DE10241328A1 - Biometric acoustic writing system, e.g. for computer input, has data processing unit for computing biometric data depending on detected sound signals caused by hand-guided pen movement on substrate - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein biometrisches Schreibsystem, bei dem mit einem in einem Schreibschriftgehäuse integrierten Mikrofon die bei der handgeführten Bewegung des Schreibstiftes hervorgerufenen Schallsignale akustisch erfasst und anschließend zu biometrischen Daten verarbeitet werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Personenidentifikation und Personenverifikation mittels eines biometrischen Schreibsystems sowie ein Verfahren zur Handschriftenerkennung und/oder Handskizzenerkennung.The invention relates to a biometric writing system, in the case of the microphone integrated in a cursive casing with the hand-held Sound signals caused by movement of the stylus acoustically captured and then processed into biometric data. The invention relates also a procedure for personal identification and personal verification using a biometric writing system and a method for Handwriting recognition and / or hand sketch recognition.
Derzeit gibt es eine große Auswahl von konkurrierenden biometrischen Systemen. Den größten Anteil der biometrischen Systeme machen derzeit Systeme aus, die Fingerlinien als Erkennungsmerkmale nutzen, gefolgt von Systemen zur Gesichtserkennung und so genannte Irisscanner.There is currently a large selection of competing biometric systems. The biggest part of biometric systems currently make up systems, the finger lines as recognition features, followed by facial recognition systems and so-called iris scanners.
Durch die zunehmende elektronische Vernetzung in allen Bereichen des Geschäftslebens nimmt die Bedeutung der elektronischen Passwort- und Signaturerkennung ständig zu. Verträge werden in herkömmlicher Weise durch die beiden Vertragspartner geschlossen, indem eine Unterschrift zur Beurkundung geleistet wird. Die Unterschrift dient dabei zu Beweiszwecken und ist für denjenigen, der die Unterschrift leistet spezifisch. Bei Vertragsabschlüssen im Bereich des E-Commerce besteht die Notwendigkeit, dass die Vertragspartner zu ihrer Identifikation eine elektronische Unterschrift leisten müssen, die auf ihre Gültigkeit hin verifiziert werden muss. Voraussetzung für den breiten Einsatz einer elektronischen Unterschrift zur Verifikation der Identität der Vertragspartner ist eine hohe Verfälschungssicherheit der geleisteten elektronischen Unterschrift. Ferner muss die geleistete Unterschrift mit einer hohen Erkennungsrate erkannt und an einen entfernt gelegenen Rechner übertragen werden. Unerlässlich ist ferner, dass die Eingabe der elektronischen Unterschrift für einen großen Personenkreis ohne besondere Kenntnisse in einfacher Weise erfolgen kann.Due to the increasing electronic Networking in all areas of business life takes on importance electronic password and signature recognition. contracts are in more conventional Way closed by the two contractors by a signature is performed for certification. The signature is used for this Evidence purposes and is for the one who makes the signature specifically. When concluding contracts in In the field of e-commerce there is a need for the contractor provide an electronic signature to identify them have to, on their validity must be verified. Prerequisite for the widespread use of a electronic signature to verify the identity of the contractual partner is a high security against falsification the electronic signature. Furthermore, the performance Signature recognized with a high recognition rate and sent to one remote computers become. imperative is also that the entry of the electronic signature for a huge People in a simple manner without special knowledge can.
Die bisher bekannten Schreibsysteme erfüllen diese Forderungen nicht und weisen zum Teil gravierende Nachteile auf.The previously known writing systems fulfill these requirements do not exist and some have serious disadvantages on.
Es sind Schreibstifte mit Beschleunigungssensoren bekannt (beispielsweise Accelerometer-based pens von British Telecommunications) zur Aufnahme von Beschleunigungskräften beim Schreiben mit dem Schreibstift. Der Nachteil dieses bekannten Schreibstiftes besteht in einer vergleichsweise geringen Erkennungsrate bei der Unterschriftenverifikation aufgrund des nur zweidimensionalen Datenraumes. Darüber hinaus muss der Schreibstift beim Schreiben stets gleich ausgerichtet sein, d.h. der Winkel zwischen dem Schreibstift und der Unterlage muss weitestgehend konstant sein, so dass ein natürliches Schreibverhalten beim Leisten einer Unterschrift nicht gewährleistet ist. Darüber hinaus setzt eine akzeptable Erkennungsrate eine Mindestschreibgeschwindigkeit voraus, da sonst die gemessenen Beschleunigungskräfte zu gering sind.They are pens with accelerometers known (e.g. accelerometer-based pens from British Telecommunications) to absorb acceleration forces when writing with the Pen. The disadvantage of this known pen is in a comparatively low recognition rate for signature verification due to the only two-dimensional data space. Furthermore the pen must always be aligned when writing, i.e. the angle between the pen and the base must be be largely constant, so that a natural writing behavior when Providing a signature is not guaranteed. Furthermore an acceptable recognition rate sets a minimum writing speed ahead, otherwise the measured acceleration forces are too low are.
Eine Vielzahl von Schreibsystemen erkennen den handschriftlich geschriebenen Text bzw. Zeichen mittels der Schreibunterlage. Alle derartigen Schreibsysteme haben den Nachteil, dass spezielle Schreibunterlagen mit entsprechender Signalverarbeitung erforderlich sind.A variety of writing systems recognize the handwritten text or characters using the desk pad. All such writing systems have the disadvantage that special writing pads with appropriate signal processing required are.
Aus der
Der Nachteil des in der
Der sog. Anoto-Digital-Stift beschreibt ein Schreibsystem, bei dem geschriebener Text auf einen Rechner übertragen werden kann. Der Schreibstift besteht aus einem Kugelschreiber mit einer integrierten digitalen Kamera. Ein Kraftsensor detektiert das Aufsetzen der Schreibmiene auf ein Spezialpapier. Bei dem Spezialpapier handelt es sich um ein Papier mit einem aufgedrucktem Punktemuster. Die integrierte digitale Kamera des Anoto-Schreibstiftes nimmt die Schreibbewegungen des Stiftes über dem Punktemuster wahr. Die Kamera nimmt eine Vielzahl von Bildern pro Sekunde auf. Jedes aufgenommene Bild wird mit dem darauffolgenden Bild verglichen und ein integrierter Prozessor errechnet daraus unter Berücksichtigung der Stifthaltung den Richtungswechsel und die Bewegungsstrecke der in dem Stift integrierten Schreibmiene. Auf dem Anoto-Spezialpapier befinden sich eine Vielzahl aufgedruckter Punkte, die mit Tinte auf Kohlenstoffbasis aufgebracht sind und einen Abstand von weniger als 1mm zueinander aufweisen. Jedes Rnoto-Spezialpapier besitzt ein anderes Punktemuster, so dass die einzelnen Seiten voneinander unterscheidbar sind. Eine Licht emittierende Diode (LED) beleuchtet die kohlenstoff-haltigen Tintenpunkte, die langwelliges Infrarotlicht absorbieren und somit für die integrierte Digitalkamera innerhalb des Anoto-Stiftes erkennbar sind. Durch das Anoto-Spezialpapier kann die Relativbewegung des Stiftes sowie die absolute Position des Stiftes auf dem Papier ermittelt werden.The so-called Anoto digital pen describes a writing system in which written text is transferred to a computer can be. The pen consists of a ballpoint pen an integrated digital camera. A force sensor detects that Put the writing on a special paper. With the special paper it is a paper with a printed dot pattern. The integrated digital camera of the Anoto pen takes that Writing movements of the pen over the dot pattern true. The camera takes a variety of pictures per second. Each picture taken is followed by the next Image compared and an integrated processor calculates from it considering the direction of the pen and the direction of movement of the writing pen integrated in the pen. On the Anoto special paper there are a lot of printed dots with ink are applied on a carbon basis and a distance of less than 1mm to each other. Each Rnoto special paper has a different dot pattern, so that the individual pages can be distinguished from one another. A light emitting diode (LED) illuminates the carbon-containing ink dots, which absorb long-wave infrared light and thus for the integrated Digital camera are recognizable within the Anoto pen. Thanks to the special Anoto paper can the relative movement of the pen as well as the absolute position of the Pen can be determined on paper.
