Nghiên cứu thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống xác thực người dùng sử dụng công nghệ nhận dạng vân tay trên thẻ

Nghiên cứu thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống xác thực người dùng sử dụng công nghệ nhận dạng vân tay trên thẻ Nghiên cứu thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống xác thực người dùng sử dụng công nghệ nhận dạng vân tay trên thẻ luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN VĂN XIÊM

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM

HỆ THỐNG XÁC THỰC NGƯỜI DÙNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÂN TAY TRÊN THẺ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

Hà Nội - 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN VĂN XIÊM

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM

HỆ THỐNG XÁC THỰC NGƯỜI DÙNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÂN TAY TRÊN THẺ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

MỤC LỤC

DANH SÁCH HÌNH VẼ 1

DANH SÁCH BẢNG BIỂU 4

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 5

LỜI CAM ĐOAN 6

LỜI CẢM ƠN 7

ABATRACT THESIS 2

MỞ ĐẦU 3_Toc511718178 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHẬN DẠNG VÂN TAY 6

1.1 Các khái niệm, định nghĩa chung 6

1.1.1 Định nghĩa dấu vân tay 6

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của công nghệ sinh trắc học dấu vân tay 6

1.1.3 Công nghệ sinh trắc học là gì? 6

1.1.4 Một số ứng dụng sử dụng sinh trắc học vân tay phổ biến hiện nay 10

1.1.5 Thẻ thông minh là gì? 13

1.1.6 Các ứng dụng của thẻ thông minh 16

1.2 Hệ thống nhận dạng vân tay 17

1.2.1 Tổng quan 17

1.2.2 Hệ thống nhận dạng vân tay trực tuyến 19

1.2.3 Hệ thống nhận dạng dấu vân tay trực tiếp trên thẻ thông minh 21

1.3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài 24

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THUẬT TOÁN VÀ KIẾN TRÚC 25

2.1 Khái niệm cơ sở 25

2.1.1 Khối xử lý kít phát triển Raspberry Pi 25

2.1.2 Giao tiếp cảm biến vân tay với xử lý trung tâm Raspberry Pi 26

2.1.3 Minutiae của dấu vân tay Các bước trích xuất dấu vân tay 28

2.2 Các thuật toán đã có 31

2.3 Mô hình triển khai trên Raspberry Pi 32

2.4 Thuật toán 33

2.4.1 Giao tiếp SPI giữa cảm biến NB-1010-S với khối xử lý kít phát triển Raspberry Pi 33

2.4.2 Trích xuất ảnh vân tay 41

2.5 Kết luận chương 53

CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI VÀ THỰC NGHIỆM 54

3.1 Cấu trúc dữ liệu 54

3.1.1 Khối quét ảnh vân tay 54

3.1.2 Khối triết xuất vân tay trên Raspberry Pi(hình 3.3) 54

3.2 Mã nguồn 55

3.2.1 Khối quét ảnh vân tay 55

3.2.2 Khối trích xuất ảnh 56

3.3 Biên dịch và chạy thử 57

3.4 Thử nghiệm khóa cửa bằng vân tay 65

3.5 Kết luận chương 67

KẾT LUẬN 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ VIỆT ANH 71

PHỤ LỤC 72

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.3: Một số hình ảnh vân tay người 11

Hình 1.4: Ứng dụng nhận dạng vân tay trong lĩnh vực ngân hàng 13

Hình 1.5: Nhận dạng vân tay trên iPhone 13

Hình 1.6: Thẻ thông minh 14

Hình 1.7: Thẻ thông minh và đầu đọc 15

Hình 1.8: Thẻ thông minh không tiếp xúc 15

Hình 1.9: Chip xử lý trên thẻ 16

Hình 1.10: Sơ đồ hệ thống xác thực dấu vân tay 18

Hình 1.11: Mô hình hệ thống xác thực dấu vân tay trực tuyến 19

Hình 1.12: Mô hình minh họa hệ thống máy chấm công 20

Hình 1.13: Mô hình xác định dấu vân tay trên thẻ 21

Hình 1.14: Sơ đồ khối nhận dạng vân tay trên thẻ 24

Hình 2.1: Kít phát triển Raspberry Pi[9] 25

Hình 2.2: Phần cứng của kít phát triển Raspberry Pi[9] 26

Hình 2.3: Cảm biến vân tay NB-1010-S 27

Hình 2.4: FFC connector 27

Hình 2.5: Vân tay 29

Hình 2.6: Bề mặt S của một vùng vân tay 30

Hình 2.7: Điểm Core và Delta 30

Hình 2.8: Một số loại Core thường gặp[2] 31

Hình 2.9: Các điểm Minutiae Ridge Ending (điểm kết thúc) và Bifurcation (điểm rẽ nhánh) 31

Hình 2.10: Kiến trúc trích xuất vân tay 32

Hình 2.11: Khối tiền xử lý 33

Hình 2.12: Giao diện bốn – dây SPI 33

Hình 2.13: Giao diện SPI 34

Hình 2.14: Hình ảnh trực quan của màn hình cảm biến 35

Hình 2.15: Giao tiếp vật lý SPI 35

Hình 2.16: Cài đặt đường truyền SPI 35

Hình 2.17: Cấu trúc yêu cầu 36

Hình 2.18: Cấu trúc phản hồi khi tiến trình hoạt động bình thường 36

Hình 2.19:Cấu trúc phản hồi khi tiến trình bị lỗi 36

Hình 2.19: Trình tự của GET LINE 39

Hình 2.20: Thuật toán quét ảnh trên cảm biến 41

Hình 2.21: Sơ đồ khối trích xuất đặc trưng vân tay 41

Hình 2.22: Sơ đồ khối các bước tiền sử lý 42

Hình 2.23: Ảnh được khoanh vùng(phần màu trắng) 43

Hình 2.24: Ảnh vân tay và trường định hướng của nó[2] 44

Hình 2.25: Một ảnh định hướng vân tay được tính trên một lưới 16x16[2] 44

Hình 2.26: Ước lượng trường định hướng (a) Một cửa sổ định hướng tại điểm [xi,yi] (b) x-signature tương ứng với cửa sổ định hướng[2] 46

Hình 2.27: Một số ảnh vân tay 47

Hình 2.28 : Biểu diễn đồ họa của bộ lọc Gabor xác định bởi các tham số  = 90, f = 1/5, x = y = 3[2] 48

