¿Qué es el sistema automatizado de identificación de huellas dactilares y cómo funciona?

Sistema automatizado de identificación de huellas dactilares:módulos y aplicaciones

Introducción al sistema de identificación de huellas dactilares

El sistema de identificación de huellas dactilares o dactiloscopia es un proceso único de identificación mediante la comparación de las impresiones dactilares de las personas . Usó el hecho de que no hay dos personas que tengan patrones de dedos similares. Es una de las técnicas ampliamente utilizadas para adquirir detalles de una persona y es una forma fácil y conveniente de identificar a una persona.

Figura 1:Tipos de huellas dactilares

Cada piel de los dedos humanos tiene un patrón de líneas oscuras (crestas) junto con líneas blancas (valles) entre ellas. Los puntos en los que cambia la estructura de la cresta se conocen como minucias. Cada dedo humano tiene un patrón de cresta diferente. Estos patrones pueden ser Arcos (donde las crestas entran y salen por los mismos lados), Bucles (donde las crestas entran por un lado y salen por el otro) y Espirales (círculos o mezclas de diferentes patrones)

Las huellas dactilares se pueden obtener mediante dos métodos:químico y método de identificación automática

En el primero, se rocía una superficie con diferentes productos químicos como cianoacrilato, ninhidrina, polvo magnético, etc. y luego se pueden levantar los patrones de huellas dactilares con una cinta transparente. En este último, las imágenes de huellas dactilares son adquiridas por diferentes sensores como sensores capacitivos (obtienen el valor de píxel en función de la capacitancia de las crestas de las huellas dactilares), escáneres ópticos (utiliza prismas para detectar cambios en la reflectancia de la luz por cada cresta o valle) y escáner térmico ( mide las diferencias de temperatura a lo largo del tiempo para crear una imagen digital).

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Procesamiento de imágenes digitales en el sistema de identificación de huellas dactilares

Los pasos básicos para el procesamiento de imágenes digitales en la identificación de huellas dactilares implican la adquisición, el almacenamiento y el análisis de los datos de las huellas dactilares.

El primer paso consiste en adquirir imágenes de huellas dactilares de diferentes sensores, como el sensor óptico o capacitivo. El dispositivo acoplado de carga presente en el escáner óptico consta de diodos sensibles a la luz que emiten señales eléctricas cuando se iluminan. Estos pequeños puntos cuando golpean un punto de destino forman los píxeles y una matriz de píxeles forma la imagen. Una vez que se coloca el dedo en el monitor, la imagen se adquiere iluminando las crestas del dedo.

El segundo paso consiste en almacenar y procesar las imágenes siguiendo los pasos que se indican a continuación.

• Segmentación de imágenes :Implica la eliminación de características no deseadas de la imagen adquirida. El procedimiento seguido es la Umbralización, en la que se consideran los píxeles que tienen una intensidad (valor de nivel de gris) mayor que un umbral particular, mientras que aquellos que tienen una intensidad menor que el valor del umbral se eliminan o borran.
• Normalización de imágenes :Consiste en obtener un patrón de intensidad uniforme para toda la imagen. Esto se hace para que los píxeles de la imagen estén en el rango deseado de valores de gris
• Orientación de la imagen :La imagen se forma calculando la orientación en cada punto. A su vez, la orientación se determina calculando el promedio de vectores ortogonales al gradiente de cada píxel en las direcciones X e Y.
• Filtrado de imágenes :Esto implica el uso de varias técnicas como los filtros Gabor o Butterworth para eliminar el ruido no deseado.
• Binarización de imágenes :Esto implica la conversión de la imagen filtrada a imagen binaria utilizando la técnica de umbralización, para mejorar el contraste. Utiliza una técnica de umbralización global, en la que el valor de píxel superior al umbral se establece en 1 y el valor de píxel inferior al umbral se establece en 0.
• Adelgazamiento de imagen :Esto se hace para preservar la conectividad de las crestas e implica la eliminación de píxeles de primer plano.

