Qu'est-ce que le système d'identification automatique des empreintes digitales et comment ça marche ?

Système automatisé d'identification d'empreintes digitales – Modules et applications

Introduction au système d'identification d'empreintes digitales

Le système d'identification des empreintes digitales ou dactyloscopie est un processus unique d'identification en comparant les empreintes digitales des individus . Il a utilisé le fait qu'il n'y a pas deux individus qui ont des modèles de doigts similaires. C'est l'une des techniques largement utilisées pour obtenir des informations sur une personne et c'est un moyen simple et pratique d'identifier une personne.

Figure 1 :Types d'empreintes digitales

Chaque peau de doigt humain a un motif de lignes sombres (crêtes) avec des lignes blanches (vallées) entre elles. Les points auxquels la structure de la crête change sont appelés minuties. Chaque doigt humain a un motif de crête différent. Ces motifs peuvent être des arches (où les crêtes entrent et sortent des mêmes côtés), des boucles (où les crêtes entrent d'un côté et sortent de l'autre) et des verticilles (cercles ou mélanges de différents motifs)

Les empreintes digitales peuvent être obtenues à l'aide de deux méthodes :la méthode d'identification chimique et automatique

Dans le premier cas, une surface est pulvérisée avec différents produits chimiques comme le cyanoacrylate, la ninhydrine, la poudre magnétique, etc. et les motifs d'empreintes digitales peuvent ensuite être soulevés à l'aide d'un ruban adhésif transparent. Dans ce dernier cas, les images d'empreintes digitales sont acquises par différents capteurs tels que les capteurs capacitifs (obtiennent une valeur de pixel basée sur la capacité des crêtes d'empreintes digitales), les scanners optiques (utilisent des prismes pour détecter les changements de réflectance de la lumière par chaque crête ou vallée) et le scanner thermique ( mesure les différences de température dans le temps pour créer une image numérique).

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Traitement d'images numériques dans le système d'identification d'empreintes digitales

Les étapes de base du traitement d'images numériques dans l'identification des empreintes digitales impliquent l'acquisition, le stockage et l'analyse des données d'empreintes digitales.

La première étape consiste à acquérir des images d'empreintes digitales à partir de différents capteurs, tels que des capteurs optiques ou capacitifs. Le dispositif à couplage de charge présent dans le scanner optique se compose de diodes sensibles à la lumière qui émettent des signaux électriques lorsqu'elles sont éclairées. Ces minuscules points lorsqu'ils touchent un point cible forment les pixels et un tableau de pixels forment l'image. Une fois le doigt posé sur le moniteur, l'image est acquise en éclairant les arêtes du doigt.

La deuxième étape consiste à stocker et à traiter les images en suivant les étapes ci-dessous.

• Segmentation des images :Cela implique la suppression des caractéristiques indésirables de l'image acquise. La procédure suivie est le seuil, dans lequel les pixels ayant une intensité (valeur de niveau de gris) supérieure à un seuil particulier sont pris en compte, tandis que ceux ayant une intensité inférieure à la valeur de seuil sont supprimés ou supprimés.
• Normalisation des images :Il s'agit d'obtenir un motif d'intensité uniforme pour toute l'image. Ceci est fait pour que les pixels de l'image soient dans une plage de valeurs de gris souhaitée
• Orientation de l'image :L'image est formée en calculant l'orientation en chaque point. L'orientation est à son tour déterminée en calculant la moyenne du vecteur orthogonal au gradient de chaque pixel dans les directions X et Y.
• Filtrage d'images  :Cela implique l'utilisation de diverses techniques telles que les filtres Gabor ou Butterworth pour supprimer les bruits indésirables.
• Binarisation d'images :Cela implique la conversion de l'image filtrée en image binaire en utilisant la technique de seuillage, pour améliorer le contraste. Il utilise une technique de seuillage global, dans laquelle la valeur de pixel supérieure au seuil est définie sur 1 et la valeur de pixel inférieure au seuil est définie sur 0.
• Amincissement de l'image  :Ceci est fait pour préserver la connectivité des crêtes et implique l'élimination des pixels de premier plan.

