il existe une correspondance suffisante selon les critères de l'algorithme, l'analyse est considérée comme réussie.

 

Défis:

Les scanners optiques présentent certains défis inhérents :

Spoofing:

Parce qu’ils s’appuient sur la capture d’une image 2D, ils peuvent parfois se laisser tromper par une photographie de bonne qualité ou une fausse empreinte digitale.

Usure et rayures:

La surface en verre du scanner peut être rayée ou sale avec le temps, affectant la qualité des images capturées.

Variabilité des conditions des doigts:

Les doigts mouillés, secs ou vieillis peuvent parfois causer des problèmes de capture d'image en raison des variations des propriétés réfléchissantes.

 

Malgré ces défis, les progrès technologiques et la combinaison de scanners optiques avec d’autres types de capteurs ou de méthodes d’authentification les ont rendus plus fiables et plus sécurisés au fil du temps.

 

Où les scanners optiques d’empreintes digitales sont-ils généralement utilisés ?

 

Les scanners optiques d'empreintes digitales, en raison de leur construction relativement simple et de leur facilité d'utilisation, ont trouvé des applications dans un large éventail de secteurs et d'appareils. Voici quelques utilisations typiques des scanners optiques d’empreintes digitales :

Systèmes de contrôle d'accès:

L'une des principales utilisations des lecteurs optiques d'empreintes digitales réside dans les systèmes conçus pour contrôler l'accès aux bâtiments, aux pièces ou à certaines zones. Cela peut être constaté dans les immeubles de bureaux, les installations de recherche et même dans certains complexes résidentiels où un accès sécurisé est nécessaire.

Systèmes de temps et de présence:

Les entreprises utilisent ces scanners conjointement avec des systèmes de chronométrage pour garantir que les employés sont présents lorsqu'ils prétendent l'être. En utilisant les empreintes digitales, le système peut empêcher les activités frauduleuses comme «coup de poing copain» où un employé pointe à l'arrivée ou au départ d'un autre.

Authentification des ordinateurs et des appareils mobiles:

Certains anciens modèles d'ordinateurs portables et de smartphones étaient équipés de scanners optiques d'empreintes digitales pour l'authentification des utilisateurs. Bien que les appareils plus récents utilisent souvent des scanners capacitifs ou ultrasoniques en raison de leur format plus petit et de leur sécurité supérieure, les scanners optiques ont été parmi les premiers à être intégrés dans l'électronique grand public.

Application de la loi et immigration:

La prise d'empreintes digitales est une procédure standard dans les forces de l'ordre pour identifier les individus, et les scanners optiques offrent un moyen de capturer rapidement et numériquement ces empreintes. De plus, aux points de contrôle frontaliers, des scanners optiques d’empreintes digitales peuvent être utilisés pour vérifier l’identité des voyageurs par rapport aux bases de données biométriques. Exemple: ADHAAR.

Services bancaires et financiers:

Les guichets automatiques et autres points de transaction peuvent intégrer des scanners optiques d'empreintes digitales pour authentifier les utilisateurs, ajoutant ainsi une couche de sécurité supplémentaire au-delà d'un code PIN ou d'un mot de passe traditionnel.

Systèmes de point de vente:

Dans certaines régions, les systèmes de point de vente (POS) permettent aux utilisateurs d'authentifier les paiements à l'aide de leurs empreintes digitales. Cela peut fournir une méthode de transaction plus rapide et potentiellement plus sécurisée que la saisie d’un code PIN ou la signature.

Coffres-forts:

Certaines banques et coffres-forts privés proposent des coffres-forts équipés de systèmes de numérisation optique d'empreintes digitales comme mesure de sécurité supplémentaire.

Accès véhicule:

Certains véhicules haut de gamme ou personnalisés peuvent utiliser des scanners optiques d'empreintes digitales comme méthode d'entrée ou de démarrage sans clé, garantissant que seuls les utilisateurs autorisés peuvent accéder au véhicule et le démarrer.

