How does a biometric fingerprint scanner work?

बायोमेट्रिक फिंगरप्रिंट स्कैनर कैसे काम करता है?

दुनिया में ऐसी कोई चीज नहीं है, जो पूरी तरह से सुरक्षित हो। ताले को तोडा जा सकता है, तिजोरियों को तोड़ा जा सकता है, और ऑनलाइन पासवर्ड का अनुमान लगाया जा सकता है।

फिर, हम उन चीज़ों की रक्षा कैसे कर सकते हैं जो हमारे लिए महत्त्वपूर्ण हैं? एक तरीका बायोमेट्रिक्स-उंगलियों के निशान, आईरिस स्कैन, रेटिना स्कैन, फेस स्कैन और अन्य व्यक्तिगत जानकारी का उपयोग करना है जो नक़ल करना अधिक कठिन है।

आप उच्च सुरक्षा वाली इमारतों से लेकर एटीएम मशीनों और यहां तक ​​कि लैपटॉप कंप्यूटरों पर भी फिंगरप्रिंट स्कैनर पा सकते हैं। ग्राहक के आधार नंबर को बैंक खाते से लिंक करने पर आधार प्रणाली के माध्यम से बैंक खाते से पैसा भी निकाला जाता है। प्रमाणीकरण के लिए उपभोक्ताओं के फिंगरप्रिंट का उपयोग किया जाता है। आइए देखें कि वे कैसे काम करते हैं!

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उंगलियों के निशान अनोखे क्यों होते हैं?

हमारी उंगलियों और अंगूठे के छोर पर छोटे लकीरें होती है, जो चीजों को पकड़ना आसान बनाती हैं। हमारी उँगलियों को rough बनाकर, ये लकीरें हमारे हाथों और उन वस्तुओं के बीच घर्षण के बल को बढ़ाती हैं, जिससे चीजों को पकड़ना आसान हो जाता है। इंसानों के जन्म के पहले से ही उंगलियों के निशान बने होते हैं।

वास्तव में, जब एक इंसान गर्भ में सात महीने का हो जाता हैं, तब तक पूरी तरह से उंगलियों के निशान बन जाते हैं। मनुष्य अपने उँगलियों के निशान किसी दुर्घटना के कारण खो सकता हैं, जबकि उंगलियों के निशान जीवन भर एक जैसे ही रहते हैं।

लोगों को अलग-थलग बताने का इतना शानदार तरीका उंगलियों के निशान बनाता है कि वे वास्तव में अद्वितीय हैं: आपके डीएनए में कोड के अनुसार एक अनिवार्य यादृच्छिक प्रक्रिया के माध्यम से उंगलियों के निशान विकसित होते हैं (आनुवंशिक नुस्खा जो आपके शरीर को विकसित करने का तरीका बताता है)। क्योंकि गर्भ पर भी पर्यावरण का प्रभाव पड़ता है, यहां तक ​​कि समान जुड़वा बच्चों के प्रिंट भी थोड़ा अलग होते हैं।

हालांकि यह संभव है कि दो लोगों के उंगलियों के निशान एक-समान हो सकते है, ऐसा होने की संभावना इतनी कम है कि वे लगभग नगण्य हैं। एक आपराधिक मामले में, आमतौर पर फोरेंसिक साक्ष्य के लिए उंगलियों के निशान इस्तेमाल किये जाते है।

जहां कंप्यूटर सिस्टम जैसी किसी चीज तक पहुंच को नियंत्रित करने के लिए उंगलियों के निशान का उपयोग किया जा रहा है, एक यादृच्छिक व्यक्ति के पास प्रवेश पाने के लिए सिर्फ सही फिंगरप्रिंट होने की संभावना है। इस प्रकार की सिक्योरिटी तोडना थोड़ा कठिन है। 

Enrollment and verification

मान लीजिए आप एक बड़े बैंक के लिए सुरक्षा के प्रभारी हैं और आप मुख्य द्वार पर एक फिंगरप्रिंट स्कैनिंग सिस्टम लगाना चाहते हैं, जहाँ आपके कर्मचारी प्रत्येक सुबह आते हैं। यह वास्तव में कैसे काम करेगा?