Der Nachteil des Anoto-Stiftes besteht darin, dass ein spezielles Papier notwendig ist und dass die Stifthaltung vorgegeben ist. Darüber hinaus ist die Verfälschungssicherheit der Unterschriftenverifikation zu gering, da keine personenspezifische biometrische Daten ermittelt werden. Durch den Anoto-Schreibstift wird nicht der individuelle Schreibdruck auf die Schreibmiene erfasst.The disadvantage of the Anoto pen is that it requires special paper and that Pen posture is specified. In addition, the security against tampering with signature verification is too low, since no person-specific biometric data are determined. The Anoto pen does not record the individual writing pressure on the writing surface.
Neben der elektronischen Unterschriftenverifikation besteht ein zunehmender Bedarf zur elektronischen Erfassung handgeschriebener Texte bzw. Zeichen. Bei herkömmlichen Verfahren zur Handschrifterkennung werden handgeführte Schreibbewegungen optisch erfasst und die ermittelten Schriftbilddaten werden anschließend mittels OCR-Verfahren in ASCI-Codedaten umgewandelt. Herkömmlicherweise werden bei der Erkennung eines geschriebenen Wortes mehrere mögliche Wortkandidaten selektiert. Die Anzahl der möglichen Wortkandidaten ist dabei umso höher, je undeutlicher die Handschrift ist und je mehr ähnliche Worte existieren. Aus den verschiedenen möglichen Wortkandidaten wird anschließend durch eine statistische Auswertung der wahrscheinlichste Wortkandidat ermittelt und ausgegeben. Die statistische Auswertung erfolgt wie bei der maschinellen Spracherkennung mittels sog. Wortfolgenstatistikprogramme, die anhand der vorangehenden erkannten Worte die statistische Wahrscheinlichkeit für das Auftreten des jeweiligen Wortkandidaten berechnen. Der am wahrscheinlichsten auftretende Wortkandidat wird selektiert und anschließend ausgegeben. Der Nachteil derartiger herkömmlicher Verfahren bei der Handschrifterkennung besteht darin, dass die Anzahl der möglichen Wortkandidaten in vielen Fällen sehr hoch ist, so dass die Erkennungsrate oft sehr niedrig ist.In addition to electronic signature verification there is an increasing need for electronic capture of handwritten Texts or characters. With conventional Handwriting recognition methods are hand-guided writing movements optically recorded and the determined typeface data are then by means of OCR procedure converted into ASCI code data. traditionally, become several possible word candidates when a written word is recognized selected. The number of possible Word candidates is the higher, the more indistinct the handwriting is and the more similar words exist. Out the different possible Word candidate is then through a statistical evaluation of the most likely word candidate determined and output. The statistical evaluation is done like in machine speech recognition using so-called word sequence statistics programs, the statistical probability based on the previously recognized words for the Calculate the occurrence of the respective word candidate. The most likely to occur Word candidate is selected and then output. The disadvantage such more conventional The handwriting recognition process is based on the number the possible Word candidates in many cases is very high, so the detection rate is often very low.
Die deutsche Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 102 04 962.9 mit Anmeldetag vom 6. Februar 2002 beschreibt ein optomechanisches Schreibsystem und ein Verfahren zur Handschriftenerkennung mittels biometrischer Daten. Bei diesem optomechanischen Schreibsystem ist in einem Schreibstiftgehäuse ein Schreibstift zur Durchführung handgeführter Bewegungen auf einer Unterlage integriert. Das Schreibstiftgehäuse enthält eine optische Sensoreinrichtung zur Erfassung der mit dem Schreibstift durchgeführten Bewegungen als Bewegungs- bzw. Positionsdaten. Darüber hinaus ist in dem Schreibstiftgehäuse eine weitere Sensoreinrichtung zur Erfassung der bei den durchgeführten Bewegungen des Schreibstiftes auftretenden Kräfte integriert. Eine Datenverarbeitungseinheit dient zur Berechnung biometrischer Daten in Abhängigkeit von den erfassten Bewegungsdaten und den erfassten Schreibdruckdaten.The German patent application with the official file number 102 04 962.9 with the filing date of February 6th 2002 describes an optomechanical writing system and a process for handwriting recognition using biometric data. With this optomechanical writing system is in a pen housing Pen to carry out hand-held Movements integrated on a base. The pen housing contains an optical one Sensor device for detecting the movements carried out with the pen as movement or position data. In addition, one is in the pen housing further sensor device for detecting the movements carried out forces occurring in the pen integrated. A data processing unit is used to calculate biometric data depending on the data collected Movement data and the recorded writing pressure data.
Schreibsysteme zur Unterschriftenverifikation, zur Personenidentifikation bzw. -verifikation sowie zur Handschriften- und Spracherkennung müssen eine sehr hohe Verfälschungssicherheit und geringe Fehlerraten aufweisen. Darüber hinaus darf die technische Realisierung nicht allzu aufwändig sein, um ein breites Anwendungsgebiet zu ermöglichen.Writing systems for signature verification, for personal identification or verification as well as for manuscript and speech recognition need a very high security against falsification and have low error rates. In addition, the technical Realization not too complex to enable a wide range of applications.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein biometrisches Schreibsystem zu schaffen, das geringe Fehlerraten aufweist und eine sehr hohe Verfälschungssicherheit bietet.It is therefore the object of the present invention to create a biometric writing system that has low error rates has and a very high security against falsification offers.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein biometrisches Schreibsystem mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved by a biometric writing system with the specified in claim 1 Features resolved.
Die Erfindung betrifft ein biometrisches Schreibsystem mit einem Schreibstiftgehäuse zur Durchführung handgeführter Bewegungen auf einer Unterlage, mindestens einem in dem Schreibstiftgehäuse integrierten Mikrofon zur akustischen Erfassung von Schallsignalen, die durch die handgeführten Bewegungen hervorgerufen werden, und mit einer Datenverarbeitungseinheit zur Berechnung biometrischer Daten in Abhängigkeit von den erfassten Schallsignalen.The invention relates to a biometric writing system with a pen housing to carry out hand-held Movements on a base, at least one integrated in the pen housing Microphone for acoustic detection of sound signals through the hand-held Movements are caused, and with a data processing unit for the calculation of biometric data depending on the recorded sound signals.
Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem ermöglicht die Generierung von personenspezifischen biometrischen Referenzdaten, die für die Person einzigartig sind. Hierdurch ist es möglich, die Identität einer schreibenden Person zu verifizieren und durch Vergleich mit gespeicherten Referenzdaten sogar zu identifizieren. Das erfindungsgemäß biometrische Schreibsystem ermöglicht zudem eine Handschriftenerkennung bzw. Handskizzenerkennung zur Ermittlung und Ausgabe von handgeschriebenen Zeichen in digitaler Form.The biometric writing system according to the invention allows the generation of person-specific biometric reference data, the for the person are unique. This makes it possible to identify a person Verify writing person and by comparison with saved Even identify reference data. The biometric according to the invention Writing system enables also a handwriting recognition or hand sketch recognition for Identification and output of handwritten characters in digital Shape.
Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem enthält vorzugsweise eine Datenverarbeitungseinheit zur Rekonstruktion handgeschriebener Zeichen und Texte aus den erfassten Schallsignalen.The biometric writing system according to the invention contains preferably a data processing unit for the reconstruction of handwritten Signs and texts from the recorded sound signals.
In dem Schreibstiftgehäuse ist vorzugsweise ein Schreibstift vorgesehen, der auf der Unterlage aufgesetzt und auf der Unterlage geführt wird.In the pen housing is preferably a pen is provided, which is placed on the base and performed on the pad becomes.
Dies bietet den besonderen Vorteil, dass die Person ein natürliches Schreibgefühl hat, da sich das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem wie ein normaler Schreibstift verhält.This offers the particular advantage that the person is a natural writing feel has, since the biometric Writing system behaves like a normal pen.
Das durch die Reibung des Schreibstiftes auf der Unterlage während der handgeführten Schreibbewegung hervorgerufene akustische Schreibgeräusch wird vorzugsweise als Körperschallsignal über den Schreibstift und/oder zusätzlich als Luftschallsignal über die Umgebungsluft durch das in dem Schreibstiftgehäuse integrierte Mikrofon übertragen.This is due to the friction of the pen on the pad during the hand-held Acoustic writing noise is caused by the writing movement preferably as a structure-borne sound signal over the Pen and / or additional as an airborne sound signal the ambient air through the integrated in the pen housing Transfer microphone.
Da das Schreibgeräusch nicht allein über die Umgebungsluft, sondern auch als Körperschallsignal übertragen werden kann, eignet sich das erfindungsgemäße Schreibsystem auch für Anwendungsgebiete in akustisch lauten Bereichen.Since the writing noise is not just about the ambient air, but also transmitted as structure-borne noise the writing system according to the invention is also suitable for areas of application in acoustically noisy areas.
Das Mikrofon ist vorzugsweise zur Übertragung des Körperschallsignals mechanisch mit dem Schreibstift gekoppelt.The microphone is preferably for transmission of the structure-borne noise signal mechanically coupled to the pen.
Dabei ist das Mikrofon bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform zur Übertragung des Körperschallsignals mechanisch mit einem mit dem Schreibstift verbundenen Klangkörper gekoppelt.The microphone is at one particularly preferred embodiment for transmission of the structure-borne noise signal mechanically coupled to an orchestra connected to the pen.
Der Klangkörper ist vorzugsweise als ein Resonator für bestimmte Eigenfrequenzen ausgelegt.The sound body is preferably as a Resonator for certain natural frequencies designed.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems ist das Mikrofon in einer in dem Schreibstiftgehäuse vorgesehenen Luftschallkammer angeordnet.In a preferred embodiment of the biometric according to the invention Writing system, the microphone is provided in the pen housing Airborne sound chamber arranged.
Die Luftschallkammer ist vorzugsweise als ein Resonator für bestimmte Eigenfrequenzen ausgelegt.The airborne chamber is preferred as a resonator for certain natural frequencies designed.
Das Mikrofon ist vorzugsweise von einer Schalldämmung umgeben, die zur Dämpfung von Umgebungsgeräuschen vorgesehen ist und Schallsignale von dem Klangkörper und der Luftschallkammer durchlässt.The microphone is preferably from a soundproofing surround that for damping of ambient noise is provided and sound signals from the sound body and the airborne sound chamber pass through.
Die Luftschallkammer ist über eine in dem Schreibstiftgehäuse vorhandenen Gehäuseöffnung mit der Umgebungsluft koppelbar.The airborne sound chamber is over a in the pen housing existing housing opening with the ambient air can be coupled.
Die Gehäuseöffnung ist vorzugsweise mittels einer mechanischen Verschlusseinrichtung zur Unterdrückung von Außengeräuschen schließbar.The housing opening is preferably by means of a mechanical closure device to suppress External noise can be closed.
Dies bietet dem Benutzer die Möglichkeit, durch Schließen der Öffnung Störgeräusche aus der Umgebung zu unterdrücken.This gives the user the opportunity to go through Conclude the opening Noise to suppress the environment.
Das Mikrofon erfasst bei geöffneter Gehäuseöffnung vorzugsweise das durch die handgeführte Schreibbewegung hervorgerufene interne und externe Schreibgeräusch als Körper- und Luftschallsignal und/oder ein von einer Person stammendes Sprechsignal.The microphone detects when open Housing opening preferably through the hand-held writing movement caused internal and external writing noise as a structure and airborne sound signal and / or a speech signal from a person.
Durch die akustische Erfassung des Sprechsignals zusätzlich zur akustischen Erfassung des Schreibgeräusches kann die Fehlerrate bei der Erkennung der Person erheblich reduziert werden. Durch die Kombination der Auswertung des Sprechsignals und des Schreibgeräusches wird eine sehr hohe Erkennungssicherheit des biometrischen Schreibsystems erreicht.Through the acoustic detection of the Speech signal additionally The error rate can be used for acoustic recording of the writing noise be significantly reduced when the person is recognized. Through the Combination of the evaluation of the speech signal and the writing noise a very high recognition reliability of the biometric writing system reached.
Das Mikrofon wandelt die erfassten akustischen Schallsignale vorzugsweise in ein elektrisches Schallsignal um.The microphone converts the captured acoustic sound signals preferably in an electrical sound signal around.
Das elektrische Schallsignal wird vorzugsweise durch einen Analog-/Digitalwandler in Schallsignaldaten zur digitalen Datenverarbeitung durch die Datenverarbeitungseinheit umgewandelt.The electrical sound signal will preferably by an analog / digital converter in sound signal data for digital data processing by the data processing unit converted.
Dabei werden das Schreibgeräusch und das Sprechsignal gleichzeitig oder zeitlich hintereinander durch das Mikrofon erfasst.The writing noise and the speech signal simultaneously or in succession captured the microphone.
Die erzeugten Schallsignaldaten sind vorzugsweise in einer Speichereinheit des biometrischen Schreibsystems abspeicherbar.The sound signal data generated are preferably in a storage unit of the biometric writing system stored.
Die Schreibunterlage besteht vorzugsweise aus beliebigem Papier.The writing pad preferably consists of any paper.
Dabei ist die Schreibunterlage vorzugsweise eine feste Unterlage, die eine bestimmte aufgeprägte Oberflächenrauhigkeit und Härte aufweist.The writing pad is preferably one solid base, which has a certain impressed surface roughness and hardness.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems ist in dem Schreibstiftgehäuse ein Lautsprecher zur Wiedergabe erfasster Mikrofonsignale, zur Wiedergabe gespeicherter biometrischer Referenzdaten und zur Wiedergabe gesprochener Informationen vorgesehen.In a particularly preferred embodiment of the biometric writing system is in the pen housing Loudspeaker for playing back recorded microphone signals, for playing back stored ones biometric reference data and for the reproduction of spoken information intended.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems ist zusätzlich eine optische Sensoreinrichtung vorgesehen, die Positionsdaten der handgeführten Schreibstiftbewegung über Bildsignale von der Oberfläche der Schreibunterlage erfasst.In a preferred embodiment of the biometric writing system is an additional optical sensor device provided the position data of the hand-held pen movement via image signals from the surface of the writing pad.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems ist ferner eine Druck-Sensoreinrichtung vorgesehen, die den statischen und dynamischen Druck des auf der Unterlage aufgesetzten und handgeführten Schreibstiftes erfasst.In a further preferred embodiment of the biometric writing system is also a pressure sensor device provided the static and dynamic pressure of the on the pad patch and hand-guided Pen captured.
Das Mikrofon ist vorzugsweise eine Elektrett-Mikrofon, ein piezoelektrisches Mikrofon, ein piezoresistives Mikrofon oder ein kapazitives Mikrofon.The microphone is preferably a Electret microphone, a piezoelectric microphone, a piezoresistive Microphone or a capacitive microphone.