 

Même si les scanners optiques d’empreintes digitales sont polyvalents et ont été largement adoptés, leur utilisation dans certaines applications, notamment dans les appareils compacts comme les smartphones modernes, a diminué au profit de technologies plus récentes telles que les scanners capacitifs et ultrasoniques. Ces technologies plus récentes offrent souvent une plus grande précision, une plus grande résistance à l’usurpation d’identité et une plus grande flexibilité dans l’intégration de la conception. Néanmoins, les scanners optiques restent répandus dans de nombreuses applications en raison de leur fiabilité et de leurs antécédents établis.

 

Scanners optiques d'empreintes digitales : considérations de taille

 

Les scanners optiques d’empreintes digitales fonctionnent en capturant une image visuelle d’une empreinte digitale à l’aide de la lumière, de la même manière que fonctionne un appareil photo numérique. Cette modalité nécessite intrinsèquement certains composants qui influencent la taille globale et le facteur de forme du scanner. Les deux composants principaux sont la source de lumière et la vitre, qui contribuent tous deux à rendre les scanners optiques relativement plus grands que certains autres types de scanners d'empreintes digitales.

Source de lumière:

Les scanners optiques nécessitent une source de lumière, généralement des LED, pour éclairer l'empreinte digitale. La lumière se reflète sur les crêtes et les vallées du doigt, créant un motif qui peut être capturé et analysé. L'intégration de cette source lumineuse nécessite un espace supplémentaire tant pour les composants LED que pour l'électronique associée.

Volet en verre:

Pour que le scanner puisse capturer la lumière réfléchie par une empreinte digitale, il doit exister un support transparent à travers lequel la lumière peut voyager. C'est là qu'intervient la vitre (ou un matériau transparent similaire). L'utilisateur place son doigt sur cette vitre et la lumière se reflète sur le doigt, passant à travers le verre pour être capturée par la micropuce sensible à la lumière située en dessous. Cette vitre doit avoir une certaine épaisseur pour garantir sa durabilité, d'autant plus que les utilisateurs y presseront leurs doigts à plusieurs reprises. Sa présence ajoute à la profondeur et à la taille globale du scanner.

En raison de l'exigence intrinsèque de ces composants, les scanners optiques d'empreintes digitales ont souvent une zone distincte et surélevée ou une section visible sur les appareils, en particulier par rapport aux technologies plus récentes telles que les scanners capacitifs ou à ultrasons. Même si les progrès en matière de miniaturisation ont réduit la taille des scanners optiques au fil des années, il existe une limite à leur taille sans compromettre leur fonctionnalité.

Cette considération de taille est l'une des raisons pour lesquelles, dans les appareils où l'espace est limité (comme les smartphones modernes), les fabricants se sont tournés vers d'autres technologies de numérisation permettant une intégration plus transparente, telles que des capteurs ultrasoniques ou capacitifs sous l'écran. Cependant, pour les applications où la taille n'est pas la principale préoccupation et où la fiabilité et la durabilité sont primordiales, les scanners optiques restent un choix populaire.

 

Comment fonctionnent les scanners capacitifs d’empreintes digitales ?

 

Les scanners capacitifs d'empreintes digitales, comme leur nom l'indique, fonctionnent sur la base des principes de la capacité, qui est la capacité d'un objet à stocker une charge électrique. Voici un aperçu détaillé du fonctionnement des scanners d’empreintes digitales capacitifs :

Principe d'opération:

Le principe fondamental de la numérisation capacitive des empreintes digitales est la différence de capacité entre les crêtes et les vallées d’une empreinte digitale. La peau humaine, étant un excellent conducteur, et l'air (ou l'espace) dans les vallées situées entre les crêtes de l'empreinte digitale, étant un isolant, créent des valeurs de capacité distinctes qui peuvent être mesurées.

Réseau de capteurs:

Un scanner capacitif contient un ensemble de minuscules circuits de condensateurs. Lorsqu'un doigt est placé sur ce réseau, chaque condensateur peut mesurer la capacité de la petite partie correspondante de l'empreinte digitale avec laquelle il est aligné.

Différences de capacité:

Lorsqu’une crête de l’empreinte digitale entre en contact direct avec l’un de ces minuscules condensateurs, la capacité change en raison de la proximité de la peau conductrice.

