หลักการทำงาน Fingerprint

หลักการทำงาน Fingerprint

หลักการทำงานของ Fingerprint

หลายท่านอยากจะทราบแล้วว่าการทำงานของเจ้าเครื่องตรวจสอบลายนิ้วมือนั้นมีหลักการทำงานอย่างไร และมีความน่าเชื่อถือมากขนาดไหน แล้วมันดีกว่าระบบรักษาความปลอดภัยอย่างอื่นอย่างนั้นหรือ ถ้าอย่างนั้นเรามาดูกันเลยครับว่าเจ้าเครื่องนี้มันตรวจสอบลายนิ้วมือได้ชัวร์จริงหรือเปล่า.....
บริเวณปลายนิ้วมือของมนุษย์โดยทั่วไปจะเห็นลายนิ้วมือที่มีลักษณะประกอบไปด้วยเส้น 2 ลักษณะคือ เส้นนูน (Ridges) และ เส้นร่อง (Furrows) ซึ่งเส้นทั้ง 2 ลักษณะจะอยู่สลับกันไปตลอด

หลายท่านอยากจะทราบแล้วว่าการทำงานของเจ้าเครื่องตรวจสอบลายนิ้วมือนั้นมีหลักการทำงานอย่างไร และมีความน่าเชื่อถือมากขนาดไหน แล้วมันดีกว่าระบบรักษาความปลอดภัยอย่างอื่นอย่างนั้นหรือ ถ้าอย่างนั้นเรามาดูกันเลยครับว่าเจ้าเครื่องนี้มันตรวจสอบลายนิ้วมือได้ชัวร์จริงหรือเปล่า.....
บริเวณปลายนิ้วมือของมนุษย์โดยทั่วไปจะเห็นลายนิ้วมือที่มีลักษณะประกอบไปด้วยเส้น 2 ลักษณะคือ เส้นนูน (Ridges) และ เส้นร่อง (Furrows) ซึ่งเส้นทั้ง 2 ลักษณะจะอยู่สลับกันไปตลอด

1 จุดลักษณะสำคัญบนลายนิ้วมือ (Characteristics) คือ ตำหนิต่างๆ บนลายนิ้วมือ สามารถแบ่งได้เป็น 2ลักษณะดังนี้

1.1 ตำหนิและลักษณะต่างๆ ของลายเส้นทั่วๆ ไปเช่น เส้นตรง, เส้นโค้ง, จุด, เส้นแตก, เส้นวกกลับ, เส้นเวียน, เส้นขาด, เส้นทะเลสาบ, เส้น 2 เส้นมาพบกัน>
1.2 ลักษณะพิเศษบางอย่าง เช่น
- ไบฟูร์เคชัน คือ เส้นขอบหนึ่งที่ได้ถูกแยกออกเป็น 2 เส้นหรือมากกว่า 2 ส้น
- ไดเวอร์เจนซ์ คือ เส้นขอบที่ได้วิ่งขนานกันมาหรือเกือบจะขนานและได้แยก ถ่างออกไป
- จุดมินูเทีย (Minutiae) คือ จุดบนปลายเส้นหยุดหรือเส้นแยก

จากรูปที่1 อธิบายความสัมพันธ์ของเส้นต่างๆได้ดังนี้

  1 และ 2 เป็นไบฟูร์เคชัน
  2 และ 3 เป็นไบฟูร์เคชัน
  4 เป็น เส้นตรง
  5 และ 6 เป็นไบฟูร์เคชัน
  7 และ 8 เป็นไบฟูร์เคชัน
  9 เป็น จุดมินูเทีย
10 เป็น เส้นวกกลับ

1.3 คำจำกัดความที่สำคัญบนลายนิ้วมือ
เป็นการอธิบายคุณลักษณะหลักสำคัญใหญ่ๆ ที่ต้องศึกษาและทำความเข้าใจเพราะมีคุณ ประโยชน์ที่ แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของแต่ละลายนิ้วมือซึ่งมีอยู่ 4 ข้อ ได้แก่
- เส้นขอบ (Type Line) - สันดอน (Delta)
- จุดใจกลาง (Core)
- บริเวณลายนิ้วมือที่อยู่ภายใน (Pattern Area)


