10 agosto 4 tipi di scanner di impronte digitali: approfondimento su come funzionano

Cos'è uno scanner di impronte digitali?

 

Uno scanner di impronte digitali, spesso indicato come sensore o lettore di impronte digitali, è un dispositivo elettronico progettato per acquisire e analizzare digitalmente i modelli di impronte digitali. La funzione principale di questi scanner è fornire autenticazione e sicurezza, poiché le impronte digitali sono uniche per ogni individuo, rendendole un modo affidabile per confermare l'identità di una persona.

 

Tipi di scanner di impronte digitali.

Esistono diversi tipi di scanner di impronte digitali e funzionano in base a vari principi:

Scanner ottici:

Questi sono il tipo più antico di scanner di impronte digitali. Funzionano utilizzando un microchip sensibile alla luce (un dispositivo ad accoppiamento di carica o un sensore di immagine CMOS). Quando si posiziona un dito sullo scanner, questo illumina la superficie della pelle e cattura un'immagine dell'impronta digitale.

Scanner capacitivi:

Questi scanner misurano le minime differenze di carica elettrica sulla superficie della pelle. Quando si posiziona un dito sullo scanner, le creste dell'impronta digitale toccano la superficie dello scanner mentre gli avvallamenti no. Ciò crea uno schema di variazioni di capacità che può essere tradotto in un'immagine digitale dell'impronta digitale.

Scanner ad ultrasuoni:

Questi scanner utilizzano onde ultrasoniche per rilevare i dettagli delle impronte digitali. Lo scanner emette un impulso ultrasonico che rimbalza al sensore dopo aver colpito le creste e gli avvallamenti dell'impronta digitale. Le onde sonore di ritorno vengono catturate ed elaborate per formare un'immagine.

Scanner termici:

Questi sono meno comuni e funzionano rilevando le differenze di temperatura tra le creste e gli avvallamenti dell'impronta digitale.

 

Come funziona lo scanner ottico delle impronte digitali?

 

Esempio: Scanner MANTRA Morph.

Esempio: scanner di impronte digitali USB ZKTEKO

 

Esempio: sensore di impronte digitali USB Digital Persona

 

Gli scanner ottici delle impronte digitali sono uno dei tipi più comuni di lettori di impronte digitali, soprattutto nelle prime applicazioni della tecnologia. Funzionano catturando un'immagine dell'impronta digitale utilizzando la luce, in modo molto simile a come funziona una fotocamera digitale. Ecco uno sguardo più approfondito al loro funzionamento:

Principio di funzionamento:

Fondamentalmente, gli scanner ottici delle impronte digitali si basano sul fatto che le creste e gli avvallamenti di un'impronta digitale hanno proprietà riflettenti diverse. Le creste in un'impronta digitale sono le parti rialzate, mentre le valli sono le aree rientranti tra le creste. Quando la luce colpisce un dito, le creste la riflettono direttamente, mentre le valli la disperdono.

Cattura immagine:

Quando un dito viene posizionato sulla superficie dello scanner, solitamente in vetro o materiale trasparente simile, viene illuminato, in genere da una luce LED.

La luce si riflette dal dito e in un microchip sensibile alla luce (un dispositivo ad accoppiamento di carica o CCD, oppure un semiconduttore a ossido di metallo complementare o un sensore CMOS).

Il sensore cattura l'immagine in base allo schema di luci e ombre creato dalle creste e dagli avvallamenti dell'impronta digitale.

Image Processing:

L'immagine analogica catturata dal sensore viene convertita in un formato digitale.

L'immagine digitale potrebbe quindi essere sottoposta a varie fasi di elaborazione per migliorare la chiarezza e il contrasto, rimuovere il rumore e rendere più distinti i dettagli dell'impronta digitale.

L'immagine finale elaborata viene quindi utilizzata per il confronto con i modelli di impronte digitali memorizzati.

Estrazione delle minuzie:

Le caratteristiche principali utilizzate per il confronto delle impronte digitali sono i punti delle minuzie, che includono le biforcazioni della cresta (dove una cresta si divide in due) e le terminazioni della cresta (dove termina una cresta). Sofisticati algoritmi estraggono questi punti minuziosi dall'immagine digitale catturata, creando una mappa delle loro posizioni e direzioni. Questa mappa, piuttosto che l'immagine completa dell'impronta digitale, è ciò che viene generalmente archiviato e utilizzato per confronti futuri, sia per risparmiare spazio di archiviazione che per considerazioni sulla privacy.

Confronto e corrispondenza:

Quando un'impronta digitale viene scansionata, le minuzie estratte vengono confrontate con i modelli memorizzati. Se esiste una corrispondenza sufficiente in base ai criteri dell'algoritmo, la scansione viene considerata riuscita.

