Способ и устройство для различения естественного кожного покрова при бесконтактной биометрической идентификации личности

Номер патента: 6378

Опубликовано: 29.12.2005

Авторы: Гиленко Марк, Айнигхаммер Ханс

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ различения естественного кожного покрова (5) при биометрической идентификации личности, при котором поверхность (4) кожного покрова пальца или ладони освещают светом из видимой или пограничной спектральной области, при этом интенсивность света, рассеянного в кожном покрове (5) и выходящего из поверхности (4) кожного покрова в виде рассеянного света (7), измеряют посредством детектора (20) и одновременно оптически с помощью камеры (22) регистрируют характерные узоры папиллярных линий, а зарегистрированный детектором (20) сигнал подают на компаратор и сравнивают с хранящимися данными, отличающийся тем, что для освещения кожного покрова используют несколько источников (10) света, излучающих в неперекрывающихся между собой ограниченных спектральных областях.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для освещения используют свет из спектральной области, в которой поглощение и/или рассеяние имеющегося в кожном покрове природного вещества принимает характерные значения.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для освещения используют свет из спектральных областей, лежащих в интервале 600-800 нм.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что для освещения используют свет из спектральной области порядка 1250 нм.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что интенсивность рассеянного света (7) измеряют на нескольких пространственно разнесенных участках детектирования.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что участки детектирования расположены на разном расстоянии от участка облучения.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что интенсивность света модулируют по времени.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что рассеянный свет (7) подают на детектор (20) по световоду (19).

9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что проверяют соответствие образца с естественным кожным покровом по зависимости интенсивности рассеянного света (7) от удаления от участка облучения и от длины волны излученного света источников (10, 11) света.

10. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что оно содержит несколько источников (10, 11) света с разными длинами волн для освещения поверхности кожного покрова, детектор (20) для измерения интенсивности излученного рассеянного света (7), камеру (22) для оптической регистрации характерного узора папиллярных линий кожного покрова (5) и действующий в качестве компаратора блок обработки данных.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что источник (10, 11) света формирует на кожном покрове (5) осветительный узор (8), соответствующий приближенному или полному круговому кольцу.

12. Устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что источнику (10, 11) света соответствует осветительное кольцо (15, 16).

13. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что участок (9) детектирования соответствует центру кругового кольца.

14. Устройство по п.12 или 13, отличающееся тем, что в осветительном кольце (15, 16) расположено несколько источников (10, 11) света, излучающих свет разных длин волн.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что число источников (10, 11) света одной длины волны согласовано с рассеивающей или поглощающей способностью кожного покрова (5) при этой длине волны.

16. Устройство по любому из пп.11-15, отличающееся тем, что диаметр осветительного узора (8) согласован с излученной источником (10, 11) света длиной волны и с коррелированной с последней рассеивающей или поглощающей способностью кожного покрова (5).

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что предусмотрено по меньшей мере два расположенных концентрично по отношению друг к другу осветительных кольца (15, 16), излучающих свет разных длин волн.

18. Устройство по одному из пп.10-17, отличающееся тем, что в качестве источников (10, 11) света предусмотрены светодиоды.

19. Устройство по любому из пп.10-18, отличающееся тем, что в качестве источников (10, 11) света предусмотрены лазеры.

20. Устройство по любому из пп.12-19, отличающееся тем, что осветительное кольцо (15, 16) образовано полностью отражающим отрезком трубки из оптического материала.

21. Устройство по любому из пп.10-20, отличающееся тем, что для отображения источника (10, 11) света на кожном покрове (5) предусмотрена линза (13).

22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что центральному отверстию линзы (13) соответствует детектор (20).

23. Устройство по п.21 или 22, отличающееся тем, что по ходу лучей между источниками (10, 11) света и линзой (13), служащей для отображения осветительного узора (8) на кожном покрове (5), расположено зеркало (21), которое отклоняет лучи так, что линза (13) расположена рядом с отрезком трубки или внутри него.

24. Устройство по любому из пп.11-23, отличающееся тем, что осветительный узор (8) формируют посредством проектора на участке (1) облучения.

25. Устройство по любому из пп.11-23, отличающееся тем, что осветительный узор (8) формируют посредством лазерного генератора узоров, в частности лазерно-диодного кругового проектора.