A l'inverse, les vallées (espaces entre les crêtes) ne touchent pas directement les condensateurs. En conséquence, il existe une différence de distance par rapport au condensateur, entraînant une valeur de capacité différente en raison de l'air ou de l'espace isolant.

Cette différence de capacité à travers le réseau de capteurs, causée par le motif unique de crêtes et de vallées dans chaque empreinte digitale, est ce que le scanner capture.

Générer une image:

Une fois les valeurs de capacité mesurées sur le réseau :

Les valeurs sont converties au format numérique.

Ces données peuvent être traitées pour produire une représentation visuelle ou une image de l’empreinte digitale ou peuvent être analysées directement pour extraire des caractéristiques uniques de l’empreinte digitale.

Extraction des minuties:

Comme pour les autres scanners d’empreintes digitales, les principales caractéristiques utilisées pour la reconnaissance des empreintes digitales sont les points minutieux, qui sont les attributs uniques d’une empreinte digitale, tels que les extrémités des crêtes et les bifurcations. Les algorithmes analysent les données générées pour identifier ces détails et créer une carte ou un modèle de leurs emplacements et directions.

Comparaison et correspondance:

Lorsqu'une empreinte digitale est numérisée, ses détails extraits sont comparés aux modèles stockés. S'il existe une correspondance suffisante selon les critères de l'algorithme, l'analyse est reconnue comme valide.

 

Avantages et défis:

 

Avantages:

Les scanners capacitifs sont plus difficiles à usurper que les scanners optiques car ils nécessitent les propriétés physiques (capacité) d'un vrai doigt. Ils peuvent également être relativement compacts, ce qui les rend adaptés à une intégration dans des appareils mobiles.

Défis:

Ils peuvent être sensibles aux conditions extérieures. La saleté, l'huile, la sueur ou l'humidité sur le doigt peuvent altérer la capacité et potentiellement affecter la précision de la numérisation. De plus, les scanners peuvent s’user avec le temps, notamment si la surface est rayée, réduisant ainsi leur efficacité.

Les smartphones et autres appareils électroniques modernes utilisent couramment des scanners d’empreintes digitales capacitifs, compte tenu de leur nature compacte et de leur haut degré de précision. Dans de nombreux cas, ces scanners sont intégrés à des boutons ou à des zones spécifiques de la surface de l'appareil pour un accès et une utilisation faciles.

 

Où les scanners capacitifs d’empreintes digitales sont-ils généralement utilisés ?

 

Les scanners capacitifs d’empreintes digitales ont acquis une immense popularité en raison de leur conception compacte, de leur fiabilité et de leur résistance aux techniques d’usurpation d’empreintes digitales courantes. Voici quelques-unes des utilisations typiques des scanners capacitifs d’empreintes digitales :

Smartphones et tablettes:

L’une des applications les plus répandues des scanners capacitifs d’empreintes digitales se trouve dans les smartphones et les tablettes. Ils offrent aux utilisateurs une méthode rapide et sécurisée pour déverrouiller leurs appareils, authentifier les achats d'applications et se connecter aux applications.

Ordinateurs portables et ordinateurs:

De nombreux ordinateurs portables et ordinateurs personnels modernes sont équipés de lecteurs d'empreintes digitales capacitifs, soit intégrés à un bouton d'alimentation, à un pavé tactile, soit en tant que capteur autonome. Cela offre aux utilisateurs un moyen sécurisé et pratique de se connecter, en particulier lorsqu'il est combiné avec d'autres méthodes d'authentification.

Clés de sécurité USB:

Certaines clés de sécurité USB (souvent utilisées pour l'authentification à deux facteurs) intègrent des scanners capacitifs d'empreintes digitales pour fournir une vérification biométrique en plus ou à la place d'un mot de passe ou d'un code PIN.

Systèmes de contrôle d'accès:

Alors que différents types de scanners d'empreintes digitales peuvent être utilisés pour le contrôle d'accès, les scanners capacitifs offrent un équilibre entre taille, fiabilité et coût. On les retrouve dans les systèmes contrôlant l’accès aux bâtiments, aux pièces ou aux zones sécurisées dans les environnements commerciaux et résidentiels.

