Ekraanisisene sõrmejäljeluger

Optiline luger

Optilised sõrmejäljelugerid on kasutusel olnud juba pikka aega. Neid on kasutatud paljudes eri tüüpi seadmetes, kuid alates aastast 2010 võeti see tehnoloogia kasutusele just nutitelefonites. 2018. aasta alguses tutvustati esimest telefoni Vivo X20 Plus(vaja allikat), millel oli ekraanisisene sõrmejäljeluger. See oli esimene seade mis kasutas Synaptics CLEAR ID 9500 tehnoloogiat, mis lubas paigutada optilise sensori ekraani alla. 
Põhiline kasutusala ekraanisisestel sõrmejäljelugeritel on tänapäeval nutitelefonites. Sellegipoolest leidub ka tootjaid, kes kasutavad sellist tehnoloogiat ka teistes seadmetes, näiteks on leiutatud erinevaid nutilukke. See tähendab seda, et näiteks on võimalus avada koduust vaid sõrmejälje vajutusega. Pole tarvis enam võtmeid kaasas kanda. Sellised lukud on näiteks LineMak, iTouchless ja Aegis Electronic. Selliste lukkude hinnad võivad küündida tuhandete eurodeni, kuid on olemas ka paarisajaeuroseid variante.

Tööpõhimõte

Optilise sõrmejäljelugeri tööpõhimõte on oma olemuselt üsna lihtne: salvestada esialgu tahetud sõrmejälg andmebaasi, tehes sellest mitu pilti ning hiljem võrrelda uut sõrmejälge andmebaasis oleva infoga. Optilise skanneri tuum sarnaneb valgussensoriga, mida kasutatakse digitaalsetes kaamerates ja videokaamerates. Selle tuuma kohta öeldakse laengsidestusseadis (charge coupled device – CCD). CCD on valgustundlike dioodide massiiv, mida nimetatakse fotoelementideks, mis genereerivad elektrilise signaali vastavalt valgus-footonitele. Iga fotoelement salvestab ühe piksli, mis esindab seda kohta kuhu valgus jõudis. Kogu tulemusena saame suures koguses tumedaid ja heledaid piksleid pildist, mida skaneeriti (antud juhul on selleks sõrmejälg). Seejärel protsessib skanneri süsteem analoogsignaale, ning genereerib nendest digitaalse representatsiooni antud pildist.

Skaneerimise protsess

Skaneerimise protsess algab sellest, kui kasutaja paneb oma sõrme ekraanile. Tavaliselt on telefonidel kasutajaliides, mis juhendab kasutajale, kuhu sõrm täpselt panna tuleks. Seejärel teeb CCD kaamera pildi sõrmejäljest. Üldiselt on lugeritel oma valgustus, selleks kasutatakse valgusdioodide massiivi ning seda selle jaoks, et valgustada sõrmejälge eri nurkade alt. Telefonid kasutavad eraldi valgusdioodide asemel ka oma LCD paneeli, et valgust tekitada või ka OLED ekraani. Enne, kui tehtud pilti hakatakse võrdlema andmebaasis oleva infoga, teeb skanneri süsteem kindlaks, et CCD on saanud korraliku pildi. Selle jaoks võrreldakse keskmist pikslitumeduse taset ning üleüldiseid väärtusi. Kui need väärtused ei klapi, siis ei saanud CCD head pilti. Üldiselt on see tingitud sellest, et tehtud pilt oli kas liiga tume või hele. Enne uue pildi tegemist muudab skanner särivõtte aega, et lasta siis vastavalt sensorisse kas rohkem või vähem valgust ning siis proovib sõrmejäljeluger uuesti sama protsessi algusest peale teha. Kui tehtud pilt vastab kõikidele standarditele, siis hakatakse võrdlema skaneeritud sõrmejälge andmebaasis oleva sõrmejäljega. Nende kattumisel avatakse telefonis kas mingi rakendus või lukustatakse lahti avaekraan, ning kui sõrmejäljed ei kattu, siis informeeritakse sellest kasutajat.

Ultraheliluger

Esimene seade, mis kasutab ultrahelilugerit, tuli välja 2018. aasta detsembris Qualcommi poolt. Selleks on praegune Samsungi tippmudel Samsung Galaxy S10 ja S10+. Ultrahelilugerit kasutatakse põhiliselt ainult nutitelefonides.

Tööpõhimõte

Ultrahelilugeril on samuti lihtne tööpõhimõte: tehakse esialgu sõrmest 3D-mudel ning salvestatakse see andmebaasi ning hiljem võrreldakse teisi sõrmejälgi andmebaasis olevate andmetega. Ultraheliluger kasutab pildi või mudeli loomiseks ultraheli. Ultraheli, mis pole inimese kõrvale kuuldav, tekitatakse sensori poolt ning selletõttu väljuvad sensorist helilained, mis põrkuvad kokku kasutaja sõrmega. Sõrme pealt põrkavad helilained tagasi ning uuesti sensorisse. Sensori poolt tekitavad helilained on võimelised penetreerima 800 µm läbi klaasi ning kuni 400 µm läbi metalli. Reaalne 3D-mudel luuakse nende andmete põhjal, kui kaua levis ultraheli laine sensori ning sõrmejälje erinevate osade vahel. Selle tulemusena saame sõrmejälje kuju, mille kvaliteet on kordades parem teiste biomeetriliste tuvastussüsteemidega võrreldes. Lisaks sellele on võimalik helilainete järgi tuvastada vere voolavuse taset, mille tõttu on sellise lugeri kasutamine palju turvalisem.

Skaneerimise protsess

Sellel on üldiselt sarnane protsess nagu optilise lugeri puhul, kus esialgu paigutab kasutaja näpu teatud ekraaniossa (sinna, kus paikneb luger). Ultrahelilugeri puhul ei ole vaja, et ekraan aktiveeruks või et oleks lisa valgusdioodide olemasolu ekraani all, kuna kasutatakse ainult ultrahelilaineid. Pärast kasutaja näpu tuvastamist, käivitub sensor ning tekitatakse ultraheli, mis tekitab helilainete põrkumise näpu ning sensori vahel. Nende põrgete omavahelise kauguse järgi konstrueeritakse 3D-mudel sõrmejäljest ning seejärel võrreldakse seda andmebaasis olevate andmetega.

Uued tehnoloogiad

Uusi sõrmejäljelugemise tehnoloogiaid uuritakse ja arendatakse pidevalt. Näiteks on olemas selline tehnoloogia nagu Multispectral Fingerprint Imaging (MSI). Sarnase tööpõhimõttega nagu optiline luger, kasutab seda tüüpi skanner sõrmejälje uurimiseks erinevaid lainepikkusi (näiteks 470 nm – sinine, 535 nm – roheline jne). Põhiline idee on selles, et erinevad sõrmejälje osad reageerivad eri lainepikkustele erinevalt. Tänu sellele on tulemuseks ka parema kvaliteediga pilt.