CZ99198A3 - Detektor k určení živé povahy prstu v přístroji rozpoznávajícím jeho otisk - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález popisuje detektor k určení živě povahy prstu, který je součásti přístroje rozpoznávající otisk tohoto prstu. Pro vyšetření bříéka prstu je do přístroje zabudován detektor otisku s detekční plochou, na kterou se klade bříSko prstu s obrazcem papilárních linií. V detektoru je elektronický systém vyrobený z elektricky vodivého materiálu reagující na přítomnost prstu. Daléí součástí detektoru je vyhodnocovací jednotka napojená na elektronický systém, která reaguje na změny stavu elektronicého Bystému způsobené přiložením bříška prstu.

Identifikace osob pomocí otisků prstů se v nedávné době stala značně rozšířenou metodou.

Při běžně daktyloskopické analýze je stejně jako v případech elektronicko—optických rozpoznávacích Β’/stéme otisk prstu získán přitlačením bříška prstu k nějakému povrchu.

Identifikace osoby pomocí elektronicko-optického systému může probíhat pod dohledem další osoby (například registrace otisků při trestné činnosti) anebo bez jakéhokoli dohledu (například u kontrolních systémů vstupu do objektů) .

Při identifikaci osoby podle otisku prstu bez přítomnosti dalěí osoby lze oklamat snímací přístroj použitím plastické kopie otisku prstu osoby, která má být i dent i f i kována, takže například nelze plně vyloučit přístup nežádoucí osoby do budovy.

V bezpečnostních systémech, z důvodů ochrany přístupu k počítačovým systémům i ve véech dalších možných aplikacích této metody zůstává proto klíčovou otázkou, jedná-li se o otisk živého

- „ZMĚNĚNÝ LIST’

Jedna metoda určeni živé povahy prstu je uvedena v dokumentu EP 0194783 A2. Spočívá v mčrení koeficientu odrazu optického spektra prstu ve dvou vlnových délkách. Koeficient odrazu je měřen po stranách prstu přiloženého na detekční plochu. Poměr obou koeficientů odrazu ee mění při pohybu prstu z polohy, kde se bříško prstu lehce dotýká detekční plochy, do polohy s plné přitlačeným prstem. Určení živé povahy prstu je založeno na zjištěných změnách poměru koeficientů odrazu. Nedostatkem této techniky je, že při použití tenké průsvitné fólie s kopií otisku na živém prstu jiné osoby může dojít k faleSné detekci. Poměr obou koeficientů může být v takovém případě typický pro živý prst. Tento systém byl použit v identifikačním přístroji vyráběném společností Biometrics Technology a byl popsán ve zprávě The Biometrics Report, ISBN 190018009, 1955, page 69.

V japonském patentu 05309082 lze nalézt příklad provádění těchto měření na principu elektrického odporu bříSka prstu. Při tomto postupu se elektroda dotkne prstu na prvním článku těsně pod kloubem, tzn. mimo oblast bříška prstu, z něhož je snímán otisk. Hodnota odporu závisí na vlhkosti prstu a odpovídá—li tato hodnota určitému rozsahu, je potvrzena živá povaha prstu. Ani tento způsob identifikace není spolehlivý, protože detekce neprobíhá v místě snímáni otÍBku. Je-li mezi detekční plochu pro snímání otisku a bříško prstu vložena tenká kopie otisku, může dojít k potvrzení živě povahy prstu.

Na výkresu 34 dokumentu EP 0 359 554 Ά2 je zobrazen elektronický systém také rozlišující rozdíl v hodnotách odporu živého prstu a jeho napodobeniny, přičemž oblast měření tohoto odporu odpovídá detekční ploše otisku. V uvedeném dokumentu se o tomto technickém řešení píše. Že struktury elektrod určených k měření hodnot odporu by mohly narušit kvalitní sejmutí otisku. Další námitkou bylo to, že hodnoty odporu by v podobném systému muBsly být příliš vyBoké, tím by se snížil rozdíl mezi odporem živého f- t „ZMČMÉNYUST’ prstu a jeho napodobeniny, což by v konečném důsledku vedlo k ohrožení spolehlivosti systému.

Je zřejmé, že uvedené metody nejsou pro reĚení tohoto problému spolehlivé.

