El uso de las huellas dactilares en el ámbito de la identificación de personas es uno de los más empleados desde hace décadas en nuestra sociedad. Una muestra de ello es que, en la inmensa mayoría de los países del mundo, todos los ciudadanos son registrados mediante este elemento en una base de datos al obtener su documento nacional de identidad correspondiente.

¿Qué objetivo tiene esto? Saber, en cualquier momento posterior a la toma de estas huellas, y con total seguridad, quien es la persona que tenemos delante, y también la que ha estado en un lugar determinado marcando dichas huellas en los diferentes objetos y superficies que ha tocado, tanto para lo bueno, como para lo malo ya que, por ejemplo, sirve para identificar a un sospechoso de la comisión de un delito, o para ayudar a encontrar a una persona desaparecida mediante su rastro.

Además de estas cuestiones legales, si somos algo observadores nos daremos cuenta de que el uso de las huellas dactilares para identificarnos ha sufrido una expansión notable, desde servirnos para desbloquear un smartphone o un ordenador portátil, hasta ser utilizadas para fichar en el puesto de trabajo.

¿Qué es lo que caracteriza a nuestras huellas dactilares?

La principal característica que debe cumplir cualquier elemento corporal empleado en identificación biométrica, es el de ser único en cada individuo, es decir, elementos que no va a ser posible que sean iguales en dos personas prácticamente a nivel mundial ni a lo largo de la historia.

Las huellas dactilares se encuentran, como su nombre indica, en los dedos, tanto de las manos como de los pies, y se ubican en las yemas de los mismos. Estas huellas están formadas por las crestas papilares (elementos que le confieren el relieve), las cuales forman una especie de espiral en forma de óvalo y que comienza en el centro de la yema; y por los surcos interpapilares, que será el hueco que se forme entre dos líneas formadas por estas crestas papilares.

Estas formaciones van a presentar las siguientes características:

  • Acompañan a cada individuo desde la formación del feto, ya que se generan durante el sexto mes de embarazo, hasta que muere y la descomposición del cuerpo termina por desconfigurarlas. Por lo tanto, son permanentes.
  • Permanecen invariables a lo largo de toda la vida del individuo, y no se puede modificar su forma salvo lesión de gravedad que afecte de manera profunda a esta zona, quedando en su lugar una cicatriz. En cambio, si lo que se han sufrido son daños superficiales que afectan únicamente a la piel, estas se regenerarán volviendo a mostrar su aspecto original.
  • Son únicas para cada persona, fruto de la variabilidad de formas y dimensiones de los dibujos formados por las papilas.

Puntos característicos de una huella dactilar

Cualquier sistema encargado de reconocer una huella dactilar va a tener que ser capaz de identificar los diferentes puntos característicos presentes en las mismas, los cuales reciben el nombre de minucias.

  • Fragmento: se trata de los pequeños trocitos de papilas que forman las crestas lineales ovaladas características de la huella dactilar. Estos fragmentos deben ser más largos que anchos.
  • Cresta abrupta o cortada: la mayoría de las crestas papilares forman una línea formada por pequeños fragmentos, de forma que recorren la huella dactilar en toda su anchura. Sin embargo, existen algunas crestas cuyo avance se ve interrumpido, terminando mucho antes de llegar al final de la huella dactilar. Estas crestas son las que se conocen como abruptas o cortadas.
  • Convergencia: una convergencia es la unión, en una sola, de dos crestas papilares contiguas que avanzan en el sentido de las agujas del reloj.
  • Bifurcación: caso contrario al anterior, ya que se trata de una cresta papilar que avanza en el sentido de las agujas del reloj, y que en un punto determinado se divide en dos, continuando cada una su camino.
  • Ojal: punto de unión entre una bifurcación y una convergencia, con el resultado de formar un pequeño circulo. También se le conoce con el nombre de encierro.
  • Cresta transversal: cresta papilar que atraviesa a otra cresta por un punto, produciendo una discontinuidad en la misma.
  • Cresta secante: se trata de dos crestas que discurren paralelas, hasta que en un punto cruzan ambas, una sobre otra, creando una X.
  • Puntos: son los fragmentos más pequeños que existen en las huellas dactilares, y tienen el aspecto que indica su nombre, es decir, un punto.
  • Islotes: pequeños fragmentos, un poco más grandes que un punto, pero bastante más pequeños que los elementos a los cuales se cataloga como “fragmentos”. Se trata, mayormente, de la unión de 2 o 3 puntos.