หลักการวิเคราะห์ลายนิ้วมือ

การวิเคราะห์ลายนิ้วมือของบุคคลโดยทั่วไปนั้น จะเริ่มด้วยการนำลายนิ้วมือของแต่ละบุคคลแต่ละนิ้ว มาหาจุดลักษณะเฉพาะที่สำคัญกระบวนการแรกเริ่มของการตรวจพิสูจน์ลายนิ้วมือคือ การอ่านภาพลายนิ้วมือเข้ามาเก็บไว้ในหน่วยความจำถาวรซึ่งในส่วนนี้จะใช้ EEPROM เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลไว้ โดยข้อมูลที่อ่านหรือสแกนเข้ามานั้นจะนำมาผ่านการประมวลผล (Processing) ก่อนแล้วจึงเก็บข้อมูลนั้นไว้ ซึ่งข้อมูลนี้จะถูกเก็บไว้เป็นต้นแบบหรือรหัสของผู้ใช้แต่ละคนในขั้นตอนก่อนที่จะนำลายนิ้วมือเข้าไปเก็บนั้นจะต้องผ่านขั้นตอนของการประมวลผล(Pre-Processing) ก่อนในกระบวนการนี้จะทำให้ภาพที่ได้รับกรสแกนเข้ามาเกิดความสมบูรณ์มากขึ้นเพราะเมื่อเครื่องได้รับการสแกนภาพเข้ามาแล้ว ภาพที่อ่านได้อาจไม่ชัดเจน พร่าเลือน ก็จะทำให้การประมวลผลในขั้นตอนถัดไปทำได้ด้วยความยากลำบากหรือทำไม่ได้ ซึ่งจะทำให้ผลที่ได้ก็อาจไม่ถูกต้องตามที่ควรจะเป็น เมื่อเกิดปัญหาเช่นนี้ในกระบวนการนี้จึงได้มีการกระทำหลายกระบวนการด้วยกันคือการกำจัดสัญญาณรบกวน, การปรับความมืดสว่างและความแตกต่างของตัวภาพและฉากของภาพ, การแปลงภาพเป็นภาพสองระดับ (Binary), การทำให้เส้นลายนิ้วมือบาง(Thinning), การปรับภาพหลังจากแปลงภาพเป็นสองระดับ, การหาค่าThreshold ของการปรับภาพเป็นภาพสองระดับและอื่นๆอีกมาก ซึ่งกระบวนการจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับว่าตัวอุปกรณ์นั้นมีการอ่านค่าลายนิ้วมือที่ได้ภาพออกมาละเอียดและสมบูรณ์แค่ไหนเมื่อได้ลายนิ้วมือที่ผ่านการประมวลผลแล้ว ก็จะนำข้อมูลหรือภาพนี้ไปจัดเก็บในหน่วยความจำถาวร(EEPROM) ซึ่งสามารถลบข้อมูลใหม่ด้วยไฟฟ้า โดยภาพที่ถูกจัดเก็บไว้นี้จะถูกเก็บไว้เพื่อใช้ในการเปรียบเทียบกับลายนิ้วมือที่ได้รับการสแกนเข้ามาเมื่อนำตัวอุปกรณ์นี้ไปใช้งานรูปที่2 แสดงกระบวนการทำงานของการเริ่มใช้งานจากรูปที่2 เริ่มด้วยการสแกนลายนิ้วมือเข้ามาแล้วนำภาพที่ได้ผ่านการประมวลผลซึ่งจะได้ภาพที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นแล้วจึงเก็บภาพนั้นไว

 

