Cảm biến vân tay là gì? Hiểu nguyên lý hoạt động và các ưu nhược điểm

Trên thị trường công nghệ hiện nay, việc bảo mật thông tin cá nhân trên điện thoại thông minh rất quan trọng. Bên cạnh Face ID, một số dòng điện thoại vẫn sử dụng tính năng cảm biến vân tay. Bạn đã hiểu rõ về nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm của công nghệ này chưa? Nếu chưa, hãy để Mytour giải thích cho bạn trong bài viết này nhé.

Cảm biến vân tay là gì?

Đây là một công nghệ nhận dạng sinh trắc học được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực hiện nay. Điều đặc biệt là mỗi người có một dấu vân tay duy nhất, giống như một dấu hiệu riêng biệt không thể sao chép. Dấu vân tay hình thành từ các đường nét, rãnh và mảng da tay, tạo ra một mẫu vân tay đặc trưng chỉ có thể được nhận diện bằng công nghệ cao.

Ứng dụng đa dạng của công nghệ cảm biến vân tay trong lĩnh vực an ninh rất phong phú. Cảm biến này được áp dụng để kiểm soát truy cập vào các khu vực nhạy cảm như văn phòng, ngân hàng, cơ sở hạ tầng và cơ sở quân sự. Ngoài ra, nó còn tích hợp vào thiết bị di động như điện thoại thông minh và máy tính bảng để bảo vệ dữ liệu cá nhân và cung cấp tiện ích xác thực người dùng một cách nhanh chóng hơn.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến vân tay có gì đặc biệt?

Quá trình hoạt động của tính năng này bao gồm nhiều bước. Khi bạn đặt ngón tay lên cảm biến, hệ thống sẽ quét dấu vân tay bằng cảm biến quang hoặc siêu âm. Cảm biến sẽ tạo ra một hình ảnh chi tiết của dấu vân tay bằng cách đo các điểm uốn cong, đường nét và các đặc điểm khác của da tay.

Sau đó, hệ thống sẽ chuyển đổi hình ảnh của dấu vân tay thành một mẫu số học hoặc biểu diễn số học của dấu vân tay. Mẫu số học này thường bao gồm thông tin chi tiết về các điểm đặc biệt của dấu vân tay được biểu diễn dưới dạng các giá trị số học.

Sau đó, mẫu số học của dấu vân tay được so sánh với các mẫu đã được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Hệ thống sử dụng các thuật toán phức tạp để so sánh mẫu số học mới với các mẫu đã biết và đánh giá độ tương đồng. Nếu mẫu số học mới trùng khớp với một trong các mẫu đã lưu trữ với độ tương đồng đủ cao, hệ thống sẽ xác nhận danh tính của người sử dụng.

Cuối cùng, dựa trên kết quả của quá trình so sánh, hệ thống sẽ quyết định cho phép hoặc từ chối truy cập vào hệ thống hoặc thiết bị. Nếu mẫu số học mới không trùng khớp với bất kỳ mẫu nào trong cơ sở dữ liệu, truy cập sẽ bị từ chối và thông báo về sự không trùng khớp sẽ được hiển thị.

Phân loại các loại cảm biến vân tay phổ biến nhất hiện nay

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, tính năng đo lường chính xác của dấu vân tay được phân thành nhiều loại. Mỗi loại có cách hoạt động, phương pháp thu thập dấu vân tay và công nghệ sử dụng riêng biệt. Trong bài viết này, Mytour sẽ giới thiệu cho bạn ba loại cảm biến vân tay phổ biến nhất.

Cảm biến quang học (Optical sensors)

Được thiết kế để đo và phát hiện các tín hiệu ánh sáng, cảm biến quang học đóng vai trò quan trọng trong một loạt các ứng dụng. Cảm biến này được sử dụng để nhận biết và kiểm soát ánh sáng trong các hệ thống điều khiển tự động. Nó có khả năng điều chỉnh độ sáng màn hình, và thậm chí trong việc đo lượng ánh sáng môi trường để điều chỉnh hệ thống chiếu sáng. Trong lĩnh vực y tế, cảm biến quang học được sử dụng để đo lượng oxy trong máu, giúp theo dõi tình trạng sức khỏe của bệnh nhân và đảm bảo điều trị hiệu quả.

Bên cạnh đó, cảm biến quang học cũng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất, đặc biệt là trong quá trình kiểm tra chất lượng và kiểm soát quy trình sản xuất. Chúng có thể được sử dụng để phát hiện các khuyết điểm nhỏ trên bề mặt sản phẩm, đo lượng ánh sáng phản xạ từ các bề mặt. Đồng thời còn có thể giám sát quá trình sản xuất trong thời gian thực để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Ngoài các ứng dụng kỹ thuật, cảm biến quang học cũng được sử dụng trong các thiết bị đeo thông minh như đồng hồ thông minh và thiết bị đo sức khỏe. Chúng giúp theo dõi hoạt động thể chất và giấc ngủ của người dùng thông qua việc đo lượng ánh sáng và theo dõi các biến đổi của mức độ sáng trong môi trường xung quanh.