 

Le sfide:

Gli scanner ottici presentano alcune sfide intrinseche:

Spoofing:

Poiché fanno affidamento sull'acquisizione di un'immagine 2D, a volte possono essere ingannati da una fotografia di buona qualità o da un'impronta digitale falsa.

Usura e graffi:

La superficie in vetro dello scanner può graffiarsi o sporcarsi nel tempo, compromettendo la qualità delle immagini catturate.

Variabilità nelle condizioni delle dita:

Le dita bagnate, asciutte o invecchiate possono talvolta causare problemi con l'acquisizione delle immagini a causa delle variazioni nelle proprietà riflettenti.

 

Nonostante queste sfide, i progressi tecnologici e la combinazione di scanner ottici con altri tipi di sensori o metodi di autenticazione li hanno resi più affidabili e sicuri nel tempo.

 

Dove vengono solitamente utilizzati gli scanner ottici delle impronte digitali?

 

Gli scanner ottici delle impronte digitali, grazie alla loro costruzione relativamente semplice e alla facilità d'uso, hanno trovato applicazione in un'ampia gamma di settori e dispositivi. Ecco alcuni usi tipici degli scanner ottici delle impronte digitali:

Sistemi di controllo di accesso:

Uno degli usi principali degli scanner ottici delle impronte digitali è nei sistemi progettati per controllare l'accesso a edifici, stanze o determinate aree. Ciò può essere riscontrato negli edifici per uffici, nelle strutture di ricerca e persino in alcuni complessi residenziali dove è necessario un accesso sicuro.

Sistemi di tempo e presenza:

Le aziende utilizzano questi scanner insieme a sistemi di cronometraggio per garantire che i dipendenti siano presenti quando dichiarano di esserlo. Utilizzando le impronte digitali, il sistema può prevenire attività fraudolente come “amico che prende a pugni"dove un dipendente timbra l'entrata o l'uscita per un altro.

Autenticazione di computer e dispositivi mobili:

Alcuni vecchi modelli di laptop e smartphone erano dotati di scanner ottici per le impronte digitali per l'autenticazione dell'utente. Sebbene i dispositivi più recenti utilizzino spesso scanner capacitivi o a ultrasuoni a causa del loro fattore di forma più piccolo e della maggiore sicurezza, gli scanner ottici sono stati tra i primi a essere integrati nell'elettronica di consumo.

Forze dell'ordine e immigrazione:

Il rilevamento delle impronte digitali è una procedura standard nelle forze dell'ordine per identificare le persone e gli scanner ottici forniscono un modo per acquisire rapidamente e digitalmente queste impronte. Inoltre, ai punti di controllo di frontiera, potrebbero essere utilizzati scanner ottici delle impronte digitali per verificare l’identità dei viaggiatori confrontandola con i database biometrici. Esempio: ADHAAR.

Servizi Bancari e Finanziari:

Gli sportelli bancomat e altri punti di transazione potrebbero incorporare scanner ottici di impronte digitali per autenticare gli utenti, aggiungendo un ulteriore livello di sicurezza oltre al tradizionale PIN o password.

Sistemi per punti vendita:

In alcune regioni, i sistemi POS (point of sale) consentono agli utenti di autenticare i pagamenti utilizzando le proprie impronte digitali. Ciò può fornire un metodo di transazione più rapido e potenzialmente più sicuro rispetto all'immissione di un PIN o alla firma.

Cassette di sicurezza:

Alcune banche e casseforti private offrono cassette di sicurezza con sistemi di scansione ottica delle impronte digitali come misura di sicurezza aggiuntiva.

Accesso al veicolo:

Alcuni veicoli di fascia alta o personalizzati potrebbero utilizzare scanner ottici di impronte digitali come metodo di accesso o accensione senza chiave, garantendo che solo gli utenti autorizzati possano accedere e avviare il veicolo.

 

Sebbene gli scanner ottici delle impronte digitali siano versatili e siano stati ampiamente adottati, il loro utilizzo in alcune applicazioni, in particolare nei dispositivi compatti come i moderni smartphone, è diminuito a favore di tecnologie più recenti come gli scanner capacitivi e a ultrasuoni. Queste tecnologie più recenti offrono spesso maggiore precisione, resistenza allo spoofing e maggiore flessibilità nell'integrazione della progettazione. Ciononostante, gli scanner ottici rimangono prevalenti in molte applicazioni grazie alla loro affidabilità e alla loro comprovata esperienza.

