EA002730B1

EA002730B1 - Система для бесконтактного распознавания линий руки и пальцев

Info

Publication number: EA002730B1
Application number: EA200001103A
Authority: EA
Inventors: Рудольф Хауке; Ханс Й. Айнигхаммер; Йенс Айнигхаммер
Original assignee: Тст-Тачлесс Сенсор Текнолоджи Аг
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2002-08-29
Also published as: KR100406296B1; WO1999056237A1; DK1073988T3; ID27366A; KR20010071173A; MXPA00010024A; US6404904B1; PE20000621A1; CN1307711A; ES2172334T3; AR017486A1; PL343473A1; NZ507342A; AP1484A; ZA200005432B; EG22000A; PT1073988E; NO20005294D0; DE19818229A1; NO20005294L

Abstract

Способ изображения линий руки и/или пальца с помощью камеры работает без кожного контакта со съемочным устройством. За счет использования линейно поляризованного света и света с круговой поляризацией в траектории освещающих лучей и формирующих изображение лучей обеспечивается раздельное изображение рисунка эпидермиса и подкожного слоя. Благодаря этому достигается, с одной стороны, контрастная съемка рельефа кожи, а, с другой стороны, можно получить информацию о лежащих глубже, уже кровоснабженных слоях кожи. Алгоритм исследует рисунок кожи ладони по элементам линий разных толщины и направления (векторы). Вычисленный числовой код содержит общие повторяемости векторов, а также амплитуды и фазы гармонических составляющих проекций изображений векторов обоих рисунков. Способ обеспечивает проверку лиц на расстоянии, полную защиту измерительного устройства и улучшенную защиту от обмана.

Description

Изобретение относится к способу и устройству для оптического изображения линий руки и пальцев без кожного контакта для идентификации личности, а также к алгоритму распознавания.

Рисунки папиллярных линий пальцев, уже давно используемые в виде отпечатка пальца на предметах или на бумаге в криминалистике или неграмотными людьми в качестве подписи, приобрели в последнее время значение в качестве контрольного кода правомочности допуска к сейфам, банковским помещениям, компьютерам и другим защищенным объектам.

Хранение постоянного цветового или жирового отпечатка было бы при этом, однако, непрактичным, поскольку должна происходить непосредственная быстрая компьютерная обработка и предполагается частое использование соответственно одного и того же аппликатора. Поэтому прежде всего разрабатывались способы, которые делали бы на короткое время видимым изображение отпечатка на стеклянной поверхности посредством оптического изображения с использованием нарушенного полного или нарушенного частичного отражения на преломляющей граничной поверхности.

Рисунки линий руки также пригодны для идентификации личности. Метод отпечатков на стеклянной поверхности здесь также осуществим, однако, не зарекомендовал себя, уже поскольку оборудование должно быть существенно больше и сложнее. Поэтому алгоритмы обработки для этого еще и не разрабатывались.

Если при определенных обстоятельствах большое число людей незаметно и анонимно использует систему контроля доступа, работающую по методу отпечатков линий руки, то возникают следующие недостатки.

1. Происходит загрязнение измерительной или прижимной поверхности, не допускаемое больше алгоритмом обработки. Загрязнение можно было бы, правда, относительно просто устранить путем стирания, при необходимости средствами для ухода. Недостаток, однако, в том, что от участвующих лиц требуются кооперация и тщательность, что не всегда можно предположить, или пользователь осуществляет соответствующий уход или обслуживание системы, что требует большого числа персонала и связано с большими затратами.

2. Контактная поверхность датчика является частью траектории измерительного луча, которая должна всегда иметь свободный доступ, так что при актах вандализма или террористических актах могут быть повреждены существенные компоненты системы.

3. Через прижимную поверхность аппликатора косвенным образом происходит контакт со многими лицами, которого необходимо избегать с гигиенической точки зрения. Это относится, в частности, к больничным помещениям, а также к медицинским и биологическим зонам безопасности.

4. Через прижимную поверхность аппликатора может передаваться химическое или радиоактивное заражение.

5. Методы кожного контакта по психологическим причинам менее приемлемы, чем другие методы, например, из-за ассоциации с картотекой преступников, страха заражения или нерасположенности к кожному контакту, последнее, например, будучи обусловлено также этническими причинами.

6. Большое число известных оптических методов отпечатков изображает внешнюю поверхность кожи как нарушение отражения от стеклянной поверхности. Недостаток при этом в том, что лежащие глубже неоднородности кожи и рисунки кровоснабжения, также содержащие индивидуальную информацию, так просто недоступны. За счет этого точность идентификации этим способом ограничена.

7. Многие известные методы идентификации по рисунку кожи направлены на определение действительной поверхности кожи (рельеф). Недостаток при этом в том, что рельефы можно легко воспроизвести методами пластических отпечатков, за счет чего существуют возможности обмана.

