DE10065346A1

DE10065346A1 - Fingerprint identification with aid of main pores involves determining correlation between measured characteristic finger underside parameters, previously measured and stored information

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Publication number: DE10065346A1
Application number: DE10065346A
Authority: DE
Inventors: Manfred Greschitz; Klaus Gruber; Gerhard Hierz; Franz Wolf; Astrid Rampula; Albert Scheucher
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-18

Abstract

The fingerprint identification method involves measuring characteristic parameters of the underside of a finger, including the characteristics of skin pores, and determining the presence of a correlation between the measured characteristic parameters and previously measured and stored information about characteristic parameters of one or more fingers. Independent claims are also included for the following: an arrangement for making associations between measured characteristic parameters of a finger's underside and the associated person.

Description

Die Erfindung betrifft generell Geräte, die zur Feststellung der Identität von Personen dienen. Insbesondere betrifft die Erfindung derartige Geräte, die auf der Erkennung von Finger abdrücken basieren.The invention relates generally to devices for detection serve the identity of people. In particular, the Invention of such devices based on the detection of fingers footprints based.

Geräte, welche Personen anhand ihrer Fingerabdrücke identifi zieren, können in vielfältiger Weise eingesetzt werden. Ihre Einsatzmöglichkeit reicht von Geldautomaten und Sicherheits kontrollen für Gebäudeeingänge bis hin zu Logins in Computer netzwerke. Dabei macht man sich zunutze, daß die charakteri stischen Merkmale eines Fingerabdrucks einer Person von Ge burt an unveränderlich sind, und daß die Fingerabdrücke sich der zugehörigen Person eineindeutig zuordnen lassen.Devices that identify people based on their fingerprints grace can be used in a variety of ways. Your Possible uses range from ATMs and security controls for building entrances up to logins in computers networks. It makes use of the fact that the character tical features of a fingerprint of a person from Ge are unchangeable, and that the fingerprints are uniquely assign to the associated person.