In dem Schreibstift des biometrischen Schreibsystems ist vorzugsweise eine auswechselbare Schreibstiftmine vorgesehen.In the pen of the biometric writing system an exchangeable pen lead is preferably provided.
Diese Schreibstiftmine ist vorzugsweise mittels einer Schalteinrichtung aus dem Schreibstift ausfahrbar.This pen lead is preferred extendable from the pen by means of a switching device.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems weist die optische Sensoreinrichtung eine Abbildungsoptik zur Abbildung der Unterlagenoberfläche und eine Wandlereinrichtung zur Umwandlung des optischen Abbildungssignals in ein elektrisches Signal auf.In a preferred embodiment of the biometric according to the invention Writing system, the optical sensor device has imaging optics for mapping the document surface and a converter device for converting the optical imaging signal into an electrical one Signal on.
Die Abbildungsoptik besteht dabei vorzugsweise aus optischen Linsen und/oder Glasfasern.The imaging optics exist preferably made of optical lenses and / or glass fibers.
Bei der Wandlereinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine CCD-Kamera oder ein Photodiodenarray.Acting in the converter device it is preferably a CCD camera or a photodiode array.
Ferner ist vorzugsweise eine Diodenlichtquelle zur Beleuchtung der Unterlagenoberfläche vorgesehen.Furthermore, a diode light source is preferred provided for illuminating the surface of the underlay.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zusätzlich eine Laserdiode zur Beleuchtung der Unterlagenoberfläche und eines in den Stift integrierten optischen Gitters vorgesehen.In a particularly preferred embodiment is additional a laser diode for illuminating the underlay surface and of an optical grating integrated in the pen.
Die optische Sensoreinrichtung erfasst vorzugsweise die mit dem Schreibstift durchgeführten Bewegungen durch Vergleich der zeitlich versetzten aufgenommenen Bildfolgen der Unterlagenoberfläche.The optical sensor device detects preferably the movements carried out with the pen by comparison the temporally offset recorded image sequences of the document surface.
Bei einer alternativen Ausführungsform erfasst die optische Sensoreinrichtung die mit dem Schreibstift durchgeführten Bewegungen durch Vergleich der zeitlich versetzten, aufgenommenen Bildfolgen der Interferenzen des an dem Gitter und der Unterlagenoberfläche reflektierten Laserlichtes.In an alternative embodiment the optical sensor device detects that with the pen conducted Movements by comparing the staggered, recorded Image sequences of the interferences of the reflected on the grating and the underlay surface Laser light.
Die Schreibstiftmine gibt bei einer bevorzugten Ausführungsform in einem ausgefahrenen Zustand auf die Unterlage bei Durchführung der handgeführten Bewegungen eine Schreibflüssigkeit ab, die die Strukturierung der Unterlagenoberfläche erhöht, so dass die optische Erfassung der handgeführten Bewe gungen mittels der optischen Sensoreinrichtung erleichtert und über das Tintenschriftbild auf der Unterlage eine natürliche Schreibweise hervorgerufen wird.In a preferred embodiment, the pen lead, in an extended state, releases a writing liquid onto the base when the hand-guided movements are carried out, which increases the structuring of the surface of the document, so that the optical detection of the hand-guided movements by means of the optical sensors direction is facilitated and a natural spelling is created via the ink typeface on the base.
Die Datenverarbeitungseinheit ist vorzugsweise in dem Schreibstiftgehäuse oder in einer externen Empfangseinheit integriert.The data processing unit is preferably in the pen housing or in an external one Integrated receiver unit.
Bei der externen Empfangseinheit handelt es sich dabei vorzugsweise um einen Computer, ein Mikrokontroller, ein Handy, einen Kreditkartenleser, ein Faxgerät oder um einen Drucker.With the external receiver unit it is preferably a computer, a microcontroller, a cell phone, a credit card reader, a fax machine or around a printer.
Die erfassten Schallsignale, die optischen Bewegungsdaten und die erfassten mehrdimensionalen Druckdaten werden vorzugsweise über eine Datenübertragungsstrecke von dem Schreibstiftgehäuse an die in externe Empfangseinheit integrierte Datenverarbeitungseinheit übertragen.The recorded sound signals, the optical movement data and the recorded multidimensional print data are preferably about a data transmission link from the pen housing transmitted to the data processing unit integrated in the external receiving unit.
Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem weist vorzugsweise eine in dem Schreibstiftgehäuse enthaltene Verschlüsselungseinheit zur Verschlüsselung von Schallsignaldaten, optischen Bewegungsdaten und Druckdaten auf.The biometric writing system according to the invention preferably has an encryption unit contained in the pen housing for encryption of sound signal data, optical movement data and print data.
Die Datenübertragungsstrecke ist dabei vorzugsweise drahtgebunden oder drahtlos.The data transmission path is included preferably wired or wireless.
Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem weist vorzugsweise einen Datenspeicher zum Abspeichern von biometrischen Referenzdaten, von Positionsdaten der Schreibbewegung und von gesprochenen Informationen auf.The biometric writing system according to the invention preferably has a data memory for storing biometric Reference data, position data of the writing movement and spoken Information on.
Die biometrischen Referenzdaten werden vorzugsweise durch die Datenverarbeitungseinheit aus den beim Schreiben und Sprechen eines Wortes erfassten Schallsignaldaten, aus optischen Bewegungsdaten und mechanischen Druckdaten berechnet und in dem Referenzdatenspeicher abgelegt.The biometric reference data is preferred through the data processing unit from when writing and speaking sound signal data recorded from a word, from optical movement data and mechanical pressure data are calculated and stored in the reference data memory stored.
Bei dem Referenzdatenspeicher handelt es sich vorzugsweise um einen Mikrochip eines Personalausweises, einer Kreditkarte, um eine Berechtigungsmagnetkarte oder um eine Speichereinheit eines Computers oder des biometrischen Schreibsystems.The reference data store is concerned it is preferably a microchip of an identity card, a credit card, an authorization magnetic card or an Storage unit of a computer or the biometric writing system.
Bei den geschriebenen und gesprochenen Wörtern und Zeichen handelt es sich vorzugsweise um Pincodes, Passwörter, Namen oder um Texte.For the written and spoken words and Characters are preferably pin codes, passwords, names or about texts.
Die Positionsdaten der Schreibbewegung werden vorzugsweise aus dem beim Schreiben eines Wortes erfassten Schallsignaldaten, optischen Bewegungsdaten und mechanischen Druckdaten berechnet und in dem Datenspeicher zur Handschriftenerkennung abgelegt.The position data of the write movement will preferably from the sound signal data recorded when writing a word, optical movement data and mechanical pressure data are calculated and stored in the data memory for handwriting recognition.
Der Referenzdatenspeicher ist dabei vorzugsweise in dem Schreibstiftgehäuse integriert.The reference data storage is included preferably integrated in the pen housing.
Die in dem externe Empfangseinheit integrierte Datenverarbeitungseinheit ist vorzugsweise an einen Referenzdatenspeicher angeschlossen.The in the external receiving unit integrated data processing unit is preferably to one Reference data memory connected.
Der externe Empfangseinheit weist bei einer bevorzugten Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems eine Leseeinheit zum Lesen eines tragbaren von biometrischen Referenzdaten auf.The external receiving unit points in a preferred embodiment of the biometric writing system a reading unit for reading a portable of biometric reference data.
Der externe Empfangseinheit ist vorzugsweise über ein Datennetzwerk an eine Datenbank mit einem Referenzdatenspeicher verbunden.The external receiving unit is preferably via a Data network to a database with a reference data store connected.