 

Scanner ottici per impronte digitali: considerazioni sulle dimensioni

 

Gli scanner ottici delle impronte digitali funzionano catturando un'immagine visiva di un'impronta digitale utilizzando la luce, in modo simile a come funziona una fotocamera digitale. Questa modalità richiede intrinsecamente alcuni componenti che influenzano le dimensioni complessive e il fattore di forma dello scanner. Due componenti principali sono la sorgente luminosa e il pannello di vetro, entrambi i quali contribuiscono a rendere gli scanner ottici di dimensioni relativamente più grandi rispetto ad altri tipi di scanner di impronte digitali.

Fonte di luce:

Gli scanner ottici necessitano di una fonte di luce, tipicamente LED, per illuminare l'impronta digitale. La luce si riflette sulle creste e sugli avvallamenti delle dita, creando uno schema che può essere catturato e analizzato. L'integrazione di questa sorgente luminosa richiede spazio aggiuntivo sia per i componenti LED che per l'elettronica associata.

Pannello di vetro:

Affinché lo scanner possa catturare la luce riflessa da un'impronta digitale, è necessario che vi sia un mezzo trasparente attraverso il quale la luce possa viaggiare. È qui che entra in gioco la lastra di vetro (o un materiale trasparente simile). L'utente posiziona il dito su questa lastra e la luce si riflette sul dito, passando attraverso il vetro per essere catturata dal microchip sensibile alla luce sottostante. Questa lastra di vetro deve avere un certo spessore per garantirne la durata, soprattutto perché gli utenti premeranno ripetutamente le dita contro di essa. La sua presenza aumenta la profondità e le dimensioni complessive dello scanner.

A causa dei requisiti intrinseci di questi componenti, gli scanner ottici delle impronte digitali hanno spesso un'area distinta, rialzata o una sezione evidente sui dispositivi, in particolare se confrontati con tecnologie più recenti come scanner capacitivi o a ultrasuoni. Sebbene i progressi nella miniaturizzazione abbiano ridotto le dimensioni degli scanner ottici nel corso degli anni, esiste un limite a quanto possono essere ridimensionati senza comprometterne la funzionalità.

Questa considerazione delle dimensioni è uno dei motivi per cui, nei dispositivi in ​​cui lo spazio è limitato (come i moderni smartphone), i produttori si sono spostati verso altre tecnologie di scansione che consentono un’integrazione più perfetta, come i sensori ultrasonici o capacitivi sotto il display. Tuttavia, per le applicazioni in cui le dimensioni non sono la preoccupazione principale e l'affidabilità e la durata sono fondamentali, gli scanner ottici rimangono una scelta popolare.

 

Come funzionano gli scanner capacitivi per impronte digitali?

 

Gli scanner capacitivi per impronte digitali, come suggerisce il nome, funzionano in base ai principi della capacità, che è la capacità di un oggetto di immagazzinare carica elettrica. Ecco uno sguardo dettagliato su come funzionano gli scanner di impronte digitali capacitivi:

Principio di funzionamento:

Il principio fondamentale alla base della scansione capacitiva delle impronte digitali è la differenza di capacità tra le creste e gli avvallamenti di un'impronta digitale. La pelle umana, essendo un eccellente conduttore, e l'aria (o lo spazio) nelle valli tra le creste dell'impronta digitale, essendo un isolante, creano valori di capacità distinti che possono essere misurati.

Serie di sensori:

Uno scanner capacitivo contiene una serie di minuscoli circuiti di condensatori. Quando un dito viene posizionato su questo array, ciascun condensatore può misurare la capacità della corrispondente piccola porzione dell'impronta digitale con cui è allineato.

Differenze di capacità:

Quando una cresta dell'impronta digitale entra in contatto diretto con uno di questi minuscoli condensatori, la capacità cambia a causa della vicinanza della pelle conduttiva.

Al contrario, gli avvallamenti (spazi tra le creste) non toccano direttamente i condensatori. Di conseguenza, c'è una differenza nella distanza dal condensatore, che porta a un valore di capacità diverso a causa dell'aria o dello spazio isolante.

Questo differenziale di capacità attraverso la serie di sensori, causato dal modello unico di creste e avvallamenti in ciascuna impronta digitale, è ciò che lo scanner cattura.

Generazione di un'immagine:

Una volta misurati i valori di capacità sull'array:

I valori vengono convertiti in un formato digitale.

Questi dati possono essere elaborati per produrre una rappresentazione visiva o un'immagine dell'impronta digitale oppure possono essere analizzati direttamente per estrarre caratteristiche uniche dell'impronta digitale.

Estrazione delle minuzie:

Come con altri scanner di impronte digitali, le caratteristiche principali utilizzate per il riconoscimento delle impronte digitali sono i punti delle minuzie, che sono gli attributi unici di un'impronta digitale come le terminazioni delle creste e le biforcazioni. Gli algoritmi analizzano i dati generati per identificare queste minuzie e creare una mappa o un modello delle loro posizioni e direzioni.

