// Fingerabdruck-Sensor //

Fingerabdruckscanner sind biometrische Sicherheitssysteme. Sie werden zum Entriegeln von Smartphones, Türen etc. eingesetzt. In den 2010er Jahren wurden Fingerabdruckscanner auf Handys zum Alltag.

Ein Fingerabdruckscanner ist ein Sensor zum Abtasten eines Fingers um damit ein digitales Abbilds zu erzeugen. Die leistungsfähigen digitalisierten Identifizierungslösungen basieren aber nicht nur auf dem einfachen „Ab-Fotografieren“ des Fingerabdrucks, sondern benötigen komplexe Algorithmen, um diesen dann sicher zu erkennen.

Der Fingerabdruck (auch Daktylogramm (altgr. dáktulos = „Finger“) ist der Abdruck der Papillarleisten am obersten Glied eines Fingers (Fingerkuppe bzw. Fingerbeere). Da bisher keine zwei Menschen mit dem gleichen Fingerabdruck bekannt sind, geht man von der Einzigartigkeit des Fingerabdrucks aus.

Typen

Es gibt 4 Typen von Fingerabdrucksensoren: den optischen Scanner, den Kapazitätsscanner, den "Ultraschall-Scanner" und den thermischen Sensor. Die Grundfunktion dieser drei Scanner besteht darin, ein Bild des Fingerabdrucks einer Person zu erhalten und eine Übereinstimmung für diesen Abdruck in der Datenbank zu finden. Der Kapazitätsscanner ist besser, weil die Bilder genauer und präziser sind.

1. Optische Scanner machen ein Foto des Fingerabdrucks mit einer Digitalkamera.
2. Kapazitive oder CMOS-Scanner verwenden Kondensatoren und damit elektrischen Strom, um ein Bild des Fingerabdrucks zu erzeugen.
3. Ultraschall basierte Fingerabdruckscanner verwenden hochfrequente Schallwellen, um in die epidermale (äußere) Schicht der Haut einzudringen.
4. Thermoscanner erfassen die Temperaturunterschiede auf der Kontaktfläche zwischen Fingerabdruckrücken und Tälern und Graten (Muster des Fingerabdrucks).

Bauformen

Es gibt zwei Bauformen: den ruhenden (halbautomatisch) und den beweglichen (vollautomatisch) Fingerabdrucksensor.

1. halbautomatisch: Der Finger muss über den kleinen Scanbereich gezogen werden. Dies ist billiger und weniger zuverlässig als die bewegliche Form. Das Bild ist nicht sehr gut, wenn der Finger nicht regelmäßig über den Scanbereich gezogen wird.
2. vollautomatisch: Der Finger liegt auf dem Scanbereich, während der Scanner darunter läuft. Da der Scanner mit einer sehr regelmäßigen Bewegung über den Fingerabdruck läuft, sind die Bilder besser.

Technologie

Die Bildaufnahme des Fingerabdrucks gilt als der kritischste Schritt in einem automatisierten Fingerabdruck-Authentifizierungssystem, da sie die endgültige Fingerabdruck-Bildqualität bestimmt, was einen drastischen Einfluss auf die Gesamtsystemleistung hat. Es gibt verschiedene Arten von Fingerabdrucklesern auf dem Markt, aber die Grundidee hinter jedem ist es, den physikalischen Unterschied zwischen Graten und Tälern zu messen (Rillen).

2-D

Das Verfahren zum Erfassen eines Fingerabdrucks mit einem Sensor besteht darin, den Finger auf einen Abtastbereich zu bewegen oder zu berühren, der nach dem verwendeten physikalischen Prinzip (optisch, Ultraschall, kapazitiv oder thermisch) die Höhen-Differenz zwischen den Tälern und Graten erfasst. Wenn ein Finger eine Oberfläche berührt oder abrollt, verformt sich die elastische Haut.

Die Menge und Richtung des vom Benutzer ausgeübten Drucks, die Hautbeschaffenheit und die Projektion eines unregelmäßigen 3D-Objekts (des Fingers) auf eine flache 2D-Ebene führen zu Verzerrungen, Rauschen und Inkonsistenzen im erfassten Fingerabdruckbild.

Diese Probleme führen zu inkonsistenten und uneinheitlichen Unregelmäßigkeiten im Bild. Die Darstellung desselben Fingerabdrucks ändert sich jedes Mal, wenn der Finger auf die Sensorplatte gelegt wird, was die Komplexität jedes Versuchs, Fingerabdrücke zu vergleichen, erhöht, die Systemleistung beeinträchtigt und somit den breiten Einsatz dieser biometrischen Technologie einschränkt.

3-D

Um diese Probleme zu überwinden, wurden ab 2010 berührungslose 3D-Fingerscanner entwickelt. Die 3D-Fingerscanner erfassen detaillierte 3D-Informationen und gehen den analogen Prozess des Pressens oder Rollens des Fingers digital an. Durch die Modellierung des Abstands zwischen benachbarten Punkten kann der Fingerabdruck mit einer Auflösung abgebildet werden, die hoch genug ist, um alle notwendigen Details aufzunehmen.

Anwendung

Automatisierte Fingerabdruckerkennungssysteme werden aktuell von Behörden im Bereich des Gesetzesvollzugs sowie von den Einwanderungsbehörden eingesetzt.

Viele öffentliche und private Organisationen vertrauen bei ihrem Identitätsmanagement auf den digitalen Fingerabdruck als Methode zur Identifizierung.
Die Unternehmen erhalten so entscheidende Vorteile in vielerlei Hinsicht: beim Zugang und Fernzugang zu Netzwerken, beim physischen Zugang, bei Signatur und Verschlüsselung sowie SingleSign On Lösungen.