Wat is een geautomatiseerd identificatiesysteem voor vingerafdrukken en hoe werkt het?

Geautomatiseerd vingerafdrukidentificatiesysteem – modules en toepassingen

Inleiding tot het vingerafdrukidentificatiesysteem

Vingerafdrukidentificatiesysteem of dactyloscopie is een uniek identificatieproces door de vingerafdrukafdrukken van individuen te vergelijken . Het gebruikte het feit dat geen twee personen vergelijkbare vingerpatronen hebben. Het is een van de meest gebruikte technieken voor het verkrijgen van details van een persoon en het is een gemakkelijke en handige manier om een ​​persoon te identificeren.

Figuur 1:Soorten vingerafdrukken

Elke menselijke vingerhuid heeft een patroon van donkere lijnen (ribbels) met daartussen witte lijnen (dalen). Punten waarop de structuur van de nok verandert, worden minutiae genoemd. Elke menselijke vinger heeft een ander nokpatroon. Deze patronen kunnen bogen zijn (waar richels aan dezelfde kant binnenkomen en uitgaan), lussen (waar richels aan de ene kant binnenkomen en aan de andere kant uitkomen) en kransen (cirkels of mengsels van verschillende patronen)

Vingerafdrukken kunnen op twee manieren worden verkregen:chemische en automatische identificatiemethode

In het eerste geval wordt een oppervlak besproeid met verschillende chemicaliën zoals cyanoacrylaat, ninhydrine, magnetisch poeder enz. en kunnen de vingerafdrukpatronen vervolgens worden opgetild met behulp van een doorzichtige tape. In het laatste geval worden de vingerafdrukbeelden verkregen door verschillende sensoren zoals capacitieve sensoren (verkrijg pixelwaarde op basis van de capaciteit van de vingerafdrukruggen), optische scanners (gebruikt prisma's om verandering in reflectie van licht door elke richel of vallei te detecteren) en thermische scanner ( meet temperatuurverschillen in de loop van de tijd om een ​​digitaal beeld te creëren).

• Lees ook: Verschillende soorten bedradingssystemen en methoden voor elektrische bedrading

Digitale beeldverwerking in vingerafdrukidentificatiesysteem

De basisstappen voor digitale beeldverwerking in Vingerafdrukidentificatie omvatten het verkrijgen, opslaan en analyseren van de vingerafdrukgegevens.

De eerste stap omvat het verkrijgen van vingerafdrukafbeeldingen van verschillende sensoren, zoals:optische of capacitieve sensor. Het ladingsgekoppelde apparaat dat aanwezig is in de optische scanner bestaat uit lichtgevoelige diodes die elektrische signalen afgeven wanneer ze verlicht worden. Deze kleine stippen wanneer ze een doelplek raken, vormen de pixels en een reeks pixels vormt de afbeelding. Zodra de vinger op de monitor is geplaatst, wordt het beeld verkregen door de randen van de vinger te verlichten.

De tweede stap omvat het opslaan en verwerken van de afbeeldingen met behulp van de onderstaande stappen.

• Beeldsegmentatie :Het omvat het verwijderen van ongewenste functies van de verkregen afbeelding. De gevolgde procedure is Thresholding, waarbij de pixels met een intensiteit (grijswaarde) hoger dan een bepaalde drempel worden beschouwd, terwijl die met een intensiteit lager dan de drempelwaarde worden verwijderd of verwijderd.
• Beeldnormalisatie :Het gaat om het verkrijgen van een uniform intensiteitspatroon voor het hele beeld. Dit wordt gedaan zodat de beeldpixels zich in een gewenst bereik van grijswaarden bevinden
• Beeldoriëntatie :Het beeld wordt gevormd door de oriëntatie op elk punt te berekenen. De oriëntatie wordt op zijn beurt bepaald door het gemiddelde te berekenen van de vector loodrecht op de gradiënt van elke pixel in X- en Y-richtingen.
• Afbeelding filteren :Hierbij worden verschillende technieken gebruikt, zoals Gabor- of Butterworth-filters om ongewenste ruis te verwijderen.
• Binarisatie van afbeeldingen :Dit omvat de conversie van het gefilterde beeld naar een binair beeld met behulp van drempeltechniek, om het contrast te verbeteren. Het maakt gebruik van een globale drempeltechniek, waarbij een pixelwaarde groter dan de drempelwaarde is ingesteld op 1 en een pixelwaarde kleiner dan de drempelwaarde is ingesteld op 0.
• Afbeelding dunner :Dit wordt gedaan om de connectiviteit van de richels te behouden en omvat het elimineren van voorgrondpixels.