Bei dem Datennetzwerk handelt es sich vorzugsweise um das Internet.The data network is preferably the Internet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems vergleicht die Datenverarbeitungseinheit die berechneten aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten zu deren Verifikation und Identifikation.In a preferred embodiment of the biometric writing system compares the data processing unit the calculated current biometric data with the saved biometric reference data for their verification and identification.
Die Datenverarbeitungseinheit erzeugt bei weitgehender Übereinstimmung der aktuellen biometrischen Daten mit den gespei cherten Referenzdaten ein Identifikations- bzw. Verifikationsanzeigesignal.The data processing unit generates if there is broad agreement the current biometric data with the stored reference data Identification or verification display signal.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems gemäß der Erfindung erkennt die Datenverarbeitungseinheit bei vollständiger Übereinstimmung der aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten die aktuellen biometrischen Daten als Raubkopie der gespeicherten Referenzdaten und erzeugt ein entsprechendes Warnsignal.In a particularly preferred embodiment of the biometric writing system according to the invention recognizes the Data processing unit with complete agreement of the current one biometric data with the stored biometric reference data the current biometric data as a pirated copy of the saved Reference data and generates a corresponding warning signal.
Die Datenverarbeitungseinheit erzeugt bei Abweichen der aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten ein Abweichungsanzeigesignal.The data processing unit generates if the current biometric data deviate from the saved data biometric reference data a deviation indication signal.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems weist dieses mindestens einen Aktor auf, der nach Erzeugen des Identifikations- bzw. Verifikationsanzeigesignals betätigt wird.In a preferred embodiment of the biometric writing system, this has at least one actuator after generating the identification or verification display signal is operated.
Die Erfindung schafft ferner ein
Verfahren zur Generierung von personenspezifischen biometrischen
Referenzdaten mit den folgenden Schritten:
Akustisches Erfassen
von handgeführten
Schreibbewegungen, die mit einem Schreibstift auf einer Unterlage
beim Schreiben eines Zeichens, eines Wortes oder einer Wortfolge
durch eine Person durchgeführt werden,
und Erzeugen entsprechender Schallsignaldaten,
Speichern der
erzeugten Schallsignaldaten als digitales Schall-Zeitsignal,
Berechnen
eines zugehörigen
Frequenzspektrums aus den Schallsignaldaten mittels Fourier-Transformation,
Bestimmen von ersten biometrischen Referenzdaten aus der Schallintensität des digitalen Schall-Zeitsignals
mittels Merkmalsextraktion,
Bestimmen von zweiten biometrischen
Referenzdaten aus dem berechneten Frequenzspektrum des Schall-Zeitsignals
mittels Merkmalsextraktion.The invention also provides a method for generating person-specific biometric reference data with the following steps:
Acoustic detection of hand-held writing movements, which are carried out by a person when writing a character, a word or a sequence of words with a pen on a base, and generating corresponding sound signal data,
Storing the generated sound signal data as a digital sound-time signal,
Calculating an associated frequency spectrum from the sound signal data by means of Fourier transformation, determining first biometric reference data from the sound intensity of the digital sound-time signal by means of feature extraction,
Determination of second biometric reference data from the calculated frequency spectrum of the sound-time signal by means of feature extraction.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Generierung von personenspezifischen biometrischen Referenzdaten werden die Verfahrensschritte mehrmals durchgeführt und die jeweils bestimmten Referenzdaten statistisch ausgewertet, wobei die ausgewerteten Daten als personenspezifische Referenzdaten verschlüsselt und anschließend abgespeichert werden.In a preferred embodiment of the procedure for the generation of person-specific biometric The procedural steps are carried out several times and reference data statistically evaluated the respectively determined reference data, whereby the evaluated data is encrypted as person-specific reference data and subsequently can be saved.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die statistisch ausgewerteten, personenspezifischen Referenzdaten in einem Mikrochip eines Personalausweises, in einem Mikrochip einer Kreditkarte, in eine Berechtigungsmagnetkarte oder in die Speichereinheit eines Computers bzw. eines Schreibsystems abgespeichert.In a preferred embodiment, the statistically evaluated, person-specific stored reference data in a microchip of an identity card, in a microchip of a credit card, in an authorization magnetic card or in the storage unit of a computer or a writing system.
Vorzugsweise werden zusätzlich ein von der Person stammendes Sprechsignal akustisch erfasst und entsprechende Schallsignaldaten erzeugt.Preferably, an additional speech signal originating from the person is recorded acoustically and corresponding Sound signal data generated.
Darüber hinaus werden bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Generierung von personenspezifischen, biometrischen Referenzdaten die bei der durchgeführten Schreibbewegung des Schreibstiftes in mindestens einer Raumrichtung auftretenden Schreibkräfte durch Drucksensoren erfasst und entsprechend mindestens eindimensionale Schreibdruckdaten erzeugt.In addition, at a preferred embodiment of the method according to the invention for the generation of person-specific, biometric reference data the carried out at the Writing movement of the pen in at least one spatial direction occurring typists detected by pressure sensors and correspondingly at least one-dimensional Write print data generated.
Ferner werden vorzugsweise die beim Schreiben eines Zeichens, eines Wortes oder einer Zeichen-/Wortfolge mit dem Schreibstift auf der Unterlage handgeführten Schreibbewegungen optisch erfasst und entsprechende Schreibbewegungsdaten erzeugt.Also preferred are those when writing a character, a word or a character / word sequence with the Pen on the surface of the hand-held writing movements optically recorded and generates corresponding write movement data.
Die biometrischen Referenzdaten werden vorzugsweise aus der Schallintensität des digitalen Zeitschallsignals mittels Merkmalsextraktion, aus dem berechneten Frequenzspektrum des Schallzeitsignals mittels Merkmalsextraktion sowie aus den beim Schreiben und Sprechen eines Wortes erzeugten optischen Bewegungsdaten und Schreibdruckdaten bestimmt und in dem Referenzdatenspeicher als personenspezifische biometrische Referenzdaten verschlüsselt abgespeichert.The biometric reference data is preferred from the sound intensity the digital time sound signal by means of feature extraction, from which calculated frequency spectrum of the sound time signal by means of feature extraction as well as those generated when writing and speaking a word optical movement data and writing pressure data determined and in the Reference data memory is stored in encrypted form as person-specific biometric reference data.
Es erfolgt vorzugsweise eine Datenreduktion der statischen und dynamischen Schreibbewegungsdaten, der Schreibdruckdaten, der optischen Bewegungsdaten und der Schallsignaldaten mittels Clusterbildung.The data is preferably reduced static and dynamic write movement data, the write pressure data, the optical movement data and the sound signal data by means of cluster formation.
Aus den datenreduzierten Clusterdaten werden vorzugsweise Merkmalsparameter extrahiert.From the data-reduced cluster data feature parameters are preferably extracted.
Die generierten biometrischen Referenzdaten werden vorzugsweise innerhalb oder außerhalb des Schreibstiftes abgespeichert.The generated biometric reference data are preferably inside or outside the pen stored.