La troisième étape consiste à analyser les images, en extrayant des détails minutieux de l'image traitée, puis en comparant ces détails avec ceux des modèles déjà stockés. Ceci est réalisé en calculant le nombre de croisements (la moitié de la somme des différences) entre une paire de pixels dans un voisinage à huit connexions. Cela donne une identification unique pour chaque caractéristique de l'empreinte digitale.

Modules d'empreintes digitales

Pour réaliser l'identification des empreintes digitales à l'aide d'un microcontrôleur, deux types de modules d'empreintes digitales peuvent être utilisés :SM630 et R305 .

Laissez-nous avoir une brève idée des deux.

a. R305 :

Figure 2 :Lecteur d'empreintes digitales R305

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Il s'agit d'un module compatible Transistor Transistor Logic (TTL) à 4 broches, qui communique avec le microcontrôleur via une communication série UART. Alors que la broche TD se connecte à la broche RXD du microcontrôleur, RD la broche se connecte à la broche TXD du microcontrôleur. Il prend en charge la communication série asynchrone semi-duplex avec un débit en bauds par défaut de 57 600 bps (le débit en bauds acceptable peut être compris entre 9 600 et 115 200 bps).

La trame transférée est une trame de 10 bits avec un bit de démarrage de bas niveau, une commande ou des données de 8 bits et un bit d'arrêt. Une fois sous tension, il faut environ 500 millisecondes pour l'initialisation. Les ressources système se composent d'une mémoire de 512 octets, définie comme un bloc-notes et de deux tampons de fichiers de caractères de 512 octets.

b. SM630 :

Figure 3 :lecteur d'empreintes digitales SM630

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Il est similaire à R305 en termes de configuration des broches et de technique de communication utilisée. Les caractéristiques uniques incluent un algorithme d'empreintes digitales auto-développé, un mécanisme d'ajustement des paramètres auto-adaptatif, un faible coût et une faible consommation d'énergie, une conception intégrée facile à utiliser et portable. Il se compose de 768 modèles d'empreintes digitales.

Ici, nous allons utiliser le capteur d'empreintes digitales R305 de Sunrom qui est connecté à une carte d'interface, 1125. Il se compose de trois boutons - AJOUTER, VIDE et RECHERCHER. Soit ces boutons peuvent être utilisés, soit des commandes externes peuvent être envoyées à la carte depuis le microcontrôleur.

Dans le circuit ci-dessous, nous connectons la carte du capteur d'empreintes digitales au microcontrôleur 8051, AT89S51 via une communication série. Le résultat du processus d'identification s'affiche sur l'écran LCD.

Une fois que la commande ADD est envoyée depuis le microcontrôleur, l'empreinte digitale est ajoutée à la base de données et l'ID correspondant est renvoyé au microcontrôleur et affiché sur l'écran LCD. En cas d'erreur, un code (0xFF) est envoyé et le message d'erreur s'affiche sur l'écran LCD.

Une fois que la commande EMPTY est envoyée depuis le microcontrôleur, toutes les empreintes digitales ajoutées sont supprimées de la base de données. Le code de réponse 0xCC indique que l'exécution est réussie, tandis que le code de réponse 0xFF indique une erreur.

Une fois la commande SEARCH envoyée depuis le microcontrôleur, l'ID correspondant à l'empreinte digitale est envoyé en tant que code de réponse depuis le microcontrôleur et l'ID s'affiche sur l'écran LCD. En cas d'erreur, le code de réponse 0xFF est renvoyé.

Applications du système d'identification d'empreintes digitales

1. Scènes de crime :application majeure du système d'identification d'empreintes digitales est d'identifier les criminels impliqués dans n'importe quel crime. L'une des principales preuves recherchées sur les scènes de crime sont les empreintes digitales sur les objets trouvés. Cela aide à trouver les criminels sur la base des empreintes digitales.
2. Organisations :cette technique est utilisée pour identifier les membres d'une organisation en fonction de leur numéro d'identification unique. Cela garantit que seules les personnes autorisées peuvent entrer dans la zone sécurisée de l'Organisation et non aucun intrus. Il tient également compte de la fréquentation de l'individu et du temps passé à l'intérieur du lieu.
3. Épiceries :cette technique est utile pour reconnaître et facturer la carte de crédit ou de débit d'un utilisateur déjà enregistré.

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