Анаморфотная система считывания папиллярных рисунков и способ её использования

 

Изобретение относится к средствам считывания и передачи изображений папиллярных узоров предпочтительно пальцев. Его применение в автоматизированных биометрических информационных системах идентификации личности позволяет получить технический результат в виде повышения контрастности получаемого изображения и достоверности его распознавания при одновременном уменьшении габаритов и стоимости устройства. Этот результат достигается благодаря тому, что отражательная призма изготовлена из вещества с показателем преломления в диапазоне от 1,6 до 1,8 с двугранными углами между рабочей и отражающей гранями в диапазоне от 20 до 25^o, между рабочей и преломляющей гранями в диапазоне от 91 до 109^o; ПЗС-матрица соединена с контроллером и наклонена к оптической оси, образуя оптический двугранный угол между ПЗС-матрицей и преломляющей гранью призмы в диапазоне углов от 1 до 19^o, источник света содержит светофильтр, пропускающий в диапазоне длин волн от 0,10 до 2,20 мкм. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Область техники Предлагаемее устройство и способ относятся к считыванию и передаче изображений папиллярных узоров, предпочтительно пальцев, применяемым в автоматизированных биометрических информационных системах идентификации личности.

Уровень техники Аналогами к предлагаемому устройству можно считать: 1. Устройство считывания отпечатка пальца для идентификации, патент США 5222152, МКИ G 06 К 09/00, oпубл. 22.06.1993, включающий источник света, оптическую систему, содержащую, в том числе, призму для прикладывания пальца, и рекодер изображения отпечатка пальца.

2. Устройство для регистрации папиллярного узора, патент РФ 2185096, МКИ А 61 В 5/117, oпубл. 20.07.2002, включающий источник света, оптическую систему, содержащую, в том числе, призму для прикладывания пальца, и систему фотоприемных элементов, соединенную с блоком обработки изображения.

Недостатками аналога являются: недостаточно малые линейные размеры оптической системы, отсутствие возможности отличия муляжа от настоящего папиллярного узора, недостаточная контрастность различных изображений папиллярных узоров вследствие различных характеристик предъявляемых папиллярных узоров и особенностей освещения грани призмы, к которой прикладывается папиллярный узор.

Наиболее близким по технической сущности, прототипом для предлагаемого устройства, является устройство отображения отпечатка пальца, патент США 5625448, МКИ G 06 К 09/00, oпубл. 29.04.1997, включающий источник света, оптическую систему, содержащую, в том числе, призму для прикладывания пальца, и ПЗС матрицу.

Недостатками прототипа являются: недостаточно малые линейные размеры оптической системы, отсутствие возможности отличия муляжа от настоящего папиллярного узора, недостаточная контрастность различных изображений папиллярных узоров вследствие различных характеристик предъявляемых папиллярных узоров и особенностей освещения грани призмы, к которой прикладывается папиллярный узор.

Сущность изобретения Изображения папиллярного узора, полученные с использованием оптических сканеров носят случайный характер. Факторами, влияющими на случайный характер полученного изображения, могут служить, например, усилие прижатия поверхности с папиллярным узором к поверхности сканера, направление усилия прижатия, временные незначительные повреждения, влажность (сухость) или загрязненность эпидермиса и т. д. Актуальным становится улучшение характеристик сканера, позволяющие уменьшить влияние "вредных" факторов.

Геометрические размеры оптической системы сканера возможно уменьшить, "сжав" передаваемое на ПЗС-матрицу изображение папиллярного узора, подвергнув его анаморфированию и дезанаморфированию для получения требуемого неискаженного изображения.

Задачей изобретения является уменьшение линейных размеров оптической системы, повышение достоверности распознавания настоящего папиллярного узора и муляжа, повышение контрастности различных изображений папиллярных узоров, снижение стоимости системы.

Технические результаты изобретения: 1) уменьшение линейных размеров оптической системы; 2) повышение достоверности распознавания настоящего папиллярного узора и муляжа; 3) повышение контрастности различных изображений папиллярных узоров; 4) снижение стоимости системы.

Технические результаты достигаются тем, что анаморфотная система считывания папиллярных узоров содержит источник света, оптическую систему, включающую, в том числе, объектив с апертурной диафрагмой и отражательную призму для прикладывания поверхности с папиллярным узором, и ПЗС-матрицу. При этом отражательная призма изготовлена из вещества с показателем преломления в диапазоне от 1,6 до 1,8, с двугранными углами между рабочей и отражающей гранями в диапазоне от 20 до 25^o, между рабочей и преломляющей гранями в диапазоне от 91 до 109^o, ПЗС-матрица соединена с контроллером и наклонена к оптической оси, образуя оптический двугранный угол между ПЗС-матрицей и преломляющей гранью призмы в диапазоне углов от 1 до 19^o, источник света программно-аппаратно-управляемый, включает дополнительный, по крайней мере, один программно-аппаратно-управляемый источник света или систему, по крайней мере, с одним светофильтром, позволяющие получить электромагнитное излучение из диапазона длин волн от 0,10 до 2,20 мкм направление которого в призму проецирует, при прохождении через оптическую систему, на ПЗС-матрицу место непосредственного соприкосновения папиллярной линии с рабочей гранью призмы, вызывая большую интенсивность сигнала по сравнению с местом, свободным от непосредственного соприкосновения.

Под термином "рабочая грань" отражательной призмы следует понимать грань, к которой прикладывается поверхность с папиллярным узором.

Под термином "преломляющая грань" отражательной призмы следует понимать грань, на которую направлен объектив оптической системы.

