CN1226983A - 指纹识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明针对建立正确无误确认用户的匹配系统,并以简单可靠的方式提供了一种电子货币系统,根据识别对操作的控制,以及数据的传输等等。为了达到上述目的,根据本发明的电子货币系统特征在于,专门用于货币的ROM操作系统支持货币变换模块,所述货币变换模块用于变换货币和电子值,并且指纹匹配设备用作电子货币交易的标准装置,由此通过用户指纹识别用户。另外,本发明提供了利用指纹的匹配系统,其特征在于要求把预先登记到储存装置的指纹与输入至通过压力读取指纹的传感器的指纹匹配,当指纹相互匹配时实行预定的操作。还有,本发明提供了在传输数据等等的系统中使用的信息传输系统,它包括每一个都各自读取指纹的指纹传感器,其特征在于代码密钥根据各个指纹产生,而数据由代码密钥编码和译码。

Description

指纹识别系统

本发明涉及一种使用指纹以识别人的指纹识别系统，本发明尤其涉及一种指纹识别系统，其中把指纹识别功能加到一电子货币汇兑系统的操作系统(“OS”)，或者将指纹用作用于门之类的钥匙，或者将指纹编码为密钥。

近年来，信息通信技术显著进步导致各个领域的巨大变化。对于商业交易，近来建议使用电子币值(所谓电子货币)来替代已经在主要由银行领导的货币制度中长期使用的普通货币。

由于使用电子货币的商业交易是交易当事人之间直接交易，不使用诸如银行之类的中介机关，故交易当事人的识别远比在现行货币制度下的商业交易所需要的更重要。在传统的货币制度中，图章印记、签字、个人识别号码等用作识别的方式。

另一方面，除上所述，现在日常生活的许多方面需要可靠尺寸、小和重量轻的识别系统，这种识别系统可以由任何被核准的人员使用，该人员需要使用房门以进出该房屋由于安全的原因进出限某些人员，或者是车钥匙等等，但该系统不能由未经核准的人操作。

另外，虽然使用计算机等等进行的信息传输很普及，但必需保持所传输信息的机密性。在过去，代码用于使机密信息安全。在编码传输中，产生代码以及对其译码的方式预先在该代码的接收者和该代码的发送者之间确定，或者接收者秘密地将选出的编码方法传送给发送者，然后该发送用接收到的编码方法将原始传输信息编码。然后把经编码或加密的数据传送给接收者，该接收者将编码的数据译码并由此从发送者处得到信息。另外，还知道使用公开密钥和秘密码术传送数据。

但是，在上述电子商业交易领域中，通常用作识别方法的个人识别号码等等难以记忆。如果根据诸如某人的生日等和个人相关的事务产生易于记忆的个人识别号码，则个人识别号码更容易用有关软件等等译码。另外，如果有人非法地根据诸如某人的生日等，例如窃取获得个人识别号码，则该人就能够假冒该个人识别号码的所有者，这将在系统的方便和安全方面产生问题。事实上，大多数经常报道的麻烦包括假冒、蒙混使用别人的卡等等。

如上所述，现在用于屋子、房间、门或汽车等的的钥匙、磁卡等等，必需总是由使用者携带着，并加以密切保护，而且因此时常被偷或遗失。如果坏人得到了钥匙或卡，他可以蒙混地使用它，这是一个很重要的问题。

在数据传输中，即使当提供很强的保密性，以保护编码的方式和经编码的信息时，编码方法也可能泄露给他人或由他人译码。另外，只要代码是用某种方法产生的，即使复杂的编码(如在公开密钥和秘密密钥使译码困难的情况下)也不能确定别人不能在某天对信息译码。因此代码不是也不可能是完善的。

相应地，本发明的一个目的是提供一种信息或数据传输系统，这种系统允许任何人方便地使用，同时确保了高度的保密性；一种配备了可靠的识别装置的电子货币系统和一种用于识别人员的容易和可靠的系统或替代传统钥匙等等的系统。

为了解决上述问题，本发明提供了一种指纹识别系统，把该系统合并在电子货币系统的OS中，用于根据人的指纹证实该人的身份，以防止货币卡所有人之外的人使用该货币卡。这防止了不道德获得该卡的人使用它，并因此建立了一个安全系统，以通过电子货币系统中的货币转换模块将和货币等价的币值给接收者。

另外，由于指纹被有效地用作进人系统的密钥，并且只有已登记的使用者的指纹可以打开系统，故其他人不能打开系统。另外，由于系统无需保存钥匙并且没有钥匙被偷或遗失的风险，因此系统是安全的。另外，当描述个人信息的文件(诸如医疗记录)之类，只能够用指纹访问时，提供一防故障系统，防止其他人知道该文件的内容。