8. У всех методов кожного контакта на поверхности оборудования остается почти невидимый отпечаток, классический отпечаток линий пальца или линий руки. Недостаток при этом в том, что этот отпечаток можно сделать видимым средствами обнаружения следов и использовать в целях обмана и что его при высоких требованиях к безопасности пришлось бы устранить, например, путем стирания.

9. Следует, конечно, назвать и традиционно простой метод изображения линий руки камерой без контакта с объектом. Поскольку кожа при традиционном освещении всегда немного прозрачна и свет в определенной степени имеет диффузное рассеяние и поскольку в то же время самый верхний слой папиллярных линий отражает более или менее с блеском, камера, как и человеческий глаз, видит обычно неопределенное наложение изображений эпидермиса и подкожной ткани.

В принципе, можно посредством направленного косого освещения повысить контраст папиллярных линий и бороздок кожи с тем, чтобы выделить изображение эпидермиса. Недостаток при этом в том, что метод действует не во всем поле зрения, а зависит от направления рисунка линий относительно освещения (теневые эффекты), а также от волнистости поверхности объекта (глянцевые эффекты). Косое освещение со всех сторон или диффузное освещение оптически компенсирует, правда, волнистость, однако, ухудшает контраст перемычек, поскольку доля диффузного отражения возрастает.

Относительно сильные глянцевый и контрастный эффекты достигаются при косом освещении и косом направлении съемки (в соответствии с законом отражения), особенно при больших углах падения и съемки соответственно. Недостаток при этом в том, что при косо установленном объекте необходима коррекция, например по Шаймпфлюгу, которая требует больших затрат на оборудование, и то обстоятельство, что волнистость кожи сильно мешает (искажения изображения).

Из патента США № 4936680 известно, что для улучшения отображения деталей отпечатка пальца под отдельным поляризационным фильтром располагают ламповую пару, ось соединения которой параллельна вектору поляризации поляризационного фильтра, и предусматривают дополнительную ламповую пару, ось соединения которой перпендикулярна вектору поляризации. Через электродвигатель и приводной ремень поляризационный фильтр вместе с лампами приводят во вращение, в то время как посредством ламповой пары освещают отдельный палец, находящийся над поляризационным фильтром. Во время вращения поляризационного фильтра по углу вращения 3° каждый раз камерой снимают один кадр и вводят его в блок памяти. По окончании вращения одну ламповую пару выключают, а другую включают, причем вслед за этим осуществляют дополнительный поворот на 90° с тем, чтобы стартовое положение второй ламповой пары полностью совпадало со стартовым положением прежде использованной ламповой пары. По достижении этого стартового положения снова во время вращения поляризационного фильтра интервалами по 3° камерой снимают один кадр и вводят во второй блок памяти. По окончании этого дополнительного вращения можно использовать данные из первого и второго блоков памяти с тем, чтобы, в частности, за счет образования разности получить четкое изображение отпечатка пальца. Следует, правда, отметить, что необходимое вращение поляризационного фильтра посредством электродвигателя делает это устройство склонным к сбоям и, кроме того, удорожает его изготовление. Общее время измерений очень велико, поскольку отпечаток пальца снимают камерой со многими отдельными кадрами, причем не гарантировано, что условия во время второй серии измерений точно совпадут с условиями первой серии измерений, поскольку, как правило, палец во время всех 2,25 оборотов не удерживается в спокойном состоянии.

Описанные недостатки известных методов уменьшаются или устраняются согласно изобретению посредством метода идентификации личности с помощью линий его руки и/или пальца, при котором эти линии руки и/или пальца оптически бесконтактно регистрируют посредством первого поляризационного фильтра, расположенного в траектории освещающих лучей, второго поляризационного фильтра, расположенного в траектории формирующих изображение лучей, и камеры с отказом от механических движений устройства.

Принцип работы улучшается при этом за счет использования поляризованного света. С одной стороны, за счет этого (а) благодаря предпочтительному изображению глянцевых структур существенно усиливается контраст папиллярных линий. Папиллярные линии могут быть, с другой стороны, сделаны невидимыми также (б) за счет отфильтровывания глянцевых структур, так что рисунок подкожной ткани становится видимым. В частности, за счет использования поляризованного света на траектории освещающих лучей и формирующих изображение лучей становится возможным определенное разделение рисунков эпидермиса и подкожного слоя. Возможно прекрасное изображение только глянцевого эпидермиса, прекрасное изображение только диффузно отражающего подкожного слоя или изображение обоих рисунков кожи в комбинации, например, сразу друг за другом. Рисунок подкожного слоя образован преимущественно лежащими глубже структурами, в частности, граничащими, уже кровоснабженными слоями кожи. В случае линейно поляризованного света рисунок эпидермиса изображается при поляризационных устройствах, установленных параллельно на траектории освещающих лучей и формирующих изображение лучей, а рисунок подкожного слоя при перпендикулярно установленных поляризационных устройствах.

