Đôi nét về công nghệ vân tay

Tại sao dùng dấu vân tay?

Với nhu cầu cấp bách đối với bảo mật cao ngày càng tăng, sinh trắc học đã được nhắm vào để tạo ra một phương pháp nhận dạng cho thế hệ tiếp nối. Trong số hàng loạt công nghệ sinh trắc học, nhận dạng vân tay được sử dụng thời gian sớm nhất và mang đến nhiều cơ hội hơn là sử dụng những công nghệ sinh trắc học khác.

Nhận dạng vân tay có thể là phương pháp phức tạp nhất của tất cả công nghệ sinh trắc và được xác nhận qua nhiều ứng dụng. Nhận dạng vân tay đã chứng thực một cách đặc biệt về tính hiệu quả cao của nó và là công nghệ được đề cao xa hơn nữa trong ngành điều tra tội phạm hơn một thế kỷ.

Thậm chí như dáng đi con người, gương mặt, hoặc chữ ký có thể thay đổi với thời gian và có thể được làm giả hoặc mô phỏng theo. Tuy nhiên,vân tay là duy nhất hoàn hảo theo từng riêng lẻ và cố định không thay đổi theo thời gian. Tính riêng biệt này đã minh chứng rằng nhận dạng vân tay là chính xác và hiệu quả hơn các phương pháp nhận dạng khác.

Ngoài ra, Vân tay có thể được chụp ảnh lại và được số hóa bằng những thiết bị giá thành thấp và nén một cách hiệu quả nên chỉ mất một dung lượng nhỏ để lưu trữ một lượng dữ liệu lớn của thông tin. Với những sức mạnh này, nhận dạng vân tay là một phần chủ yếu trên thị trường an ninh và tiếp tục cạnh tranh hơn những cái khác trên khắp thế giới ngày nay.

Lịch sử của công nghệ vân tay

Việc bắt đầu sử dụng vân tay là ở thời gian rất xa xưa. Theo lịch sử tìm thấy, vân tay đã được sử dụng trên những tấm thẻ bằng đất sét cho việc giao dịch kinh doanh ở thời Babylon cổ xưa. Ở Trung Quốc, dấu vân tay được tìm thấy trên những con dấu bằng đất sét. Nhưng mãi đến thế kỷ 19 những kết quả nghiên cứu khoa học mới được phổ biến và công nghệ vân tay mới bắt đầu được xem xét hàng loạt.

Việc sử dụng những nghiên cứu khoa học ở những năm 1800 như là một phát minh, công nghệ vân tay đã được ứng dụng vào đầu thế kỷ 20. Vào năm 1924, FBI (Federal Bureau of Investigation) đã biết lưu trữ 250 tỉ vân tay của công dân cho mục đích điều tra tội phạm và nhận dạng những người bị chết mà không biết rõ họ tên. Vào đầu những năm 1900, công nghệ vân tay đã gặp một bước ngoặt lớn khi nó cho ra đời “live-scan”, một phương pháp đạt được hình ảnh vân tay không sử dụng mực in. Khi FBI loan báo rằng đó là kế hoạch để ngưng sử dụng những thẻ vân tay bằng giấy cho những thành viên mới gia nhập AFIS (IAFIS) nội bộ của họ. Đó là thực tế đang công bố gây một bước nhảy vọt cho công nghệ Live-Scan ngày hôm nay.

Nhưng công nghệ nhận dạng vân tay không dừng lại chỉ cho mục đích pháp lý. Nó đã được sử dụng một cách chính thức cho mục đích kinh doanh vào năm 1968 tại một nhóm kinh doanh về an ninh tại đường Wall. Vân tay ngày nay đang được sử dụng như là một phương pháp nhận dạng hiệu quả và chắc chắn trong nhiều lĩnh vực, bao gồm tài chính, y học, kinh tế điện tử và ứng dụng điều khiển truy nhập và khóa cửa. Ứng dụng hiện đại nhất của công nghệ vân tay là nhờ vào phần lớn của sự phát triển của mắt đọc vân tay dạng nén một cách phi thường.

Xử lý nhận dạng vân tay

Xử lý nhận dạng vân tay bao gồm hai quy trình thiết yếu: Sự đăng ký (Enrollment ) và sự nhận dạng (Authentication). Xem các bước thủ tục theo sơ đồ bên dưới, hệ thống nhận dạng vân tay so sánh giữa hình ảnh vân tay đầu vào và dữ liệu đã đăng ký trước để xác định vân tay đúng. Tất cả các bước được mô tả ở trên là chỉ ra tính hoàn thiện của hệ thống toàn vẹn, nhưng gánh nặng của máy điện toán của các bước sau đây có thể được cắt giảm một phạm vi lớn bằng việc thu được một hình ảnh vân tay chất lượng cao cho bước đầu tiên.

