Controle de Acesso com Biometria

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Controle de Acesso com Biometria 
Várzea grande, MT
2018
Autores:
Adão José de Alvarenga reis (TAD) 
Breno Azevedo Maciel de Campos (TAD) 
Brondson Ponce Marques (ENE) 
Éder Carlos Araújo da Silva (ENE) 
Jonathan Barbosa de Oliveira (TAD) 
Laercio da Silva Cerilo (ENE) 
Marcos Augusto de Souza Lopes (ENE) 
Thays Mendes da Costa Felfili (ENE)
Controle de Acesso com Biometria
Projeto apresentado como
pré-requisito para a conclusão do
projeto elétrico I do curso de
 engenharia elétrica no Instituto 
de Educação, Centro
 universitário de várzea grande .
Orientador: Prof. 
Carlos Cacho (TAD)
 Guilherme Rosa de Almeida (EMAU - ARQ)
 Josué Francisco do Nascimento Júnior 
(Projeto em Engenharia Elétrica I)
Várzea Grande, MT
2018
RESUMO
Este trabalho tem como objetivo apresentar um protótipo com o funcionamento e cronograma a ser respeitando para construção de um sistema de controle de acesso biométrico, com o intuito de obter acesso a uma determinada sala, “a sala inteligente”, utilizando a biometria para acesso ao ambiente de tal forma que identificando se a pessoa tem ou não permissão de acesso no ambiente, se não tem permissão o acesso será negado, se sim tiver permissão o acesso será liberado e enviado informações ao sistema onde controlara a temperatura do ambiente conforme o gosto da pessoa com acesso permitido, incluindo o acionamento das iluminações. Primeiramente, definiu-se, o escopo do produto de forma a ter uma visão mais clara e objetiva. Posteriormente, ouve a etapa de definição do grupo e o levantamento de custo dos materiais a serem utilizados neste projeto. Logo após faremos um analise da sala a ser incrementado o sistema, provendo alguma modificação, em seguida um teste será realizado já com o circuito provisoriamente montado e então na ultima etapa apresenta aos respectivos responsáveis do projeto.
Palavras-chave: Biometria. Controle. Engenharia.
Elétrica. Arduino.
 
ABSTRACT
This work aims to present a prototype with the operation and schedule to be respected for the construction of a biometric access control system, with the purpose of obtaining access to a certain room, "the intelligent room", using biometrics for access to the environment, in such a way that if the person has access permission in the environment, if they do not have access permission will be denied, if yes permission will be released and sent information to the system where they control the temperature of the environment according to the taste of the person with permitted access, including the activation of illuminations. First, the scope of the product was defined so as to have a clearer and more objective view. Subsequently, he / she hears the group definition stage and the costing of the materials to be used in this project. Soon after we will do an analysis of the room to be incremented the system, providing some modification, then a test will be done already with the circuit provisionally mounted and then in the last stage presents to the respective responsible of the project.
Keyword: Biometry. Control. Engineering.
Electrical. Arduino.
SUMÁRIO
I. INTRODUÇÃO.................................................. 6
1. Historia da biometria....................................... 6
II. SISTEMA BIOMETRICO..................................7
1. Impressão digital............................................ 8
2. Geometria da mão.......................................... 9
III. FUNCIONAMENTO DA AUTENTICAÇÃO 
BIOMETRICA ................................................... 9
1. Identificação e verificação................................... 9
IV. FUNCIONAMENTO DO SISTEMA........... 10
Vídeos de referencias.................................... 12
V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........ 13
Introdução
"Seu corpo é sua senha"
Com a utilização cada vez maior de tecnologias de informação e comunicação, surgem problemas relacionados à segurança, em particular, à questão da autenticação e identificação do utilizador. Essa questão é, hoje, fundamental, já que o acesso indevido à informação ou a ausência de informações confiáveis pode provocar sérios prejuízos a uma organização.
Qualquer Sistema de Controle de Acesso tem como principal preocupação a verificação se o indivíduo é quem ele diz ser e, com a evolução dos mecanismos de leitura e dos algoritmos de processamento do dado biométrico, tornou-se possível fazer isso de forma rápida, o que viabilizou a utilização de biometria para as mais diversas soluções sistêmicas.
Dentre os métodos utilizados para biometria, o reconhecimento por meio da impressão digital, atualmente, possui um nível de aceitação alto devido ao fato de não ser um método invasivo, possuir um bom nível de segurança, um custo baixo de equipamentos e poder ser utilizado em todos os tipos de aplicações para autenticação.
