DE10123367A1 - Verfahren zur Fingerabdruckerkennung unter Verwendung von Bildsequenzen - Google Patents
Verfahren zur Fingerabdruckerkennung unter Verwendung von BildsequenzenInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Fingerabdruckerkennung wird eine Bildsequenz (100, 102, 104) erfasst, die eine Mehrzahl von Bildern (0-19) des zu erfassenden Fingerabdrucks umfasst. Vorbestimmte Bilder der erfassten Bildsequenz werden mit zugeordneten Bildern einer vorbestimmten Bildsequenz verglichen, um ein Abstandsmaß zwischen den Bildsequenzen zu bestimmen. Abhängig von dem bestimmten Abstandsmaß wird bestimmt, ob die erfasste Bildsequenz und die vorbestimmte Bildsequenz übereinstimmen.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Fingerabdruckerkennung und insbesondere auf ein Verfahren zur
Fingerabdruckerkennung auf der Grundlage eines Vergleichs von
zwei Bildsequenzen. Insbesondere bezieht sich die vorliegen
den Erfindung auf ein dynamisches, Software-basiertes Verfah
ren zur Fälschungserkennung.
Die Fingerabdruckerkennung ist eine zuverlässige und weit
verbreitete Technik zur Personenidentifikation. Im Stand der
Technik sind verschiedene Verfahren zur Erkennung von Finger
abdrücken bekannt, wobei zunächst die einfachen Bilderken
nungsverfahren zu nennen sind, die bei Auflegen eines Fingers
ein Bild desselben erfassen und mit abgespeicherten Bildern
vergleichen, um eine Person zu identifizieren.
Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, dass diese recht
leicht zu täuschen sind, beispielsweise durch das Auflegen
eines Silikonabgusses einer Fingerkuppe oder ähnlichem. Fer
ner ist bei diesen Verfahren der große Speicherbedarf für die
verwendeten Vergleichsbilder ("Templates") sowie der große
Rechenaufwand nachteilhaft. Der Nachteil der leichten Täu
schung existiert auch bei minutien-basierten Verfahren.
Zur Lösung dieser Problematik wurde im Stand der Technik vor
geschlagen, Merkmale aus den Fingerabdrücken zu extrahieren
und die Erkennung auf der Grundlage dieser Merkmale durchzu
führen. Bekannte biometrische Verfahren für die Personener
kennung können beispielsweise in automatisierten Systemen
implementiert werden. Solche Systeme verarbeiten die Eingabe
daten, die die biometrischen Merkmale enthalten, und extra
hieren charakteristische Merkmale, die anschließend einer
Person zugeordnet werden können.
Für eine zuverlässige Personenzuordnung ist jedoch sicherzu
stellen, dass auf dem Signalpfad zwischen dem zu messenden
Objekt und der Bildaufnahmeeinheit keine Manipulation möglich
ist.
Bei der Erkennung von Fingerabdrücken durch ein automatisches
System zur Fingerabdruckerkennung sind also Verfahren erfor
derlich, die nur von echten Fingern erzeugte Bilder zu der
Verarbeitungseinheit weiterleiten und eventuell die von Imi
taten stammenden Bilder zurückweisen.
Im Stand der Technik bekannte Ansätze zur Lösung dieser Prob
lematik werden nachfolgend kurz erläutert, wobei hier zwi
schen Hardware-basierten Lösungen und Software-basierten Lö
sungen unterschieden wird.
Eine erste Lösung besteht darin, den Sensor, mittels dem der
Fingerabdruck zu erfassen ist, um integrierte oder externe
Hardware-Komponenten zu ergänzen. Solche bekannten Lösungen
erfassen beispielsweise eine Impedanz der aufliegenden Fin
ger, wie dies im US Patent 5,953,331 näher beschrieben wird.
Andere technische Realisierungen von Hardware-basierten Fäl
schungserkennungen umfassen eine Feuchtigkeitsmessung, eine
Pulsmessung und eine Druckmessung.
