Huellas Digitales

Cómo Funcionan los Lectores de Huella Digital
(Línea: Periféricos)

Los lectores de huella digital computarizados siempre han aparecido en películas de espías resguardando el acceso a lugares restringidos, pero en el mundo real eran una tecnología bastante exótica hasta hace unos años, cuando empezaron a aparecer en todos lados para controlar el acceso a edificios que necesitaban alta seguridad, e incluso en «mouses» y teclados para computadora, reemplazando o complementando el uso de passwords para dar acceso a una PC.

Fundamentos de las Huellas Digitales� Podríamos decir que los seres humanos tienen tarjetas de identificación integradas, muy fácilmente accesibles: sus huellas digitales, las cuales son diseños virtualmente únicos. La gente tiene diminutos «valles y crestas» de piel en la punta de los dedos que eran de gran utilidad a los ancestros de la raza humana, pues les permitían asir cosas con mayor facilidad. Estos valles y crestas se forman por una combinación de factores genéticos y ambientales aleatorios, como la posición del feto en un momento particular y la composición y densidad exacta del líquido amniotico que lo rodea.

Un lector de huella digital lleva a cabo dos tareas:

1) Obtener una imagen de su huella digital, y

2) Comparar el patrón de valles y crestas de dicha imagen con los patrones de las huellas que tiene almacenadas.

Los dos métodos principales de obtener una imagen de una huella digital son por lectura óptica o lectura de capacitancia.

Lectores Opticos

Un lector óptico funciona con un dispositivo CCD (Charged Coupled Device), como el usado en las camaras digitales (ver BIT de Octubre 2001), que tienen un arreglo de diodos sensible a la luz que generan una señal eléctrica en respuesta a fotones de luz. Cada diodo graba un pixel, un pequeño punto que representa la luz que le es reflejada. Colectivamente, la luz y perfiles oscuros forman una imagen de la huella leída. El proceso de lectura comienza cuando usted pone su dedo sobre la ventana del lector, el cual tiene su propia fuente de iluminación, típicamente un arreglo de LEDs, para iluminar las crestas de la huella digital. El CCD genera, de hecho, una imagen invertida del dedo, con áreas más oscuras que representan más luz reflejada (las crestas del dedo) y áreas más claras que representan menos luz reflejada (los valles entre las crestas).

Antes de comparar la información obtenida con la almacenada, el procesador del lector se asegura de que el CCD ha capturado una imagen clara. Checa la oscuridad promedio de los pixeles, o los valores generales en una pequeña muestra, y rechaza la lectura si la imagen general es demasiado oscura o demasiado clara. Si la imagen es rechazada, el lector ajusta el tiempo de exposición  para dejar entrar más o menos luz, e intenta leer la huella de nuevo.

Si el nivel de luz es adecuado, el lector revisa la definición de la imagen (que tan precisa es la imagen obtenida). El procesador busca varias lineas rectas que se mueven horizontal y verticalmente sobre la imagen, y si esta tiene buena definición, una línea que corre perpendicular a las crestas será hecha de secciones alternantes de pixeles muy claros y muy oscuros.

Lectores de Capacitancia

Como los lectores ópticos, los lectores capacitivos de huella digital generan una imagen de las crestas y valles que conforman una huella digital, pero en vez de hacerlo con luz, los capacitores utilizan corriente eléctrica.

El diagrama de abajo muestra un ejemplo de sensor capacitivo. El sensor está hecho de uno o más chips que contienen un arreglo de pequeñas celdas. Cada celda incluye dos placas conductoras, cubiertas con una capa aislante.

Las celdas son más pequeñas que el ancho de una cresta del dedo. El sensor es conectado a un integrador, un circuito eléctrico construido sobre la base de un amplificador operacional inversor que altera un flujo de corriente. La alteración se basa en el voltaje relativo de dos fuentes, llamado la terminal inversora y la terminal no-inversora. En este caso, la terminal no-inversora es conectada a tierra, y la terminal inversora es conectada a una fuente de voltaje de referencia y un bucle de retroalimentación que incluye las dos placas conductoras, que funcionan como un capacitor, esto es, un componente que puede almacenar una carga. La superficie del dedo actua como una tercera placa capacitora, separada por las capas aislantes en la estructura de la celda y, en el caso de los valles de la huella, una bolsa de aire.