Cảm biến điện dung (Capacitive sensors)

Cảm biến vân tay điện dung được đánh giá cao hơn cảm biến quang học vì độ chính xác trong kết quả. Nguyên lý hoạt động của cảm biến này là dựa trên việc sử dụng các điện cực nhạy cảm để đo và ghi lại các biến đổi điện trường của dấu vân tay. Khi người dùng đặt ngón tay lên bề mặt cảm biến, các điện cực này sẽ tạo ra một điện trường trong vùng tiếp xúc với da tay. Các rãnh và đặc điểm của dấu vân tay sẽ làm thay đổi phân bố của điện trường này, tạo ra một hình ảnh điện của dấu vân tay.

Để xác định và xác thực danh tính của người dùng, cảm biến điện dung sẽ ghi lại các biến đổi điện trường và so sánh chúng với các mẫu vân tay khác. Quá trình so sánh này thường sử dụng các thuật toán phức tạp để phát hiện và nhận diện các đặc điểm độc nhất của mỗi dấu vân tay. 

Chính vì cách thức trên mà loại cảm biến này được các hãng công nghệ lớn sử dụng trên sản phẩm của họ. Đặc biệt là hiện nay rất nhiều smartphone và máy tính sử dụng công nghệ này để gia tăng tính bảo mật và sự riêng tư cho người dùng.

Cảm biến siêu âm (Ultrasonic sensors)

Loại cảm biến vân tay cuối cùng là phương pháp sinh trắc học đột phá nhất. Và đúng như tên gọi thì phương pháp này sử dụng sóng siêu âm để quét và phát hiện các đặc điểm của dấu vân tay. Một khi sóng siêu âm được phát ra thì nó sẽ tương thích với lớp da trên ngón tay. Sau đó, dữ liệu ghi nhận được sẽ dội ngược lại và kết xuất trên hệ thống. Chưa hết, hệ thống sau khi ghi nhận dữ liệu sẽ tạo thành biểu đồ 3D và lưu trữ để thực hiện so sánh khi cần thiết.

Điểm ấn tượng nhất của cảm biến siêu âm là nó vẫn cho ra kết quả tốt mặc dù tay của bạn đang bị ẩm ướt. Đã thế, loại cảm biến này cũng có kích thước nhỏ gọn rất phù hợp để các hãng công nghệ tích hợp trên màn hình. Thậm chí, với công nghệ hiện đại được tích hợp thì cảm biến cũng có khả năng chống làm giả vân tay cực kỳ cao.

Đánh giá ưu điểm và nhược điểm của cảm biến vân tay

Bất kể một công nghệ tối tân nào cũng có các ưu điểm và nhược điểm riêng. Điều quan trọng là bạn cần nắm rõ những thông tin này để lựa chọn được mẫu thiết bị cảm biến phù hợp với nhu cầu của mình.

Ưu điểm

Tại sao nhiều “ông lớn” công nghệ lại sử dụng xác thực vân tay (touch ID) trên những dòng sản phẩm cao cấp của họ. Ngay sau đây chúng ta sẽ cùng nhau đi tìm đáp án nhé.

Nhược điểm

Song song với những ưu điểm vừa rồi, bạn cũng cần biết đến một số nhược điểm của cảm biến vân tay. Dựa vào đây, bạn có thể đưa ra quyết định nên sử dụng loại cảm biến nào là phù hợp nhất.

Cảm biến vân tay có ở thiết bị nào?

Hầu hết các thiết bị di động mới nhất hiện nay đều được tích hợp xác thực bằng vân tay. Trong đó, các dòng điện thoại Android là điển hình nhất như Samsung Galaxy S24, Samsung Galaxy S23, Samsung Galaxy Note 20 hay dòng điện thoại iPhone SE, iPhone 8/7,…

Ngoài ra, trong đời sống của chúng ta, cảm biến bằng vân tay cũng xuất hiện rất nhiều. Chẳng hạn như trong khóa cửa bằng vân tay, chấm công bằng vân tay, két sắt an toàn,….

Kết luận

Mặc dù có một số nhược điểm nhất định, nhưng cảm biến vân tay vẫn được xem là một công nghệ không thể thiếu trong việc bảo vệ thông tin cá nhân. Sự phổ biến và tích hợp rộng rãi của công nghệ này cũng là minh chứng cho vai trò quan trọng của nó trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.