Neben den Hardware-basierten Lösungen sind auch Lösungen be
kannt, bei denen die vom Sensor kommenden Daten zur Fäl
schungserkennung mittels Software ausgewertet werden. Bei der
Software-basierten Fälschungserkennung wird zwischen stati
schen und dynamischen Verfahren unterschieden.
Bei den statischen Verfahren wird nur ein Bild ausgewertet,
üblicherweise jenes, das auch zur Erkennung benutzt wird.
Statische Software-basierte Fälschungserkennungsverfahren ba
sieren beispielsweise auf der Auswertung von Fingerabdruck
bildern, die als Bitmap mit Grauwerten vorliegen. Andere
Software-basierte, statische Verfahren werten die im Bild
sichtbaren Talgdrüsen aus.
Bei den dynamischen Verfahren wird eine Sequenz aufeinander
folgender Bilder des Sensors, die den Vorgang des Finger-
Auflegens beschreiben, verwendet. Eine dynamische Fälschungs
erkennung erhöht die Erkennungs- und Fälschungssicherheit
biometrischer Fingerabdrucksysteme, bei denen zusätzlich z. B. eine Bewegung der Person, ein Druck, mit dem der Finger
aufgelegt wird, oder Schweiß auf dem Finger bei der Erkennung
herangezogen werden. Andere dynamische Verfahren entnehmen
die entsprechenden Informationen zur Fälschungserkennung aus
Sequenzen von Fingerabdruckbildern.
Das grundlegende Problem der gerade beschriebenen dynamischen
Verfahren besteht darin, dass zum Vergleich von zwei Bildse
quenzen, von denen die eine die Referenz für einen Original
finger ist, während die andere das als Fälschung oder Origi
nal zu klassifizierende Muster ist, aus den zu vergleichenden
Sequenzen Merkmale extrahiert werden. Der Nachteil dieser
Merkmalsextraktion besteht darin, dass aus allen in den Bil
dern enthaltenen Informationen einige wenige charakteristi
sche Informationen ausgewählt werden, von denen ausgegangen
wird, dass diese für eine Unterscheidung zwischen Original
und Fälschung geeignet sind.
Ein entscheidender Nachteil dieser Vorgehensweise besteht
darin, dass diese Auswahl ausgesprochen schwierig ist, da
nicht ohne weiteres vorherzusagen ist, welche der enthaltenen
Informationen wichtig oder unwichtig sind. Dies führt zu dem
weiteren Nachteil, dass mit der Extraktion von Merkmalen auch
immer wertvolle Informationen "weggeworfen" werden, die eine
Unterscheidung zwischen Original und Fälschung vereinfachen
würden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
zur Fingerabdruckerkennung zu schaffen, das eine Unterschei
dung zwischen Original und Fälschung vereinfacht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 ge
löst.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Fingerab
druckerkennung, mit folgenden Schritten:
- a) Erfassen einer Bildsequenz, die eine Mehrzahl von Bildern des zu erfassenden Fingerabdrucks umfasst;
- b) Vergleichen von vorbestimmten Bildern der erfassten Bild sequenz mit zugeordneten Bildern einer vorbestimmten Bildse quenz, um ein Abstandsmaß zwischen der erfassten Bildsequenz und der vorbestimmten Bildsequenz zu bestimmen, und
- c) abhängig von dem im Schritt (b) bestimmten Abstandsmaß, Bestimmen, ob die erfasste Bildsequenz und die vorbestimmte Bildsequenz übereinstimmt.
Gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren
hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass auf die ver
lustbehaftete Merkmalsextraktion verzichtet wird und statt
dessen die gesamte, in der dynamischen Sequenz zur Verfügung
stehende Information zur Fingerabdruckerkennung bzw. Fäl
schungserkennung benutzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren
unterscheidet von echten Fingern stammende Bilder und von I
mitaten stammende Bilder unabhängig von der Art der bildge
benden Einheit durch Bildverarbeitungsalgorithmen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wird, dort wo im
Stand der Technik die Mitwirkung der zu identifizierenden
Person erforderlich war, dies durch die vorliegende Erfindung
vermieden, da die erforderliche Bildsequenz, die mit der vor
bestimmten Bildsequenz zu erfassen ist, beim "natürlichen"
Auflegen des Fingers auf einen Sensor erfasst wird. Eine im
Stand der Technik noch erforderliche aktive Mitwirkung der zu
identifizierenden Person bei der Erzeugung der Bildsequenz
ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht mehr erforderlich.
Die vorliegende Erfindung findet ihre Anwendung sowohl in der
personenunabhängigen Identifikation als auch in der personen
spezifischen Identifikation. Die personenunabhängige Identi
fikation dient lediglich dazu, eine aufgrund eines aufgeleg
ten Fingers erzeugte Bildsequenz als von einem echten Finger
herrührend oder als von einem Imitat herrührend zu klassifi
zieren und, falls die erfasste Bildsequenz von einem Imitat
herrührt, diese zurückzuweisen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispiels
kann vorgesehen sein, dass bei Vorliegen einer Bildfolge von
einem echten Finger die erfasste Bildsequenz an eine Verar
beitungseinheit weitergeleitet wird. In der Verarbeitungsein
heit wird die weitergeleitete Bildsequenz mit einer vorabge
speicherten Bildsequenz, die der zu identifizierenden Person
zugeordnet ist, verglichen und eine Personen-Identifikation
wird, wie bei der Erfassung, ob die erfasste Bildsequenz von
einem echten Finger stammt, durchgeführt.
Bei einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, der Perso
nen-abhängigen Identifikation, wird das erfindungsgemäße Ver
fahren herangezogen, um eine zu identifizierende Person an
hand der erfassten Bildsequenz durch Vergleich mit einer vor
abgespeicherten Bildsequenz zu identifizieren. Wird eine aus
reichende Übereinstimmung der Bildsequenzen festgestellt, so
wird ein entsprechendes Identifikationssignal ausgegeben, an
sonsten erfolgt eine Zurückweisung der erfassten Bildsequenz.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1A drei Bildsequenzen für die erfindungsgemäße Fingerab
druckerkennung;
Fig. 1B eine schematische Darstellung einer Sensoreinheit
zum Erfassen einer Bildsequenz eines Fingerabdrucks; und
Fig. 2A bis 2C ein Flussdiagramm, anhand dessen verschiedene
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Fingerabdruckerkennung beschrieben werden.
In Fig. 1A sind beispielhaft drei Bildsequenzen 100, 102, 104
dargestellt, die dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Finger
abruckerkennung zugrundegelegt werden. Die Bildsequenz 100
stammt von einer ersten Person, die Bildsequenz 102 stammt
von einer zweiten Person, und die Bildsequenz 104 stammt von
einer Fälschung. Die Bildsequenzen 100, 102 und 104 umfassen
zeitlich aufeinanderfolgende Einzelbilder 0 bis 19. Die Bild
sequenzen werden während des Auflegens eines Fingers 106, wie
in Fig. 1B gezeigt ist, durch eine Sensoreinheit 108 erfasst.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Bildsequenzen nicht wäh
rend des Aufliegens des Fingers auf der Sensoreinheit 108
sondern beim Auflegen des Fingers 106 auf den Sensor 108 er
fasst wird, wie auch aus den Einzelbildern 0 bis 19 zu erken
nen ist. So zeigen z. B. die Bilder 0 bis 6 der ersten Bild
sequenz 100 überhaupt keinen Finger und erst ab dem Bild 7
ist zu erkennen, dass sukzessive immer größere Flächen des
Bildes vom Finger bedeckt sind. Aus den drei Bildsequenzen
100, 102, 104 ist zu erkennen, dass zum einen die von den
Personen stammenden Bildsequenzen unterschiedlich sind, und
zum anderen sich diese wiederum von der von der Fälschung
stammenden Bildsequenz unterscheiden. Die in Fig. 1A gezeig
ten Bildsequenzen 100, 102 und 104 enthalten vorzugsweise
Einzelbilder als Bitmaps mit Grauwerten.
