У любого сканера отпечатков пальцев есть две функции: получить изображение отпечатка и проверить его узор на совпадение с другими узорами в базе данных. В современных смартфонах используются оптические сканеры. Они работают по тому же принципу, что и небольшие цифровые фотоаппараты. Снимок делается с использованием микросхемы, состоящей из светочувствительных фотодиодов и автономного источника освещения — матрицы светодиодов, которая подсвечивает узоры на пальце.
При попадании света фотодиоды создают электрический заряд, запечатлевая отдельный пиксель на будущем снимке. В зависимости от количества попадающего света, интенсивность цвета пикселя меняется. Совокупность пикселей разной интенсивности и образует на сканере снимок отпечатка пальца. Перед тем как начать сверять отпечаток, сканер проверяет качество изображения, а именно его яркость и четкость. Если снимок слишком яркий или темный, настраивается длительность выдержки сканера, и процесс повторяется вновь.
После того как отпечаток получен, он анализируется с помощью специального программного обеспечения. Для определения особенностей папиллярных узоров ПО использует сложные алгоритмы. Всего выделяют три типа узоров: дуговые, петлевые и завитковые. Определив тип узора, сканер идентифицирует окончания линий узоров, например, разрывы и раздвоения — именуемые минуциями. Именно они и являются уникальными и позволяют по отпечатку пальца идентифицировать его владельца. Сканер определяет положение минуций относительно друг друга на каждом снимке: он разбивает отпечаток на небольшие блоки 9х9 пикселей, каждый из которых содержит определенное число минуций. Координаты обнаруженных минуций и их углы ориентации записываются в вектор. Затем идентичные блоки со сканера и снимков из базы данных сопоставляются, и если узоры в них идентичны, то отпечатки пальцев принадлежат одному и тому же владельцу. Стоит отметить, что сканеры не анализируют каждую линию узора: они находят лишь одинаковые закономерности в небольшом количестве блоков и по ним устанавливают сходство.
Существует два основных типа оптических сканеров. Первый делает снимок нужной области пальца при прикосновении к сканеру. Этот тип используется в смартфонах Apple, начиная с iPhone 5s.

Второй тип оптического сканера предполагает проведение по нему пальцем. Он делает серию снимков и программно объединяет их воедино. Такой сканер нашел свое применение в Samsung . Но в последующих моделях он был заменен на первый тип, который является более удобным, но и более дорогим в силу необходимости использования большей матрицы.
Общим недостатком оптических сканеров является подверженность загрязнению и царапинам. Кроме того, такой сканер можно обмануть с помощью слепка фаланги пальца.
Touch ID начал впервые устанавливать на iPhone 5S в 2013 году. Позже сканером оснащали новые модели iPhone, iPad и MacBook Pro.
На данный момент существует 2 поколения датчиков, которые используются в технике Apple:
Touch ID 1-го поколения применяется в:
- iPhone 5s;
- iPhone 6/6 Plus;
- iPhone SE;
- iPad Air 2;
- iPad mini 3/4;
- iPad Pro 12.9″ (первого поколения 2015 года выпуска);
- iPad Pro 9.7″;
- iPad 2017/2018.
Более быстрый Touch ID 2-го поколения устанавливается в:
- iPhone 6S/6S Plus;
- iPhone 7/7 Plus;
- iPhone 8/8 Plus;
- iPad Pro 10.5″;
- iPad Pro 12.9″ (второго поколения 2017 года выпуска);
- MacBook Pro 2016/2017.
Поколения сенсоров отличаются лишь скоростью срабатывания, но не степенью распознавания отпечатков. Описанные ниже особенности и приемы будут работать с Touch ID обоих поколений.
Что влияет на работу Touch ID
Дактилоскопический датчик в момент появления в iPhone 5s был на головы выше доступных решений у конкурентов. Разработчикам удалось создать устройство, корректно считывающее отпечаток владельца довольно быстро и с высокой точностью.
Через два года датчик доработали, вдвое сократив время срабатывания сенсора.
На работу датчика определенно влияет загрязнения и жидкости. Максимальная точность срабатывания гарантирована при чистой поверхности сенсора и отсутствии жира, грязи и воды на пальце. Несмотря на это, сканер требует ежедневной чистки лишь при очень сложных условиях эксплуатации.
Большинству пользователей не нужно протирать Touch ID или мыть и вытирать руки перед использованием смартфона.
Что не влияет на работу Touch ID
На работу датчика не влияет температура окружающей среды и влажность. Даже если пользоваться устройством на холоде, когда кожа на пальцах немного сжимается, несущественное изменение отпечатков пальцев не окажет серьезного влияния на работу Touch ID.
Не влияет на скорость срабатывания состояние батареи смартфона и уровень её заряда. Некоторые пользователи ошибочно считают, что датчик с заряженным аккумулятором работает лучше.
