Устройство для регистрации папиллярного узора
Изобретение относится к области биометрической идентификации личностей и может быть использовано для сканирования папиллярных узоров пальцев, ладоней, стопы и т.д. в системе правоохранительных органов. Суть изобретения заключается в том, что в устройстве, содержащем источник света, проекционную оптическую систему и систему фотоприемных элементов, выполненных в едином блоке и погруженных в иммерсионную жидкость, заполняющую объем за воспринимающей отпечатки поверхностью, последняя выполнена в виде полого тела вращения, через которое проходит жесткий вал, соосный с телом вращения, а элементы единого блока жестко связаны с валом, причем вал и полое тело вращения выполнены с возможностью вращения относительно друг друга. Выполнение заявляемого устройства в предлагаемом виде позволяет уменьшить его габариты и себестоимость. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Настоящее изобретение относится к области биометрической идентификации личностей, более конкретно к устройствам сканирования папиллярных линий, и может быть использовано для сканирования узора папиллярных линий пальца, ладони, стопы и т.д., для идентификации личности, например, правоохранительными органами.
Известны аналоги изобретения, например способ сканирования рисунка кожных линий и устройство для его осуществления, описанный в патенте РФ №2168206, МПК 7 G06К 9/00, А61В 5/117, опубликован 27.05.2001 г. В нем устройство для реализации способа содержит неподвижную опору, выпуклое прозрачное для сканирующего излучения основание, источник и приемник излучения, неподвижно установленные с соответствующих сторон области контакта основания с анализируемой частью тела, причем выпуклое основание выполнено в виде цилиндра с возможностью вращения вокруг оси, фиксированной относительно неподвижной опоры, для поворота на угол, обеспечивающий по меньшей мере полное перемещение помещенной на него анализируемой части тела относительно потока сканирующего излучения. Недостатком аналога является то, что при выводе излучения через торец цилиндра плоскость изображения проекционной системы не перпендикулярна оси наблюдения, следствием чего являются значительные перспективные искажения, ухудшающие качество изображения. Кроме того, ввод и вывод излучения через торцы цилиндра увеличивают габариты устройства.
В качестве прототипа, как наиболее близкого к заявляемому техническому решению, выбрано устройство для регистрации папиллярного узора, приведенное в патенте РФ №2190352, МПК 7 А61В 5/117, опубликовано в 2002 г. Устройство содержит воспринимающую отпечатки пальцев поверхность, оптически связанные между собой проекционную оптическую систему, источник света, отклоняющую оптическую систему и систему фотоприемных элементов, выполненные с возможностью синхронного перемещения, и блок обработки изображений, электрически связанный с системой фотоприемных элементов, причем отклоняющая оптическая система погружена в иммерсионную жидкость, заполняющую кювету, одной из сторон которой является воспринимающая отпечатки пальцев поверхность. Кроме того, источник света, проекционная оптическая система и система фотоприемных элементов могут выполняться в едином блоке с отклоняющей оптической системой. Недостатком прототипа является то, что вследствие возможного более слабого прижатия участка кожи к воспринимающей отпечатки поверхности могут быть получены недостаточно четкие отображения, а излишнее давление руки приводит к деформированию как ладони (либо пальца), так и регистрируемого папиллярного узора.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является уменьшение габаритов устройства и снижение его себестоимости, а также повышение качества получаемого изображения отпечатков и расширение функциональных возможностей.
Достигается это тем, что:
- воспринимающая отпечатки пальцев (либо ладоней) поверхность выполнена в виде полого тела вращения из оптически прозрачного материала, через которое проходит жесткий вал, ось которого совпадает с осью полого тела вращения;
- полое тело вращения и вал выполнены с возможностью вращения относительно друг друга вокруг их общей оси;
- выполненные в едином блоке и оптически связанные между собой источник света, проекционная оптическая система и система фотоприемных элементов жестко связаны с валом.
Кроме того, на части наружной поверхности полого тела вращения могут быть выполнены канавки для пальцев.
Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства (один из вариантов исполнения устройства) и продольный и поперечный разрезы устройства (вид А и вид В соответственно на фиг.2 и 3).
Устройство содержит источник света 1, проекционную оптическую систему 2 и систему фотоприемных элементов 3, оптически связанных между собой и выполненных в едином блоке. В качестве источника света 1 может быть использована, например, линейка светодиодов. Перечисленные элементы единого блока (1, 2 и 3) с помощью жестких связей 5, например рамочной конструкции из жестких стержней, крепятся к жесткому валу 4, проходящему сквозь полое тело вращения 6, внешняя (относительно вала 4) поверхность которого является воспринимающей отпечатки пальцев и/или ладоней поверхностью, выполненное из оптически прозрачного материала, например оптического стекла (на виде А элементы единого блока 1, 2, 3 и жесткие связи 5 не показаны). Для лучшего прилегания ладони к воспринимающей отпечатки поверхности полое тело вращения 6 может иметь бочкообразную форму, как показано на виде А, либо цилиндрическую, коническую и др. формы. Кроме того, для лучшего использования объема в оптический тракт от источника света до системы фотоприемных элементов могут быть введены дополнительные оптические элементы, изменяющие направление распространения света: зеркала, призмы и т.п. (не показаны).