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je poskytnout detekční systém, který nejenom prověří živou povahu prstu, ale bude zároveň přímo napojen na snímací zařízeni. Tím bude vyloučena možnost chybné identitikace v případě, že osoba, jejíž otisk prBtu bude předložen k prověření, nebude totožná a osobou prověřovanou.

Tohoto cíle lze dosáhnout zavedením detekčního systému, který dokáže rozpoznat živou povahu snímaného prstu pomocí vyhodnocení elektrických signálů ze systému elektrod v detekční plose spouštěných tlakem prstu. Tento proces probíhá současně s analýzou otisku prstu, přičemž elektronický snímací systém je uspořádán tak, aby se obě současně probíhající měřeni nerušila.

Detektor podle tohoto vynálezu je vymezen v přiložených nárocích.

Vhodný systém elektrod sestavený podle uvedených principů nijak neomezí ani nenaruší analýzu otisku a umožní změření jedné anebo více charakteristických vlastností živého prstu anebo jejich změn, které proběhne souběžně s ověřením pravosti otisku. K tomto charakteristickým vlastnostem například patří:

elektrická vodivost Cdielektrická konstata, impedance atd. ) bioíyzikální vlastnosti (akupunkturní a reflexní body atd. ) biochemické vlastnosti ípH, povrchová vlhkost atd.1 ‘změněný list — 4 Dalěí výhodou detektoru podle tohoto ν'/nálezu je jeho vyhSÍ Bpolehlivoat v dhaledku kombinování několika typfi detekce, například snímání údajů z různých míst detekční plochy, (anebo) používání systému snímacích elektrod v kombinovaných strukturách a (anebo) měření jedné anebo více charakteristických vlastností anebo kolísání těchto vlastností, přičemž pro určení živé povahy snímaného prstu lze předdefinovat řadu podmínek.

Přehled obrázků na výkresech

Nyní budou popsány přednostní podoby vynálezu s odkazy k přiloženým výkresům.

Výkres 1 znázorňuje detektor podle tohoto vynálezu se systémem elektrod zabudovaných do tenké vrstvy na detekční plose.

Výkres 2 znázorňuje systém elektrod v úpravě s viditelými spoji bez použití tenkých vrstev.

Výkres 3 znázorňuje systém elektrod pokrytý částečně tenkou izolační vrstvou.

Výkres 4 znázorňuje systém elektrod pokrytý skleněnou destičkou.

Výkres 5 znázorňuje podobu struktur/ systému s jednou elektrodou, která je přednostně používána k měření dielektrická konstanty.

Výkres 6 znázorňuje další vzor struktury systému s jedinou elektrodou, který je přednostně používán k měření elektrické impedance bříška prstu.

Výkres 7 znázorňuje vzor struktury systému elektrod o třech prvcích, který je přednostné používán k současnému měřeni dielektrická konstanty a elektrické impedance.

Výkres 8 znázorňuje mnohonásobný Bystám elektrod a jejich strukturu. Systém elektrod je vyroben z elektricky vodivě a průhledné hmoty k měření dielektrickě konstanty a elektrické impedance.

Základní íunkční principy detektoru k určeni živé povahy prstu budou nyní popsány s odkazem na výkres 1. BříSko prstu 1 přitlačené na detektor zde přichází do kontaktu se systémem elektrod 3 v plose otisku 2· Systém elektrod 3 js zabudován do detekční plochy otieku která je přednostně upravena jako ploéný povrch detektoru otisku

5.

Detektor otisku 5 je přednostně vyroben z optického skla anebo průhledné plastické hmoty. Při opticko—elektrickém snímání otisku je obraz papilárních linii otisknutý na detekční plochu otisku £1 převeden do řady elektrických signálů pomocí dvourozměrného detekčního systému (přednostně CDD detektor). Při metodě optického Bnímání je používáno ozařujících světelných paprsků £ a paprsků zobrazujících otisk 7. Při snímání pomocí lomu světla by měl být umožněn volný průtok ozařujících světelných paprsků g i odražených paprsků zobrazujících otisk g. Oba typy světelných paprsků mohou být vzájemná zaměněny.

Systém snímacích elektrod 2 s výstupy má na výkresu 1 podobu tenké ploSné elektrody z elektricky vodivého materiálu, který je přednostně průsvitný ve vlnových délkách ozařujících světelných paprsků ů anebo g. Na výstupy jsou napojeny příslušné elektrické vodiče.

