WO2013022387A1 - Система регистрации папиллярных узоров - Google Patents

Система регистрации папиллярных узоров Download PDF

Info

Publication number
WO2013022387A1
WO2013022387A1 PCT/RU2012/000672 RU2012000672W WO2013022387A1 WO 2013022387 A1 WO2013022387 A1 WO 2013022387A1 RU 2012000672 W RU2012000672 W RU 2012000672W WO 2013022387 A1 WO2013022387 A1 WO 2013022387A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image
processing device
radiation
receiver
image receiver
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/000672
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Антон Сергеевич ПРЫТКОВ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Абилма"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to BR112014002500-2A priority Critical patent/BR112014002500B1/pt
Priority to UAA201402259A priority patent/UA111976C2/uk
Priority to MX2014001592A priority patent/MX2014001592A/es
Priority to MYPI2014700215A priority patent/MY185055A/en
Priority to CN201280038766.8A priority patent/CN103781421B/zh
Priority to JP2014524964A priority patent/JP6014960B2/ja
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Абилма" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Абилма"
Priority to EA201400069A priority patent/EA023371B1/ru
Priority to EP12821499.6A priority patent/EP2742862A4/en
Priority to KR1020147005917A priority patent/KR102010435B1/ko
Priority to AU2012294979A priority patent/AU2012294979B2/en
Publication of WO2013022387A1 publication Critical patent/WO2013022387A1/ru
Priority to US14/175,350 priority patent/US9104900B2/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/117—Identification of persons
    • A61B5/1171—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
    • A61B5/1172—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof using fingerprinting
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10—Image acquisition
    • G06V10/12—Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof
    • G06V10/14—Optical characteristics of the device performing the acquisition or on the illumination arrangements
    • G06V10/143—Sensing or illuminating at different wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1324—Sensors therefor by using geometrical optics, e.g. using prisms
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/1347—Preprocessing; Feature extraction
    • G06V40/1359—Extracting features related to ridge properties; Determining the fingerprint type, e.g. whorl or loop

