RU2375958C1

RU2375958C1 - Device for papillary pattern registration

Info

Publication number: RU2375958C1
Application number: RU2008112970/14A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Баженов (RU); Сергей Александрович Баженов; Владимир Юльевич Гудков (RU); Владимир Юльевич Гудков; Сергей Викторович Иштеряков (RU); Сергей Викторович Иштеряков; Николай Васильевич Лыткин (RU); Николай Васильевич Лыткин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "СОНДА Технолоджи"
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-12-20
Also published as: RU2008112970A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to devices for papillary pattern registration and can be used in systems of access limiting for identification of personality by finger prints. Device contains set of two prisms, each of which is located between light source and projection system and is optically connected with them, successively placed and optically connected to each other for each of the prisms light source, projection system and system of photoreceiving elements, electrically connected to processing unit. Prism sides, perceiving finger prints, are located relative to each other in such way, that their longitudinal symmetry axes cross at angle lying within the range 60-120 degrees, also there is a system for control of coincidence of pressed to prisms fingers of personality's left and right hands.

EFFECT: application of claimed invention allows to obtain possibility of simultaneous registration of prints of any coinciding fingers of personality's left and right hands with possibility to control finger coincidence.

7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для регистрации папиллярного узора и может быть использовано в системах ограничения доступа к защищаемому объекту для идентификации личности по отпечаткам пальцев.The invention relates to devices for registering a papillary pattern and can be used in systems for restricting access to a protected object for fingerprint identification.

Прежде чем переходить к описанию аналогов и прототипа, необходимо отметить следующее. В системах ограничения доступа, в отличие от полицейских дактилоскопических систем, принято использовать отпечатки одноименных пальцев левой и правой рук, например, больших пальцев, средних пальцев, указательных и т.д. Такой же подход принят и при оформлении паспортов личности, содержащих биометрические параметры (рисунки папиллярных узоров), сохраняемые в контроллере, расположенном на одной из страниц паспорта. Кроме того, снятие отпечатков с одноименных пальцев позволяет сократить время процедуры при большом потоке людей, например, в аэропортах или при паспортизации населения.Before proceeding to the description of analogues and prototype, the following should be noted. In access restriction systems, unlike police fingerprint systems, it is customary to use the fingerprints of the same finger of the left and right hands, for example, thumbs, middle fingers, index fingers, etc. The same approach was adopted when issuing identity cards containing biometric parameters (papillary patterns) stored in the controller located on one of the pages of the passport. In addition, fingerprinting of the same name allows you to reduce the time of the procedure with a large flow of people, for example, at airports or during the passportization of the population.

Известна оптическая дактилоскопическая система (патент US 4792226, МПК G06K 9/24, опубл. 20.12.1988 г.) включающая оптический и обрабатывающий блоки, видеомонитор, терминал данных и принтер. Оптический блок включает призму оттисков и множество индивидуальных дактилоскопических призм с желобками приема пальцев различных размеров. Оптика отбора изображений избирательно распространяет изображения отпечатков пальцев от одной из индивидуальных призм или призмы оттисков на видеокамеру. К камере присоединен видеомонитор, предоставляющий отображение в реальном времени отпечатков, с которых создаются изображения. Цифровые характеристики изображения могут сохраняться в памяти для всех десяти индивидуальных отпечатков пальцев и отпечатков оттисков обеих рук. Демографическая информация о личности вводится через терминал данных, а затем совместно с изображением отпечатков может быть распечатана на стандартной карточке или карточке заявителя с помощью принтера.Known optical fingerprint system (patent US 4792226, IPC G06K 9/24, publ. 12/20/1988) including optical and processing units, video monitor, data terminal and printer. The optical unit includes a prism of prints and many individual fingerprint prisms with finger receiving grooves of various sizes. Image picking optics selectively distributes fingerprint images from one of the individual prisms or print prisms to the camcorder. A video monitor is attached to the camera, providing real-time display of the prints from which images are created. Digital image characteristics can be stored in memory for all ten individual fingerprints and fingerprints of both hands. Personal demographic information is entered through the data terminal, and then, together with the image of the prints, it can be printed on a standard card or the applicant's card using a printer.

