الطرق المختلفة لالتقاط صورة البصمة
(تعريف وميزات ومشكلات)
كان محور الحديث في المقالين السابقين عن الطرق المختلفة لالتقاط البصمة والمشكلات المصاحبة لعملية الالتقاط. شرحنا وبشيء من التفصيل المشكلات الرئيسية التي سنواجهها عند طباعة بصمات الإصبع. كذلك شرحنا إحدى الطرق الأكثر شيوعاً والتي تعرف بالانعكاس الداخلي الكلي المحبط، وتعرفنا على مزاياها وعيوبها. في هذا المقال (الثالث في السلسلة) سوف أتطرق إلى شرح نوعين آخرين من أجهزة الكشف البصرية ولكنها قليلة الاستعمال. أولهما يعتمد على انعكاس صورة مجسمة لإصبع، وهي تعمل بمبدأ الأجهزة التي تعتمد على (الانعكاس الداخلي الكلي المحبط) عدا أن الضوء يمر خلال محلل ثم يُنَظم الضوء حسب شكل البصمة.
من أهم مميزاتها أنها تصنع بأحجام صغيرة يمكن استخدامها والانتقال بها من مكان إلى آخر. أشهر هذه الأنواع التي تعمل بهذه التقنية تستخدم كاميرا سي سي دي CCD Camera لالتقاط صورة لبصمة الإصبع. هذه الطريقة لا تحتاج لوضع الإصبع على الزجاج حيث إنها تركز على نقطة معينة ولهذا فإن المستخدم سوف يضع إصبعه على الموقع الفوتوغرافي الصحيح.
أهم ميزة لهذه الطريقة, أنه لا ينتج تشويش في الصورة بسبب تمدد الجلد عندما يضغط على الزجاج, وهي أيضا لا تخدش لأن الإصبع لا يلامس الزجاج وهذا يقلل من تكاليف صيانة النظام. ولكن بشكل عام لا يزال الضوء المحيط هو المشكلة الأساسية لهذه الطريقة.
هنا ثلاث طرق أخرى سوف نُعرفها ومن ثم شرح أهم مميزاتها والمشكلات المصاحبة لها:
التصوير الحراري
يعطي صورة لبصمة الإصبع اعتماداً على الحرارة المنعكسة عن سطحه. يُستخدم في ذلك حساسات لإنتاج إشارات كهربائية تعتمد على الحرارة التي تصل إليها من سطح الإصبع، ويُستخدم في ذلك منظومة من الخلايا الحساسة لأخذ درجة الحرارة من المناطق المختلفة في البصمة. عندما تضع إصبعك على الحساسات تكون المناطق البارزة ملامسة للحساسات بينما المناطق الغائرة تكون بعيدة. تؤخذ هذه العينات وترسل على شكل إشارات كهربائية لإنتاج صورة تعتمد على المقياس الرمادي Gray Scale الذي في الغالب يتكون من 256 لونا تتدرج فيما بين الأسود والأبيض. كذلك تعتمد دقة الصورة على عدد الحساسات المستخدمة.
من أهم ميزات هذه الطريقة، أنها لا تتأثر بحالة الإصبع، سواء أكانت جافا أو مبللا، حيث إنها تعطي نتائج قريبة من الحالة العادية. كذلك من مميزات هذه الطريقة أنها لا تتأثر بالضوء المحيط. لذا فإن التصوير الحراري يستطيع أخذ صورة للبصمة حتى لو كانت مغطاة بطبقة رقيقة مثل القفاز المطاطي طالما أن نمط حرارة البصمة لا يتغير من خلال القفاز وطالما أنها واضحة المعالم. لكن لا تستطيع أخذ صورة جيدة للبصمة إذا كانت متسخة أو بالية.
من أبرز مشاكل التصوير الحراري أنه إذا كانت درجة حرارة الإصبع قريبة من درجة حرارة الجو المحيط، فإن هذه الطريقة لا تعطي نتائج جيدة. إضافة إلى أنه إذا كانت المناطق البارزة في البصمة غير مرتفعة بما فيه الكفاية فإن بعض الحساسات لا تستطيع التمييز بين درجات الحرارة وتكون الصورة سيئة.