Die Erfindung schafft ferner ein
Verfahren zur Verifikation einer Person mit den folgenden Schritten, nämlich akustisches
Erfassen von handgeführten Schreibbewegungen,
die mit einem Schreibstift auf einer Unterlage beim Schreiben eines
Zeichens, eines Wortes oder einer Wortfolge durch die Person durchgeführt werden,
und Erzeugen entsprechender Schallsignaldaten, Speichern der erzeugten
Schallsignaldaten als digitales Schall-Zeitsignal,
Berechnen
eines zugehörigen
Frequenzspektrums aus dem Schall-Zeitsignal
mittels Fourier-Transformation,
Bestimmen von ersten aktuellen
biometrischen Daten aus der Schallintensität des digitalen Zeitschallsignals
mittels Merkmalsextraktion,
Bestimmen von zweiten aktuellen
biometrischen Daten aus dem berechneten Frequenzspektrum des Schall-Zeitsignals
mittels Merkmalsextraktion, und
Vergleichen der aktuellen biometrischen
Daten mit gespeicherten biometrischen Referenzdaten der Person zur
Verifikation, ob die aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten
biometrischen Referenzdaten der Person weitgehend übereinstimmen.The invention also provides a method for verifying a person with the following steps, namely acoustic detection of hand-held writing movements which are carried out with a pen on a base when the person is writing a character, a word or a sequence of words, and generation of corresponding sound signal data, Storing the generated sound signal data as a digital sound-time signal,
Calculating an associated frequency spectrum from the sound-time signal by means of Fourier transformation,
Determining first current biometric data from the sound intensity of the digital time-sound signal by means of feature extraction,
Determining second current biometric data from the calculated frequency spectrum of the sound-time signal by means of feature extraction, and
Comparing the current biometric data with stored biometric reference data of the person to verify whether the current biometric data largely agree with the stored biometric reference data of the person.
Dabei werden vorzugsweise zusätzlich ein von der Person stammendes Sprechsignal akustisch erfasst und entsprechende Schallsignaldaten erzeugt.In this case, one of the speech signal originating from the person is recorded acoustically and corresponding Sound signal data generated.
Die Erfindung schafft ferner ein
Verfahren zur Identifikation einer Person mit den folgenden Schritten,
nämlich
akustisches Erfassen von handgeführten
Schreibbewegungen, die mit einem Schreibstift auf einer Unterlage
beim Schreiben eines Zeichens, eines Wortes oder einer Wortfolge
durch eine Person durchgeführt
werden, und Erzeugen entsprechender Schallsignaldaten,
Speichern
der erzeugten Schallsignaldaten als digitales Schall-Zeitsignal,
Berechnen
eines zugehörigen
Frequenzspektrums aus dem Schall-Zeitsignals
mittels Fourier-Transformation,
Bestimmen von ersten aktuellen
biometrischen Daten aus der Schallintensität des digitalen Schall-Zeitsignals
mittels Merkmalsextraktion,
Bestimmen von aktuellen zweiten
biometrischen Daten aus dem berechneten Frequenzspektrum des Schall-Zeitsignals
mittels Merkmalsextraktion,
Vergleichen der aktuellen biometrischen
Daten mit gespeicherten biometrischen Referenzdaten einer Vielzahl
von Personen zur Identifikation, ob die aktuellen biometrischen
Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten einer der
gespeicherten Personen weitgehend übereinstimmen.The invention furthermore provides a method for identifying a person with the following steps, namely acoustic detection of hand-guided writing movements which are carried out by a person with a pen on a base when writing a character, a word or a sequence of words, and generating corresponding sound signal data,
Storing the generated sound signal data as a digital sound-time signal,
Calculating an associated frequency spectrum from the sound-time signal by means of Fourier transformation,
Determining first current biometric data from the sound intensity of the digital sound-time signal by means of feature extraction,
Determining current second biometric data from the calculated frequency spectrum of the sound-time signal by means of feature extraction,
Comparing the current biometric data with stored biometric reference data of a large number of people to identify whether the current biometric data largely correspond to the stored biometric reference data of one of the stored people.
Dabei wird vorzugsweise zusätzlich ein von der Person stammendes Sprechsignal akustisch erfasst und entsprechende Schallsignaldaten erzeugt.It is preferably an additional speech signal originating from the person is recorded acoustically and corresponding Sound signal data generated.
Die Erfindung schafft ferner ein
Verfahren zur Handschriftenerkennung und/oder Handskizzenerkennung
mit den folgenden Schritten, nämlich
akustisches
Erfassen von handgeführten
Schreibbewegungen, die mit einem Schreibstift auf einer Unterlage
beim Schreiben oder Skizzieren eines Zeichens, eines Wortes oder
einer Wortfolge durch eine Person ausgeführt werden, und Erzeugen entsprechender Schallsignaldaten,
Speichern
der erzeugten Schallsignaldaten als digitales Schall-Zeitsignal,
Berechnen
eines zugehörigen
Frequenzspektrums aus den Schallsignaldaten mittels Fourier-Transformation, Bestimmen
von ersten aktuellen akustischen Daten aus der Schallintensität des digitalen Schall-Zeitsignals
mittels Merkmalsextraktion zur Datenreduktion,
Bestimmen von
aktuellen zweiten akustischen Daten zum Berechnen des Frequenzspektrums
des Schall-Zeitsignals mittels Merkmalsextraktion zur Datenreduktion,
Berechnen
einer Folge von Merkmalsvektoren aus den akustischen Daten,
Vergleichen
der Folge von Merkmalsvektoren mit gespeicherten personenspezifischen
Referenzmerkmalsvektoren, Selektieren einer Folge von Referenzmerkmalsvektoren,
die von den jeweiligen Merkmalsvektoren die geringste Abweichung
aufweisen,
Ermitteln des Zeichens, des Wortes oder der Wortfolge
aus der Folge selektierter Referenzmerkmalsvektoren mittels statistischer,
konnektionistischer und wissensbasierter Verfahren.The invention also provides a method for recognizing handwriting and / or recognizing sketches with the following steps, namely
acoustic detection of hand-held writing movements which are carried out with a pen on a base when a person is writing or sketching a character, a word or a sequence of words, and generating corresponding sound signal data,
Storing the generated sound signal data as a digital sound-time signal,
Calculating an associated frequency spectrum from the sound signal data by means of Fourier transformation, determining first current acoustic data from the sound intensity of the digital sound-time signal by means of feature extraction for data reduction,
Determining current second acoustic data for calculating the frequency spectrum of the sound-time signal by means of feature extraction for data reduction,
Compute a sequence of feature vectors the acoustic data,
Comparing the sequence of feature vectors with stored person-specific reference feature vectors, selecting a sequence of reference feature vectors which have the smallest deviation from the respective feature vectors,
Determination of the character, the word or the word sequence from the sequence of selected reference feature vectors using statistical, connectionistic and knowledge-based methods.
Vorzugsweise wird zusätzlich ein von der Person stammendes Sprechsignal akustisch erfasst, und es werden entsprechende Schallsignaldaten erzeugt.Preferably, an additional speech signal from the person acoustically detected, and it corresponding sound signal data are generated.
Die beim Schreiben oder Skizzieren eines Zeichens, eines Wortes oder einer Zeichen-/Wortfolge mit dem Schreibstift auf der Unterlage handgeführten Schreibbewegungen werden vorzugsweise zusätzlich optisch erfasst und entsprechende Positionsdaten erzeugt.The one when writing or sketching a character, a word or a character / word sequence with the Writing pen on the pad will be hand-guided writing movements preferably additionally optically recorded and corresponding position data generated.
Vorzugsweise werden zusätzlich die bei der durchgeführten Schreibbewegung des Schreibstiftes in mindestens einer Raumrichtung auftretenden Kräfte durch Drucksensoren erfasst und entsprechende, mindestens eindimensionale Schreibdruckdaten erzeugt.Preferably, the at the performed Writing movement of the pen in at least one spatial direction forces occurring detected by pressure sensors and corresponding, at least one-dimensional Write print data generated.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Handschriftenerkennung und/oder Handskizzenerkennung wird das Zeichen, das Wort oder die Wortfolge aus der Folge selektierter Referenzmerkmalsvektoren, aus den Positionsdaten und aus den Schreibdruckdaten mittels statistischer, konnektionistischer und wissensbasierter Verfahren ermittelt.In a preferred embodiment of the method according to the invention for handwriting recognition and / or hand sketch recognition, the character the word or the word sequence from the sequence of selected reference feature vectors, from the position data and from the writing pressure data by means of statistical, connectionistic and knowledge-based procedures.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das ermittelte Zeichen der ausführenden Person zu deren Kontrolle optisch und/oder akustisch rückgemeldet.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention become the ascertained symbol of the person carrying out the control optically and / or acoustically reported.