Bước 1. Thu gom hình ảnh vân tay

Phương pháp thu gom hình ảnh thời gian thực là sự phân lớp một cách đại khái là thuộc quang học (optical) và không thuộc quang học (non-optical). Phương pháp thuộc về quang học là dựa vào hiện tượng phản xạ tuyệt đối trên bề mặt kiến hoặc tăng cường thêm một lớp chất dẽo ở nơi mà ngón tay tiếp xúc. Mắt đọc thông thường bao gồm một lăng kính và một khối CCD(Charged Coupled Device) hoặc là mắt đọc hình ảnh CMOS. Trong sự tương phản, mắt đọc bán dẫn, ví dụ tiêu biểu như những mắt đọc không thuộc quang học, khai thác những đặc tính thuộc về điện của ngón tay chẳn hạn như là điện dung. Sóng siêu âm, nhiệt, và áp suất cũng được sử dụng để đạt được hình ảnh đối với mắt đọc vân tay không thuộc quang học. Những mắt đọc không thuộc quang học được nói rằng thích hợp một cách tương đối hơn đối với sự sản xuất qui mô lớn và hạn chế về kích thước chẳn hạng như tích hợp với thiết bị di động.

Xem bản 1 là chi tiết so sánh.

	Thuộc về quang học	Không thuộc về quang học
Phương pháp đo lường	Ánh sáng	Ánh sáng, nhiệt độ, điện dung, sóng siêu âm
Ưu điểm	Thực thi tính ổn định cao/ và hình ảnh chất lượng cao	Giá thành thấp với tích hợp kích cỡ nhỏ, tiêu thụ nguồn thấp
Khuyết điểm	Tranh giới giá thành cao để giảm bớt về kích thước Dể nhằm lẩn với ngón tay có vết tích hoặc ngón tay giả	Dễ bị hư bề mặt điện và gặp khó khăn với nhiệt độ và ngón tay khô
Ứng dụng	Hệ thống chấm công và điều khiển ra vào, điều khiển dịch vụ ngân hàng và bảo mật máy vi tính	Bảo mật máy vi tính, nhận dạng tài chính điện tử, thiết bị cầm tay và thẻ thông minh.

Có hai cách chính để so sánh hình ảnh đầu vào và dữ liệu đã đăng ký. Một là so sánh một hình ảnh này với hình ảnh khác một cách trực tiếp. Cách khác là so sánh đặc tính đoạn trích từ mỗi hình ảnh vân tay. Sau cùng là được gọi là việc kết nối so sánh đặc tính cơ bản (feature-based)/ minutia-based. Mỗi ngón tay có duy nhất một hình thể riêng theo các đường nổi thành dòng gọi là “ridges” và những vùng lổ giữa chúng gọi là “valleys”. Như thể hiện ở hình bên dưới, ridges được đại diện là những đường màu đen, trong đó valleys là trắng.

Bước 3. Sự kết nối so sánh– Matching

Bước Matching được phân lớp thành matching 1:1 và matching 1:N theo như mục đích của nó và/hoặc số mẫu tham khảo. Macthing 1:1 cũng được gọi là sự kiểm tra và sự nhận dạng riêng biệt. Nó là một thủ tục đòi hỏi người dùng khai báo rõ anh ta hay cô ta, có nghĩa là chỉ rõ ID với vân tay. Sự so sánh xảy ra chỉ một lần giữa hình ảnh vân tay đầu vào và một cái được chọn từ dữ liệu theo sự khai báo của người dùng.

Trái lại, matching 1:N biểu thị lại một thủ tục nơi mà hệ thống xác định rõ của người dùng bằng việc so sánh vân tay đầu vào với thông tin trong dữ liệu mà không cần đòi hỏi sự khai báo của người dùng. Một ví dụ hoàn hảo của việc này là AFIS (Automated Fingerprint Indentification System) được sử dụng thường xuyên trong việc điều tra tội phạm.

Kết quả đầu ra của bước Matching là có hay không có vân tay đầu vào đúng với một cái được so sánh trong dữ liệu. Vậy, làm thế nào có thể xác định chính xác của thủ tục matching được đại diện bằng con số? Sự đo lường đơn giản nhất là FRR (False Reject Rate) and FAR (False Accept Rate). Đầu tiên là tỉ lệ từ chối người dùng đích thực và sau cùng là tỉ lệ chấp nhận kẻ mạo danh.

 

Thị trường ứng dụng vân tay

Thị trường ứng dụng vân tay đối với công nghệ vân tay bao gồm điều khiển truy nhập và ứng dung khóa cửa, chuột nhận dạng vân tay, điện thoại di động vân tay, và nhiều ứng dụng khác. Thị trường vân tay được phân lớp như hình bên dưới:



Theo công nghệ tiến bộ cho phép kích cỡ mắt đọc vân tay ngày càng thu nhỏ nhiều hơn, dãy ứng dụng được trải rộng cho thị trường di động. Xem xét kênh phát triển của thị trường di động hiện tại, tiềm năng của nó là lớn nhất của toàn bộ thị trường ứng dụng.