Hình 2.29 : Ảnh vân tay ban đầu (a), ảnh chuẩn hóa của nó(b), ảnh sau khi lọc Gabor( c).[2] 49

hình 2.30 : Ảnh xám ban đầu (a), ảnh sau khi nhị phân (b), ảnh sau khi làm mảnh (c).51 Hình 2.31 : Hai ví dụ về phát hiện chi tiết trên xương 52

Hình 2.32: Các loại minutiae giả [2] 52

Hình 2.33 : Cách loại bỏ một số loại minutiae[2] 53

Hình 2.34 : Minutiae đúng, sau khi loại bỏ minutiae giả[2] 53

Hình 3.1: Khối kiểm tra điểm tiếp xúc ngón tay 54

Hình 3.2: Khối quét ảnh vân tay 54

Hình 3.3: Khối triết xuất ảnh 55

Hình 3.4: Mạch nguyên lý 57

Hình 3.5: Mạch in 2D 58

Hình 3.6: Mạch in 3D 59

Hình 3.7: Bật Terminal trên Raspberry Pi 60

Hình 3.8: Bước make config 61

Hình 3.9: Bước make it 61

Hình 3.10: File exe được tạo ra tron thư mục bin 61

Hình 3.11: Chạy file extractMoC 62

Hình 3.12: Đang chạy file extractMoC 62

Hình 3.13: Đang chạy trên mạch 63

Hình 3.14: Kết thúc quá trình trên mạch 63

Hình 3.15: Kết thúc quá trình trên Raspberry Pi 64

Hình 3.16: Hình ảnh vân tay thu được từ cảm biến 64

Hình 3.17: Đầu ra của khối trích xuất 65

Hình 3.18: Bộ thiết bị khóa bằng vân tay 66

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Sự khác nhau giữa hai hệ thống 22

Bảng 2.1: Các chân của NB-1010-S sử dụng trong kết nối FFC 28

Bảng 2.2: Dải điện áp nguồn 28

Bảng 2.3: Bảng yêu cầu do nhà sản xuất cung cấp 37

Bảng 2.4: Bảng thông số trả về khi có lỗi 37

Bảng 2.5: Cấu trúc lệnh yêu cầu GET LINE 38

Bảng 2.6: Thông số tham số P1 của lệnh yêu cầu GET LINE 38

Bảng 2.7: Cấu trúc phản hội đầu tiên của GET LINE 38

Bảng 2.8: Cấu trúc phản hồi trả về khi hoàn thành quét xong dữ liệu 38

Bảng 2.9: Cấu trúc yêu cầu FINGER PRESENT 39

Bảng 2.10: Cấu trúc phản hồi của FINGER PRESENT 40

Bảng 3.1: Kết quả đo đƣợc khi thực hiện file extractMoC trong 10 lần 67

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

Read-Only Memory

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của tôi phối

hợp cùng với nhóm nghiên cứu của phòng lab TS Hoàng Phương Chi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Hoàng Phương Chi

Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực hoàn toàn chính thống không sao chép từ bất kỳ luận văn nào đã được công bố Các thông tin sử dụng trong luận văn có nguồn gốc và được trích dẫn rõ ràng

Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Xiêm

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian nghiên cứu để hoàn thiện đề tài luận văn một cách hoàn chỉnh,

bên cạnh sự nỗ lực của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình và chu đáo của các

thầy cô trong Viện Điện tử - Viễn thông Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, sự ủng hộ

của gia đình, bạn bè trong suốt thời gian học tập nghiên cứu thực hiện luận văn thạc sĩ

Trong quá trình làm luận văn tôi đã gặp rất nhiều khó khăn nhưng được sự giúp

đỡ, chỉ bảo tận tình của giảng viên hướng dẫn TS Hoàng Phương Chi cùng nhóm các

bạn sinh viên đã thu thập thiết bị, viết mã nguồn để thiết kế và chế tạo một hệ thống

xác thực vân tay hoàn chỉnh và ứng dụng làm khóa cửa phòng thiết bị tại LAB

EDABK Hiện nay thiết bị này vẫn còn hoạt động tốt

Xin trân thành cảm ơn giảng viên hướng dẫn TS Hoàng Phương Chi là người

luôn quan tâm theo sát, thường xuyên kiểm tra tiến độ và tận tình chỉ bảo nhóm thiết kế

để hoàn thiện sản phẩm, tạo mọi điều kiện thuận lợi để đưa sản phẩm vào triển khai thử

nghiệm Và bên cạnh đó là các thầy cô giáo trường Đại Học Bách Khoa, khoa Điện Tử

Viễn Thông đã truyền kiến thức, kinh nghiệm, cùng những kinh nghiệm mà thầy cô

chia sẻ đã giúp tôi hoàn thành quá trình học tập cao học ở trường

Xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân đã luôn động viên, giúp đỡ và luôn là

chỗ dự vững chắc cho tôi hoàn thành quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Xin cảm ơn các bạn, các anh chị trên lab EDABK đã nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn

luận văn tốt nghiệp cao học

Hà Nội, ngày 30 tháng 3 năm 2018

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Xiêm

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Luận văn thực hiện hai mục đích chính là :

- Mục đích thứ nhất của luận văn là thực hiện trích xuất vân tay trên kít phát triển Raspberry Pi từ nguồn ảnh lấy từ cảm biến vân tay File được triết xuất cuối cùng được tạo ra sẽ là đầu vào của khối so sánh với file được triết xuất được lưu trước đó để kiểm tra xem hai dấu vân tay có trùng khớp nhau Quá trình biên dịch được thực hiện trên kít phát triển Raspberry Pi chạy hệ điều hành Linux và cũng có thể chạy trên các kít phát triển khác nếu dùng hệ điều hành này Đây là bước quan trọng quyết định đến

cả hệ thống bảo mật bằng vân tay

- Mục đích thứ hai của luận văn là dựa trên phần mềm trích xuất đã chạy tốt, các thiết bị linh kiện điện tử, các thiết bị phần cững phụ trợ khác Tiến hành thiết kế một hệ thống xác thực vân tay hoàn chỉnh và triển khai thiết bị vào công việc thực tế

ABATRACT THESIS

The thesis deals with two main purposes :

The first purpose of the thesis is to perform a fingerprint extraction on the Raspberry Pi development kits from the source image taken from the fingerprint sensor The final extracted file will be the input of the block compared to the previously extracted file to verify that the two fingerprints coincide The compilation was performed on the Raspberry Pi development kits running the Linux operating system and can also be run on other development kits if used with the operating system This is an important step for the security of fingerprints