Wenn die Bilder einer Bildsequenz von einem echten Finger
stammen, vergrößert sich die Auflagefläche während des Aufle
gevorgangs über mehrere Bilder. Wenn die Bilder der Bildse
quenz von einer Fälschung stammen, erscheint der Fingerab
druck ohne Übergang gleich mit der vollen Auflagefläche. Fer
ner ändert sich bei den echten Fingern in den Bildern nach
dem Sichtbarwerden noch der Kontrast und die Breite der Fin
gerlinien. Bei einer Fälschung bleibt beides in den Bildern
weitgehend unverändert. Die gerade erwähnten Effekte resul
tieren aus der unterschiedlichen Elastizität von Finger und
Fälschung.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es
nicht erforderlich ist, im Vorfeld zu wissen, welche Krite
rien für eine Unterscheidung zwischen Original (echter Fin
ger) und Fälschung entscheidend sind, da für den Vergleich
jeweils die gesamte Bildsequenzinformation verwendet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, anders als im Stand
der Technik, auf eine Merkmalsextraktion verzichtet. Statt
dessen werden die Bildsequenzen, beispielsweise die Bildse
quenzen 100 und 104, verglichen, um zu bestimmen, ob eine er
fasste Bildsequenz von einem echten Finger oder von einer I
mitation stammt.
Hierzu wird ein Ähnlichkeitsmaß bzw. ein Abstandsmaß zwischen
den zwei Bildsequenzen bestimmt. Die Ähnlichkeit und der Ab
stand beschreiben denselben Sachverhalt, sie verhalten sich
nur invers zueinander. Je geringer der Abstand zweier Bilder
oder von zwei Bildsequenzen ist, desto ähnlicher sind sie
sich also. Umgekehrt gilt, dass bei einer großen Ähnlichkeit
der Abstand gering ist.
Zur Berechnung des Abstandes zwischen zwei zu untersuchenden
Bildsequenzen wird gemäß einem Ausführungsbeispiel für jedes
Bild der einen Bildsequenz sukzessive der Abstand zu einem
zugeordneten oder passenden Bild der anderen Bildsequenz, z. B. der vorabgespeicherten Bildsequenz berechnet und die sich
ergebenden Abstände werden zu einem Gesamtabstand zusammenge
fasst. Alternativ können auch nur ausgewählte Einzelbilder
der Sequenzen herangezogen werden. Bei der vorabgespeicherten
Bildsequenz handelt es sich beispielsweise um eine Bildse
quenz die durch Abtasten einer typischen Fälschung erzeugt
wurde, so dass beispielsweise ein geringer Abstand zwischen
erfasster Bildsequenz und vorabgespeicherter Bildsequenz an
zeigt, dass die erfasste Bildsequenz von einem gefälschten
Fingerabdruck stammt.
Beim Bestimmen des Ähnlichkeitsmaßes ist zunächst zu ent
scheiden welche Bilder in den Sequenzen jeweils miteinander
zu vergleichen sind und wie das Abstandsmaß definiert ist.
Die Auswahl der Bilder und die Abstandsmessung können auf un
terschiedliche Art und Weise erfolgen. Die Auswahl der zu
vergleichenden Bilder kann vor der Abstandsmessung erfolgen,
z. B. indem jeweils die Bilder mit der gleichen laufenden
Nummer in der Sequenz miteinander verglichen werden, indem
nur Bilder mit entsprechenden Informationen betreffend einen
Fingerabdruck miteinander verglichen werden, oder indem je
weils die Bilder mit der gleichen Fläche des aufgelegten Fin
gers verglichen werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann stattdessen die
Auswahl der Bilder und die Abstandsmessung unter Verwendung
einer dynamischen Programmierung oder unter Verwendung von
Hidden Markov Modellen gleichzeitig erfolgen.