更具体地说，本发明将每一个人固有的指纹用于识别，并将指纹用作个人的身份证(IDs)。带有指纹的ID不需要在每一次访问系统时产生某种固定的ID代码。简而言之，不可能窃取指纹ID代码，它添加在传送或其他的信号上，并使用相同的代码，因为某人每一次按其指纹时，他的指纹产生不同的码，这等价于每次按指纹时使用不同的ID码。虽然同一个的人的指纹建立同一个有关的数据库(它以指纹的特征点的形式建立)，但只有个人的手指包含其本质。即除非使用基于个人指纹的ID，否则不可能对存储数据(它用人个的ID保守秘密)译码，或对通过从个人的指纹中检测到的算法改变的数据译码。还可能开发一系统，它甚至防止在计算机等等中登记译码密钥。换句话说，可以提供完善的保护，防止使用个人的指纹作为密钥对任何存储的数据译码，除非使用从个人的指纹检测到的ID。

根据本发明的包括指纹识别系统的货币OS保证可靠的识别并使电子货币系统的安全、可靠和简单。

在根据本发明的密钥系统中，只有用登记过的个人的指纹才可以访问或者打开系统。另外，由于指纹实际上是密钥，故系统不再有密钥被偷或遗失的任何风险。

将本发明用于信息或数据传输提供了非常安全和可靠的编码系统，由于在被传输前通过将指纹用作编码密钥，对数据作原始编码，故该系统只允许指纹的所有者对已编码的数据译码。

图1示出使用根据本发明的货币OS的货币系统；

图2以方框图示出货币变换模块；

图3示出卡；

图4示出匹配系统；

图5示出根据本发明用于数据或信息传输的系统；

图6是图5中所示的信息传输系统1的流程图；

图7(a)到7(d)示出根据本发明的处理指纹不同阶段；

图8示出根据本发明的编码；及

图9示出表面压力输入板的透视图。

下面将参照附图描述本发明。

图1是用于描述使用按照本发明的电子货币系统的商业交易。

图1中，电话线路6连接在位于线路左侧和右侧的相同装置之间。字母a、b分别指线左侧和右侧相同的设备。下面将只描述包括字母“a”的装置(即，图1的右侧部分)。货币变换模块2a设置在电话线路6和计算机8a之间。计算机8a存储用于商业交易的软件。除了计算机8a外，指纹匹配或识别装置4a和终端10a连接到变换模块2a。指纹匹配装置4a包括指纹传感器、用于存储指纹数据的存储器和比较器，并如下面将详细描述的那样，查证由指纹传感器检测到的指纹和存储在存储器中的指纹是否吻合。终端10a是用于输入要发送的量，其接收者等等。

图2示出货币变换模块2a中的硬件。通常，连接模块22连接到电话线路或另一个变换模块。连接模块20连接到发送端个人计算机或诸如现金出纳机之类的控制器。货币变换模块2a的电源可通过连接模块22而得到。MPU12是微处理器，它根据存储在ROM16中的指令运作。响应于来自连接到连接模块20、22的接收端处的装置的信号，MPU12开始运作。操作系统，即，货币OS，作为只读系统存储在ROM16中。MPU12的系统使用非易失性RAM(例如：FRAM、E2PROM和快擦写RAM)，而不用传统的SRAM或DRAM。

定时器18在连接模块20、22的控制下监视整个处理是否在一段时间间隔内完成。当所有操作没有适当地结束时，定时器18使连接模块20、22返回至它们初始状态，同时监视线路在转移时是否由于未预料到的事件而挂机或断开。另外，当定时器18不能工作时，禁止电子货币传输，即，当通过RS-232C电缆与调制解调器连接的发送者的个人计算机运作时，如果计算机接收到变成垃圾数据的数据，它可以利用软件处理垃圾数据。但是，如果由于未预料的外部事件(例如，发送者偶然碰撞了连接器)线路突然断开，而不是由软件发指令断开，则软件将不继续处理。预料到这样的情况，当处理未在预定的时间间隔内结束时，把所有的处理编程为返回至预备或初始状态。

