Sistemas Automatizados de Identificación por Huellas Dactilares: Funcionamiento y Aplicaciones

Sistema Automatizado de Identificación por Huellas Dactilares – Módulos y Aplicaciones

Introducción al Sistema de Identificación por Huellas Dactilares

El sistema de identificación por huellas dactilares o dactiloscopia es un proceso único de identificación mediante la comparación de impresiones dactilares de individuos. Se basa en el hecho de que no dos individuos tienen patrones dactilares similares. Es una de las técnicas más usadas para obtener detalles de una persona y es una forma fácil y conveniente de identificar a alguien.

Figura 1: Tipos de Huellas Dactilares

La piel de cada dedo humano tiene un patrón de líneas oscuras (crestas) junto con líneas blancas (valles) entre ellas. Los puntos donde cambia la estructura de la cresta se conocen como Minucias. Cada dedo humano tiene un patrón de crestas diferente. Estos patrones pueden ser Arcos (donde las crestas entran y salen por el mismo lado), Bucles (donde las crestas entran por un lado y salen por otro) y Verticilos (círculos o mezclas de diferentes patrones).

Las huellas dactilares pueden obtenerse mediante dos métodos – Químico y Método de Identificación Automática

En el primero, una superficie se rocía con diferentes químicos como Cianoacrilato, Ninhidrina, Polvo Magnético, etc. y los patrones de huellas pueden levantarse usando cinta transparente. En el segundo, las imágenes de huellas son adquiridas por diferentes sensores como Sensores Capacitivos (obtienen valor de píxel basado en la capacitancia de las crestas de la huella), Escáneres Ópticos (usan prismas para detectar cambio en la reflectancia de la luz por cada cresta o valle) y Escáner Térmico (mide diferencias de temperatura en el tiempo para crear una imagen digital).

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Procesamiento Digital de Imágenes en Sistema de Identificación por Huellas Dactilares

Los pasos básicos para el procesamiento digital de imágenes en Identificación por Huellas Dactilares implican adquirir, almacenar y analizar los datos de la huella.

El primer paso implica adquirir imágenes de huellas de diferentes sensores como – Óptico o Sensor Capacitivo. El dispositivo de carga acoplada (CCD) presente en el escáner óptico consiste en diodos sensibles a la luz que emiten señales eléctricas cuando se iluminan. Estos diminutos puntos al impactar en un punto objetivo forman los píxeles y un array de píxeles forma la imagen. Una vez que el dedo se coloca en el monitor, la imagen se adquiere iluminando las crestas del dedo.

El segundo paso implica almacenar y procesar las imágenes usando los pasos que se indican a continuación.

• Segmentación de Imagen: Implica la eliminación de características no deseadas de la imagen adquirida. El procedimiento seguido es Umbralización, donde los píxeles con intensidad (valor de nivel de gris) mayor que un umbral particular se consideran, mientras que los de intensidad menor al valor umbral se eliminan o borran.
• Normalización de Imagen: Implica obtener un patrón de intensidad uniforme para toda la imagen. Esto se hace para que los píxeles de la imagen estén en un rango deseado de valores de gris.
• Orientación de Imagen: La imagen se forma calculando la orientación en cada punto. La orientación se determina calculando el promedio del vector ortogonal al gradiente de cada píxel en direcciones X e Y.
• Filtrado de Imagen: Implica usar diversas técnicas como Filtros Gabor o Butterworth para eliminar ruido no deseado.
• Binarización de Imagen: Implica la conversión de la imagen filtrada a imagen binaria usando técnica de umbralización, para mejorar el contraste. Utiliza técnica de umbralización global, donde el valor de píxel mayor al umbral se pone a 1 y el valor menor al umbral se pone a 0.
• Adelgazamiento de Imagen: Se hace para preservar la conectividad de las crestas e implica eliminar píxeles de primer plano.

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

Módulos de Huella Dactilar

Para lograr identificación por huella usando microcontrolador, pueden usarse dos tipos de módulos – SM630 y R305.

Veamos brevemente ambos.

a. R305:

Figura 2: Escáner de Huellas R305

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Es un módulo de 4 pines, compatible con Lógica Transistor-Transistor (TTL), que se comunica con el Microcontrolador a través de comunicación Serial UART. Mientras el pin TD se conecta con el pin RXD del Microcontrolador, el pin RD se conecta con el pin TXD del Microcontrolador. Soporta comunicación serial asíncrona semidúplex con velocidad por defecto de 57600 bps (velocidad aceptable entre 9600 y 115200 bps).

La trama transferida es una trama de 10 bits con bit de inicio a nivel bajo, 8 bits de comando o dato y bit de parada. Una vez alimentado, tarda unos 500 milisegundos en inicializarse. Los recursos del sistema consisten en una memoria de 512 bytes, configurada como bloc de notas y dos búferes de archivo de caracteres de 512 bytes.

b. SM630:

Figura 3: Escáner de Huellas SM630

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Es similar al R305 en configuración de pines y técnica de comunicación. Características únicas incluyen algoritmo de huella desarrollado internamente, mecanismo de ajuste de parámetros auto-adaptativo, bajo costo y consumo, fácil de usar y diseño integrado portátil. Consiste en 768 plantillas de huellas.

Aquí vamos a usar el sensor de huellas R305 de Sunrom conectado a una placa de interfaz, la 1125. Consiste de tres botones – AGREGAR, VACIAR y BUSCAR. Pueden usarse estos botones o enviar comandos externos a la placa desde el microcontrolador.

En el circuito siguiente, interconectamos la placa del sensor de huellas al microcontrolador 8051, AT89S51, mediante comunicación serial. El resultado del proceso de identificación se muestra en el LCD.

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

Una vez enviado el comando VACIAR desde el microcontrolador, todas las huellas agregadas se eliminan de la base de datos. Código de respuesta 0xCC indica ejecución exitosa, mientras que 0xFF indica error.

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

Aplicaciones del Sistema de Identificación por Huellas Dactilares

1. Escenas del Crimen: La aplicación principal del sistema de identificación por huellas dactilares es identificar criminales involucrados en cualquier delito. Una de las primeras evidencias buscadas en escenas del crimen son huellas en los objetos encontrados. Esto ayuda a encontrar criminales basándose en las huellas.
2. Organizaciones: Esta técnica se usa para identificar miembros de una organización basándose en su número de identidad único. Esto asegura que solo personas autorizadas puedan entrar en áreas seguras de la Organización y no intrusos. También lleva el conteo de asistencia del individuo y el tiempo de permanencia.
3. Tiendas de Comestibles: Esta técnica ayuda a reconocer y facturar la tarjeta de crédito o débito de un usuario ya registrado.

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