С торцев полого тела вращения 6 установлены герметичные заглушки 8, через которые проходит жесткий вал 4, установленный в стойках 9 с возможностью вращения, например, посредством подшипников (на виде А не показаны). Стойки 9 жестко крепятся к основанию 11, например плите. Объем полого тела вращения 6 заполнен иммерсионной жидкостью 7. Полое тело вращения 6 и жесткий вал 4 имеют общую ось α и выполнены с возможностью вращения относительно друг друга вокруг оси α (на фиг.1 вращение вала 4 и/или полого тела вращения 6 показано стрелками). Вал 4 с жестко установленными на нем элементами 1, 2 и 3 единого блока может приводиться во вращение, например, с помощью электропривода 10. Система фотоприемных элементов 3 электрически связана, например, электрическим кабелем 13 с блоком обработки изображений 12 (ЭВМ). К наружной поверхности полого тела вращения, являющейся воспринимающей отпечатки пальцев и/или ладоней поверхностью, прикладывается с некоторым усилием прижатия ладонь 14. На части наружной поверхности полого тела вращения 6 могут быть выполнены канавки 15, например, цилиндрической формы в поперечном сечении, для более полного охвата папиллярных узоров пальцев 16 (см. вид А).
Работает заявляемое устройство следующим образом. Световой пучок (показан стрелками на виде В) от источника света 1 проходит через иммерсионную жидкость 7 и падает на внутреннюю поверхность (контактирующую с жидкостью 7) полого тела вращения 6. Показатель преломления иммерсионной жидкости 7 близок к показателю преломления материала полого тела вращения 6, поэтому преломление и отражение от внутренней поверхности тела вращения 6 пренебрежимо малы, и свет без потерь доходит до наружной (воспринимающей отпечатки пальцев или ладоней) поверхности полого тела вращения 6 и претерпевает на ней полное внутреннее отражение. Проекционная оптическая система 2 формирует изображение части воспринимающей поверхности на плоскости, где расположена система фотоприемных элементов 3. В тех точках воспринимающей поверхности тела вращения 6, которые имеют контакт с папиллярными линиями ладони 14, полное внутреннее отражение нарушается (свет уходит в кожу и поглощается), что приводит к возникновению в плоскости фотоприемных элементов светотеневой картины, повторяющей линии папиллярного узора. Электрический сигнал с системы фотоприемных элементов 3 по кабелю 13 передается в блок 12 для дальнейшей обработки.
Вращая жесткий вал 4 с помощью электропривода 10, сканируют поверхность ладони от кончиков пальцев до конца ладони, т.е. в пределах угла COD (см. вид В), в результате чего после обработки в блоке 12 получают изображение отпечатка ладони. Для исключения возможного вращения полого тела вращения 6 в приведенном на фиг.1 устройстве при непроизвольном движении ладони тело 6 может быть неподвижно зафиксировано относительно основания 11 посредством стопорного устройства (на фиг.1 не показано). В этом варианте устройство может быть выполнено, например, в виде дверной ручки и служит для распознавания и контроля доступа входящих в помещение людей.
Другим вариантом исполнения устройства, изображенного на фиг.1, может быть вариант, когда жесткий вал 4 фиксируют в стойках 9, например, с помощью винтов (на фиг.1 не показаны), т.е. вал 4 не вращается вокруг оси α, а вращается полое тело вращения 6, например, с помощью электропривода, связанного с боковой поверхностью тела вращения 6 (на фиг.1 электропривод для осуществления вращения тела 6 не показан). В этом варианте исполнения устройства сканирование папиллярных узоров ладони производится за счет ее перемещения относительно поверхности тела вращения 6 (направление движения ладони на виде В показано стрелкой ↔).
Для лучшего охвата поверхности пальцев на воспринимающей поверхности могут быть выполнены канавки (показаны на виде А). В том случае, если нет необходимости регистрировать отпечатки ладонной части, канавки могут быть выполнены с переменной по их длине поперечной кривизной (радиусом), что позволяет подбирать участок воспринимающей поверхности, наиболее подходящий под размер пальцев конкретного человека.
Выбор вариантов исполнения заявляемого устройства может зависеть от его предназначения по выбору потребителя. Таким образом, заявляемое устройство имеет по сравнению с аналогами и прототипом расширенные функциональные возможности и области применения, меньшие габариты за счет размещения единого блока оптических элементов внутри полого тела вращения. Повышение качества изображения происходит за счет более полного прилегания ладони к воспринимающей поверхности тела вращения и расположения плоскостей объекта и изображения перпендикулярно оси проекционной системы.
Учитывая новизну и наличие существенных отличительных признаков в заявляемом устройстве, заявитель считает, что оно может быть защищено патентом на изобретение.
1. Устройство для регистрации папиллярного узора, содержащее воспринимающую отпечатки пальцев и/или ладоней поверхность, выполненные в едином блоке и оптически связанные между собой источник света, проекционную оптическую систему и систему фотоприемных элементов, а также блок обработки изображений, электрически связанный с системой фотоприемных элементов, причем элементы единого блока погружены в иммерсионную жидкость, заполняющую объем, расположенный за воспринимающей отпечатки пальцев и/или ладоней поверхностью, отличающееся тем, что воспринимающая отпечатки пальцев и/или ладоней поверхность выполнена в виде полого тела вращения из оптически прозрачного материала, через которое проходит жесткий вал, ось которого совпадает с осью полого тела вращения, при этом полое тело вращения и вал выполнены с возможностью вращения относительно друг друга вокруг их общей оси, а элементы единого блока жестко связаны с валом.
2. Устройство для регистрации папиллярного узора по п.1, отличающееся тем, что на части наружной поверхности полого тела вращения выполнены канавки для пальцев.
