Подобно оптическим сканерам, емкостные сканеры отпечатков пальцев генерируют изображение выступов и впадин, составляющих отпечаток пальца. Но вместо того, чтобы воспринимать отпечаток с помощью света, конденсаторы используют электрический ток.

Датчик состоит из одного или нескольких полупроводниковых чипов, содержащих множество крошечных ячеек. Каждая ячейка включает в себя две проводящие пластины, покрытые изолирующим слоем. Ячейки крошечные - меньше ширины одного выступа на пальце.

Датчик подключен к интегратору - электрической цепи, построенной вокруг инвертирующего операционного усилителя. Инвертирующий усилитель представляет собой сложное полупроводниковое устройство, состоящее из нескольких транзисторов, резисторов и конденсаторов. Подробности его работы заняли бы целую статью сами по себе, но здесь мы можем получить общее представление о том, что он делает в емкостном сканере. (Ознакомьтесь с этой страницей, посвященной операционным усилителям, для получения технического обзора.)

Как и любой усилитель, инвертирующий усилитель изменяет один ток на основе колебаний другого тока (для получения дополнительной информации см. Как работают усилители). В частности, инвертирующий усилитель изменяет напряжение питания. Изменение основано на относительном напряжении двух входов, называемых инвертирующим терминалом и неинвертирующим терминалом. В этом случае неинвертирующий терминал подключен к заземлению, а инвертирующий терминал подключен к источнику опорного напряжения и контуру обратной связи. Контур обратной связи, который также подключен к выходу усилителя, включает в себя две проводящие пластины. https://limonsu.ru/

Как вы, возможно, поняли, две проводящие пластины образуют основной конденсатор, электрический компонент, который может накапливать заряд (подробнее см. Как работают конденсаторы). Поверхность пальца действует как третья конденсаторная пластина, разделенная изолирующими слоями в структуре ячейки и, в случае впадин для отпечатков пальцев, воздушным карманом. Изменение расстояния между пластинами конденсатора (путем перемещения пальца ближе или дальше от проводящих пластин) изменяет общую емкость (способность накапливать заряд) конденсатора. Из-за этого качества конденсатор в ячейке под гребнем будет иметь большую емкость, чем конденсатор в ячейке под впадиной.

Для сканирования пальца процессор сначала замыкает переключатель сброса для каждой ячейки, который замыкает вход и выход каждого усилителя, чтобы "сбалансировать" схему интегратора. Когда переключатель снова размыкается и процессор подает фиксированный заряд на интегральную схему, конденсаторы заряжаются. Емкость конденсатора контура обратной связи влияет на напряжение на входе усилителя, которое влияет на выход усилителя. Поскольку расстояние до пальца изменяет емкость, выступ пальца приведет к другому выходному напряжению, чем впадина пальца.

Процессор сканера считывает это выходное напряжение и определяет, характерно ли оно для гребня или долины. Считывая каждую ячейку в матрице датчиков, процессор может составить общую картину отпечатка пальца, аналогичную изображению, полученному оптическим сканером.

Главное преимущество емкостного сканера заключается в том, что для него требуется форма реального отпечатка пальца, а не рисунок из светлых и темных пятен, который создает визуальное впечатление от отпечатка. Это затрудняет обман системы. Кроме того, поскольку в них используется полупроводниковый чип, а не ПЗС-матрица, емкостные сканеры, как правило, более компактны, чем оптические устройства.

Анализ
В фильмах и телевизионных шоу автоматические анализаторы отпечатков пальцев обычно накладывают друг на друга различные изображения отпечатков пальцев, чтобы найти совпадение. На самом деле это не особенно практичный способ сравнения отпечатков пальцев. Смазывание может привести к тому, что два изображения одного и того же отпечатка будут выглядеть совершенно по-разному, поэтому вы редко сможете получить идеальное наложение изображений. Кроме того, использование всего изображения отпечатка пальца в сравнительном анализе требует больших вычислительных мощностей, а также облегчает кому-либо кражу данных печати.

Вместо этого большинство систем сканирования отпечатков пальцев сравнивают конкретные характеристики отпечатка пальца, обычно известные как мелочи. Обычно люди и компьютерные исследователи концентрируются на точках, где заканчиваются линии гребня или где один гребень разделяется на два (бифуркации). В совокупности эти и другие отличительные особенности иногда называют типичными.

Системное программное обеспечение сканера использует очень сложные алгоритмы для распознавания и анализа этих мелочей. Основная идея заключается в измерении относительного положения мелочей, аналогично тому, как вы могли бы распознавать часть неба по относительному положению звезд. Простой способ представить это - рассмотреть формы, которые образуют различные мелочи, когда вы проводите прямые линии между ними. Если два отпечатка имеют три выступа и два разветвления, образующие одинаковую форму с одинаковыми размерами, высока вероятность, что они сделаны с одного и того же отпечатка.

Чтобы получить совпадение, системе сканирования не нужно находить весь набор деталей как в образце, так и в отпечатке на записи, ей просто нужно найти достаточное количество шаблонов деталей, которые являются общими для двух отпечатков. Точное количество зависит от программы сканера.