Способ биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки

Изобретение относится к распознаванию образов. Его использование для контроля доступа людей при проходе через пропускные пункты в бытовой и промышленной сфере деятельности позволяет идентифицировать личность по параметрам кисти руки без необходимости жесткой фиксации положения пальцев и кисти руки. В способе регистрируют эталонное изображение в заданном масштабе и заданном ракурсе силуэта кисти руки определенной личности с разведенными пальцами, регистрируют в том же масштабе и том же ракурсе изображение силуэта кисти руки идентифицируемой личности с разведенными пальцами и после обработки указанных зарегистрированных изображений сравнивают их параметры. Результат достигается благодаря тому, что в зарегистрированное изображение вписывают ряд окружностей от кончиков пальцев кисти руки, проводят линии через их центры, спрямляют их, проводят через эти центры перпендикулярно к спрямленным линиям отрезки прямых, равные радиусам окружностей, через концы этих отрезков проводят сравниваемые линии, совмещают начала спрямленных линий соответствующих пальцев и определяют величины рассогласования сравниваемых линий. В итоге повышается точность распознавания и надежность идентификации. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к области опознания личности, в частности к распознаванию образов, полученных при регистрации изображений частей тела люде, и может быть использовано для контроля доступа людей при проходе через пропускные пункты в бытовой и промышленной сфере деятельности.

Известны способы биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки, заключающиеся в том, что сначала измеряют в фиксированном положении пальцев и кисти руки некоторые размеры заданных частей кисти руки определенной личности, затем измеряют в том же фиксированном положении те же размеры тех же частей кисти руки идентифицируемой личности и сравнивают указанные размеры (US 3576537 А, 1971, НКИ 340/149 (классификация на дату публикации, в настоящее время патент реклассифицирован); МПК G01В 5/00; US 3576538 А, 1971, НКИ 340/149(классификация на дату публикации, в настоящее время патент реклассифицирован); МПК Н04Q 3/00 и аналог SU 300000 С2, 1971, МПК A61D 5/117(классификация в настоящее время, на дату публикации МПК А61ВD5/10); US 3648240 А, 1972, НКИ 340/146.3Е (классификация на дату публикации, в настоящее время патент реклассифицирован); МПК G06К 9/00; US 4032889 А, 1977, НКИ 340/146.3Е(классификация на дату публикации, в настоящее время патент реклассифицирован); МПК G06К 9/00; US 4357597 А, 1982, НКИ 340/146.3Е(классификация на дату публикации, в настоящее время патент реклассифицирован); МПК G06К 9/32; US 4573193 А, 1986, НКИ 340/2, МПК G06К 9/00; US 4736203 А, 1988, НКИ 340/825.34, МПК Н04Q 1/00 и аналог ЕР 0209317 В1, 1991, МПК G07С 9/00 (это изобретение было доведено до серийно производимой аппаратуры, продававшейся под названием "Handkey"); US 5335288 А, 1994, НКИ 340/2, МПК G06К 9/00; US 5483601 А, 1996, НКИ 340/115, МПК G06К 9/00; RU 98112549/09 А, 2000, МПК G06К 9/82; RU 2207625 С2, 2003, МПК G06К 7/10; RU 2215323 С2, 2003, МПК G06К 9/00).

При выполнении указанных известных способов необходимо жестко фиксировать положение пальцев и кисти руки на опоре, что вызывает определенные неудобства, а необходимость контакта незащищенных поверхностей пальцев и ладоней рук идентифицируемых личностей с поверхностью опоры не удовлетворяет гигиеническим требованиям при использовании указанных известных способов для контроля доступа большого количества людей. Кроме того, измерение только отдельных размеров частей кисти руки в ряде случаев не обеспечивает достаточную точность и надежность распознавания.

Дальнейшим развитием указанных известных способов биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки являются способы, при осуществлении которых сначала регистрируют эталонное изображение в заданном масштабе и заданном ракурсе силуэта кисти руки определенной личности с разведенными пальцами, затем регистрируют в том же масштабе и том же ракурсе изображение силуэта кисти руки идентифицируемой личности с разведенными пальцами и после обработки указанных зарегистрированных изображений сравнивают их параметры (ЕР 0150697 А1, 1985, МПК G07С 9/00, 11/00, G06К 9/00, А61В 5/10; US 5073950 А, 1991, НКИ 340/2, МПК G06К 9/00).

Эти известные способы должны идентифицировать личность без необходимости жесткой фиксации положения пальцев и кисти руки при регистрации изображения силуэта кисти руки идентифицируемой личности, однако при этом возникают проблемы обработки полученных данных для обеспечения достаточной надежности идентификации.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа биометрической идентификации личности с достаточной надежностью идентификации по параметрам кисти руки без необходимости жесткой фиксации положения пальцев и кисти руки идентифицируемой личности при получении необходимых данных об идентифицируемой личности.