В случае света с круговой поляризацией рисунок эпидермиса изображается при поляризационном устройстве, установленном на траектории освещающих лучей и формирующих изображение лучей разнонаправленно, причем направление вращения (правое или левое вращение) здесь определено как направление вращения Е-вектора, если смотреть в направлении распространения света.

Отдельные преимущества следующие.

1. Сенсорная система, поскольку она бесконтактная, защищена от загрязнения пользователями, что делает излишним частые уход и контроль.

2. Система может быть полностью размещена за защитной перегородкой, например, из бронированного стекла, так что она защищена от вандализма или террористического акта.

3. Устройства могут быть выполнены так, что для обеспечения гигиены косвенные контакты с другими лицами исключены.

4. Устройства могут быть выполнены так, что химическое или радиоактивное заражение не передается.

5. Психологические причины, такие как ассоциация с картотекой преступников, страх перед заражением или кожным контактом, от падают, поскольку устройство работает бесконтактно.

6. В противоположность методам оптического контакта настоящее изобретение делает доступными структуры подкожного слоя с дополнительным информационным содержанием.

7. Защита от обмана повышается, поскольку структуры подкожного слоя, как у водяного знака, не так легко скопировать или подделать и поскольку, в частности, комбинация обоих различных видов контраста в целях обмана не так легко удалась бы.

8. На оборудовании не возникает отпечатка линий пальца или руки, который можно было бы использовать в целях обмана, например, для изготовления дубликата кожи, например, из резины.

9. В противоположность традиционному изображению с помощью камеры благодаря настоящему изобретению изображения эпидермиса и подкожного слоя можно разделять и обрабатывать отдельно.

Способ согласно изобретению, обеспечивает в поле зрения единое действие и независимость от направления линий и волнистости поверхности. Косое положение объекта для выполнения условия угла скольжения и связанная с этим коррекция необязательны.

Подробности изобретения описаны ниже с помощью примеров выполнения в сочетании с соответствующими чертежами, на которых изображают:

фиг. 1 - вид сбоку первого устройства для бесконтактного распознавания линий пальца;

фиг. 2 и 3 - траектория освещающих лучей устройства по фиг. 1 при виде сверху и спереди;

фиг. 4-6 - примеры выполнения сенсорной системы для распознавания линий эпидермиса и подкожного слоя;

фиг. 7 - позиционирующий шаблон для руки.

На фиг. 1-3 в качестве примера показано устройство для изображения линий пальца, выполненное в виде настольной модели. Оно постоянно настроено на изображение эпидермиса. Палец 1 кладут на опору 2 так, чтобы он находился в плоскости 3 объекта или в зоне ее резкости и его можно было снимать через фильтр 4 паразитного света, несущую плиту 5 (например, из акрилового стекла), отклоняющую призму 6 и поляризационный фильтр 7 камерой 10, которая содержит объектив 8 и приемник изображения (например, ИС на ПЗС) в плоскости 9 изображения и может содержать здесь далее компоненты (не показаны) для обработки изображения. Детали 4, 5, 6, 7 по конструктивным причинам оптически связаны между собой, причем несущая плита 5 прочно соединена с чашей 11 корпуса. Крышка 12, которая должна воспринимать и отводить определенные усилия, воздействующие на опору 2, также соединена на краю с чашей 11 корпуса (а не с несущей плитой

5). Чаша 11 корпуса имеет отверстие 13 для выхода света. Чаша 11 корпуса и камера 10 прочно соединены между собой основанием 14.

На фиг. 2 и 3 изображена траектория освещающих лучей. Источники 15 света, установленные двумя строенными группами сбоку от призмы 6 (в плоскости разреза на фиг. 1 не видны), выполнены, например, в виде светодиодов с фокусирующими линзами и ориентированы главным лепестком диаграммы направленности излучения на объект 1. При этом промежуточно включены соответственно рассеиватели 16 с прямой характеристикой и поляризационные фильтры 17. Для выхода света из чаши 11 корпуса две прорези 18 выполнены в крышке 12 и соответствующие прорези в несущей плите 5. Вместо отдельных поляризационных фильтров 17 могут использоваться также две сплошные поляризационные пленки, закрывающие соответственно три источника света.

