Teknik inovatif mengungkap sidik jari dalam detail 3D yang menakjubkan

Saat Anda menggunakan sidik jari untuk membuka kunci ponsel cerdas, ponsel Anda melihat pola dua dimensi untuk menentukan apakah sidik jari tersebut benar sebelum membuka kuncinya untuk Anda. Namun bekas yang ditinggalkan jari Anda pada permukaan tombol sebenarnya adalah struktur 3D yang disebut tanda jari.

Bekas jari terdiri dari tonjolan kecil minyak dari kulit Anda. Setiap tonjolan hanya setinggi beberapa mikron, atau seperseratus ketebalan rambut manusia.

Pengidentifikasi biometrik mencatat sidik jari hanya sebagai gambar 2D, dan meskipun ini membawa banyak informasi, masih banyak yang hilang. Sidik jari 2D mengabaikan kedalaman sidik jari, termasuk pori-pori dan bekas luka yang terkubur di punggung jari sehingga sulit dilihat.

Saya seorang pendidik dan ilmuwan yang mempelajari holografi, bidang penelitian yang berfokus pada cara menampilkan informasi 3D. Laboratorium saya telah menciptakan cara untuk memetakan dan memvisualisasikan tanda jari dalam tiga dimensi dari perspektif mana pun di komputer – menggunakan holografi digital.

Jenis tanda jari

Para ilmuwan mengkategorikan sidik jari sebagai paten, plastik, atau laten, bergantung pada seberapa terlihatnya ketika dibiarkan di permukaan.

Tanda jari paten adalah jenis yang paling terlihat – sidik jari berdarah di TKP adalah salah satu contohnya. Bekas jari plastik ditemukan pada permukaan lunak, seperti tanah liat, Play-Doh, atau coklat batangan. Mata manusia dapat melihat sidik jari paten dan plastik dengan cukup mudah.

Yang paling tidak terlihat adalah sidik jari yang tersembunyi. Ini biasanya ditemukan pada permukaan keras seperti kaca, logam, kayu dan plastik. Untuk mengetahuinya, pemeriksa sidik jari harus menggunakan metode fisik atau kimia seperti menaburkan bubuk, membuat reaksi kimia dengan reagen yang sesuai, atau pengasapan sianoakrilat.

Cyanoacrylate membuat lem super dalam bentuk cair, namun sebagai gas dapat membuat bekas jari yang tersembunyi terlihat. Para peneliti mengembangkan cetakan tersebut dengan membiarkan molekul uap sianoakrilat bereaksi dengan komponen dalam residu sidik jari yang tersembunyi.

Detail geometris pada tanda jari dikategorikan menjadi tiga tingkatan. Level 1 mencakup pola punggungan yang terlihat, jadi loop, whorls, dan arches. Level 2 mengacu pada hal-hal kecil atau detail kecil, seperti percabangan, ujung, mata, dan kait.

Terakhir, fitur Level 3, seperti pori-pori, bekas luka, dan lipatan, terlalu kecil untuk dapat dilihat oleh mata manusia. Di sinilah teknik optik seperti holografi berguna, karena panjang gelombang optik berada dalam urutan mikron, cukup kecil untuk melihat detail kecil pada suatu objek.

Mengembangkan hologram sidik jari

Karena tanda jari biasanya dikumpulkan sebagai gambar 2D, dan hologram menampilkan informasi 3D, tim saya ingin mengembangkan teknik yang dapat menunjukkan semua karakteristik topologi 3D dari sebuah tanda jari.

Untuk melakukan hal ini, kami telah berkolaborasi dengan kelompok Akhlesh Lakhtakia di Penn State. Mereka mengembangkan teknik khusus yang menyimpan lapisan film tipis berbentuk kolom berskala nano, yang disebut CTF, di atas tanda jari untuk mengembangkan dan melestarikannya.

Film tipis berbentuk kolom adalah pilar padat dari bahan kaca yang menutupi bekas jari secara merata, seperti pertumbuhan lebat pohon identik di hutan.

Sama seperti puncak pohon yang mencerminkan topologi tanah, puncak film tipis berbentuk kolom ini mereplikasi struktur 3D dari bekas jari tempat mereka disimpan.