Häufig werden zur Aufnahme von Fingerabdrücken kapazitive Sensoren eingesetzt. Aufgrund der unterschiedlichen Dielek trizitätszahlen kann dabei zwischen den Papillarlinien und den Rillen des Fingerabdrucks unterschieden werden. Für die Zuordnung des aufgenommenen Fingerabdrucks zu der betreffen den Person sind besonders die charakteristischen Merkmale des Fingerabdrucks entscheidend. Zu den charakteristischen Merk male eines Fingerabdrucks zählen nicht nur die Muster der Pa pillarlinien, sondern auch die Minutien, worunter man Kreu zungspunkte von Papillarlinien oder Rillen versteht. Zur Feststellung der Identität einer Person müssen die aufgenom menen charakteristischen Merkmale mit früher aufgenommenen charakteristischen Merkmalen, die in gespeicherter Form vor liegen, verglichen werden. Um die zu speichernde Datenmenge möglichst gering zu halten und einen Fingerabdruck der zuge hörigen Person dennoch eineindeutig zuordnen zu können, muß zumindest die Lage der Minutien ermittelt werden. Der Nach teil solcher Geräte, welche lediglich die Lage der Minutien vergleichen, ist jedoch, daß sie sich durch einen Kunstfinger, auf welchen ein Fingerabdruck aufgebracht wurde und wel cher die gleiche Dielektrizitätszahl wie der reale Finger be sitzt, überwinden lassen. Darüberhinaus läßt sich sogar ein solcher Kunstfinger aus einem Fingerabdruck rekonstruieren, welcher beim Anfassen einer glatten Oberfläche auf der Ober fläche hinterlassen wurde.Often capacitive are used to take fingerprints Sensors used. Because of the different floorboards Tricity can be between the papillary lines and the grooves of the fingerprint can be distinguished. For the Assignment of the recorded fingerprint to the concern are the characteristic features of the person Fingerprint is crucial. To the characteristic note Not only the patterns of the Pa count in a fingerprint pillar lines, but also the minutiae, among which one can cross points of intersection of papillary lines or grooves. to Establishing the identity of a person must include the those characteristic features with previously recorded ones characteristic features that exist in saved form are compared. To the amount of data to be saved to keep as low as possible and a fingerprint of the to be able to unambiguously assign the person who belongs to it at least the position of the minutiae can be determined. The night part of such devices, which only the location of the minutiae compare, however, is that they have an artificial finger, on which a fingerprint was applied and wel be the same dielectric constant as the real finger sits, let overcome. In addition, you can even reconstruct such artificial fingers from a fingerprint, which when touching a smooth surface on the top area was left.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gerät und ein ent sprechendes Verfahren zur Feststellung der Identität von Per sonen anhand ihrer Fingerabdrücke zu schaffen, welches rela tiv hohen Sicherheitsanforderungen genügt. Insbesondere soll das zu schaffende Gerät solche Fingerabdrücke als gefälscht erkennen können, die aus einem auf einer Oberfläche hinter lassenen Fingerabdruck rekonstruiert wurden.The object of the invention is therefore a device and an ent Descriptive procedure to determine the identity of Per using their fingerprints to create which rela High security requirements are sufficient. In particular, should the device to be created such fingerprints as fake can recognize that from a behind on a surface left fingerprint were reconstructed.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The problem underlying the invention is solved by the features of the independent claims. Advantageous further developments and refinements are in the Subclaims specified.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es, daß ein Gerät, welches zur Zuordnung zwischen gemessenen charakteristischen Merkmalen einer Fingerunterseite und der zugehörigen Person dient, als charakteristische Merkmale Poren der Haut heran zieht. Die Poren der Haut auf der Fingerunterseite sind in erster Linie die Poren von Schweißdrüsen. Das erfindungsgemä ße Gerät besitzt zum Erfassen der charakteristischen Merkmale des Fingerabdrucks mindestens eine Sensoreinheit, mit welcher die charakteristischen Merkmale gemessen werden, und eine Auswerteeinheit, welche benötigt wird zur Feststellung des Vorhandenseins einer Korrelation zwischen den gemessenen cha rakteristischen Merkmalen der Fingerunterseite mit vorab ge messenen und gespeicherten Informationen über charakteristi sche Merkmale von einem oder mehreren Fingerunterseiten.An essential idea of the invention is that a device which is used to assign measured characteristic Features of a finger underside and the associated person serves as characteristic features of skin pores draws. The pores of the skin on the underside of the fingers are in primarily the pores of sweat glands. The invention ß device has to record the characteristic features of the fingerprint at least one sensor unit with which the characteristic features are measured, and a Evaluation unit, which is needed to determine the Existence of a correlation between the measured cha characteristic features of the underside of the fingers with ge in advance measured and stored information about characteristics characteristics of one or more undersides of fingers.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Geräts ist, daß die Poren von Schweißdrüsen, welche wesentlich kleiner sind als die Breiten der Papillarlinien, nicht aus einem auf einer Ober fläche hinterlassenen Fingerabdruck nachträglich rekonstru iert werden können. Ein auf einer Oberfläche hinterlassener Fingerabdruck besteht aus dem Flüssigkeitsfilm, der sich zu vor auf der Haut befand. Aufgrund seiner Oberflächenspannung ist der Flüssigkeitsfilm bestrebt, seine Oberfläche zu mini mieren. Da die Durchmesser der Poren im Mikrometerbereich liegen, kann die Oberfläche dadurch minimiert werden, daß sich der Flüssigkeitsfilm an den Stellen schließt, an denen sich zuvor die Poren befanden. Die Information über die Lage der Poren läßt sich folglich nicht ohne das Wissen der be treffenden Person gewinnen. Selbst bei Kenntnis der Lage der Poren ist die Herstellung eines Kunstfingers wegen der klei nen Dimensionen der Poren sehr aufwendig. Daher weißt das er findungsgemäße Gerät eine höhere Fälschungssicherheit auf, als es ein Gerät, welches nicht die Poren der Haut als cha rakteristische Merkmale des Fingerabdrucks verwendet, bietet.The advantage of the device according to the invention is that the pores of sweat glands, which are much smaller than that Widths of the papillary lines, not from one on an upper Reconstruct the fingerprint left behind can be. One left on a surface Fingerprint is made up of the liquid film that extends to before was on the skin. Because of its surface tension the liquid film strives to miniaturize its surface mieren. Because the diameter of the pores is in the micrometer range the surface can be minimized in that the liquid film closes where the pores were previously. The information about the location the pores can not be without the knowledge of the be winning person. Even if you know the location of the Pores is the production of an artificial finger because of the small dimensions of the pores very expensive. So he knows that device according to the invention has a higher security against forgery, than it is a device that does not pores the skin as cha uses characteristic features of the fingerprint.

