Avances en la tecnología de reconocimiento de venas en los dedos

El reconocimiento de venas de los dedos es un método que usa el patrón único de venas en el dedo de una persona para identificarla. Esta tecnología está ganando atención porque es difícil de falsificar, lo que significa que es complicado para alguien usar un dedo falso para engañar al sistema. También tiene bajas tasas de error, lo que quiere decir que funciona bien la mayor parte del tiempo. Sin embargo, un desafío con este método es que obtener imágenes claras de las venas reales de los dedos no es fácil. Este artículo habla de una nueva manera de crear dedos falsos, conocidos como Fantasmas, usando Impresión 3D. Estos fantasmas pueden imitar de cerca los patrones de venas que se encuentran en dedos reales.

#El Desafío de Obtener Patrones de Venas de Dedos

A diferencia de las huellas dactilares o rasgos faciales que se pueden ver por fuera, las venas de los dedos están dentro del cuerpo. Por eso, es complicado capturar imágenes precisas de los patrones de venas sin acceso directo al dedo de una persona. Los patrones de venas son cruciales para desarrollar y mejorar los sistemas de reconocimiento.

En métodos anteriores, se crearon imágenes sintéticas de venas, pero estas no se veían tan reales como las producidas con fantasmas impresos en 3D. Los primeros intentos de hacer modelos de dedos en 3D eran complicados y no permitían crear patrones de venas complejos.

#Creando Fantasmas de Venas de Dedos Realistas

Para superar estos problemas, se desarrolló un método detallado para crear fantasmas de venas de dedos usando una técnica llamada impresión 3D. Este proceso implica varios pasos:

1. Elegir el Material de Impresión Correcto: El material utilizado para la impresión debe imitar las propiedades ópticas de los tejidos reales del dedo, como hueso, venas y tejidos blandos.

2. Diseñar los Modelos 3D: Se debe crear un modelo digital que represente con precisión los huesos y tejidos blandos de un dedo.

3. Definir los Patrones de Venas: Los patrones específicos de venas necesitan ser diseñados para parecerse a las imágenes reales de venas de dedos.

4. Combinar Modelos para la Impresión: Los modelos de venas, huesos y tejidos blandos se combinan en un solo diseño completo antes de enviarlos a la impresora.

Siguiendo estos pasos, se puede imprimir un fantasma de dedo completo que no solo se ve realista, sino que también funciona de manera similar a un dedo real en términos de imagenología de venas.

#El Papel de los Materiales en la Impresión 3D

Diferentes materiales exhiben diversas respuestas a la luz infrarroja cercana (NIR). Entender estas propiedades es esencial para crear modelos de dedos realistas.

• Tipos de Materiales: Se probaron diferentes colores y densidades de ácido poliláctico (PLA) para encontrar opciones adecuadas que replicaran cómo los tejidos reales de los dedos absorben y dispersan la luz.
• Variaciones en Densidad: Al alterar la densidad del material de PLA utilizado en la impresión, pudieron simular cómo se comportan diferentes tipos de tejidos bajo la luz NIR. Por ejemplo, los huesos absorben menos luz NIR que los tejidos más blandos, que absorben más.

A través de una cuidadosa selección de materiales, fue posible imitar de cerca la manera en que los tejidos reales de los dedos reaccionan a la luz.

#Modelando Huesos y Tejidos Blandos

Los dedos contienen tres huesos en cada dígito, que varían en grosor. El diseño del fantasma considera estas variaciones:

• Estructura Ósea: Las partes más gruesas representan las articulaciones, mientras que las áreas más delgadas simulan el resto del dedo.
• Grosor de Capa: En el modelo 3D, se ajusta la densidad del material para representar con precisión el hueso y el tejido blando.

Esta atención al detalle ayuda a asegurar que el fantasma final se comporte de manera similar a un dedo real cuando se escanea con luz NIR.

#Definiendo los Patrones de Venas

La creación de patrones de venas realistas es crucial para la precisión de los fantasmas.

1. Analizando Imágenes Reales de Venas: Usando imágenes reales de venas de dedos, se pueden extraer los patrones para crear una referencia para el diseño del fantasma.
2. Creando el Modelo 3D: Estos patrones de venas se transforman en una estructura 3D, que se combina con los modelos de hueso y tejido blando.

