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 nhƣ: Vân tay, võng mạc, giọng nói… để nhận diện. Trong các phƣơng pháp nhận diện bằng đặc điểm sinh học, nhận dạng bằng vân tay đã và đang đƣợc con ngƣời sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực. Với đặc điểm vân tay của mỗi ngƣời là duy nhất, dấu hiệu này có tính ổn định cao, dễ lƣu trữ. Đăng nhập bằng vân tay đã đƣợc áp dụng rộng rãi bởi nhiều quốc gia, nhiều lĩnh vực để thực hiện công tác bảo mật, quản lý điều hành.
Các nƣớc thuộc Liên minh Châu Âu (EU) cùng 63 quốc gia và vùng lãnh thổ khác bao gồm cả Hoa Kỳ, 5 nƣớc ASEAN (Brunei, Malaysia, Philippines, Singapore và Thái Lan) đã sử dụng hộ chiếu điện tử có gắn một con chip sinh trắc học lƣu giữ các thông tin cá nhân bao gồm tiểu sử và các đặc điểm nhận dạng. Ở Việt Nam, đã có địa phƣơng thí điểm áp dụng công nghệ nhận diện vân tay vào phần mềm quản lý địa bàn dân cƣ nhằm số hóa các thủ tục hành chính, giảm bớt giấy tờ và thủ tục, tạo thuận lợi cho ngƣời dân. Ngày càng có nhiều tổ chức, doanh nghiệp, cá nhân sử dụng vân tay đăng nhập cho các loại cửa ra vào kết hợp máy chấm công trong quản lý điều hành hoạt động của doanh nghiệp… 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 đƣa 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 đƣợc lƣu 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 đƣợc dấu vân tay từ bất kỳ góc độ nào, khả năng lƣu đến 5 dấu vân tay và tiếp tục mở rộng ghi nhớ dấu vân tay của ngƣời dùng qua thời gian. Bởi vậy, nhận dạng bằng vân tay không chỉ tiện lợi mà còn đảm bảo an toàn cho ngƣời sử dụng. 4 Trong ngành khoa học máy tính thì sinh trắc học đƣợc sử dụng nhƣ 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 lƣu trữ dữ liệu sinh trắc học để so sánh. Để ngăn chặn đánh cắp thông tin nhận dạng, dữ liệu sinh trắc học thƣờng đƣợc mã hóa ngay sau khi đƣợc thu thập. Phƣơng thức hoạt động chung của một hệ thống sinh trắc học là thiết bị đầu vào ghi nhận đối tƣợng, phần mềm truy xuất dữ liệu để xác định các đặc điểm đã từng lƣu trữ.
Các điểm này phù hợp với cơ sở dữ liệu thì sẽ đƣợc xử lý, chuyển đổi những thông tin đó thành một giá trị. Giá trị cơ sở dữ liệu đƣợc so sánh với đầu vào sinh trắc học của ngƣời dùng cuối và xác thực đƣợc chấp thuận hay bị từ chối. Việc thu thập, xử lý thông tin từ ảnh để nhận biết đƣợc đối tƣợng đang đƣợc tất cả mọi ngƣời quan tâm và phát triển nó để ứng dụng rộng rãi vào các sản phẩm công nghệ. Với phƣơng pháp này thì chẳng cần chúng ta tác động lên đối tƣợng mà vẫn thu đƣợc thông tin hữu ích từ đối tƣợng mà chúng ta mong muốn.
Nhận dạng vân tay sử dụng thẻ card thông minh đã đƣợc nghiên cứu và phát triển ra sản phẩm nhƣng 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 đƣợc 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 5 xuất vân tay trên kít phát triển Raspberry Pi là bƣớc trọng trong quá trình xây dựng hệ thống nhận dạng vân tay. Qúa trình triển khai triết xuất thông qua 2 bƣớc: Bƣớc 1: Raspberry Pi nhận ảnh vân tay từ cảm biến.
Bƣớc 2: Raspberry Pi trích xuất ảnh nhận đƣợc sau đó lƣu trữ lại dƣới dạng file.bin phục vụ cho quá trình so sánh sau này. Toàn bộ luận văn bao gồm các chƣơng sau: Chƣơng 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. Chƣơng 2: Thiết kế thuật toán và kiến trúc – Giới thiệu về các thuật toán và kiến trúc đƣợc sử dụng trong luận văn. Chƣơng 3: Triển khai và thực thực nghiệm – Trong chƣơng này sẽ nó về cấu trúc dữ liệu, mã nguồn, biên dịch và chạy thử.
6 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHẬN DẠNG VÂN TAY Trong chƣơng 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 đƣợc đƣa ra về sinh trắc học vân tay, thẻ thông minh và các ứng dụng của nó. Chƣơng này cũng nêu ra phạm vi nghiên cứu của đề tài. Các khái niệm, định nghĩa chung 1.
Định nghĩa dấu vân tay Dấu vân tay là một đặc điểm để phân biệt giữa ngƣời này và ngƣời khác. Vì vậy, sự phát triển của công nghệ nhận dạng vân tay có thể giúp thu nhận và ghi nhớ đƣợc hàng triệu các mẫu ghi chép dƣới dạng số hoá bằng công nghệ thông tin. Kỹ thuật này đƣợc 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, đƣợc dùng để bảo vệ dữ liệu đƣợc ứng dụng ngày càng nhiều. 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 đƣợc lƣu trữ trong hệ thống trƣớc đó.
Quá trình xử lý dữ liệu sẽ đƣợc 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. 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 trƣng nhƣ dấu vân tay, giọng nói, dáng đi, khuôn mặt, mẫu mống mắt,. để nhận diện con ngƣời. Đây đƣợc coi là công cụ xác thực nhân thân hữu hiệu nhất mà ngƣời ta sử dụng phổ biến 7 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 đƣợc xem là một trong những phƣơng 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 đƣợc tích hợp ngay trên phím home của điện thoại (nhƣ iPhone và Samsung) hay đặt phía sau lƣng máy (XiaoMi) Khi đặt ngón tay lên trên phần cảm biến vân tay, thiết bị sẽ quét hình ảnh ngón tay và đƣa 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 đƣợc lƣu trữ trong hệ thống. Nếu khớp thì thì lớp khóa hay bảo mật sẽ đƣợc 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 ngƣời 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 đƣợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau; thiết bị quét tĩnh mạch lòng bàn tay có thể trở thành xu hƣớng mới trong công nghệ sinh trắc và đƣợc áp dụng trong nhiều lĩnh vực. Ví dụ mô hình quét tĩnh mạch FingoPay đƣợc kết nối với thẻ tín dụng hoặc tài khoản ngân hàng của ngƣời sử dụng, cho phép họ thực hiện việc thanh toán chỉ đơn 8 giản bằng cách đặt ngón tay vào một chiếc máy quét có kích thƣớc 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 đƣợc kiểm tra thông qua máy quét với mô hình đƣợc đăng kí trƣớc. Theo các chuyên gia xác suất hai ngƣời 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 nhƣ không thể xảy ra. Nhận diện khuôn mặt Hệ thống nhận dạng khuôn mặt đƣợc sử dụng trong các hệ thống an ninh và có thể đƣợc so sánh với các dạng sinh trắc học khác nhƣ Hệ thống này là một ứng dụng máy tính tự động xác định hoặc nhận dạng một ngƣời nào đó từ một bức hình ảnh kỹ thuật số hoặc một khung hình video từ một nguồn video. Một trong những cách để thực hiện điều này là so sánh các đặc điểm khuôn mặt chọn trƣớc từ hình ảnh và một cơ sở dữ liệu về khuôn mặt.