سنسور اثر انگشت نوری چیست؟

سنسور اثر انگشت نوری optical fingerprint sensors یکی از فناوری‌های پیشرفته در حوزه تشخیص اثر انگشت است که به صورت گسترده در دستگاه‌های امنیتی و احراز هویتی استفاده می‌شود. این سنسور با استفاده از تکنولوژی نوری، الگوهای اثر انگشت را با دقت و سرعت بالا شناسایی می‌کند. در این سیستم، نوری مادون قرمز به سطح انگشت فرستاده می‌شود و با بازتابی که از آن صورت می‌گیرد، الگوی اثر انگشت تشخیص داده می‌شود. این تکنولوژی به دلیل دقت و سرعت بالای خود، امکان احراز هویت دقیق را فراهم می‌کند و مورد استفاده در انواع دستگاه‌های امنیتی از جمله تلفن‌های همراه، کارتخوان‌ها و درب‌های امنیتی قرار می‌گیرد.

سنسور اثر انگشت نوری

سنسور اثر انگشت نوری که در بیشتر ادواتی که برای تشخیص اثر انگشت استفاده می‌شوند در حقیقت در از فناوری مشابه سنسور‌های دوربین های عکاسی دیجیتال که عموما یا cmos یا ccd هستند بهره می‌برند. این سنسور‌ها درست مانند دوربین‌های عکاسی دیجیتال تصویر سطح اثر انگشت را دریافت نموده و آن را تبدیل به سیگنال های الکتریکی می‌کنند.

سنسور اثر انگشت نوری نیز مانند دوربین‌های دیجیتال دارای دقت‌های متفاوتی هستند که در عملکرد آنها تأثیر گذار است‌. چگونگی عملکرد کلی این سنسورها را می‌توان در شکل زیر مشاهده نمود.

همانطور که در تصویر مشاهده می‌شود در این سنسورها، نور از یک منبع نور به سطح سنسور که با پوست دست در تماس است تابیده می‌شود و نور بازتابش یافته از سطح سنسور به گیرنده نور تابیده و توسط سنسور گیرنده تحلیل و تصویری دیجیتالی از سطح اثر انگشت به دست می‌دهد.

بیشتر بخوانید: سنسور اثر انگشت پلیمری 

انواع سنسور اثر انگشت نوری

سنسور اثر انگشت نوری از نقطه نظر تحلیل و شناسایی اثر انگشت به دو دسته تقسیم می شوند:

• دسته اول: انجام عملیات تطبیق و شناسایی در خود سنسور انجام می شود.
• دسته دوم: این فرآیند در بیرون سنسور و توسط سامانه‌ایی جدا از سنسور انجام می‌پذیرد در دسته دوم، سنسور اثر انگشت نوری تنها عملیات ثبت اثر انگشت را انجام می‌دهند. در دستگاه‌های حضور و غیاب از هر دو دسته از سنسور‌ها می‌توان استفاده نمود.

در دستگاه‌های حضور و غیاب اثر انگشتی، سنسورها وظیفه تشخیص اثر انگشت و شناسایی افراد با استفاده از آثار انگشت را بر عهده دارند، شیوه کار در این دستگاه‌ها به این صورت است که آثار انگشت کاربران یک بار به دستگاه شناسانده شده و تصاویر به دست آمده از سنسور در حافظه دستگاه و یا سنسور ضبط می‌گردد.

در دفعات بعد و هنگام استفاده از دستگاه به محض ثبت اثر انگشت دستگاه اقدام به مقایسه اثر انگشت دریافت شده با نمونه‌های ذخیره شده در حافظه دستگاه مطابقت داده شده و در صورت تطابق شناسایی اثر انگشت به کاربر اعلام میگردد.

بیشتر بخوانید: سنسور اثر انگشت خازنی

مشکلات سنسور های اثر انگشت نوری

بزرگترین مشکلی که در این سنسور ها وجود دارد این است که با توجه به دو بعدی بودن تصویر به دست آمده از این سنسور با شیوه‌های مختلفی می‌توان این سنسورها را فریب داد، از آن جمله می‌توان با استفاده از مدل‌های ساخته شده از اثر انگشت و حتی در مواردی با استفاده از عکس‌های با کیفیت بالا از اثر انگشت این سنسور ها را فریب داد.