The second purpose of the thesis is based on the good ripping software, electronic components and other auxiliary devices Carry out a complete fingerprint authentication system and deploy the device to the actual workplace

Key words: Biometric, Finger Present, Raspberry, Getline, Minutiae

MỞ ĐẦU

Sinh trắc học hay công nghệ sinh trắc học (Biometric) là công nghệ sử dụng những thuộc tính vật lý, đặc điểm sinh học của mỗi cá nhân như: Vân tay, võng mạc, giọng nói… để nhận diện Trong các phương pháp nhận diện bằng đặc điểm sinh học, nhận dạng bằng vân tay đã và đang được con người sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực Với đặc điểm vân tay của mỗi người là duy nhất, dấu hiệu này có tính ổn định cao,

Công nghệ nhận dạng vân tay hoạt động theo nguyên tắc: Khi đặt ngón tay lên một thiết bị đọc dấu vân tay, ngay lập tức thiết bị này sẽ quét hình ảnh ngón tay đó và đưa vào hệ thống Hệ thống sẽ xử lý dấu vân tay, chuyển sang dạng dữ liệu số rồi đối chiếu các đặc điểm của vân tay đó với dữ liệu đã được lưu trữ trong hệ thống Nếu dấu vân tay này khớp với dữ liệu sẽ cho phép hệ thống thực hiện các chức năng tiếp theo Theo công bố của Apple, cảm biến vân tay Touch ID của hãng này là hệ thống quét vân tay có thể đọc được dấu vân tay từ bất kỳ góc độ nào, khả năng lưu đến 5 dấu vân tay và tiếp tục mở rộng ghi nhớ dấu vân tay của người dùng qua thời gian Bởi vậy, nhận dạng bằng vân tay không chỉ tiện lợi mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng

Trong ngành khoa học máy tính thì sinh trắc học được sử dụng như một hình thức nhận dạng và kiểm soát truy cập Xác thực bằng cách kiểm tra sinh trắc học đang trở nên ngày càng phổ biến trong hệ thống an ninh của nhiều ngành nghề, lĩnh vực, nhất là trong quản lý công ty và công cộng, thiết bị điện tử tiêu dùng và các điểm bán hàng Một hệ thống máy quét vân tay bao gồm thiết bị đọc hoặc quét, phần mềm có thể chuyển đổi các thông tin quét thành dạng kỹ thuật số và tham chiếu với trung tâm lưu trữ dữ liệu sinh trắc học để so sánh

Để ngăn chặn đánh cắp thông tin nhận dạng, dữ liệu sinh trắc học thường được

mã hóa ngay sau khi được thu thập Phương thức hoạt động chung của một hệ thống sinh trắc học là thiết bị đầu vào ghi nhận đối tượng, phần mềm truy xuất dữ liệu để xác định các đặc điểm đã từng lưu trữ Các điểm này phù hợp với cơ sở dữ liệu thì sẽ được

xử lý, chuyển đổi những thông tin đó thành một giá trị Giá trị cơ sở dữ liệu được so sánh với đầu vào sinh trắc học của người dùng cuối và xác thực được chấp thuận hay bị

từ chối

Việc thu thập, xử lý thông tin từ ảnh để nhận biết được đối tượng đang được tất

cả mọi người quan tâm và phát triển nó để ứng dụng rộng rãi vào các sản phẩm công nghệ Với phương pháp này thì chẳng cần chúng ta tác động lên đối tượng mà vẫn thu được thông tin hữu ích từ đối tượng mà chúng ta mong muốn

Nhận dạng vân tay sử dụng thẻ card thông minh đã được nghiên cứu và phát triển ra sản phẩm nhưng có nhiều vấn đề khi xây dựng mô hình đó Quá trình so sánh ngày trên một máy chủ đã thể hiện ra những đặc điểm về tính bảo mật không cao Vì thế việc xây dựng một mô hình nhận dạng vân tay và thẻ thông minh mà việc so sánh được thực hiện ngay trên thẻ đã giải quyết vấn đề trên Trong mô hình nhận dạng – thẻ thông minh này sự lựa chọn bộ xử lý ở đây cũng rất quan trọng Qua tìm hiểu và so sánh với các kít phát triển khác nhau thì trong đề tài đã chọn kit phát triển Raspberry

Pi Vì nó có đầy đủ yếu tố để trở thành bộ xử lý trung tâm Trong luận văn này thực

hiện công đoạn “ Trích xuất vân tay trên kít phát triển Raspberry Pi“.Triển khai trích

xuất vân tay trên kít phát triển Raspberry Pi là bước trọng trong quá trình xây dựng hệ thống nhận dạng vân tay Qúa trình triển khai triết xuất thông qua 2 bước:

 Bước 1: Raspberry Pi nhận ảnh vân tay từ cảm biến

 Bước 2: Raspberry Pi trích xuất ảnh nhận được sau đó lưu trữ lại dưới dạng file.bin phục vụ cho quá trình so sánh sau này

Toàn bộ luận văn bao gồm các chương sau:

 Chương 1: Tổng quan về nhận dạng vân tay - Giới thiệu về sinh trắc

học vân tay, các ứng dụng sinh trắc học, khái niệm về thẻ thông minh, ứng dụng của thẻ thông minh, cùng với đó là tìm hiểu về hệ thống nhận dạng vân tay-thẻ thông minh

 Chương 2: Thiết kế thuật toán và kiến trúc – Giới thiệu về các thuật

toán và kiến trúc được sử dụng trong luận văn

 Chương 3: Triển khai và thực thực nghiệm – Trong chương này sẽ nó

về cấu trúc dữ liệu, mã nguồn, biên dịch và chạy thử

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHẬN DẠNG VÂN TAY

Trong chương này sẽ làm nổi bật sự khác nhau cơ bản giữa hệ thống nhận dạng vân tay online và hệ thống nhận dạng vân tay offline Cùng với đó sẽ có khái niệm được đưa ra về sinh trắc học vân tay, thẻ thông minh và các ứng dụng của nó Chương này cũng nêu ra phạm vi nghiên cứu của đề tài

1.1 Các khái niệm, định nghĩa chung

1.1.1 Định nghĩa dấu vân tay

Dấu vân tay là một đặc điểm để phân biệt giữa người này và người khác Vì vậy, sự phát triển của công nghệ nhận dạng vân tay có thể giúp thu nhận và ghi nhớ được hàng triệu các mẫu ghi chép dưới dạng số hoá bằng công nghệ thông tin Kỹ thuật này được đánh giá sẽ là đột phá của một cuộc cách mạng công nghệ mới, khi những thiết bị có khả năng nhận dạng vân tay, được dùng để bảo vệ dữ liệu được ứng dụng

ngày càng nhiều

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của công nghệ sinh trắc học dấu vân tay