Definitions

  • the invention relates to the field of biometry, in particular to systems for automated registration of papillary patterns.
  • FIG. 1 A schematic diagram of a typical papillary pattern registration system is shown in FIG. 1.
  • the light source 1 emits in the direction of the element 2, which sets the position of the reading surface 3 of the registered object, such as, for example, papillary lines of a finger or palm of a hand.
  • the reading surface due to the difference in reflection from the areas corresponding to the depressions and protrusions of the papillary pattern, the light flux from the light source becomes the image carrier of this papillary pattern.
  • An optical system as a rule, including a collective 4, a system of mirrors 5, a lens 6, a protective glass 7 and microlenses 8 above the image receiver, receives this stream and forms an image of the papillary pattern on the photosensitive surface 9 of the multi-element image receiver.
  • the image receiver converts the image from optical to electronic digital in the form of an array of intensity values proportional to the radiation flux incident on the corresponding photosensitive element and transfers it to electronic memory 10.
  • Processing device 11 converts the scale of this electronic image to standard, thereby forming the output image of the system.
  • An element that sets the position of the registered object is usually made in the form of an optically transparent isosceles rectangular prism.
  • there are options for constructing a registration scheme for papillary patterns in which the role of the element that sets the position of the reading surface is played by prisms of complex shape, cylindrical elements, plane-parallel plates.
  • the role of the element that sets the position of the reading surface is played by the housing element of the system.
  • the number of mirrors in an optical system can be different and determines the shape and overall dimensions of the system.
  • the radiation receiver as a rule, is made in the form of a ruler or matrix based on metal-oxide-semiconductor transistors or charge-coupled devices.
  • FIG. 2a shows the arrangement on a silicon wafer 12 with a diameter of 150 mm of crystals 13 of a typical image pickup system for recording a papillary palm pattern with a resolution of 1000 dpi.
  • a typical image pickup system for recording a papillary palm pattern with a resolution of 1000 dpi.
  • Such a receiver has a photosensitive element size of 6.8 micrometers and contains 7216 elements horizontally and 5412 vertically. From the figure it can be seen that only 4 such crystals are placed on the plate. In addition, in this case, the useful area of the plate used for the manufacture of crystals is only about 50% of its total area. If during manufacture only four critical manufacturing defects 14 are allowed, but located, for example, as shown in FIG. 2a, then no suitable crystal will be obtained from this plate.
  • the arrangement of crystals on the plate 15 with a diameter of 150 mm can be, for example, as shown in FIG. 26.
  • 137 crystals 16 are placed on the plate, which already occupy 80% of the plate area.
  • 133 suitable crystals will be obtained from this plate.
  • the losses will amount to only 3% of the total number of crystals on the plate.
  • US Pat. No. 6,928,195 dated 08/08/2005 for IPC G06K9 / 32 shows a system that can increase the resolution of the registration system for papillary patterns without increasing the number of photosensitive elements of the image receiver by using a swinging mirror in the system to form several spatially spaced intermediate images and forming an output image in which the elements of the intermediate images alternate.
  • This system is the closest analogue of the invention. Its main drawback is the presence of additional elements and procedures that, although they allow the use of a relatively inexpensive receiver, however, they themselves make an additional contribution to the high cost of the system and reduce its reliability. As a result, a significant reduction in the total cost of the system is not achieved, but at the same time reliability is reduced, dimensions are increased, energy consumption is increased and system performance is reduced.
  • the objective of the present invention is the implementation of the registration system of papillary patterns, which has low cost, high reliability and at the same time provides high image quality, small overall dimensions, high speed and low power consumption.
  • the registration system of papillary patterns contains a light source, an element that sets the position of the reading surface of the papillary pattern, an optical system, a multi-element image receiver, electronic memory for storing images and a processing device, and the system’s output image is electronically connected in electronic memory with at least two intermediate images through mixing, in the processing device, the intensity values between the elements of the intermediate images Nij corresponding to different intermediate images of the same area on the reading surface, and assigning the obtained value corresponding to the intensity of the field element of the output image, and each of the intermediate images are electrically connected with the photosensitive elements of the image receiver which optically coupled to the radiation source and the reading surface of the papillary pattern through the image of the reading surface of the papillary pattern formed by the optical system, in which, in the spectral sensitivity range of the image receiver, the total flux of working radiation with wavelengths less than the cutoff wavelength L is at least five times the total spurious radiation flux with wavelengths longer than L, and the quantity L corresponds to the condition