इस तरह की प्रणाली का उपयोग करने में दो अलग-अलग चरण शामिल हैं। सबसे पहले आपको नामांकन नामक एक प्रक्रिया से गुजरना होगा, जहां सिस्टम उन सभी लोगों के बारे में सीखता है, जिन्हें प्रत्येक दिन पहचानना होगा। नामांकन के दौरान, प्रत्येक व्यक्ति के उंगलियों के निशान को स्कैन किया जाता है, विश्लेषण किया जाता है, और फिर एक सुरक्षित डेटाबेस पर कोडित रूप में संग्रहीत किया जाता है। आमतौर पर किसी व्यक्ति के प्रिंट को संग्रहीत करने में आधे सेकंड से भी कम समय लगता है। 

एक बार नामांकन पूरा होने के बाद, सिस्टम उपयोग करने के लिए तैयार है – और यह दूसरा चरण है, जिसे सत्यापन के रूप में जाना जाता है। जो कोई भी पहुंच प्राप्त करना चाहता है, उसे अपनी उंगली को स्कैनर पर रखना होगा। स्कैनर उनके फिंगरप्रिंट लेता है, नामांकन के दौरान संग्रहीत डेटाबेस में सभी प्रिंट के साथ मिलान करता है, और यह तय करता है कि व्यक्ति एक्सेस प्राप्त करने का हकदार है या नहीं।

उंगलियों के निशान कैसे संग्रहीत और तुलना किए जाते हैं?

जब पहली बार 1900 में आपराधिक जांच के लिए उंगलियों के निशान को व्यवस्थित रूप से इस्तेमाल किया गया था, तो लंदन, इंग्लैंड में मेट्रोपॉलिटन पुलिस के सर एडवर्ड हेनरी द्वारा, उनकी तुलना धीरे-धीरे और श्रमपूर्वक हाथ से की गई थी।

आपने एक अपराध स्थल से एक फिंगरप्रिंट लिया और एक अन्य फिंगरप्रिंट अपने संदिग्ध से और बस एक मैग्नीफाइंग ग्लास या माइक्रोस्कोप के तहत उनकी तुलना की। दुर्भाग्य से, अलग-अलग परिस्थितियों में लिए गए उंगलियों के निशान अक्सर काफी अलग दिख सकते हैं – अपराध स्थल से कोई व्यक्ति अधूरा या सुलगने की संभावना अधिक है – और उनकी तुलना करने के लिए यह साबित करने के लिए कि वे समान हैं (या अलग-अलग) कभी-कभी महान कौशल लेते हैं।

यही कारण है कि फोरेंसिक वैज्ञानिकों (जो लोग अपराध दृश्यों से एकत्र किए गए सबूतों का अध्ययन करते हैं) ने उंगलियों के निशान के मिलान के लिए एक विश्वसनीय प्रणाली विकसित की, जहां उन्होंने आठ और सोलह अलग-अलग विशेषताओं के बीच देखा। यूके में, दो उंगलियों के निशान को प्रिंट करने के लिए सभी सोलह मामलों में मिलान करने की आवश्यकता होती है; संयुक्त राज्य अमेरिका में, केवल आठ विशेषताओं का मिलान करना होगा।

जब कोई कंप्यूटर आपकी उंगलियों के निशान की जाँच करता है, तब आपकी उंगलियों के निशान की तुलना डेटाबेस में संग्रहीत सभी सैकड़ों या हजारों लोगों के उंगलियों के निशान से करता है!

कंप्यूटर प्रिंट की तुलना कैसे कर सकता है? नामांकन या सत्यापन के दौरान, प्रत्येक प्रिंट का विश्लेषण बहुत विशिष्ट विशेषताओं के लिए किया जाता है जिसे Minutiae (सूक्ष्म विचार) कहा जाता है, जहां आपके फिंगरप्रिंट की रेखाएं दो हिस्सों में विभाजित होती हैं। कंप्यूटर इन विशेषताओं के बीच की दूरी और कोणों को मापता है – उनके बीच थोड़ी रेखाएँ खींचना – और फिर इस जानकारी को एक अद्वितीय संख्यात्मक कोड में बदलने के लिए एक एल्गोरिथ्म (गणितीय प्रक्रिया) का उपयोग करता है। उंगलियों के निशान की तुलना करना तो बस उनके अनूठे कोड की तुलना करने की बात है। यदि कोड मेल खाते हैं, तो प्रिंट मेल खाते हैं।

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फिंगरप्रिंट स्कैनर कैसे काम करता है?