Эта система, предназначенная для полицейских подразделений, имеет сложное, а поэтому и дорогостоящее конструктивное исполнение оптического блока (набор призм, фиг.4 патента), в связи с чем его использование в системах ограничения доступа экономически невыгодно.This system, designed for police units, has a complex and therefore expensive design of the optical unit (a set of prisms, FIG. 4 of the patent), and therefore its use in access restriction systems is economically disadvantageous.

Известно устройство для регистрации папиллярного узора (патент RU 2265396, МПК A61B 5/117, опубл. 10.12.2005 г.), содержащее оптически связанные источник света, призму с входной, выходной и воспринимающей гранями и систему фотоприемных элементов, связанную электрически с блоком обработки информации. При этом на воспринимающую грань призмы жестко установлен дополнительный оптический элемент в виде пластины, нижняя поверхность которой, контактирующая с воспринимающей гранью призмы, выполнена плоской, а верхняя имеет гребнеобразную форму, в вершинах гребней дополнительного оптического элемента выполнены продольные канавки, а углы между осями соседних впадин гребнеобразной поверхности составляют 0-25 градусов и на площадь контакта между дополнительным оптическим элементом и воспринимающей гранью призмы нанесен слой оптически прозрачного вещества, имеющего показатель преломления, близкий к показателям преломления призмы и дополнительного оптического элемента. Впадины гребнеобразной поверхности могут быть выполнены в виде цилиндрических желобков (для размещения в них пальцев).A device for registering a papillary pattern (patent RU 2265396, IPC A61B 5/117, publ. 10.12.2005), containing optically coupled light source, a prism with input, output and receiving faces and a system of photodetector elements electrically connected to the processing unit information. In this case, an additional optical element in the form of a plate is rigidly mounted on the receiving face of the prism, the lower surface of which is in contact with the receiving face of the prism is flat and the upper has a comb-like shape, longitudinal grooves are made at the tops of the ridges of the additional optical element, and the angles between the axes of adjacent depressions a comb-like surface is 0-25 degrees and an optically transparent layer is deposited on the contact area between the additional optical element and the receiving face of the prism a substance having a refractive index close to that of a prism and an additional optical element. The hollows of the ridge-shaped surface can be made in the form of cylindrical grooves (for placing fingers in them).

Это устройство имеет более простую конструкцию по сравнению с предыдущей системой, однако и ему присущ существенный недостаток. Гребнеобразная поверхность устройства предназначена для одновременного размещения на ней четырех пальцев руки (указательного, среднего, безымянного и мизинца). Снятие отпечатков одноименных пальцев левой и правой рук личности с помощью данного устройства затруднено, поскольку гребнеобразная поверхность ограничена по ширине. Устройством можно снять отпечатки (поочередно) больших, указательных и средних пальцев обеих рук, а снятие отпечатков с безымянных пальцев и мизинцев невозможно. Это и является недостатком устройства.This device has a simpler design than the previous system, but it also has a significant drawback. The comb-shaped surface of the device is designed to simultaneously place four fingers on it (index, middle, ring and little fingers). The fingerprints of the same name fingers of the left and right hands of a person with the help of this device is difficult, because the comb-like surface is limited in width. The device can take fingerprints (alternately) of the thumb, forefinger and middle finger of both hands, and fingerprinting with ring fingers and little fingers is not possible. This is a disadvantage of the device.