  • L is the boundary wavelength, expressed in micrometers
  • T is the step between the centers of the elements of the image receiver sensitive to the working radiation, expressed in micrometers
  • A is the effective numerical aperture of the optical system that forms the image of the reading surface on the photosensitive surface of the radiation receiver, from the image receiver side;
  • N is the number of photosensitive elements of the image receiver per one element of the output image.
  • the role of the image processing device for mixing intermediate images is preferably performed by a computer.
  • the digital signal processor may play the role of an image processing device for mixing intermediate images.
  • the processing device, electronic memory and image receiver can be combined into one structural element.
  • the image receiver is preferably monochromatic.
  • the technical result provided by the given set of features is to reduce the cost, increase reliability, ensure high image quality, small overall dimensions, high speed and low power consumption of the system registration of papillary patterns.
  • the light source which is a light panel 1, built on LEDs with a dominant radiation wavelength of 470 nanometers, emits in the direction of an isosceles rectangular prism 2 of optically transparent material. Having passed the input side of the prism 21, light enters at the angle of total internal reflection on the hypotenuse face 3, which defines the reading surface of the papillary pattern.
  • a registered object such as, for example, papillary lines of a finger or palm of a hand, is placed on this surface.
  • the luminous flux from the light source is partially absorbed by the registered object, in other zones it is completely reflected by the hypotenuse face of the prism.
  • the luminous flux becomes the image carrier of the registered papillary pattern.
  • the light passes through the output cathete face 22 of the prism, collective 4, is reflected on the mirror 5 and enters the lens 6.
  • An interference coating is sprayed on the working surface of one of the optical components of the lens, which acts as a cutting filter that blocks radiation with a wavelength of more than 490 nanometers.
  • a lens with an output numerical aperture of at least 0.08 forms an image of the recorded object on the photosensitive surface 9 of the monochromatic camera, built on a metal-oxide-semiconductor transistor matrix with a 1.7-micrometer element pitch.
  • the camera generates a digital image of the registered object in the form of an array of intensity values associated with the light flux incident on the corresponding photosensitive element, and transmits it through the USB interface to the memory 10 of the computer with the processor 11.
  • the computer program calculates the average value of the intensity for the same element in all four intermediate images and assigns the obtained value to the corresponding element of the output image.
  • FIG. 3 the principle of such mixing for a portion of an image is shown in FIG. 3.
  • a computer program mixes the images by simultaneously averaging and scaling the intensities, converting the range of intensities from 0 to 255 units to a range from 0 to 65535. This is achieved by summing the mixed intensities, multiplying the obtained value by a given coefficient and assigning the obtained values to the corresponding element of the output image.
  • the lens forms an image covering the number of photosensitive elements in excess of the required number of output image elements.
  • the applicant made several samples of papillary palm pattern scanners with a reading surface size of 129 x 129 mm and a resolution on this surface of 500 dpi, including those with the above parameters.
  • a device with these parameters became the first known scanner of papillary patterns with such a small size of photosensitive elements, which realized image quality that complies with the FBI EBTS Appendix F.
  • the experimental data confirmed that when mixing the number of intermediate images required for a particular receiver and realizing the specified ratio
  • the total size of the receiving area of the applied image receiver is relatively small, which led to a decrease in the cost of the receiver and lower power consumption.
  • the focal length of the lens was significantly reduced compared to the closest analogue, which led to a decrease in the size of the system and the cost of the lens.
  • There are no moving elements in the system which leads to an increase, in comparison with the closest analogue, in the speed and reliability of the system.
  • the mixing of intermediate images and the use of radiation with relatively short wavelengths made it possible to obtain a high-quality image that complies with the FBI EBTS Appendix F.
  • FIG. 1 shows a typical construction scheme for the registration of papillary patterns.
  • FIG. Figure 2 shows the location of the crystals of the image receiver with the number of photosensitive elements 7216 horizontally and 5412 vertically on a plate with a diameter of 150 mm for various sizes of photosensitive elements.
  • FIG. 2a shows crystals with an element size of 6.8 micrometers
  • FIG. 26 shows crystals with a particle size of 1, 4 micrometers.