Vodiče mohou být například v podobě kovových drátků. Ty by měly být spolehlivě (například tepelným ultrazvukovým svařováním) připojeny k tenké vrstvě elektricky vodivým nátěrem anebo pomocí epoxydového lepidla s obsahem drobných částeček zlata.

V literatuře je popsáno nňkolik zpŮBobů výroby tenkých elektricky vodivých a zárovsři průsvitných vrstev. Tyto technologie zahrnují například použití chemikálií, vakuové napraňování, vakouvé odpařování anebo použití plazmy. Systém elektrod 3 mftže být sestaven konvenčním použitím masek. Vrstva mftže být například zhotovena ze smési kysliťíníku inditého (Inz Ch ) a kysličníku ciničitého ÍSnO?), která je Často označována jako vrstva ITO. Dále jsou také používány vrstvy čistého kysličníku ciničitého a vrstvy ze směsí obsahujících kysličník hlinitozinečnatý (AlzZnOs). Tyto vrstvy jsou nejenom vodivé a průsvitné, ale mají také požadovanou mechanickou a tepelnou odolnost. Obvyklá síla podobné vrstvy se pohybuje od 20 do 100 nanometrů, její specifický odpor od 250 do 1000 ohmů a vyznačují se dostatečné vysokou průsvitností (prakticky až 9536). Při použití téchto vrstev může být snímána celá plocha otisku 2, protože při žádné uvedené detekční metodě používající buď úplného odrazu anebo lomu paprsků nezhoršuje přítomnost tenké vrstvy ostrost snímaného otisku. Ostrost sejmutého otisku je obvykle 50—80 Si. Dodatečné ztlumení ostrosti o 53É, způsobené přítomností průsvitné tenké vrstvy, je vzhledem k této hodnotě zanedbatelné malé.

V systému elektrod 3 lze také použít tenkou vrstvu, která světlo nepropouští anebo která je pouze částečně průsvitná. Jsou to například tenké kovové vrstvy obvykle vyráběné ze zlata, hliníku, chrómu a podobných kovů. Tyto méně průsvitné vrstvy jsou lacinější, jejich nevýhoda však tkví v tom. Že detekční plocha otisku jimi pokr/tá nemůže být opticky snímána a tudíž nemůže sloužit k identifikaci otisku.

Výkres 2 znázorňuje úpravu systému elektrod 2 s elektrickými spoji IQ, který je sestrojen bez použití tenké vrstvy. V teto úpravě je struktura systému elektrod 3 vytvořena konci vláken elektrických vodičů 11 zapuštěných do hmoty detektoru otisku 5· Vlákna vodičů IA jsou současně výstupy. Vodiče 11 mohou být zhotoveny z tenkých kovových vláken anebo ze skleněných vláken b kovovými ionty. Skleněná vlákna mají navíc tu výhodu, ža jsou průsvitná. V souvislosti b výkresem 2 by mělo být zřejmé, iíe po zpracování detekční plochy otisku 4 brouéenlm anebo leětěním bude Bystám elektrod 3 tvořený konci vláken 12 součástí detekční plochy otisku £.

V úpravě na výkresu 3 je bříško prstu částečně anebo úplně oddáleno od systému elektrod 3 prostřední elektrickou izolační vrstvou £3, přičemž míra tenkou izolace závisí na vlastnostech materiálu.

Pokrývá-1 i tenká izolační vrstva plně systém elektrod

3, dostane se bříéko prstu X do jeho těsné blízkosti.

Těsnou blízkostí se rozumí to.

Že btd Sko prHtu se bude nacházet v elektrickém poli systému elektrod

3.

V případě tenké izolační vrstvy představuje odpovidající vzdálenost pouze několik mikrometrů a průnik je zřejmý.

Požadovaná mezní vzdálenost závisí na struktuře systému elektrod 3, v případě předem zvolených struktur může být dostatečnou mezní vzdáleností několikanásobek jedné stovky nanometrů. Izolovaný systém elektrod 3 je důležitým požadavkem, jsou-li měřené vlastnosti dány dielektrickou konstantou.

Výroba tenkých izolačních vrstev je v tomto oboru dobře známa. Jsou běžně vyráběny z kysličníku křemičitého technikou vakuového nanášení.

