E’ quindi necessario conoscere i principi
su cui si basano questi sistemi per valutarne al meglio pregi e difetti.
Un sistema biometrico è un dispositivo automatico per la per la verifica di identità o l’identificazione di una persona sulla base di caratteristiche biologiche.
Negli ultimi anni questi sistemi sono entranti prepotentemente nel mercato dell’IT rivoluzionando il concetto di protezione e sicurezza dei sistemi informatici.
A queste applicazioni si affiancano altri utilizzi come il controllo di accessi e i sistemi di allarme.
I sistemi biometrici tecnologicamente più maturi sono quelli basati sul riconoscimento delle impronte digitali.
La stabilità e l’unicità delle impronte digitali costituiscono ormai concetti accettati universalmente da molto tempo, tanto che i sistemi giuridici, in vigore in quasi tutti i Paesi del mondo, conferiscono a esse valore probatorio nei processi penali e civili.
Anatomia delle impronte digitali
Un’impronta digitale è costituita da un insieme di linee, dette ridge line o creste, che scorrono per lo più in fasci paralleli, che a volte si interrompono e a volte si intersecano, formando un disegno denominato ridge pattern.
Nell’analisi della struttura delle impronte ricorre anche il termine flow-line o linea di flusso: si tratta di un’ipotetica linea che corre parallelamente a un insieme di creste contigue: non ha una controparte fisica e la sua determinazione non è univoca, ma dipende dalle ipotesi fatte al momento in cui la si localizza.
L’andamento delle ridge line può essere efficacemente descritto dall’immagine direzionale, una matrice i cui elementi denotano l’orientazione della tangente alle ridge line in corrispondenza dei nodi di una griglia a maglia quadrata sovrapposta all’immagine dell’impronta.
Esaminando accuratamente l’andamento delle creste si possono notare delle regioni in cui esse assumono andamenti particolari: curvature accentuate, terminazioni o biforcazioni frequenti.
Queste zone sono dette singolarità o regioni singolari e sono riconducibili a tre tipologie distinte: whorl, loop e delta.
Le impronte sono generalmente divise in cinque classi principali (arch, tented arch, left loop, right loop, whorl), in base al numero e alla posizione delle singolarità.
La suddivisione in classi può essere utile per velocizzare operazioni di ricerca di impronte su database di grosse dimensioni.
A una analisi più approfondita, si possono osservare altre caratteristiche fondamentali delle impronte digitali: queste micro-singolarità, chiamate minuzie o caratteristiche di Galton, sono principalmente determi nate da biforcazioni e terminazioni delle ridge line e sono molto importanti per la discriminazione delle impronte, e pertanto vengono usate nella maggior parte dei sistemi di confronto automatico.
Acquisizione delle impronte
La principale e più matura tecnologia per l’acquisizione (on-line) di impronte digitali, è quella dei sistemi opto-elettronici, costituiti da un prisma ottico accoppiato a un CCD/CMOS tramite una lente di focalizzazione; questi sistemi sfruttano la legge fisica di rifrazione per produrre immagini ben contrastate.
Infatti nei punti di contatto dell’epidermide (ridge-line) le microparticelle d’acqua presenti sulle dita fanno sì che la luce venga completamente assorbita (l’immagine appare nera), mentre negli spazi tra le ridge-line la luce viene totalmente riflessa.
Altri sistemi per l’acquisizione di impronte digitali sfruttano l’effetto capacitivo per misurare la distanza della pelle dalla superficie di appoggio del dito, rilevando così le creste epidermiche (una piastrina di silicio contenente una matrice di micro-celle è direttamente posta in contatto con il dito; ogni micro-cella è un piccolo sensore capacitivo in grado di leggere le informazioni sulla corrispondente piccola porzione di impronta).
Vi sono poi sistemi che utilizzano l’effetto termico per ricavare l’immagine dell’impronta.
La qualità del sistema di acquisizione influenza pesantemente le prestazioni di un sistema biometrico e quindi è necessario valutarlo attentamente.
Diversi scanner di impronte digitali sono stati recentemente introdotti nel mercato tanto che risulta piuttosto difficile agli utenti non esperti comprendere le differenze tecnologiche e costruttive dei diversi modelli e capire come queste possano influire sulla qualità di uno scanner e sulle prestazioni.
– Il parametro tecnico cui molti assegnano (forse ingiustificatamente) la maggior importanza è la risoluzione ovvero il numero di punti per pollice o dpi con cui l’immagine viene acquisita.
Intuitivamente la risoluzione indica l’ingrandimento con cui lo scanner acquisisce l’impronta.
La risoluzione di 500 dpi è quella richiesta dai sistemi FBI-compliant.
250-300 dpi è probabilmente la minima risoluzione alla quale è possibile rilevare le minuzie sul pattern dell’impronta.
– Una caratteristica tecnica di primaria importanza è senza dubbio la dimensione dell’area sensibile dello scanner; tale parametro determina infatti la dimensione della porzione di impronta digitale acquisibile dallo scanner.
Questo parametro varia da circa 1.0×1.0 pollici quadrati di alcuni modelli professionali a circa 0.42”x 0.42” di alcuni modelli di fascia bassa.
Si noti che nel secondo caso la porzione di immagine catturata è circa 5.6 volte inferiore rispetto al primo caso.
Perché è importante un’ampia area sensibile?
Le dimensioni di un’impronta media sono di circa 0.5”x0.7” (più piccole in donne e bambini e più grandi in uomini adulti) e quindi l’acquisizione di un’impronta tramite uno scanner dall’area sensibile più piccola di 0.5”x0.7” determina spesso l’acquisizione di una porzione e non di tutta l’impronta; tale effetto è aggravato dal fatto che, in acquisizioni diverse dello stesso dito, la porzione di immagine non è la stessa a causa delle inevitabili differenze di posizionamento.
In Figura 7 sono mostrate 4 diverse acquisizioni dello stesso dito eseguite con un sensore ottico con un’area sensibile di 0.51”x0.51”