De derde stap omvat het analyseren van de afbeeldingen, door minutiae details uit de verwerkte afbeelding te extraheren en deze details vervolgens te vergelijken met die van de reeds opgeslagen sjablonen. Dit wordt bereikt door het kruisingsgetal (de helft van de som van verschillen) tussen paar pixels in een acht-verbonden buurt te berekenen. Dit geeft een unieke identificatie voor elk kenmerk van de vingerafdruk.

Vingerafdrukmodules

Om vingerafdrukken te identificeren met behulp van een microcontroller, kunnen twee soorten vingerafdrukmodules worden gebruikt:SM630 en R305 .

Laten we een kort idee hebben over de twee.

a. R305 :

Afbeelding 2:R305-vingerafdrukscanner

• Lees meer: Arduino-serie:seriële communicatie door Arduino

Het is een 4-pins, Transistor Transistor Logic (TTL)-compatibele module, die communiceerde met Microcontroller via seriële UART-communicatie. Terwijl de TD-pin verbinding maakt met de RXD-pin van Microcontroller, RD pin verbindt met de TXD pin van Microcontroller. Het ondersteunt semiduplex asynchrone seriële communicatie met een standaard baudrate van 57600bps (aanvaardbare baudrate kan tussen 9600 en 115200bps liggen).

Het overgedragen frame is een 10-bits frame met een startbit van laag niveau, een 8-bits commando of data- en stopbit. Eenmaal opgestart, duurt het ongeveer 500 milliseconden voor initialisatie. De systeembronnen bestaan ​​uit een geheugen van 512 bytes, ingesteld als kladblok en twee bestandsbuffers van 512 bytes.

b. SM630 :

Afbeelding 3:SM630-vingerafdrukscanner

• Lees ook:USB-miniventilator (zelfgemaakt, heel eenvoudig met behulp van pc 12V-ventilatormotor)

Het is vergelijkbaar met R305 in termen van pinconfiguratie en gebruikte communicatietechniek. Unieke kenmerken zijn onder meer een zelfontwikkeld vingerafdrukalgoritme, een zelfaanpassend mechanisme voor het aanpassen van parameters, lage kosten en stroomverbruik, gebruiksvriendelijk en draagbaar geïntegreerd ontwerp. Het bestaat uit 768 vingerafdruksjablonen.

Hier gaan we Sunrom's R305-vingerafdruksensor gebruiken die is aangesloten op een interfacekaart, 1125. Deze bestaat uit drie knoppen:TOEVOEGEN, LEEG en ZOEKEN. Deze knoppen kunnen worden gebruikt of externe opdrachten kunnen vanaf de microcontroller naar het bord worden gestuurd.

In het onderstaande circuit koppelen we de vingerafdruksensorkaart aan de 8051-microcontroller, AT89S51 via seriële communicatie. Het resultaat van het identificatieproces wordt weergegeven op het LCD-scherm.

Zodra het ADD-commando is verzonden vanaf de microcontroller, wordt de vingerafdruk toegevoegd aan de database en wordt de bijbehorende ID teruggestuurd naar de microcontroller en weergegeven op het LCD-scherm. In geval van een fout wordt een code (0xFF) verzonden en wordt de foutmelding weergegeven op het LCD-scherm.

Zodra het EMPTY-commando is verzonden vanaf de microcontroller, worden alle toegevoegde vingerafdrukken uit de database verwijderd. De responscode 0xCC geeft aan dat de uitvoering is geslaagd, terwijl de responscode 0xFF een fout aangeeft.

Zodra het SEARCH-commando is verzonden vanaf de microcontroller, wordt de overeenkomende ID die overeenkomt met de vingerafdruk verzonden als responscode van de microcontroller en wordt de ID weergegeven op het LCD-scherm. Bij een fout wordt de responscode 0xFF teruggestuurd.

Toepassingen van het vingerafdrukidentificatiesysteem

1. Misdaadscènes:belangrijke toepassing van vingerafdrukidentificatiesysteem is het identificeren van criminelen die betrokken zijn bij een misdrijf. Een van de belangrijkste bewijzen die op de plaats delict worden gezocht, zijn vingerafdrukken op de gevonden voorwerpen. Dit helpt bij het vinden van de criminelen op basis van de vingerafdrukken.
2. Organisaties:deze techniek wordt gebruikt om leden van een organisatie te identificeren op basis van hun unieke identiteitsnummer. Dit zorgt ervoor dat alleen geautoriseerde personen het beveiligde gebied van de organisatie kunnen betreden en geen indringers. Het houdt ook rekening met de aanwezigheid van het individu en de tijd die in de plaats wordt doorgebracht.
3. Supermarkten:deze techniek is handig bij het herkennen en factureren van de creditcard of betaalpas van een reeds geregistreerde gebruiker.

U kunt ook lezen:

• Arduino-programmering:wat is Arduino en hoe programmeer je het?
• Berekening van lichtontwerp in een gebouw – stap voor stap
• Zekering en soorten zekeringen