Nguyên lý hoạt động của công nghệ nhận dạng sinh trắc vân tay là khi đặt ngón tay lên trên một thiết bị nhận dạng dấu vân tay, ngay lập tức thiết bị này sẽ quét hình ảnh vân ngón tay và đối chiếu các đặc điểm của vân tay đó với dữ liệu đã được lưu trữ trong hệ thống trước đó Quá trình xử lý dữ liệu sẽ được thiết bị chuyển sang các dữ liệu số và ra thông báo rằng dấu vân tay đó là hợp lệ hay không hợp lệ, sau đó để hệ thống thực hiện các chức năng khác

1.1.3 Công nghệ sinh trắc học là gì?

Công nghệ sinh trắc học (Biometric) – là công nghệ sử dụng những thuộc tính các mẫu hành vi hoặc thuộc tính của vật thể, các đặc điểm sinh học đặc trưng như dấu vân tay, giọng nói, dáng đi, khuôn mặt, mẫu mống mắt, để nhận diện con người Đây được coi là công cụ xác thực nhân thân hữu hiệu nhất mà người ta sử dụng phổ biến

vẫn là nhận dạng vân tay bởi đặc tính ổn định và độc nhất của nó và cho đến nay, nhận dạng dấu vân tay vẫn được xem là một trong những phương pháp sinh trắc tin cậy nhất

Cảm biến vân tay

Đến thời điểm hiện tại, chắc hẳn bạn không còn xa lạ gì với những chiếc điện thoại tích hợp cảm biến vân tay, hay các khóa cửa sử dụng dấu vân tay làm chìa khóa đúng không? Với điện thoại nó có thể được tích hợp ngay trên phím home của điện thoại (như iPhone và Samsung) hay đặt phía sau lưng máy (XiaoMi)

Khi đặt ngón tay lên trên phần cảm biến vân tay, thiết bị sẽ quét hình ảnh ngón tay và đưa vào hệ thống xử lý Hệ thống này chuyển dữ liệu vừa nhận sang dạng số rồi đối chiếu các đặc điểm của vân tay đó với dữ liệu đã được lưu trữ trong hệ thống Nếu khớp thì thì lớp khóa hay bảo mật sẽ được mở Trên lý thuyết, nhận dạng vân tay sẽ cho phép loại bỏ hoàn toàn các loại mật khẩu song vẫn đảm bảo tính bảo mật khi người dùng đăng nhập vào thiết bị

Máy quét tĩnh mạch lòng bàn tay – Palm Vein Reader

Mặc dù máy quét vân tay đã quá phổ biến và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau; thiết bị quét tĩnh mạch lòng bàn tay có thể trở thành xu hướng mới trong

công nghệ sinh trắc và được áp dụng trong nhiều lĩnh vực

Ví dụ mô hình quét tĩnh mạch FingoPay được kết nối với thẻ tín dụng hoặc tài khoản ngân hàng của người sử dụng, cho phép họ thực hiện việc thanh toán chỉ đơn

giản bằng cách đặt ngón tay vào một chiếc máy quét có kích thước nhỏ gọn mà không cần dùng tới tiền mặt hay thẻ tín dụng

Thiết bị này sử dụng tia hồng ngoại chụp ảnh mẫu tĩnh mạch duy nhất của mỗi

cá nhân và được kiểm tra thông qua máy quét với mô hình được đăng kí trước Theo các chuyên gia xác suất hai người khác nhau có cùng cấu trúc tĩnh mạch ngón tay là 3,4 tỷ/1 Điều này khiến cho việc gian lận khi sử dụng FingoPay hầu như không thể xảy ra

Ví dụ: Tính năng nhận diện khuôn mặt và tư động gợi ý gắn thẻ bạn bè của Facebook là một ví dụ gần gũi nhất cho công nghệ này Khi bạn đăng hình ảnh của mình và bạn bè lên Facebook, Facebook sẽ tự động nhận diện bạn bè của bạn và gợi ý gắn thẻ nhờ những hình ảnh cũ mà bạn bè của bạn đã đăng, hoặc những lần bạn đã gắn thẻ họ trước đây

Công nghệ này còn được Samsung đưa vào trong điện thoại S8 và S8+, Họ dùng nhận diện khuôn mặt để mở khóa, tuy nhiên, công nghệ này trên Samsung không được đánh giá cao về tính bảo mật chỉ với một vài mẹo nhỏ công nghệ này đã bị nhầm lẫn

Nhịp tim- Cardiac Rhythm

Hoạt động của trái tim và các tín hiệu điện của tim là những đặc điểm rất khác biệt của từng người và rất khó sao chép Công nghệ đọc tín hiệu điện tâm đồ (ECG) đã

có nhiều năm, và gần đây, nó phát triển mạnh mẽ hơn

Một sản phẩm thú vị được phát triển là vòng tay Nymi Nó có hình dáng như chiếc vòng tập thể dục thông thường, nhưng thay vì kiểm đếm các bước tạp, nó phát hiện nhịp tim để xác nhận danh tính của bạn

Điều đáng nói là nó không sử dụng nhịp tim của bạn để mở khóa một thiết bị Vòng tay Nymi được thiết kế để thay thế các phím bấm và mật khẩu vật lý, bằng cách xác nhận không dây danh tính của bạn trên smartphone, máy tính, cửa nhà, xe hơi và thậm chí tại các cửa hàng Nó cũng có thể nhận ra các cử chỉ, vì vậy bạn có thể mở khóa nhà bằng một cái vẫy tay

Nhận diện qua mắt – Eye Scan

Cơ chế nhận diện mống mắt của thiết bị (hoặc bộ cảm biến) được thực hiện nhờ một máy chiếu bước sóng nhìn thấy được hoặc tia (hay camera) hồng ngoại tầm gần (Near Infrared – NIR) vào mắt người Mục đích của việc chiếu tia đặc biệt này vào mắt nhằm giúp xác định chính xác vị trí của từng bộ phận của mắt (đồng tử, mí mắt, lông mi…) và chi tiết cấu trúc của mống mắt

