คืนค่าการตั้งค่าทั้งหมด
คุณแน่ใจว่าต้องการคืนค่าการตั้งค่าทั้งหมด ?
ลำดับตอนที่ #1 : รอยนิ้วมือ 1
How Fingerprint Scanners Work
(Thai Edition, Translated and Augmented Edition)
Based upon the work of HowStuffWorks®
Submitted as part of a curriculum for
204112: IT for Engineers
Group Number: 90135
Members
Name | Student ID | Mail |
Somthicha,Phanich | 48056493 | |
Sayumporn,Pharsook | 48056501 | |
Sarocha,Buddapan | 48056550 | |
Siriluk,Runsewa | 48056659 | B4805665@hotmail.com |
Suksiri,Shuswai | 48056667 |
Disclaimer:
[1] This Document is created as part of the 204112 class, IT for Engineers, a class for all engineering department’s freshman at Kasetsart University to make them familiar with topics in IT
[2] This Thai Edition of the original work from HowStuffWorks is created solely and entirely for the educational purpose. There is no intention to make any profits and there is no intention to claim any ownership of the information
presented here. All contributions go to the original writer of this document.
[3] Word by word or even complete translation is not guaranteed, this paper is
provided as is without any claim for completion, correctness, originality, or
ownership.
[4] Any dispute causes by this document regarding any copyright issue should be sent directly to Mr. Somphol Boonjing, the advisor for this class. [in year 2005]. His e-mail is “somphol AT gmail.com”. He will act swiftly to ensure that this material do not cause any concern and any possible legal issue.
Created by Students of Engineering Department
Kasetsart University
Bangkok, THAILAND
August 2005
ลายนิ้วมือเป็นหนึ่งในสิ่งบิดเบี้ยวที่แปลกประหลาดของธรรมชาติ เป็นสิ่งที่มนุษย์ทุกคนมีติดตัวมาตั้งแต่เกิด มันเป็นเหมือนบัตรประจำตัวของแต่ละบุคคล ซึ่งแต่ละอันจะมีลักษณะเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวของตัวมันเอง และก็จะเป็นเอกลักษณ์ของแต่ละบุคคลไม่ซ้ำกัน และนี่แหละคือลักษณะที่แท้จริงของลายนิ้วมือ
และมันเกิดขึ้นได้อย่างไร?
มนุษย์ทุกคนมีร่องรอยเล็กๆ ของผิวหนังบนนิ้วมือเพราะว่าสิ่งนี้เป็นการสืบทอดพันธุกรรมมาจากบรรพบุรุษของสายพันธุ์มนุษยชาติและร่องรอยเล็กๆ ที่ขึ้นบนรอยนิ้วมือนี้ มันทำให้ง่ายต่อการใช้มือหยิบจับสิ่งของต่างๆ ซึ่งใช้หลักการเดียวกันกับรอยดอกของยางรถยนต์ที่ช่วยในการยึดเกาะถนน ส่วนหน้าที่อื่นๆ ของลายนิ้วมือจะทำหน้าที่สัมพันธ์กัน เหมือนกับอวัยวะต่างๆ ในร่างกายของมนุษย์ ร่องเล็กๆ ที่เกิดขึ้นจากพันธุกรรมและปัจจัยแวดล้อมอื่นๆ
