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• Rolando Bobadilla

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Lector de huellas digitales Biometría Podríamos decir que los seres humanos tienen tarjetas de identificación integradas, muy fácilmente accesibles: sus huellas digitales, las cuales son diseños virtualmente únicos.

La gente tiene diminutos "valles y crestas" de piel en la punta de los dedos que eran de gran utilidad a los ancestros de la raza humana, pues les permitían asir cosas con mayor facilidad. Estos valles y crestas se forman por una combinación de factores genéticos y ambientales aleatorios, como la posición del feto en un momento particular y la composición y densidad exacta del líquido amniótico que lo rodea.

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Un lector de huella digital lleva a cabo dos tareas: 1) Obtener una imagen de su huella digital, y 2) Comparar el patrón de valles y crestas de dicha imagen con los patrones de las huellas que tiene almacenadas. Los dos métodos principales de obtener una imagen de una huella digital son por lectura óptica o lectura de capacitancia. Lectores Opticos Un lector óptico funciona con un dispositivo CCD (Charged Coupled Device), como el usado en las cámaras digitales, que tienen un arreglo de diodos sensible a la luz que generan una señal eléctrica en respuesta a fotones de luz. Cada diodo graba un pixel, un pequeño punto que representa la luz que le es reflejada. Colectivamente, la luz y perfiles oscuros forman una imagen de la huella leída. El proceso de lectura comienza cuando usted pone su dedo sobre la ventana del lector, el cual tiene su propia fuente de iluminación, típicamente un arreglo de LEDs, para iluminar las crestas de la huella digital. El CCD genera, de hecho, una imagen invertida del dedo, con áreas más oscuras que representan más luz reflejada (las crestas del dedo) y áreas más claras que representan menos luz reflejada (los valles entre las crestas).

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Antes de comparar la información obtenida con la almacenada, el procesador del lector se asegura de que el CCD ha capturado una imagen clara. Verifica la oscuridad promedio de los pixeles, o los valores generales en una pequeña muestra, y rechaza la lectura si la imagen general es demasiado oscura o demasiado clara. Si la imagen es rechazada, el lector ajusta el tiempo de exposición para dejar entrar más o menos luz, e intenta leer la huella de nuevo.

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Si el nivel de luz es adecuado, el lector revisa la definición de la imagen (que tan precisa es la imagen obtenida). El procesador busca varias lineas rectas que se mueven horizontal y verticalmente sobre la imagen, y si esta tiene buena definición, una línea que corre perpendicular a las crestas será hecha de secciones alternantes de pixeles muy claros y muy oscuros. Lectores de Capacitivos Nuestra piel es eléctricamente conductora, y cuando acercamos el dedo el campo eléctrico cambia, en concreto aumentando con la distancia. El sensor es un circuito integrado de silicio cuya superficie está cubierta por un gran número de elementos transductores. El sensor detecta crestas de nuestras huellas y viceversa, lo que nos da el patrón. Cuando la piel está dura o hay humedad, el dieléctrico varía y hace que las muestras no se obtengan tan precisas.

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Básicamente tenemos las dos placas conductoras que varían sus valores. El escáner recibirá un valor en su capacitancia que dependerá de la distancia a la que esté la huella. Para esto el sistema se marca su propio valor de referencia. Al final el mecanismo no es muy distinto al anterior, salvo que unos emplean la luz para calcular la diferencia entre los valles de la huella y estos utilizan la variación en el campo eléctrico.

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Los lectores capacitivos de huella digital generan una imagen de las crestas y valles que conforman una huella digital, pero en vez de hacerlo con luz, los capacitores utilizan corriente eléctrica. El diagrama de abajo muestra un ejemplo de sensor capacitivo. El sensor está hecho de uno o más chips que contienen un arreglo de pequeñas celdas. Cada celda incluye dos placas conductoras, cubiertas con una capa aislante.

Las celdas son más pequeñas que el ancho de una cresta del dedo. El sensor es conectado a un integrador, un circuito eléctrico construido sobre la base de un amplificador operacional inversor que altera un flujo de corriente. La alteración se basa en el voltaje relativo de dos fuentes, llamado la terminal inversora y la terminal no-inversora. En este caso, la terminal noinversora es conectada a tierra, y la terminal inversora es conectada a una fuente de voltaje de referencia y un bucle de retroalimentación que incluye las dos placas conductoras, que funcionan como un capacitor, esto es, un componente que puede almacenar una carga. La superficie del dedo actua como una tercera placa capacitora, separada por las capas aislantes en la estructura de la celda y, en el caso de los valles de la huella, una bolsa de aire.