如图3中所示，指纹匹配装置4a是装有指纹传感器的IC卡32。术语“IC卡”指具有至少一个IC(集成电路)的卡。

只有当IC卡的所有者在使用IC卡32时按了他的手指，IC卡32的指纹传感器30才读取他的指纹，并判断使用该IC卡32的人是否为其所有者。指纹传感器30薄到大约2mm，并具有表面区域，该区域只有足够接收指纹那么大。可以如在第8-68704号已经公告的日本专利申请(专利号2,557,795)中所详细描述地构造指纹传感器30。更详细地说，如图9中所示，表面按压输入板100通过将弹性压片102叠在电路板上而得到，在所述压片底面上有导电薄膜102a，而在所述电路板中将扫描电极线130、140以矩阵的形式设置在绝缘基片110上在扫描电极线130、140的每个交点处。如此形成薄膜晶体管120和导电触点板150，从而压片102的导电薄膜102a与电路板103的导电触点板150相对。把薄膜晶体管120的连接栅极和漏极分别连接到扫描电极线130、140，而把薄膜晶体管120的源极连接到导电接触头板150。有源矩阵型表面按压输入板按所述方式制造。

另外，有源矩阵型表面按压输入板不用晶体管而用薄膜二极管(图中未示出)制造。如果需要进一步的信息，应该参考上述公告的日本专利申请。

IC卡32可以用于购物，例如如下所述。

IC卡32包含存储装置，用于存储电子货币的值，并且在其他方面类似于图2所示的结构。

当IC卡的所有者想要在商店里用它支付购物，他在指纹传感器30上按压其指纹，并输入指纹。MPU12确定输入的指纹是否和登记的指纹相符。如果相符，则MPU12允许IC卡运作。当接受到IC卡32时，商店将其插入寄存器中，从而用IC卡32提取出预定的金额。因此，如果不是IC卡的所有人的其他人想用它付款，卡32不会运作，因为使用者的指纹不同于合法所有者合法的指纹，因此防止了IC卡32的未经认可的使用。

接着，将描述使用指纹确认的加锁和开锁的系统。

如图4所示，系统具有指纹传感器52、用于预先存储指纹的存储器54和比较按压在指纹传感器52上的指纹和存储在存储器54中的指纹作比较的主体部分50。一当发现相符时，就产生表示相符的信号，并传送至加锁装置，运作机构等等。

指纹传感器52等等可以位于例如门(图中未示出)附近。当某人希望打开门锁时，他在传感器52上按压其指纹。只有在检测到的指纹和预先存储的指纹相符时才打开门。因此，如果系统用于一幢房子的门，则所有的家庭成员可以将他们的指纹用作钥匙开门，这样每一个家庭成员就不需要携带钥匙了。另外，为进行确认使用检测指纹中的凹痕的传感器，系统可以小型化，并且将消耗相对较小的电功率。另外，系统可以用作对自行车、汽车、火车、飞机、个人计算机、大型计算机、小型计算机、保险箱、旅馆房门、公文包、家庭电器、蜂窝电话、游戏机、弹球等机等等。

本发明的系统还可以用于识别医院的病人以访问医疗记录，该记录包含病人秘密的个人信息，作为驾驶执照、护照的识别，作为印章的证明(替代或作为签字等等)。

图5示出使用指纹的信息传输系统，其中接收者“A”从发送者“B”接收预定的信息。由于几乎相同的装置安装在接收端和发送端，故将只描述接收端的装置。

接收端包括具有一个识别号的指纹传感器40a、存储器42、对数据编码和译码的译码处理部分44、用于数据传输的传输装置的主体部分48。

下面将参照图7(a)到7(d)描述输入的指纹。图7(a)示出被输入到指纹传感器40中的指纹的原始图像。图7(b)示出进行处理时输入的指纹。图7(c)示出输入指纹的二进制图像。图7(d)示出当把它处理成细线图像时的二进制图像。

指纹匹配使用图7(d)所示的图像。在图7(d)中，以圆圈包围的部分是特征指纹点。事实上，指纹的比较使用指纹特征点的数据库。

下面将参照图6的流程图描述通过图5中所示的信息传输系统的数据传输。首先接收者“A”将其指纹按压在指纹传感器40a上(F-1)，并传送图7(d)中所示的指纹数据(F-2)以及指纹传感器40a的识别号(F-3)至发送者“B”(F-4)。两个数据(即，指纹数据和识别号)用作公开密钥。

发送者“B”从接收者“A”处接收指纹数据和识别号。根据指纹数据计算ID代码(F-5)。发送者“B”用ID代码和指纹传感器40a(F-6)的识别号对要传送给接收者“A”的消息编码。接着，发送者“B”将经编码的消息(F-8)传送至接收者“A”(F-7)，并将发送者“B”的指纹数据和指纹传感器40b的识别号附于其上。