Na výkresu 4 je znázorněna další podoba odizolování systému elektrod 3- Detekční plocha otisku 4 se systémem elektrod 3 i© pokiyta krycí izolační vrstvou, a to tak, že tato vrstva je b detekční plochou otisku 3 spojena pomocí opticky aktivního lepidla. Podobná opticky aktivní lepidla jsou v oboru známa, jsou průhledná a jejich index optického lomu je podobný jako u skla. Proto nemohou vyvolávat nežádoucí odrazy světla a umožiíuj i tak opticky kvalitní spojení. Přítomnost takové průhledné krycí vrstvy £5 nebude bránit ozařujícím světelným paprskům a S v dopadu na detekční plochu otisku £> a v zobrazení otisku prstu. Úlohu detekční plochy otisku £ v tomto případě

- 8 pČevezmQ povrch izolované vrchní vrstvy 14. na kterou bude přikládáno bříško snímaného prstu X.

Na výkresu 5 je znázorněna struktura prvku systému elektrod j, používaného k měfení dielektrické konstanty. Struktura je spolu s elektrickými vodiči zcela izolována po cele ploSe tenké izolační vrstvy 13 od bříška snímaného prstu 1- Struktura je sama o sobě verzí tkzv. hřebenové elektrody (klečová elektroda s prokládanými Články) 16 přizpůsobené k měření dielektrické konstanty. Hřebenová elektroda 16 se skládá z dvoj ice proti sobě orientovaných hřebenových“ struktur. Tento typ elektrody je používán v jiných oborech, například u akustických filtrů s povrchovými vlnami. Běžné rozměry struktury elektrody pro měření dielektrické konstanty jsou: délky hrotů hřebenu i vzdálenosti mezi hroty jsou v rozmezí od 5 do

100 nanometrů. Pomoci hřebenové elektrody 1 & je možné určit závislost dielektrické konstanty na frekvenci, Rozměry struktury hřebenu se mohou lišit podle používané frekvence. ZkuSební frekvence bývá v rozmezí 0,1-200 kHz. Při těchto hodnotách frekvence se dielektrická konstanta živých tkání značně liéí od dielektrické konstanty cenově dostupných umělých hmot (Itedvig P.: Applied Polymer Analysis and Characterization. Vol. II, Chapter 5., Hauser Publisher, Huních, 1992). Hodnota dielektrické konstanty tkání živého těla je běžně přibližně mezi 60 a 90, zatímco u umělých hmot je tato hodnota mezi 5 a 30. Rozdíl je dostatečný k odlišení Živých tkání od plastických hmot.

Výkres 6 znázorňuje strukturu prvku systému elektrod 3 používaného k určeni elektrické impedance. Tato struktura představuje tkzv. dvoubodovou elktrodu 17 přizpůsobenou pro měřeni elektrické impedance. Obvyklá velikost bodových čidel se pohybuje zhruba od 0,1 do 1 mm a prostor mezi oběma čidly je 1-5 mm. Struktura je pokryta tenkou izolační vrstvou 13 s otvory v místě čidel, které umožňuji kontakt čidel s bříškem prstu, zatímco vodiče jsou od bříška prstu elektricky odizolovány.

Na výkresu 7 j© znázorněn systém elektrod 3 se třemi prvky. Dva tyto prvky jsou tvořeny hřebenovými elektrodami 16, třetí je dvoubodová elektroda 17. Velikost struktur hřebenových elektrod mftže být různá podle rozsahu frekvence měřené dielektrické konstanty. Použití mnohonásobných kmitočtových rozsahů zvyšuje spolehlivost

určeni	živé povahy	prstu.	Pro	umožnění	měření impedance je
v tenké	izolační	vrstvě	13	otvor,	tak jak to bylo
znázorněno na obrá	zku 6.
Na	výkresu	8 je	znázorněna	přednostní úprava

detektoru podle tohoto vynálezu s mnohonásobným systémem elektrod 3. Dvoubodové elektrody jsou umístěny v detekční ploée 2 asi 3-5 mm od jejího okraje a hřebenové elektroda je ve střední části detekční plochy. V tomto ukázkovém uspořádání je detekční plocha dostatečně pokrytá prvky systému elektrod 3, což znemožňuje mylnou identifikaci osoby přiložením kopie otisku na Část detekční plochy. Systém elektrod 3 může mít v rámci tohoto vynálezu přirozeně větě! počet prvků, lze také použít jiných struktur a zavést jiné úpravy.