  • FIG. Figure 3 shows a scheme for mixing intermediate images into an output image by averaging the intensities of image elements.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Color Image Communication Systems (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области биометрии. Технический результат заключается в снижении стоимости, повышении надежности, обеспечении высокого качества изображения, малых габаритных размеров, высокого быстродействия и пониженного энергопотребления системы регистрации папиллярных узоров. Система содержит источник света, элемент, задающий положение поверхности считывания, оптическую систему, многоэлементный приемник изображения, электронную память и устройство обработки, причем выходное электронное изображение системы связано через смешение в устройстве обработки не менее чем с двумя промежуточными изображениями, связанными с оптическим изображением поверхности считывания, в котором поток излучения с длинами волн менее L не менее чем в пять раз превосходит поток излучения с длинами волн более L, а величина L соответствует условию 0,37L1,5/(ANT1,2)<1, где L - граничная длина волны в микрометрах, Т - шаг светочувствительных элементов в микрометрах, А - числовая апертура оптической системы со стороны приемника изображения, N - количество светочувствительных элементов приемника изображения, приходящееся на один элемент выходого изображения. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ ПАПИЛЛЯРНЫХ УЗОРОВ
Область техники
Изобретение относится к области биометрии, в частности к системам автоматизированной регистрации папиллярных узоров.
Уровень техники
Принципиальная схема типичной системы регистрации папиллярных узоров представлена на фиг. 1. Источник света 1 излучает в направлении элемента 2, задающего положение поверхности 3 считывания регистрируемого объекта, такого, например, как папиллярные линии пальца или ладони руки. На поверхности считывания, за счёт различия в отражении от участков, соответствующих впадинам и выступам папиллярного узора, световой поток от источника света становится носителем изображения этого папиллярного узора. Оптическая система, как правило, включающая коллектив 4, систему зеркал 5, объектив 6, защитное стекло 7 и микролинзы 8 над приёмником изображения, принимает этот поток и формирует изображение папиллярного узора на светочувствительной поверхности 9 многоэлементного приёмника изображения. Приёмник изображения преобразует изображение из оптического в электронное цифровое в виде массива значений интенсивности, пропорциональных потоку излучения, попавшему на соответствующий светочувствительный элемент и передаёт его в электронную память 10. Устройство обработки 11 приводит масштаб этого электронного изображения к стандартному, формируя тем самым выходное изображение системы.
Элемент, задающий положение регистрируемого объекта, как правило выполняется в виде оптически прозрачной равнобедренной прямоугольной призмы. Однако существуют варианты построения схемы регистрации папиллярных узоров, в которых роль элемента, задающего положение поверхности считывания, выполняют призмы сложной формы, цилиндрические элементы, плоскопараллельные пластины. В более редких вариантах роль элемента, задающего положение поверхности считывания, выполняет корпусной элемент системы.
Количество зеркал в оптической системе может быть различным и определяет форму и габаритные размеры системы.
Приёмник излучения, как правило, выполнен в виде линейки или матрицы на основе транзисторов металл-оксид-полупроводник или приборов с зарядовой связью.
Общим недостатком указанных систем, вследствие крайне жёстких требований к качеству изображения, является необходимость применения приёмников изображения с относительно большими размерами светочувствительных элементов, что приводит к значительным общим размерам рабочей поверхности приёмников и, как следствие, крайне высокой стоимости систем, построенных с их применением.
Причина значительной цены приёмников большой площади состоит в высокой стоимости кремниевых пластин, из которых их изготавливают, и низком проценте использования площади таких пластин.
Так, на фиг. 2а показано расположение на кремниевой пластине 12 диаметром 150 мм кристаллов 13 типичного приёмника изображения для системы регистрации папиллярного узора ладоней с разрешением 1000 точек на дюйм. Такой приёмник имеет размер светочувствительных элементов 6,8 микрометра и содержит 7216 элементов по горизонтали и 5412 по вертикали. Из фигуры можно видеть, что на пластине помещается только 4 таких кристалла. Кроме того, в этом случае полезная площадь пластины, используемая для изготовления кристаллов составляет всего около 50% её общей площади. Если же при изготовлении будет допущено всего четыре критических дефекта 14 производства, но расположенные, например, как показано на фиг. 2а, тогда с данной пластины не будет получено ни одного годного кристалла.
Если же построить приёмник с таким же количеством светочувствительных элементов, но размером 1,4 микрометра, тогда расположение кристаллов на пластине 15 диаметром 150 мм может быть, например, таким, как показано на фиг. 26. В этом случае на пластине помещается 137 кристаллов 16, которые занимают уже 80% площади пластины. При этом если при изготовлении будет допущено четыре критических дефекта 17 производства, расположенных так же, как показано на фиг. 2а, тогда с данной пластины будет получено 133 годных кристалла. Таким образом, из-за дефектов потери составят всего 3% от общего количества кристаллов на пластине.
Однако, несмотря на очевидные преимущества, применение в системах регистрации папиллярных узоров приёмников с малыми размерами светочувствительных элементов сдерживается недостаточным, для соответствия действующим стандартам в области биометрии, качеством формируемого изображения, в частности шумом и растеканием заряда между элементами. Основным таким стандартом для систем регистрации папиллярных узоров в настоящее время является FBI EBTS Appendix F.