Confronto e corrispondenza:

Quando un'impronta digitale viene scansionata, le minuzie estratte vengono confrontate con i modelli memorizzati. Se esiste una corrispondenza sufficiente in base ai criteri dell'algoritmo, la scansione viene riconosciuta come valida.

 

Vantaggi e sfide:

 

Vantaggi:

Gli scanner capacitivi sono più difficili da falsificare rispetto agli scanner ottici perché richiedono le proprietà fisiche (capacità) di un dito reale. Possono anche essere resi relativamente compatti, rendendoli adatti all'integrazione nei dispositivi mobili.

Le sfide:

Possono essere sensibili alle condizioni esterne. Sporco, olio, sudore o umidità sul dito possono alterare la capacità e potenzialmente influire sulla precisione della scansione. Inoltre, gli scanner possono usurarsi nel tempo, soprattutto se la superficie si graffia, riducendone l'efficacia.

Gli smartphone moderni e altri dispositivi elettronici utilizzano comunemente lettori di impronte digitali capacitivi, data la loro natura compatta e l'elevato grado di precisione. In molti casi, questi scanner sono integrati in pulsanti o aree specifiche della superficie del dispositivo per un facile accesso e utilizzo.

 

Dove vengono solitamente utilizzati gli scanner capacitivi per impronte digitali?

 

Gli scanner capacitivi per impronte digitali hanno guadagnato un'enorme popolarità grazie al loro design compatto, affidabilità e resistenza alle comuni tecniche di spoofing. Ecco alcuni degli usi tipici degli scanner di impronte digitali capacitivi:

Smartphone e tablet:

Una delle applicazioni più diffuse dei lettori di impronte digitali capacitivi è negli smartphone e nei tablet. Forniscono agli utenti un metodo rapido e sicuro per sbloccare i propri dispositivi, autenticare gli acquisti di app e accedere alle applicazioni.

Laptop e computer:

Molti laptop e personal computer moderni sono dotati di lettori di impronte digitali capacitivi, integrati in un pulsante di accensione, touchpad o come sensore autonomo. Ciò offre agli utenti un modo sicuro e conveniente per accedere, soprattutto se combinato con altri metodi di autenticazione.

Chiavi di sicurezza USB:

Alcune chiavi di sicurezza basate su USB (spesso utilizzate per l'autenticazione a due fattori) incorporano scanner capacitivi di impronte digitali per fornire la verifica biometrica in aggiunta o al posto di una password o PIN.

Sistemi di controllo di accesso:

Mentre per il controllo degli accessi possono essere utilizzati vari tipi di scanner di impronte digitali, gli scanner capacitivi offrono un equilibrio tra dimensioni, affidabilità e costi. Possono essere trovati in sistemi che controllano l'accesso a edifici, stanze o aree sicure sia in ambienti commerciali che residenziali.

Servizi Bancari e Finanziari:

Alcune banche e istituti finanziari utilizzano scanner capacitivi negli sportelli bancomat o dispositivi di transazione specializzati, consentendo agli utenti di autenticare le transazioni con le proprie impronte digitali.

Serrature e casseforti intelligenti:

Il settore della casa intelligente ha integrato scanner capacitivi per impronte digitali in prodotti come serrature e casseforti. Ciò offre ai proprietari di casa un'opzione di accesso senza chiave e senza pin.

Elettronica personale e dispositivi indossabili:

Oltre ai soliti smartphone e tablet, alcuni dispositivi elettronici personali, come alcuni modelli di auricolari o smartwatch, possono incorporare scanner capacitivi per l'autenticazione dell'utente.

 

Sistemi per punti vendita:

 

In alcuni sistemi, in particolare quelli progettati per ambienti ad alta sicurezza o di vendita al dettaglio di lusso, gli scanner capacitivi delle impronte digitali vengono utilizzati sia per l'autenticazione dei dipendenti che dei clienti.

Sistemi di accesso e avviamento del veicolo:

Alcuni veicoli moderni o di fascia alta sono dotati di scansione capacitiva delle impronte digitali come opzione per l'accesso o l'accensione senza chiave, garantendo che solo gli utenti autorizzati possano accedere e utilizzare il veicolo.

La natura compatta e l'affidabilità degli scanner di impronte digitali capacitivi li rendono adatti a un'ampia gamma di applicazioni. Man mano che la sicurezza biometrica diventa sempre più diffusa, è probabile che l'uso di questi scanner continuerà ad espandersi in altre aree e dispositivi.