Известно устройство для регистрации папиллярного узора (патент RU 2311678, МПК A61B 5/117, опубл. 27.11.2007 г.), содержащее набор призм, расположенный между источником света и проекционной системой и оптически связанный с ними, последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света, проекционная система и система фотоприемных элементов, электрически связанная с блоком обработки изображений, при этом воспринимающие грани призм имеют канавку для размещения пальца. Каждая из призм установлена в жестких направляющих элементах, обеспечивающих возможность ее независимого относительно других призм перемещения вдоль оси канавки. Это устройство выбрано в качестве прототипа.A device for registering a papillary pattern (patent RU 2311678, IPC A61B 5/117, publ. 11/27/2007) containing a set of prisms located between a light source and a projection system and optically connected with them, sequentially located and optically connected with each other a light source, a projection system and a system of photodetector elements, electrically connected to the image processing unit, while the receiving edges of the prisms have a groove for accommodating a finger. Each of the prisms is installed in rigid guiding elements, providing the possibility of its independent relative to other prisms of movement along the axis of the groove. This device is selected as a prototype.

Данному устройству присущ тот же недостаток, что и предыдущему: невозможно снять одновременно отпечатки некоторых одноименных пальцев левой и правой рук личности (безымянного и мизинца).This device has the same drawback as the previous one: it is impossible to simultaneously take fingerprints of the same fingers of the left and right hands of the person (nameless and little fingers).

Задачей, решаемой изобретением, является создание такого устройства для регистрации папиллярного узора, которое было бы простым в конструктивном исполнении и позволяло бы получать без затруднений одновременно отпечатки любых одноименных пальцев левой и правой рук личности с возможностью контроля одноименности пальцев.The problem solved by the invention is the creation of such a device for registering a papillary pattern, which would be simple in design and would be able to simultaneously obtain fingerprints of the same name fingers of the left and right hands of the person with the ability to control fingers of the same name.

Достигается это тем, что в устройстве для регистрации папиллярного узора, состоящем из двух блоков, каждый из которых содержит последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света, призму, проекционную систему и систему фотоприемных элементов, электрически связанную с блоком обработки изображений, оси симметрии воспринимающих отпечатки пальцев граней призм пересекаются под углом 60-120 градусов.This is achieved by the fact that in the device for registering a papillary pattern, consisting of two blocks, each of which contains a light source, a prism, a projection system, and a photodetector system, electrically connected to the image processing unit, and the symmetry axis fingerprints of the faces of the prisms intersect at an angle of 60-120 degrees.

Кроме того, устройство дополнительно содержит систему для контроля одноименности пальцев левой и правой рук, прикладываемых к воспринимающим граням призм.In addition, the device further comprises a system for monitoring the similarity of the fingers of the left and right hands applied to the receiving edges of the prisms.

Кроме того, в качестве системы для контроля одноименности пальцев левой и правой рук используется фотокамера.In addition, the camera is used as a system for controlling the same fingers of the left and right hands.

Кроме того, на воспринимающих гранях призм выполнены канавки конической формы.In addition, conical grooves are made on the receiving faces of the prisms.

Кроме того, расширение канавки конической формы происходит в сторону дистальной фаланги пальца.In addition, the expansion of the conical-shaped groove occurs toward the distal phalanx of the finger.

Кроме того, на воспринимающих гранях призм выполнены канавки цилиндрической формы.In addition, cylindrical grooves are made on the receiving faces of the prisms.

Кроме того, в каждой из канавок на участке, охватывающем окончание дистальной фаланги пальца, продольная образующая поверхности канавки имеет криволинейную форму.In addition, in each of the grooves in the area covering the end of the distal phalanx of the finger, the longitudinal generatrix of the surface of the groove has a curved shape.

Суть изобретения поясняется фиг.1-3, на которых приведены функциональная схема устройства и взаимное расположение воспринимающих граней призм на лицевой панели корпуса устройства.The essence of the invention is illustrated in figures 1-3, which shows the functional diagram of the device and the relative position of the receiving edges of the prisms on the front panel of the device.