Services bancaires et financiers:

Certaines banques et institutions financières utilisent des scanners capacitifs dans les guichets automatiques ou dans des appareils de transaction spécialisés, permettant aux utilisateurs d'authentifier les transactions avec leurs empreintes digitales.

Serrures et coffres-forts intelligents:

L’industrie de la maison intelligente intègre des scanners capacitifs d’empreintes digitales dans des produits tels que les serrures de porte et les coffres-forts. Cela offre aux propriétaires une option d’accès sans clé et sans code PIN.

Appareils électroniques personnels et portables:

Au-delà des smartphones et tablettes habituels, certains appareils électroniques personnels, comme certains modèles d'écouteurs ou de montres intelligentes, peuvent intégrer des scanners capacitifs pour l'authentification des utilisateurs.

 

Systèmes de point de vente:

 

Dans certains systèmes, notamment ceux conçus pour les environnements de haute sécurité ou de vente au détail de luxe, des scanners capacitifs d'empreintes digitales sont utilisés à la fois pour l'authentification des employés et des clients.

Systèmes d'accès et de démarrage des véhicules:

Certains véhicules modernes ou haut de gamme disposent d'un scanner capacitif d'empreintes digitales comme option pour l'entrée ou le démarrage sans clé, garantissant que seuls les utilisateurs autorisés peuvent accéder au véhicule et le faire fonctionner.

La nature compacte et la fiabilité des scanners capacitifs d’empreintes digitales les rendent adaptés à un large éventail d’applications. À mesure que la sécurité biométrique devient plus répandue, il est probable que l'utilisation de ces scanners continuera à s'étendre à d'autres domaines et appareils.

 

Scanners d'empreintes digitales capacitifs : popularité grâce à la compacité et à l'efficacité

 

Les scanners capacitifs d’empreintes digitales sont devenus un incontournable dans bon nombre de nos appareils utilisés quotidiennement, en particulier dans le domaine de l’électronique personnelle. Deux des principaux facteurs à l’origine de leur adoption généralisée sont leur taille compacte et leur faible consommation d’énergie. Voici une note détaillant ces avantages :

Taille compacte:

 

Miniaturisation:

La technologie derrière les scanners capacitifs d’empreintes digitales permet un haut degré de miniaturisation. L'ensemble de minuscules circuits capacitifs utilisés pour détecter les crêtes et les creux des empreintes digitales peut être compacté, ce qui réduit l'encombrement du scanner.

Intégration avec les appareils:

La nature compacte de ces scanners permet aux fabricants de les intégrer de manière transparente dans une variété d'appareils. Dans les smartphones, par exemple, des scanners capacitifs ont été intégrés aux boutons d'accueil, aux boutons latéraux ou même au panneau arrière. Leur petite taille garantit qu'ils ne dominent pas la conception des appareils, ce qui en fait un choix privilégié par rapport à leurs homologues optiques plus grands dans les appareils où l'espace est limité.

 

Faible consommation d'énergie:

Opération efficiente:

Les scanners capacitifs d’empreintes digitales nécessitent par nature peu d’énergie pour fonctionner. Ils mesurent essentiellement les changements de charge électrique, un processus qui ne nécessite pas beaucoup d’énergie.

Modes de veille:

Les scanners capacitifs modernes sont conçus avec des modes de veille intelligents. Ils peuvent rester dans un état de faible consommation jusqu'à ce qu'un contact soit détecté, auquel cas ils s'activent et effectuent l'analyse. Cette approche de puissance à la demande garantit une décharge minimale de la batterie.

Bénéfique pour les appareils alimentés par batterie:

Les appareils tels que les smartphones, les tablettes et les appareils portables ont des capacités de batterie limitées. Les composants gourmands en énergie peuvent nuire considérablement à la durée de vie globale de la batterie. L’efficacité des scanners capacitifs d’empreintes digitales signifie qu’ils peuvent offrir sécurité et commodité sans compromettre la longévité de la batterie.