1. حساسیت به نور محیط: سنسورهای اثر انگشت نوری برای تصویرگیری از نور استفاده می‌کنند و این به معنی این است که اگر نور محیط زیاد باشد، ممکن است باعث ایجاد نویز در تصویر گرفته شده و مشکل در تشخیص اثر انگشت شود.
2. عدم تشخیص اثر انگشت در صورت خشک بودن انگشت: سنسورهای اثر انگشت نوری برای تشخیص الگوهای ریز دستگاه انگشتی از تفاوت‌های بین نور سفید و سیاه در اثر انگشت استفاده می‌کنند. اگر انگشت خشک باشد، تفاوت بین نور سفید و سیاه کمتر شده و به همین دلیل، ممکن است سنسور نتواند اثر انگشت را به خوبی تشخیص دهد.
3. تحریک برای تمیز شدن سنسور: به دلیل اینکه این نوع سنسورها برای تصویرگیری از نور استفاده می‌کنند، ممکن است چراغ‌های LED در آنها کثیف شوند و نور آنها به خوبی از دستگاه انگشتی عبور نکند. برای حل این مشکل، چراغ‌های LED معمولا به صورت دوره‌ای روشن و خاموش می‌شوند تا به دستگاه انگشتی فرصت تمیز شدن داده شود.
4. نیاز به تطبیق کیفیت تصویر با الگوی اثر انگشت: در برخی از سنسورهای اثر انگشت نوری، نیاز است که کیفیت تصویر گرفته شده با الگوی اثر انگشت تطبیق داده شود تا به خوبی تشخیص داده شود. اگر کیفیت تصویر گرفته شده پایین باشد، ممکن است به درستی تشخیص داده نشود.
5. عدم تشخیص اثر انگشت در صورت مرتبه‌ای بودن: سنسورهای اثر انگشت نوری به دلیل تفاوت در نور سفید و سیاه بین اثر انگشت و پوست، در صورتی که پوست به شدت مرتبه‌ای باشد، ممکن است این تفاوت را تشخیص ندهند و اثر انگشت را به خوبی تشخیص ندهند.
6. مشکلات امنیتی: هر چند که سنسورهای اثر انگشت نوری برای امنیت بالایی طراحی شده‌اند، اما در برخی موارد ممکن است امنیت آنها کاهش یابد. برخی از سنسورهای اثر انگشت نوری می‌توانند با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و یا با نرم افزارهای خاصی که تصاویر اثر انگشت را بازسازی می‌کنند، مورد حمله قرار بگیرند و این مسئله می‌تواند امنیت دستگاه را به خطر بیاندازد.

نقاط قوت و مزایای سنسورهای اثر انگشت نوری

علی‎رغم همه موارد ذکر شده دقت مناسب و سرعت عمل بالا به همراه خصیصه‌هایی نظیر مقاومت در برابر وندالیسم (تخریب اموال عمومی) این سنسور ها را به عنوان گزینه‌های برتر برای دستگاه‌های حضور و غیاب، کنترل تردد و انواع دستگاه‌هایی که برای شناسایی افراد استفاده می‌شوند بدل نموده است.

1. امنیت بالا: سنسورهای اثر انگشت نوری با استفاده از نور برای تصویرگیری اثر انگشت، امنیت بالایی را برای دستگاه‌ها فراهم می‌کنند. بدین معنا که برای دسترسی به دستگاه، لازم است که اثر انگشت معتبر فردی که به دستگاه دسترسی دارد، شناسایی شود.
2. سرعت بالا: سنسورهای اثر انگشت نوری باعث افزایش سرعت و کارایی در دسترسی به دستگاه می‌شوند، زیرا نیازی به وارد کردن کلمه عبور یا کد دیگری نیست و با قرار دادن انگشت بر روی سنسور، دسترسی به دستگاه فراهم می‌شود.
3. دقت بالا: سنسورهای اثر انگشت نوری به دلیل استفاده از تصویرگیری با نور، دقت بالایی در تشخیص اثر انگشت فراهم می‌کنند. به همین دلیل، این سنسورها به خوبی قادر به شناسایی اثر انگشت در شرایط مختلف مانند هنگامی که انگشت مرطوب است یا در شرایط نوری ضعیف قرار دارد، هستند.
4. طراحی کم حجم و سبک: سنسورهای اثر انگشت نوری عموماً دارای طراحی کم حجم و سبکی هستند که این امر می‌تواند از دستگاه‌ها که باید به صورت قابل حمل باشند، پشتیبانی کند.
5. ضرورت فیزیکی برای دسترسی: برای دسترسی به دستگاه با استفاده از سنسور اثر انگشت نوری، لازم است که فرد دست خود را روی سنسور قرار دهد و به همین دلیل این روش به خوبی در برابر حملات دور زدن سنسورها مقاوم است.
6. استفاده آسان: این سنسورها بسیار آسان در استفاده هستند و تنها با قرار دادن انگشت بر روی سطح سنسور، دسترسی به دستگاه فراهم می‌شود.
7. قیمت مناسب: در مقایسه با سنسورهای دیگری که در بازار وجود دارند، سنسورهای اثر انگشت نوری قیمت مناسب‌تری دارند و در برخی موارد، از نظر قیمت با سنسورهای اثر انگشت دیجیتالی رقابتی هستند.
8. ایجاد تجربه کاربری مثبت: استفاده از سنسور اثر انگشت نوری می‌تواند تجربه کاربری مثبتی را برای کاربران فراهم کند، زیرا این روش باعث کاهش زمان صرف شده برای وارد کردن کلمه عبور یا کد دیگری می‌شود.

از جمله نقاط قوت سنسورهای اثر انگشت نوری در مقابل سنسور اثر انگشت خازنی این است که می‌توان حساسیت سنسور را تغییر داد به این معنی که می‌توان برای سنسور تعریف کرد که شناسایی اثر انگشت با تطابق چند درصدی با نمونه‌های اولیه انجام شود و علاوه بر آن می‌توان حساسیت سنسور را نیز در دقت اسکن و تصویر‌برداری تنظیم نمود این قابلیت می‌تواند سرعت عملکرد دستگاه‌ها را نیز بالا برد و یا در صورت لزوم دقت دستگاه ارا در شرایط خاص بالا و یا پایین آورد.