 

Scanner capacitivi per impronte digitali: popolarità grazie alla compattezza e all'efficienza

 

Gli scanner capacitivi per impronte digitali sono diventati un punto fermo in molti dei nostri dispositivi di uso quotidiano, soprattutto nel campo dell'elettronica personale. Due dei principali fattori trainanti alla base della loro diffusa adozione sono le dimensioni compatte e il basso consumo energetico. Ecco una nota che descrive in dettaglio questi vantaggi:

Dimensioni compatte:

 

La miniaturizzazione:

La tecnologia alla base degli scanner capacitivi per impronte digitali consente un elevato grado di miniaturizzazione. La serie di minuscoli circuiti capacitivi utilizzati per rilevare creste e avvallamenti delle impronte digitali può essere compattata, riducendo l'ingombro dello scanner.

Integrazione con i dispositivi:

La natura compatta di questi scanner consente ai produttori di integrarli perfettamente in una varietà di dispositivi. Negli smartphone, ad esempio, gli scanner capacitivi sono stati incorporati nei pulsanti home, laterali o persino nel pannello posteriore. Le loro dimensioni ridotte garantiscono che non dominino il design del dispositivo, rendendoli la scelta preferita rispetto alle controparti ottiche più grandi nei dispositivi in ​​cui lo spazio è limitato.

 

Basso consumo energetico:

Funzionamento efficiente:

Gli scanner di impronte digitali capacitivi richiedono intrinsecamente poca energia per funzionare. Essenzialmente misurano i cambiamenti nella carica elettrica, un processo che non richiede energia significativa.

Modalità standby:

I moderni scanner capacitivi sono progettati con modalità standby intelligenti. Possono rimanere in uno stato di basso consumo finché non viene rilevato il tocco, a quel punto si attivano ed eseguono la scansione. Questo approccio power-on-demand garantisce un consumo minimo della batteria.

Utile per i dispositivi alimentati a batteria:

Dispositivi come smartphone, tablet e dispositivi indossabili hanno capacità della batteria limitate. I componenti assetati di energia possono compromettere notevolmente la durata complessiva della batteria. L'efficienza degli scanner di impronte digitali capacitivi significa che possono fornire sicurezza e comodità senza compromettere la longevità della batteria.

In conclusione, le dimensioni ridotte degli scanner capacitivi per impronte digitali consentono un'integrazione progettuale versatile, mentre il loro basso consumo energetico garantisce che non incidano in modo significativo sulla durata della batteria dei dispositivi portatili. Questi vantaggi hanno svolto un ruolo fondamentale nella loro adozione, soprattutto nel mondo dell’elettronica mobile, dove sia lo spazio che la potenza sono considerazioni critiche.

 

Come funzionano?

 

Gli scanner di impronte digitali a ultrasuoni rappresentano un progresso più recente nell'autenticazione biometrica. A differenza degli scanner ottici e capacitivi che si basano su differenze di luce o elettriche, gli scanner a ultrasuoni utilizzano le onde sonore per rilevare i modelli unici di creste e avvallamenti in un'impronta digitale. Ecco una spiegazione dettagliata di come funzionano:

Trasmissione delle onde ultrasoniche:

Il processo inizia con il dispositivo che trasmette un impulso ultrasonico (un'onda sonora ad altissima frequenza) verso il dito posizionato sullo scanner.

Riflessione e cattura:

Le creste (porzioni elevate) e gli avvallamenti (porzioni incassate) dell'impronta digitale rifletteranno questo impulso ultrasonico in modo diverso. Le creste dell'impronta digitale entreranno in contatto diretto con lo scanner, riflettendo immediatamente le onde. Al contrario, le valli saranno un po' più lontane dallo scanner, causando un leggero ritardo nelle onde riflesse.

Un sensore a ultrasuoni (o ricevitore) cattura queste onde riflesse.

Elaborazione e creazione di immagini:

I dati delle onde riflesse vengono quindi elaborati dal dispositivo. Dato che le onde riflesse dalle creste e dalle valli avranno differenze di intensità e tempistica, il sistema può costruire un’immagine 3D dettagliata dell’impronta digitale, catturando anche i più piccoli dettagli.

Vantaggi:

 

Rilevamento della profondità:

Uno dei principali vantaggi degli scanner di impronte digitali a ultrasuoni è la loro capacità di generare una rappresentazione 3D dell'impronta digitale. Queste informazioni approfondite forniscono un profilo dell'impronta digitale più dettagliato e unico, che può essere più difficile da falsificare rispetto alle rappresentazioni 2D.

Resistenza ai contaminanti:

Gli scanner a ultrasuoni possono leggere efficacemente le impronte digitali anche attraverso leggeri strati di sporco, olio, sudore o umidità. Questo perché le onde ultrasoniche possono penetrare questi contaminanti, a differenza dei metodi ottici o capacitivi che possono esserne ostacolati.