En conclusion, la petite taille des scanners capacitifs d’empreintes digitales permet une intégration polyvalente dans la conception, tandis que leur faible consommation d’énergie garantit qu’ils n’ont pas d’impact significatif sur la durée de vie de la batterie des appareils portables. Ces avantages ont joué un rôle central dans leur adoption, en particulier dans le monde de l’électronique mobile, où l’espace et la puissance sont des considérations cruciales.

 

Comment fonctionnent-ils?

 

Les scanners d'empreintes digitales à ultrasons représentent une avancée plus récente dans l'authentification biométrique. Contrairement aux scanners optiques et capacitifs qui s'appuient sur des différences lumineuses ou électriques, les scanners à ultrasons utilisent des ondes sonores pour détecter les motifs uniques de crêtes et de vallées dans une empreinte digitale. Voici une explication détaillée de leur fonctionnement :

Transmission des ondes ultrasonores:

Le processus commence lorsque l'appareil transmet une impulsion ultrasonique (une onde sonore à très haute fréquence) vers le doigt placé sur le scanner.

Réflexion et capture:

Les crêtes (parties surélevées) et les vallées (parties en retrait) de l’empreinte digitale refléteront différemment cette impulsion ultrasonore. Les crêtes de l’empreinte digitale entreront en contact direct avec le scanner, réfléchissant immédiatement les ondes. En revanche, les vallées seront un peu plus éloignées du scanner, provoquant un léger retard dans les ondes réfléchies.

Un capteur (ou récepteur) ultrasonique capte ces ondes réfléchies.

Traitement et création d'images:

Les données des ondes réfléchies sont ensuite traitées par l'appareil. Étant donné que les ondes réfléchies par les crêtes et les vallées auront des différences d’intensité et de synchronisation, le système peut construire une image 3D détaillée de l’empreinte digitale, capturant même les détails les plus infimes.

Avantages:

 

Détection de profondeur:

L’un des principaux avantages des scanners d’empreintes digitales à ultrasons est leur capacité à générer une représentation 3D de l’empreinte digitale. Ces informations de profondeur fournissent un profil d’empreinte digitale plus détaillé et unique, qui peut être plus difficile à usurper que les représentations 2D.

Résistance aux contaminants:

Les scanners à ultrasons peuvent lire efficacement les empreintes digitales même à travers de légères couches de saleté, d’huile, de sueur ou d’humidité. En effet, les ondes ultrasonores peuvent pénétrer dans ces contaminants, contrairement aux méthodes optiques ou capacitives qui peuvent en être gênées.

Intégration sous les écrans:

Des capteurs à ultrasons peuvent être intégrés sous les panneaux d’affichage, ce qui les rend populaires pour les smartphones modernes dotés d’écrans bord à bord. Cela permet une conception d'écran ininterrompue sans avoir besoin d'un bouton dédié ou d'un espace pour le scanner.

Défis:

 

Prix:

Les scanners d'empreintes digitales à ultrasons ont tendance à être plus chers que leurs homologues optiques et capacitifs en raison de leur complexité et de leur technologie plus récente.

Délai de traitement:

Bien qu'ils soient généralement rapides, les scanners à ultrasons peuvent parfois être légèrement plus lents que les scanners capacitifs, notamment lors du traitement des données d'images 3D.

En résumé, les scanners d'empreintes digitales à ultrasons offrent une approche sophistiquée de l'authentification biométrique, exploitant les propriétés des ondes sonores pour capturer un profil d'empreinte digitale détaillé et unique. Leur capacité à éliminer les contaminants et à s'intégrer de manière transparente sous les écrans les a rendus de plus en plus populaires, en particulier dans les smartphones et appareils haut de gamme privilégiant un design élégant et une sécurité renforcée.

 

Où les scanners d’empreintes digitales à ultrasons sont-ils généralement utilisés ?

 

Les scanners d’empreintes digitales à ultrasons se sont taillé une place de choix dans le monde de l’authentification biométrique en raison de leurs avantages uniques, notamment en termes de détection de profondeur et de résistance aux contaminants. Voici où ils sont généralement utilisés :

Smartphones:

L’application la plus importante des scanners d’empreintes digitales à ultrasons se trouve peut-être dans les smartphones modernes. En particulier avec la tendance des conceptions sans cadre et plein écran, les fabricants ont adopté la technologie à ultrasons pour intégrer le scanner directement sous l'écran, permettant une conception transparente sans compromettre la sécurité.