Vorzugsweise können bei dem erfindungsgemäßen Gerät als cha rakteristische Merkmale zusätzlich Minutien und/oder die Mu ster von Papillarlinien verwendet werden. Vorteilhaft daran ist, daß beispielsweise die Lage der Minutien sehr einfach zu bestimmen ist.Preferably, as cha characteristic features in addition minutiae and / or the mu of papillary lines. Advantage of it is that, for example, the location of the minutiae is very simple determine is.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die mindestens eine Sensoreinheit einen kapazitiven Sensor aufweist. Bei gutem Auflösungsvermögen des kapazitiven Sen sors können damit Abbildungen von Fingerabdrücken gewonnen werden, auf denen die Poren der Haut, die sich auf den Papil larlinien befinden, trotz ihrer kleinen Größe gut erkennbar sind. Wegen ihrer unterschiedlichen Dielektrizitätszahlen he ben sich bei einem kapazitiven Sensor die Poren deutlich von den Papillarlinien ab.A preferred embodiment of the invention provides that the at least one sensor unit is a capacitive sensor having. With good resolution of the capacitive sen sors can use it to obtain fingerprint images on which the pores of the skin that are on the papil Lar lines are clearly recognizable despite their small size are. Because of their different dielectric numbers he With a capacitive sensor, the pores clearly differ the papillary lines.

Um das erfindungsgemäße Gerät für verschiedene Anwendungen einsetzbar zu gestalten, ist es von Vorteil, die mindestens eine Sensoreinheit und die Auswerteeinheit auf einem gemeinsamen Substrat zu integrieren. Ein solches Modul kann leicht in andere Geräte eingebaut werden, so daß das erfindungsgemä ße Gerät für unterschiedlichste Anwendungen, wie z. B. bei Geldautomaten oder Eingangskontrollen, einsetzbar ist.To the device according to the invention for various applications to make it usable, it is advantageous to at least a sensor unit and the evaluation unit on a common Integrate substrate. Such a module can easily be installed in other devices, so that the invention ß device for various applications, such as. B. at ATMs or entrance controls can be used.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können die vorab gemessenen und gespeicherten Informationen über die charakteristischen Merkmale von einem oder mehreren Fingerabdrücken auf einer Speichereinheit abgelegt werden. Vorzugsweise befindet sich die Speichereinheit auf einer Chipkarte. Des weiteren kann vorgesehen sein, daß das er findungsgemäße Gerät mit einem Chipkartenlesegerät in Verbin dung steht. Damit stehen dem erfindungsgemäßen Gerät die auf der Chipkarte abgelegten Informationen über die Fingerabdrüc ke der betreffenden Person zur Verfügung und es kann diese mit den gemessenen Fingerabdrücken der Person vergleichen. Diese Ausgestaltung der Erfindung stellt eine Möglichkeit dar, um das erfindungsgemäße Gerät in ein Sicherheitssystem einzubeziehen. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, daß nicht die Daten aller möglicher Personen beispielsweise in der Auswerteeinheit gespeichert und eventuell durchsucht wer den müssen, um die betreffende Person zu identifizieren, son dern daß die betreffende Person ihre Daten mittels der Chip karte selbst dem Gerät zur Verfügung stellt. Dieses reduziert den Speicheraufwand erheblich und erhöht ebenso die Verarbei tungsgeschwindigkeit.According to a further preferred embodiment of the invention can use the previously measured and stored information about the characteristic features of one or more Fingerprints are stored on a storage unit. The storage unit is preferably located on a Smart card. Furthermore, it can be provided that he device according to the invention with a chip card reader in conjunction manure stands. The device according to the invention thus stands up information stored on the chip card via the fingerprints ke available to the person concerned and it can compare with the person's measured fingerprints. This embodiment of the invention is one possibility represents the device according to the invention in a security system included. This configuration has the advantage that not the data of all possible people, for example in stored in the evaluation unit and possibly searched to identify the person concerned, son dern that the person concerned their data by means of the chip card itself to the device. This reduces the storage effort considerably and also increases the processing processing speed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in diesen zeigen:The invention is illustrated below with the aid of an embodiment game explained with reference to the drawings; in these show:

Fig. 1 eine Sensoreinheit und eine Auswerteeinheit eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels; und . Figure 1 shows a sensor unit and an evaluation unit of an embodiment of the invention; and