С целью юстировки датчика для отдельного изображения рисунка эпидермиса необходимо в случае использования линейно поляризованного света установить все поляризационные фильтры 17 и поляризационный фильтр 7 на траектории формирующих изображение лучей в одном направлении. Наилучший эффект для отбора эпидермиса достигается тогда, когда общее направление поляризации (Е-вектор) параллельно плоскости чертежа на фиг. 1 и 2 или перпендикулярно плоскости чертежа на фиг. 3. Названная последней плоскость является плоскостью отражения, в которой кожа при косом освещении и соблюдении условия отражения (например, угла Брюстера) имеет поляризирующее действие. При приблизительно вертикальном освещении общее направление поляризации произвольное. В случае использования света с круговой поляризацией фильтры 17 и 7 не должны юстироваться относительно положения вращения.

На фиг. 4-6 изображены примеры выполнения сенсорной системы для распознавания линий руки на эпидермисе и подкожном слое. Эти устройства могут быть выполнены предпочтительно в виде настенного встроенного блока. Система размещена в корпусе 25, имеющем на одной стороне окно 20 из бронированного стекла. Согласно изобретению корпус вместе с сенсорной системой может быть смонтирован также перед имеющейся большей перегородкой из бронированного стекла.

Поляризационные фильтры и фильтры паразитного света расположены на фиг. 4 в виде камерных фильтров 7 и 4 перед объективом 8. Камера 10 направлена на плоскость 3 объекта, которая находится в окружающем пространстве на расстоянии примерно 4 см перед стеклом 20. Освещение состоит из четырех ламп 15, из которых показаны две, выполненные в виде направленных излучателей, например, небольших галогенных фар, и направленные на плоскость 3 объекта. Предвключены соответственно рассеиватель 16, который в зависимости от типа ламп может быть и не нужен, и поляризационный фильтр 17.

Установку поляризационных фильтров осуществляют в случае использования линейно поляризованного света так, чтобы изображенная в плоскости чертежа ламповая пара была поляризована перпендикулярно плоскости чертежа. Если камерный фильтр 7 установлен также перпендикулярно плоскости чертежа, то с помощью этого устройства получают изображение эпидермиса (как в предыдущем примере на фиг. 1).

Для получения изображения подкожного слоя камерный фильтр 7 можно повернуть на 90° с помощью электропривода, предусматривающего две точки фиксации. Более жестким является, однако, устройство, у которого механические движения отсутствуют. Для этого у неподвижного фильтра 7 необходима дополнительная ламповая пара того же выполнения, которая, включая и юстированные фильтры, повернута относительно изображенной на фиг. 4 на оптической оси на 90°. Обе ламповые пары для съемки изображений эпидермиса и подкожного слоя включают и выключают сразу друг за другом.

При использовании света с круговой поляризацией можно поступать так же, однако, здесь юстировка фильтров необязательна, и на вращение плоскости поляризации фильтров 7, 17 и повернутого устройства 17 следует обращать внимание в соответствии с предыдущими пояснениями.

Идентифицируемая личность должна вложить свою руку ладонью вперед в зону 3 резкости, не касаясь стекла. В качестве приспособления для позиционирования служит при этом изображенный на фиг. 7 шаблон 27, находящийся на стекле. На шаблоне, например, в упрощенном и стилизованном виде изображены контуры руки с растопыренными пальцами. Рисунок линий руки следует всегда снимать при растопыренных пальцах, поскольку тогда возникает меньше искажений из-за складок кожи. Изображение должно побудить идентифицируемую личность также растопырить пальцы, поскольку согласно изобретению соответствующие указания в руководстве по эксплуатации не всегда соблюдаются.

Траекторию лучей можно преломить посредством зеркала или призмы (не показано) с тем, чтобы получить более компактный блок.

На фиг. 5 изображен вариант предыдущего примера выполнения, причем плоскость 3 объекта находится на некотором расстоянии от стены. Удаление может составлять также несколько метров. Это выполнение представляет интерес в том случае, когда доступ и контроль происходят не в одном месте, сенсорная система находится в защищенной зоне (за бронирован ным стеклом) и имеется визуальная связь с ней. Элементы 15, 16, 17 освещения находятся при этом вблизи камеры 10, а объем корпуса 25 за счет этого становится относительно небольшим. В этом случае приспособление для позиционирования выполнено в виде рамки 22, которая имеет внутри упрощенные или стилизованные контуры руки с растопыренными пальцами и смонтирована на стеновом кронштейне или при большем удалении - на свободностоящей колонне или в ином месте. Идентифицируемая личность должна вложить свою руку в рамку и совместить с рисунком. Размеры внутреннего пространства рамки выбраны так, что можно без труда избежать соприкосновения.