Historia:
 Os primeiros usos da biometria digital como meio de identificação foram associados à pré-história, mais especificamente na Babilônia. Na China, artesãos imprimiam suas digitais em vasos como forma de associar suas identidades às obras e, consequentemente, à posteridade.[1]
No entanto, antes mesmo de confirmarem o uso real com evidências científicas quanto à legitimidade desse meio de validação, o ato de imprimir a marca da digital já era utilizado como forma de comprometimento. Na colonização inglesa da India, Sir William Herschel, radicado no distrito de Hooghly, fazia com que seus parceiros de negócios imprimissem a digital nos contratos, além de firmá-los. Ele acreditava que tal ato “assustaria todo e qualquer pensamento de repúdio à assinatura”.[2]
Em 1823, outro professor de anatomia, da Universidade de Breslau, um tcheco chamado Johannes Evangelista Purkinji publicou uma tese na qual mencionava nove
padrões de impressões digitais. Até então, apesar dos temas de pesquisa correlacionados, nenhum deles apresentava seu foco de pesquisa na busca por uma ferramenta de identificação.
Então, finalmente em 1879, o francês Alphonse Bertillon desenvolveu um método científico de identificação, o qual foi amplamente aceito, chamado de Antropometria também conhecido por Bertillonage em homenagem ao seu criador.
Paralelamente, aos trabalhos de Alphonse Bertillon, um cirurgião britânico chamado Henry Faulds realizou estudos sobre impressões digitais como meio de identificação o que resultou na criação de um método de classificação. A partir de um artigo de Faulds em 1880, sobre impressões digitais e sua utilização como meio de identificação pessoal, surge o método de utilização de tinta de impressora como meio de extração da impressão, método este que perdurou até os dias atuais. Através dos estudos de Faulds e Herschel, outro estudioso do assunto, Francis Galton, antropólogo britânico, iniciou seus trabalhos e em 1892 publicou seu livro chamado “Impressões digitais”. Este livro possuía o primeiro sistema de classificação de impressões digitais. Estes eram distribuídos entre os dedos das mãos sendo que cada dedo adotava uma classificação. Com seus estudos, Galton provou cientificamente que as impressões 21 digitais não se alteram no curso da vida do indivíduo e que as impressões não são exatamente iguais entre si. (Marcico.
Disponível em:
http://www.papiloscopia.com.br/historia.html.
Acesso em: 13 de out. 2018).
Apenas em 1903 as impressões digitais começaram a ser coletadas sistematicamente para formar uma base de dados para facilitar a identificação de criminosos, em Nova York. Passaram-se duas décadas, e a Divisão de Identificação do FBI foi criado pelo Congresso Americano, estabelecendo a prática de uma vez por todas como válida e eficiente na identificação de prisioneiros, como também de foragidos. Em 1946, o FBI já possuía mais de 100 milhões de impressões digitais manualmente registradas em cartões de identificação.[3]
O Sistema Biométrico
Um sistema biométrico é a composiçãode um modelo que envolve a utilização de técnicas avançadas para a identificação de pessoas através de suas características definidas pelo uso da impressão digital, face, íris, voz, entre outros. O sistema biométrico é muito usado a fim de limitar o acesso de indivíduos a determinados estabelecimentos públicos e privados.
É válido destacar que sistemas biométricos apresentam elevada precisão e 28 sensibilidade sendo bastante utilizados no controle de acesso ou entrada de pessoas em áreas de perigo como na indústria por exemplo. Centros de Formação de Condutores também fazem uso de sistemas biométricos como meio de comprovação de presença de alunos. A nível mundial boa parte dos países da Europa vem avaliando a adoção de tecnologias biométricas em seus portos e aeroportos reforçando a segurança na validação e autenticidade de passaportes 
(MORAES, 2006).
Alguns exemplos de sistema biométrico utilizam equipamentos mais caros, enquanto outros são mais acessíveis e baratos para a aquisição.
Impressão Digital
As impressões digitais são utilizadas a séculos pela sociedade no processo de identificação pessoal tendo sua aplicação em registros civis e em investigações criminais (JAIN, HONG, PANKANTI & BOLLE, 1997). Segundo (PRABHAKAR, 2001), a formação digital em um feto é definida durante os primeiros sete meses de gestação não sofrendo alterações durante todo o ciclo de vida, exceto em casos específicos que envolvam acidentes. Mesmo em gêmeos as impressões digitais são distintas umas das outras para cada um dos dedos (JAIN, HONG & PANKANTI, 2000). Um outro ponto interessante, esta relacionado a rapidez e a segurança dos dados aliada ao baixo custo de aquisição e implementação com um nível de confiança satisfatório.
A extração de características sobre impressões digitais fundamenta-se em encontrar pequenos pontos especiais, chamados de minúcias, presentes nas digitais, tais como, pontos de finalização de linhas, pontos de junção de linhas, quantidade de vales e sulcos existentes entre os pontos (BOTHA & COETZEE, 1993 citado por BOECHAT, 2008). Um problema com tecnologia de impressão digital é sua falta de aceitabilidade por parte da sociedade que ainda associa a impressão digital com questões jurídico-criminais. Outro problema é alteração nas digitais devidos a cortes, queimaduras, razões ambientais, ou profissionais (JAIN, HONG & PANKANTI, 2000).