Además de estos pequeños elementos característicos, en las huellas dactilares vamos a encontrar dos regiones fácilmente identificables, que van a servir también para diferenciar entre las diferentes huellas almacenadas en la base de datos de un sistema biométrico.

  • Core o núcleo: es lo que se puede catalogar como el centro, o núcleo, de la huella dactilar. Se corresponde con el “remolino” que forman las crestas papilares en la zona central de la huella, consecuencia de un cambio de dirección de 180 grados, y que es perceptible a simple vista. Es a partir de este punto desde donde se empiezan a contar el número de crestas papilares de una huella. Algunas huellas carecen de ese cambio de dirección de 180 grados, apareciendo en su lugar una curva pronunciada.
  • Delta: se trata de una formación, en forma de triángulo, que se encuentra en la zona inferior derecha o izquierda de la huella dactilar. Es el resultado de una aproximación o convergencia de varias crestas papilares que cambian de dirección. Algunas huellas dactilares carecen de este elemento.

¿Cómo se clasifican las huellas dactilares?

Una vez se conocen todos los elementos que van a configurar una huella dactilar, estas se pueden agrupar en diferentes categorías o clases en función de la disposición y características de los mismos. Una analogía de esto, para entenderlo más fácilmente, es la que se puede hacer con los vehículos automóviles, los cuales se clasifican en berlinas, monovolúmenes, utilitarios, todo-terreno… en función de sus características y de los elementos con los que cuentan.

En el caso de las huellas dactilares vamos a encontrar 6 categorías, dentro de lo que se conoce como “Clasificación de Henry”.

  • Tipo Arco (Arch): carecen de delta, y en su core no se produce el característico cambio de dirección de 180 grados, sino que las crestas forman una especie de curva, o arco.
  • Tipo Arco Marcado (Tented Arch): también carecen de delta, y en su core tampoco se va a producir el cambio de dirección de 180 grados, formándose en este caso una especie de estrella de 3 puntas, lo que hace que el arco formado en la parte superior sea mucho más pronunciado que en el caso anterior.
  • Tipo Bucle a la Derecha (Right Loop): aparece el delta en la zona inferior derecha, mientras que el core queda orientado también hacia la derecha.
  • Tipo Bucle a la Izquierda (Left Loop): mismo caso que el anterior, pero con el delta y el core orientados hacia la izquierda.
  • Doble bucle (Twin Loop): huellas dactilares que cuentan con dos deltas, uno a cada lado, y en las que su core está formado por dos bucles, realizando cada uno de ellos un cambio de dirección de 180 grados.
  • Remolino (Whorl): también cuentan con dos deltas, y su core forma un remolino circular muy similar al que forma el pelo de la cabeza en la coronilla.

Integrar cada huella dactilar reconocida en una de estas 6 categorías va a ser el primer paso que deberá realizar un sistema de reconocimiento biométrico para, posteriormente, analizar los detalles que forman las minucias y así llegar a un resultado único.

¿Cómo es un dispositivo de reconocimiento de huellas dactilares?

Para poder capturar e identificar una huella dactilar será necesario, evidentemente, un aparato físico capaz de realizar tales funciones en cuestión de segundos, y para lo cual cuentan con una pequeña superficie muy sensible sobre la cual se sitúa la yema del dedo.

A la hora de clasificar estos dispositivos se va a poder hacer dos distinciones, por una parte, el tipo de dispositivo del que se trata, y por otra, de la tecnología que emplea ese dispositivo.

Tipos de dispositivo

  • Dispositivos OEM: son pequeños aparatos de reconocimiento pensados para ser integrados en dispositivos más grandes. Un ejemplo de ellos es el lector de huellas dactilares con el que cuentan los smartphones.
  • Dispositivos integrados: son aparatos periféricos que se pueden conectar a un ordenador. Suelen emplearse para la captura de gran cantidad de datos, ya que, de esta forma, conforme las diferentes personas van entregando su información, esta queda almacenada en el disco duro del ordenador.
  • Dispositivos completos: se trata de un aparato diseñado y construido para tomar datos, y para analizarlos posteriormente, es decir, para conocer e identificar. Cuentan con el hardware y el software necesarios para ser totalmente autónomos.

Tecnología empleada

Óptica

Dentro de esta categoría existen dos tipos de lectores. Por una parte, los denominados CCD (Dispositivo de Acoplamiento de Carga), que consisten en una superficie formada por fotosensores. Al apoyar la yema del dedo en ella, esta es iluminada por una luz láser, y estos fotosensores convertirán la radiación luminosa que reciben en una imagen.

