Çığır açan teknik, parmak izlerini çarpıcı 3 boyutlu ayrıntılarla ortaya çıkarıyor

Akıllı telefonunuzun kilidini açmak için parmak izinizi kullandığınızda, telefonunuz sizin için kilidi açmadan önce bunun doğru parmak izi olup olmadığını belirlemek için iki boyutlu bir desene bakar. Ancak parmağınızın düğmenin yüzeyinde bıraktığı iz aslında parmak izi adı verilen 3 boyutlu bir yapıdır.

Parmak izleri cildinizdeki küçük yağ çıkıntılarından oluşur. Her bir çıkıntı yalnızca birkaç mikron yüksekliğinde veya insan saçının birkaç yüzde biri kalınlığındadır.

Biyometrik tanımlayıcılar parmak izlerini yalnızca 2 boyutlu resimler olarak kaydeder ve bunlar çok fazla bilgi taşısa da pek çok şey eksiktir. 2D parmak izi, parmakların kenarlarında gömülü, görülmesi zor olan gözenekler ve yara izleri de dahil olmak üzere, parmak izinin derinliğini ihmal eder.

Ben 3 boyutlu bilgilerin nasıl görüntüleneceğine odaklanan bir araştırma alanı olan holografi üzerine çalışan bir eğitimci ve bilim insanıyım. Laboratuvarım, dijital holografiyi kullanarak parmak izlerini bilgisayardaki herhangi bir perspektiften üç boyutlu olarak haritalandırmanın ve görselleştirmenin bir yolunu yarattı.

Parmak izi türleri

Bilim insanları parmak izlerini yüzeyde bırakıldığında ne kadar görünür olduklarına bağlı olarak patentli, plastik veya gizli olarak sınıflandırıyor.

Patent parmak izleri en görünür türdür; suç mahallindeki kanlı parmak izleri buna bir örnektir. Plastik parmak izleri kil, Play-Doh veya çikolata gibi yumuşak yüzeylerde bulunur. İnsan gözü hem patentli hem de plastik parmak izlerini oldukça rahatlıkla görebilir.

En az görünenler gizli parmak izleridir. Bunlar genellikle cam, metal, ahşap ve plastik gibi sert yüzeylerde bulunur. Bunları anlamak için parmak izi incelemecisinin tozla tozlama, uygun reaktiflerle kimyasal reaksiyonlar oluşturma veya siyanoakrilat dumanlama gibi fiziksel veya kimyasal yöntemler kullanması gerekir.

Siyanoakrilat sıvı formunda süper yapıştırıcı yapar, ancak gaz olarak gizli parmak izlerini görünür hale getirebilir. Araştırmacılar, siyanoakrilat buhar moleküllerinin gizli parmak izi kalıntısındaki bileşenlerle reaksiyona girmesine izin vererek parmak izlerini geliştiriyor.

Parmak izlerindeki geometrik detaylar üç seviyeye ayrılmıştır. Seviye 1 görünür sırt desenlerini, yani halkaları, sarmalları ve kemerleri kapsar. Seviye 2, çatallanmalar, sonlar, gözler ve kancalar gibi ayrıntılara veya küçük ayrıntılara atıfta bulunur.

Son olarak, gözenekler, yara izleri ve kırışıklıklar gibi Seviye 3 özellikleri insan gözünün çözemeyeceği kadar küçüktür. Holografi gibi optik tekniklerin kullanışlı olduğu yer burasıdır, çünkü optik dalga boyları mikron mertebesindedir ve bir nesne üzerindeki küçük ayrıntıları ayırt edebilecek kadar küçüktür.

Parmak izi hologramlarının geliştirilmesi

Parmak izleri genellikle 2 boyutlu resimler olarak toplandığından ve hologramlar 3 boyutlu bilgileri gösterdiğinden, ekibim bir parmak izinin tüm 3 boyutlu topolojik özelliklerini gösterebilecek bir teknik geliştirmek istedi.

Bunu yapmak için Penn State'te Akhlesh Lakhtakia'nın grubuyla işbirliği yapıyoruz. Bunu geliştirmek ve korumak için parmak izinin üzerine CTF adı verilen nano ölçekli sütunlu ince bir film tabakası yerleştiren özel bir teknik geliştirdiler.

Sütunlu ince filmler, bir ormandaki aynı ağaçların yoğun büyümesi gibi, parmak izini eşit şekilde kaplayan yoğun camsı malzeme sütunlarıdır.

Bu ağaçların tepeleri zeminin topolojisini yansıttığı gibi, bu sütunlu ince filmlerin tepeleri de üzerine yerleştirildikleri parmak izlerinin 3 boyutlu yapısını kopyalıyor.

