자동 지문 인식 시스템이란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

자동 지문 인식 시스템 – 모듈 및 애플리케이션

지문 식별 시스템 소개

지문 식별 시스템 또는 Dactyloscopy는 개인의 지문 인상을 비교하여 식별하는 고유한 프로세스입니다 . 그것은 두 개인이 비슷한 손가락 패턴을 가지고 있지 않다는 사실을 사용했습니다. 사람의 세부 정보를 획득하기 위해 널리 사용되는 기술 중 하나이며 사람을 식별하는 쉽고 편리한 방법입니다.

그림 1:지문 유형

인간의 모든 손가락 피부에는 검은색 선(융기선) 패턴과 그 사이에 흰색 선(골짜기)이 있습니다. 능선의 구조가 변하는 점을 Minutiae라고 합니다. 인간의 손가락마다 능선 패턴이 다릅니다. 이러한 패턴은 아치(용마루가 같은 면으로 들어가고 나가는 곳), 루프(용마루가 한쪽으로 들어가고 다른 쪽으로 나가는 곳) 및 소용돌이(원 또는 다른 패턴의 혼합)일 수 있습니다.

지문은 화학적 식별 방법과 자동 식별 방법의 두 가지 방법을 사용하여 얻을 수 있습니다.

전자의 경우 표면에 시아노아크릴레이트, 닌히드린, 마그네틱 파우더 등과 같은 다양한 화학 물질을 분사한 다음 투명 테이프를 사용하여 지문 패턴을 제거할 수 있습니다. 후자의 경우 지문 이미지는 정전 용량 센서(지문 융선의 정전 용량을 기반으로 픽셀 값 획득), 광학 스캐너(프리즘을 사용하여 각 융기 또는 계곡별 빛의 반사율 변화 감지) 및 열 스캐너( 시간 경과에 따른 온도차를 측정하여 디지털 이미지 생성).

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지문 식별 시스템의 디지털 이미지 처리

지문 식별에서 디지털 이미지 처리를 위한 기본 단계에는 지문 데이터의 수집, 저장 및 분석이 포함됩니다.

첫 번째 단계는 광학 또는 정전식 센서와 같은 다양한 센서에서 지문 이미지를 획득하는 것입니다. 광학 스캐너에 있는 전하 결합 소자는 조명을 받을 때 전기 신호를 방출하는 감광 다이오드로 구성됩니다. 목표 지점에 도달하면 이 작은 점들이 픽셀을 형성하고 픽셀 배열이 이미지를 형성합니다. 모니터에 손가락을 대면 손가락의 능선을 비추어 이미지가 획득됩니다.

두 번째 단계는 아래 주어진 단계를 사용하여 이미지를 저장하고 처리하는 것입니다.

• 이미지 분할 :획득한 이미지에서 원하지 않는 특징을 제거하는 작업입니다. 뒤따르는 절차는 임계값(Thresholding)으로, 특정 임계값보다 큰 강도(그레이 레벨 값)를 갖는 픽셀이 고려되는 반면 임계값보다 작은 강도를 갖는 픽셀은 제거되거나 삭제됩니다.
• 이미지 정규화 :전체 이미지에 대해 균일한 강도 패턴을 얻는 것을 포함합니다. 이는 이미지 픽셀이 원하는 회색 값 범위에 있도록 수행됩니다.
• 이미지 방향 :각 지점의 방향을 계산하여 이미지를 형성합니다. 방향은 X 및 Y 방향에서 각 픽셀의 기울기에 수직인 벡터의 평균을 계산하여 차례로 결정됩니다.
• 이미지 필터링 :여기에는 Gabor 또는 Butterworth 필터와 같은 다양한 기술을 사용하여 원치 않는 노이즈를 제거하는 작업이 포함됩니다.
• 이미지 이진화 :이것은 대조를 개선하기 위해 임계값 기술을 사용하여 필터링된 이미지를 이진 이미지로 변환하는 것을 포함합니다. 전역 임계값 기술을 사용하며 임계값보다 큰 픽셀 값은 1로 설정되고 임계값보다 작은 픽셀 값은 0으로 설정됩니다.
• 이미지 희석 :이것은 능선의 연결성을 유지하고 전경 픽셀을 제거하기 위해 수행됩니다.