26. Устройство по одному из пп.10-25, отличающееся тем, что предусмотрен световод (19) для подачи рассеянного света (7) на детектор (20).

27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что световод (19) выполнен гибким и ведет к расположенному в любом месте детектору (20).

28. Устройство по любому из пп.10-27, отличающееся тем, что по ходу лучей перед детектором (20) расположен спектрометр.

29. Устройство по любому из пп.10-28, отличающееся тем, что детектор (20) образован фотодиодной матрицей (PDA).

30. Устройство по любому из пп.10-28, отличающееся тем, что детектор (20) образован прибором с зарядовой связью (CCD).

31. Устройство по любому из пп.10-30, отличающееся тем, что предусмотрен мониторный датчик для контроля яркости источников (10, 11) света.

32. Устройство по п.10, отличающееся тем, что предусмотрен светоделитель для диафрагмирования света, выработанного источником (10, 11), и измеряемого рассеянного света по ходу лучей датчика (24) папиллярных линий со стороны объекта.

33. Устройство по п.10, отличающееся тем, что детектор (20) образован камерой (22) датчика (24) папиллярных линий.

34. Устройство по п.33, отличающееся тем, что камера (22) служит для съемки как осветительного узора (8), так и отраженного от участка (9) детектирования рассеянного света (7).

35. Устройство по любому из пп.10-34, отличающееся тем, что по ходу осветительных лучей и по ходу детектирующих лучей расположено по одному поляризационному фильтру (23).

36. Устройство по любому из пп.21-35, отличающееся тем, что линза (13) снабжена центральной кругообразной диафрагмой (27), при этом на оптической оси на разном расстоянии друг от друга расположено несколько источников (10, 11) света.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