التصوير الكهرومغناطيسي
تعتمد هذه الطريقة على أخذ صورة لبصمة الإصبع باستخدام المجال الكهرومغناطيسي. معظم الحساسات في التصوير الكهرومغناطيسي تعتمد على المبادئ الأساسية للمكثف. المكثف عبارة عن لوحين موصِلين مفصول بينهما بمادة عازلة، وسعة المكثف تعتمد على الشحنة ومساحة اللوحين والمسافة الفاصلة بينهما.
تحتوي أسطح الحساسات الكهرومغناطيسية على عدد كبير من القطع الموصلة الصغيرة، وتستخدم الإصبع مكان اللوح الأخير. عندما يوضع الإصبع على الحساس يكون هناك اتصال مع حلقة التوصيل التي تحيط بالحساسات، وهذه الحلقة تنقل الشحنات للإصبع والشحنة تزداد بسبب التوصيلية العالية التي اكتسبتها الطبقة تحت السطحية للجلد. ثم يقيس الجهاز سعة كل من القطع الصغيرة ضمن منظومة الحساسات, ثم تجمع لتكون صورة لبصمة الإصبع، والسبب في كون هذه الطريقة سهلة هو أن الإصبع يقوم مقام اللوح الأخير في المكثف ويشحن بواسطة الحلقة الكهربائية، حيث إن المناطق البارزة تعمل عمل مكثف لوحين متقاربين والغائرة تعمل عمل مكثف لوحين متباعدين.
أهم ميزة لهذه الطريقة أنها تُعطي صورة لخلايا الجلد التي تحت السطح, ولذلك هي لا تتأثر بحالة الجلد السطحية. وميزة أخرى في حجمها حيث إنه من الممكن صنعها بحجم صغير. وهذه الميزة تجعلها هي الأفضل في حال الأجهزة المتنقلة. وعيب هذه الأجهزة يكمن في أنها سريعة التلف, وذلك بسبب الكهرباء الساكنة التي تشحن بها الإصبع, وأي تفريغ للشحنة قد يكون كافيا لتلفها.
التصوير بطريقة الموجات فوق الصوتية
هذه الطريقة تتضمن حسب اسمها استخدام موجات صوتية ذات ترددات أعلى مما يمكن للأذن سماعه، والكثير من الناس يألفون استخدامها في التطبيقات الطبية التي أثبتت نجاحها في الحصول على صورة لجسم الإنسان بدون تأثير على المريض. استخدام الموجات فوق الصوتية في التقاط صورة لبصمة الإصبع, ما هي إلا امتداد للتقنية المستخدمة في المجالات الطبية.
عندما يوضع الإصبع على لوح زجاجي يكون هناك مرسل للموجات وحلقة من المستقبلات تتحرك مجتمعة على طول اللوح الزجاجي. يرسل مرسل الموجات نبضات صوتية وعندما تصل إلى الإصبع بعضها ينعكس وبعضها يدخل الجسم. تصل الموجات المنعكسة إلى حلقة المستقبلات, ومن ثم تحلل المستقبلات الصدى الذي عاد إليها والمدة التي أمضاها, ثم تحول إلى صورة باستخدام تقنيات معالجة الإشارات المُستخدمة في الأشعة المقطعية. التصوير باستخدام الموجات الصوتية يحصل على صورة من طبقة الجلد تحت السطحية وبهذا يكون مثل التصوير الكهرومغناطيسي.
أهم ميزات هذه الطريقة إمكانية أخذ صورة للبصمة حتى لو كان الإصبع مغطى بطبقة رقيقة. ومن أهم العوائق الرئيسة في هذه الطريقة هي السرعة والحجم والتكلفة. ولكنها الطريقة الأفضل في حال كانت الدقة والأمان أهم من السرعة والحجم.