Устройство для снятия отпечатков пальцев (сканер)
Владельцы патента RU 2364935:
Общество с ограниченной ответственностью ООО "Юник Ай Сиз" (RU)
Изобретение относится к цифровой обработке изображений и может быть использовано в устройствах, осуществляющих автоматическую аутентификацию или идентификацию личности. Техническим результатом изобретения является повышение разрешающей способности устройства до величины не менее чем 600 точек на дюйм, а также сокращение времени на юстировку устройства. Технический результат достигается за счет того, что устройство содержит призму, источник света, свет от которого, проходя через призму, освещает поверхность призмы для снятия отпечатков пальцев, плоско-выпуклую линзу, совмещенную с выходной поверхностью призмы, при этом призму используют с нижней матовой поверхностью, а источник света, состоящий из матрицы светодиодов, покрывают рассеивающей свет пленкой, объектив, состоящий из нескольких линз с просветленной оптикой, средство перемещения объектива в виде цилиндра, имеющего внутреннюю цилиндрическую полость с резьбой (отверстие), оси симметрии цилиндра и цилиндрической полости (отверстия) смещают относительно друг друга, объектив ввинчивают в цилиндрическую полость (отверстие), причем ось симметрии объектива соответствует оптической оси устройства, и сенсор, принимающий изображение с объектива. 4 ил.
Настоящее изобретение относится к цифровой обработке изображений и может быть использовано в устройствах, осуществляющих автоматическую аутентификацию или идентификацию личности.
Системы данного типа основаны на сканировании и последующей идентификации одного или нескольких биологических параметров человека, присущих только ему одному: радужной оболочки глаз, почерка, голоса и, наконец, отпечатков пальцев.
В настоящее время существуют различные биометрические системы распознавания личности по отпечаткам пальцев, основанные на использовании характерных деталей папиллярного узора (окончаний и ветвлений папиллярных линий отпечатков пальцев) [1, 2].
Эффективность указанных систем распознавания личности зависит от точности выделения характерных деталей на цифровом изображении отпечатка пальца, уменьшения числа ложно выделенных характерных деталей за счет устранения из последующей обработки областей, принадлежащих фону, который, как правило, содержит шумы.
Наиболее близким техническим решением является устройство для снятия отпечатков пальцев [3], включающее
- первую призму, одна из поверхностей которой в одном направлении служит для снятия отпечатка пальца,
- источник света, проходящего через первую призму и используемого для освещения поверхности призмы для снятия отпечатка пальца,
- микроканал (пинхол), помещенный на пути света, отраженного от поверхности для снятия отпечатка пальца первой призмы, формирующий изображение отпечатка пальца первой призмы,
- плоскость изображения, созданную светом от первой призмы, проходящим через пинхол, располагаемую справа от пинхола,
- вторую призму, помещенную между пинхолом и плоскостью изображения, имеющую выходную поверхность, параллельную плоскости снятия изображения пальца первой призмы, а вторую входную поверхность, параллельную выходной поверхности первой призмы и пинхолу.
На фиг.1 представлена оптическая система прототипа: где 1 - первая призма с поверхностью для снятия отпечатков пальцев 6 и выходной поверхностью 7, 2 - источник света, 3 - пинхол, 4 - плоскость изображения, 5 - вторая призма с входной поверхностью 8 и выходной поверхностью 9, 10 - оптическая ось.
Указанное устройство обладает рядом недостатков. Так разрешающая способность устройства ограничивается 300-400 точками на дюйм, что обусловлено низкой освещенностью из-за использования пинхола, а юстировка параллельных поверхностей требует громоздкого технического решения.
Задачей настоящего изобретения является получение технического результата, заключающегося в повышении разрешающей способности устройства для снятия отпечатков пальцев до величины не менее чем 600 точек на дюйм и в сокращении времени юстировки системы за счет использования плосковыпуклой линзы, объектива, состоящего из нескольких линз с просветленной оптикой, и средства перемещения объектива.
Для достижения указанного результата в устройство для снятия отпечатков пальцев [3], включающее:
- призму, одна из поверхностей которой в одном направлении служит для снятия отпечатков пальцев,
- источник света, свет от которого проходит через призму и освещает поверхность призмы для снятия отпечатков пальцев,
включают плосковыпуклую линзу, совмещенную с выходной поверхностью призмы, при этом призму используют с нижней матовой поверхностью, а источник света, состоящий из матрицы светодиодов, покрывают рассеивающей свет пленкой, объектив, состоящий из нескольких линз с просветленной оптикой, средство перемещения объектива в виде цилиндра, имеющего внутреннюю цилиндрическую полость с резьбой (отверстие), оси симметрии цилиндра и цилиндрической полости (отверстия) смещают относительно друг друга, объектив ввинчивают в цилиндрическую полость (отверстие), причем ось симметрии объектива соответствует оптической оси устройства и сенсора, принимающего изображение с объектива.