Нет подтвержденных доказательств наличия системы обучения Touch ID, когда многократное прикосновение к сенсору в меню повышает точность срабатывания сенсора. В данном меню это предназначено лишь для индикации введенного отпечатка пальца.
Как же тогда повысить точность Touch ID
Суть метода заключается в том, чтобы добавить несколько отпечатков одного пальца, но под разными углами и в разных положениях. Если в смартфоне не введены отпечатки пальцев жены/мужа, детей или родственников, можно забить все пять слотов своими данными.
Используйте либо два отпечатка для нерабочей руки и три для рабочей, либо вовсе четыре для рабочей и один для нерабочей.
1. Перейдите в Настройки – Touch ID и код-пароль и удалите имеющиеся отпечатки пальцев.
2. Теперь добавьте новый отпечаток для той руки, которой чаще всего держите смартфон. При добавлении отпечатка старайтесь прижимать к сенсору верхнюю часть подушечки пальца.
3. Добавьте другой отпечаток и снова вводите тот же палец, но большую часть касаний осуществляйте уже нижней частью подушечки пальца.
4. Добавьте третий отпечаток для этого же пальца, но смартфон при этом держите не в руке обычным хватом, а в наиболее привычном месте, например, вынимая iPhone из кармана.
5. Теперь можете добавить два отпечатка для большого пальца второй руки или лишь один такой отпечаток, а последним закрепить палец главной в еще одном нетипичном положении, например, нажимая на смартфон в автомобильном держателе.
Добавляя два отпечатка на один палец (один для верха подушечки, а второй – для низа) можно внести в память аппарата большую площадь кожного покрова. При добавлении отпечатка в особом положении (вынимая из кармана, в держателе или на столе) мы обучаем сенсор распространенному нажатию под определенным углом.
Такой нехитрый способ позволит свести к минимуму процент ложных срабатываний датчика Touch ID.
Что представляет собой отпечаток и как обмануть сканер отпечатков пальцев? По сути, отпечаток — это папиллярные узоры на коже. То есть выступы и углубления, которые складываются в определенный узор. У каждого человека они свои, индивидуальные.
Формирование папиллярных узоров
Формирование таких узоров происходит примерно на 12 неделе плода. В это же время формируется и нервная система. На узор оказывает влияние множество факторов. Это и положение плода в утробе матери, и генетический код, и состояние окружающей среды, и рацион питания матери, а также многое другое.
Узор способен восстанавливаться при небольших повреждениях эпидермиса. В данной статье мы рассмотрим, можно ли и как обмануть сканер отпечатков пальцев, а также каким образом он работает у современных телефонов.
Определение личности человека по отпечатку его пальцев является одним из наиболее надежных способов идентификации. К более точным методам можно отнести лишь анализ ДНК и сканирование сетчатки глаза.
Как работает сканер отпечатков
Сканер отпечатков пальцев должен выполнить два действия:
- Получить изображение узора
- Проверить, совпадает ли он с отпечатками, находящимися в базе данных.
Сканирование
Смартфоны в настоящее время снабжены оптическими сканерами. Принцип их работы похож на работу цифрового фотоаппарата. Матрица светодиодов освещает сам узор, а микросхема из светочувствительных светодиодов делает в это время снимок.
В то время, когда на светодиод попадает свет, он производит электрический заряд. Таким образом, формируется пиксель на будущем снимке узора. Цвет пикселя варьирует в зависимости от того, какое количество света попало.
Пиксели разной интенсивности и формируют узор. Прежде чем соотнести отпечаток с базой данных, сканер проверяет яркость и четкость снимка. При неудовлетворительных результатах весь процесс получения изображения повторяется.
Анализ отпечатка
Полученное изображение подвергается анализу программного обеспечения. Распознавание происходит при помощи сложных алгоритмов.
Можно разделить все узоры на три основных типа:
- дуговые,
- петлевые
- завитковые.
После того, как тип узора определен, сканер ищет минуции. Это места, где заканчивается линия узора. К примеру, происходит разрыв или раздвоение линии. В минуциях и заключается вся уникальность отпечатка пальцев. Сканер распознает, как располагаются минуции по отношению друг к другу. Для этого весь рисунок делится на небольшие зоны. Каждый участок включает определенное число минуций. Данные об их расположении записываются.
Аналогичные зоны исследуемого отпечатка и базы данных подвергаются анализу. Если узоры одинаковые – владельцем отпечатков пальцев является один и тот же человек. Сканер не занимается сопоставлением абсолютно всех линий узора. Он лишь ищет похожие закономерности в блоках и на основании этих данных делает выводы.
Виды сканеров отпечатка пальца
Оптические сканеры бывают двух видов:
- Сканеры Apple (iPhone 5s и далее) делают снимок пальца в то время, когда он прикасается к экрану телефона.
- Другой тип сканера делает сразу несколько изображений, пока вы проводите пальцем по экрану. Такой сканер использовался в смартфонах Самсунг Галакси S5. Позже сканер заменили на первый тип. Он удобнее, но при этом дороже, поскольку надо использовать большую матрицу.