El tercer paso consiste en analizar las imágenes, extrayendo detalles minuciosos de la imagen procesada y luego comparando estos detalles con los de las plantillas ya almacenadas. Esto se logra calculando el número de cruces (la mitad de la suma de las diferencias) entre un par de píxeles en una vecindad conectada por ocho. Esto proporciona una identificación única para cada característica de la huella dactilar.

Módulos de huellas dactilares

Para lograr la identificación de huellas dactilares mediante un microcontrolador, se pueden utilizar dos tipos de módulos de huellas dactilares:SM630 y R305 .

Vamos a tener una breve idea sobre los dos.

a. R305 :

Figura 2:Escáner de huellas dactilares R305

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Es un módulo compatible con Transistor Transistor Logic (TTL) de 4 pines, que se comunica con el microcontrolador a través de la comunicación UART serie. Mientras que el pin TD se conecta con el pin RXD del microcontrolador, RD El pin se conecta con el pin TXD del microcontrolador. Admite comunicación en serie asíncrona semidúplex con una velocidad de transmisión predeterminada de 57600 bps (la velocidad de transmisión aceptable puede estar entre 9600 y 115200 bps).

El marco transferido es un marco de 10 bits con un bit de inicio de bajo nivel, un comando o datos de 8 bits y un bit de parada. Una vez encendido, la inicialización tarda unos 500 milisegundos. Los recursos del sistema consisten en una memoria de 512 bytes, configurada como un bloc de notas y dos búfer de archivo de caracteres de 512 bytes.

b. SM630 :

Figura 3:Escáner de huellas dactilares SM630

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Es similar a R305 en términos de configuración de pines y técnica de comunicación utilizada. Las características únicas incluyen un algoritmo de huellas dactilares de desarrollo propio, un mecanismo de ajuste de parámetros autoadaptable, bajo costo y consumo de energía, diseño integrado portátil y fácil de usar. Consta de 768 plantillas de huellas dactilares.

Aquí vamos a utilizar el sensor de huellas dactilares R305 de Sunrom que está conectado a una placa de interfaz, 1125. Consta de tres botones:AÑADIR, VACÍO y BUSCAR. Se pueden usar estos botones o se pueden enviar comandos externos a la placa desde el microcontrolador.

En el siguiente circuito, conectamos la placa del sensor de huellas dactilares con el microcontrolador 8051, AT89S51 a través de la comunicación en serie. El resultado del proceso de identificación se muestra en la pantalla LCD.

Una vez que se envía el comando ADD desde el microcontrolador, la huella digital se agrega a la base de datos y la ID correspondiente se envía de vuelta al microcontrolador y se muestra en la pantalla LCD. En caso de error, se envía un código (0xFF) y el mensaje de error se muestra en la pantalla LCD.

Una vez que se envía el comando VACÍO desde el microcontrolador, todas las huellas dactilares agregadas se eliminan de la base de datos. El código de respuesta 0xCC indica que la ejecución fue exitosa, mientras que el código de respuesta 0xFF indica un error.

Una vez que se envía el comando SEARCH desde el microcontrolador, la ID coincidente correspondiente a la huella dactilar se envía como código de respuesta desde el microcontrolador y la ID se muestra en la pantalla LCD. En caso de error, se devuelve el código de respuesta 0xFF.

Aplicaciones del Sistema de Identificación de Huellas Dactilares

1. Escenas del crimen:aplicación importante del sistema de identificación de huellas dactilares es identificar a los delincuentes involucrados en cualquier delito. Una de las principales pruebas buscadas en las escenas del crimen son las huellas dactilares en los elementos encontrados. Esto ayuda a encontrar a los delincuentes en función de las huellas dactilares.
2. Organizaciones:esta técnica se utiliza para identificar a los miembros de una organización en función de su número de identidad único. Esto asegura que solo las personas autorizadas puedan ingresar al área segura de la Organización y no cualquier intruso. También hace un recuento de la asistencia del individuo y el tiempo de permanencia dentro del lugar.
3. Tiendas de comestibles:esta técnica es útil para reconocer y facturar la tarjeta de crédito o débito de un usuario ya registrado.

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