Integrazione sotto gli schermi:

I sensori a ultrasuoni possono essere integrati sotto i pannelli del display, rendendoli popolari per i moderni smartphone con display edge-to-edge. Ciò consente un design dello schermo ininterrotto senza la necessità di un pulsante dedicato o di spazio per lo scanner.

Le sfide:

 

Costo:

Gli scanner per impronte digitali a ultrasuoni tendono ad essere più costosi delle loro controparti ottiche e capacitive a causa della loro complessità e della tecnologia più recente.

Tempi di elaborazione visto:

Sebbene siano generalmente veloci, gli scanner a ultrasuoni potrebbero talvolta essere leggermente più lenti degli scanner capacitivi, soprattutto durante l'elaborazione dei dati delle immagini 3D.

In sintesi, gli scanner di impronte digitali a ultrasuoni offrono un approccio sofisticato all’autenticazione biometrica, sfruttando le proprietà delle onde sonore per acquisire un profilo di impronte digitali dettagliato e unico. La loro capacità di agire attraverso i contaminanti e di integrarsi perfettamente sotto i display li ha resi sempre più popolari, soprattutto negli smartphone e nei dispositivi di fascia alta che privilegiano design eleganti e maggiore sicurezza.

 

Dove vengono solitamente utilizzati gli scanner per impronte digitali a ultrasuoni?

 

Gli scanner di impronte digitali a ultrasuoni si sono ritagliati una nicchia nel mondo dell'autenticazione biometrica grazie ai loro vantaggi unici, in particolare in termini di rilevamento della profondità e resistenza ai contaminanti. Ecco dove vengono generalmente utilizzati:

Smartphone:

Forse l’applicazione più importante degli scanner di impronte digitali a ultrasuoni è nei moderni smartphone. Soprattutto con la tendenza dei design senza cornice e a schermo intero, i produttori hanno adottato la tecnologia a ultrasuoni per incorporare lo scanner direttamente sotto il display, consentendo un design senza soluzione di continuità senza compromettere la sicurezza.

compresse:

Similmente agli smartphone, alcuni tablet di fascia alta incorporano scanner di impronte digitali a ultrasuoni per fornire maggiore sicurezza pur mantenendo un'estetica dal design elegante.

Sistemi di accesso sicuro:

Negli ambienti ad alta sicurezza, le capacità di rilevamento della profondità degli scanner a ultrasuoni (che li rendono più difficili da falsificare rispetto agli scanner 2D) potrebbero essere favorite. Possono essere utilizzati in sistemi di controllo degli accessi sicuri per edifici, laboratori, data center e altre aree sensibili.

Servizi Bancari e Finanziari:

Negli scenari in cui è richiesto un ulteriore livello di sicurezza, come in alcuni bancomat o dispositivi di transazione, è possibile utilizzare scanner a ultrasuoni.

Industria automobilistica:

Man mano che i veicoli diventano più esperti di tecnologia, c'è una spinta per i sistemi di accesso e avviamento senza chiave. Alcuni veicoli di lusso stanno iniziando a integrare scanner di impronte digitali a ultrasuoni come mezzo per autenticare il conducente e consentire l’accesso o l’avvio del veicolo.

Dispositivi medicali:

Per le apparecchiature mediche che richiedono un accesso sicuro o l'autenticazione dell'utente, gli scanner a ultrasuoni possono offrire una soluzione affidabile, soprattutto in ambienti in cui il dispositivo può essere esposto a contaminanti, e uno scanner in grado di funzionare attraverso tali ostruzioni è vantaggioso.

Personal Computer e Laptop:

Sebbene gli scanner capacitivi siano più comuni in questa categoria, alcuni modelli di laptop di fascia alta che mirano a una suite di funzionalità all'avanguardia possono adottare scanner a ultrasuoni per l'autenticazione dell'utente.

Esempio: archivio USB Lexar con sensore capacitivo di impronte digitali.

Smart Locks:

Il settore della sicurezza domestica, in continua evoluzione con la tecnologia, potrebbe vedere l’integrazione di scanner a ultrasuoni nelle serrature intelligenti e nei sistemi di sicurezza, soprattutto nei prodotti premium.

 

Applicazioni personalizzate:

Oltre a questi usi tipici, gli scanner di impronte digitali a ultrasuoni potrebbero trovare applicazioni specializzate in vari settori o progetti personalizzati in cui i loro vantaggi specifici sono ritenuti preziosi.

Con l’avanzare della tecnologia e la potenziale diminuzione dei costi di produzione degli scanner a ultrasuoni, potremmo assistere a un’applicazione ancora più ampia di questa tecnologia in vari settori. Tuttavia, per ora, l’uso più diffuso e visibile rimane nel campo degli smartphone e dell’elettronica personale.

 

Come comunicano questi scanner di impronte digitali con l'host?