Um aus dem Vergleich der Bilder die entsprechenden Abstands
maße zu bestimmen, wird beispielsweise der mittlere quadrati
sche Fehler, eine zweidimensionale Korrelation oder das soge
nannte Fusionsmatching verwendet.
Als Abstandsmaß wird z. B. der Pixelweise bestimmte mittlere
quadratische Abstand zwischen zwei Bildern verwendet, der ne
ben der Korrelation und dem Fusionsmatching ein drittes Ver
fahren darstellt. Stimmen die betrachteten Bilder vollständig
überein, so ist ihr Abstand voneinander Null. Je unterschied
licher die Bilder sind, desto größer wird der Abstandswert
bzw. das Abstandsmaß.
Die Korrelation und das Fusionsmatching sind streng genommen
Ähnlichkeitsmaße. Hier ergibt sich ein großer Wert für eine
große Übereinstimmung - die Bilder korrelieren miteinander -
und ein kleiner Wert für unterschiedliche Bilder.
Bei der normierten Korrelation zwischen zwei Bildern werden
Pixelweise die Produkte der Grauwerte aufsummiert. Dieser
Wert wird auf die Wurzel der Autokorrelationswerte der beiden
Bilder (Summation über die Produkte der Pixel mit sich
selbst) bezogen. Nach dieser Definition ergibt sich ein Wert
von Eins für vollständig übereinstimmende Bilder und minimal
ein Wert von Null bei stark unterschiedlichen Bildern.
Das Fusionsmatching ist auch korrelationsbasiert. Hier wird
jedoch das Vergleichsbild zusätzlich so verzerrt und gedreht,
dass sich eine bessere Übereinstimmung zwischen Bildern her
stellen lässt.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich prinzipiell zur
Fälschungserkennung sowohl anhand von Bildsequenzen, die
durch bewusstes Auflegen des Fingers entstanden sind, als
auch anhand von unbewusst entstandenen Bildsequenzen, was ge
genüber dem Stand der Technik vorteilhaft ist, da hier grund
sätzlich eine Mitwirkung des Benutzers erforderlich ist. Der
Verwendung von unbewusst entstandenen Bildsequenzen wird da
her der Vorzug gegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Rahmen der Fälschungs
erkennung entweder zur personenunabhängigen Klassifikation
der aufgelegten "Materialien" wie Originalfinger, Stempel,
Silikonabguss etc. vor einer tatsächlichen Fingerabdrucker
kennung verwendet werden, oder kann auch zur personenspezifi
schen Fälschungserkennung herangezogen werden, bei der die
Fingerabdruckerkennung durch den Vergleich der Bildsequenzen
realisiert ist.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die
personenunabhängige Fälschungserkennung, d. h. die Unter
scheidung von Bildsequenzen, die von Originalfingern oder
echten Fingern stammen, und von Bildsequenzen, die durch
künstliche Finger (Imitate) erzeugt wurden. Das Abstandsmaß
für den Vergleich der Einzelbilder ist eine zweidimensionale
Korrelation, und die gesamten Bildsequenzen, also die erfass
te und die vorbestimmte Bildsequenz werden durch dynamische
Programmierung verglichen. Der sich aus den Abständen der
Einzelbilder ergebende Gesamtabstand wird auf die Länge der
erfassten Bildsequenz normiert, um so eine Vergleichbarkeit
von Abständen auch dann zu gewährleisten, wenn Bildsequenzen
unterschiedlicher Länge behandelt werden.
Anhand des Flussdiagramms in Fig. 2 wird nachfolgend ein be
vorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nä
her erläutert.