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Al variar la distancia entre las placas capacitoras (moviendo el dedo más cerca o más lejos de las placas conductoras), se cambia la capacitancia (o habilidad para almacenar una carga) total de el capacitor. Gracias a esta cualidad, el capacitor en una celda bajo una cresta tendrá una capacitancia más grande que el capacitor en una celda bajo un valle. Ya que la distancia a el dedo altera la capacitancia, la cresta de un dedo resultará en una salida de voltaje diferente a la del valle de un dedo.

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El procesador del lector lee esta salida de voltaje y determina si es característico de una cresta o un valle. Al leer cada celda en el arreglo de sensores, el procesador puede construir una imagen de la huella, similar a la imagen capturada por un lector óptico.

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La principal ventaja de un lector capacitivo es que requiere una verdadera forma de huella digital y no sólo un patrón de luz y oscuridad que haga la impresión visual de una huella digital. Esto hace que el sistema sea más difícil de engañar. Adicionalmente, al usar un chip semiconductor en vez de una unidad CCD, los lectores capacitivos tienden a ser más compactos que los ópticos.

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Análisis Suponemos que los lectores de huella digital típicamente empalman varias imágenes de huellas digitales para encontrar una que corresponda. En realidad, este no es un modo práctico para comparar las huellas digitales. Una imagen borrosa puede hacer que dos imágenes de la misma huella se vean bastante diferentes, así que raramente se podrá obtener un empalme perfecto. Adicionalmente, utilizar la imagen completa de la huella digital en un análisis comparativo utiliza muchos recursos del procesador, y además hace más sencillo robar los datos impresos de la huella de alguien.

En vez de esto, la mayoría de los lectores compara rasgos específicos de la huella digital, generalmente conocidos como minutiae (pequeños detalles característicos). Típicamente, los investigadores humanos y computadoras se concentran en puntos donde las líneas de las crestas terminan o donde se separan en dos (bifurcaciones). Colectivamente estos y otros rasgos distintivos se llaman typica.

El software del sistema del lector utiliza algoritmos altamente complejos para reconocer y analizar estas minutiae. La idea básica es medir las posiciones relativas de la minutiae. Una manera simple de pensar en esto es considerar las figuras que varios minutia forman cuando dibuja líneas rectas entre ellas. Si dos imágenes tienen tres terminaciones de crestas y dos bifurcaciones formando la misma figura dentro de la misma dimensión, hay una gran probabilidad de que sean de la misma persona. 11

Para obtener una coincidencia, el sistema del lector no necesita encontrar el patrón entero de minutiae en la muestra y en la imagen almacenada, simplemente debe encontrar un número suficiente de patrones de minutiae que ambas imágenes tengan en común. El número exacto varía de acuerdo a la programación del lector. Ventajas Generales Las ventajas de un sistema biométrico de huella digital son que los atributos físicos de una persona suelen ser difíciles de falsificar, uno no puede adivinar una huella digital como adivina un password, no puede perder sus huellas digitales como pierde una llave y no puede olvidar sus huellas digitales como puede olvidar un password.

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Para hacer los sistemas de seguridad más confiables, es una buena idea combinar el análisis biométrico con un medio convencional de identificación, como un password o una tarjeta. Muchos lectores de huella además pueden verificar una tarjeta inteligente o una tarjeta mifare (tarjeta inteligente sin contacto) en donde se almacene la huella digital del usuario. El lector coteja que la huella codificada en la tarjeta sea la misma que se está poniendo sobre el lector, proporcionando un grado mayor de seguridad y eliminando las limitaciones de espacio de almacenamiento de huellas en un servidor, pues se pueden emitir credenciales con huellas codificadas de manera infinita.

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Cada día se implementan más y más nuevas soluciones con lectores de huella digital, por lo que en un futuro cercano será una tecnología utilizada por una gran proporción de la gente. Si desea aprovechar esta nueva tendencia es el momento indicado, llame a uno de nuestros Ejecutivos de Ventas para conocer la gama completa de lectores de huella digital que podemos ofrecerle.

ARDUINO Lector de Huella Digital 071405

lector de huella digital El sensor biométrico de huella digital es ideal para realizar un sistema capaz de proteger lo que tu requieras por medio del análisis de tu huella digital. El sistema realiza procesamiento digital de imágenes interno con un DSP además de incluir capacidades de comparación en base de datos y actualización de la misma. El dispositivo funciona con el protocolo serial, por lo que puede ser utilizado con cualquier microcontrolador o tarjeta de desarrollo. 15

lector de huella digital El dispositivo tiene la capacidad de almacenar hasta 162 huellas dactilares en su memoria FLASH interna. El LED del dispositivo se ilumina cada que se encuentra tomando imágenes en busca de huellas digitales.             