Figura 1: Modelo de Impressão Digital
Fonte: (BOECHAT, 2008)
Neste método é realizado um escaneamento do dedo para capturar, com legibilidade, de detalhes chamados de minúcias. Após o mapeamento das minúcias um processo de leitura e comparação com um banco de dados. Na verificação da impressão digital é analisada a posição das minúcias, tais como terminações, bifurcações de sulcos, arcos e voltas que se apresentam no dedo.
GEOMETRIA DA MÃO
Esta técnica se baseia no fato de que não existem duas pessoas com mãos idênticas e que a mão não sofre tantas alterações com o passar da idade. É um método que requer pouca atenção do usuário durante a verificação.
A imagem da mão é capturada através de um leitor, no qual o usuário posiciona a mão com os dedos alinhados. A figura 4 ilustra o posicionamento da mão para realização da leitura. O leitor possui uma câmara posicionada acima da mão a qual faz a leitura das características da mão como o comprimento do dedo, largura e área. Outro método de reconhecimento da mão se baseia na identificação das linhas, saliências entre outros detalhes o que se faz semelhante ao reconhecimento por impressão digital.
FUNCIONAMENTO DA AUTENTICAÇÃO BIOMÉTRICA
O primeiro passa em equipamentos biométricos e o processo de cadastramento. O sistema extrai amostras das características biométricas que são convertidas em um código matemático que, por usa vez é armazenado como um padrão- Registro de Identificação Civil.
FONTE – Mercado em Ação, 2012. 36 biometria em um banco de dados. Esta é à base de funcionamento do sistema, no qual sempre deve haver um modelo biométrico armazenado para que no processo de autenticação seja comparada a impressão digital do usuário. O sistema biométrico então decide se a impressão lida combina com o modelo armazenado.
IDENTIFICAÇÃO E VERIFICAÇÃO
Basicamente, os processos de autenticação biométrica podem ser divididos em processo de identificação e de verificação. A identificação biométrica é um processo um para muitos (1:N), na qual, uma amostra é comparada com toda a base de dados de modelos de forma a encontrar um registro idêntico. Já a verificação é um processo um para um (1:1), no qual a amostra é comparada com um modelo específico. O processo de verificação biométrica é mais rápido do que a identificação, já que aquele não necessita comparar a amostra com todo o banco de dados de modelos do sistema. Esta característica é evidente quando se possui um banco de modelos muito extenso.
FUNCIONAMENTO DO SISTEMA
O trabalho consiste basicamente em incrementar um programa, que possa coletar a digital e ao verificar o código, enviar o comando para a parte mecânica através de um relay fazer a abertura “destravamento da porta” e o funcionamento correto do sistema. 
Na nossa protoboard contara com duas chaves tácteis, uma dela servira para fazer a gravação da digital, o outro será o reset, apagara todas as digitais já gravadas no sistema, contará também com um display LCD de 16x2 onde mostra as informações do que esta acontecendo. Então primeiro passo é gravar as digitais que terão acesso permitido, fazendo isso para realização de teste tentaremos passar uma digital não cadastrada para testa a confiança e veracidade do sistema que provavelmente terá a seguinte frase no LCD “ID não reconhecida acesso negado”, ao colocar uma cadastrada aparecerá “ID conhecida acesso permitido” e em seguida o destravamento da porta.
O sensor ele vem já pré-programado de fábrica com algoritmo de leitura, o nosso trabalho será implementar o código e melhora-lo. Através dessa leitura o Arduino manda o comando para o relay que faz o acionamento da fechadura eletrônica. 
Imagem 2: protótipo do projeto
Fonte: internet
Imagem 3: circuito montado do protótipo
Fonte; internet
Material utilizado:
1x Arduíno
1x Cabo USB MINI- B 1,80 metros
1x Scanner de Impressão Digital GT-511C1
1x Display LCD 16x2
1x Mini Relay Shield
1x Potenciômetro Mini 10k
2x Chave Tactil
2x Resistor 10K
1x Proto board
1x Fechadura automática criada no canal
Foram utilizados como base e referencias os seguintes vídeos:
https://www.youtube.com/watch?v=Gm5lF80xsQ0
https://www.youtube.com/watch?v=_4JpYQgEh9I
https://www.youtube.com/watch?v=hZKz7M6kGn8&t=466s
Na montagem utilizamos a Mini Relay Shield responsável pela abertura da fechadura eletrônica e afins, já o display de LCD mostrará as mensagens pré determinadas por nós, ou seja, você pode personalizar o seu projeto de baixo custo, inserir nomes, mensagens de natal e muitas outras.
V. Referencias bibliográficas
 
[1] http://science.howstuffworks.com/fingerprinting3.htm 
[2]  «Identidades Digitais: a História da Biometria | EPOC». www.epoc.com.br. Consultado em 14 de outubro de 2018.
[3] http://www.estudopratico.com.br/biometria/
[4]http://science.howstuffworks.com/fingerprinting4.htm
 [5] https://www.youtube.com/