Устройство для регистрации папиллярного узора содержит два блока, каждый из которых содержит призму 2 (см. фиг.2), расположенную между источником света 1 и проекционной системой 3 и оптически связанную с ними. Источник света 1, призма 2, проекционная система 3 и система фотоприемных элементов 4 установлены последовательно и оптически связаны между собой, а система фотоприемных элементов 4 электрически связана кабелем 5 с блоком обработки 6 изображений. Призма 2 жестко установлена с помощью, например, кронштейнов 7 в блоке на жестком основании 8 корпуса устройства (корпус на фиг.1 и 3 не показан). Воспринимающая отпечатки пальцев грань 9 призмы 2 может быть плоской, а может иметь канавки различной формы (цилиндрической, конической) для размещения в них пальцев 10. На фиг.1 показана в качестве примера коническая канавка 11, расширяющаяся в сторону дистальной фаланги пальца 10, сопряженная с криволинейной поверхностью 12 (сферической или параболической), охватывающей окончание дистальной фаланги пальца 10. Такая форма канавки позволяет получить наиболее полный охват рисунка папиллярных узоров пальца 10, в особенности большого. Воспринимающие отпечатки пальцев грани 9 призм 2 (см. фиг.2) расположены друг относительно друга таким образом, что их продольные оси симметрии α и β пересекаются под углом γ, заключенным в диапазоне 60-120 градусов. На фиг.2 показано такое расположение призм 2 на лицевой панели 13 корпуса устройства. Дополнительно в устройстве содержится система 14, предназначенная для контроля одноименности прикладываемых к воспринимающим граням 9 призм 2 пальцев левой и правой рук, в качестве которой может быть использована фото- или телекамера. Она может быть размещена над воспринимающей гранью 9, как показано на фиг.1 и 3. Значение угла γ выбирается в зависимости от этнических или возрастных особенностей строения кистей рук конкретной группы лиц.The device for registering a papillary pattern contains two blocks, each of which contains a prism 2 (see figure 2), located between the light source 1 and the projection system 3 and optically connected with them. The light source 1, prism 2, the projection system 3 and the system of photodetector elements 4 are installed in series and optically connected, and the system of photodetector elements 4 is electrically connected by cable 5 to the image processing unit 6. The prism 2 is rigidly mounted using, for example, brackets 7 in a block on a rigid base 8 of the device body (the body of FIGS. 1 and 3 is not shown). The fingerprint-receiving facet 9 of the prism 2 may be flat, and may have grooves of various shapes (cylindrical, conical) to accommodate the fingers 10. FIG. 1 shows as an example a conical groove 11 extending toward the distal phalanx of the finger 10, conjugated with a curved surface 12 (spherical or parabolic), covering the end of the distal phalanx of the finger 10. This shape of the groove allows you to get the most complete coverage of the pattern of papillary patterns of the finger 10, especially the big one. The fingerprints of the face 9 of the prisms 2 (see FIG. 2) are located relative to each other so that their longitudinal axis of symmetry α and β intersect at an angle γ enclosed in the range of 60-120 degrees. Figure 2 shows such an arrangement of prisms 2 on the front panel 13 of the device. Additionally, the device contains a system 14, designed to control the sameness applied to the receiving faces 9 of the prisms 2 fingers of the left and right hands, which can be used as a camera or camera. It can be placed above the receiving face 9, as shown in Figs. 1 and 3. The value of the angle γ is selected depending on the ethnic or age-related structural features of the hands of a particular group of persons.

Работает заявляемое устройство следующим образом.The claimed device operates as follows.

Одноименные пальцы 10 руки располагают на воспринимающих гранях призм 2, после чего производят собственно регистрацию папиллярного узора, принцип которой описан ниже.The fingers of the same name 10 hands are placed on the receiving edges of the prisms 2, after which the actual registration of the papillary pattern is carried out, the principle of which is described below.