接收者“A”从发送者“B”获得经编密码的消息，以及所附的指纹数据和识别号，并在指纹传感器40a上按压自己的指纹而得到其自己的指纹(F-9)。然后，根据指纹数据计算ID代码(F-10)，获得指纹传感器40a的ID代码(F-11)，并通过使用ID代码和识别号(即，秘密密钥)对来自发送者“B”的消息译码(F-12)，因此读取来自发送“B”的原始消息。

在将指纹数据用作代码的系统中，每次指纹传感器检测的指纹数据不同(用作公开密钥每次读出的数据都不同)。由这样的指纹数据产生的ID代码形成指纹点特征的关系数据库，因此，在ID代码之间具有共用的关系。根据本发明的信息传输系统注意这一点。图6的流程图中从(F-1)到(F-12)，本发明不需要存储ID代码。本发明需要存储指纹数据(图像数据)，从而偷窃指纹数据的第三方无法知道怎样从指纹数据中产生ID，这是本发明的一个特点。另外，在试图读取经编码的消息时，请求接收者“A”将其指纹输入至指纹传感器。因此，不可能使用接收者“A”的偷来的指纹数据对代码消息译码，这也是本发明的一个特点。

图8示出怎样根据指纹C中获得ID代码(D)。该代码具有大约256字节的大小。使用ID代码将各种类型的消息或数据编码。对于ID代码，手指每次按压到指纹传感器时，产生不同的ID代码。然而，即使给定的ID代码对于同一个的指纹来说相互不同，但在特征指纹点上的基础上具有相关性，这对每一个指纹是唯一的。每一个用于给定的指纹的ID代码具有对于该指纹所有者唯一的格式因而而保持不变。由这样的ID代码，产生了对该人唯一的代码。由于以这种方式产生的代码是ID代码，故即使另一个人看ID代码，他也无法知道指纹特征点相关性，他也不可能取回指纹特征点相关性的不变数据。例如，即使例如另一个人知道了ID代码D，他也无法使用ID代码D对原始消息或数据译码。另外，ID代码D包含通过指纹传感器的信息。简而言之，该系统总是响应于来自指纹传感器的输入(即，在指纹传感器上按压手指)而运作。因此，由于系统总是通过硬件运作，故系统提供更完善的保护。

例如，试图对上述系统译码的欺诈的使用者首先必需消除这样的障碍，即系统本身不运作，除非装入指纹传感器的障碍。接着，为了产生未经认可的数据，该企图欺诈的使用者必须产生伪造的数据作为通过指纹传感器的代码密钥。该企图欺诈的使用者还必须对指纹传感器的硬件译码，因为它还产生保护代码，同时，该企图欺诈的使用者必须知道芯片的内部结构。即使该企图欺诈的使用者在打开保护的努力中成功地在系统中装入指纹传感器，并将另一个人的数据输入系统中，在下面的步骤中，该企图欺诈的使用者必须将只通过指纹传感器运作的系统改变为不用指纹传感器运作的系统。

如上所述，不同于单依靠软件的传统的系统，在本发明的系统中，指纹传感器本身用作硬件保护，这使未经许可的人不可能对系统译码。另外，除了匹配指纹数据在进行识别之外，系统必须对译在编程中输入至指纹传感器的保护代码译码，从而只有核准的使用者可以访问用他们的指纹ID代码编码的数据。因此，为了能够作欺诈，系统的主程序在许多位置处需要插入。即，主程序总是用指纹传感器中的保护代码运作。这是本发明建立这样的系统的另一个特点。不再需要数字袖珍键盘等等。另外，由于主程序(例如，上述货币OS)作为只读存储器，完全存储在IC芯片中，故极难修改芯片上的程序。

本发明提供了一种使用指纹匹配的电子货币系统，以提供可靠的使用者识别。本发明还提供了一种(诸如用于屋子的钥匙)，简单而可靠的加锁机构，还提供用于使用代码的重要数据的传输。

Claims (28)

1．一种电子货币交易系统，其特征在于具有作为基础装置的ROM操作系统，所述ROM操作系统适用于在货币值和电子数值之间变换的货币支持模块，和用于以使用者的指纹识别所述使用者的指纹识别装置。