세 번째 단계는 처리된 이미지에서 세부 사항을 추출한 다음 이러한 세부 사항을 이미 저장된 템플릿의 세부 사항과 비교하여 이미지를 분석하는 것입니다. 이것은 8-연결 이웃의 픽셀 쌍 사이의 교차 수(차의 합계의 절반)를 계산하여 달성됩니다. 이것은 지문의 각 특성에 대해 고유한 식별을 제공합니다.

지문 모듈

마이크로컨트롤러를 사용하여 지문을 식별하기 위해 두 가지 유형의 지문 모듈을 사용할 수 있습니다. SM630 및 R305 .

두 가지에 대해 간략히 살펴보겠습니다.

a. R305 :

그림 2:R305 지문 스캐너

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Serial UART 통신을 통해 Microcontroller와 통신하는 4핀 TTL(Transistor Transistor Logic) 호환 모듈입니다. TD 핀은 Microcontroller, RD의 RXD 핀과 연결되는 반면 핀은 마이크로컨트롤러의 TXD 핀과 연결됩니다. 기본 전송 속도가 57600bps인 반이중 비동기 직렬 통신을 지원합니다(허용되는 전송 속도는 9600~115200bps일 수 있음).

전송된 프레임은 낮은 수준의 시작 비트, 8비트 명령 또는 데이터 및 정지 비트가 있는 10비트 프레임입니다. 전원을 켜면 초기화에 약 500밀리초가 걸립니다. 시스템 리소스는 메모장으로 설정된 512바이트 메모리와 2개의 512바이트 문자 파일 버퍼로 구성됩니다.

b. SM630 :

그림 3:SM630 지문 스캐너

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사용된 핀 구성 및 통신 기술 측면에서 R305와 유사합니다. 고유한 기능에는 자체 개발한 지문 알고리즘, 자체 적응 매개변수 조정 메커니즘, 저렴한 비용 및 전력 소비, 사용하기 쉬운 휴대용 통합 설계가 포함됩니다. 768개의 지문 템플릿으로 구성되어 있습니다.

여기서는 인터페이스 보드 1125에 연결된 Sunrom의 R305 지문 센서를 사용할 것입니다. ADD, EMPTY 및 SEARCH의 세 가지 버튼으로 구성됩니다. 이 버튼을 사용하거나 외부 명령을 마이크로컨트롤러에서 보드로 보낼 수 있습니다.

아래 회로에서 직렬 통신을 통해 지문 센서 보드를 8051 마이크로 컨트롤러 AT89S51에 인터페이스합니다. 식별 과정의 결과가 LCD에 표시됩니다.

ADD 명령이 마이크로컨트롤러에서 전송되면 지문이 데이터베이스에 추가되고 해당 ID가 마이크로컨트롤러로 다시 전송되어 LCD에 표시됩니다. 오류가 발생하면 코드(0xFF)가 전송되고 LCD에 오류 메시지가 표시됩니다.

EMPTY 명령이 마이크로컨트롤러에서 전송되면 추가된 모든 지문이 데이터베이스에서 삭제됩니다. 응답 코드 0xCC는 실행 성공을 나타내고 응답 코드 0xFF는 오류를 나타냅니다.

마이크로 컨트롤러에서 SEARCH 명령이 전송되면 지문에 해당하는 일치하는 ID가 마이크로 컨트롤러에서 응답 코드로 전송되고 ID가 LCD에 표시됩니다. 오류가 발생하면 응답 코드 0xFF를 다시 전송합니다.

지문 식별 시스템의 적용

1. 범죄 현장:지문 식별 시스템의 주요 적용 범죄에 연루된 범죄자를 식별하는 것입니다. 범죄 현장에서 수색된 가장 중요한 증거 중 하나는 발견된 물건의 지문입니다. 이것은 지문을 기반으로 범죄자를 찾는 데 도움이 됩니다.
2. 조직:이 기술은 고유한 ID 번호를 기반으로 조직의 구성원을 식별하는 데 사용됩니다. 이렇게 하면 승인된 사람만 조직의 보안 영역에 들어갈 수 있고 침입자는 들어갈 수 없습니다. 또한 개인의 출석과 그 장소에서 보낸 시간을 계산합니다.
3. 식료품 매장:이 기술은 이미 등록된 사용자의 신용 카드 또는 직불 카드를 인식하고 청구하는 데 유용합니다.

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