Устройство считывания биометрических параметров для идентификации личности

Устройство относится к системам идентификации личности по биометрическим параметрам, в частности по папиллярным узорам и пространственному расположению кровеносных сосудов. Устройство содержит источник излучения, оптическую систему с оптическим элементом для прикладывания тела и многоэлементный фотоприемник, размещенные в корпусе, поверхность оптического элемента для прикладывания выполнена сферической или асферической, источник излучения выполнен с возможностью его программного управления от компьютера в диапазоне длин волн от 0,10 до 9,50 мкм, направления излучения из источника на места соприкосновения поверхности оптического элемента и конечности, оптическая система содержит дополнительный источник излучения в диапазоне длин волн от 0,76 до 9,50 мкм, которое направлено внутрь конечности, и попадания на оптический элемент только от конечности. Изобретение обеспечивает увеличение точности идентификации личности человека, повышение контрастности изображений папиллярных узоров и пространственного расположения кровеносных сосудов, повышение качества и количества исходных данных для идентификации. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники

Данное устройство относится к системам идентификации личности по его биометрическим параметрам, в частности характерным особенностям поверхности кожи, в том числе по папиллярным узорам, а также по пространственным рисункам сосудов частей тела человека, применяемым в автоматизированных биометрических информационных системах идентификации личности.

Уровень техники

В настоящее время известны различные способы и устройства для идентификации личности по параметрам ладони пользователя, например по отпечаткам ладони, по ее внутреннему строению или по ее геометрии.

Аналогами устройства можно считать:

устройство считывания отпечатка пальца для идентификации, патент США №5222152 по МКИ G06K 09/00, оп. 22.06.1993 г., включающее источник света, оптическую систему, содержащую, в том числе, оптический элемент для прикладывания пальца, и рекодер изображения отпечатка пальца.

Устройство для регистрации папиллярного узора, патент РФ №2185096 по МКИ А61В 5/117, оп. 20.7.2002 г., включающее источник света, оптическую систему, содержащую, в том числе, оптический элемент для прикладывания пальца, и систему фотоприемных элементов, соединенную с блоком обработки изображения.

Недостатками аналогов являются: недостаточно высокое качество и количество исходных данных, поступающих в систему идентификации личности, недостаточная контрастность различных изображений папиллярных узоров вследствие особенностей освещения оптического элемента, к которому прикладывается папиллярный узор.

Наиболее близким аналогом для предлагаемого устройства является устройство отображения отпечатка пальца, патент США №5625448 по МКИ G06K 09/00, оп. 29.04.1997 г., включающее источник света, оптическую систему, содержащую, в том числе, оптический элемент для прикладывания пальца, и многоэлементный фотоприемник в виде ПЗС-матрицы.

Недостатками наиболее близкого аналога являются: недостаточно высокое качество и количество исходных данных, поступающих в систему идентификации личности, недостаточная контрастность различных изображений папиллярных узоров вследствие особенностей освещения оптического элемента, к которому прикладывается папиллярный узор.

Раскрытие изобретения

В предыдущих технических решениях большое внимание уделялось повышению точности распознавания папиллярного узора пальцев рук. В последнее время все более актуальной становится проблема защиты биометрических систем распознавания от муляжей. Одним из наиболее перспективных направлений является увеличение количества исходных данных: увеличивая площадь сканирования с одновременным сканированием пространственных рисунков кровеносных сосудов происходит значительное удорожание муляжей, позволяющих ошибаться биометрической системе распознавания.

Задача изобретения состоит в повышении точности идентификации личности человека, максимально затруднив применение муляжей.

Технические результаты изобретения: увеличение точности идентификации личности человека, повышение контрастности изображений папиллярных узоров и пространственных рисунков кровеносных сосудов, повышение качества и количества исходных данных для идентификации.

Технические результаты достигаются тем, что устройство считывания биометрических параметров для идентификации личности содержит источник излучения, оптическую систему, включающую оптический элемент для прикладывания поверхности конечности с расположенным на ней папиллярным узором и пространственно расположенными кровеносными сосудами, и многоэлементный фотоприемник, размещенные в корпусе, поверхность оптического элемента для прикладывания конечности выполнена сферической или асферической, источник излучения выполнен с возможностью его программного управления от компьютера, получения освещенности поверхности оптического элемента для прикладывания конечности, близкой к равномерной, в диапазоне длин волн от 0,10 до 9,50 мкм, направления излучения из источника на места соприкосновения поверхности оптического элемента и конечности, оптическая система содержит, по крайней мере, один дополнительный источник излучения со светофильтром, выполненный с возможностью его программного управления от компьютера и получения электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 0,76 до 9,50 мкм, направления этого излучения внутрь конечности и попадания излучения на оптический элемент только от конечности, а элементы многоэлементного фотоприемника выполнены с возможностью получения проекций папиллярных узоров и пространственного расположения кровеносных сосудов в местах соприкосновения поверхности оптического элемента и конечности.