Существуют немногочисленные варианты построения систем регистрации папиллярных узоров, реализующих требуемое разрешение и размер области считывания при применении относительно дешёвых приёмников изображения.
Так, в патенте США 5859420 от 12.01.1999 по МПК G01B11/124 показана система, в которой разрешение системы регистрации папиллярных узоров увеличено путём разделения системы на несколько каналов, каждый из которых формирует отдельную часть изображения регистрируемого объекта, после чего части изображения объединяются в выходное изображение.
В патенте США 6928195 от 09.08.2005 по МПК G06K9/32 показана система, позволяющая повысить разрешение системы регистрации папиллярных узоров, без увеличения количества светочувствительных элементов приёмника изображения, путём применения в системе качающегося зеркала для формирования нескольких пространственно разнесённых промежуточных изображений и формирования выходного изображения, в котором чередуются элементы промежуточных изображений.
Данная система является наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения. Главным её недостатком является наличие дополнительных элементов и процедур, которые хотя и позволяют применить относительно недорогой приёмник, однако при этом сами вносят дополнительный вклад в дороговизну системы и снижают её надёжность. Как следствие, не достигается существенного снижения общей стоимости системы, но при этом снижается надёжность, увеличиваются габариты, повышается энергопотребление и снижается быстродействие системы.
Задача изобретения
Задачей настоящего изобретения является реализация системы регистрации папиллярных узоров, обладающей низкой стоимостью, высокой надёжностью и при этом обеспечивающей высокое качество изображения, малые габаритные размеры, высокое быстродействие и пониженное энергопотребление.
Сущность изобретения
Указанная задача решается за счёт того, что система регистрации папиллярных узоров содержит источник света, элемент, задающий положение поверхности считывания папиллярного узора, оптическую систему, многоэлементный приёмник изображения, электронную память для хранения изображений и устройство обработки, причём в электронной памяти выходное изображение системы связано электрически не менее чем с двумя промежуточными изображениями через смешение, в устройстве обработки, значений интенсивности между элементами промежуточных изображений, соответствующими в разных промежуточных изображениях одной и той же области на поверхности считывания, и присвоением полученного значения интенсивности соответствующему этой области элементу выходного изображения, а каждое из промежуточных изображений связано электрически со светочувствительными элементами приёмника изображений, которые связаны оптически с источником излучения и поверхностью считывания папиллярного узора через сформированное оптической системой изображение поверхности считывания папиллярного узора, в котором, в спектральном диапазоне чувствительности приёмника изображений, суммарный поток рабочего излучения с длинами волн менее граничной длины волны L не менее чем в пять раз превосходит суммарный поток паразитного излучения с длинами волн более L, а величина L соответствует условию
0,37-L1,5
П < 1 >
A-N-T
где L— граничная длина волны, выраженная в микрометрах;
Т — шаг между центрами чувствительных к рабочему излучению элементов приёмника изображения, выраженное в микрометрах;
А — эффективная числовая апертура оптической системы, формирующей изображение поверхности считывания на светочувствительной поверхности приёмника излучения, со стороны приёмника изображения;
N — количество светочувствительных элементов приёмника изображения, приходящееся на один элемент выходного изображения.
Роль устройства обработки изображений для смешения промежуточных изображений, предпочтительно, вьшолняет компьютер. В другом варианте осуществления изобретения роль устройства обработки изображений для смешения промежуточных изображений может выполнять цифровой сигнальный процессор.
Устройство обработки, электронная память и приёмник изображений могут быть объединены в один конструктивный элемент.
Приёмник изображения, предпочтительно, является монохроматическим.
Результат изобретения
Техническим результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, заключается в снижении стоимости, повышении надёжности, обеспечении высокого качества изображения, малых габаритных размеров, высокого быстродействия и пониженного энергопотребления системы регистрации папиллярных узоров.
Осуществление изобретения
Пример осуществления изобретения может быть показан на основе схемы, приведённой на фиг. 1. Источник света, представляющий собой световую панель 1, построенную на светодиодах с доминантной длиной волны излучения 470 нанометров, излучает в направлении равнобедренной прямоугольной призмы 2 из оптически прозрачного материала. Пройдя входную катетную грань призмы 21, свет попадает под углом полного внутреннего отражения на гипотенузную грань 3, задающую собой поверхность считывания папиллярного узора. На этой поверхности располагают регистрируемый объект, такой, например, как папиллярные линии пальца или ладони руки. В местах, соответствующих выступам папиллярного узора, световой поток от источника света частично поглощается регистрируемым объектом, в остальных зонах он полностью отражается гипотенузной гранью призмы. Таким образом световой поток становится носителем изображения регистрируемого папиллярного узора. Далее свет проходит через выходную катетную грань 22 призмы, коллектив 4, отражается на зеркале 5 и попадает в объектив 