O que é o sistema automatizado de identificação de impressões digitais e como funciona?

Sistema Automatizado de Identificação de Impressões Digitais – Módulos e Aplicativos

Introdução ao Sistema de Identificação de Impressões Digitais

O sistema de identificação de impressões digitais ou datiloscopia é um processo único de identificação comparando as impressões digitais de indivíduos . Ele usou o fato de que não há dois indivíduos com padrões de dedos semelhantes. É uma das técnicas amplamente utilizadas para obter detalhes de uma pessoa e é uma maneira fácil e conveniente de identificar uma pessoa.

Figura 1:Tipos de impressões digitais

Toda pele de dedo humano tem um padrão de linhas escuras (cumes) junto com linhas brancas (vales) entre elas. Os pontos em que a estrutura da crista muda são conhecidos como Minúcias. Cada dedo humano tem um padrão de crista diferente. Esses padrões podem ser Arcos (onde as cristas entram e saem dos mesmos lados), Loops (onde as cristas entram de um lado e saem do outro) e Espirais (círculos ou misturas de padrões diferentes)

As impressões digitais podem ser obtidas usando dois métodos – Método de identificação química e automática

No primeiro, uma superfície é pulverizada com diferentes produtos químicos como cianoacrilato, ninidrina, pó magnético etc. e os padrões de impressão digital podem ser levantados usando uma fita transparente. Neste último, as imagens da impressão digital são adquiridas por diferentes sensores como Sensores Capacitivos (obtêm valor de pixel com base na capacitância das cristas da impressão digital), Scanners Ópticos (usa prismas para detectar mudança na refletância da luz por cada crista ou vale) e Scanner Térmico ( mede as diferenças de temperatura ao longo do tempo para criar uma imagem digital).

• Leia também: Diferentes tipos de sistemas de fiação e métodos de fiação elétrica

Processamento de imagem digital no sistema de identificação de impressão digital

As etapas básicas para o processamento de imagens digitais na identificação de impressões digitais envolvem a aquisição, armazenamento e análise dos dados das impressões digitais.

O primeiro passo envolve a aquisição de imagens de impressões digitais de diferentes sensores como – Sensor Óptico ou Capacitivo. O dispositivo de carga acoplado presente no scanner óptico consiste em diodos sensíveis à luz que emitem sinais elétricos quando iluminados. Esses pequenos pontos quando atingem um ponto-alvo formam os pixels e uma matriz de pixels forma a imagem. Uma vez que o dedo é colocado no monitor, a imagem é adquirida iluminando as cristas do dedo.

A segunda etapa envolve armazenar e processar as imagens usando as etapas abaixo.

• Segmentação de imagem :Envolve a remoção de recursos indesejados da imagem adquirida. O procedimento seguido é Thresholding, em que os pixels com intensidade (valor do nível de cinza) maior que um determinado limite são considerados, enquanto aqueles com intensidade menor que o valor do limite são removidos ou excluídos.
• Normalização de imagem :Envolve a obtenção de um padrão de intensidade uniforme para toda a imagem. Isso é feito para que os pixels da imagem estejam em uma faixa desejada de valores de cinza
• Orientação da imagem :A imagem é formada calculando a orientação em cada ponto. A orientação, por sua vez, é determinada pelo cálculo da média do vetor ortogonal ao gradiente de cada pixel nas direções X e Y.
• Filtragem de imagens :isso envolve o uso de várias técnicas, como filtros Gabor ou Butterworth, para remover ruídos indesejados.
• Binarização de imagem :Isso envolve a conversão da imagem filtrada em imagem binária usando a técnica de limiarização, para melhorar o contraste. Ele utiliza a técnica de limite global, em que o valor de pixel maior que o limite é definido como 1 e o valor de pixel menor que o limite é definido como 0.
• Diminuição da imagem :isso é feito para preservar a conectividade dos cumes e envolve a eliminação de pixels de primeiro plano.

A terceira etapa envolve a análise das imagens, extraindo detalhes minuciosos da imagem processada e, em seguida, comparando esses detalhes com os dos modelos já armazenados. Isto é obtido calculando o número de cruzamento (metade da soma das diferenças) entre pares de pixels em uma vizinhança conectada a oito. Isso fornece uma identificação única para cada característica da impressão digital.