Das Verfahren startet, wie in Fig. 2A gezeigt ist, beim
Schritt 200, in dem eine Bildsequenz bestehend aus einer
Mehrzahl von Bildern eines Fingerabdrucks oder eines Fingers
erfasst wird. Diese Bildsequenz wird durch das bewusste oder
unbewusste Auflegen des Fingers auf eine Sensorfläche er
zeugt. Nachdem im Schritt 200 die Bildsequenz erfasst wurde,
geht das Verfahren zum Schritt 202, in dem festgestellt wird,
ob eine personenunabhängige Erkennung erwünscht ist oder
nicht. Wird im Schritt 202 bestimmt, dass eine personenunab
hängige Fingerabdruckerkennung erwünscht ist, geht das Ver
fahren weiter zum Schritt 204. Im Schritt 204 werden die Bil
der aus der erfassten Bildsequenz und Bilder aus einer vorab
gespeicherten Bildsequenz, z. B. eines gefälschten Fingerab
drucks, ausgewählt, die für einen nachfolgenden Vergleich
miteinander in Beziehung gesetzt werden sollen. Anschließend
geht das Verfahren zum Schritt 206, in dem eine Ähnlichkeit
der Bildsequenzen bestimmt wird, indem das Gesamtabstandsmaß
ermittelt wird, das sich aus den Einzelabständen der mitein
ander in Beziehung gesetzten Bilder ergibt.
Werden für den Vergleich z. B. die dynamische Programmierung
oder Hidden Markov Modelle verwendet, so werden die Schritte
204 und 206 zusammengefasst oder in optimaler Weise zusammen
ausgeführt.
Wurde im Schritt 206 das Ähnlichkeitsmaß bestimmt, so wird im
Schritt 208 (siehe Fig. 2B) überprüft, ob die Ähnlichkeit ei
ne vorbestimmte Schwelle bzw. einen festgelegten Schwellen
wert übersteigt. Wird ein Schwellenwert hinsichtlich der Ähn
lichkeit (Ähnlichkeit mit einer Fälschung) überschritten, so
wird die erfasste Bildsequenz als Fälschung erkannt und im
Schritt 210 als solche zurückgewiesen.
Wird im Schritt 208 eine Schwelle hinsichtlich der Ähnlich
keit nicht überschritten, so wird im Schritt 212 festge
stellt, dass die erfasste Bildsequenz von einem echten Finger
stammt. Das Verfahren geht dann weiter zum Schritt 214, in
dem festgestellt wird, ob eine weitergehende Identifikation
der Person erwünscht ist. Ist dies nicht der Fall so endet
das Verfahren.
Wurde im Schritt 202 festgestellt, dass eine personenunabhän
gige Erkennung nicht erwünscht ist oder wurde im Schritt 214
erkannt, dass eine weitergehende Identifikation der Person
erwünscht ist, so geht das Verfahren zum Schritt 216, der in
Fig. 2C gezeigt ist. Im Schritt 216 werden die Bilder aus der
erfassten Bildsequenz und Bilder aus einer vorabgespeicherten
Bildsequenz, z. B. eines gefälschten Fingerabdrucks, ausge
wählt, die für einen nachfolgenden Vergleich miteinander in
Beziehung gesetzt werden sollen. Anschließend geht das Ver
fahren zum Schritt 218, in dem eine Ähnlichkeit der Bildse
quenzen bestimmt wird, indem das Gesamtabstandsmaß ermittelt
wird, das sich aus den Einzelabständen der miteinander in Be
ziehung gesetzten Bilder ergibt.
Werden für den Vergleich z. B. die dynamische Programmierung
oder Hidden Markov Modelle verwendet, so werden die Schritte
216 und 218 zusammengefasst oder in optimaler Weise zusammen
ausgeführt.