Свет от источника 1 (показан стрелками) входит в призму 2 через входную грань (нижняя на чертеже) и сквозь воспринимающие отпечатки пальцев поверхности 11 и 12 (рассмотрен случай, когда на призме выполнены канавки для пальцев) освещает палец 10. Свет отражается и рассеивается кожей в различных направлениях, но только в месте контакта кожи со стеклом он может вернуться в призму под углами, превышающими угол полного внутреннего отражения для материала призмы 2. Конструкция призмы обеспечивает попадание именно этой части рассеянного света на проекционную систему 3, которая формирует на системе фотоприемных элементов 4 светотеневую картину, соответствующую рисунку папиллярных линий на пальце 10. Система фотоприемных элементов 4 преобразует светотеневую картину в электрический сигнал, который по кабелю 5 попадает в блок обработки 6 (ЭВМ) для дальнейшей обработки. Кроме этого система контроля 14 производит снимок прикладываемых к призмам пальцев, по которому можно судить об одноименности прикладываемых пальцев. Расположение воспринимающих граней призм 2 под углом γ позволяет без затруднений получить отпечатки двух любых одноименных пальцев левой и правой рук. Такое расположение воспринимающих граней призм позволяет также минимизировать габаритные размеры устройства.The light from the source 1 (shown by arrows) enters the prism 2 through the input face (lower in the drawing) and through the fingerprint surfaces 11 and 12 (the case when finger grooves are made on the prism is considered) illuminates the finger 10. The light is reflected and scattered by the skin in different directions, but only at the point of contact of the skin with the glass, it can return to the prism at angles greater than the angle of total internal reflection for the material of the prism 2. The design of the prism ensures that this particular part of the scattered light enters the projection tional system 3 that forms on the system of the photodetecting elements 4, cut-off pattern corresponding papillary line pattern on the finger 10. The system of the photodetecting element 4 converts the cut-picture into an electric signal which via the cable 5 enters the processing unit 6 (PC) for further processing. In addition, the control system 14 produces a snapshot of the fingers applied to the prisms, from which it is possible to judge the sameness of the applied fingers. The location of the perceiving faces of prisms 2 at an angle γ makes it possible to easily obtain fingerprints of any two fingers of the same name with the left and right hands. This arrangement of the receiving edges of the prisms also allows you to minimize the overall dimensions of the device.

Таким образом, заявляемое устройство, по сравнению с аналогами и прототипом, позволяет получать одновременно отпечатки любых одноименных пальцев обеих рук с возможностью контроля и имеет относительно простую конструкцию. Разработанный опытный образец устройства показал свои преимущества по сравнению с прототипом.Thus, the claimed device, in comparison with analogues and prototype, allows you to simultaneously receive fingerprints of the same fingers of both hands with the ability to control and has a relatively simple design. The developed prototype device showed its advantages compared to the prototype.

По мнению заявителя, предлагаемое устройство, обладающее новизной и наличием существенных отличительных признаков, может быть защищено патентом на изобретение.According to the applicant, the proposed device, having novelty and the presence of significant distinguishing features, can be protected by a patent for the invention.

Claims

1. A device for registering a papillary pattern, consisting of two blocks, each of which contains a light source, a prism, a projection system, and a photodetector element system that are electrically connected to the image processing unit and characterized in that the receiving axes are symmetrical the fingerprints of the faces of the prisms intersect at an angle of 60-120 °.

2. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises a system for monitoring the same name of the fingers of the left and right hands applied to the receiving edges of the prisms.

3. The device according to claim 2, characterized in that the camera is used as a system for controlling the same fingers of the left and right hands.

4. The device according to claim 1, characterized in that the conical grooves are made on the receiving faces of the prisms.

5. The device according to claim 4, characterized in that the expansion of the conical shape of the groove occurs in the direction of the distal phalanx of the finger.

6. The device according to claim 1, characterized in that on the receiving faces of the prisms grooves of a cylindrical shape are made.

7. The device according to any one of claims 4 to 6, characterized in that in each of the grooves in the area covering the end of the distal phalanx of the finger, the longitudinal generatrix of the surface of the groove has a curved shape.