Este proceso asegura que los patrones de venas en los fantasmas sean lo más precisos posible, lo que lleva a resultados de imagen realistas.

#Imprimiendo el Fantasma Completo de Dedo

Una vez que todos los modelos están creados y combinados, el paso final es imprimir el fantasma de dedo usando una impresora 3D que puede manejar dos materiales al mismo tiempo.

• Elección del Material: Se usa PLA verde para representar huesos y tejidos blandos, mientras que el PLA gris se usa para las venas.
• Proceso de Impresión: La impresora crea el fantasma superponiendo los materiales según los modelos diseñados.

Después de imprimir, se verifica la respuesta del fantasma a la luz NIR para asegurarse de que coincida con los resultados esperados.

#Probando los Fantasmas de Venas de Dedos

Para evaluar qué tan bien funcionan los fantasmas, se realizaron experimentos para comparar las imágenes producidas por los fantasmas con las de dedos reales.

• Recolección de Datos: Se tomaron un pequeño conjunto de imágenes de dedos reales, y se produjeron imágenes similares de los fantasmas.
• Proceso de Comparación: El método de reconocimiento de venas de dedos utilizado analiza estas imágenes para ver qué tan similares son.

Esta evaluación ayuda a determinar si los fantasmas pueden imitar efectivamente los dedos reales durante el reconocimiento.

#Resultados de la Comparación

Los resultados de la comparación mostraron signos prometedores de que los fantasmas se comportaron de manera similar a los dedos reales.

1. Puntajes Coincidentes y No Coincidentes: Los puntajes coincidentes, que indican una coincidencia, eran generalmente altos, mientras que los puntajes no coincidentes, que indican una falta de similitud, eran bajos.
2. Comportamiento de Coincidencia: Los resultados de las comparaciones de los fantasmas mostraron un patrón de distribución similar en comparación con los dedos reales, lo que sugiere que los fantasmas pueden ser utilizados para probar sistemas de reconocimiento.

#Evaluación de Ataque de Presentación

Dado que los fantasmas imitan tan de cerca los dedos reales, podrían potencialmente ser utilizados para engañar a los sistemas de reconocimiento de venas de los dedos.

• Pruebas de Suplantación: Al usar estos fantasmas, los investigadores pueden investigar cuán fácilmente puede ser engañado el sistema de reconocimiento y mejorar la seguridad del sistema.

Sin embargo, es importante destacar que visualmente, los fantasmas no se ven como dedos reales. Mantienen una forma cilíndrica y están coloreados de manera diferente, lo que los delataría al ser examinados.

#Direcciones Futuras

El trabajo actual ha abierto muchas avenidas para más desarrollo.

1. Mejorar la Calidad de Impresión: Usar una boquilla más fina para la impresión puede permitir la creación de venas más delgadas que sean más representativas de los patrones reales de venas.
2. Formas Realistas: Cambiar el diseño de un cilindro simple a formas de dedo más realistas mejoraría la apariencia y funcionalidad general de los fantasmas.
3. Patrones Sintéticos: Investigar y crear patrones de venas sintéticas en lugar de depender solo de escaneos reales podría llevar a una variedad más amplia de pruebas.

Al continuar con estas mejoras, los fantasmas de venas de dedos pueden volverse aún más efectivos para la investigación y el desarrollo en el reconocimiento biométrico.

#Conclusión

El uso de fantasmas de venas de dedos impresos en 3D representa un avance significativo en el campo del reconocimiento biométrico. Este método proporciona una manera confiable de generar y probar patrones de venas de dedos, abordando los desafíos asociados con la captura de imágenes reales. Al perfeccionar los materiales y diseños utilizados en los fantasmas, es posible mejorar el rendimiento y la confiabilidad de los sistemas de reconocimiento de venas de los dedos, al mismo tiempo que se investigan aspectos de seguridad relacionados con posibles suplantaciones. A medida que la investigación continúa, estos avances consolidarán aún más el lugar del reconocimiento de venas de dedos en la tecnología biométrica.