Эта задача решается тем, что в способе биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки, заключающемся в том, что сначала регистрируют, по меньшей мере одно, эталонное изображение в заданном масштабе и заданном ракурсе силуэта кисти руки определенной личности с разведенными пальцами, затем регистрируют в том же масштабе и том же ракурсе изображение силуэта кисти руки идентифицируемой личности с разведенными пальцами и после обработки указанных зарегистрированных изображений сравнивают их параметры, согласно изобретению, в каждое указанное зарегистрированное изображение вписывают ряд окружностей, начиная от кончиков пальцев кисти руки, проводят линии через центры указанных вписанных окружностей, отдельно от указанных зарегистрированных изображений силуэтов кистей руки спрямляют указанные линии, проведенные через центры указанных окружностей, вписанных в изображения силуэтов соответствующих пальцев, через указанные центры, лежащие на указанных спрямленных линиях, перпендикулярно к последним проводят отрезки прямых, равные по длине радиусам соответствующих указанных окружностей, через концы указанных отрезков прямых проводят сравниваемые линии, совмещают начала указанных спрямленных линий соответствующих пальцев и определяют величины рассогласования сравниваемых линий, по меньшей мере, некоторых соответствующих пальцев.

Такое выполнение способа биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки позволяет повысить точность распознавания полученных изображений и надежность идентификации за счет того, что при обработке изображений исключаются неточности, связанные с искривлением пальцев руки идентифицируемой личности, различием расстояния между пальцами руки на эталонном изображении и изображении, полученном в результате регистрации силуэта кисти руки идентифицируемой личности, и рядом других помех.

Протяженность сравниваемых линий, полученных после спрямления линий, проведенных через центры окружностей, вписанных в изображения силуэтов соответствующих пальцев, можно ограничивать заданными величинами или протяженностью до точек, в которых угол между касательной к соответствующей эталонной сравниваемой линии и спрямленной линией достигает заданной пороговой величины.

Для определения величины рассогласования сравниваемых линий можно измерять величины абсолютных значений площадей между сравниваемыми линиями каждого пальца или величины суммы абсолютных значений площадей между сравниваемыми линиями, по меньшей мере, некоторых пальцев.

Далее приведено подробное описание заявленного способа с ссылками на чертежи фиг.1-8, на которых показана последовательность действий, производимых при осуществлении заявленного способа.

При осуществлении заявленного способа сначала посредством, например, цифровой видеокамеры регистрируют эталонное изображение А в заданном масштабе и заданном ракурсе (по существу, перпендикулярном поверхности ладони руки) силуэта кисти руки определенной личности с разведенными пальцами (фиг.1). При этом может быть зарегистрировано большое количество изображений силуэтов кистей рук многих определенных личностей, которым разрешен доступ через пропускной пункт или которые находятся в розыске.

Каждое полученное эталонное изображение А обрабатывают следующим образом.

В контур зарегистрированного изображения вписывают ряд окружностей (фиг.2): O₁₁, O₁₂...O_1L; O₂₁, O₂₂...O_2М; O₃₁, O₃₂...O_3N; O₄₁, O₄₂...O_4Р; O₅₁, O₅₂...O_5Q и т.д., начиная от кончиков пальцев кисти руки (для того чтобы не усложнять чертеж, на нем обозначены не все показанные окружности). Через центры С₁₁, С₁₂...C_1L; С₂₁, С₂₂...С_2М; С₃₁, С₃₂...C_3N; С₄₁, С₄₂...С_4Р; С₅₁, С₅₂, ...C_5Q и т.д. указанных вписанных окружностей (для того чтобы не усложнять чертеж, на нем обозначены центры не всех окружностей) проводят ломанные линии С₁₁-C_1L, С₂₁-С_2М, С₃₁-С_3N; С₄₁-С_4Р; С₅₁-С_5Q. Отдельно от изображений, показанных на фиг.1 и 2, спрямляют линии С₁₁-С_1L, С₂₁-С_2М, С₃₁-C_3N; С₄₁-С_4P; С₅₁-C_5Q (фиг.3). Через центры С₁₁, С₁₂...C_1l; С₂₁, С₂₂...С_2М; С₃₁, С₃₂...С_3N; С₄₁, С₄₂...С_4Р; С₅₁, С₅₂...C_5Q и т.д., лежащие на указанных спрямленных линиях С₁₁-С_1L, С₂₁-С_2М, С₃₁-С_3N; С₄₁-С_4Р; C₅₁-С_5Q (фиг.3), перпендикулярно к последним проводят отрезки прямых С₁₁-A₁₁, С₁₂-А₁₂...С₁n-A_1L; C₂₁-A₂₁, C₂₂-A₂₂...С₂n-А₂М; С₃₁-А₃₁, С₃₂-А₃₂...С₃n-A₃N; С₄₁-А₄₁, С₄₂-А₄₂...С₄n-А_4Р; С₅₁-А₅₁, С₅₂-А₅₂...С₅n-А_5Q и т.д., равные по длине радиусам (не обозначены) соответствующих окружностей, показанных на фиг.2. Через концы указанных отрезков прямых (фиг.3) проводят эталонные сравниваемые линии A₁₁-A_1L, A₂₁-А_2М, А₃₁-A_3N, А₄₁-А_4Р, A₅₁-А_5Q и получают эталонные "выпрямленные" отдельные условные изображения силуэтов пальцев руки определенной личности.