จากรูปที่ 2 เริ่มด้วยการสแกนลายนิ้วมือเข้ามาแล้วนำภาพที่ได้ผ่านการประมวลผลซึ่งจะได้ภาพที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นแล้วจึงเก็บภาพนั้นไว้หลังจากเก็บภาพไว้แล้วนั้นก็มาถึงขั้นตอนการนำไปใช้งาน เมื่อตัวอุปกรณ์ได้ถูกบันทึกหรือเก็บลายนิ้วมือของผู้ที่จะนำไปใช้แล้วขั้นตอนในการใช้ก็จะคล้ายกับตอนอ่านลายนิ้วมือเข้ามาเก็บไว้เพียงแต่การอ่านเข้ามาครั้งนี้ข้อมูลที่ได้จะถูกนำไปเก็บไว้ที่หน่วยความจำชั่วคราว (RAM) ซึ่งหลังจากสแกนเข้ามาแล้วประมวลผลแล้วก็จะทำการเก็บข้อมูลไว้ที่ส่วนของหน่วยความจำชั่วคราว ส่วนในขั้นตอนถัดไปก็จะนำข้อมูลที่เก็บอยู่ในส่วนของหน่วยความจำถาวร กับส่วนที่เก็บอยู่ในหน่วยความจำชั่วคราวนั้นมาทำการเปรียบเทียบกัน (Matching)เมื่อได้ผลแล้วก็จะแจ้งผลให้ผู้ใช้ทราบว่ามีความเหมือนกันมากน้อยแค่ไหน

จากรูปที่ 3 จะแสดงให้เห็นถึงกระบวนการเปรียบเทียบลายนิ้วมือที่ได้รับการสแกนเข้ามา โดยเริ่มที่ การสแกนภาพเข้ามา แล้วทำการประมวลผลขั้นตอนเดียวกันกับการจัดเก็บตอนแรกแล้วนำภาพที่เก็บไว้ใน ตอนแรกมาเปรียบเทียบกับภาพที่สแกนเข้ามา ณ ตอนนั้นเพื่อเปรียบเทียบว่ามีความเหมือนหรือแตกต่างมา เพียงใดทั้ง 2ขั้นตอนนั้นต้องผ่านการประมวลผลซึ่งจะทำให้ได้ภาพที่มีประสิทธิภาพในการเปรียบเทียบมาขึ้นซึ่งขั้นตอนนี้มีหลักการและทฤษฎีมากมายที่ต้องทำความเข้าใจและศึกษาเป็นตัวอย่างในการทำการประมวลผลภาพก่อนทำขั้นตอนอื่นซึ่งผลที่ได้จากการทำจะทำให้ได้จุดลักษณะเฉพาะซึ่งจุดเหล่านี้เองจะเป็นสิ่งในการเปรียบเทียบลายนิ้วมือของแต่ละคนหรือกล่าวได้ว่าเป็นตัวบ่งชี้ความแตกต่างของนิ้วแต่ละคน

จากรูปที่ 4 ได้แสดงถึงจุดลักษณะเฉพาะได้ถึง 37 จุด ซึ่งถือเป็นลักษณะพิเศษของลายนิ้วมือแต่ละนิ้วแต่ละคนไม่มีการซ้ำกันได้เลย ในการเปรียบเทียบลายนิ้วมือจริงๆ นั้นระบบจะใช้เพียง 8 จุดก็เพียงพอแล้วที่จะใช้ยืนยันตัวบุคคลได้แล้วครับ

 

หลักการทำงานของ RFID (Radio Frequency Identification)

RFID เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่กำลังมีบทบาทและ ความสำคัญเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วการประยุกต์เทคโนโลยี RFID มีรูปแบบหลากหลายด้วยจุดประสงค์ที่แตกต่างกัน แต่อยู่บนหลักการพื้นฐานเดียวกัน นั่นคือการใช้คลื่น ความถี่วิทยุเพื่อการระบุอัตลักษณ์ของวัตถุหรือเจ้า ของวัตถุที่ติดป้าย RFID แทนการระบุด้วยวิธีการอื่น ซึ่ง วิธีการนี้จะช่วยอำนวยความสะดวกและเพิ่มประสิทธิ ภาพได้ดีกว่า เทคโนโลยี RFID สามารถนำมาประยุกต์ใช้ร่วมกับ Fingerprint ได้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการทำงานและเพิ่มระดับความปลอดภัยให้กับระบบได้อีกด้วย

