Come funzionano gli scanner di impronte digitali?

Wie funktionieren Fingerabdruckscanner?
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Da quando gli scanner di impronte digitali sono apparsi per la prima volta sugli smartphone nel 2011, sono diventati praticamente una funzionalità standard. Sono veloci, convenienti e relativamente sicuri, poiché le impronte digitali sono abbastanza uniche che le probabilità che qualcuno abbia una stampa abbastanza simile da sbloccare il telefono sono molto basse, a meno che qualcuno non si preoccupi abbastanza da progettare un duplicato convincente della tua impronta digitale.

Non esiste un solo tipo, tuttavia: alcuni scanner si affidano alla luce, altri all’elettricità e altri ancora al suono per mappare le creste e le valli delle dita. I sensori capacitivi (sensori elettronici) sono diffusi negli smartphone perché sono precisi, piccoli e veloci, ma le tecnologie ottiche e ultrasoniche hanno il vantaggio di consentire la scansione in-display. Ma cosa sta succedendo in quei millisecondi subito dopo aver messo il dito su uno scanner?

Scanner ottici di impronte digitali

Scanner di impronte digitali ottici

Il tipo più elementare di scanner di impronte digitali funziona sulla stessa linea di una fotocamera digitale. Per semplificare un po ‘il processo, è sufficiente scattare una foto del dito e inviarla per l’elaborazione. Quella che segue è l’idea generale:

  1. Lo scanner emette una luce intensa sul tuo dito utilizzando i LED e scatta una foto.
  2. Se il valore medio dei pixel della foto è troppo scuro o troppo chiaro, regola l’esposizione e riprova.
  3. Verifica anche una buona risoluzione osservando se le aree scure e chiare si alternano in modo coerente con creste e valli chiaramente definite.
  4. Se l’immagine è chiara, l’immagine può essere elaborata!

Questo tipo di scanner è più comune in luoghi come stazioni di polizia, aeroporti e ingressi protetti, ma non viene spesso utilizzato negli smartphone, che favoriscono sensori capacitivi più piccoli e più sicuri.

L’eccezione sono gli smartphone che hanno scanner di impronte digitali in-display, alcuni dei quali utilizzano sensori ottici o ultrasonici sotto lo schermo per ottenere un’immagine. Anche qui, però, i sensori ottici tendono a perdere di vista gli scanner a ultrasuoni, che sono più lenti ma hanno il vantaggio di non essere vulnerabili alle immagini 2D delle impronte digitali.

Scanner di impronte digitali capacitivi

Diagramma capacitivo degli scanner di impronte digitali

Quando metti il ​​dito su uno scanner capacitivo, utilizza piccole quantità di elettricità per misurare la distanza tra le diverse parti del dito e lo scanner. All’interno dello scanner ci sono file di minuscoli condensatori, ognuno dei quali può trasportare una carica elettrica. Se uno dei condensatori si trova al di sotto di una delle punte delle dita, può trattenere più carica poiché entra in contatto con la pelle. Se è al di sotto di una valle, il condensatore rimarrà in contatto con l’aria, il che non gli consente di immagazzinare molta carica extra.

Esempio di scanner di impronte digitali capacitivo

Puoi in qualche modo pensare a questi condensatori come pixel in una fotocamera. Se uno tiene più di una carica, può essere interpretato come un’area di cresta, mentre gli altri vengono letti come valli. Nel suo insieme, questo ti dà un’immagine di un’impronta digitale che è altrettanto precisa di quella di un sensore ottico e ancora più sicura, dal momento che il trucco richiederebbe un modello 3D dell’impronta digitale piuttosto che solo uno 2D. Questo, combinato con le sue dimensioni ridotte, lo rende una scelta popolare tra i produttori di smartphone.

Scanner di impronte digitali ad ultrasuoni

Scanner di impronte digitali Qualcomm Ultrasonic

Se riesci a leggere le impronte digitali con la luce e l’elettricità, perché non il suono? Gli scanner a ultrasuoni emettono un impulso sonoro ad alta frequenza che poi rimbalza dalla punta del dito dell’utente al ricevitore, un sensore in grado di misurare lo stress meccanico. Quel sensore sta osservando l’intensità dell’impulso di ritorno in diversi punti del dito e può utilizzare quei dati per calcolare dove si trovano le creste e le valli. È un po ‘come il modo in cui un pipistrello naviga emettendo rumori acuti e ascoltando gli echi: il suono di ritorno trasporta alcuni dati importanti sulla distanza e le dimensioni.

Poiché le onde sonore possono misurare la profondità delle valli in un’impronta digitale, la mappa risultante è 3D, il che rende gli scanner a ultrasuoni ancora più precisi e sicuri (anche se un po ‘più lenti) rispetto ai modelli capacitivi. Possono anche funzionare come scanner di impronte digitali sotto il display, poiché le onde sonore possono viaggiare facilmente attraverso il vetro, rendendoli un’alternativa più sicura alle versioni ottiche.

Analisi, archiviazione e utilizzo dell’impronta digitale

Scanner di impronte digitali Analysis Encoding.png

Dopo che l’immagine è stata acquisita, attraverso la luce, l’elettricità o il suono, il software deve verificare se l’impronta digitale corrisponde a un utente autorizzato. Capire le corrispondenze di impronte digitali, che tu sia un essere umano o un computer, è fatto in gran parte cercando cose chiamate “minuzie” – punti dell’impronta digitale in cui accade qualcosa di relativamente interessante, come un punto in cui le linee di confine terminano o si dividono.

A ciascuna di queste caratteristiche viene assegnata una posizione relativa alle altre minuzie rilevate e, utilizzando la distanza e l’angolo tra ogni elemento, il software dello scanner può creare una sorta di mappa che può essere rappresentata come un numero. Quel numero è essenzialmente l’impronta digitale codificata.

Tutti i dati che il tuo telefono memorizza sulla tua impronta digitale, anche se sono solo le mappe di minuzie, sono generalmente bloccati in un ambiente sicuro, isolato da altre app che potrebbero tentare di accedere a tali informazioni. Qualsiasi app o sito Web a cui utilizzi l’impronta digitale per accedere non riceverà mai effettivamente i dati dell’impronta digitale. Riceveranno solo una conferma dal tuo dispositivo che l’impronta digitale che è stata scansionata corrisponde a una di quelle in archivio.

Gli scanner di impronte digitali sono sicuri?

Gli scanner di impronte digitali non sono il modo più infallibile per controllare l’accesso a qualcosa poiché spesso possono essere ingannati da buoni modelli, qualsiasi cosa, da un’immagine 2D a una protesi 3D. Stanno migliorando e i protocolli di sicurezza per la gestione dei dati delle impronte digitali sono abbastanza forti (a patto che vengano seguiti), ma se sei davvero preoccupato che qualcuno possa accedere fisicamente al tuo telefono, le impronte digitali non sono il blocco più forte. Man mano che i sensori a ultrasuoni migliorano, tuttavia, probabilmente diventeranno più veloci e più sicuri e averli incorporati sotto il display è un vantaggio molto carino.

Crediti immagine: Impronta digitale (PSF), Impronta digitale della scena del crimine, sensore di impronte digitali capacitivo, Xiaomi Redmi Nota 3, lettore di impronte digitali, Qualcomm

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