2．如权利要求1所述的电子货币系统，其特征在于所述指纹识别装置包括：

存储装置，用于存储指纹数据；

读取装置，用于读取指纹；及

比较装置，用于确定由所述读出装置读出的指纹是否和存储在所述存储装置中的指纹数据符合。

3．如权利要求1所述的电子货币系统，其特征在于所述操作系统包括E2PROM，用作RAM。

4．如权利要求1所述的电子货币系统，其特征在于所述操作系统包括快擦除RAM，作为所述货币OS的RAM。

5．如权利要求1所述的电子货币系统，其特征在于所述操作系统包含FRAM，作为所述货币OS的RAM。

6．如权利要求1到5中任一条所述的电子货币系统，其特征在于把所述货币OS包括在非接触卡中。

7．如权利要求1到6中任一条所述的电子货币系统，其特征在于所述货币OS用作交易中心，它包括处理中断自动定时器，用于使交易返回至中断以前存在的状态，并且在交易经受中断在持续预定时间后正常地结束交易。

8．如权利要求1到7中任一条所述的电子货币系统，其特征在于包括用于并通过传送线耦合到所述操作系统的电源。

9．如权利要求1到8所述的电子货币系统，其特征在于所述操作系统包括各国的货币比率，以及把电子币值用作公共货币。

10．如权利要求1到9中的任一权利要求所述的电子货币系统，其特征在于所述操作系统在货币变换模块处不改变总量，即使所述货币变换模块之间的转移交易在电子交易期间任何时间中断。

11．如权利要求1到8中任一条所述的系统，其特征在于和货币有关的系统包括用于规定应用(诸如信用卡操作系统、电子账单操作系统或弹球盘卡操作系统)的币值操作系统。

12．如权利要求1到11中任一条所述的IC卡系统，其特征在于，诸如IC卡之类的所述卡具有内装的指纹识别装置。

13．如权利要求11或12所述的IC卡系统，其特征在于所述IC卡包括存储部分用于存储所述各种类型的数据，从而可输入或输出所述IC卡中的所述类型的数据。

14．如权利要求13所述的IC卡系统，其特征在于所述指纹识别装置包括在所述IC卡中，当使用所述IC卡时，检查存储在所述IC卡中的指纹数据和输入所述指纹传感器的指纹数据是否符合，并且当所述输入的指纹数据和所述存储的指纹数据符合时，使所述IC卡可用，因此转移所述各种类型的数据。

15．如权利要求1到14任一条所述的IC卡系统，其特征在于当转移所述各种类型的数据时，把发送所述各种类型的数据的人的指纹数据加到所述各种类型的数据。

16．如权利要求1到15中任一条所述的IC卡系统，其特征在于所述加到所述各种类型的数据的指纹数据包含确认加到所述各种类型的数据的所述指纹数据是从指纹读取装置中读取的数据的确认数据。

17．如权利要求1到16任一条所述的系统，其特征在于所述指纹识别装置通过压力变化检测指纹的凹痕，并读取所述指纹。

18．如权利要求1到16任一条所述的系统，其特征在于所述指纹识别装置通过较光的反射来检测指纹的凹痕，并读取所述指纹。

19．一种利用指纹的识别系统，其特征在于把预先存储在存储器中的指纹和输入到通过按压读取指纹的传感器中的指纹核对，并当指纹相互符合时，执行预定的操作。

20．一种用于识别使用者的系统，其特征在于包括按压型指纹传感器，并产生对使用者唯一的数据，并用作使用者的ID。

21．如权利要求19所述的识别系统，其特征在于所述预定的操作包括对任何可以由传统的钥匙加锁和开错的任何物体，(诸如房屋、车门、保险箱门、旅馆门、公文包、游戏机和包括弹球盘机游戏装置)加锁和开锁，或者限制对各种类型装置，(诸如蜂窝电话)家用电器(诸如电视机)的访问和操作、对个人计算机之类的计算机的汽车、电计算器、自行车进行保护。

22．如权利要求19所述的识别系统，其特征在于所述预定的操作是用于对护照、驾驶执照、印章的证明、用于医院中的医疗记录等等的使用者进行识别操作。

23．如权利要求19到22的任一条所述的识别系统，其特征在于把所述传感器安装在IC卡中。

24．如权利要求19到23中任一条所述的识别系统，其特征在于所述指纹匹配装置用不接触的数据转移装置(诸如电磁波(无线电)或光通信(红外LED)等等)发送指纹数据。

25．如权利要求19到23所述的任一条识别系统，其特征在于包括产生保护代码的指纹传感器。

26．如权利要求19到23的任一条所述的识别系统，其特征在于和预先存储在存储器中的指纹不吻合的指纹传感器指纹被存储，并被追溯。

27．一种信息传输系统，用于传输数据等的系统中，它包括各自读出指纹的指纹传感器，其特征在于从读取的指纹产生代码密钥，并且数据用所述译代码密钥编码或译码。

28．如权利要求27所述信息传输系统，其特征在于把传感器的识别数据加到所述代码密钥。

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