RFID ย่อมาจาก Radio Frequency Identification

เป็น ระบบระบุลักษณะของวัตถุด้วยคลื่นความถี่วิทยุที่ได้ถูกพัฒนา มาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1980 มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อนำไปใช้งาน แทนระบบบาร์โค้ด (Barcode) โดยจุดเด่นของ RFID อยู่ที่ การอ่านข้อมูลจากแท็ก (Tag) ได้หลายๆ แท็กแบบไร้สัมผัสและ สามารถอ่านค่าได้แม้ในสภาพที่ทัศนะวิสัยไม่ดี ทนต่อความเปียกชื้น แรงสั่นสะเทือน การกระทบกระแทก สามารถอ่านข้อมูลได้ ด้วยความเร็วสูง โดยข้อมูลจะถูกเก็บไว้ในไมโครชิปที่อยู่ในแท็ก ในปัจจุบันได้มีการนำ RFID ไปประยุกต์ใช้งานในด้านอื่นๆ นอกเหนือจากนำมาใช้แทนระบบบาร์โค้ดแบบเดิม เช่น ใช้ในบัตร ชนิดต่างๆ เช่น บัตรสำหรับใช้ผ่านเข้าออกสถานที่ต่างๆ บัตรที่จอดรถ ตามศูนย์การค้าต่างๆ ที่เราอาจพบเห็นอยู่ในรูป ของแท็กสินค้า มีขนาดเล็กจนสามารถแทรกลงระหว่างชั้น ของเนื้อกระดาษได้ หรือเป็นแคปซูลขนาดเล็กฝังเอาไว้ในตัว สัตว์เพื่อบันทึกประวัติต่างๆ เป็นต้น น่าสนใจกันแล้วใช่ไหม ครับว่า RFID มีหลัก ทำงานอย่างไร มีส่วนประกอบต่างๆ อะไรบ้าง และสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานอะไรได้บ้าง และประเทศไทย ของเรามีการพัฒนาระบบนี้บ้างหรือไม่ มาหาคำตอบกับบทความนี้ กันเลยนะครับ

 

ส่วนประกอบของระบบ RFID

ในระบบ RFID จะมีองค์ประกอบหลักๆ อยู่ 2 ส่วนด้วยกัน ส่วนแรกคือทรานสปอนเดอร์หรือแท็ก (Transponder/Tag) ที่ใช้ติดกับวัตถุต่างๆ ที่เราต้องการ โดยแท็กที่ว่าจะบันทึกข้อมูล เกี่ยวกับวัตถุชิ้นนั้นๆ เอาไว้ ส่วนที่สองก็คือเครื่องสำหรับอ่าน/ เขียนข้อมูลภายในแท็ก (Interrogator/Reader) ด้วยคลื่น ความถี่วิทยุ เพื่อความเข้าใจผมขอเปรียบเทียบกับระบบบาร์โค้ด เพื่อให้เห็นภาพชัดเจน แท็กในระบบ RFID ก็คือ ตัวบาร์โค้ด ที่ติดกันฉลากของสินค้า และเครื่องอ่านในระบบ RFID ก็คือ เครื่องอ่านบาร์โค้ด (Scanner) โดยข้อแตกต่างของทั้งสอง ระบบคือ ระบบ RFID จะใช้คลื่นความถี่วิทยุในการอ่าน/เขียน ส่วนระบบรหัสแท่งจะใช้แสงเลเซอร์ ในการอ่าน โดยข้อเสียของระบบบาร์โค้ด คือหลักการ อ่านเป็นการใช้แสงในการอ่าน แท็กบาร์โค้ด ซึ่งจะต้องอ่าน แท็กที่ไม่อะไรกับปกปิดหรือ ต้องอยู่ในเส้นตรงเดียวกับ ลำแสงที่ยิงจากเครื่องสแกน และอ่านได้ทีละแท็กในระยะใกล้ๆ แต่ระบบ RFID จะแตกต่างโดยสามารถอ่านแท็กได้ โดย ไม่ต้องเห็นแท็ก หรือแท็กนั้นซ้อนอยู่ภายในวัตถุและไม่จำเป็น ต้องอยู่ในเส้นตรงกับคลื่น เพียงอยู่ในบริเวณที่สามารถรับคลื่น วิทยุได้ก็สามารถอ่านข้อมูล ได้ และการอ่านแท็กในระบบ RFID ยังสามารถอ่านได้หลายๆ แท็กในเวลาเดียวกัน โดยระยะ ในการอ่านข้อมูลได้ไกลกว่าระบบบาร์โค้ดอีกด้วย