Fig. 2 eine Abbildung eines mit einem erfindungsgemäßen Ge rät aufgenommenen Fingerabdrucks. Fig. 2 is an illustration of a device recorded with a Ge device according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine Sensoreinheit 1 eines erfindungsgemäßen Ge räts, welche mit einer Auswerteeinheit 2 über ein Kabel 3 zur Datenübertragung verbunden ist. Bei einer auf der Sensorein heit 1 aufliegenden Fingerunterseite läßt sich eine Abbildung des Fingerabdrucks aufnehmen, wie sie beispielhaft in Fig. 2 gezeigt ist. Die Sensoreinheit 1 kann beispielsweise einen kapazitiven Sensor beinhalten, welcher durch CMOS- Technologien hergestellt wurde. Die Auswerteeinheit 2 dient dazu, die charakteristischen Merkmale des aufgenommenen Fin gerabdrucks mit zuvor aufgenommenen charakteristischen Merk malen von Fingerabdrücken zu vergleichen. Sind die charakte ristischen Merkmale des Fingerabdrucks der untersuchten Per son zuvor aufgenommen und gespeichert worden, kann die Aus werteeinheit 2 den Fingerabdruck der Person eindeutig zuord nen und sie somit identifizieren. Fig. 1 shows a sensor unit 1 of a Ge device according to the invention, which is connected to an evaluation unit 2 via a cable 3 for data transmission. In the case of a finger underside resting on the sensor unit 1 , an image of the fingerprint can be recorded, as is shown by way of example in FIG. 2. The sensor unit 1 can include, for example, a capacitive sensor that was manufactured by CMOS technologies. The evaluation unit 2 serves to compare the characteristic features of the recorded fingerprint with previously recorded characteristic features of fingerprints. If the characteristic features of the fingerprint of the person examined have been previously recorded and stored, the evaluation unit 2 can clearly assign the fingerprint to the person and thus identify them.

Als charakteristische Merkmale der Fingerunterseite werden bei dem erfindungsgemäßen Gerät Poren der Haut verwendet. Zu sätzlich können auch weitere charakteristische Merkmale, wie z. B. Minutien oder Muster von Papillarlinien, Verwendung fin den. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Fingerabdruck sind einige Poren durch Quadrate und einige Minutien durch Kreise gekenn zeichnet. Die Poren lassen sich bei einem kapazitiven Sensor aufgrund ihrer von den Papillarlinien unterschiedlichen Die lektrizitätszahl deutlich ausmachen, sofern sie sich auf den Papillarlinien und nicht in den zwischen den Papillarlinien liegenden Rillen befinden.Pores of the skin are used as characteristic features of the underside of the fingers in the device according to the invention. In addition, other characteristic features such as. B. minutiae or pattern of papillary lines, use the fin. In the fingerprint shown in Fig. 2, some pores are marked by squares and some minutiae by circles. With a capacitive sensor, the pores can be clearly identified on account of their dielectric number, which differs from the papillary lines, provided that they are on the papillary lines and not in the grooves lying between the papillary lines.

Die Durchmesser der Poren sind wesentlich kleiner als die Breiten der Papillarlinien. Darin liegt der wesentliche Vor teil bei der Verwendung der Poren als charakteristische Merk male des Fingerabdrucks. Aus einem auf einer Oberfläche zu fällig hinterlassenen Fingerabdruck läßt sich nämlich nach träglich nicht die Lage der Poren der Haut rekonstruieren. Damit genügt das erfindungsgemäße Gerät hohen Sicherheitsan forderungen gegenüber möglichen Fälschungsversuchen. The diameter of the pores are much smaller than that Papillary line widths. This is the main point part when using the pores as a characteristic feature male's fingerprint. From one to one surface too due fingerprint can be left after do not sluggishly reconstruct the location of the pores of the skin. The device according to the invention thus satisfies high safety requirements claims against possible attempts at counterfeiting.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Gerät kann vorgesehen sein, daß lediglich die Lage der auf der Fingerun terseite befindlichen Poren zur Feststellung der Identität einer Person herangezogen wird. Alternativ dazu kann ebenso vorgesehen sein, daß zur Feststellung der Identität in erster Linie die Lage der Minutien dient, und die Überprüfung der Lage der Poren lediglich als zusätzliche Kontrolle eingesetzt wird, um eine eventuelle Manipulation des Geräts mit einem künstlich hergestellten Fingerabdruck auszuschließen.In the device according to the invention shown in Fig. 1 it can be provided that only the location of the pores located on the underside of Fingerun is used to determine the identity of a person. Alternatively, it can also be provided that the position of the minutiae is primarily used to determine the identity, and the checking of the position of the pores is only used as an additional control in order to rule out any manipulation of the device with an artificially produced fingerprint.