Nachfolgend wird im Schritt 220 bestimmt, ob die Ähnlichkeit
eine vorbestimmte Schwelle überschreitet oder nicht. Über
steigt die Ähnlichkeit eine vorbestimmte Schwelle, so wird im
Schritt 222 festgestellt, dass die erfasste Bildsequenz ein
Fingerabdruck der zu identifizierenden Person ist und das
Verfahren endet. Wird im Schritt 220 festgestellt, dass die
vorbestimmte Schwelle nicht überschritten wird, so wird im
Schritt 224 festgestellt, dass die erfasste Bildsequenz kein
Fingerabdruck der zu identifizierenden Person ist.
Hinsichtlich des anhand der Fig. 2A bis 2C dargestellten Aus
führungsbeispiele wird darauf hingewiesen, dass es sich hier
bei um eine bevorzugte Ausführungsform handelt, jedoch auch
andere Ausführungsformen und Modifikationen zu dem darge
stellten Verfahren möglich sind. So kann beispielsweise auf
die Verzweigung im Schritt 202 verzichtet werden, wenn das
erfindungsgemäße Verfahren zunächst nur erkennen soll, ob ei
ne erfasste Bildsequenz von einem echten Finger stammt oder
von einem Imitat stammt. Ebenso ist der Schritt 214 in Fig.
2B optional und auf diesen Schritt kann verzichtet werden,
wenn keine Identifikation der Person erwünscht ist, so dass
das Verfahren nach dem Schritt 212 endet.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann erwünscht sein,
dass direkt eine Identifikation erfolgen soll, so dass ausge
hend vom Schritt 200 direkt zum Schritt 216 übergegangen wird
und die entsprechende Identifikation der Person durchgeführt
wird.
Abhängig von dem Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden dann weitere Schritte eingeleitet oder nicht eingelei
tet, z. B. der Zugriff auf geschützte Daten, das Öffnen von
Türen und ähnliches. Bei der personenunabhängigen Identifi
kation von Fingerabdrücken kann z. B. dann, wenn festgestellt
wird, dass ein Fingerabdruck von einer Fälschung stammt, ein
Alarm oder ähnliches ausgelöst werden, um z. B. dem Werk
schutz den Versuch eines unberechtigten Eindringens anzuzei
gen. Ebenso kann bei einer personen-abhängigen Identifikation
der Versuch eines nicht-autorisierten Zugriffs erkannt und
gemeldet werden.
100
Bildsequenz einer ersten Person
102
Bildsequenz einer zweiten Person
104
Bildsequenz einer Fälschung
106
Finger
108
Sensor
200-224
Verfahrensschritte
Claims (15)
1. Verfahren zur Fingerabdruckerkennung, mit folgenden
Schritten:
- a) Erfassen (200) einer Bildsequenz (100, 102, 104), die ei ne Mehrzahl von Bilder (0-19) des zu erkennenden Fingerab drucks umfasst,
- b) Vergleichen (204, 206) von bestimmten Bildern der erfass ten Bildsequenz mit zugeordneten Bildern einer vorbestimmten Bildsequenz, um ein Abstandsmaß zwischen der erfassten Bild sequenz und der vorbestimmten Bildsequenz zu bestimmen, und
- c) abhängig von dem im Schritt (b) bestimmten Abstandsmaß, Bestimmen (208), ob die erfasste Bildsequenz und die vorbe stimmte Bildsequenz übereinstimmen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die vorbestimmte Bild
sequenz (104) von einem gefälschten Fingerabdruck stammt, wo
bei die vorbestimmte Bildsequenz eine Mehrzahl von Bildern
des gefälschten Fingerabdrucks umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, mit folgenden Schritten:
- a) Weiterleiten (212, 214) der erfassten Bildsequenz, falls im Schritt (c) keine Übereinstimmung der erfassten Bildse quenz und der vorbestimmten Bildsequenz bestimmt wird; und
- b) Zurückweisen (210) der erfassten Bildsequenz, falls im Schritt (c) die Übereinstimmung der erfassten Bildsequenz und der vorbestimmten Bildsequenz bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, mit folgenden Schritten:
- a) Vergleichen (216, 218) der weitergeleiteten Bildsequenz mit einer abgespeicherten Bildsequenz, die eine Mehrzahl von Bildern eines einer Person zugeordneten Fingerabdrucks um fasst, um ein Abstandsmaß zwischen der erfassten Bildsequenz und der abgespeicherten Bildsequenz zu bestimmen, und
- b) abhängig von dem im Schritt (f) bestimmten Abstandsmaß, Bestimmen (220), ob die weitergeleitete Bildsequenz und die gespeicherte Bildsequenz übereinstimmen.