1. แท็ก (Tag)

โครงสร้างภายในของแท็กจะประกอบด้วย 2 ส่วนใหญ่ๆ ได้แก่ขดลวดขนาดเล็กซึ่งทำหน้าที่เป็น สายอากาศ (Antenna) สำหรับรับส่งสัญญาณคลื่นความถี่วิทยุ และสร้างพลังงาน ป้อนให้ส่วนของไมโครชิป (Microchip) ที่ทำหน้าที่เก็บข้อมูลของวัตถุเช่นรหัสสินค้า โดยทั่วไปตัวแท็กอาจอยู่ในชนิดทั้งเป็นกระดาษ แผ่นฟิล์ม พลาสติก มีขนาดและรูปร่างต่างๆ กันไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุที่จะนำเอาไปติด และมีหลายรูปแบบ เช่น ขนาดเท่าบัตรเครดิต เหรียญ กระดุม ฉลากสินค้า แคปซูล เป็นต้น ดังรูปที่ 2 แต่โดยหลักการ อาจแบ่งแท็กที่มีการใช้งานกันอยู่ 2 ชนิดใหญ่ๆ แต่ละชนิดก็จะมีความแตกต่างกันในแง่ของการใช้งานราคา โครงสร้างและหลักการทำงานอยู่ ซึ่งจะขอกล่าวถึงและอธิบายแยกเป็นหัวข้อดังนี้

 

Passive RFID Tags

แท็กชนิดนี้ไม่ต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟภายนอกใดๆ เพราะ ภายในแท็กจะมีวงจรกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำขนาดเล็กเป็นแหล่ง จ่ายไฟในตัวอยู่ทำให้การอ่านข้อมูลทำได้ไม่ไกลมากนักระยะ อ่านสูงสุดประมาณ 1 เมตร ขึ้นอยู่กับความแรงของเครื่องส่ง และคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้ ปกติแท็กชนิดนี้มักมีหน่วยความจำ ขนาดเล็กโดยทั่วไปประมาณ 16 ถึง 1,024 ไบต์ มีขนาด เล็กและน้ำหนักเบา ราคาต่อหน่วยต่ำ

 

Active RFID Tags

แท็กชนิดนี้จะต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟจากแบตเตอรี่ ภายนอก เพื่อจ่ายพลังงานให้กับวงจรภายในทำงาน แท็กชนิดนี้ มีหน่วยความจำภายในขนาดใหญ่ได้ถึง 1 เมกะไบต์ และ สามารถอ่านได้ในระยะไกลสูงสุดประมาณ 10 เมตร แม้ว่าแท็ก จะมีข้อดีอยู่หลายข้อแต่ก็มีข้อเสียด้วยเช่นกัน เช่น มีราคา ต่อหน่วยแพง มีขนาดค่อนข้างใหญ่ และมีระยะเวลาในการ
ทำงานที่จำกัด

 

2. เครื่องอ่าน (Reader)

โดยหน้าที่ของเครื่องอ่านก็คือ การเชื่อมต่อเพื่อเขียน หรืออ่านข้อมูลลงในแท็กด้วยสัญญาณความถี่วิทยุภายใน เครื่องอ่านจะประกอบด้วย เสาอากาศที่ทำจากขดลวดทองแดง เพื่อใช้รับส่งสัญญาณภาครับและภาคส่งสัญญาณวิทยุและวงจร ควบคุมการอ่าน-เขียนข้อมูล จำพวกไมโครคอนโทรลเลอร์ และส่วนของการติดต่อกับคอมพิวเตอร์ รูปที่ 5 แสดงโครงสร้างภายในเครื่องอ่าน โดยทั่วไปเครื่องอ่านจะประกอบด้วยส่วนประกอบหลักดังนี้