Araştırmacılar, 3 boyutlu parmak izi gibi bir şeyin hologramını oluşturmak için lazerden gelen ışığı iki parçaya böldüler. Referans dalgası adı verilen bir kısım doğrudan dijital kamera üzerinde parlıyor. Diğer dalga nesnenin, bu durumda parmak izinin üzerinde parlıyor.

Nesne yansıtıcı ise yansıyan ışık da dijital kameraya yönlendirilir ve referans dalganın üzerine bindirilir.

Hem referanstan hem de nesneden gelen dalgaların üst üste binmesi, hologram adı verilen bir girişim deseni oluşturur. Dijital holografide 2 boyutlu bir resim olan bu hologram dijital kameraya kaydedilir.

Araştırmacılar daha sonra hologramı bir bilgisayara aktarıyor ve burada lazerden gelen ışık dalgalarının nesnenin farklı kısımlarından nereden yansıdığını bulmak için dalga yayılımının fiziksel yasalarını kullanabiliyorlar.

Bu süreç, nesneyi 3 boyutlu bir resim olarak yeniden yapılandırmalarına olanak tanır.

Böylece yeniden oluşturulan hologram, nesnenin tüm 3 boyutlu ayrıntılarına sahiptir ve artık 3 boyutlu nesneyi bir dizüstü bilgisayarda herhangi bir perspektiften görselleştirebilirsiniz.

Parmak izlerini toplamak

2017 yılında işbirliğimiz, CTF tekniğini kullanarak gizli parmak izlerinin 3 boyutlu resimlerini yaptığımız ilk sonuçlarımızı bildirdi. Lazerden üretilen iki farklı ışık dalga boyuna (yeşil ve mavi) sahip, CTF tarafından geliştirilen parmak izlerinin hologramlarını kaydettik.

İki farklı dalga boyunu kullanmak, 3 boyutlu rekonstrüksiyonlarda gözenekler gibi küçük detayları ortaya çıkarmamıza olanak sağladı.

Lakhtakia'nın araştırma grubu cam, ahşap ve plastik üzerinde yüzlerce parmak izi bıraktı. Daha sonra parmak izini almak için onları CTF filmle kaplamadan önce farklı ortamlarda, çeşitli sıcaklık ve nem seviyelerinde yaşlanmasına izin verdiler.

Grubum bu parmak izlerinin dijital hologramlarını kaydediyor ve bunları bilgisayarda 3 boyutlu olarak görselleştiriyor.

Ayrıca suç şüphelilerini tespit etmeye yardımcı olacak daha iyi bir 3 boyutlu parmak izi analiz planı üzerinde çalışmaya başladık.

Dayton, Ohio'daki Miami Valley Bölge Suç Laboratuvarı, Lakhtakia'nın araştırma grubu tarafından yakalanan parmak izlerinin kalitesini derecelendirdi.

Ayrıca, 3 boyutlu holografik rekonstrüksiyonları derecelendirmek için şu anda mevcut olmayan yeni bir yöntem geliştirmemize de yardımcı olacak.

Bu, parmak izlerinin 3 boyutlu görüntülerinin ne kadar net olduğunu sınıflandırmak için kategoriler oluşturmayı içerebilir.

Parmak izlerinin benzersiz tanımlayıcılar olarak kullanılmasının, eski Babil ve Çin uygarlıklarına kadar uzanan uzun bir geçmişi vardır.

Hindistan'ın Kalküta kentinden başlayarak 1890'ların sonlarından beri adli amaçlarla kullanılıyorlar. Çalışmamız, bu zengin geçmişin üzerine inşa etmeyi ve parmak izi analizini geliştirmek için en son teknolojileri kullanmayı amaçlamaktadır.

Bu çığır açıcı buluş hakkında düşünceleriniz nelerdir? Bakış açınızı duymayı çok isteriz! Görüşlerinizi aşağıdaki yorumlarda paylaşmaktan çekinmeyin veya tartışmaya Twitter veya Facebook'ta devam edin.

Editörlerin Önerileri:

• 2024'te yapay zeka zorlukları: Önde gelen 3 yapay zeka araştırmacısından bilgiler
• İnsanlar ve ChatGPT ortak dil kalıplarını yansıtır - işte böyle
• ChatGPT AI yatırımcıları: Çok hızlı, çok öfkeli, çok riskli mi?
• Çocuğunuzu tehlikeli sosyal medya sorunlarından nasıl korursunuz?

Editörün Notu: Bu makale Dayton Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Profesörü Partha Banerjee tarafından yazılmış ve Creative Commons lisansı altında The Conversation'dan yeniden yayınlanmıştır. Orijinal makaleyi okuyun.