-Modelo: 071405 -Voltaje de alimentación: 3.6V – 6V -Corriente de operación: 100mA – 150mA -Interfaz: UART TTL -Modo de paridad de huella: 1:1 1:N -Baud Rate: 9600*N -N = 1 a 12 (Por defecto es 6) -Tiempo de adquisición menor a 1 segundo -5 Niveles de seguridad -Dimensión de la ventana: 14x18mm -Entorno de trabajo: -10ºC a 40ºC (Humedad Relativa 40% a 85%) -Dimensiones: 5.5 x 2.1 x 2.0 cm -Peso: 22g

Para poder utilizar el dispositivo es necesario guardar las huellas en la base de datos del mismo. Estas huellas se les asigna un ID. Posteriormente se puede iniciar la secuencia de lectura y comparación para verificar las huellas de los usuarios y así poder discernir y ejecutar acciones en base al resultado. 16

Para utilizar el código de ejemplo es necesario primero tomar en cuenta que los cables del dispositivo no tienen acoplado ningún conector por lo que se recomienda soldar pines macho o pines hembra, ya que los headers de arduino o de un protoboard no hacen bien contacto y son motivo de que el dispositivo no funcione correctamente!.

lector de huella digital

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lector de huella digital

Conexiones: GND : Negro Pin D2 : Verde Pin D3: Blanco 5V: Rojo

Primero procedemos a descargar la biblioteca para Arduino del siguiente link: https://github.com/adafruit/Adafruit-Fingerprint-Sensor-Library Una vez descargada, se descomprime la biblioteca y se guarda dentro de: C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries\ Es necesario renombrar la carpeta de la biblioteca en caso de que se encuentre con un nombre diferente que el archivo “.cpp” que se encuentra en la misma. Abrimos el IDE de Arduino y seleccionamos Archivo-Ejemplos- y buscamos la biblioteca que acabamos de instalar y seleccionamos el ejemplo de enroll. En este ejemplo primero identificara si el sensor se encuentra conectado. Si lo detecta primero preguntara una ID para asignarla a la huella a introducir.

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lector de huella digital

Una vez enviado el ID deseado ponemos la huella en el sensor, la retiramos y la volvemos a poner para tomar una captura redundante de 2 imágenes. Podemos seguir este proceso para dar de alta en la base de datos del dispositivo todas las huellas que se requieran, ya que estas se guardan en la memoria interna del mismo.

lector de huella digital 19

Una vez dadas de altas las huellas, se puede cargar el ejemplo fingerprint, este lee la huella del sensor y nos dice que tan coherente es un resultado con su base de datos, siempre y cuando haya sido un resultado positivo, si no encuentra huella, no envía nada.

lector de huella digital

APENDICE El sensor funciona a 57600 baudios, se puede configurar pero esta es la velocidad por defecto, al hacer uso del serial, el arduino utiliza la biblioteca de serial por software. 1

#include

Si se requiere cambiar de pines el serial por software se puede hacer en la siguiente instrucción: 1

SoftwareSerial mySerial(2, 3);

Para el ejemplo de fingerprint, si se requieres que el arduino ejecute una accion al haber encontrado una huella, es necesario indicarlo en esta seccion de codigo: 1 2 3

Serial.print("Found ID #"); Serial.print(finger.fingerID); Serial.print("With confidence of"); 20

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Serial.println(finger.confidence); // Escribir el codigo aqui return finger.fingerID;

ANEXO

Features:

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Secure your project with biometrics - this all-in-one optical fingerprint sensor will make adding fingerprint detection and verification super simple. These modules are typically used in safes - there's a high powered DSP chip that does the image rendering, calculation, feature-finding and searching. Connect to any microcontroller or system with TTL serial, and send packets of data to take photos, detect prints, hash and search. You can also enroll new fingers directly - up to 162 finger prints can be stored in the onboard FLASH memory. There's a red LED in the lens that lights up during a photo so you know its working. There are basically two requirements for using the optical fingerprint sensor. First is you'll need to enroll fingerprints - that means assigning ID #'s to each print so you can query them later. Once you've enrolled all your prints, you can easily 'search' the sensor, asking it to identify which ID (if any) is currently being photographed. You can enroll using the windows software (easiest and neat because it shows you the photograph of the print) or with the Arduino sketch (good for when you don't have a windows machine handy or for on-the-road enrolling)