एक पुलिस स्टेशन में आपकी उंगलियों के निशान लेने के बाद एक स्याही पैड पर अपनी उंगलियों को दबाने और फिर पृष्ठ पर एक साफ छाप छोड़ने के लिए अपनी उंगलियों को कागज पर रोल करना शामिल है। आपके प्रिंट भी एक कंप्यूटर डेटाबेस पर संग्रहीत किए जाते हैं ताकि पुलिस जांच कर सके कि क्या आपने कोई ज्ञात अपराध किया है या यदि आप भविष्य में ऐसा करते हैं।

लेकिन जब इमारतों और कंप्यूटर सिस्टम तक पहुंच को नियंत्रित करने के लिए उंगलियों के निशान का उपयोग किया जा रहा है, तो अधिक परिष्कृत तरीकों का उपयोग करना होगा: एक कंप्यूटर को आपकी उंगली की सतह को बहुत तेज़ी से स्कैन करना होगा और फिर स्कैन किए गए प्रतिनिधित्व को एक कोड में बदलना होगा जो इसके डेटाबेस के खिलाफ जांच कर सकता है । यह कैसे होता है?

उंगलियों को स्कैन करने के दो मुख्य तरीके हैं। एक ऑप्टिकल स्कैनर आपके फिंगरप्रिंट पर एक चमकदार रोशनी चमकाने और प्रभावी रूप से एक डिजिटल तस्वीर लेने के द्वारा काम करता है। यदि आपने कभी अपने हाथ की फोटोकॉपी की है, तो आपको पता चल जाएगा कि यह कैसे काम करता है। एक गंदे काले फोटोकॉपी के उत्पादन के बजाय, छवि एक कंप्यूटर स्कैनर में खिलाती है। स्कैनर एक डिजिटल इमेज बनाने के लिए लाइट-सेंसिटिव माइक्रोचिप (या तो सीसीडी, चार्ज-कपल्ड डिवाइस, या सीएमओएस इमेज सेंसर) का उपयोग करता है। कंप्यूटर केवल फिंगरप्रिंट का चयन करके छवि का स्वचालित रूप से विश्लेषण करता है, और फिर इसे कोड में बदलने के लिए परिष्कृत पैटर्न-मिलान सॉफ़्टवेयर का उपयोग करता है।

एक अन्य प्रकार का स्कैनर, जिसे कैपेसिटिव स्कैनर के रूप में जाना जाता है, आपकी उंगली को विद्युत रूप से मापता है। जब आपकी उंगली किसी सतह पर टिकी होती है, तो आपकी उंगलियों के निशान की लकीरें सतह को छूती हैं, जबकि लकीरें के बीच के खोखले थोड़े स्पष्ट होते हैं। दूसरे शब्दों में, आपकी उंगली के प्रत्येक भाग और नीचे की सतह के बीच अलग-अलग दूरी होती है। एक कैपेसिटिव स्कैनर इन दूरियों को मापकर आपके फिंगरप्रिंट की तस्वीर बनाता है। इस तरह के स्कैनर्स iPhones और iPads जैसी चीजों पर टचस्क्रीन की तरह होते हैं।

स्कैन के दौरान क्या होता है?