6. На рабочей поверхности одного из оптических компонентов объектива напылено интерференционное покрытие, выполняющее роль отрезающего светофильтра, блокирующего излучение с длиной волны более 490 нанометров. Объектив, с выходной числовой апертурой не менее 0,08, формирует изображение регистрируемого объекта на светочувствительной поверхности 9 монохроматической камеры, построенной на матрице транзисторов металл-оксид-полупроводник с шагом элементов 1,7 микрометра. Причём на один светочувствительный элемент приходится один элемент требуемого разрешения на регистрируемом объекте, а элементы оптической системы и приёмник изображения жёстко закреплены на едином корпусе. Камера формирует цифровое изображение регистрируемого объекта в виде массива значений интенсивности, связанных со световым потоком, попавшим на соответствующий светочувствительный элемент, и передаёт его через интерфейс USB в память 10 компьютера с процессором 11. Таким образом происходит передача четырёх промежуточных изображений, из которых формируется одно выходное изображение. Для этого компьютерная программа вычисляет среднее значение интенсивности для одного и того же элемента во всех четырёх промежуточных изображениях и присваивает полученное значение соответствующему элементу выходного изображения. Графически принцип такого смешения для участка изображения показан на фиг. 3.
В другом варианте построения системы компьютерная программа осуществляет смешение изображений путём одновременного усреднения и изменения масштаба значений интенсивностей, преобразуя диапазон интенсивностей от 0 до 255 единиц в диапазон от 0 до 65535. Это достигается суммированием смешиваемых значений интенсивности, умножением полученного значения на заданный коэффициент и присвоением полученного значения соответствующему элементу выходного изображения.
В ещё одном варианте осуществления изобретения, для упрощения процедуры настройки системы, а именно для устранения необходимости ручной регулировки оптического увеличения, объектив формирует изображение, покрывающее количество светочувствительных элементов, превышающее требуемое количество элементов выходного изображения. При этом компьютерная программа осуществляет изменение масштаба, а именно сжатие, выходного изображения. Так, например, если объектив формирует изображение, покрывающее в каждом из двух перпендикулярных направлений количество светочувствительных элементов, на 10% большее, чем требуется элементов в соответствующих направлениях в выходном изображении, то компьютерная программа осуществляет сжатие, при котором в выходном изображении на каждый элемент приходится 1,12 = 1,21 светочувствительных элемента приёмника. Кроме того, наряду с упрощением настройки, в этом случае, в соответствии с указанным условием 0,37-L1,5/(A-N-T1,2) < 1, становится возможным применение более широкого спектрального диапазона, и, таким образом, обеспечение большего потока излучения, без ухудшения качества изображения и увеличения энергопотребления.
Заявителем были изготовлены несколько образцов сканеров папиллярного узора ладони с размером поверхности считывания 129 х 129 мм и разрешением на этой поверхности, равным 500 точкам на дюйм, в том числе с указанными выше параметрами. Устройство с этими параметрами стало первым известным сканером папиллярных узоров со столь малым размером светочувствительных элементов, которым было реализовано качество изображения, соответствующее стандарту FBI EBTS Appendix F. Экспериментальные данные подтвердили, что при осуществлении смешения требуемого для конкретного приёмника количества промежуточных изображений и реализации указанного соотношения
0,37-L1,5/(A-N-T1,2) < 1 возможно построение системы регистрации папиллярных узоров, соответствующей данному стандарту, с применением любого существующего приёмника изображений с малым размером светочувствительных элементов. При этом превосходство рабочего потока излучения над паразитным не менее чем в пять раз сводит влияние этого паразитного потока на качество изображения до уровня, сравнимого с влиянием вторичных факторов, таких как рассеяние света и паразитные отражения в оптической системе.
Вследствие малого размера светочувствительных элементов и применения монохроматической камеры, каждый элемент которой чувствителен к рабочему излучению, общий размер приёмной площадки применённого приёмника изображения сравнительно мал, это привело к снижению стоимости приёмника и меньшему энергопотреблению. Также из-за малых размеров светочувствительной поверхности фокусное расстояние объектива значительно, по сравнению с ближайшим аналогом, сократилось, что привело к уменьшению габаритов системы и стоимости объектива. В системе отсутствуют подвижные элементы, что приводит к повышению, по сравнению с ближайшим аналогом, быстродействия и надёжности системы. Смешение промежуточных изображений и применение излучения с относительно короткими длинами волн позволило получить изображение высокого качества, соответствующими стандарту FBI EBTS Appendix F.
Краткое описание чертежей
Уровень техники и сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена типичная схема построения системы регистрации папиллярных узоров.
На фиг. 2 показано расположение кристаллов приёмника изображения с количеством светочувствительных элементов 7216 по горизонтали и 5412 по вертикали на пластине диаметром 150 мм при различных размерах светочувствительных элементов. На фиг. 2а показаны кристаллы с размером элементов 6,8 микрометра, на на фиг. 26 изображены кристаллы с размером элементов 1 ,4 микрометра.
На фиг. 3 изображена схема смешения промежуточных изображений в выходное изображение путём усреднения значений интенсивно стей элементов изображений.