Tablettes:

Semblables aux smartphones, certaines tablettes haut de gamme intègrent des scanners d’empreintes digitales à ultrasons pour offrir une sécurité renforcée tout en conservant un design élégant.

Systèmes d'accès sécurisés:

Dans les environnements de haute sécurité, les capacités de détection de profondeur des scanners à ultrasons (qui les rendent plus difficiles à usurper que les scanners 2D) pourraient être favorisées. Ils peuvent être utilisés dans les systèmes de contrôle d'accès sécurisés pour les bâtiments, les laboratoires, les centres de données et autres zones sensibles.

Services bancaires et financiers:

Dans les scénarios où une couche de sécurité supplémentaire est requise, comme dans certains guichets automatiques ou appareils de transaction, des scanners à ultrasons peuvent être utilisés.

Industrie automobile:

À mesure que les véhicules deviennent de plus en plus à la pointe de la technologie, les systèmes d'entrée et de démarrage sans clé se multiplient. Certains véhicules de luxe commencent à intégrer des scanners d'empreintes digitales à ultrasons comme moyen d'authentifier le conducteur et d'accorder l'accès ou de démarrer le véhicule.

Dispositifs médicaux:

Pour les équipements médicaux nécessitant un accès sécurisé ou une authentification de l'utilisateur, les scanners à ultrasons peuvent offrir une solution fiable, en particulier dans les environnements où l'appareil peut être exposé à des contaminants, et un scanner capable de fonctionner à travers de telles obstructions est bénéfique.

Ordinateurs personnels et ordinateurs portables:

Bien que les scanners capacitifs soient plus courants dans cette catégorie, certains modèles d'ordinateurs portables haut de gamme visant une suite de fonctionnalités de pointe peuvent adopter des scanners à ultrasons pour l'authentification des utilisateurs.

Exemple : stockage USB Lexar avec un capteur d'empreintes digitales capacitif.

Serrures intelligentes:

Le secteur de la sécurité domestique, en constante évolution avec la technologie, pourrait voir l'intégration de scanners à ultrasons dans les serrures intelligentes et les systèmes de sécurité, en particulier dans les produits haut de gamme.

 

Applications sur mesure:

Au-delà de ces utilisations typiques, les scanners d’empreintes digitales à ultrasons peuvent trouver des applications spécialisées dans diverses industries ou projets personnalisés où leurs avantages spécifiques sont jugés précieux.

À mesure que la technologie progresse et que le coût de production des scanners à ultrasons diminue, nous pourrions assister à une application encore plus large de cette technologie dans divers secteurs. Cependant, à l’heure actuelle, l’utilisation la plus répandue et la plus visible reste dans le domaine des smartphones et des appareils électroniques personnels.

 

Comment ces scanners d’empreintes digitales communiquent-ils avec l’hôte ?

 

Les scanners d'empreintes digitales, quel que soit leur type (optique, capacitif ou ultrasonique), nécessitent une méthode pour communiquer avec l'appareil hôte, qu'il s'agisse d'un ordinateur, d'un smartphone, d'un système de contrôle d'accès ou de tout autre système électronique. Les principaux modes de communication sont généralement via le bus série universel (USB) et la communication série. Voici une note détaillée sur la façon dont ces scanners communiquent avec leurs appareils hôtes :

Communication des scanners d'empreintes digitales avec l'hôte

 

