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Sie entwickeln sich allmählich zu High-Tech-Scannern, die biologische Marker mit einer Genauigkeit von bis zu 100 % lesen können und auch immer häufiger für kommerzielle und Amateurprojekte eingesetzt werden. Das bedeutet jedoch nicht, dass er aus der Industrie oder den Biowissenschaften verschwunden ist, wo er die Authentifizierungsindustrie weiterhin in rasantem Tempo revolutioniert. In diesem Artikel befassen wir uns mit den Stärken der Fingerabdrucklesetechnologie.
Biometrische Daten in der Praxis
Die moderne biometrische Technologie begann in den 1960er Jahren. Die US-Einwanderungsbehörde nutzte bereits biometrische Daten von Visumantragstellern an den Einreisehäfen, um die Kriminalität zu bekämpfen und Millionen von legitimen Reisenden das Reisen zu erleichtern, und das Verteidigungsministerium sammelte Fingerabdrücke, Gesichtsbilder, Stimmproben, Irisbilder und DNA-Abstriche, um nationale Sicherheitsbedrohungen zu verfolgen und zu identifizieren. Präsident G. Bush hat Personalausweise für alle Regierungsmitarbeiter zur Pflicht gemacht, und landesweit wurden automatische Handabdruck-Datenbanken eingeführt. Im Jahr 2008 wurde zum ersten Mal ein Terrorist an der Grenze allein durch den Vergleich biometrischer Daten festgenommen.
Diese legitime Praxis deutet darauf hin, wo Fingerabdruckleser nützlich sind. Die biometrische Technologie unterstützt nach wie vor die Identifizierung, aber der Wandel kam 2013, als Apple die Touch ID auf dem iPhone 5S einführte. Die Biometrie ist nicht mehr nur ein Instrument der Regierung, sondern wird von der Öffentlichkeit genutzt. Samsung und Apple haben biometrische Fingerabdruck-Scanner in ihre Smartphones eingebaut, um Millionen von Nutzern zu authentifizieren, und die Verbraucher haben diese Integration mit offenen Armen aufgenommen. Apple hat beim iPhone X bald auf Gesichtserkennung umgestellt.
Wie funktioniert der Fingerabdruckleser?
Fingerscanner identifizieren anhand der einzigartigen Fingerabdruckmuster auf der Hautoberfläche. Eine Person legt ihren Finger auf die Oberfläche des Lesegeräts, das in der Regel aus einem harten Material wie z.B. Glas besteht. Mit Hilfe von LEDs verwenden die Lesegeräte verschiedene Techniken wie z.B. die Ultraschallabtastung, um ein Bild des Fingerabdrucks zu erfassen.
Lassen Sie uns jedoch die optische Methode betrachten. Dabei wird das von den LEDs emittierte Licht von der Oberfläche des Fingerscanners reflektiert und von einem Bildsensor auf Basis von CCD- oder CMOS-Technologie aufgenommen. Die gesammelten Fingerabdruckbilder werden mithilfe von Computeralgorithmen in digitale Daten umgewandelt. Bei optischen Lesegeräten wird das Bild fotografiert und dann in ein digitales Format umgewandelt.
Die Vergleichsalgorithmen vergleichen das dem Leser übergebene Muster mit den in der Datenbank gespeicherten Mustern – so etwas wie Vorlagen. Wenn es eine Übereinstimmung gibt, hält das System die Person für korrekt authentifiziert und erlaubt den Zugriff auf das Gerät oder System. Von dort aus ist es nur noch ein Schritt für einen erfahrenen Elektronikingenieur, der ein ganzes System zur Integration mit anderen Sicherheitstools erstellen kann, zum Beispiel mit Unterstützung der Arduino-Plattform.