 

Gli scanner di impronte digitali, indipendentemente dal tipo (ottico, capacitivo o ultrasonico), richiedono un metodo per comunicare con il dispositivo host, sia esso un computer, uno smartphone, un sistema di controllo degli accessi o qualsiasi altro sistema elettronico. Le principali modalità di comunicazione sono in genere tramite Universal Serial Bus (USB) e comunicazione seriale. Ecco una nota dettagliata su come questi scanner comunicano con i loro dispositivi host:

Comunicazione degli scanner di impronte digitali con l'host

 

1. Comunicazione USB:

• Plug and Play: Uno dei principali vantaggi dell'USB (Universal Serial Bus) è la sua capacità plug-and-play. Una volta collegato uno scanner di impronte digitali tramite USB, il dispositivo host generalmente lo riconosce automaticamente, facilitando l'installazione e la configurazione.
• Velocità di trasferimento dati: USB, soprattutto nelle sue versioni successive (ad esempio, USB 3.0 e USB 3.1), offre velocità di trasferimento dati elevate. Ciò è essenziale per trasferire rapidamente immagini o dati di impronte digitali ad alta risoluzione al dispositivo host per l'elaborazione.
• Alimentazione di laboratorio: USB non solo fornisce un collegamento dati ma fornisce anche alimentazione al dispositivo collegato. Molti scanner di impronte digitali sono alimentati direttamente tramite USB, eliminando la necessità di una fonte di alimentazione esterna.
• Compatibilità universale: Data l'ubiquità delle porte USB su computer, laptop e molti altri dispositivi, gli scanner di impronte digitali collegati tramite USB possono essere facilmente utilizzati su una moltitudine di piattaforme.
• protocolli: La comunicazione USB utilizza protocolli standard che garantiscono che lo scanner e il dispositivo host si comprendano e possano scambiare dati in modo strutturato.

 

2. Comunicazione seriale:

• Natura: La comunicazione seriale implica la trasmissione di dati un bit alla volta, in sequenza, su un canale di comunicazione o bus del computer. È un metodo di comunicazione più vecchio ma ancora ampiamente utilizzato, soprattutto in alcuni sistemi embedded o applicazioni specifiche.
• UART (ricevitore-trasmettitore asincrono universale): Spesso i dispositivi che utilizzano la comunicazione seriale dispongono di un chip UART che facilita questa modalità di comunicazione. L'UART prende byte di dati e trasmette i singoli bit in modo sequenziale. Dal lato ricevente, un UART raccoglierà i bit e ricostruirà il byte di dati.
• Velocità di trasmissione: Si riferisce alla velocità con cui i dati vengono trasmessi sulla linea seriale. È fondamentale che sia il mittente (scanner di impronte digitali) che il destinatario (dispositivo host) concordino una velocità di trasmissione per garantire un trasferimento dati accurato.
• Standard RS-232 e RS-485: Questi sono gli standard più diffusi utilizzati nella comunicazione seriale. RS-232 è più comune per le comunicazioni a breve distanza, mentre RS-485 può gestire distanze più lunghe e viene utilizzato in ambienti più industriali.
• Flessibilità: La comunicazione seriale può essere utilizzata su mezzi wireless, rendendola versatile. Alcuni scanner di impronte digitali possono utilizzare la comunicazione seriale tramite Bluetooth o altri protocolli wireless per comunicare con i dispositivi host.
• Applicazioni: Sebbene l'USB possa dominare nell'elettronica di consumo, la comunicazione seriale è preferita in applicazioni specifiche come sistemi industriali, alcuni sistemi integrati o scenari in cui è richiesta la comunicazione a lunga distanza con lo scanner.

In conclusione, la modalità di comunicazione utilizzata da uno scanner di impronte digitali dipende dall'applicazione prevista e dal dispositivo host con cui si interfaccia. Sia la comunicazione USB che quella seriale offrono una serie di vantaggi, con USB più diffuso nell'elettronica di consumo grazie alla sua facilità d'uso e comunicazione seriale scelta per la sua flessibilità e vantaggi specifici del caso d'uso.

 

Come vengono salvati e identificati i modelli di impronte digitali dai sensori di impronte digitali?

 

Gli scanner di impronte digitali interagiscono con sistemi o dispositivi host utilizzando set predefiniti di comandi e risposte, consentendo l'acquisizione, l'archiviazione e l'identificazione dei dati delle impronte digitali. I componenti hardware integrati, come i processori di segnale digitale (DSP) e i microcontrollori, svolgono un ruolo cruciale in questa interazione.