Enrolling new users with Windows The easiest way to enroll a new fingerprint is to use the Windows software. The interface/test software is unfortunately windows-only but you only need to use it once to enroll, to get the fingerprint you want stored in the module. First up, you'll want to connect the sensor to the computer via a USB-serial converter. The easiest way to do this is to connect it directly to the USB/Serial converter in the Arduino. To do this, you'll need to upload a 'blank sketch' this one works well: // this sketch will allow you to bypass the Atmega chip // and connect the fingerprint sensor directly to the USB/Serial // chip converter. // Red connects to +5V // Black connects to Ground 21

// White goes to Digital 0 // Green goes to Digital 1 void setup() {} void loop() {} Wire up the sensor as described in the sketch comments after uploading the sketch. Since the sensor wires are so thin and short, we stripped the wire a bit and melted some solder on so it made better contact but you may want to solder the wires to header or similar if you're not getting good conteact. When you plug in the power, you should see the red LED blink to indicate the sensor is working.

SFGDemo Software download: http://www.divshare.com/download/18481583-6ec

Start up the SFGDemo software and click Open Device from the bottom left corner. Select the COM port used by the Arduino

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And press OK when done. You should see the following, with a blue success message and some device statistics in the bottom corner. You can change the baud rate in the bottom left hand corner, as well as the "security level" (how sensitive it is) but we suggest leaving those alone until you have everything running and you want to experiment

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Lets enroll a new finger! Click the Previewcheckbox and press the Enroll button next to it (Con Enroll means 'Continuous' enroll, which you may want to do if you have many fingers to enroll). When the box comes up, enter in the ID # you want to use. You can use

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up to 162 ID numbers.

The software will ask you to press the finger to the sensor

You can then see a preview (if you cliecked the preview checkbox) of the fingerprint

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You will then have to repeat the process, to get a second clean print. Use the same finger! On success you will get a notice

If there's a problem such as a bad print or image, you'll have to do it again

Searching with the software Once you have the finger enrolled, it's a good idea to do a quick test to make sure it can be found in the database. Click on theSearch button on the right hand side When prompted, press a different/same finger to the sensor If it is the same finger, you should get a match with the ID #

If it is not a finger in the database, you will get a failure notice

Wiring for use with Arduino Once you've tested the sensor, you can now use it within a sketch to verify a fingerprint. We'll need to rewire the sensor. Disconnect the green and white wires and plug the green wire into digital 2 and the white wire to digital 3. You can change these pins later but for 26

now, use the default pins. Since the sensor wires are so thin and short, we stripped the wire a bit and melted some solder on so it made better contact but you may want to solder the wires to header or similar if you're not getting good contact. When you plug in the power, you should see the red LED blink to indicate the sensor is working.

Next, To download click the DOWNLOADS button in the top right corner, rename the uncompressed folder Adafruit_Fingerprint. Check that the Adafruit_Fingerprint folder contains Adafruit_Fingerprint.cpp and Adafruit_Fingerprint.h Place theAdafruit_Fingerprint library folder your /libraries/ folder. You may need to create the libraries subfolder if its your first library. Restart the IDE. Once you've restarted you should be able to select the File→Examples→Adafruit_Fingerprint→fingerprint example sketch. Upload it to your Arduino as usual. Open up the serial monitor at 9600 baud and when prompted place your finger against the sensor that was already enrolled. You should see the following:

The 'confidence' is a score number (from 0 to 255) that indicates how good of a match the print is, higher is better. Note that if it matches at all, that means the sensor is pretty confident so you don't have to pay attention to the confidence number unless it makes sense for high security applications. If you want to have a more detailed report, change the loop() to run getFingerprintID() instead of getFingerprintIDez() - that will give you a detailed report of exactly what the sensor is detecting at each point of the search process.

Enrolling with Arduino We did put together a simple sketch for enrolling a new finger via Arduino - its not as easy to use as the Windows program but it does work. Run the File→Examples→Adafruit_Fingerprint→enroll sketch and upload it to the Arduino,

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use the same wiring as above. When you open up the serial monitor, it will ask for you to type in the ID to enroll - use the box up top to type in a number and click Send

Then go through the enrollment process as indicated. When it has successfully enrolled a finger, it will print Stored!

Don't forget to do a search test when you're done enrolling to make sure its all good!

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Package Contents 100% Brand New 1 x Optical Fingerprint Sensor Module All-in-one fingerprint sensors For Arduino 1 x cable

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