006378 Изобретение относится к способу различения естественного кожного покрова при бесконтактной биометрической идентификации личности, а также к устройству для осуществления способа. При контроле права доступа к закрытым системам, в качестве которых могут выступать, например,пространственные комплексы или информационные сети, во все большем объеме проводится биометрический контроль для идентификации получившего доступ лица, поскольку индивидуальные биометрические свойства индивидуума гарантируют от недостатков, сопряженных с использованием паролей или ключей, которые могут быть утеряны или переданы третьим лицам. На практике позитивно зарекомендовало себя использование строения кожных узоров ладоней или внутренних поверхностей ногтевых фаланг в качестве биометрического, отличающегося у каждого индивидуума и неизменного признака,причем известны способы, с помощью которых строение кожных узоров или папиллярных линий регистрируют бесконтактно оптически. В процессе измерений обрабатывают рисунок папиллярных линий,т.е. топологию поверхности кожного покрова или рисунок образованного папиллярными валиками рельефа. При этом существует проблема, связанная с тем, что при знании узора папиллярных линий получаемые с применением измерительной аппаратуры биометрические данные могут быть фальсифицированы благодаря использованию поддельных шаблонов, имитирующих узор папиллярных линий, в частности трехмерных шаблонов и двухмерных подделок или покрытий на внутренних поверхностях ногтевых фаланг пальцев. В WO 01/34027 А 1 раскрыт служащий не для биометрической идентификации, а для диагностики кожных заболеваний способ с соответствующим устройством, при котором для исследования поражений кожи ее освещают осветительным кольцом для регистрации, преобразования в цифровую форму и обработки изображения поражения кожи, создаваемые рассеянным светом. В ЕР 0359554 А 2 описан способ идентификации личности, при котором оптически регистрируют отпечатки пальцев, прижимаемых к стеклянной пластине, т.е. имеет место контактный принцип работы,и стеклянная пластина из-за ее доступности подвержена попыткам манипулирования ею и ее повреждения. Помимо отпечатков пальцев для предупреждения подделок проверяют также, имеется ли за счет рассеяния смещение между местом облучения и местом, с которого свет проникает в измерительную аппаратуру. В US 5598843 описано устройство, с помощью которого за счет непосредственного контакта с кожным покровом посредством первого излучателя излучают свет, который детектируют посредством второго излучателя, отделенного от первого излучателя непрозрачной стенкой. В US 5419321 описан неинвазивный контактный датчик для оптического количественного определения вещества в живой ткани. В основе изобретения лежит задача создания способа, с помощью которого можно было бы повысить надежность биометрических способов с оценкой узоров папиллярных линий для контроля права доступа и предупреждения фальсификации. Задачей изобретения является также создание устройства, с помощью которого данный способ может быть реализован. Поставленная задача решается посредством способа различения естественного кожного покрова при бесконтактной биометрической идентификации личности, при котором поверхность кожного покрова облучают светом видимой или пограничной области спектра на участке на пальце или ладони, причем для облучения указанного участка используют несколько ограниченных областей светового спектра,часть света, проникающего на участке облучения через поверхность кожного покрова, рассеянного в коже и снова выходящего из поверхности кожи, детектируют в качестве рассеянного света на участке детектирования с помощью детектора и одновременно оптически бесконтактно с помощью датчика папиллярных линий регистрируют характерные узоры папиллярных линий и зарегистрированный детектором сигнал подают на компаратор и сравнивают с хранящимися данными. Преимущество заявленного способа состоит в том, что оптические свойства естественного кожного покрова проверяются за счет измерения рассеянного света, благодаря чему можно исключить широкий спектр фальсификаций описанного выше рода. С этой целью кожный покров на участке облучения освещают световым лучом, который частично диффузно отражается от поверхности. Оставшаяся часть светового луча проникает в ткань кожного покрова и распределяется в ее объеме за счет многократного рассеяния, причем часть этого рассеянного света снова выходит из поверхности кожного покрова, за счет чего выявляются индивидуальные особенности последнего. Поскольку естественный кожный покров состоит из комплексных органических структур и содержит множество оптически активных веществ, его оптические свойства, в частности в отношении рассеяния (рассеяние Ми и Рэлея), определяемые рассеянным светом поглощения, практически не поддаются имитации. Наиболее предпочтительным является вариант, когда рассеянный свет детектируют в нескольких пространственно разнесенных участках детектирования, имеющих различное удаление от места облучения. Поскольку интенсивность рассеянного света падает по мере удаления от облучаемого участка в соответствии с определенной функцией, называемой функцией рассеяния, которая помимо зависимости от удаления имеет также зависимость от длины волны света, данный способ позволяет осуществлять строгий контроль относительно того, совпадает ли освещенный