ยีนส์พันธุกรรมในดีเอ็นเอ จะส่งผลให้เกิดร่องรอยขึ้นบนผิวหนังในระหว่างที่ทารกยังเป็นตัวอ่อน โดยเริ่มเมื่อเด็กทารกอยู่ในระยะฟีตัส และร่องรอยนั้นจะเกิดจากการสุ่มขึ้นมา ซึ่งต้องขึ้นอยู่กับตำแหน่งของตัวอ่อนในมดลูก และส่วนประกอบความหนาแน่นของถุงน้ำคร่ำของแต่ละบุคคล ที่จะทำให้เกิดร่องรอยเหล่านั้น
ดังนั้น มีเหตุผลนับไม่ถ้วนที่ยีนส์ของมนุษย์จะเริ่มทำให้เกิดร่องรอยแรก และยังมีอีกมากมายปัจจัยแวดล้อมที่จะมีผลกระทบและมีอิทธิพลทำให้เกิดร่องรอยบนผิวหนังซึ่งก็คือลายนิ้วมือนั่นเอง เหมือนกับสภาวะอากาศที่บางวันก็มีเมฆหมอกหนาและบางวันก็มีท้องฟ้าโปร่งบริเวณชายฝั่งทะเล
กระบวนการพัฒนาตามธรรมชาติทั้งหมดที่ดูคล้ายว่าจะสับสนนั้น เปรียบเสมือนจุดเริ่มต้นของประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ ซึ่งไม่มีการที่จะเกิดขึ้นซ้ำซ้อนกันได้อีก ดังนั้นลายนิ้วมือเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นเฉพาะบุคคลหนึ่งเท่านั้น ถึงแม้ว่าจะเป็นคู่เหมือนกันมองเผินๆ จะมีลายนิ้วมือที่คล้ายกัน แต่ในการสืบสวน สอบสวนทางนิติเวชแล้วนั้น ลายนิ้วมือทั้งสองก็ยังมีจุดที่แตกต่างกัน
นี่คือความคิดเบื้องต้นที่เกิดจากการศึกษา วิเคราะห์ ลายนิ้วมือ ทั้งในเรื่องสืบสวน สอบสวน ทางอาชญากรรมและการป้องกันรักษาความปลอดภัย
เครื่องตรวจสอบลายนิ้วมือดังกล่าวเป็นสิ่งที่ใช้ตรวจสอบบุคคล ด้วยการรวมตัวอย่างลายนิ้วมือและทำการตรวจสอบกับลายนิ้วมืออื่นๆ ที่บันทึกอยู่ในเครื่องนั้นๆ
ในบทต่อๆ ไป เราจะมาหาคำตอบกันว่า เครื่องตรวจลายนิ้วมือนี้ มีหลักการทำงานอย่างไร
ข้อดีข้อเสีย
ระบบรักษาความปลอดภัยมีวิธีการที่หลากหลายในการตรวจสอบบุคคลผู้ใช้ ระบบส่วนใหญ่จะพิจารณาถึง
- สิ่งที่คุณมี
- สิ่งที่คุณรู้
- คุณเป็นใคร
เพื่อเข้าสู่ระบบที่มีการตรวจสอบ”สิ่งที่คุณมี” คุณจำเป็นต้องแสดงหลักฐานบางอย่าง เช่น บัตรประจำตัวที่มีแถบแม่เหล็ก ระบบที่มีการตรวจสอบ”สิ่งที่คุณรู้”จะใช้วิธีการกรอกรหัสผ่านหรือรหัสพิน สำหรับระบบที่มีการตรวจสอบว่า “คุณเป็นใคร”จะตรวจสอบลักษณะทางกายภาพที่เป็นลักษณะเฉพาะแสดงความเป็นตัวคุณ อาจเป็นลายนิ้วมือ เสียง หรือม่านตา
ระบบที่ตรวจสอบว่า “คุณเป็นใคร” เช่น การตรวจสอบลายนิ้วมือมีจุดเด่นหลายอย่างเมื่อเทียบกับระบบอื่น อาทิ
- ลักษณะทางกายภาพปลอมแปลงได้ยากกว่าการทำบัตรประจำตัวปลอม
- ลายนิ้วมือไม่สามารถทายได้เหมือนการทายรหัสผ่าน
- ลายนิ้วมือหรือเสียงพูดทำหายดังเช่นการทำบัตรประจำตัวหายไม่ได้
- รหัสผ่านอาจลืมได้ แต่ไม่สามารถลืมลายนิ้วมือตัวเองได้
แต่ระบบนี้อาจเกิดข้อผิดพลาดขึ้นได้ Optical scanners ไม่สามารถแยกข้อแตกต่างระหว่างภาพถ่ายลายนิ้วมือกับลายนิ้วมือจริงได้เสมอไป หรือ capacitive scanners ตรวจสอบผิดพลาดได้จากการที่มีฝุ่นเกาะบนนิ้ว หากบุคคลหนึ่งหาทางเข้าใกล้ลายนิ้วมือของผู้ใช้ก็สามารถลวงระบบได้ กรณีที่ร้ายแรงที่สุดคือ อาชญากรใช้วิธีตัดนิ้วมือผู้ใช้เพื่อนำไปใช้ในการผ่านเข้าสู่ระบบ เครื่องสแกนบางเครื่องจึงเพิ่มเครื่องตรวจความร้อนและชีพจรเพื่อยืนยันว่านิ้วมือนั้นยังมีชีวิตอยู่ ยังไม่ถูกตัดออกจากร่างกาย แต่ระบบนี้ก็อาจโดนลวงได้โดยแผ่นลายนิ้วมือปลอมที่หุ้มอยู่บนนิ้วมือที่ยังมีชีวิตอยู่
เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือให้กับระบบนี้ จึงควรใช้การพิจารณาทางชีวภาพไปพร้อมๆกับการตรวจสอบขั้นพื้นฐาน เช่น การกรอกรหัสผ่าน ดังเช่นการใช้บัตร ATM ที่ต้องใช้ทั้งบัตรของธนาคารและรหัสพิน
ปัญหาที่แท้จริงของการตรวจสอบทางกายภาพคือผลที่ตามมาเมื่อมีผู้โจรกรรมสิ่งที่ใช้ผ่านเข้าสู่ระบบ หากคุณทำบัตรเครดิตหายหรือเผลอบอกรหัสผ่านกับใครสักคน คุณสามารถทำบัตรใหม่หรือเปลี่ยนรหัสผ่านได้ทันที แต่ถ้ามีคนขโมยลายนิ้วมือของคุณ นั่นอาจหมายถึงชีวิตของคุณกำลังตกอยู่ในอันตราย และคุณจะไม่สามารถใช้ลายนิ้วมือเป็นเครื่องยืนยันในการผ่านเข้าสู่ระบบได้จนกว่าจะแน่ใจว่าข้อมูลที่ถูกโจรกรรมไปทั้งหมดถูกทำลายแล้วโดยคุณไม่สามารถเปลี่ยนลายนิ้วมือตัวเองได้
แต่ถึงแม้จะมีข้อบกพร่อง เครื่องสแกนลายนิ้วมือและการตรวจสอบทางชีวภาพก็ยังเป็นวิธีการที่ยอดเยี่ยมสำหรับการพิสูจน์ตัวบุคคล และจะเข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตคนทั่วไปในอนาคต ดังเช่นบัตร ATM หรือการใช้รหัสผ่าน
การวิเคราะห์
ภาพยนตร์หรือรายการโทรทัศน์ต่างๆ จะแสดงให้เห็นว่าเครื่องตรวจสอบลายนิ้วมือจะให้วิธีการเปรียบเทียบลายนิ้วมือกับภาพลายนิ้วมือเพื่อหาภาพที่มีลักษณะตรงกัน ซึ่งในความเป็นจริงแล้ว วิธีนี้ไม่ถูกใช้ในทางปฏิบัติ เพราะรอยเปื้อนเพียงเล็กน้อยสามารถทำให้ภาพจากลายนิ้วมือเดียวกันดูแตกต่างกันได้ ซึ่งมันเป็นการยากที่จะทำให้ภาพลายนิ้วมือสองภาพเหมือนกันโดยสมบูรณ์ นอกจากนี้การเปรียบเทียบทุกส่วนของภาพต้องใช้พลังงานในการประมวลผลมาก ทั้งยังทำให้ข้อมูลภาพลายนิ้วมือถูกขโมยได้ง่ายขึ้น
ระบบตรวจสอบลายนิ้วมือส่วนมากจะเปรียบเทียบลักษณะพิเศษหรือรายละเอียดของลายนิ้วมือ โดยทั่วไปการสืบสวนทั้งโดยมนุษย์และคอมพิวเตอร์จะให้ความสำคัญกับ จุดจบของร่องหรือจุดที่ร่องแบ่งออกเป็นสองส่วน 5+1
ซอฟแวร์ระบบตรวจสอบเหล่านี้จะใช้อัลกอริทึมที่ซับซ้อนอย่างมากเพื่อนที่จะจดจำและแยกแยะรายละเอียดเหล่านี้ ความคิดหลักง่ายๆที่จะแยกแยะตำแหน่งที่สัมพันธ์กันของรายละเอียด เหมือนกันวิธีที่คุณจดจำส่วนของท้องฟ้าด้วยการดูตำแหน่งต่างๆของดวงดาวที่เจิดจรัสอยู่บนฟากฟ้า วิธีง่ายๆที่จะตัดสินรูปร่างของรายละเอียดคือการวาดเส้นตรงระหว่างจุด ถ้าสองลายนิ้วมือ มีเส้นจบสามจุด และสองจุดตัด มีรูปร่างเดียวกัน มิติเดียวกัน ก็มีความเป็นไปได้สูงที่จะเป็นลายนิ้วมือเดียวกัน
เพื่อที่จะจับคู่ได้ ระบบสแกนเนอร์ไม่จำเป็นจะต้องค้นหารายละเอียดทั้งหมดจาตัวอย่างลายนิ้วมือ มันเพียงแต่หารูปแบบของรายละเอียดจำนวนหนึ่งเท่านั้น ตัวเลขที่แน่นอนของจำนวนนี้ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าของระบบนั่นเอง
Optical Scanner
ระบบของ fingerprint scanner มีงานหลักอยู่ 2 อย่าง มันต้องการภาพของลายนิ้วมือ และมันต้องการหาลายนิ้วมือในภาพนั้นให้ตรงกับรูปภาพที่เก็บไว้