Затем посредством, например, цифровой видеокамеры на пропускном пункте регистрируют изображение В силуэта кисти руки идентифицируемой личности с разведенными пальцами (фиг.4) в том же масштабе и том же ракурсе, что при регистрации силуэта кисти руки определенной личности. При этом положение кисти руки идентифицируемой личности (по углу поворота вокруг оси, перпендикулярной поверхности ладони руки) и величина разведения пальцев могут не соответствовать положениям предварительно зарегистрированного изображения силуэта кисти руки определенной личности. Поэтому невозможно получить совмещение контуров эталонного изображения А и полученного изображения В при взаимном повороте изображений А и В вокруг оси, перпендикулярной поверхности ладони руки, и совмещении двух точек 1 и 2 изображений А и В (фиг.5) даже если оба изображения принадлежат одной и той же личности.

При осуществлении заявленного способа полученное изображение В силуэта кисти руки идентифицируемой личности обрабатывают таким же образом, как обрабатывали предварительно полученное эталонное изображение (не показано на чертежах), и получают сравниваемые линии В₁₁-B_1L, В₂₁-В_2М, В₃₁-В_3N, В₄₁-В_4Р, B₅₁-B_5Q (фиг.6) "выпрямленных" условных изображений силуэтов пальцев руки идентифицируемой личности.

Протяженность сравниваемых линий для каждого пальца можно ограничить заданной величиной К₁ (фиг.7) или протяженностью К₂ до точки 3, в которой угол ϕ между касательной 4 к соответствующей эталонной сравниваемой линии и спрямленной линией достигает заданной пороговой величины.

Начала С₁₁, С₂₁, С₃₁; С₄₁, C₅₁ указанных спрямленных линий, показанных на фиг.3 и 6, одного, всех или некоторых (например, четырех из пяти) соответствующих пальцев совмещают на одном изображении (фиг.8) и определяют величины рассогласования сравниваемых линий.

Для определения величины рассогласования сравниваемых линий измеряют величины абсолютных значений площадей между сравниваемыми линиями каждого пальца, например площадь между линиями A₁₁-A_1L и В₁₁-B_1L на фиг.8 (заштриховано), или величины суммы абсолютных значений площадей между сравниваемыми линиями нескольких пальцев (не показано на чертежах).

Идентификацию конкретных личностей производят на основании степени совпадения указанных критериев рассогласования сравниваемых линий с заданными критериями, характеризующими вероятность того, что эталонное изображение силуэта кисти руки и полученное при проверке конкретной личности изображение силуэта кисти руки принадлежат одному и тому же человеку.

Описанная обработка полученных изображений может быть произведена автоматически посредством известной современной техники в реальном масштабе времени, достаточном для идентификации каждой личности при проходе большого количества людей через пропускной пункт.

Описанный способ позволяет с достаточной степенью надежности производить идентификацию личности при проходе людей через пропускной пункт и может быть использован в пропускных пунктах со средним уровнем требований к безопасности.

1. Способ биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки, заключающийся в том, что сначала регистрируют по меньшей мере одно эталонное изображение в заданном масштабе и заданном ракурсе силуэта кисти руки определенной личности с разведенными пальцами, затем регистрируют в том же масштабе и том же ракурсе изображение силуэта кисти руки идентифицируемой личности с разведенными пальцами и сравнивают параметры указанных зарегистрированных изображений после их обработки, отличающийся тем, что в каждое указанное зарегистрированное изображение вписывают ряд окружностей, начиная от кончиков пальцев кисти руки, проводят линии через центры указанных вписанных окружностей, отдельно от указанных зарегистрированных изображений силуэтов кистей руки спрямляют указанные линии, проведенные через центры указанных окружностей, вписанных в изображения силуэтов соответствующих пальцев, через указанные центры, лежащие на указанных спрямленных линиях, перпендикулярно к последним проводят отрезки прямых, равные по длине радиусам соответствующих указанных окружностей, через концы указанных отрезков прямых проводят сравниваемые линии, совмещают начала указанных спрямленных линий соответствующих пальцев и определяют величины рассогласования сравниваемых линий, по меньшей мере некоторых, соответствующих пальцев.

2. Способ биометрической идентификации личности по п.1, отличающийся тем, что ограничивают протяженность сравниваемых линий соответствующих пальцев.

3. Способ биометрической идентификации личности по п.2, отличающийся тем, что протяженность сравниваемых линий для каждого пальца ограничивают заданными величинами.

4. Способ биометрической идентификации личности по п.2, отличающийся тем, что протяженность сравниваемых линий для каждого пальца ограничивают протяженностью до точек, в которых угол между касательной к соответствующей эталонной сравниваемой линии и спрямленной линией достигает заданной пороговой величины.

5. Способ биометрической идентификации личности по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что измеряют величины абсолютных значений площадей между сравниваемыми линиями каждого пальца.

6. Способ биометрической идентификации личности по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что измеряют величины суммы абсолютных значений площадей между сравниваемыми линиями, по меньшей мере, некоторых пальцев.