На фиг. 6 изображен другой вариант, у которого позиционирующая плита 23 закреплена в наклонном положении на стене. Этим обеспечиваются более удобное манипулирование и компактная конструкция за счет преломленной на зеркале 24 траектории лучей. Наклонное прохождение лучей через бронированное стекло 20 вызывает определенное искажение изображения, которое не приводит к отрицательным последствиям и может быть позднее корректировано. Другой вариант (не показан) предусматривает, что корпус с камерой и освещением смонтирован, например, на недосягаемой высоте, например, на потолке, и направлен смотровым окном вниз и что в качестве приспособления для позиционирования используют рамку по типу рамки 22 или 23, которая, однако, установлена горизонтально и в которую вкладывают руку ладонью вверх. Подобная рамка может состоять полностью или частично из пластика, причем в нее, при необходимости, может быть встроена также антенна.

Другое приспособление для позиционирования к названному последним устройству является воздушным изображением, проецированным сверху в плоскость объекта камеры. Согласно изобретению это воздушное изображение представляет собой двойное изображение, создаваемое двумя расположенными рядом друг с другом проекторами так, что оба изображения точно совпадают между собой только в плоскости объекта камеры и при точном положении руки появляются на ней конгруэнтно.

В качестве приспособления для позиционирования руки рассматриваются также голографически созданные воздушные изображения, например, меток, линий контура руки или рук. Голограммную плиту размещают при этом преимущественно внутри перед бронированным стеклом. Для съемки камерой может служить маленькое отверстие в голограмме.

У названных последними вариантов выполнений устройств, у которых воздушные изображения используются в качестве приспособления для позиционирования, можно также исключить случайное касание каких-либо частей установки.

Для того, чтобы окружающий свет, в частности, дневной свет, не мешал измерению и чтобы было достаточно простых средств, таких как устранение источников помех, закрывание экраном и т.д., устройство может быть сделано невосприимчивым к паразитному свету следующим образом.

1. Крышка 12 и опора 2 для пальца в первом примере выполнения должны быть выполнены темными, лучше всего черными, а поверхность должна быть шероховатой с тем, чтобы меньше отражать посторонний свет.

2. Следует использовать узкополосный свет, например, с помощью узкополосных фильтров или за счет использования цветных светодиодов или лазеров на стороне освещения и соответствующих фильтров с узкополосным прохождением на стороне изображения.

3. Импульсное освещение, такое как вспышка, импульсные светодиоды (ΚΕΏ) или импульсные лазерные диоды, следует комбинировать с соответственно коротким временем диафрагмирования съемочной камеры.

Наконец следует еще упомянуть, что в крышке 12, опоре 2 для пальца, шаблоне 21, а также рамках 22 и 23 имеется место для антенны бесконтактного (электромагнитного) устройства для чтения удостоверений (ртох1шйу геабег), так что возможна комбинация с этим методом чтения удостоверений.

Программный алгоритм для распознавания линий руки

Сравнение двух рисунков линий руки с целью принятия решения об идентичности является в идеальном случае формально корреляцией полных рисунков. Коэффициент корреляции при совпадении, если предположить хорошее качество воспроизведения, составляет тогда практически 100%.

Если изображение идентифицируемой личности необходимо сравнить таким образом с большим числом накопленных комплексных изображений, то затраты на обработку изображения, в частности, время вычислений, были бы, однако, слишком велики. Более оптимальным является накопление и сравнение характеристических параметров, которые содержат необходимые для принятия решения признаки. Необходимо, следовательно, сжатие данных изображения и кодирование. Они должны иметь возможность адаптации простым образом к нужным условиям, в частности, к точности решения. Выбранная здесь стратегия обработки изображения представлена на диаграмме и поясняется ниже. При этом в тексте для различения осуществлена ссылка на различные блоки диаграммы.

Помимо возможного подавления очень высоких и относительно низких пространственных частот путем фильтрации (не показано) первый шаг обработки заключается в сегментировании изображений эпидермиса и подкожного слоя.

Это - разделение на субэлементы, например в блоках, которое осуществляют так, что число сегментов изображения, по возможности, сильно уменьшают по сравнению с числом пикселей исходного изображения в смысле сжатия данных, однако, разрешения мелких деталей в изображении сегментов для представленной здесь задачи недостаточно.

При последующем анализе линий содержимое сегментов исследуют по элементам линий разных толщины к и направления г приблизительно с 2-3 значениями для к и максимум приблизительно до 8 значений для г. Несколько одинаковых векторов (параллельные элементы линий одинаковой толщины) в одном сегменте суммируют. Каждый сегмент можно, следовательно, описать определенным числом различных видов векторов. При рассмотрении каждый раз только одного вида вектора, т.е. комбинации г и к, возникают изображения различных видов векторов. В рамках оптимизации алгоритма может быть предпочтительным объединение изображений различных векторов, например, во избежание слишком малых числовых значений.

Дальнейшее сжатие данных происходит за счет проекции изображений векторов, т.е. суммирования значений пикселей в различных направлениях. Это соответствует съемке плоскости сечения методом компьютерной томографии, причем объект в этом случае представляет собой уже преобразованное в цифровую форму поле изображения с целочисленными значениями пикселей меньше приблизительно 5, а значение нуль встречается относительно часто.