1. Communication USB:

• Plug and Play: L'un des principaux avantages de l'USB (Universal Serial Bus) est sa capacité plug-and-play. Une fois qu'un scanner d'empreintes digitales est connecté via USB, le périphérique hôte le reconnaît généralement automatiquement, ce qui facilite l'installation et la configuration.
• Taux de transfert de données: L'USB, en particulier dans ses versions ultérieures (par exemple USB 3.0 et USB 3.1), offre des taux de transfert de données élevés. Ceci est essentiel pour transférer rapidement des images ou des données d’empreintes digitales haute résolution vers le périphérique hôte pour traitement.
• Alimentation: USB fournit non seulement une liaison de données, mais alimente également l'appareil connecté. De nombreux scanners d'empreintes digitales sont alimentés directement via USB, éliminant ainsi le besoin d'une source d'alimentation externe.
• Compatibilité universelle: Étant donné l'omniprésence des ports USB sur les ordinateurs, les ordinateurs portables et de nombreux autres appareils, les scanners d'empreintes digitales connectés par USB peuvent être facilement utilisés sur une multitude de plates-formes.
• Protocoles: La communication USB utilise des protocoles standard qui garantissent que le scanner et le périphérique hôte se comprennent et peuvent échanger des données de manière structurée.

 

2. Communication série:

• Nature: La communication série implique la transmission de données un bit à la fois, séquentiellement, via un canal de communication ou un bus informatique. Il s'agit d'un moyen de communication plus ancien mais encore largement utilisé, notamment dans certains systèmes embarqués ou applications spécifiques.
• UART (récepteur-émetteur asynchrone universel): Souvent, les appareils qui utilisent la communication série auront une puce UART qui facilite ce mode de communication. L'UART prend des octets de données et transmet les bits individuels de manière séquentielle. À la réception, un UART collectera les bits et reconstruira l'octet de données.
• Baud Rate: Il s'agit de la vitesse à laquelle les données sont transmises sur la ligne série. Il est crucial que l'expéditeur (le scanner d'empreintes digitales) et le destinataire (le périphérique hôte) se mettent d'accord sur un débit en bauds pour garantir un transfert de données précis.
• Normes RS-232 et RS-485: Ce sont des normes populaires utilisées dans la communication série. Le RS-232 est plus courant pour les communications à courte distance, tandis que le RS-485 peut gérer des distances plus longues et est utilisé dans des environnements plus industriels.
• Flexibilité: La communication série peut être utilisée sur des supports sans fil, ce qui la rend polyvalente. Certains scanners d'empreintes digitales peuvent utiliser la communication série via Bluetooth ou d'autres protocoles sans fil pour communiquer avec les appareils hôtes.
• Applications: Bien que l'USB puisse dominer dans l'électronique grand public, la communication série est favorisée dans des applications spécifiques telles que les systèmes industriels, certains systèmes embarqués ou les scénarios où une communication longue distance avec le scanner est requise.

En conclusion, le mode de communication utilisé par un scanner d’empreintes digitales dépend de son application prévue et du périphérique hôte avec lequel il s’interface. L'USB et la communication série offrent chacun leur propre ensemble d'avantages, l'USB étant plus répandu dans l'électronique grand public en raison de sa facilité d'utilisation, et la communication série étant choisie pour sa flexibilité et ses avantages spécifiques en matière de cas d'utilisation.

 

Comment les modèles d’empreintes digitales sont-ils enregistrés et identifiés par les capteurs d’empreintes digitales ?

 

Les scanners d'empreintes digitales interagissent avec les systèmes ou appareils hôtes à l'aide d'ensembles prédéfinis de commandes et de réponses, permettant la capture, le stockage et l'identification des données d'empreintes digitales. Leurs composants matériels intégrés, tels que les processeurs de signaux numériques (DSP) et les microcontrôleurs, jouent un rôle crucial dans cette interaction.

Scanners d'empreintes digitales : commande, capture et communication

 

1. Réception de commande:

• Communication USB ou série: Qu'ils utilisent la communication USB ou série, les scanners d'empreintes digitales reçoivent des commandes du système hôte. Ces commandes font partie d'un protocole ou d'un ensemble de commandes prédéfini par le fabricant du scanner. Ils demandent au scanner d'effectuer des tâches spécifiques telles que la capture d'une impression, l'enregistrement d'un modèle ou la recherche d'une correspondance.
• Interprétation des commandes: Le microcontrôleur interne du scanner interprète les commandes reçues et prend les mesures appropriées. Par exemple, lorsqu'une commande de « capture » est reçue, le scanner active son mécanisme de détection pour lire une empreinte digitale.