Все сканеры подобного плана имеют один минус: царапины и загрязнения могут вывести его из строя.
Наверняка, у многих когда-либо возникал вопрос, как обмануть сканер отпечатков пальцев и вообще возможно ли это? Ответ утвердительный. Разумеется, в компании понимают сейчас и понимали раньше при создании подобного функционала телефона, что любую биометрическую систему можно обмануть.
Достаточно сделать слепок фаланги пальца и прикоснуться им к сканеру. К тому же владельца телефона можно заставить приложить его палец к устройству.
Компания Apple продумала некоторые меры безопасности для таких случаев. Но всё же способ имеет право на существование. Айфоны старых моделей можно обмануть, просто распечатав снимок пальца с большим разрешением.
Как видите, есть несколько способов, как обмануть сканер отпечатков пальцев. Причем,если в айфонах это сделать затруднительно, то в смартфонах с ОС Андроид дело обстоит намного проще.
Не так давно технология считывания отпечатков пальцев была связана в основном с научно-фантастическими фильмами. Теперь, даже в бюджетном смартфоне Xiaomi есть сканер отпечатков пальцев. Мы объясним читателям принцип его работы.
Сканер отпечатков пальцев (Touch ID) позволяет идентифицировать пользователя на основе уникального рисунка кожи на кончике пальца. У каждого человека свой собственный отпечаток и «рисунок», который не повторяется даже в случае идентичных близнецов.
Отпечаток пальца (fingerprint) позволяет идентифицировать любого человека, например в случае поиска преступников. Как оказалось, функция Touch ID также полезна для пользователей смартфонов. С её помощью можно защитить смартфон от несанкционированного доступа.
В настоящее время на рынке существует несколько типов сканеров. Все они работают по одному и тому же принципу – сканер считывает отпечаток владельца смартфона и при попытке разблокировать его сравнивает «рисунок» с тем, который запрограммирован заранее в устройстве. Если отпечаток пальца совпадает, устройство будет разблокировано. В противном случае появится сообщение об ошибке.
Интересно, что сканеры не анализируют весь рисунок отпечатка пальца. Проверяются только некоторые из характерных черт или узоров. Это, например, ветвление, раздвоение или обрывание отпечатков пальцев.
Сканеры преобразуют картинку в темплит (шаблон), и по алгоритму сравнивают расстояние между кривыми и линиями. Это позволяет сделать процесс проверки намного короче, чем если бы вам нужно было проанализировать весь отпечаток пальца.
Алгоритмы подтверждают отпечаток, если примерно 40% минуций совпадает с сохранённым рисунком. На практике, этого достаточно для идентификации конкретного пользователя и обеспечения отказоустойчивости.
Минуции (или «точки Гальтона») – это уникальные для каждого пальца участки рисунка кожи (точки), которые показывают в каких местах папиллярные линии сливаются, раздваиваются или обрываются.
Типы сканеров отпечатков пальцев
1. Оптический сканер «снимает» всю панель пальцев и использует CCD-матрицу (как и большинство камер) для этого. В местах, где свет не приходит (гребни), матрица записывает «черные» пиксели, создавая точно отображаемое изображение пальца. Часто оптические сканеры имеют встроенный источник света (обычно светодиодный), чтобы сделать изображение максимально прозрачным.
2. Емкостный сканер – вместо матрицы, используются специальные миниатюрные схемы конденсаторов (ёмкостных датчиков). Когда мы прикладываем палец к этому считывателю, ёмкость отдельных конденсаторов мгновенно меняется. Емкостные сканеры гораздо точнее и эффективнее оптических сканеров, поскольку их сложнее обмануть.
3. Тепловой сканер – он работает аналогично емкостному считывателю, но вместо микроконденсаторов они используют микроскопические тепловые датчики, которые определяют разницу температур между гребнями и долями пальцевой подушки. Такой сканер невозможно обмануть имитацией пальца (т.е. фрагментом с кожным покровом).
4. Ультразвуковой сканер – использует явление дифракции, т. е. отражение и рассеяние звуковых волн. Когда мы прикладываем палец к считывателю он начинает генерировать неслышимые звуки для нас. Поведение звуковых волн в точках контакта «гребня» площадки отпечатка со сканером совершенно иное, чем во «впадинах» (где есть воздух). Это позволяет ультразвуковому сканеру создавать точный отпечаток вашего пальца.
Какой сканер отпечатка пальца лучше?
В настоящее время большинство смартфонов Xiaomi используют ёмкостные считыватели, например популярные Redmi Note 3 или Mi 5. Однако большие надежды связаны с ультразвуковыми сканерами, установленными непосредственно под дисплеем, и, вероятно, эта технология будет наиболее популярна в ближайшем будущем.
Функция Touch ID в смартфоне, хотя и очень безопасна, не гарантируют безопасность на 100%. С помощью правильных технологий и инструментов можно подделать отпечаток пальца, который сможет обмануть сканер.