El otro tipo de lector es el llamado CMOS, el cual no requiere de tantos elementos como el CCD, lo que supone un ahorro de energía y una mayor capacidad de integración en otros dispositivos.

Además, permiten obtener imágenes de mucha mayor resolución; pero, por el contrario, son mucho más sensibles a la suciedad sobre su superficie.

Capacitiva

En este caso nos encontramos ante un sensor de tipo electromagnético que detecta las zonas de la piel de la yema que entran en contacto con la superficie (las crestas papilares), analizando las características eléctricas de esta piel. Tras este análisis eléctrico, traduce los datos y los plasma en una imagen formada por una escala de grises.

Es el tipo de tecnología que se emplea en todo tipo de aparatos electrónicos de venta masiva (tabletas, smartphones, PDA, automóviles, ordenadores…) ya que permiten un reducido tamaño, y tienen un muy bajo consumo. Su parte negativa es que resultan muy sensibles a las variaciones de humedad sobre la piel del dedo a la hora de leer la huella.

Ultrasónica

Es un tipo de sensor más avanzado que los dos expuestos hasta el momento, ya que su superficie genera una serie de ondas de ultrasonidos que rebotan sobre la piel de la yema del dedo, captando las diferencias en la impedancia acústica que se generan entre las zonas de crestas papilares, y los huecos existentes entre ellas.

¿Qué ventajas supone este proceso?

Que se obtendrá una imagen en 3 dimensiones de la huella, logrando alcanzar las capas más profundas de la piel del dedo, aumentando así el nivel de seguridad; cosa que no ocurría con las tecnologías óptica y capacitiva en las que solo se analizaba la capa más superficial, y en las que se obtenía una imagen plana en 2 dimensiones.

Como es de suponer, también va a contar con ciertas desventajas, ya que la resolución obtenida es sensiblemente inferior a la de los lectores ópticos, así como su elevado precio.

La seguridad en la biometría de huellas dactilares

Como ocurre con cualquier sistema de seguridad, siempre va a existir un riesgo de que este sea invalidado y se logre saltar la barrera que supone su presencia. En el caso de los lectores biométricos de huellas dactilares, las principales formas de atacar su sistema consisten en:

  • Utilización de imágenes de la huella dactilar objetivo a escala real.
  • El uso de réplicas en látex o silicona con una elevadísima fidelidad a la huella real.

Y, como es de suponer, este tipo de acciones son tenidas en cuenta por los fabricantes de dispositivos de seguridad, por lo que las medidas que se toman para neutralizar estas acciones son:

  • Chequeo de la temperatura de la huella, de forma que si no se ajusta a la de una persona “real” no permitirá el acceso, aunque el patrón de imagen sea el correcto.
  • Necesidad de medir los impulsos eléctricos del cuerpo humano. Es un caso similar al de tocar una pantalla táctil con unos guantes, la cual no reaccionará al no recibir ningún impulso eléctrico.
  • En el caso de emplear un molde de un material artificial sobre un lector de ultrasonidos, las ondas no actuarán sobre este material, sino que lo atravesarán hasta incluso poder alcanzar al dedo real de la persona que está intentando burlar el sistema de seguridad.
  • Medición de la luz reflejada a causa de la presencia de sangre en los capilares más superficiales de la piel.
  • Medición del estado de humedad de la huella, de forma que, si no se ajusta a unos valores humanos normales, no se permitirá el acceso.

¿Cómo funciona un sistema biométrico de reconocimiento de huellas dactilares?

Como hemos podido comprobar, existen diferentes tipos de lectores de huellas dactilares en función de la tecnología empleada y del tipo del dispositivo que se trate. En cualquier caso, todos ellos deben seguir unas pautas o pasos genéricos para poder llevar a cabo el proceso de captura de la huella y de su posterior identificación.

A groso modo el proceso es el siguiente:

Identificación de la huella

Todos los dispositivos explicados en este texto son capaces de capturar una huella dactilar sin necesidad de recurrir a otros elementos, como puede ser un papel satinado sobre el cual se ha marcado una huella con tinta. En este caso, basta con situar la yema del dedo sobre la superficie y el dispositivo será capaz de crear una imagen en una escala de grises.

Una vez creada esa imagen, esta deberá ser procesada, y para ello se le aplicarán filtros con el objetivo de disminuir el ruido, definir las zonas de crestas papilares y huecos, y delimitar el contorno de la huella.