साधारण डिजिटल तस्वीरों के विपरीत, स्कैन को सही मात्रा में डिटेल्स कैप्चर करना पड़ता है – brightness and contrast- ताकि फिंगरप्रिंट में व्यक्तिगत लकीरें और अन्य विवरण पहले से लिए गए स्कैन से सटीक रूप से मेल खा सकें। याद रखें कि आपराधिक मुकदमों में सबूत के रूप में उंगलियों के निशान का इस्तेमाल किया जा सकता है, जहां एक दोषी को लंबी जेल की सजा या यहां तक ​​कि मौत की सजा भी हो सकती है। इसलिए “गुणवत्ता नियंत्रण” फिंगरप्रिंट स्कैनिंग प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

यहां बताया गया है कि प्रक्रिया एक साधारण ऑप्टिकल स्कैनर के साथ कैसे काम करती है:

एल ई डी की एक पंक्ति ग्लास (या प्लास्टिक) की सतह पर उज्ज्वल प्रकाश को स्कैन करती है जिस पर आपकी उंगली दबा रही है।

छवि की गुणवत्ता इस हिसाब से अलग-अलग होगी कि आप किस तरह से दबा रहे हैं, आपकी उंगलियां कितनी साफ या चिकना हैं, स्कैनिंग सतह कितनी साफ है, कमरे में प्रकाश का स्तर और इसी तरह।

परावर्तित प्रकाश आपकी उंगली से, ग्लास के माध्यम से, सीसीडी या सीएमओएस छवि संवेदक पर वापस उछलता है।

यह इमेज-कैप्चर प्रक्रिया जितनी लंबी होगी, इमेज सेंसर पर बनने वाली इमेज उतनी ही शानदार होगी।

यदि छवि बहुत उज्ज्वल है, तो फ़िंगरप्रिंट के क्षेत्र (महत्वपूर्ण विवरण सहित) को पूरी तरह से धोया जा सकता है – जैसे एक इनडोर डिजिटल फोटो जहां फ्लैश बहुत करीब या बहुत उज्ज्वल है। यदि यह बहुत गहरा है, तो पूरी छवि काली दिखाई देगी और विवरण विपरीत कारण के लिए अदृश्य होगा।

एक एल्गोरिथ्म परीक्षण करता है कि क्या छवि बहुत चमकदार है या बहुत अंधेरा है; यदि ऐसा है, तो एक श्रव्य बीप या एलईडी संकेतक ऑपरेटर को सचेत करता है और हम फिर से प्रयास करने के लिए चरण 1 पर वापस जाते हैं।

यदि छवि मोटे तौर पर स्वीकार्य है, तो एक अन्य एल्गोरिथ्म डिटेल्स के स्तर का परीक्षण करता है, आमतौर पर लकीरों की संख्या की गिनती करके और वैकल्पिक प्रकाश और अंधेरे क्षेत्र हैं या नहीं यह सुनिश्चित करके (जैसा कि आप एक सभ्य फिंगरप्रिंट छवि में खोजने की उम्मीद करेंगे)। यदि छवि इस परीक्षण में विफल रहती है, तो हम चरण 1 पर वापस जाते हैं और फिर से प्रयास करते हैं।

इमेज प्रदान करना इन दो परीक्षणों से गुजरता है, स्कैनर संकेत देता है कि छवि ऑपरेटर के लिए ठीक है (फिर से, या तो बीप करके या एक अलग एलईडी संकेतक के साथ)। छवि को फ्लैश मेमोरी में स्वीकार्य स्कैन के रूप में संग्रहीत किया जाता है, जो एक “होस्ट” कंप्यूटर को प्रेषित (Transmit) करने के लिए तैयार (यूएसबी केबल, वायरलेस, ब्लूटूथ, या कुछ इसी तरह की विधि द्वारा) जहां इसे आगे संसाधित (processed) किया जा सकता है। आमतौर पर, इस तरह से कैप्चर किए गए चित्र 512 × 512 पिक्सेल (एफबीआई द्वारा उपयोग किए जाने वाले आयाम) होते हैं, और मानक छवि 2.5 सेमी (1 इंच) वर्ग, 500 डॉट प्रति इंच और ग्रे के 256 शेड होते हैं।

होस्ट कंप्यूटर या तो इमेज को डेटाबेस (अस्थायी या अनिश्चित काल) पर संग्रहीत कर सकता है या स्वचालित रूप से एक मैच खोजने के लिए एक या कई अन्य उंगलियों के निशान के साथ तुलना कर सकता है।

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