С помощью достаточно большого числа проекций удается, как известно, посредством СТ-алгоритма реконструировать слой объекта, поскольку совокупность проекций содержит полную информацию об объекте.

Реконструкцию изображения (Васк Рго)есίίοη) здесь не производят. Однако информацию проектирующих функций используют для характеристики изображения линий руки. Число проекций зависит от нужной точности характеристики изображения. Преимущество способа в том, что необходимую и достаточную точность можно установить простым предписанием, а именно за счет выбора числа проекций. По сравнению с известной компьютерной томографией при этом требуется лишь несколько проекций.

Из проектирующих функций сначала простым образом следуют общие повторяемости каждого вида вектора. Общие повторяемости или их отношения уже пригодны для грубой характеристики рисунка линий.

Следующим шагом является определение направления главной проекции. Для этого рассмотрим суммарное изображение всех изображений векторов с наибольшей толщиной к линий, без учета направления г, и проекции этого суммарного изображения. Пара проекций с на11 правлениями приблизительно плюс или минус 45° к продольной оси руки является при этом предпочтительной парой, поскольку три наиболее выраженные главные линии - линия большого пальца, линия мизинца и линия среднего пальца - в одной из обеих проекций, а это зависит от того, идет ли речь о правой или левой руке, возникают в качестве максимумов с большой амплитудой. Хорошо идентифицируемый максимум, например, линия мизинца, может быть использован для определения отнесенной к объекту нулевой точки шкалы. У других проекций, если обнаруживается очень заметный максимум, он также может служить для установления нулевой точки шкалы. В противном случае нулевую точку устанавливают произвольно, например, на левом краю изображения .

Поиск направления главной проекции осуществляется программой с помощью проявления максимумов в области под углом плюс или минус 45°. Оно служит тогда также в качестве эталонного направления для других направлений. Таким образом, получают определенную вращательную инвариантность измерительного способа.

Для дальнейшего сжатия данных проектирующие функции подвергают гармоническому анализу, причем для изображения гармонических составляющих выбирают наикратчайшую форму - амплитуду и, при необходимости, фазу. Характеристика всех проекций в главном направлении может осуществляться посредством значений амплитуды и фазы. У других проекций фазовые данные лишь в некоторых случаях имеют отношение к объекту и пригодны для характеристики, как правило, косвенно.

Следует упомянуть еще одну возможность того, как неотносящуюся к объекту фазовую информацию можно использовать для идентификации рисунка. Можно проектирующие функции реконструировать по содержащимся в коде амплитудам и фазам и произвести сравнение форм кривых посредством корреляции. Эта возможность на диаграмме не показана.

Числовой код из изображений эпидермиса и подкожного слоя содержит отношение общих повторяемостей видов векторов, блоков амплитуд гармонических составляющих проекций, а также фазы амплитуд главных проекций. Сколько проекций или блоков амплитуд/фаз создается, необходимо определять эмпирически. Этот вид характеристики рисунков линий руки является трансляционно инвариантным по отношению к руке.

Признаки могут быть расположены в числовом коде наподобие иерархии, начинающейся с глобальных данных и заканчивающейся при высокоразрешенных рисунках, т.е. при амплитудах и фазах гармонических составляющих для высоких пространственных частот. Процесс сравнения признаков начинают при общих повторяемостях и прерывают при несовпадении.

Качество совпадения изображений линий руки тем выше, чем дальше следуют по иерархии, не получая негативного сообщения.

Анализ изображения подкожного слоя, которое структурировано не так сильно (однако иным образом), чем изображение эпидермиса, происходит таким же образом, причем нулевые точки шкалы для главных проекций берут из соответствующих изображений эпидермиса. Число толщин 8 линий может быть у подкожно го слоя меньше.

Если код вычислен, то его при первой регистрации личности заносят в банк данных. Если должно быть произведено сравнение рисунков линий руки, то признаки проверяемого кода сравнивают с имеющимися в банке данных кодами в соответствии с иерархией, так что можно принять положительное или отрицательное решение, как это показано на диаграмме внизу.

В противоположность алгоритмам распознавания отпечатка пальца, при котором определяют число или расположение минуций - это особенности рисунка папиллярных линий, при предложенном здесь распознавании линий руки регистрируют (синусообразные) рисунки распределения нормальных линейных элементов. Информационное содержание лежит при этом не столько в трех названных главных линиях, которые индивидуально не очень сильно варьируются, а в сетке немного более тонких вспомогательных линий.