Módulos de impressão digital

Para obter a identificação da impressão digital usando o microcontrolador, dois tipos de módulos de impressão digital podem ser usados ​​– SM630 e R305 .

Vamos ter uma breve ideia sobre os dois.

a. R305 :

Figura 2:Leitor de impressão digital R305

• Leia mais: Arduino Serial:comunicação serial por Arduino

É um módulo compatível com Transistor Transistor Logic (TTL) de 4 pinos, que se comunica com o Microcontrolador através da comunicação Serial UART. Enquanto o pino TD se conecta com o pino RXD do Microcontrolador, RD pino se conecta com o pino TXD do microcontrolador. Ele suporta comunicação serial semiduplex assíncrona com taxa de transmissão padrão de 57600bps (taxa de transmissão aceitável pode estar entre 9600 e 115200bps).

O quadro transferido é um quadro de 10 bits com um bit inicial de baixo nível, comando ou dados de 8 bits e bit de parada. Uma vez ligado, leva cerca de 500 milissegundos para inicialização. Os recursos do sistema consistem em uma memória de 512 bytes, configurada como um bloco de notas e dois buffers de arquivo de 512 bytes de caracteres.

b. SM630 :

Figura 3:Leitor de impressão digital SM630

• Leia também:Miniventilador USB (caseiro, muito simples usando o motor do ventilador do PC 12V)

É semelhante ao R305 em termos de configuração de pinos e técnica de comunicação utilizada. As características únicas incluem algoritmo de impressão digital auto-desenvolvido, mecanismo de ajuste de parâmetro auto-adaptativo, baixo custo e consumo de energia, fácil de usar e design integrado portátil. Consiste em 768 modelos de impressão digital.

Aqui vamos usar o sensor de impressão digital R305 da Sunrom que está conectado a uma placa de interface, 1125. Ele consiste em três botões – ADICIONAR, ESVAZIAR e PESQUISAR. Esses botões podem ser usados ​​ou comandos externos podem ser enviados para a placa a partir do microcontrolador.

No circuito abaixo, conectamos a placa do sensor de impressão digital ao microcontrolador 8051, AT89S51, por meio de comunicação serial. O resultado do processo de identificação é exibido no LCD.

Uma vez que o comando ADD é enviado do microcontrolador, a impressão digital é adicionada ao banco de dados e o ID correspondente é enviado de volta ao microcontrolador e exibido no LCD. Em caso de erro, um código (0xFF) é enviado e a mensagem de erro é exibida no LCD.

Uma vez que o comando EMPTY é enviado do microcontrolador, todas as impressões digitais adicionadas são excluídas do banco de dados. O código de resposta 0xCC indica que a execução foi bem-sucedida, enquanto o código de resposta 0xFF indica um erro.

Uma vez que o comando SEARCH é enviado do microcontrolador, o ID correspondente à impressão digital é enviado como código de resposta do microcontrolador e o ID é exibido no LCD. Em caso de erro, o código de resposta 0xFF é enviado de volta.

Aplicações do Sistema de Identificação de Impressões Digitais

1. Cenas de crime:aplicação principal do sistema de identificação de impressão digital é identificar criminosos envolvidos em qualquer crime. Uma das principais evidências pesquisadas nas cenas do crime são as impressões digitais nos itens encontrados. Isso ajuda a encontrar os criminosos com base nas impressões digitais.
2. Organizações:essa técnica é usada para identificar membros de uma organização com base em seu número de identidade exclusivo. Isso garante que apenas pessoas autorizadas possam entrar na área segura da Organização e não qualquer intruso. Também contabiliza a assiduidade do indivíduo e o tempo de permanência no local.
3. Supermercados:essa técnica é útil para reconhecer e faturar o cartão de crédito ou débito de um usuário já registrado.

Você também pode ler:

• Programação do Arduino:O que é o Arduino e como programá-lo?
• Cálculo do projeto de iluminação em um edifício – passo a passo
• Fusível e tipos de fusíveis