Предлагаемое устройство представлено на фиг.2, где 1 - призма с поверхностью для снятия отпечатков пальцев 6 и выходной поверхностью 7 и матовой поверхностью 14, 15 - плосковыпуклая линза, 2 - источник света, представляющий собой матрицу светодиодов, свет которых рассеивается пленкой 16, 11 - объектив, состоящий из нескольких линз с просветленной оптикой, 12 - средство перемещения объектива, 13 - сенсор, 10 - оптическая ось.
Средство перемещения объектива 12 представлено на фиг.2, где средство в виде цилиндра имеет внутреннюю цилиндрическую полость с резьбой (отверстие). Оси симметрии цилиндра и цилиндрической полости (отверстия) смещены относительно друг друга. Объектив ввинчивается в цилиндрическую полость (отверстие). При вращении цилиндра цилиндр вращается с объективом, и поскольку ось симметрии цилиндра относительно оптической оси устройства не смещается, смещается объектив относительно оптической оси устройства.
При повороте средства с объективом изображение отпечатка пальца смещается относительно сенсора по двум координатам, что обеспечивает возможность получения симметричного изображения на сенсоре.
На фиг.3 демонстрируется положение пальца на плоскости 6 призмы 1, где 20 - место контакта выступа на пальце (папилляр), 17 - впадина на пальце, 18 - лучи света от источника света 2, поверхность пальца 19, 21 - свет, отраженный под разными углами.
Устройство работает следующим образом.
Рассеянный свет 18 (см. фиг.3) от матрицы светодиодов 2 попадает на плоскость 6 призмы 1. При этом свет, попавший на папилляр 20, отражается под разными углами 21 (как показано на фиг.3), и часть света, отраженного под определенным углом, попадает в объектив устройства и далее на сенсор.
Свет, попавший на впадину 17 (между папиллярами), проходит через поверхность призмы и, рассеиваясь, не попадает в объектив и сенсор.
В результате на сенсоре формируется изображение рисунка папилляров пальца, отождествляемое как отпечаток пальца.
Повышение разрешающей способности устройства до величины не менее чем 600 точек на дюйм обеспечивается за счет следующих факторов:
1. достижения равномерного освещения плоскости для снятия отпечатков пальцев 6, что обеспечивается использованием матрицы светодиодов, рассеивающей пленки 16 и матовой поверхности 14 призмы,
2. максимального использования (собирания) светового потока, отраженного от поверхности 6, с помощью плосковыпуклой линзы, совмещенной с выходной плоскостью призмы 7, и объектива, состоящего из нескольких линз с просветленной оптикой,
3. сохранения всей информации об отпечатке пальца за счет получения симметричного изображения на сенсоре, обеспечиваемого средством перемещения объектива.
Снижение стоимости устройства обеспечивается тем обстоятельством, что в предлагаемом устройстве юстировка выполняется в одной плоскости, в то время как в прототипе в двух плоскостях.
Высокое качество получаемого изображения отпечатка пальца демонстрируется на фиг.4.
Литература
1. Патент США № 5210588.
2. Патент США № 5233404.
3. Патент США № 6463166.
Устройство для снятия отпечатков пальцев, включающее призму, одна из поверхностей которой в одном направлении служит для снятия отпечатков пальцев, источник света, свет от которого, проходя через призму, освещает поверхность призмы для снятия отпечатков пальцев, отличающееся тем, что в устройство включают плосковыпуклую линзу, совмещенную с выходной поверхностью призмы, при этом призму используют с нижней матовой поверхностью, а источник света, состоящий из матрицы светодиодов, покрывают рассеивающей свет пленкой, объектив, состоящий из нескольких линз с просветленной оптикой, средство перемещения объектива в виде цилиндра, имеющего внутреннюю цилиндрическую полость с резьбой (отверстие), оси симметрии цилиндра и цилиндрической полости (отверстия) смещают относительно друг друга, объектив ввинчивают в цилиндрическую полость (отверстие), причем ось симметрии объектива соответствует оптической оси устройства, и сенсор, принимающий изображение с объектива.