El siguiente paso consiste en realizar una binarización de la imagen mediante la aplicación de un algoritmo, convirtiendo la imagen en escala de grises, en una imagen que únicamente contiene 2 valores: negro (0) y blanco (1), es decir, cresta papilar o hueco.

Con la imagen ya binarizada, el sistema se centra en aislar la región de interés, que será aquel trozo de la imagen que contiene la huella dactilar, eliminando así el fondo ya que no aporta ninguna información de utilidad e, incluso, se pueden desestimar también los márgenes de la huella, quedando la zona central en la que se encuentra el core y el/los delta.

El objetivo de esta reducción del área de la imagen es la de ahorrar espacio en la base de datos, y el de agilizar el manejo de estas imágenes en los posteriores reconocimientos.

Seguidamente, se realiza lo que se conoce como un adelgazamiento de la imagen, y que consiste en reducir el grosor de las líneas, y una vez realizado se aplican diferentes algoritmos con el objetivo de depurar la imagen final, eliminando líneas parásitas que se hayan podido generar durante todo el procesado de la imagen, y reconstruyendo las que se hayan podido romper.

Con la imagen final ya creada, es el momento de analizarla y extraer todas aquellas características que hacen única la huella en cuestión (minucias).

Reconocimiento

El proceso de reconocer una huella consiste en la aplicación de diferentes algoritmos que permiten la comparación de la huella que se acaba de tomar, con todas las huellas que se encuentran almacenadas en la base de datos del sistema.

Este proceso va a tener dos partes, una, la de aplicar un algoritmo que corrija las pequeñas variaciones en la posición, tanto en rotación como en situación, de la huella tomada y ajustarla a la posición de la huella almacenada; y dos, la de aplicar un algoritmo de comparación entre la huella a reconocer y las huellas almacenadas atendiendo a todas las minucias identificadas en cada una de ellas.

Ventajas e inconvenientes de los lectores de huellas dactilares

Entre las ventajas que presentan este tipo de dispositivos encontramos:

  • Es un sistema que cuenta con muchos años a sus espaldas, lo que equivale a un gran tiempo de investigación, mejora y perfeccionamiento.
  • No cuenta con el rechazo de la sociedad, ya que muy poca gente tiene problemas en prestarse a que le tomen su huella dactilar.
  • La huella dactilar puede captarse tanto en la propia persona, como en cualquier objeto compuesto por determinados materiales que haya tocado; algo que abre enormemente el campo de aplicación de este tipo de sistemas.
  • Las huellas dactilares son únicas en cada individuo, incluso en hermanos gemelos.
  • Es un sistema que puede ser integrado en multitud de dispositivos electrónicos debido a su reducido tamaño, bajo coste, y facilidad de uso.

Y, entre los inconvenientes destacan:

  • La necesidad de crear imágenes de muy alta calidad si se quiere obtener un grado de fiabilidad satisfactorio.
  • La necesidad de que la persona a identificar colabore prestando su huella; algo que puede dificultar, por ejemplo, operaciones policiales de investigación.
  • La necesidad de que tanto la superficie del dispositivo como la piel de la yema del dedo estén limpias y secas.

¿Cuáles son las principales aplicaciones del reconocimiento biométrico de huellas dactilares?

La larga trayectoria de este tipo de sistemas ha hecho que los ámbitos en los cuales los podemos encontrar sean muy numerosos y que, lo que empezó siendo algo al servicio de grandes instituciones o servicios, ahora es algo perfectamente integrado en la sociedad a cualquier nivel.

Sus principales aplicaciones en la actualidad son:

  • Control de acceso a recintos privados en los cuales se requiera un pase debido al pago de una cuota o entrada, tales como centros deportivos, escuelas privadas, parques de atracciones, museos, bancos…
  • Control de acceso a lugares públicos, como universidades u organismos públicos.
  • Control de asistencia en puestos de trabajo, además de permitir, dentro del mismo, el acceso a determinada información o dispositivos.
  • Desbloqueo de dispositivos electrónicos personales, como smartphones, ordenadores portátiles, tabletas…
  • Autentificación a la hora de realizar pagos electrónicos.
  • Asociación, a nivel nacional, de personas a sus correspondientes datos en el momento de tramitar su documentación oficial (documentos nacionales de identidad, pasaportes…)
  • Control de acceso a instalaciones o recintos que requieren un elevado nivel de seguridad, como organismos militares, sedes de grandes compañías, cajas fuertes, cárceles…
Identificación biométrica a través de huella dactilar
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