ภาครับและส่งสัญญาณวิทยุ
ภาคสร้างสัญญาณพาหะ
ขดลวดที่ทำหน้าที่เป็นสายอากาศ
วงจรจูนสัญญาณ
หน่วยประมวลผลข้อมูล และภาคติดต่อกับคอมพิวเตอร์

 

หน่วยประมวลข้อมูลที่อยู่ภายในเครื่อง อ่านมักใช้เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ ซึ่ง อัลกอริทึมที่อยู่ภายในโปรแกรมจะทำหน้าที่ ถอดรหัสข้อมูล (Decoding) ที่ได้รับและ ทำหน้าที่ติดต่อกับคอมพิวเตอร์ ลักษณะขนาด และรูปร่างของเครื่องอ่านจะแตกต่างกันไป ตามประเภทของการใช้งาน เช่น แบบมือถือ ขนาดเล็กหรือติดผนัง จนไปถึงขนาดใหญ่ เท่าประตู (Gate size) เป็นต้น

คลื่นพาหะในระบบ RFID

ในปัจจุบันคลื่นพาหะที่ใช้งานกันในระบบ RFID จะอย ในย่านความถี่ ISM (Industrial-Scientific-Medical) ซึ่งเป็น ย่านความถี่ที่กำหนดการใช้งานในเชิงอุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์ และการแพทย์ สามารถใช้งานได้โดยไม่ตรงกับย่านความถี่ ที่ใช้งานในการสื่อสารทั่วไป สำหรับคลื่นพาหะที่ใช้กันในระบบ RFID อาจแบ่งออกได้เป็น 3 ย่านความถี่ใช้งานหลัก ได้แก่

 

ย่านความถี่ต่ำ (Low Frequency: LH) ต่ำกว่า 150 kHz
ย่านความถี่สูง (High Frequency: HF) 13.56 MHz
ย่านความถี่สูงยิ่ง (Ultra High Frequency: UHF) 433/868/915 MHz

      การใช้งาน 2 ย่านความถี่แรกจะเหมาะสำหรับใช้กับ งานที่มีระยะการสื่อสารข้อมูลในระยะใกล้ (LH ระยะอ่าน ประมาณ 10-20 เซนติเมตร และ HF ระยะอ่านประมาณ 1 เมตร) เช่น การตรวจสอบการผ่านเข้าออกพื้นที่การตรวจหา และเก็บประวัติในสัตว์ ส่วนย่านความถี่สูงยิ่ง จะถูกใช้กับงาน ที่มีระยะการสื่อสารข้อมูลในระยะไกล (UHF ระยะอ่านประมาณ 1-10 เมตร) เช่น ระบบเก็บค่าบริการทางด่วน และในปัจจุบัน ระบบ RFID กำลังถูกวิจัยและพัฒนาในย่านความถี่ไมโครเวฟ ที่ความถี่ 2.4 GHz และความถี่ 5.8 GHz เพื่อใช้งานที่ต้อง การระยะอ่านที่ไกลกว่า 10 เมตร เป็นต้น

      ในแง่ของราคาและความเร็วในการสื่อสารข้อมูล เมื่อ เทียบกันแล้ว RFID ซึ่งใช้คลื่นพาหะย่านความถี่สูงเป็นระบบ ที่มีความเร็วในการส่งข้อมูล สูงสุด และมีราคาแพงที่ สุดด้วย เช่นกัน ส่วน RFID ที่ใช้คลื่นพาหะในอีก 2 ย่าน ความถี่จะมีระดับราคา และความเร็วลดหลั่น กันไป

 

 21109
ผู้เข้าชม
สร้างเว็บไซต์สำเร็จรูปฟรี ร้านค้าออนไลน์