Sau đó, mọi dữ liệu thu thập được sẽ được chuyển về thiết bị, phần mềm chủ (chẳng hạn như phần mềm nhận diện và phân tích mống mắt trên điện thoại Samsung Galaxy S8) để dò tìm các tham số như tần số, biên độ Cuối cùng, dữ liệu này được mã hóa bằng các thuật toán đặc biệt và phép thống kê để đưa ra kết quả nhận diện chính xác chủ nhân của thiết bị Nếu đúng, khóa sẽ được mở

1.1.4 Một số ứng dụng sử dụng sinh trắc học vân tay phổ biến hiện nay

Lý do tại sao chọn vân tay: Dáng đi con người, gương mặt, hoặc chữ viết có thể

thay đổi với thời gian và có thể được làm giả hoặc mô phỏng theo Tuy nhiên, vân tay

là duy nhất hoàn hảo theo từng cá nhân và cố định không thay đổi theo giời gian Vân tay: đường vân trên da ở đầu các ngón tay và lòng bàn tay người Vân tay của mỗi người có những nét riêng biết được giữ nguyên vẹn, cố định từ khi mới sinh ra đến khi chết Khi tiếp xúc với một vật nhẵn bóng, vân tay dễ in hình lên vật đó Tính riêng biết này đã minh chứng rằng nhận dạng vân tay là chính xác và hiệu quả hơn các phương pháp khác sinh trắc học khác

Hình 1.3: Một số hình ảnh vân tay người

Từ xưa đến nay con người bằng nhiều hình thức khác đã biết lợi dụng dấu vân tay (đặc trưng duy nhất của mỗi người) phục vụ cho một số lĩnh vực của cuộc sống, nhận dạng vân tay là phương pháp phức tạp được sử dụngphổ biến, lâu dài và luôn mang lại hiệu quả rõ ràng Nhận dạng vân tay đã chứng thực một cách đặc biệt về tính hiệu quả cao của nó và là công nghệ được đề cao xa hơn nữa trong ngành điều tra tội phạm, an ninh và quân sự

 Công nghệ nhận dạng vân tay đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như:

 Trong lĩnh vực an ninh: xác định nhân thân của một người qua dấu vân tay

 Xác nhận nhân thân của cá nhân khi truy cập mạng hoặc mở khóa

 Trong một số ngân hàng đã bắt đầu thanh toán thẻ ATM sử dụng máy đọc vân tay

 Ngày nay, người ta cũng lợi dụng các đặc điểm riêng biệt của vân tay để xây dựng các hệ thống bảo mật các thông tin riêng tư cho người sở hữu chúng, từ việc dùng các ổ khóa vân tay thay thế cho các ổ khóa thông thường cho đến việc dùng vân tay thay thế mật khẩu đã quá phổ biến trong thời đại công nghệ thông tin Người ta chỉ cần quét dấu vân tay của mình qua các thiết bị chức năng là có thể mở được một cánh cửa, đăng nhập vào hệ thống máy vi tính, qua một phòng bí mật hay các trạm bảo vệ bí mật Đó là giải pháp an ninh tuyệt đối cho những yêu cầu bảo mật của con người trong nhiều lĩnh vực như: Kiểm soát an ninh trong các cơ quan của Chính phủ, trong quân đội, ngân hàng, trung tâm lưu trữ dữ liệu hoặc để kiểm soát ra vào của nhân viên tại các trung tâm thương mại, các tập đoàn, các đại sứ quán

 Đặc biệt nhận dạng vân tay đã được ứng dụng trong điện thoại thông minh Hiện nay đã có rất nhiều điện thoại của các hãng khác nhau đã sử dụng công nghệ này có thể kể ra là: SamSung, Apple, Xiaomi

 Ngày nay việc vực quản lý nhân sự, phương pháp nhận dạng vân tay còn

hỗ trợ đắc lực cho việc quản lý và chấm công tại các nhà máy, xí nghiệp, công ty bằng máy các máy chấm công vân tay Tuy nhiên, phổ biến nhất có lẽ là dấu vân tay của chúng ta qua mặt sau của chứng minh thư để xác định một cách nhanh nhất các đặc điểm, hồ sơ của một công dân đã được lưu trong cơ sở dữ liệu

Hình 1.4: Ứng dụng nhận dạng vân tay trong lĩnh vực ngân hàng

Hình 1.5: Nhận dạng vân tay trên iPhone

Từ đó ta thấy rằng nhu cầu xác thực dấu vân tay là rất lớn

1.1.5 Thẻ thông minh là gì?

Thẻ thông minh, thẻ gắn chip, or thẻ mạch tích hợp ( integrated circuit card ICC) là loại thẻ có kích thước đút được trong ví, thường có kích thước của thẻ tín dụng, được gắn một bộ mạch tích hợp có khả năng lưu trữ và xử lý thông tin Nghĩa là nó có thể nhận dữ liệu, xử lý dữ liệu bằng các ứng dụng thẻ mạch tích hợp, và đưa ra kết quả

-Có hai loại thẻ thông minh chính Các thẻ nhớ (Memory card) chỉ chứa các thành phần

bộ nhớ non-volatile, và có thể có một số chức năng bảo mật cụ thể Thẻ vi xử lý chứa

bộ nhớ volatile và các thành phần vi xử lý Thẻ làm bằng nhựa, thường là PVC, đôi khi ABS Thẻ có thể chứa một ảnh 3 chiều (hologram) để tránh các vụ lừa đảo

Lịch sử

Thẻ gắn chip tự động đầu tiên được phát minh vào năm 1968 bởi khoa học gia tên lửa người Đức Helmut Gröttrup và đồng nghiệp của ông là Jürgen Dethloff; bằng sáng chế này cuối cùng cũng được công nhận vào năm 1982 Lần đầu tiên dùng thẻ loại này với số lượng lớn là ở Pháp, dùng trong việc thanh toán điện thoại công cộng dùng thẻ hoặc xu ở Pháp, bắt đầu vào năm 1983

Hình 1.6: Thẻ thông minh

Có rất nhiều rất loại thẻ thông minh nhưng người ta thường chia thành thành các nhóm như sau:

 Phân loại theo phương thức đọc dữ liệu thì có 3 loại thẻ:

 Thẻ thông minh tiếp xúc: Loại thẻ thông minh tiếp xúc có một diện tích tiếp xúc, bao gồm một số tiếp điểm mạ vàng và có diện tích khoảng 1 cm vuông Khi được đưa vào đầu đọc, con chíp trên thẻ sẽ tiếp xúc với các tiếp điểm điện tử tương ứng trong đầu đọc và cho phép máy đọc thông tin từ chip và viết thông tin lên đó