5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die vorbestimmte Bild
sequenz eine abgespeicherte Bildsequenz ist, die eine Mehr
zahl von Bildern eines einer Person zugeordneten Fingerab
drucks umfasst.
6. Verfahren nach Anspruch 5, mit folgenden Schritten:
- a) Ausgeben eines positiven Identifikationssignals, falls im Schritt (c) eine Übereinstimmung der erfassten Bildsequenz und der vorbestimmten Bildsequenz bestimmt wird; und
- b) Zurückweisen der erfassten Bildsequenz, falls im Schritt (c) keine Übereinstimmung der erfassten Bildsequenz und der vorbestimmten Bildsequenz bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die
Bildsequenz (100, 102, 104) durch ein zeitlich aufeinander
folgendes Erfassen von Einzelbildern eines Fingers (106) beim
Auflegen des Fingers (106) auf eine Sensoreinheit (108) ge
bildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Bildsequenz mit o
der ohne Mitwirkung einer Person, deren Fingerabdruck zu er
kennen ist, erfasst wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem im
Schritt (b) bestimmt wird, welche Bilder aus der erfassten
Bildsequenz und der vorbestimmten Bildsequenz verglichen wer
den.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem Bilder in der erfass
ten Bildsequenz und in der vorbestimmten Bildsequenz vergli
chen werden,
die Informationen über den Fingerabdruck enthalten,
die eine identische Sequenznummer aufweisen, oder
bei denen eine Fläche, die durch den Finger bedeckt ist, im wesentlichen gleich ist.
die Informationen über den Fingerabdruck enthalten,
die eine identische Sequenznummer aufweisen, oder
bei denen eine Fläche, die durch den Finger bedeckt ist, im wesentlichen gleich ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der
Schritt (b) folgende Schritte umfasst:
- 1. Bestimmen des Abstandsmaß zwischen den vorbestimmten Bildern der erfassten Bildsequenz und zugeordneten Bildern der vorbestimmten Bildsequenz;
- 2. Zusammenfassen der bestimmten Abstandmaße zu einem Ge samtabstand zwischen der erfassten Bildsequenz und der vorbe stimmten Bildsequenz; und
- 3. Bestimmen der Ähnlichkeit zwischen der erfassten Bildse quenz und der vorbestimmten Bildsequenz basierend auf dem im Schritt (b2) bestimmten Gesamtabstand.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das
Abstandsmaß durch eine zweidimensionale Korrelation oder ein
Fusionsmatching der Bilder der erfassten Bildsequenz und der
zugeordneten Bilder der vorbestimmten Bildsequenz bestimmt
wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die
zu vergleichenden Bilder der erfassten Bildsequenz und der
vorbestimmten Bildsequenz vor dem Bestimmen des Abstandsmaßes
ausgewählt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem im
wesentlichen gleichzeitig die zu vergleichenden Bilder der
erfassten Bildsequenz und der vorbestimmten Bildsequenz aus
gewählt und das Abstandsmaß bestimmt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das gleichzeitige
Auswählen und Bestimmen durch eine dynamische Programmierung
oder auf der Grundlage des Hidden Markov Modells erfolgt.
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DE10123367A DE10123367B4 (de) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | Verfahren zur Fingerabdruckerkennung unter Verwendung von Bildsequenzen |
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