 

2. Capture et traitement:

• Intégration DSP: Une fois qu'une impression est capturée, toutes les données brutes peuvent devoir être traitées pour améliorer la qualité ou extraire des fonctionnalités. Un processeur de signal numérique (DSP) peut effectuer ces tâches de manière efficace et rapide. Il peut gérer des tâches telles que filtrer le bruit, améliorer les motifs de crête ou isoler les points minutieux (caractéristiques uniques des empreintes digitales).
• Création de template: Après le traitement, le scanner ou le périphérique hôte peut créer un « modèle » de l'empreinte digitale. Un modèle est une représentation numérique de caractéristiques spécifiques de l’empreinte digitale, ce qui facilite la comparaison et l’identification sans stocker l’image complète. Cela permet d'économiser de l'espace de stockage et d'accélérer l'identification.

 

3. Sauvegarde et identification:

• Stockage: De nombreux scanners d'empreintes digitales avancés sont dotés d'une mémoire intégrée (souvent gérée par le microcontrôleur) pour stocker ces modèles d'empreintes digitales. Lorsqu'une commande « sauvegarder » le demande, le modèle est stocké dans cette mémoire. Cette capacité de stockage intégrée permet au scanner de comparer rapidement une nouvelle numérisation avec des modèles stockés sans communiquer avec une base de données externe.
• Correspondance et identification: Lorsqu'une empreinte digitale est présentée pour identification, le scanner capture l'empreinte, la transforme en un modèle, puis compare ce modèle avec ses entrées stockées. Cette correspondance peut être effectuée à l'aide de divers algorithmes, qui peuvent être gérés par le DSP ou le microcontrôleur, selon la conception du scanner.

 

4. Réponse et communication:

• Commentaires à l'hôte: Une fois le processus d'identification terminé, le scanner communique le résultat au périphérique hôte. Il peut s’agir d’une simple réponse succès/échec, ou cela peut inclure des données supplémentaires telles qu’un identifiant utilisateur associé à l’empreinte digitale correspondante.
• LED d'état ou alarmes: Certains scanners sont équipés d'indicateurs visuels ou sonores. Par exemple, une LED verte peut s'allumer pour une correspondance réussie, tandis qu'une LED rouge indique une non-concordance. De même, des bips ou des alarmes peuvent fournir un retour auditif.
• Considérations de sécurité: Pour préserver la sécurité et la confidentialité, la plupart des scanners ne renvoient pas l'image ou le modèle d'empreinte digitale réel, sauf indication contraire. Au lieu de cela, ils renvoient des résultats ou des codes que le système hôte interprète.

 

Essentiellement, les scanners d'empreintes digitales, grâce à leur intégration de DSP, de microcontrôleurs et de mémoire, sont devenus des unités autonomes capables de capturer, traiter, stocker et identifier les données d'empreintes digitales. Leur interaction avec les systèmes hôtes, que ce soit via une communication USB ou série, est régie par une série de commandes et de réponses qui permettent une authentification biométrique transparente et sécurisée.

 

Réflexions finales

 

Dans le domaine de l'authentification biométrique, les scanners d'empreintes digitales sont devenus l'un des outils les plus fiables et les plus répandus, jouant un rôle essentiel dans diverses applications, depuis les appareils électroniques personnels jusqu'aux installations de haute sécurité. Qu'ils exploitent des technologies optiques, capacitives ou ultrasoniques, ces appareils sont méticuleusement conçus pour capturer, traiter et faire correspondre les données d'empreintes digitales avec une précision inégalée.

Leur intégration avec des composants avancés tels que des processeurs de signaux numériques et des microcontrôleurs garantit non seulement un traitement rapide, mais également la capacité d'interagir de manière transparente avec les systèmes hôtes via des protocoles de communication établis tels que USB et série. À mesure que la technologie continue d’évoluer et que l’accent mis sur la sécurité devient de plus en plus primordial, les scanners d’empreintes digitales resteront sans aucun doute à l’avant-garde, protégeant nos données, identités et actifs grâce à un mélange complexe de science, d’ingénierie et de conception.