Claims

Формула изобретения
1. Система регистрации папиллярных узоров, содержащая источник света, элемент, задающий положение поверхности считывания папиллярного узора, оптическую систему, многоэлементный приёмник изображения, электронную память для хранения изображений и устройство обработки, отлич аю щ ая ся тем , что в электронной памяти выходное изображение системы связано электрически не менее чем с двумя промежуточными изображениями через смешение, в устройстве обработки, значений интенсивности между элементами промежуточных изображений, соответствующими в разных промежуточных изображениях одной и той же области на поверхности считывания, и присвоением полученного значения интенсивности соответствующему этой области элементу выходного изображения, а каждое из промежуточных изображений связано электрически со светочувствительными элементами приёмника изображений, которые связаны оптически с источником излучения и поверхностью считывания папиллярного узора через сформированное оптической системой изображение поверхности считывания папиллярного узора, в котором, в спектральном диапазоне чувствительности приёмника изображений, суммарный поток рабочего излучения с длинами волн менее граничной длины волны L не менее чем в пять раз превосходит суммарный поток паразитного излучения с длинами волн более L, а величина L соответствует условию
Figure imgf000011_0001
где L— граничная длина волны, выраженная в микрометрах;
Т — шаг между центрами чувствительных к рабочему излучению элементов приёмника изображения, выраженное в микрометрах;
А — эффективная числовая апертура оптической системы, формирующей изображение поверхности считывания на светочувствительной поверхности приёмника излучения, со стороны приёмника изображения;
N — количество светочувствительных элементов приёмника изображения, приходящееся на один элемент выходного изображения.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройством обработки является компьютер.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройством обработки является цифровой сигнальный процессор.
4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что приёмник изображения, электронная память и устройство обработки объединены в один конструктивный элемент.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что приёмник изображения является монохроматическим.
PCT/RU2012/000672 2011-08-10 2012-08-08 Система регистрации папиллярных узоров WO2013022387A1 (ru)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201402259A UA111976C2 (uk) 2011-08-10 2012-08-08 Система реєстрації папілярних візерунків
MX2014001592A MX2014001592A (es) 2011-08-10 2012-08-08 Sistema de registro del patron de relieve.
MYPI2014700215A MY185055A (en) 2011-08-10 2012-08-08 Ridge pattern recording system
CN201280038766.8A CN103781421B (zh) 2011-08-10 2012-08-08 脊图案记录系统
JP2014524964A JP6014960B2 (ja) 2011-08-10 2012-08-08 隆線パターン記録システム
BR112014002500-2A BR112014002500B1 (pt) 2011-08-10 2012-08-08 Sistema para registrar padrões de borda
EA201400069A EA023371B1 (ru) 2011-08-10 2012-08-08 Система регистрации папиллярных узоров
EP12821499.6A EP2742862A4 (en) 2011-08-10 2012-08-08 SYSTEM FOR RECORDING DERMATOGLYPHS
KR1020147005917A KR102010435B1 (ko) 2011-08-10 2012-08-08 리지 패턴 기록 시스템
AU2012294979A AU2012294979B2 (en) 2011-08-10 2012-08-08 Ridge pattern recording system
US14/175,350 US9104900B2 (en) 2011-08-10 2014-02-07 Ridge pattern recording system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134823 2011-08-10
RU2011134823/14A RU2475185C1 (ru) 2011-08-10 2011-08-10 Система регистрации папиллярных узоров

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/175,350 Continuation US9104900B2 (en) 2011-08-10 2014-02-07 Ridge pattern recording system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013022387A1 true WO2013022387A1 (ru) 2013-02-14

Family

ID=47668711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000672 WO2013022387A1 (ru) 2011-08-10 2012-08-08 Система регистрации папиллярных узоров

Country Status (13)

Country Link
US (1) US9104900B2 (ru)
EP (1) EP2742862A4 (ru)
JP (1) JP6014960B2 (ru)
KR (1) KR102010435B1 (ru)
CN (1) CN103781421B (ru)
AU (1) AU2012294979B2 (ru)
BR (1) BR112014002500B1 (ru)
EA (1) EA023371B1 (ru)
MX (1) MX2014001592A (ru)
MY (1) MY185055A (ru)
RU (1) RU2475185C1 (ru)
UA (1) UA111976C2 (ru)
WO (1) WO2013022387A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017091663A1 (en) * 2015-11-23 2017-06-01 Jensen Eric Dean Fingerprint reader
MX2017008826A (es) * 2016-01-29 2019-04-18 Abilma LLC Sistema compacto para registrar patrones de crestas papilares.

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2051415C1 (ru) * 1993-10-22 1995-12-27 Владимир Николаевич Бичигов Способ формирования изображения папиллярного узора
US5859420A (en) * 1996-02-12 1999-01-12 Dew Engineering And Development Limited Optical imaging device
US6928195B2 (en) * 2000-12-18 2005-08-09 Cross Match Technologies, Inc. Palm scanner using a programmable nutating mirror for increased resolution