หัวใจของ optical scanner คือ CCD ซึ่งเป็นระบบตอบสนองต่อแสง เช่นเดียวกับในกล้องถ่ายรูป CCD คือแถวของไดโอดที่ไวต่อแสง เรียกว่า photosites ซึ่งกำเนิดสัญญาณไฟฟ้าในการตอบสนองต่อแสงโปรตอน photosite แต่ละอันจะบันทึกจุดเล็กๆ แทนแสงที่ตกลงบนจุดนั้นๆ
การสแกนจะดำเนินเริ่มต้น เมื่อคุณวางนิ้วของคุณลงบนจานแก้ว และ CCD จะถ่ายรูปไว้ เครื่องสแกนมีแสงของมันเองซึ่งธรรมดาจะเป็นแถวของไดโอดที่ส่องแสงออกมาเพื่อให้แนวของนิ้วมือกระจ่าง
ก่อนการเปรียบเทียบรอยกับคลังข้อมูล ตัวประมวลผล ต้องแน่ใจก่อนว่า CCD จับภาพได้กระจ่าง มันจะตรวจความมืดเฉลี่ยของจุด หรือ ค่าทั้งหมดของตัวอย่างเล็กๆ และปฏิเสธ การสแกนถ้าภาพทั้งหมดมือหรือสว่างไป
ถ้าระดับความมืดเพียงพอ ระบบสแกนจะเริ่มตรวจความชัดเจนของภาพ ตัวประมวลผลจะดูเส้นตรง เส้นตามขวาง ที่ตัดกันไปมาของภาพ ถ้าภาพลายนิ้วมือมีความชัดเจนดี จะมีการสร้างเส้นตั้งฉากไปยังรอยเพื่อสลับหมู่ของจุดที่มืดมากและสว่างมาก
ถ้าตัวประมวลผล พบว่าภาพเป็นลอนและถูกต้องมันจะดำเนินเปรียบเทียบภาพลายนิ้วมือที่จับได้กับลายนิ้วมือในแฟ้มข้อมูล กรรมวิธีทั้งหมดจะเกิดขึ้นภายในเวลาสั้นๆ
สแกนเนอร์ความจุไฟฟ้า
เช่นเดียวกับสแกนเนอร์สายตา สแกนเนอร์นิ้วมือมีความสามารถทำให้เกิดภาพของร่องรอยที่แสดงให้เห็นถึงรอยนิ้วมือ แต่แทนที่การตรวจจับแล้ว เครื่องพิมพ์ใช้แสง ตัวเก็บประจุใช้กระแสไฟฟ้า
ไดอะแกรมด้างล่างนี้แสดงเซนเซอร์ประจุไฟฟ้าอย่างง่าย เซนเซอร์ถูกสร้างจาก ชิปกี่งตัวนำหลายๆตัวที่บรรจุเรียงกันเป็นเซลล์เล็กๆ แต่ละเซลล์จะรวมด้วย ตัวนำความร้อน 2 แผ่นที่ครอบด้วยแผ่นฉนวนกันความร้อน แต่ละเซลล์นั้นเล็กและบางกว่าความกว้างของรอยบนนิ้ว
เซนเซอร์นั้นเชื่อมติดกันด้วยตัวผสมและวงจรไฟฟ้าจะสร้างขึ้นรอบๆ inverting operational amplifier inverting amplifier นั้นสร้างจากตัวกึ่งตัวนำที่ซับซ้อน เกิดขึ้นจาก transistor ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุหลายๆตัว รายละเอียดในการทำงานของมันนั้นข้อมูลของมันเอง
เช่นเดียวกับ amplifier ทั่วๆไป inverting amplifier ดัดแปลงวงจรนึงโดยแปรตามกับอีกวงจรหนึ่ง ที่พิเศษไปกว่านั้น inverting amplifier ยังเปลี่ยนค่าความต่างศักย์ การเปลี่ยนแปลงนี้ขึ้นอยู่กับค่าความต่างศักย์ของ 2 กำลังไฟฟ้า ที่เรียกว่า “inverting terminal และ non-inverting terminal” ในที่นี้ non-inverting terminal นั้นถูกต่อลงดิน และ inverting terminal นั้นต่อกับตัวทดค่าความต่างศักย์และ feedback loop feedback loop นั้นก็เชื่อมต่อกับ amplifier output ด้วย ยังรวมทั้งแผ่นตัวนำความร้อนอีก 2 แผ่นด้วย
ประโยชน์หลักของสแกนเนอร์นี้ก็คือ มันให้รูปร่างของลายนิ้วมือ ที่มากกว่าลายของแสงและรอยมืดที่ได้จากการมองลายนิ้วมือด้วยตาเปล่า สิ่งนี้ทำให้ยากที่จะพลิกแพลงระบบ มากไปกว่านั้นการใช้ชิปกึ่งตัวนำมากกว่าการใช้ CCD สแกนเนอร์ความจุไฟฟ้ามีแนวโน้มจะรวดเร็วกว่าสแกนเนอร์สายตา
Reference
http://www.howstuffworks.com
ความคิดเห็น