Die generierten personenspezifischen Referenzdaten werden vorzugsweise zur Ermittlung psychologischer und/oder physiologischer Merkmale der Person ausgewertet.The generated person-specific Reference data are preferably used to determine psychological and / or physiological characteristics of the person are evaluated.
Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem ist vielfach einsetzbar.The biometric writing system according to the invention can be used in many ways.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das biometrische Schreibsystem als Computereingabeeinrichtung verwendet.In a preferred embodiment becomes the biometric writing system as a computer input device used.
Bei einer alternativen Verwendung wird das erfindungsgemäß Schreibsystem als Spracheingabeeinrichtung, insbesondere als Diktiergerät, verwendet.With an alternative use becomes the writing system according to the invention used as a voice input device, in particular as a dictation machine.
Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem wird vorzugsweise zur Erkennung neuromotorischer Bewegungsstörungen einer Person verwendet.The biometric writing system according to the invention is preferably used to detect neuromotor movement disorders Person used.
Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem wird ferner vorzugsweise als Therapiesystem zur Behebung neuromotorischer Bewegungsstörungen einer Person eingesetzt.The biometric writing system according to the invention is also preferably used as a therapy system for remedying neuromotor movement disorders used by one person.
Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem wird ferner vorzugsweise als graphologisches System zur Ermittlung psychologischer/physiologischer Merkmale einer Person verwendet.The biometric writing system according to the invention is also preferably used as a graphological system for determination psychological / physiological characteristics of a person.
Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem wird vorzugsweise als Schulungssystem zur Erlernen von Schreiben eingesetzt.The biometric writing system according to the invention is preferably used as a training system for learning to write used.
Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem wird vorzugsweise als Schulungssystem zum Erlernen einer Sprache verwendet.The biometric writing system according to the invention is preferably used as a training system for learning a language used.
Des Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Personenidentifikation, zur Personenverifikation, zur Generierung biometrischer Referenzdaten sowie zur Handschriften- und Handskizzenerkennung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.Furthermore, preferred embodiments of the biometric writing system according to the invention and the method according to the invention for personal identification, for personal verification, for generation biometric reference data as well as for handwriting and sketch recognition with reference to the attached Figures for explanation Features essential to the invention are described.
Es zeigen:Show it:
Der Schreibstift
Wie in
Neben dem Mikrofon
Bei dem Mikrofon
Die Schreibstiftmine gibt im ausgefahrenen Zustand
auf die Unterlage
Die Datenverarbeitungseinheit
Die durch das Mikrofon
Das in
Die in dem lokalen Rechner
Erkennt die Datenverarbeitungseinheit
Die gespeicherten personenspezifischen
biometrischen Referenzdaten werden zunächst durch das erfindungsgemäße biometrische
Schreibsystem
Beim Schreiben bzw. bei der Bewegung
des Schreibstiftes auf der Unterlage
Beim Schreiben des Schreibstiftes
gibt das Mikrofon
Die biometrischen Merkmale der Schreibdynamik
der Person werden aus der zeitlichen Änderung der akustischen Mikrofonsignale
und/oder der Amplituden ausgewählter
spektraler Linien ermittelt. Da für die Generierung biometrischer
Referenzdaten nur die Dynamik der aufgenommenen Schallsignale ausgewertet
wird, ist der Einfluss unterschiedlicher Rauhigkeiten der Unterlage
Die Abbildungsoptik umfasst eine
optische Linse
Die optische Sensoreinrichtung
Die in
Bei der in
Das in den
Bei der Personenidentifikation werden die aktuellen biometrischen Daten mit gespeicherten biometrischen Referenzdaten einer Vielzahl von Personen verglichen und diejenige Person selektiert, deren biometrische Referenzdaten mit den aktuellen biometrischen Daten am besten übereinstimmen.When identifying people the current biometric data with stored biometric Reference data compared to a large number of people and that Person selected whose biometric reference data with the current best match biometric data.
Neben der Personenverifikation und
Personenidentifikation kann das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem
zusätzlich
auch zur Handschriftenerkennung und/oder Handskizzenerkennung eingesetzt
werden.
In einem weiteren Schritt werden erste aktuelle akustische Daten aus der Schallintensität des digitalen Schallzeitsignals mittels Merkmalsextraktion zur Datenreduktion bestimmt. Aus dem berechneten Frequenzspektrum des Schallzeitsignals werden ebenfalls mittels Merkmalsextraktion aktuelle zweite akustische Daten bestimmt. Auch dieser Schritt dient vor allem der Datenreduktion. Aus den akustischen Daten werden schließlich eine Folge von Merkmalsvektoren berechnet, und diese berechneten Merkmalsvektoren werden mit gespeicherten personenspezifischen Referenzmerkmalsvektoren in einem Mustervergleich verglichen. Es wird daraufhin eine Folge von Referenzmerkmalsvektoren, die von den jeweiligen Merkmalvektoren die geringste Abweichung aufweisen, selektiert. Aus der Folge selektierter Referenzmerkmalsvektoren werden mittels statistischer, konnektionistischer und wissensbasierter Verfahren das geschriebene Zeichen, das geschriebene Wort oder die geschriebene Wortfolge ermittelt.In a further step first current acoustic data from the sound intensity of the digital Sound time signal by means of feature extraction for data reduction certainly. From the calculated frequency spectrum of the sound time signal are also current second acoustic by means of feature extraction Data determined. This step also primarily serves to reduce data. The acoustic data finally become a sequence of feature vectors calculated, and these calculated feature vectors are also stored person-specific reference feature vectors in a pattern comparison compared. There will then be a sequence of reference feature vectors, the smallest deviation from the respective feature vectors have selected. From the sequence of selected reference feature vectors using statistical, connectionistic and knowledge-based methods the written character, the written word or the written one Word order determined.