Hình 1.7: Thẻ thông minh và đầu đọc

 Thẻ thông minh không tiếp xúc: Thẻ thông minh không tiếp xúc là loại thẻ mà chip trên nó liên lạc với đầu đọc thẻ thông qua công nghệ cảm ứng RFID Với thẻ không tiếp xúc, việc đọc, ghi dữ liệu thẻ không cần phải có một tiếp xúc vật lý Thẻ

có thể được đặt cách máy đọc thẻ vài chục centimet

Hình 1.8: Thẻ thông minh không tiếp xúc

 Thẻ lưỡng tính: Đây là thẻ kết hợp các đặc điểm của thẻ tiếp xúc và thẻ không tiếp xúc Dữ liệu được truyền hoặc bằng tiếp xúc hoặc không tiếp xúc

 Phân loại theo chip nhớ trên thẻ thì có 2 loại thẻ:

 Thẻ nhớ : thường chỉ gồm một bộ nhớ chỉ đọc (EEPROM) có thể lập trình, xóa được bằng tín hiệu điện

 Thẻ vi xử lý: là thẻ có gắn một bộ vi xử lý, bộ vi xử lý này có kích thước rất nhỏ nhưng có cấu tạo gồm bộ nhớ EEPROM, bộ nhớ chỉ đọc (ROM), bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), CPU Các các chi tiết của nó có vai trò giống như vai trò của các bộ phận tương tự trong một máy tính

Hình 1.9: Chip xử lý trên thẻ

1.1.6 Các ứng dụng của thẻ thông minh

Thẻ thông minh được ứng dụng rất nhiều trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống Ta có thể kể ra một số lĩnh vực đã được ứng dụng như:

 An ninh cho máy tính: trình duyệt web Mozilla Firefox có thể dùng thẻ thông minh để lưu trữ chứng nhận dùng cho việc duyệt web một cách an ninh,một vài

hệ thống mã hóa đĩa, chẳng hạn như FreeOTFE, có thể dùng thẻ thông minh để giữ các khóa mã một cách an ninh, và để thêm một lớp nữa cho việc mã hóa các phần quan trọng nhất của đĩa cần bảo mật

 Tài chính: các ứng dụng của thẻ thông minh trong lĩnh vực tài chính bao gồm: thẻ tín dụng hay thẻ ATM, thẻ đổ xăng, SIM cho điện thoại di động, thẻ truyền hình cho các kênh phải trả tiền, các thẻ dùng cho điện thoại công cộng hoặc giao thông công cộng Thẻ thông minh cũng có thể dùng như ví điện tử Chip trên thẻ thông minh

có thể được nạp sẵn một số tiền mà có thể dùng tiêu xài tài các trạm đỗ xe và các máy bán hàng tự động

 Trong lĩnh vực giao thông: hệ thống thu phí tự động sử dụng thẻ kiểm soát RFID đã được triển khai ở các đường cao tốc mới của Việt Nam Tất cả các phương tiện khi vào đường cao tốc đều được nhận dạng, mã hóa các dữ liệu liên quan như thời gian vào, tên trạm vào, biển kiểm soát, loại xe… lưu trên thẻ kiểm soát RFID

và phát cho chủ phương tiện Trước khi phương tiện đi ra đường cao tốc lái xe sẽ trả thẻ kiểm soát cho nhân viên thu phí, đồng thời các thiết bị đọc sẽ đọc các dữ liệu trên thẻ và máy tính sẽ tự động tính toán đưa ra mức phí phải trả dựa trên loại xe, số ki lô mét đường cao tốc phương tiện đã sử dụng Sau khi nhận tiền, máy tính sẽ tự động in hóa đơn (vé cước phí) và mở barie cho phương tiện đi qua

1.2 Hệ thống nhận dạng vân tay

1.2.1 Tổng quan

Hệ thống nhận dạng: là hệ thống xác thực một cá nhân bằng cách tìm kiếm và đối sánh các đặc tính sinh trắc học người này với toàn bộ các mẫu đã lưu trữ trong cơ

sở dữ liệu

Rất nhiều lĩnh vực đã sử dụng xác thực dấu vân tay để tăng cường tính bảo mật,

an ninh cho người sử dụng, dấu vân tay được sử dụng để đại diện cho mỗi con người

Nó được dùng để xác thực chủ nhân cho những giao dịch, công việc đòi hỏi sự an toàn bảo mật Nhiều trang thiết bị được tích hợp tính năng nhân dạng vân tay như : máy tính, điện thoại thông minh Các hệ thống nhận dạng vân tay cũng được đưa vào triển khai ngày càng phổ biến trong các ngành kinh tế, các doang nghiệp như: các hệ thống quản lý nhân sự, quản lý nhân công, quản lý vào ra

Đặc biệt, kết hợp thẻ thông minh với công nghệ xác thực dấu vân tay là một phương pháp tốt nhất hiện nay để kiểm tra và xác thực danh tính của chủ thẻ Chúng được sử dụng mạnh mẽ trong các lĩnh vực ngân hàng tín dụng, thẻ căn cước, xuất nhập cảnh v.v Ví dụ như khi làm thủ tục hải quan tại sân bay, chủ thẻ chỉ cần đặt một trong những ngón tay đã đăng ký trước của họ lên máy quét vân tay, thì bản in trực tiếp sẽ đọc và phân tích trong 1 vài giây, việc làm giả dấu vân tay là không thể và chủ thẻ sẽ

không bao giờ phải lo lắng về việc bảo mật thông tin cá nhân của mình giống như việc

sử dụng bảo mật bằng mật khẩu bằng chữ hay sử dụng chữ ký để đại diện

Hình 1.10: Sơ đồ hệ thống xác thực dấu vân tay

Đầu tiên, ở công đoạn lấy mẫu dấu vân tay của người dùng sẽ được quét bởi đầu quét Các đặc trưng của dấu vân tay sẽ được hệ thống trích xuất ra vào lưu vào một cơ

sở dữ liệu Khi cần thực hiện xác thực người dùng, dấu vân tay của người đó sẽ được đem so sánh dựa vào cơ sở dữ liệu đã có, quá trình thực hiện lấy dấu vân tay để so sánh cũng giống như ở công đoạn lấy mẫu, dữ liệu dấu vân tay của người lấy được từ đầu quét sẽ được trích xuất lấy các đặc trưng rồi được thực hiện so sánh dựa vào cơ sở dữ liệu đã có