Elektrické vodiče 10 prvků systému elektrod 3 jsou napojeny na vstupy elektronické vyhodnocovací jednotky IQ. Tato jednotka dokáže vyhodnotit kromě hodnoty stálých vlastností látek i změny těchto vlastností v závislosti na čase. Měřeni těchto změn může být provedeno v časovém inteivalu mezi prvním dotekem bříška prstu £ na detekční plochu otisku 4 a jeho plným přitlačením. Tento interval má obvykle hodnotu od 0,2 do 0,6 sekundy.

Elektronická vyhodnocovací jednotka 18 vydává povel k identifikaci otisku prstu a dodává údaje k dalěímu zpracování analýzou získaných dat. Tato vyhodnocovací jednotka může mít různé podoby, jak je zajisté dobře známo véem odborníkům na měřicí postupy pomoci elektronických prvků.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   1. Detektor k určení živé povahy pratu v přístroji rozpoznávajícím jeho otisk, tento detektor je v kontaktu b plochou otisku (
2. 2) bříbka živého prstu (1), součásti přístroje k prošetření plochy otisku (2) je detektor otisku (5), na jehož detekční plochu otisku (4) je přikládáno bříéko prstu (1), k detektoru patři systém elektrod (3) z elektricky vodivého materiálu, tento systém elektrod je zabudován do části detektoru otisku (5), na kterou je přikládáno bříSko prstu (1), a je spojen h detekční plochou otisku (4), k detektoru dále patři elektronická vyhodnocovací jednotka (18) spojená elektrickými spoji (10) se systémem elektrod (3), tato vyhodnocovací jednotka (18) reaguje na změnu stavu v syBtému elektrod (3) způsobenou blízkostí bříška prstu (1), vyznačující se tím, že detekční plocha otisku (4) je tvořena nevodivou a průhlednou hmotou vyjma částí pro uložení elektrod systému elektrod (3) a nejbližSího okolí těchto částí, přičemž celkový povrch těchto části je podstatně menší než celkový povrch zbylé nevodivé plochy.

   Ξ.

   Detektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že nevodivá hmota má podobu jednotlivých vrstev (13,
3. 3. Detektor podle nároku Ξ, vyznačující se tím. Že systém elektrod (3) je pokryt průhlednou elektricky odizolovanou vrchní vrstvou (14) na jejíž vnitřní straně je další tenká průhledná izolační vrstva umožňující opt i c ký pře nos.
4. 4. Detektor podle nároku 2, vyznačující se tím, že systém elektrod je uzpůsobený k určeni dielektrické konstanty a je tvořen hřebenovými elektrodami (16) zcela pokrytými izolační vrstvou (13).

   w r-cir f f r „ŽMÉNÉNÝ LIST’
5. 5. Detektor podle nároku 2, vyznačující se tím, že systém elektrod je uzpůsobený k určeni elektrické impedance je tvořen nejméně jednou dvoubodovou elektrodou (17), přičemž elektricky odizolovaná vrstva (13) nekryje tuto dvoubodovou elektrodu . (17) a její nejbližáí okolí, ale kryje její výstupní vodiče.
6. 6. Detektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že systém elektrod (3) se skládá prvků, které jsou rozmístěny tak.

   a aby mohly identifikovat rftzné Části z mnoha identických aby se nepřekrývaly bříbka prstu (1).
7. 7. Detektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že součástí systému elektrod (3) jsou konce vláken (12) elektrických vodičů (11) zapuéténé do nevodivé hmoty detektoru otisku (5J, tyto konce vláken (12) jsou součástí detekční plochy otisku (4), přičemž zbylá část detekční plochy otisku (4) je nevodivá.
8. 8. Detektor podle nároku 7, vyznačující se tím, že elektrické vodiče (11) jsou kovová vlákna anebo skleněná vlákna obsahující kovové ionty.
9. 9. Detektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že Bystém elektrod (3) se skládá z mnoha různých p;-vků k určení vlastností látky bříška prstu (1) anebo změnu těchto vlastností v závislosti na čase.

   3/1