Claims

1. Способ идентификации личности по линиям руки и/или пальца с использованием источника (15) света, поляризационного фильтра и камеры (10), отличающийся тем, что для съемки изображения линии руки и/или пальца рисунок папиллярных линий и рисунок подкожного слоя освещают излучением, поляризованным с помощью первого поляризационного фильтра (17), и регистрируют отраженное излучение с помощью второго поляризационного фильтра (7), расположенного в траектории формирующих изображение лучей, и камеры (10) при жестком расположении частей устройства, а именно с отказом от механических движений устройства.

2. Способ идентификации личности по п.1, отличающийся тем, что посредством цифровой обработки данных вычисляют числовой код, который обеспечивает сравнение с такими же хранящимися данными.

3. Способ идентификации личности по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют дополнительный источник (15) света с третьим поляризационным фильтром (17), расположенным в траектории освещающих лучей и повернутым вокруг оптической оси на 90° относительно первого поляризационного фильтра (17).

4. Способ идентификации личности по п.3, отличающийся тем, что оба источника (15) света для съемки изображений эпидермиса и подкожного слоя включают и выключают сразу друг за другом.

5. Способ идентификации личности по п.3 или 4, отличающийся тем, что для отдельного изображения эпидермиса и подкожного слоя используют как линейно поляризованный свет, так и свет с круговой поляризацией.

6. Способ идентификации личности по п.5, отличающийся тем, что при использовании света с круговой поляризацией отбор рисунка эпидермиса осуществляют при взаимно противоположно установленных направлениях круговой поляризации света в траектории освещающих лучей и в траектории формирующих изображение лучей, а отбор рисунка подкожного слоя осуществляют при одинаково установленном направлении круговой поляризации света в траектории освещающих лучей и в траектории формирующих изображение лучей.

7. Способ идентификации личности по п.5, отличающийся тем, что при использовании линейно поляризованного света отбор рисунка эпидермиса осуществляют при взаимно параллельно установленных направлениях поляризации света в траектории освещающих лучей и в траектории формирующих изображение лучей, а отбор рисунка подкожного слоя осуществляют при взаимно перпендикулярно установленных направлениях поляризации света в траектории освещающих лучей и в траектории формирующих изображение лучей.

8. Способ идентификации личности по п.7, отличающийся тем, что отбор рисунка эпидермиса и отбор рисунка подкожного слоя осуществляют один за другим с одинаковыми координатами одной камерой.

9. Способ идентификации личности по одному из пп. 1-7, отличающийся тем, что отбор рисунка эпидермиса осуществляют одной камерой, а отбор рисунка подкожного слоя осуществляют другой камерой.

10. Способ идентификации личности по одному из пп.3-9, отличающийся тем, что комбинируют пригодное для этого информационное содержание обоих рисунков кожи, имеющихся в распоряжении с одинаковыми координатами.

11. Способ идентификации личности по одному из пп. 1-10, отличающийся тем, что регистрацию линий руки и/или пальца осуществляют с расстояния, достаточного для внесения в траекторию освещающих лучей и/или в траекторию формирующих изображение лучей дополнительных оптических, и/или механических, и/или электронных устройств, или с расстояния, определенного в предписаниях по безопасности.

12. Способ идентификации личности по одному из пп. 1-11, отличающийся тем, что для распознавания линий пальца посредством алгоритма распознавания относительное положение минуций определяют и оценивают в направлении идентификации (код Генри).

13. Способ идентификации личности по одному из пп.1-12, отличающийся тем, что для распознавания рисунка эпидермиса пальца посредством алгоритма распознавания повторяемость ортогональных признаков определяют и оценивают в направлении идентификации.

14. Способ идентификации личности по одному из пп.1-13, отличающийся тем, что для распознавания линий руки исходное изображение разделяют на сегменты, анализируют сегменты на наличие отрезков линий и находят толщину и направление этих отрезков.

15. Способ идентификации личности по п.14, отличающийся тем, что отрезки линий в виде значений пикселей в сегментированном изображении суммируют по типу компьютернотомографической съемки изображения сечения в различных направлениях для получения функций проекций.

16. Способ идентификации личности по п.15, отличающийся тем, что функции проекций характеризуют амплитудами и при необходимости также фазами составляющих их гармонической аппроксимации и эти амплитуды с указанием или без указания фазы привлекают для числовой характеристики рисунка.

17. Устройство для осуществления способа по одному из пп.1-16, отличающееся тем, что содержит первый источник (15) света, расположенный в траектории освещающих лучей и направленный на линии руки и/или пальца, рисунок папиллярных линий, рисунок подкожного слоя, промежуточно включаемый первый поляризационный фильтр (17) и второй поляризационный фильтр (7), расположенный в траектории формирующих изображение лучей перед камерой (10) с приемником (9) изображения, объектив (8) которой наведен на плоскость (3) объекта.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что в траектории формирующих изображение лучей расположена отклоняющая призма (6).