Untuk membuat hologram seperti tanda jari 3D, peneliti membagi cahaya dari laser menjadi dua bagian. Salah satu bagiannya, disebut gelombang referensi, menyinari kamera digital secara langsung. Gelombang lainnya menyinari objek, dalam hal ini tanda jari.

Jika objeknya reflektif, cahaya yang dipantulkan juga diarahkan ke kamera digital dan ditumpangkan pada gelombang referensi.

Superposisi gelombang – baik dari referensi maupun objek – menciptakan pola interferensi yang disebut hologram. Dalam holografi digital, hologram berupa gambar 2D ini direkam dalam kamera digital.

Para peneliti kemudian mengimpor hologram tersebut ke komputer, di mana mereka dapat menggunakan hukum fisika perambatan gelombang untuk mengetahui di mana gelombang cahaya dari laser memantul ke berbagai bagian objek.

Proses ini memungkinkan mereka merekonstruksi objek menjadi gambar 3D.

Jadi, hologram yang direkonstruksi memiliki semua detail 3D objeknya, dan kini Anda dapat memvisualisasikan objek 3D di laptop dari perspektif mana pun.

Mengambil sidik jari

Pada tahun 2017, kolaborasi kami melaporkan hasil pertama kami, di mana kami membuat gambar 3D dari tanda jari laten menggunakan teknik CTF. Kami merekam hologram sidik jari yang dikembangkan oleh CTF dengan dua panjang gelombang cahaya berbeda – hijau dan biru – yang dihasilkan dari laser.

Menggunakan dua panjang gelombang berbeda memungkinkan kami melihat detail kecil seperti pori-pori dalam rekonstruksi 3D.

Kelompok penelitian Lakhtakia telah menemukan ratusan sidik jari pada kaca, kayu, dan plastik. Mereka kemudian membiarkannya menua di lingkungan berbeda, pada suhu dan tingkat kelembapan berbeda, sebelum melapisinya dengan film CTF untuk mengambil sidik jarinya.

Kelompok saya merekam hologram digital dari sidik jari ini dan memvisualisasikannya dalam 3D di komputer.

Kami juga telah mulai mengerjakan rencana analisis sidik jari 3D yang lebih baik untuk membantu mengidentifikasi tersangka kejahatan.

Lab Kejahatan Regional Miami Valley di Dayton, Ohio, telah menilai kualitas sidik jari yang ditangkap oleh kelompok penelitian Lakhtakia.

Hal ini juga akan membantu kami mengembangkan metode baru untuk menilai rekonstruksi holografik 3D, sesuatu yang saat ini belum ada.

Ini mungkin melibatkan pembuatan kategori untuk mengklasifikasikan seberapa jelas rendering 3D dari tanda jari tersebut.

Penggunaan sidik jari sebagai pengidentifikasi unik memiliki sejarah panjang, dimulai dari peradaban Babilonia dan Tiongkok kuno.

Mereka telah digunakan untuk tujuan forensik sejak akhir tahun 1890-an, dimulai di Kalkuta, India. Pekerjaan kami bertujuan untuk membangun sejarah yang kaya ini dan menggunakan teknologi mutakhir untuk meningkatkan analisis sidik jari.

Apa pendapat Anda tentang terobosan inovatif ini? Kami ingin mendengar perspektif Anda! Jangan ragu untuk membagikan wawasan Anda di komentar di bawah atau lanjutkan diskusi di Twitter atau Facebook kami.

Rekomendasi Editor:

• Tantangan AI pada tahun 2024: Wawasan dari 3 peneliti AI terkemuka
• Manusia dan ChatGPT mencerminkan pola bahasa yang sama – begini caranya
• Pedagang AI ChatGPT: Terlalu cepat, terlalu marah, terlalu berisiko?
• Bagaimana menjaga anak remaja Anda aman dari tantangan media sosial yang berbahaya

Catatan Editor: Artikel ini ditulis oleh Partha Banerjee, Profesor Teknik Elektro dan Komputer, Universitas Dayton dan diterbitkan ulang dari The Conversation di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel aslinya.