Für die Zuordnung eines Fingerabdrucks zu einem vorab aufge nommenen Fingerabdruck bieten sich verschiedene Verfahren an. Beispielsweise kann anhand von zwei signifikanten Poren oder Minutien ein Gitter über den Fingerabdruck gelegt werden. An schließend wird die Anzahl der Poren und/oder der Minutien innerhalb bestimmter Felder des Gitters bestimmt. Bei einem anderen Verfahren wird wiederum zunächst eine signifikante Pore oder Minutie bestimmt. Von dieser Pore oder Minutie wer den Vektoren zu anderen Poren und/oder Minutien gezogen. Ne ben den Koordinaten der Verbindungsvektoren können weitere Charakteristika der Verbindungsvektoren ermittelt werden, wie z. B. die Anzahl der überquerten Papillarlinien oder die Win kel, welche die Verbindungsvektoren in ihren Anfangs- und Endpunkten mit den Tangenten an die Papillarlinien einschlie ßen. Die Algorithmen derartiger Verfahren können in der Aus werteeinheit 2 implementiert werden.Various methods are available for assigning a fingerprint to a pre-recorded fingerprint. For example, a grid can be placed over the fingerprint using two significant pores or minutiae. Then the number of pores and / or minutiae within certain fields of the grid is determined. Another method first determines a significant pore or minute. The vectors are drawn from this pore or minutia to other pores and / or minutiae. In addition to the coordinates of the connection vectors, further characteristics of the connection vectors can be determined, such as. B. the number of papillary lines crossed or the angle which include the connection vectors in their starting and ending points with the tangents to the papillary lines. The algorithms of such methods can be implemented in the evaluation unit 2 .

Bei allen bisherigen Überlegungen wurde davon ausgegangen, daß der Abdruck nur eines Fingers im Hinblick auf die Fest stellung der Identität der betreffenden Person untersucht wird. Allerdings ist es ebenfalls denkbar, daß zu diesem Zweck die Abdrücke mehrerer Finger der betreffenden Person herangezogen werden, um so eine Fälschung noch weiter zu er schweren.With all previous considerations it was assumed that the footprint of just one finger with regard to the hard the identity of the person concerned becomes. However, it is also conceivable that this Purpose of multiple fingerprints of the person concerned can be used to further fake it heavy.

Claims

1. Device for mapping between measured characteristic features of a finger underside and the associated person, which has at least one sensor unit ( 1 ) for measuring characteristic features of a finger underside and an evaluation unit ( 2 ) for determining the presence of a correlation between the measured characteristic features of the Has the underside of the finger with previously measured and stored information about characteristic features of one or more undersides of the fingers, the characteristic features comprising pores of the skin.

2. Device according to claim 1, characterized, that the characteristic features of the underside of the fingers additionally minutiae and / or patterns of papillary lines believe it.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized, that the pores of the skin are pores of sweat glands.

4. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor unit ( 1 ) has a capacitive sensor.

5. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor unit ( 1 ) and the evaluation unit ( 2 ) are integrated on a common substrate.

6. Device according to one or more of the preceding claims che, characterized, that the previously measured and stored information about the characteristic features of one or more ren fingerprints stored on a storage unit are.

7. Device according to claim 6, characterized, that the storage unit is located on a chip card.

8. Apparatus according to claim 7, characterized, that the device is connected to a chip card reader stands.

9. A method for assigning measured characteristic features of a finger underside and the associated person, which comprises the following steps:

1. Measuring characteristic features of a finger underside, the characteristic features comprising pores of the skin; and
2. Determine the presence of a correlation between the measured characteristic features with previously measured and stored information about characteristic features from one or more fin undersides.

10. The method according to claim 9, characterized, that as characteristic features of the underside of the fingers additionally minutiae and / or patterns of papillary lines will measure.

11. The method according to claim 9 or 10, characterized, that the pores of the skin are pores of sweat glands.

12. The method according to one or more of claims 9 to 11 characterized, that the characteristic features of the underside of the fingers can be measured with a capacitive sensor.