образец в отношении его функции рассеяния с естественным кожным покровом, причем в соответствии с современным уровнем знаний невоз-1 006378 можно осуществить искусственно точную имитацию данной функции рассеяния и произвести для приближения к этой функции рассеяния дополнительно необходимое для дальнейшей подделки рисунка папиллярных линий профилирование поверхности используемого материала. Еще одно существенное преимущество заявленного способа состоит в обеспечении надежной защиты от попыток фальсификации, поскольку оба измерения для регистрации рисунка папиллярных линий и характеристики рассеяния естественного кожного покрова производятся практически в одном и том же месте и, соответственно,отсутствуют возможности смещения или замены измеряемого образца между обоими измерениями. Надежность способа согласно изобретению повышена за счет того, что для освещения участка облучения используют свет из нескольких ограниченных спектральных областей, поскольку они могут быть согласованы с оптическими свойствами в отношении рассеяния и поглощения имеющихся в кожном покрове веществ, т.е., в частности, для освещения облучаемого участка используют свет из спектральных областей, в которых коэффициенты поглощения и рассеяния имеющегося в кожном покрове природного вещества имеют вполне конкретные значения. Полезно, чтобы для освещения участка облучения был использован свет из спектральных областей 600-800 нм, поскольку в интервале между этими длинами волн можно зарегистрировать как большой скачок поглощения гемоглобина, так и падение поглощения кожного пигмента меланина и, кроме того,при обеих длинах волн колеблющееся насыщение крови кислородом не оказывает влияния на измерение. Другая предпочтительная ограниченная спектральная область для освещения кожного покрова на участке облучения составляет около 1250 нм, причем при данной длине волны результат измерений определяется, в основном, количеством влаги в ткани. Если интенсивность света модулируют по времени, т.е. при использовании переменного света, способ оказывается невосприимчивым к окружающему мешающему свету, который зачастую невозможно полностью устранить обычными простыми мерами, например путем экранирования. Точно так же имеется возможность подачи рассеянного света к детектору от участка детектирования через световод. Поставленная задача решается, согласно изобретению, устройством для различения естественного кожного покрова при бесконтактной биометрической идентификации личности за счет того, что предусмотрены источник света для освещения поверхности кожи на облучаемом участке, детекторы для детектирования излученного на участках детектирования рассеянного света, датчик папиллярных линий с камерой для оптически бесконтактной регистрации характерного узора папиллярных линий и действующий в режиме компаратора блок обработки данных, в частности микропроцессор. Предусмотрено далее,что источник света создает на кожном покрове осветительный узор, соответствующий приближенному или полному круговому кольцу. Данный вариант выполнения служит для повышения надежности измерений за счет образования среднего значения по неоднородностям ткани и для вырабатывания достаточно сильных измерительных сигналов за счет наложения большего числа однородных отдельных распределений рассеянного света. Соответствующий круговому кольцу осветительный узор создают простым и потому предпочтительным образом за счет того, что источнику света придано осветительное кольцо. У соответствующего круговому кольцу осветительного узора в отношении более высокой интенсивности рассеянного света на заданном удалении от места входа светового луча, а именно от радиуса R, оказалось благоприятным совмещение участка детектирования с центром кругового кольца, поскольку таким образом обеспечивается симметрия освещения для достижения сильного измерительного сигнала для соответствующего радиусуR расстояния. Для регистрации функции рассеяния оказывается полезным располагать в осветительном кольце несколько источников света, излучающих свет разных длин волн. При этом предпочтительно, чтобы число источников света одной длины волны было коррелировано с рассеивающей и поглощающей способностями (функция рассеяния) кожного покрова при данной длине волны, так что свет одной длины волны, функция рассеяния которого приводит к более существенному ослаблению интенсивности на данном расстоянии, излучается на участке облучения с более высокой, усредненной по осветительному кольцу интенсивностью, с тем чтобы получить таким образом достаточный измерительный сигнал, сопоставимый по интенсивности с измерительными сигналами на других длинах волн. В качестве альтернативы имеется также возможность согласования диаметра кольцеобразного осветительного узора с излученной источником света длиной волны и коррелированными с ним рассеивающей и поглощающей способностями (функция рассеяния) кожи, т.