Технические результаты достигаются также тем, что, по крайней мере, часть корпуса устройства выполнена прозрачной в диапазоне длин волн от 0,10 мкм до 9,50 мкм.

Технические результаты достигаются также тем, что, по крайней мере, один световод может быть коммутирован с источником излучения, излучающим в диапазоне длин волн от 0,76 мкм до 9,50 мкм, и быть проходящим сквозь корпус и выполненным с возможностью прикладывания к его поверхности тела, на поверхности которого располагается папиллярный узор и имеется пространственное расположение кровеносных сосудов.

Технические результаты достигаются также тем, что, по крайней мере, один источник излучения, излучающий в диапазоне длин волн от 0,76 мкм до 9,50 мкм, может быть расположен на корпусе с возможностью контакта с прикладываемой к нему поверхностью с папиллярным узором и рисунком кровеносных сосудов.

Технические результаты достигаются также тем, что многоэлементный фотоприемник может быть выполнен в виде ПЗС-матрицы.

Технические результаты достигаются также тем, что многоэлементный фотоприемник может быть выполнен в виде КМОП-структуры.

Технические результаты достигаются также тем, что поверхность многоэлементного фотоприемника имеет форму поверхности оптического элемента для прикладывания.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена схема устройства считывания папиллярных узоров и пространственного расположения кровеносных сосудов.

На фиг.2 представлен вариант оптической системы устройства с оптическим элементом для прикладывания, выполненным в виде фрагментированной линзы.

На фиг.3 представлен вариант оптической системы устройства с поверхностью многоэлементного фотоприемника, имеющей форму поверхности оптического элемента для прикладывания.

На фиг.4 представлена диаграмма активизации источника излучения в режиме ожидания контакта поверхности с характерными особенностями кожи, в том числе по папиллярным узорам и с рисунком кровеносных сосудов, с рабочей поверхностью оптического элемента и анализа поверхности, приложенной к рабочей поверхности оптического элемента.

На фиг.5 представлены диаграммы активизации источников излучения в режиме настройки рациональной контрастности оптической системы.

Диаграммы на фиг.4, фиг.5 представлены без детализации переходных процессов при включении и выключении источника излучения в различных диапазонах излучения с условным изображением промежутков, во время которых происходит учет генерируемых излучением в оптической системе изменений электрических параметров элементов многоэлементного фотоприемника.

Осуществление изобретения

Устройство считывания папиллярных узоров и пространственного расположения кровеносных сосудов 1 содержит поверхность оптического элемента для прикладывания 2, выполненную сферической или асферической, источник излучения 6 выполнен с возможностью его программного управления от компьютера, позволяющим получить освещенность поверхности оптического элемента для прикладывания 2, близкую к равномерной, в диапазоне длин волн от 0,10 мкм до 9,50 мкм, оптическую систему, включающую дополнительный, по крайней мере, один источник излучения 7 со светофильтром, выполненный с возможностью его программного управления от компьютера и получения электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 0,76 мкм до 9,50 мкм, направления этого излучения внутрь конечности и попадания излучения на оптический элемент только от конечности, а элементы многоэлементного фотоприемника 5 выполнены с возможностью получения проекций папиллярных узоров и пространственного расположения кровеносных сосудов в местах соприкосновения поверхности оптического элемента и конечности.

Изготовление оптического элемента оптической системы 2, осуществляющей фокусирование изображения в объектив 3, и рабочей поверхности 4 может быть осуществлено известными способами из используемых в оптике материалов, например из стекла.

Изготовление остальных элементов системы может быть осуществлено известными способами.

Способ использования устройства считывания биометрических параметров для идентификации личности включает режимы ожидания контакта конечности 1 с поверхностью оптического элемента 2 для прикладывания и анализа конечности, приложенной к поверхности оптического элемента для прикладывания, настройки рациональной контрастности оптической системы, дополнительного анализа конечности в виде идентификации по пространственному расположению кровеносных сосудов, приложенной к поверхности оптического элемента 2 для прикладывания и передачи оцифрованного изображения папиллярного узора и проекции пространственного расположения кровеносных сосудов на многоэлементный фотоприемник 5 в память компьютера или на носитель информации, источники излучения 6 активизируют периодически с периодом, близким к такому, который необходим для последовательного проведения этапов излучения источником до накопления установившегося значения электрических параметров, по крайней мере, на одном элементе многоэлементного фотоприемника 5, настройки рациональной контрастности, дополнительного анализа конечности в виде идентификации по пространственному расположению кровеносных сосудов и/или папиллярному узору, приложенной к поверхности оптического элемента 2 для прикладывания, в процессе которого учитывают изменения электрических параметров каждого элемента многоэлементного фотоприемника 5, генерируемых излучением в оптической системе.