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что источник (15) света образован расположенной с обеих сторон от отклоняющей призмы (6) ламповой парой.

20. Устройство по п.18 или 19, отличающееся тем, что с обеих сторон от отклоняющей призмы (6) расположена вторая ламповая пара с третьим соответствующим поляризационным фильтром (17).

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что направление поляризации первого поляризационного фильтра (17) перекрещено под углом 90° с направлением поляризации второго поляризационного фильтра (7) или соответственно с направлением поляризации третьего поляризационного фильтра (7).

22. Устройство по одному из пп. 17-21, отличающееся тем, что источники (15) света выполнены с возможностью включения и выключения в зависимости от направления поляриза15 ции соответствующих им поляризационных фильтров (17).

23. Устройство по одному из пп. 17-22, отличающееся тем, что приемник (9) изображения представляет собой интегральную схему на приборе с зарядовой связью.

24. Устройство по п.17, отличающееся тем, что источник (15) света представляет собой диодный лазер.

25. Устройство по п.17, отличающееся тем, что источник (15) света представляет собой лампу с накаливаемыми металлическими поверхностями, установленными под косым углом наблюдения.

26. Устройство по одному из пп. 17-25, отличающееся тем, что при одинаково поляризованном свете источников (15) света предусмотрены два поляризационных фильтра (7) со взаимно перпендикулярными направлениями поляризации, которые по отдельности на выбор могут быть смещены в траекторию формирующих изображение лучей.

27. Устройство по одному из пп. 17-26, отличающееся тем, что камера (10), осветительное устройство (15, 16, 17), а также при необходимости другие дополнительные оптические устройства, например отклоняющая призма (6), дальномер, устройство для освещения голограммы, размещены в механически закрытом корпусе (11,12) и оптически доступны только через стекло (20), например, бронированное.

28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что идентификационное устройство выполнено в виде настенного встроенного блока.

29. Устройство по одному из пп. 17-28, отличающееся тем, что рука и/или палец могут быть позиционированы посредством шаблона (21), рамки (22; 23) в поле зрения и в зоне резкости камеры (10).

30. Устройство по п.29, отличающееся тем, что внутренний контур шаблона (21), рамки (22; 23) имеет схематическую форму контура руки с растопыренными пальцами по типу позиционирующего шаблона (27).

31. Устройство по п.29 или 30, отличающееся тем, что рамка (22; 23) выполнена в виде голографически созданного воздушного изображения.

32. Устройство по п.29, отличающееся тем, что рамка (22; 23) частично или полностью состоит из металла и выполнена и приспособлена по высокой частоте так, что обладает функцией антенны бесконтактно работающего устройства для чтения удостоверений.

33. Устройство по одному из пп.29-32, отличающееся тем, что рамке (22; 23) придан в соответствие настроенный на постоянное расстояние оптический дальномер, с помощью которого можно управлять съемкой изображения.

34. Устройство по п.33, отличающееся тем, что дальномер работает оптически по принципу триангуляции.

35. Устройство по одному из пп. 17-34, отличающееся тем, что включение устройства в состояние готовности и/или запуск процесса измерения происходит за счет создания емкостной связи с полом, на котором находится идентифицируемая личность, через ее тело или за счет емкостного рассогласования работающей в качестве ВЧ-антенны позиционирующей рамки или встроенной в рамку антенны, когда рука попадает в правильное положение в позиционирующей рамке.

36. Устройство по одному из пп. 17-35, отличающееся тем, что в опору (2) для пальца или в крышку (12) встроена антенна бесконтактно работающего устройства для чтения удостоверений.

37. Устройство по одному из пп. 17-36, отличающееся тем, что на траектории освещающих лучей и формирующих изображение лучей предусмотрены фильтры (17, 7) с круговой поляризацией, которые в соответствии со своими свойствами пригодны для представления изображения эпидермиса и подкожного слоя.

Фиг. 1

Фиг. 2

Фиг. 3

I изображение подкожного слоя) сегментирование· анализ линий.^-

I _Каждый сегмент толщина йнаправление | дает изображение вектора проекции ' каждого изображения 'вектора обшие повторяемости.

Отношения_ по направлению и толщине

1направление_главной проекции¹.

]Взято из изображения эпи- | дермиса, также нулевая точка[шкалы

Изображение проекций посредством (амплитуд, при главном направлении также посредством фаз гармонический анализ.. ;

Изображение проекций посредством амплитуд, при главном направлении также посредством фаз

Фиг. 4

Фиг. 6

Фиг. 7 числовой' код из изображений эпидермиса и подкожного слоя. Отношения общих повторяемостей,; амплитуды проекций, I фазы к амплитудам главных проекций ввод;

; код заново ввеI ден в банк данных;

сравнение повторяемостей, амплитуд и фаз по иерархии; ¹

Диаграмма