е. варьирования, для достижения хорошо измеряемой интенсивности рассеянного света, не интенсивности излученного света, а расстояния облучаемого участка от места детектирования. Это достигается за счет того, что предусмотрены по меньшей мере два расположенных концентрично друг другу осветительных кольца, излучающих свет разных длин волн. В рамках изобретения предусмотрены светодиоды в качестве источников света, изображающих приближенное за счет использования многоугольника круговое кольцо и создающих приближенный за счет использования отдельных световых пятен кольцеобразный осветительный узор. Ограничение приближения к окружности преодолевают за счет того, что осветительное кольцо образовано полностью-2 006378 отражающим отрезком трубки из оптического материала. На одной его стороне может быть введен свет,который проходит через отрезок трубки, многократно отражается при этом от стенок отрезка трубки,равномерно распределяется по окружности с формированием равномерно освещенного кругового кольца с соответствующим осветительным узором. При этом поверхность на выходной стороне отрезка трубки может быть шероховатой. Возможно также использование лазеров в качестве источников света. Предусмотрена также линза для отображения источника света на коже. Для уменьшения восприимчивости измерительной аппаратуры к дефокусировке или для получения в определенном диапазоне глубины резкости гарантированных от ошибок данных измерений центральному отверстию линзы придан детектор, т.е. выбрано коаксиальное измерительное устройство. Компактная конструктивная форма устройства достигается за счет того, что по ходу распространения лучей между источниками света и линзой, служащей для отображения осветительного узора на кожном покрове, расположено зеркало, которое отклоняет лучи так, что линза расположена рядом с отрезком трубки или внутри него. Создание осветительного узора возможно также посредством обычного проектора, состоящего из источника света, конденсора, проекционного шаблона и объектива, с помощью которого освещают облучаемый участок. Кроме того, является предпочтительным использовать лазерные проекторы узоров, например лазерно-диодные круговые проекторы. Полезно также предусмотреть световод для подачи рассеянного света к детектору, в частности, если световод выполнен гибким и может быть, таким образом, направлен к детектору, расположенному в любом месте, в частности вне траектории лучей. Если технические решения предъявляют высокие требования к безопасности, сопряженные с необходимостью проводить измерения с относительно большим числом дискретных длин волн, технические затраты становятся в этом случае очень высокими, ввиду необходимости использования большого числа источников света и осветительных колец. Согласно изобретению в этом случае по траектории лучей перед детектором располагают спектрометр, например решетчатый спектрометр с простой конструкцией и невысокой ценой, который обеспечивает зависимую от длины волны оценку интенсивности рассеянного света. Предпочтительно использовать детектор, образованный фотодиодной матрицей (PDA) или прибором с зарядовой связью (CCD). Кроме того, предусмотрен датчик яркости для контроля яркости источника света, например мониторный измерительный диод, что обеспечивает возможность постоянного регулирования. Предпочтительно, чтобы подлежащий облучению участок размещался на одном пальце или одной ладони конкретного лица и одновременно оптически бесконтактно с помощью датчика папиллярных линий регистрировались характерные узоры папиллярных линий, поскольку таким образом в устройстве происходит интеграция контроля права допуска с контролем в отношении фальсификации. В частности,преимущества от использования заявленного изобретения возникают за счет того, что оба осуществляемых бесконтактно измерения в отношении распознавания вживую и биометрической идентификации производятся почти одновременно в тесной пространственной связи областей измерений. Совпадающие пространственные области измерений достигаются в том случае, если по ходу лучей датчика папиллярных линий со стороны объекта предусмотрен светоделитель для диафрагмирования выработанного источником света и измеряемого рассеянного света. Предпочтительно также, чтобы детектор был образован камерой датчика папиллярных линий, причем камера предусмотрена для съемки рассеянного света, отраженного от участка детектирования. При использовании камеры в качестве датчика папиллярных линий предпочтительно также, чтобы дополнительно к изображению измерительного пятна также регистрировался осветительный узор на коже и производились измерения изображения. В этом случае возникает наложенное на объемное рассеяние рассеяние на поверхности участка облучения в качестве опорной величины, и стабилизация или контроль источника света необязателен. При использовании камеры датчика папиллярных линий представляется также полезным по ходу осветительных лучей датчика рассеянного света и перед камерой перекрестие располагать поляризационные фильтры, поскольку при регистрации узоров папиллярных линий можно избежать блесков. Предпочтительно использовать в качестве датчика папиллярных линий датчик, описанный в DE 19818229 А 1,поскольку при этом перед камерой в любом случае предусмотрен поляризационный фильтр и возможна фотометрическая оценка изображения измерительного пятна. Простое и компактное осветительное устройство может быть реализовано в том случае, если линзе придана центральная кругообразная диафрагма и если на оптической оси расположено несколько источников света на разном расстоянии друг от друга. При этом недостаточная резкость осветительного узора на кожном покрове не мешает, так что данная конструкция позволяет простым образом создать несколько кольцевых изображений, причем следует следить за тем, чтобы диафрагма была достаточно велика по сравнению с измерительной