Анаморфотная система считывания папиллярных рисунков может содержать оптическую ось, изменяющую свое направление, например, зеркалами или призмами. Такое выполнение системы позволяет повысить ее компактность за счет уменьшения расстояния между отражательной призмой и ПЗС-матрицей.

Анаморфотная система считывания папиллярных рисунков может содержать иммерсионный объектив. Такое выполнение системы позволяет повысить ее компактность за счет уменьшения расстояния между отражательной призмой и ПЗС-матрицей.

Объектив может содержать, по крайней мере, одну, например, асферическую линзу. Такое выполнение объектива позволяет получить требуемое неискаженное изображения папиллярного узора.

Объектив может содержать вынесенную апертурная диафрагму. Такое выполнение объектива позволяет повысить качество изображения папиллярного узора.

Способ использования анаморфотной системы заключается в том, что источник света задействуют периодически программно-аппаратно.

Способ использования анаморфотной системы может включать увеличение или уменьшение периодов задействования источника света.

Способ использования анаморфотной системы может включать прекращение изменения периодов задействования источника света после достижения рациональной контрастности изображения папиллярного узора.

Способ использования анаморфотной системы может включать задействование источников света на различных длинах волн излучения.

Способ использования анаморфотной системы может включать управление ПЗС-матрицей компьютером.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Возможность практической реализации изобретения поясняется чертежами и примерами действий, составляющих элементы способа распознавания папиллярного узора.

На чертеже представлена схема анаморфотной системы.

Анаморфотная система считывания папиллярных узоров содержит источник света 1, оптическую систему, включающую объектив 2 с апертурной диафрагмой 3 и отражательную призму 4 для прикладывания поверхности с папиллярным узором 5, и ПЗС-матрицу 6. Отражательная призма 4, с двугранными углами 7 и 8 между рабочей 9 и отражающей гранями 10, между рабочей 9 и преломляющей 11 гранями соответственно, ПЗС-матрица 6 соединена с контроллером 12 и наклонена к оптической оси 13, образуя оптический двугранный угол (не показан) между ПЗС-матрицей 6 и преломляющей гранью 11 призмы 4. Дополнительный источник света (или система со светофильтром) 14.

Изготовление призмы может быть осуществлено известными способами из используемых в оптике материалов, например из стекол марок К8, ТФ4 или БК10.

Изготовление остальных элементов системы может быть осуществлено известными способами.

Способ использования анаморфотной системы заключается в том, что источник света 1 задействуют периодически программно-аппаратно.

Способ использования анаморфотной системы может включать увеличение или уменьшение периодов задействования источника света.

Способ использования анаморфотной системы может включать прекращение изменения периодов задействования источника света после достижения рациональной контрастности изображения папиллярного узора.

Способ использования анаморфотной системы может включать задействование источников света на различных длинах волн излучения.

Способ использования анаморфотной системы может включать управление ПЗС-матрицей 6 компьютером.

Таким образом, применение данных системы и способа ее использования позволяет уменьшить линейные размеры оптической системы; повысить контрастность различных изображений папиллярных узоров и достоверность распознавания настоящего папиллярного узора и муляжа; снизить стоимость системы.

Формула изобретения

1. Анаморфотная система считывания папиллярных рисунков, содержащая источник света, оптическую систему, включающую, в том числе, отражательную призму для прикладывания поверхности с папиллярным узором, и ПЗС-матрицу, отличающаяся тем, что отражательная призма изготовлена из вещества с показателем преломления в диапазоне от 1,6 до 1,8 с двугранными углами между рабочей и отражающей гранями в диапазоне от 20 до 25°, между рабочей и преломляющей гранями в диапазоне от 91 до 109°, ПЗС-матрица соединена с контроллером и наклонена к оптической оси, образуя оптический двугранный угол между ПЗС-матрицей и преломляющей гранью призмы в диапазоне углов от 1 до 19°, источник света программно-аппаратно-управляемый, включает дополнительный, по крайней мере, один программно-аппаратно-управляемый источник света или систему, по крайней мере, с одним светофильтром, позволяющие получить электромагнитное излучение из диапазона длин волн от 0,10 до 2,20 мкм, направление которого в призму проецирует, при прохождении через оптическую систему, на ПЗС-матрицу место непосредственного соприкосновения папиллярной линии с рабочей гранью призмы, вызывая большую интенсивность сигнала по сравнению с местом, свободным от непосредственного соприкосновения, объектив с апертурной диафрагмой.

2. Анаморфотная система считывания папиллярных рисунков по п.1, отличающаяся тем, что в оптической системе оптическая ось может изменять направление.

3. Анаморфотная система считывания папиллярных рисунков по п.2, отличающаяся тем, что изменение направления пучка света в оптической системе производится, по крайней мере, одним зеркалом.

4. Анаморфотная система считывания папиллярных рисунков по п.2, отличающаяся тем, что изменение направления пучка света в оптической системе производится, по крайней мере, одной отражающей призмой.

5. Анаморфотная система считывания папиллярных рисунков по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что объектив иммерсионный.

6. Анаморфотная система считывания папиллярных рисунков по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что объектив содержит асферическую линзу.

7. Анаморфотная система считывания папиллярных рисунков по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что апертурная диафрагма вынесенная.

8. Анаморфотная система считывания папиллярных рисунков по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что задействование источников света происходит на различных длинах волн излучения.

9. Анаморфотная система считывания папиллярных рисунков по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что управление ПЗС-матрицей осуществляет компьютер.

РИСУНКИ

Рисунок 1