Bei den statistischen Verfahren handelt es sich beispielweise um Hidden-Markow-Modelle zur Erkennung eines größeren Vokabulars. Bei den konnektionistischen Verfahren werden vor allem neuronale Netzwerkmodelle zur Erkennung eines begrenzten Vokabulars eingesetzt. Bei den wissensbasierten Verfahren handelt es sich beispielsweise um Fuzzy-Logic-Modelle. Die Referenzmerkmalsvektoren werden bei der Stellung des Schreibsystems systemspezifisch und vor dem Einsatz des Systems personenspezifisch durch wiederholtes handschriftliches Schreiben eines Trainingstextes erzeugt und abgespeichert. Über längere Einsatzzeiten werden die Referenzmerkmalsvektoren der Person adaptiv und automatisch über neu geschriebene Zeichen und Wörter aktualisiert. Alle Verfahren basieren auf akustischen Modellen von Zeichen, Buchstaben, Silben und Wörtern des Vokabulars einer Sprache in Lautschrift. Die Lautschrift des Vokabulars einer Sprache wird durch Lautelemente, d.h. kurze, lautliche Einheiten (Allophone) des Schreibgeräusches gebildet. Jedes Wort des Vokabulars wird als Folge von Allophonen gespeichert. Die akustischen Modelle ermitteln aus dem Vokabular in Lautschrift mehrere Wortkandidaten, die mit der größten Wahrscheinlichkeit zu der akustischen Symbolfolge gehören. Die Wahrscheinlichkeit für jedes Wort wird dabei über die HMM (Hidden-Markow-Modelle) oder die Neuro-Fuzzy-Systeme bestimmt. Der wahrscheinlichste Wortkandidat wird über eine Schwellenwertentscheidung oder über ein Wortfolgestatistikmodell bzw. Sprachmodell bestimmt. Das ermittelte Zeichen wird anschließend beispielsweise als formatierter Text oder als handschriftlicher Text ausgegeben. Zur Erhöhung der Erkennungssicherheit wird vorzugsweise zusätzlich das geschriebene Zeichen oder Wort durch die Person ausgesprochen und durch das Mikrofon akustisch erfasst. Daneben werden die Positionsdaten der handgeführten Schreibbewegung optisch erfasst. Eine weitere Erhöhung der Sicherheit wird erreicht durch Erfassung der beim Schreiben des Wortes auftretenden Schreibdruckdaten.The statistical procedure is concerned it is, for example, hidden Markow models for recognizing a larger vocabulary. The connectionist methods are primarily neuronal Network models used to recognize a limited vocabulary. The knowledge-based processes are, for example around fuzzy logic models. The reference feature vectors are at the position of the writing system, system-specific and before use the system person-specific by repeated handwritten Writing a training text generated and saved. Over longer periods of use the person's reference feature vectors become adaptive and automatically new written characters and words updated. All processes are based on acoustic models from Vocabulary one characters, letters, syllables and words Speech in speech. The phonetic transcription of a language's vocabulary through sound elements, i.e. short, phonetic units (allophones) the writing noise educated. Every word of the vocabulary is used as a sequence of allophones saved. The acoustic models determine from the vocabulary in phonetic transcription several word candidates who are most likely belong to the acoustic symbol sequence. The probability for each Word is about the HMM (Hidden Markow models) or the neuro-fuzzy systems. The most likely word candidate is through a threshold decision or about a Word order statistical model or language model determined. That determined Character then becomes, for example output as formatted text or handwritten text. To increase The written character is preferably added to the security of recognition or word pronounced by the person and by the microphone acoustically recorded. In addition, the position data of the hand-held writing movement optically recorded. A further increase in security is achieved through Acquisition of the writing pressure data occurring when writing the word.
Die durch das erfindungsgemäße Schreibsystem
Ein weiteres interessantes Anwendungsgebiet
besteht in dem Einsatz des biometrischen Schreibsystems
Die
Die
Die
Die
Die
Das erfindungsgemäße Schreibsystem
Das erfindungsgemäß biometrische Schreibsystem
Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem
- 11
- biometrisches Schreibsystembiometric writing system
- 22
- Schreibstiftpen
- 33
- SchreibstiftgehäusePen housing
- 44
- Unterlagedocument
- 55
- Mikrofonmicrophone
- 66
- Klangkörperorchestras
- 77
- LuftschallkammerAirborne sound chamber
- 88th
- Schalldämmungsoundproofing
- 99
- Verschlusseinrichtungclosure device
- 1010
- Leitungmanagement
- 1111
- DatenverarbeitungseinheitData processing unit
- 1212
- SpeicherStorage
- 1313
- Leitungencables
- 1414
- optische Sensoreinrichtungoptical sensor device
- 1515
- Leitungencables
- 1616
- Leitungencables
- 1717
- Verschlüsselungseinheitencryption unit
- 1818
- DatenübertragungsstreckeData transmission link
- 1919
- DatenverarbeitungseinheitData processing unit
- 2020
- lokaler Rechnerlocal computer
- 2121
- SpeicherStorage
- 2222
- Anzeigeeinrichtungdisplay
- 2323
- Leitungmanagement
- 2424
- Leitungmanagement
- 2525
- Leitungmanagement
- 2626
- Leseeinheitreader
- 2727
- Steuerleitungcontrol line
- 2828
- Aktoractuator
- 2929
- Leitungmanagement
- 3030
- Netzwerknetwork
- 3131
- DatenbankDatabase
- 3232
- Lautsprecherspeaker
- 3333
- optische Sensoreinrichtungoptical sensor device
- 3434
- Sensoreinrichtungsensor device
- 3535
- Leitungmanagement
- 3636
- akustische Feedback-Einrichtungenacoustic Feedback devices
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AU2003273397A AU2003273397A1 (en) | 2002-09-04 | 2003-09-04 | Biometric acoustic writing system and method for identifying individuals and recognizing handwriting by using biometric data |
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EP03755552A EP1535237A1 (en) | 2002-09-04 | 2003-09-04 | Biometrisches akustisches schreibsystem und verfahren zur personenidentifikation und handschriftenerkennung mittels biometrischer daten |
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DE10241328A DE10241328B4 (en) | 2002-09-04 | 2002-09-04 | Biometric, acoustic writing system and method, and use thereof |
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---|---|
DE (1) | DE10241328B4 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005109309A1 (en) * | 2004-05-08 | 2005-11-17 | Rolls-Royce Plc | A device and method for use in the verification of handwriting |
DE102008037487A1 (en) | 2008-10-28 | 2010-04-29 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Method and device for recording and diagnosing neuromotor disorders |
DE102011052331A1 (en) | 2011-08-01 | 2013-02-07 | Karlsruher Institut für Technologie | Writing device has cartridge that is pressed on writing pad or moved back into housing when trigger mechanism is pressed or when high clamping force of one or more fingers on triggering mechanism is released |
DE102018107409A1 (en) | 2018-03-28 | 2019-10-02 | Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover | Method for recognizing handwritten characters, preferably during writing, and writing instrument for detecting handwritten characters |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE420170C (en) * | 1922-07-06 | 1925-10-19 | Klaxon Ges M B H | Electric signal horn |
DE3228968C2 (en) * | 1982-08-03 | 1984-10-11 | Friedrich Dr. phil. 8000 München Hagemeyer | Process for the continuous recognition of handwritten characters and a device for carrying out the process |
US5546565A (en) * | 1993-06-21 | 1996-08-13 | Casio Computer Co., Ltd. | Input/output apparatus having a pen, and method of associating and processing handwritten image data and voice data |
DE19856296B4 (en) * | 1998-12-07 | 2014-01-23 | Ipcom Gmbh & Co. Kg | Telecommunication terminal with character recognition |
AU6980300A (en) * | 1999-12-08 | 2001-06-18 | Winrich Hoseit | Pen and a method for clearly identifying a user for a certain application |
DE10019165A1 (en) * | 2000-04-12 | 2001-10-18 | Arman Emami | Portable digital pen for data input, recording and processing, especially for text input and processing, is able to work with text or data written down on all manner of surfaces, even the back of a hand or on someone's trousers |
-
2002
- 2002-09-04 DE DE10241328A patent/DE10241328B4/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005109309A1 (en) * | 2004-05-08 | 2005-11-17 | Rolls-Royce Plc | A device and method for use in the verification of handwriting |
US7400286B2 (en) | 2004-05-08 | 2008-07-15 | Rolls-Royce Plc | Device and method for use in the verification of handwriting |
DE102008037487A1 (en) | 2008-10-28 | 2010-04-29 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Method and device for recording and diagnosing neuromotor disorders |
EP2182423A2 (en) | 2008-10-28 | 2010-05-05 | Karlsruher Institut für Technologie | Writing device |
DE102011052331A1 (en) | 2011-08-01 | 2013-02-07 | Karlsruher Institut für Technologie | Writing device has cartridge that is pressed on writing pad or moved back into housing when trigger mechanism is pressed or when high clamping force of one or more fingers on triggering mechanism is released |
DE102011052331B4 (en) * | 2011-08-01 | 2016-11-17 | Karlsruher Institut für Technologie | Writing instrument with mechanical correction of the clamping forces |
DE102018107409A1 (en) | 2018-03-28 | 2019-10-02 | Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover | Method for recognizing handwritten characters, preferably during writing, and writing instrument for detecting handwritten characters |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10241328B4 (en) | 2005-12-22 |
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