камерой или детектором. Изобретение более подробно поясняется ниже на примерах выполнения со ссылками на фигуры чертежей, в числе которых-3 006378 фиг. 1 схематично изображает процессы при освещении кожного покрова; фиг. 2 изображает график интенсивности рассеянного света в зависимости от расстояния r до участка детектирования от участка облучения для трех разных длин волн; фиг. 3 - в соответствии с фиг. 2 наложение двух функций рассеяния участков облучения, расположенных на расстоянии 2R друг от друга; фиг. 4 схематично изображает круговое кольцо с расположенным в центре участком детектирования; фиг. 5 схематично изображает конструкцию устройства согласно изобретению с расположенными в разных осветительных кольцах источниками света с разными длинами волн; фиг. 6 изображает в сравнении с фиг. 5 альтернативную форму выполнения, использующую отрезки трубок с полным отражением; фиг. 7 - в соответствии с фиг. 5 другую форму выполнения со светоделителем и интегрированной деталью для детектирования и оценки функции рассеяния посредством компаратора; фиг. 8 - в соответствии с фиг. 5 применение зеркала по ходу осветительных лучей для укорочения конструкции; фиг. 9 - альтернативное расположение источников света и детектора для взаимодействия с устройством для регистрации папиллярных линий пальца; фиг. 10 - простую конструкцию для создания нескольких кольцевых узоров с использованием диафрагмы. На фиг. 1 приведена упрощенная схема возникновения рассеянного света 7, когда на участок 1 облучения излучают световой луч 2 определенной интенсивности и длины волны. Часть этого светового луча 2 диффузно отражается от поверхности 4 кожи 5, в результате чего возникает световой пучок 6. Другая часть светового луча 2 проникает сквозь поверхность 4 в ткань кожи 5 и распределяется в ней за счет многократного рассеяния. Часть этого рассеянного в коже 5 света снова выходит с поверхности 4 кожи в качестве видимого рассеянного света 7, причем интенсивность этого рассеянного света 7 характерным образом зависит, согласно функции S рассеяния, от расстояния участка выхода от участка 1 облучения, а также от длины волны излученного света. Эта приводящая к функции S рассеяния закономерная зависимость, вызванная оптическими материальными свойствами кожи 5, схематично показана на фиг. 2 для трех разных длин волн. Для достижения достаточного большого отношения сигнал/шум и для образования среднего значения по неоднородностям ткани свет излучают на кожу 5 в виде соответствующего круговому кольцу осветительного узора 8, так что участок 1 облучения имеет форму этого кругового кольца. Участок 9 детектирования соответствует при этом центру указанного кругового кольца,как показано на фиг. 4. Указанный осветительный узор в форме кругового кольца приводит к наложению всех функций рассеяния, возникающих в том случае, если изображенные на фиг. 3 функции рассеяния повернуть вокруг проходящей через половину расстояния между ними оси с возникновением в центре относительно высокой интенсивности. На фиг. 5 изображена конструкция, с помощью которой может быть осуществлен способ различения естественного кожного покрова 5 и которая содержит в изображенном примере выполнения расположенные равномерно по периферии двух концентричных окружностей источники 10, 11 света разных длин волн, причем внутренней окружности соответствуют источники 10 света, вырабатывающие свет,функция S рассеяния которого более интенсивно убывает, например относительно коротковолновый видимый или относительно длинноволновый инфракрасный свет. Согласно одному из примеров выполнения (не показан) в качестве альтернативы можно расположить источники 10, 11 света разных длин волн на единственной окружности, причем в этом случае числовое соотношение источников 10, 11 света соответствует функции S рассеяния, т.е., например, используют больше коротковолновых источников 10, 11 видимого света, чем длинноволновых. Излученный источниками 10, 11 света, обозначенный стрелками 12 пучок направлен на линзу 13,которая отображает на коже 5 источники 10, 11 света в виде элементов 3 осветительных колец. Выходящий на участке 9 детектирования рассеянный свет 7 измеряют небольшой измерительной камерой 14,находящейся в центральном отверстии линзы 13, причем измерительная камера 14 состоит из объектива 25 и детектора 20 на участке изображения измерительного пятна. Пример выполнения согласно фиг. 6 отличается от примера выполнения согласно фиг. 5 в отношении реализации освещения. Согласно данному примеру выполнения источники 10, 11 света направлены на входные поверхности двух составленных отрезков трубок в качестве осветительных колец 15, 16, в которых свет из-за полного отражения отклоняется в другую сторону, к выходной поверхности. В качестве примера отрезки трубок состоят из оптического материала, такого как акриловое стекло. Выходные поверхности выполняются со слегка шероховатой структурой, с тем чтобы образовать два приблизительно равномерно освещенных, кольцеобразных источника, которые в отношении точности измерений являются более благоприятными, нежели отделенные промежутками кольцевые отрезки. На фиг. 7 показана возможность размещения детектора 20 не на участке изображения измерительного пятна, а на конце световода 19 в корпусе 17, находящемся внутри отрезков трубок, причем корпус 17 одновременно включает в себя также другие необходимые комплектующие элементы устройства, такие как компаратор,блок питания и т.