Al variar la distancia entre las placas capacitoras (moviendo el dedo más cerca o más lejos de las placas conductoras), se cambia la capacitancia (o habilidad para almacenar una carga) total de el capacitor. Gracias a esta cualidad, el capacitor en una celda bajo una cresta tendrá una capacitancia más grande que el capacitor en una celda bajo un valle. Ya que la distancia a el dedo altera la capacitancia, la cresta de un dedo resultará en una salida de voltaje diferente a la del valle de un dedo.

El procesador del lector lee esta salida de voltaje y determina si es característico de una cresta o un valle. Al leer cada celda en el arreglo de sensores, el procesador puede construir una imagen de la huella, similar a la imagen capturada por un lector óptico.

La principal ventaja de un lector capacitivo es que requiere una verdadera forma de huella digital y no sólo un patrón de luz y oscuridad que haga la impresión visual de una huella digital. Esto hace que el sistema sea más dificil de engañar. Adicionalmente, al usar un chip semiconductor en vez de una unidad CCD, los lectores capacitivos tienden a ser más compactos que los ópticos.

Análisis

En la televisión los lectores de huella digital típicamente empalman varias imágenes de huellas digitales para encontrar una que corresponda. En realidad, este no es un modo práctico para comparar las huellas digitales. Una imagen borrosa puede hacer que dos imágenes de la misma huella se vean bastante diferentes, así que raramente se podrá obtener un empalme perfecto. Adicionalmente, utilizar la imagen completa de la huella digital en un análisis comparativo utiliza muchos recursos del procesador, y además hace más sencillo robar los datos impresos de la huella de alguien.

En vez de esto, la mayoría de los lectores compara rasgos específicos de la huella digital, generalmente conocidos como minutiae. Típicamente, los investigadores humanos y computadoras se concentran en puntos donde las líneas de las crestas terminan o donde se separan en dos (bifurcaciones). Colectivamente estos y otros rasgos distintivos se llaman typica.

El software del sistema del lector utiliza algoritmos altamente complejos para reconocer y analizar estas minutiae. La idea básica es medir las posiciones relativas de la minutiae. Una manera simple de pensar en esto es considerar las figuras que varios minutia forman cuando dibuja líneas rectas entre ellas. Si dos imágenes tienen tres terminaciones de crestas y dos bifurcaciones formando la misma figura dentro de la misma dimensión, hay una gran probabilidad de que sean de la misma persona.

Para obtener una coincidencia, el sistema del lector no necesita encontra el patrón entero de minutiae en la muestra y en la imagen almacenada, simplemente debe encontrar un número suficiente de patrones de minutiae que ambas imágenes tengan en común. El número exacto varía de acuerdo a la programación del lector.

Ventajas Generales

Las ventajas de un sistema biométrico de huella digital son que los atributos físicos de una persona suelen ser difíciles de falsificar, uno no puede adivinar una huella digital como adivina un password, no puede perder sus huellas digitales como pierde una llave y no puede olvidar sus huellas digitales como puede olvidar un password.

Para hacer los sistemas de seguridad más confiables, es una buena idea combinar el análisis biométrico con un medio convencional de identificación, como un password o una tarjeta. TEC Electrónica ofrece lectores de huella que además pueden verificar una tarjeta inteligente o una tarjeta mifare (tarjeta inteligente sin contacto) en donde se almacene la huella digital del usuario. El lector coteja que la huella codificada en la tarjeta sea la misma que se está poniendo sobre el lector, proporcionando un grado mayor de seguridad y eliminando las limitaciones de espacio de almacenamiento de huellas en un servidor, pues se pueden emitir credenciales con huellas codificadas de manera infinita.

Cada día se implementan más y más nuevas soluciones con lectores de huella digital, por lo que en un futuro cercano será una tecnología utilizada por una gran proporción de la gente. Si desea aprovechar esta nueva tendencia es el momento indicado, llame a uno de nuestros Ejecutivos de Ventas para conocer la gama completa de lectores de huella digital que podemos ofrecerle.

Referencia:

http://www.tec-mex.com.mx/promos/bit/bit0903-bio.htm