Việc so sánh dấu vân tay được thực theo những cách khác nhau phụ thuộc vào việc triển khai cơ sở dữ liệu như thế nào Hiện nay thì việc so sánh dấu vân tay chủ yếu được thực hiện online, các mẫu vân tay được lưu trữ trên máy chủ, khi cần so sánh thì

dữ liệu vân tay sẽ được gửi lên máy chủ để thực hiện so sánh

1.2.2 Hệ thống nhận dạng vân tay trực tuyến

Là hệ thống xác nhận dấu vân tay trực tuyến trên môi trường (client/server) Người sử dụng nhập vân tay của minhg thông qua đầu quest có kết nối đến máy tính

Để xác minh, đầu quét nhận dạng vân tay người dùng, sau khi mã hóa vân tay, sẽ gửi

dữ liệu đến máy chủ thông qua mạng Internet/Intranet/Wan/Lan và so sánh với với các mẫu vân tay đã lưu tại đây

Hình 1.11: Mô hình hệ thống xác thực dấu vân tay trực tuyến

Một số hạn chế khi triển khai hệ thống xác thực dấu vân tay tập trung :

 Vấn đề về tốc độ : xác thực dấu vân tay thông qua máy chủ thì dấu vân

tay cần xác thực sẽ phải so sánh với nhiều mẫu vân tay khác tức thực hiện so sánh 1-n, phải thực hiện xác thực nhiều lần để định danh người sử dụng Như vậy với một hệ thống quy mô lớn thì danh sách dấu vân tay mẫu sẽ vô cùng lớn việc thực hiện so sánh

sẽ mất nhiều thời gian hơn như vì thế tốc độ của hệ thống sẽ không được cao

 Tính bảo mật : khi thực hiện thông qua máy chủ thì sẽ cần có đường

truyền thời gian thực, máy chủ Điều này có nghĩa là vấn đề bảo mật an toàn thông tin người sử dụng sẽ bị ảnh hưởng bởi môi trường mạng

Hình 1.12: Mô hình minh họa hệ thống máy chấm công

Hình 1.12 là mô hình vé xe buýt sử dụng vé điện tử, thông tin người sử dụng lưu trữ trên hệ thống máy chủ

 Tính cá nhân hóa:dấu vân tay của người sử dụng được lưu trữ tập trung

trên máy chủ, như vậy dữ liệu của người dùng không được cá nhân hóa

 Vấn đề triển khai hệ thống:phải đảm bảo yêu cầu về hạ tầng phần cứ

như: Hệ thống máy chủ,cùng các đường truyền ổn định Như vậy việc triển khai hệ thống là không dễ dàng và sẽ rất tốn kém khi mà quy mô của hệ thống lớn

Ngoài ra thì máy chủ và đường truyền thời gian thực sẽ cần được bảo trì thường xuyên để duy trì tính ổn định của hệ thống điều này đem đến nhiều khó khăn hơn nữa cũng như chi phí sẽ bị đẩy lên cao trong việc tạo ra hệ thống xác thực dấu vân tay online

Từ các vấn đề nảy sinh trên, yêu cầu đặt ra là phải tìm ra giải pháp hữu hiệu trong việc lưu trữ và so sánh dấu vân tay để loại bỏ cũng như giảm thiểu những rủi ro, khó khăn trên

1.2.3 Hệ thống nhận dạng dấu vân tay trực tiếp trên thẻ thông minh

1.2.3.1 Mô hình hệ thống

Từ những hạn chế, rủi ro gặp phải khi triển khai hệ thống xác thực dấu vân tay trên máy chủ, một giải pháp được đưa ra đó là hệ thống nhận dạng dấu vân tay trực tiếp trên thẻ hay con gọi là Match on Card – MoC

Hệ thống này là một giải pháp rất hiệu quả tránh được nhiều rủi ro trên cũng như đem đến cho các ngân hàng tín dụng một phương hướng mới trong việc tăng cường sự tin tưởng của khách hàng, đem đến cho khách hàng cảm giác an toàn tuyệt đối, tăng cường vị thế của mình trên thương trường Ngoài ra thì việc áp dụng hệ thống này trong các lĩnh vực như hải quan, xuất nhập cảnh v.v cũng mang đến hiệu quả về nhiều mặt

Hình 1.13: Mô hình xác định dấu vân tay trên thẻ

Thẻ thông minh sẽ được cài sẵn một chương trình có khả năng lưu trữ cũng như

so sánh dấu vân khi có dữ liệu dấu vân tay cần so sánh Ở quá trình so sánh hệ thống Match On Card – MoC cho phép thực hiện xác thực vân tay ngay trển thẻ thông minh Đối với mô hình này thì sẽ khắc phục được nhiều vấn đề so với mô hình xác thực dấu vân tay trực tuyến

1.2.3.2 So sánh giữa hệ thống xác nhận dâu vân tay trên thẻ với hệ thống xác nhận dấu vân tay trực tuyến

Giữa hệ thống xác nhận dấu vân tay online và hệ thống xác nhận dấu vân tay trên thẻ thì chúng đều có sự tương đồng như ở cả quá trình lấy mẫu và thực hiện so sánh thì dữ liệu dấu vân tay mẫu và dữ liệu dấu vân tay cần xác thực trong cả hai hệ thống đều cần phải được trích xuất để lấy ra những đặc trưng sau đó mới đến công đoạn lưu trữ Các thuật toán so sánh giữa hai dấu vân tay đều giống nhau khi mà chúng đều thực hiện so sánh hiện so sánh những đặc trưng của dấu vân tay đã được trích xuất

từ dữ liệu dấu vân tay đưa vào từ đầu quét

Sự khác nhau cơ bản giữa hai hệ thống được đưa ra trong bảng 1.1

Đặc điểm Hệ thống xác nhận dấu vân

tay trực tuyến

Hệ thống xác nhận dấu vân tay trên thẻ

Lưu trữ dữ liệu Lưu tập trung trên máy chủ,

kích thước dữ liệu lưu trữ lớn

Lưu trên thẻ, kích thước lưu trữ nhỏ

Thực hiện so sánh So sánh 1-n So sánh 1-1

Đường truyền, kết

nối internet

Cần có đường truyền và kết nối internet để kiểm tra Không cần

Bảng 1.1: Sự khác nhau giữa hai hệ thống

1.2.3.3 Ưu nhược điểm của hệ thống xác nhận dấu vân tay trên thẻ

Hệ thống xác nhận dấu vân tay trên thẻ là giải pháp được đưa ra nhằm giải quyết các khó khăn cũng như rủi ro gặp phải khi sử dụng hệ thống xác nhận dấu vân tay online trên máy chủ Từ những đặc điểm khác nhau của hai hệ thống đã cho thấy rất nhiều vấn đề với hệ thống xác nhận dấu vân tay online đã được khắc phục:

 Tốc độ hệ thống được tăng lên rất nhiều khi mà việc thực hiện xác thực

dữ liệu vân tay chỉ là 1-1, tức là dữ liệu dấu vân tay cần được xác thực chỉ phải kiểm

tra với một mẫu vân tay của chủ thẻ được nạp sẵn trên thẻ thông minh của chủ thẻ đó qua đó giúp giảm thiểu thời gian xác thực, giảm tải cho hệ thống

 Hệ thống không cần máy chủ cũng như các đường truyền và không cần kết nối Internet giúp giảm chi phí cũng như sẽ dễ dàng triển khai hệ thông với quy mô lớn hơn, số lượng người sử dụng sẽ là không giới hạn

 Vân tay của chủ thẻ được lưu trữ trực tiếp trên thẻ của chủ thẻ, không lưu tập trung trên máy chủ sẽ tăng cường tính cá nhân hóa cho chủ thẻ Thông tin của chủ thẻ luôn bên cạnh chủ thẻ, tôn trọng tính riêng tư của chủ thẻ, tăng cường niềm tin của khách hàng

 Hệ thống cũng mang đến sự an toàn gần như tuyệt đối cho chủ thẻ khi mà

dữ liệu của chủ thẻ sẽ do chính chủ thẻ nắm giữ, tính bảo mật về thông tin người sử dụng được tăng cường rõ rệt so với việc thông tin của người sử dụng được lưu trữ trên máy chủ Việc so sánh, xác nhận dấu vân tay là độc lập không thông qua hệ thống máy chủ hay đường truyền nào khác mà thực hiện ngay trên thẻ

 Tính tiện lợi của hệ thống là không phải bàn cãi khi mà chủ thẻ sẽ không cần phải nhớ mã pin, hay lo lắng việc bị hack mật khẩu khi mà dấu vân tay là đặc trưng mang tính duy nhất

Dù rằng những ưu điểm của hệ thống là không thể phủ nhận, nhưng hệ thống lưu trữ dấu vân tay trên thẻ cũng có những nhược điểm nhất định như kích thước lưu trữ trên thẻ là nhỏ, chỉ có thể áp dụng cho thẻ vi xử lý

1.3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Hình 1.14 mô tả mô hình nhận dạng vân tay theo mô hình MoC

Đầu quét Bắt đầu

So sánh trên thẻ

ảnh

Trích xuất ảnh

Đặc trưng ảnh vân tay

Nạp vào thẻ

Đặc trưng trên thẻ

Match/no match Kết thúc

Hình 1.14: Sơ đồ khối nhận dạng vân tay trên thẻ

Chỉ tiêu kỹ thuật:

 Đầu vào: là một mảng ảnh grayscale

 Đẩu ra: là một file.bin có kích thước nhỏ hơn 1kb chứa các điểm đặc trưng của

vân tay phục vụ cho quá trình so sánh vân tay

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THUẬT TOÁN VÀ KIẾN TRÚC

Trong chương 2 cung cấp lý thuyết về khối xử lý trung tâm, giao tiếp cảm biến với khối xử lý và Minutiae là gì được nêu trong phần khái niệm cơ sở Các kiến trúc đề xuất và thuật toán được đưa ra làm cơ sở để phát triển cho chương sau

2.1 Khái niệm cơ sở

2.1.1 Khối xử lý kít phát triển Raspberry Pi

Raspberry Pi là một máy tính đơn khối có kích thước nhỏ như chiếc thẻ ATM,

được phát triển bởi Quỹ Raspberry Pi với mục tiêu khuyến khích việc học tập khoa học máy tính trong trường học

Hình 2.1: Kít phát triển Raspberry Pi[9]

Đặc tính Raspberry Pi xây dựng xoay quanh bộ xử lí SoC Broadcom BCM2835 (là chip xử lí mobile mạnh mẽ có kích thước nhỏ hay được dùng trong điện thoại di động) bao gồm CPU, GPU, bộ xử lí ân thanh /video, và các tính năng khác tất cả được tích hợp bên trong chip có điện năng thấp này

Kít phát triển Raspberry Pi là một thiết bị đa năng đáng ngạc nhiên với nhiều phần cứng có giá thành rẻ nhƣng rất hoàn hảo cho những hệ thống điện tử, những dự

án DIY, thiết lập hệ thống tính toán rẻ tiền cho những bài học trải nghiệm lập trình

Hình 2.2: Phần cứng của kít phát triển Raspberry Pi[9]

Khe cắm Micro SD Card

Vì những lý do trên mà sự lựa chọn kit phát triển Raspberry Pi là phù hợp nhất cho bộ xử lý trung tâm

2.1.2 Giao tiếp cảm biến vân tay với xử lý trung tâm Raspberry Pi

NEXT Biometrics NB-1010-S là một cảm biến vân tay chất lƣợng cao đƣợc thiết kế để tích hợp vào vào các sản phẩm ứng dụng tùy chỉnh nhƣ thiết bị đầu cuối

thời gian và điểm tham quan hoặc đầu đọc thẻ Nó dựa trên chipset cảm biến trên một mạch in nhỏ và giao tiếp với kit phát triển thông qua giao tiếp

Hình 2.3: Cảm biến vân tay NB-1010-S

NB-1010-S sensor module đƣợc kết nối thông qua kết nối FFC (hình 2.4) và đƣợc các chân đƣợc định nghĩa ở bảng 2.1

Hình 2.4: FFC connector

Pin Label Function

Bảng 2.1: Các chân của NB-1010-S sử dụng trong kết nối FFC

Sensor NB-1010-S có thể vận hành với điện áp nguồn là 3.3V Bảng 2.2 thể hiện điện

áp VA và VDD của sensor

Bảng 2.2: Dải điện áp nguồn

2.1.3 Minutiae của dấu vân tay Các bước trích xuất dấu vân tay

Nhƣ đã nói ở trên, cơ sở nhận dạng vân tay là những đặc điểm riêng biệt trong cấu tạo của các vân tay khác nhau Dấu vân tay của mỗi cá nhân là duy nhất Xác suất