п.-4 006378 Корпус необязательно должен быть расположен внутри отрезков трубок. На фиг. 8 изображено использование гибкого световода 19, который ведет к детектору 20, размещенному, в принципе, в любом другом месте. На фиг. 8 изображено также использование зеркала 21 по ходу лучей между источниками 10, 11 света и линзой 13 для получения более компактной конструкции устройства. Не показано расположение спектрометра по ходу лучей перед детектором 20 для обеспечения волнозависимой оценки интенсивности рассеянного света даже без специального выбора источника 10, 11 света, который может быть, соответственно, широкополосным. Не показано также расположение светоделителя для диафрагмирования выработанного источником 10, 11 света по ходу лучей датчика 24 папиллярных линий со стороны объекта, благодаря чему измерения для распознавания вживую и для идентификации личности можно проводить в идентичном положении тем же детектирующим средством 20, а именно камерой 22 датчика 24 папиллярных линий, который известен из DE 19818229 А 1 и потому не требует подробного описания. На фиг. 9 схематично изображен известный датчик 24 папиллярных линий, с помощью которого оптически бесконтактно можно снять, в частности, отпечатки пальцев. Узоры папиллярных линий освещают источником 10, 11 света и регистрируют камерой 22, причем как по ходу осветительных лучей, так и по ходу детектирующих лучей расположено по одному поляризационному фильтру 23. В зависимости от ориентации поляризационных фильтров 23 можно регистрировать узор эпидермиса или узор подкожной ткани, как это предусмотрено в патенте DE 19818229 А 1. При измерении рассеянного света измеряют только свет, рассеиваемый с измеренной поляризацией, для чего направления поляризации поляризационных фильтров 23 выбирают неодинаковыми. Сигнал записывающей камеры 22 обрабатывают затем также в отношении рассеивающих свойств естественного кожного покрова 5. Если учесть возможность абстрагироваться от определенной нерезкости осветительного узора 8 на кожном покрове, можно реализовать изображенное на фиг. 10 относительно простое и компактное осветительное устройство. Источник 10 света отображают на коже в дефокусированном виде посредством линзы 13, снабженной центральной кругообразной диафрагмой 27, причем последняя больше измерительной камеры 14. Из-за эффективного кольцеобразного зрачка линзы 13 дефокусированное изображение источника 10 света также является кольцеобразным. Второй источник 11 света с другой длиной волны позиционируют на оптической оси перед первым источником 10 света или позади него, так что образуется второе концентрическое осветительное кольцо. Таким образом, на оси можно расположить несколько источников 10,11 света, создающих соответствующее число кольцевых изображений. Положения источников 10, 11 света возникают в функции от выбранных радиусов колец. Увеличение радиуса R кольца приводит, однако, к снижению резкости. Это, однако, в значительной степени допустимо и может быть учтено геометрическими расчетами при проектировании устройства. Что касается расстояния между источниками 10, 11 света, то конструктивно представляется предпочтительным, чтобы положительные и отрицательные дефокусировки были комбинированы между собой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ различения естественного кожного покрова (5) при биометрической идентификации личности, при котором поверхность (4) кожного покрова пальца или ладони освещают светом из видимой или пограничной спектральной области, при этом интенсивность света, рассеянного в кожном покрове(5) и выходящего из поверхности (4) кожного покрова в виде рассеянного света (7), измеряют посредством детектора (20) и одновременно оптически с помощью камеры (22) регистрируют характерные узоры папиллярных линий, а зарегистрированный детектором (20) сигнал подают на компаратор и сравнивают с хранящимися данными, отличающийся тем, что для освещения кожного покрова используют несколько источников (10) света, излучающих в неперекрывающихся между собой ограниченных спектральных областях. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для освещения используют свет из спектральной области,в которой поглощение и/или рассеяние имеющегося в кожном покрове природного вещества принимает характерные значения. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для освещения используют свет из спектральных областей, лежащих в интервале 600-800 нм. 4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что для освещения используют свет из спектральной области порядка 1250 нм. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что интенсивность рассеянного света (7) измеряют на нескольких пространственно разнесенных участках детектирования. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что участки детектирования расположены на разном расстоянии от участка облучения. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что интенсивность света модулируют по времени. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что рассеянный свет (7) подают на детектор (20) по световоду (19).-5 006378 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что проверяют соответствие образца с естественным кожным покровом по зависимости интенсивности рассеянного света (7) от удаления от участка облучения и от длины волны излученного света источников (10, 11) света. 10. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что оно содержит несколько источников (10, 11) света с разными длинами волн для освещения поверхности кожного покрова, детектор (20) для измерения интенсивности излученного рассеянного света (7), камеру (22) для оптической регистрации характерного узора папиллярных линий кожного покрова (5) и действующий в качестве компаратора блок обработки данных. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что источник (10, 11) света формирует на кожном покрове (5) осветительный узор (8), соответствующий приближенному или полному круговому кольцу. 12. Устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что источнику (10, 11) света соответствует осветительное кольцо (15, 16). 13. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что участок (9) детектирования соответствует центру кругового кольца. 14. Устройство по п.12 или 13, отличающееся тем, что в осветительном кольце (15, 16) расположено несколько источников (10, 11) света, излучающих свет разных длин волн. 15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что число источников (10, 11) света одной длины волны согласовано с рассеивающей или поглощающей способностью кожного покрова (5) при этой длине волны. 16. Устройство по любому из пп.11-15, отличающееся тем, что диаметр осветительного узора (8) согласован с излученной источником (10, 11) света длиной волны и с коррелированной с последней рассеивающей или поглощающей способностью кожного покрова (5). 17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что предусмотрено по меньшей мере два расположенных концентрично по отношению друг к другу осветительных кольца (15, 16), излучающих свет разных длин волн. 18. Устройство по одному из пп.10-17, отличающееся тем, что в качестве источников (10, 11) света предусмотрены светодиоды. 19. Устройство по любому из пп.10-18, отличающееся тем, что в качестве источников (10, 11) света предусмотрены лазеры. 20. Устройство по любому из пп.12-19, отличающееся тем, что осветительное кольцо (15, 16) образовано полностью отражающим отрезком трубки из оптического материала. 21. Устройство по любому из пп.10-20, отличающееся тем, что для отображения источника (10, 11) света на кожном покрове (5) предусмотрена линза (13). 22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что центральному отверстию линзы (13) соответствует детектор (20). 23. Устройство по п.21 или 22, отличающееся тем, что по ходу лучей между источниками (10, 11) света и линзой (13), служащей для отображения осветительного узора (8) на кожном покрове (5), расположено зеркало (21), которое отклоняет лучи так, что линза (13) расположена рядом с отрезком трубки или внутри него. 24. Устройство по любому из пп.11-23, отличающееся тем, что осветительный узор (8) формируют посредством проектора на участке (1) облучения. 25. Устройство по любому из пп.11-23, отличающееся тем, что осветительный узор (8) формируют посредством лазерного генератора узоров, в частности лазерно-диодного кругового проектора. 26. Устройство по одному из пп.10-25, отличающееся тем, что предусмотрен световод (19) для подачи рассеянного света (7) на детектор (20). 27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что световод (19) выполнен гибким и ведет к расположенному в любом месте детектору (20). 28. Устройство по любому из пп.10-27, отличающееся тем, что по ходу лучей перед детектором (20) расположен спектрометр. 29. Устройство по любому из пп.10-28, отличающееся тем, что детектор (20) образован фотодиодной матрицей (PDA). 30. Устройство по любому из пп.10-28, отличающееся тем, что детектор (20) образован прибором с зарядовой связью (CCD). 31. Устройство по любому из пп.10-30, отличающееся тем, что предусмотрен мониторный датчик для контроля яркости источников (10, 11) света. 32. Устройство по п.10, отличающееся тем, что предусмотрен светоделитель для диафрагмирования света, выработанного источником (10, 11), и измеряемого рассеянного света по ходу лучей датчика (24) папиллярных линий со стороны объекта. 33. Устройство по п.10, отличающееся тем, что детектор (20) образован камерой (22) датчика (24) папиллярных линий. 34. Устройство по п.33, отличающееся тем, что камера (22) служит для съемки как осветительного узора (8), так и отраженного от участка (9) детектирования рассеянного света (7).-6 006378 35. Устройство по любому из пп.10-34, отличающееся тем, что по ходу осветительных лучей и по ходу детектирующих лучей расположено по одному поляризационному фильтру (23). 36. Устройство по любому из пп.21-35, отличающееся тем, что линза (13) снабжена центральной кругообразной диафрагмой (27), при этом на оптической оси на разном расстоянии друг от друга расположено несколько источников (10, 11) света.

МПК / Метки

МПК: G06K 9/00, A61B 5/103

Метки: различения, кожного, биометрической, способ, личности, идентификации, покрова, бесконтактной, устройство, естественного

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-6378-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-razlicheniya-estestvennogo-kozhnogo-pokrova-pri-beskontaktnojj-biometricheskojj-identifikacii-lichnosti.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для различения естественного кожного покрова при бесконтактной биометрической идентификации личности</a>

Похожие патенты