CCD und CMOS und Fingerabdrücke
Ein CCD ist eine Art Halbleiter-Detektorchip, der Licht in geladene elektrische Signale umwandelt. Auf der Oberfläche des CCD-Chips befindet sich ein Gitter aus Feldern, die jeweils eine elektrische Ladung speichern können. Wenn Licht auf einzelne Pixel oder Bildelemente fällt, erzeugen diese eine Ladung, die durch ein Gitter von Feldern zum endgültigen Ausgabeelement zum Lesen und Verarbeiten gesendet wird. CCD-Lösungen eignen sich besonders für schwache Lichtverhältnisse und sind weniger anfällig für Rauschen als CMOS, obwohl sie in der Regel teurer in der Herstellung und stromhungriger sind. CMOS ist auch eine Art von Halbleiter-Sensorchip. Jedes Pixel in einem CMOS-Sensor verfügt über einen eigenen Transistor, der Licht in ein elektrisches Signal umwandelt. Diese Signale werden dann verstärkt, verarbeitet und zur weiteren Verarbeitung gesendet. Ihre Energieeffizienz und einfache Herstellung machen sie billiger als CCD. Sie werden von Smartphones, Digitalkameras und Webcams verwendet, da sie widerstandsfähig gegen mechanische Beschädigungen sind und die Leistung und Bildqualität erhöhen. All dies bringt die CMOS-Technologie näher an die Errungenschaften der CCD-Technologie heran.
CCD-basierte Fingerabdruckscanner funktionieren nach einem ähnlichen Prinzip wie andere Geräte mit CCD-Technologie. Licht fällt auf den Fingerabdruck auf dem Finger, und die Pixel im CCD-Array erzeugen elektrische Ladungssignale auf der Grundlage des beleuchteten Bereichs. Diese Signale werden dann verarbeitet, um ein Fingerabdruckbild zu erstellen. CMOS-basierte Fingerabdruckscanner hingegen verwenden ein CMOS-Pixel-Array, bei dem jedes Pixel über einen eigenen Transistor verfügt, um das auf den Fingerabdruck einfallende Licht zu erfassen. Die Signale werden an jedem Pixel gelesen und verarbeitet, um ein Bild zu erzeugen. Bei einer bewussten Entscheidung geht es darum, Prioritäten zu setzen. Sagen wir es mal so: Wenn Sie eine hohe Bildqualität wünschen, insbesondere bei schlechten Lichtverhältnissen, ist die CCD-Technologie vielleicht die bessere Wahl. Wenn es darum geht, den Stromverbrauch zu minimieren, insbesondere bei tragbaren Geräten, ist CMOS in dieser Hinsicht führend. Ähnlich verhält es sich, wenn das Budget ein wichtiger Faktor ist. Wenn das Gerät stark beansprucht wird und das Risiko einer mechanischen Beschädigung besteht, ist CMOS ebenfalls widerstandsfähiger. Das wichtigste Verkaufsargument für CCD-Fingerabdruckleser scheint die überragende Bildqualität zu sein, mehr nicht. Der Unterschied kann jedoch bei Signalrauschen und Interferenzen, dem Rolling-Shutter-Effekt bei schnellen Schwenkbewegungen und schließlich bei wissenschaftlichen Bildgebungsanwendungen wirklich spürbar werden.
Fingerscanner zu Hause und am Arbeitsplatz - warum es sich lohnt
…und ist es nicht eine Modeerscheinung? Nun. 5G ist bereit, das Internet der Dinge (IoT) und Big Data in die Hosentasche zu stecken. Standardisierungsgremien und Gruppen wie FIDO und W3C erkennen Biometrie nicht nur an, sondern regulieren sie auch. Biologische Sicherheit als futuristisches Konzept wurde durch eine breite Akzeptanz und einen Wettlauf um die Einführung biometrischer Technologien abgelöst. Hinter der Entscheidung für einen Fingerabdruckleser steht nicht nur die Sicherheit, sondern auch der Komfort, den eine harmonisierte, konforme Gebäudeautomatisierung mit sich bringt. Es ist die Tatsache, dass man sich keine Passwörter mehr merken muss, keine Zugangskarten mehr mit sich führen muss, dass die Anmeldeverfahren beschleunigt werden, dass die Verwaltung einfach ist und dass die Fingerabdrücke unveränderlich sind, was die Natur bereits für uns erledigt hat.