Также в способе использования устройства считывания биометрических параметров для идентификации личности может быть проведен анализ поверхности оптического элемента 2 для прикладывания на наличие конечности, а потом, в случае удовлетворения критериев наличия папиллярных узоров, проведена дальнейшая идентификация личности в последовательности: детальная идентификация по папиллярным узорам и детальная идентификация по пространственному расположению кровеносных сосудов.

Также в способе использования считывания биометрических параметров для идентификации личности может быть проведен анализ поверхности оптического элемента 2 для прикладывания на наличие конечности, а потом, в случае удовлетворения критериев наличия папиллярных узоров, проводят дальнейшую идентификацию личности в последовательности: детальная идентификация по пространственному расположению кровеносных сосудов и детальная идентификация по папиллярным узорам.

Также в способе использования устройства считывания биометрических параметров для идентификации личности может быть проведен анализ поверхности оптического элемента 2 для прикладывания на наличие конечности, а потом, в случае удовлетворения критериев наличия кровеносных сосудов, проводят дальнейшую идентификацию личности в последовательности: детальная идентификация по пространственному расположению кровеносных сосудов и детальная идентификация по папиллярным узорам.

Также в способе использования устройства считывания биометрических параметров для идентификации личности может быть проведен анализ поверхности оптического элемента 2 для прикладывания на наличие конечности, а потом, в случае удовлетворения критериев наличия кровеносных сосудов, проводят дальнейшую идентификацию личности в последовательности: детальная идентификация по папиллярным узорам и детальная идентификация по пространственному расположению кровеносных сосудов.

Также в способе использования устройства считывания биометрических параметров для идентификации личности может проводиться идентификация личности сначала по папиллярным узорам, а потом по пространственному расположению кровеносных сосудов.

Также в способе использования устройства считывания биометрических параметров для идентификации личности может проводиться идентификация личности сначала по пространственному расположению кровеносных сосудов, а потом по папиллярным узорам.

Также в способе использования устройства считывания биометрических параметров для идентификации личности источник излучения 6 (7) может задействоваться периодически, а периоды освещения могут увеличиваться или уменьшаться.

Также в способе использования устройства считывания биометрических параметров для идентификации личности периоды освещения могут прекращать изменяться после достижения рациональной контрастности изображения папиллярного узора.

Также в способе использования устройства считывания биометрических параметров для идентификации личности задействование источников света 6 и 7 может происходить на различных длинах волн излучения одновременно.

Также в способе использования устройства считывания биометрических параметров для идентификации личности многоэлементный фотоприемник может управляться компьютером или микропроцессором.

1. Устройство считывания биометрических параметров для идентификации личности, содержащее источник излучения, оптическую систему, включающую оптический элемент для прикладывания поверхности конечности с расположенным на ней папиллярным узором и пространственно расположенных кровеносных сосудов, и многоэлементный фотоприемник, размещенные в корпусе, отличающееся тем, что поверхность оптического элемента для прикладывания конечности выполнена сферической или асферической, источник излучения выполнен с возможностью его программного управления от компьютера, получения освещенности поверхности оптического элемента для прикладывания конечности, близкой к равномерной, в диапазоне длин волн от 0,10 до 9,50 мкм, направления излучения из источника на места соприкосновения поверхности оптического элемента и конечности, оптическая система содержит, по крайней мере, один дополнительный источник излучения со светофильтром, выполненный с возможностью его программного управления от компьютера и получения электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 0,76 до 9,50 мкм, направления этого излучения внутрь конечности и попадания излучения на оптический элемент только от конечности, а элементы многоэлементного фотоприемника выполнены с возможностью получения проекций папиллярных узоров и пространственного расположения кровеносных сосудов в местах соприкосновения поверхности оптического элемента и конечности.

2. Устройство считывания по п.1, отличающееся тем, что, по крайней мере, часть корпуса устройства выполнена прозрачной для диапазона длин волн от 0,10 до 9,50 мкм.

3. Устройство считывания по п.1, отличающееся тем, что, по крайней мере, один источник излучения, излучающий в диапазоне длин волн от 0,76 до 9,50 мкм, расположен на корпусе с возможностью контакта с прикладываемой к нему конечности.

4. Устройство считывания по п.1, отличающееся тем, что многоэлементный фотоприемник выполнен в виде ПЗС-матрицы.

5. Устройство считывания по п.1, отличающееся тем, что многоэлементный фотоприемник выполнен в виде КМОП-структуры.

6. Устройство считывания по п.1, отличающееся тем, что поверхность многоэлементного фотоприемника имеет форму поверхности оптического элемента для прикладывания.