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5230025A (en) * 1990-08-31 1993-07-20 Digital Biometrics, Inc. Method and apparatus for capturing skin print images
JP3673650B2 (ja) * 1998-09-01 2005-07-20 株式会社日立製作所 指掌紋押捺装置
DE10163351C1 (de) * 2001-12-14 2003-06-26 Heimann Biometric Systems Gmbh Verfahren und Anordnung zur verzerrungsarmen Aufnahme von an einer Kontaktfläche durch gestörte Totalreflexion entstehenden Intensitätsmustern
JP3844718B2 (ja) * 2002-07-19 2006-11-15 日本電信電話株式会社 画像検出方法および装置
US7158659B2 (en) * 2003-04-18 2007-01-02 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. System and method for multiplexing illumination in combined finger recognition and finger navigation module
EP1754178A4 (en) * 2004-01-07 2009-07-29 Identification International I FINGERPRINT RECORDING SYSTEMS WITH LOW POWER CONSUMPTION, DEVICE AND METHOD
US7697773B1 (en) * 2004-07-22 2010-04-13 Roger A. Bauchspies System, method and computer program product for image compression/decompression
JP4704185B2 (ja) * 2005-10-27 2011-06-15 富士通株式会社 生体認証システム及び生体認証方法
RU2320261C2 (ru) * 2006-04-05 2008-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лазерные системы" Способ получения изображения отпечатка папиллярного узора
JP5206218B2 (ja) * 2008-08-20 2013-06-12 富士通株式会社 指紋画像取得装置、指紋認証装置、指紋画像取得方法及び指紋認証方法
CN201498007U (zh) * 2009-06-25 2010-06-02 格林比特（天津）生物信息技术有限公司 混合式指掌纹采集仪
CN201477613U (zh) * 2009-06-25 2010-05-19 格林比特（天津）生物信息技术有限公司 单反射小型指纹采集仪
JP5534411B2 (ja) * 2010-01-20 2014-07-02 日本電気株式会社 画像処理装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2051415C1 (ru) * 1993-10-22 1995-12-27 Владимир Николаевич Бичигов Способ формирования изображения папиллярного узора
US5859420A (en) * 1996-02-12 1999-01-12 Dew Engineering And Development Limited Optical imaging device
US6928195B2 (en) * 2000-12-18 2005-08-09 Cross Match Technologies, Inc. Palm scanner using a programmable nutating mirror for increased resolution

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2742862A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103781421A (zh) 2014-05-07
MX2014001592A (es) 2014-05-01
JP2014529783A (ja) 2014-11-13
BR112014002500B1 (pt) 2021-11-23
US9104900B2 (en) 2015-08-11
KR102010435B1 (ko) 2019-08-13
EA201400069A1 (ru) 2014-05-30
AU2012294979B2 (en) 2017-03-02
MY185055A (en) 2021-04-30
KR20140054189A (ko) 2014-05-08
JP6014960B2 (ja) 2016-10-26
RU2475185C1 (ru) 2013-02-20
EP2742862A1 (en) 2014-06-18
US20140153792A1 (en) 2014-06-05
EA023371B1 (ru) 2016-05-31
BR112014002500A2 (pt) 2017-10-31
UA111976C2 (uk) 2016-07-11
CN103781421B (zh) 2015-08-19
EP2742862A4 (en) 2016-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170034456A1 (en) Sensor assembly with selective infrared filter array
JP7420849B2 (ja) 複数のｆ値レンズのための方法およびシステム
JP5842146B2 (ja) 固体撮像装置、撮像装置、及び分光素子
CN1178154C (zh) 用于在光学图像捕获系统中减少梯形失真并提高图像清晰度的方法和装置
TW201012204A (en) Image pickup and method of detecting road status
US11792383B2 (en) Method and system for reducing returns from retro-reflections in active illumination system
US20160195429A1 (en) Image sensors with multi-functional pixel clusters
EP3009871B1 (en) Image acquisition device and image acquisition device focusing method
KR20090079809A (ko) 생체 인증장치
RU2475185C1 (ru) Система регистрации папиллярных узоров
RU2484524C1 (ru) Система регистрации папиллярных узоров
JP2021034405A (ja) 撮像素子および撮像装置
RU2597465C2 (ru) Компактная система регистрации папиллярных узоров
KR20210056754A (ko) 이미지 센서
WO2016118050A1 (ru) Компактная система регистрации папиллярных узоров
CN117528239A (zh) 摄像模组、对焦方法、装置、电子设备及介质
JP2586348B2 (ja) ２次元密着イメージセンサ
NZ794045A (en) Method and system for multiple f-number lens

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12821499

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201400069

Country of ref document: EA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014524964

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2014/001592

Country of ref document: MX

Ref document number: 2012821499

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2012294979

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20120808

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147005917

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: A201402259

Country of ref document: UA

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112014002500

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112014002500

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20140131

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01E

Ref document number: 112014002500

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112014002500

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20140131