Scanner di impronte digitali: comando, acquisizione e comunicazione

 

1. Ricezione dei comandi:

• Comunicazione USB o seriale: Sia che utilizzino la comunicazione USB o seriale, gli scanner di impronte digitali ricevono comandi dal sistema host. Questi comandi fanno parte di un protocollo o di un set di comandi predefinito dal produttore dello scanner. Indicano allo scanner di eseguire attività specifiche come l'acquisizione di una stampa, il salvataggio di un modello o la ricerca di una corrispondenza.
• Interpretazione dei comandi: Il microcontrollore interno dello scanner interpreta i comandi ricevuti e intraprende le azioni appropriate. Ad esempio, quando viene ricevuto un comando di "cattura", lo scanner attiva il suo meccanismo di rilevamento per leggere un'impronta digitale.

 

2. Acquisizione ed elaborazione:

• Integrazione DSP: una volta acquisita una stampa, potrebbe essere necessario elaborare tutti i dati grezzi per migliorare la qualità o estrarre le funzionalità. Un processore di segnale digitale (DSP) può eseguire queste attività in modo efficiente e rapido. Può gestire attività come filtrare il rumore, migliorare i modelli di creste o isolare i punti delle minuzie (caratteristiche uniche delle impronte digitali).
• Creazione del modello: Dopo l'elaborazione, lo scanner o il dispositivo host potrebbero creare un "modello" dell'impronta digitale. Un modello è una rappresentazione digitale di caratteristiche specifiche dell'impronta digitale, che ne facilita il confronto e l'identificazione senza memorizzare l'immagine completa. Ciò risparmia spazio di archiviazione e accelera l'identificazione.

 

3. Salvataggio e identificazione:

• Archiviazione: Molti scanner di impronte digitali avanzati sono dotati di memoria integrata (spesso gestita dal microcontrollore) per archiviare questi modelli di impronte digitali. Quando richiesto da un comando di "salvataggio", il modello viene archiviato in questa memoria. Questa funzionalità di archiviazione integrata consente allo scanner di confrontare rapidamente una nuova scansione con i modelli memorizzati senza comunicare con un database esterno.
• Abbinamento e identificazione: Quando un'impronta digitale viene presentata per l'identificazione, lo scanner acquisisce la stampa, la elabora in un modello e quindi confronta questo modello con le voci memorizzate. Questa corrispondenza può essere eseguita utilizzando vari algoritmi, che potrebbero essere gestiti dal DSP o dal microcontrollore, a seconda del design dello scanner.

 

4. Risposta e comunicazione:

• Feedback all'host: Una volta concluso il processo di identificazione, lo scanner comunica il risultato al dispositivo host. Potrebbe trattarsi di una semplice risposta di successo/fallimento oppure potrebbe includere dati aggiuntivi come un ID utente associato all'impronta digitale corrispondente.
• LED di stato o allarmi: Alcuni scanner sono dotati di indicatori visivi o acustici. Ad esempio, un LED verde potrebbe accendersi per una corrispondenza riuscita, mentre uno rosso indica una mancata corrispondenza. Allo stesso modo, i segnali acustici o gli allarmi possono fornire un feedback uditivo.
• Considerazioni sulla sicurezza: per mantenere la sicurezza e la privacy, la maggior parte degli scanner non restituisce l'immagine o il modello dell'impronta digitale effettiva a meno che non venga esplicitamente richiesto. Invece, restituiscono risultati o codici che il sistema host interpreta.

 

In sostanza, gli scanner per impronte digitali, attraverso l'integrazione di DSP, microcontrollori e memoria, sono diventati unità autonome in grado di acquisire, elaborare, archiviare e identificare i dati delle impronte digitali. La loro interazione con i sistemi host, tramite comunicazione USB o seriale, è governata da una serie di comandi e risposte che consentono un'autenticazione biometrica continua e sicura.

 

Considerazioni finali

 

Nel campo dell'autenticazione biometrica, gli scanner delle impronte digitali sono emersi come uno degli strumenti più affidabili e diffusi, svolgendo un ruolo fondamentale in varie applicazioni, dall'elettronica personale alle strutture ad alta sicurezza. Che si tratti di sfruttare tecnologie ottiche, capacitive o ultrasoniche, questi dispositivi sono meticolosamente progettati per acquisire, elaborare e abbinare i dati delle impronte digitali con una precisione senza pari.

La loro integrazione con componenti avanzati come processori di segnale digitale e microcontrollori garantisce non solo un'elaborazione rapida ma anche la capacità di interagire perfettamente con i sistemi host tramite protocolli di comunicazione consolidati come USB e seriale. Poiché la tecnologia continua ad evolversi e l’enfasi sulla sicurezza diventa sempre più fondamentale, gli scanner di impronte digitali rimarranno senza dubbio in prima linea, salvaguardando i nostri dati, identità e risorse con un intricato mix di scienza, ingegneria e design.