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Berührungsloser 3D-Fingerabdruck
Ein neues berührungsloses 3D-Fingerabdrucksystem könnte das Aufspüren der Bösen schneller und einfacher machen, sei es an der Grenze oder auf dem Polizeirevier. Durch das Projizieren von Lichtmustern auf einen Finger und die Analyse des Bildes können Forscher der University of Kentucky einen genaueren Druck erstellen als bei Druckfarben- oder Sensorplatten. Die Forscher sagen, dass das System effizienter ist als herkömmliche Fingerabdrücke und die Anzahl falscher Übereinstimmungen erheblich reduziert.
Topographie der Fingerspitzen: Detaillierte Bilder der Kämme und Täler eines Fingerabdrucks werden unter Verwendung eines an der University of Kentucky entwickelten Ansatzes zum 3D-Fingerabdruck erzeugt.
Fingerabdrücke sind weit verbreitet, um Kriminelle in forensischen Strafverfolgungs- und Sicherheitsanwendungen zu identifizieren, sagt Yongchang Wang , Doktorand an der University of Kentucky und Hauptautor eines Artikels über die Fingerabdruckforschung. Aber traditionelle Techniken, sagt Wang, machen es nicht einfach, genaue, detaillierte Drucke zu erstellen.
Auch der moderne Ansatz, bei dem der Finger des Probanden zum Scannen über eine Glasplatte gerollt wird, erfordert oft mehrere Versuche pro Finger, um einen brauchbaren Abdruck zu erhalten. Auch das Glas muss nach jedem Scan gereinigt werden. Und das Erfassen von Abdrücken aller 10 Finger kann mehrere Minuten dauern.
Der Zollagent hat ein Budget von 32 Sekunden pro Person. Sie brauchen eine Möglichkeit, schnell an Ihre Fingerabdrücke zu kommen, sagt Mike Troy, Chief Executive Officer von FlashScan3D , ein Unternehmen mit Sitz in Richardson, TX, das gegründet wurde, um das Kentucky-System zu kommerzialisieren.
Das Gerät funktioniert, indem es eine Reihe von gestreiften Linien auf einen Finger projiziert, in einem Prozess, der als strukturierte Lichtbeleuchtung (SLI) bezeichnet wird. Eine 1,4-Megapixel-Kamera nimmt automatisch Bilder der Linien auf, die sich um den Finger wickeln, mit etwa 1.000 Pixel pro Zoll. Das ist doppelt so viel wie die Auflösung, die für einen Fingerabdruck im Automatic Fingerprint Identification System (AFIS) des FBI erforderlich ist. Durch die Analyse des Anstiegs und Abfalls jeder Linie erstellt die Software in weniger als einer Sekunde ein 3D-Modell der Fingeroberfläche, wobei jede Kante und jedes Tal an der richtigen Stelle ist. Und im Gegensatz zu bestehenden Fingerabdruckgeräten wird das SLI-System nicht durch fettige Haut oder eine trockene Umgebung behindert.
Bestehende Scansysteme, die einen Druck in zwei Dimensionen erfassen, erfordern das Drücken oder Rollen eines Fingers auf eine starre Ebene. Da die Haut elastisch ist, ist der Druck verzerrt, sagt Wang und fügt hinzu, dass das SLI-System keinen solchen Kontakt oder keine solche Verzerrung aufweist. Selbst bei derselben Auflösung hat der berührungslose 3D-Druck also eine viel bessere Leistung beim Abgleichen als herkömmlicher 2D, sagt er.
Gemäß Daniel Lau , außerordentlicher Professor für Elektrotechnik in Kentucky und Wangs Betreuer des Projekts, auf einer Skala von 1 bis 5, wobei 1 für die höchstmögliche Bildqualität und 5 für unbrauchbare Qualität steht, erreichte ihr SLI-System 1,1519. Im Gegensatz dazu erzielte ein beliebter kommerzieller 2-D-Fingerabdruckscanner eine Punktzahl von 1.7125. Der Unterschied ist sowohl statistisch als auch praktisch signifikant, sagt Lau. Dies führt zu einer Verbesserung der Matching-Leistung. Pläne, die biometrische Datenbank des FBI erheblich zu erweitern, machen es noch wichtiger, schnelle und genaue Abgleiche zu erstellen, sagt er.
Strukturiertes Licht: Auf einen Finger werden Lichtlinien projiziert, um den Druck zu beleuchten. Das Licht wird durch die Kämme und Täler der Fingerkuppe verzerrt, sodass die Forscher einen 3-D-Fingerabdruck erzeugen können.
Shahram Orandi, Teamleiter der groß angelegten Testgruppe für biometrische Systeme des National Institute of Standards and Technology, sagt, dass 3D-Fingerabdrücke ein heißes Entwicklungsgebiet sind. Sowohl das Department of Homeland Security als auch die National Institutes of Justice sind an einem berührungslosen System interessiert, das 3D-Drucke erfassen kann und idealerweise Daten von mehreren Fingern gleichzeitig sammelt. Es gibt Geld da draußen und die Leute springen drauf los, sagt Orandi. Carnegie Mellon University und TBS-Bestände arbeiten unabhängig voneinander an Systemen, die zum Beispiel mehrere Kameras verwenden, um die Drucke zu erfassen. Beide Projekte sowie die von Kentucky haben staatliche Zuschüsse erhalten.
Fast jeder, der versucht hat, eine 3-D-Aufnahme zu erzielen, ist erfolgreich, sagt Orandi. Die fehlende geheime Sauce besteht darin, diese Bilder mit der bestehenden Technologie zu vergleichen.
Orandi beschreibt das Problem, indem er einen Fingerabdruck mit einer Mandarinenschale gleichsetzt. Der Versuch, ein vorsichtig entferntes, großes Stück Schale glatt zu streichen, wird die Haut aufbrechen. Das gleiche passiert mit 3D-Fingerabdrücken, sagt er. Sie in 2D-Bilder zu glätten, damit sie mit den herkömmlichen Drucken in AFIS verglichen werden können, führt zu Rissen.
Wang sagt, dass sein System in der Lage ist, die 3D-Darstellungen, die es erstellt, in zweidimensionale Drucke zu glätten, ohne das Bild zu verzerren. Das NIST entwickelt Tools zum Testen von 3D-Fingerabdrucksystemen und zur Bewertung der Unterschiede zwischen einigen der entwickelten Schemata.
Während er sich weigerte, ins Detail zu gehen, wie Kentuckys System im Vergleich zu anderen abschneidet, sagte Orandi, dass es zu den Top 3 gehörte, mit denen er vertraut war.
Die Forscher der University of Kentucky hoffen, ihr System zu verbessern, indem sie zunächst das System beschleunigen, sodass die Scan- und Verarbeitungszeit auf weniger als 0,1 Sekunden reduziert wird. Das Team möchte auch alle 10 Finger auf einmal scannen können. Unser Ziel ist es, eine Box mit mehreren Scannern darin zu haben … in der Sie einfach eine entspannte Handpose halten und die Abdrücke an allen 10 Fingern erfassen können, sagt Lau.