DE102004053927A1

DE102004053927A1 - Anordnung zum Erfassen von Fingermerkmalen

Info

Publication number: DE102004053927A1
Application number: DE102004053927A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Hauke; Peter Merbach
Original assignee: TBS Holding AG
Current assignee: TBS Holding AG
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2006-03-02
Also published as: DE112004003011A5; US20060045316A1; US7606395B2; WO2006021165A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen von Merkmalen von mehreren, an vorgegebenen Positionen in der Anordnung positionierbaren Fingern. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung anzugeben, mit der die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zur Aufnahme von Fingerabdrücken vermeidbar sind und mittels derer Merkmale mehrerer Finger benutzerfreundlich, schnell und zuverlässig erfassbar sind sowie eine Erkennung mit erhöhter Fälschungssicherheit möglich ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Anordnung zum Erfassen von Merkmalen von mehreren an vorgegebenen Positionen (P¶i¶) in der Anordnung positionierbaren Fingern (F¶i¶), wobei jeder Position (P¶i¶) mehrere Sensoren (S¶ik¶) zugeordnet sind, mittels derer eine mit der Anzahl von Sensoren (S¶ik¶) pro Position (P¶i¶) übereinstimmende Anzahl von Oberflächenbereichen eines jeden der positionierten Finger (F¶i¶) berührungslost abgebildet wird, wobei alle Oberflächenbereiche des betreffenden Fingers (F¶i¶) in ebenso viele unterschiedliche Abbildungsrichtungen abgebildet werden und die Oberflächenbereiche (1.1) aller positionierten Finger (F¶i¶) simultan abbildbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen von Merkmalen von mehreren, an vorgegebenen Positionen in der Anordnung positionierbaren Fingern.
International wird zunehmend der Einsatz so genannter biometrischer Merkmale im Reisepass gefordert, wie beispielsweise im US-Visit und europäischen Programmen.
Ziel dieser Programme ist, die Sicherheit beispielsweise für Flugreisende zu erhöhen und Terroristen möglichst früh erkennen zu können.
Zur Erfassung der biometrischen Daten werden vorzugsweise Merkmale aus dem Gesicht, der Iris sowie des Fingers verwendet. Aufgrund der hohen Erkennungsrate und der Unveränderlichkeit der Merkmale im Alterungsverlauf und der Unterscheidungsschärfe auch bei eineiigen Zwillingen sind die Merkmale des Fingers besonders geeignet.
Speziell zur Überwachung von Personen bei einem Grenzübertritt, müssen die biometrischen Merkmale einer Zutritt verlangenden Person mit bestehenden, sehr großen Datenbanken, die vielen Millionen Einträge enthalten können, abgeglichen werden. Dabei ist sicherzustellen, dass die auf dem Reisepass fälschungssicher hinterlegten biometrischen Daten mit der einreisenden Person übereinstimmen. Da diese Merkmale in einer so genannten 1:N-Suche aus Millionen von Vergleichsinformationen, insbesondere Fahndungsdatenbanken, identifiziert werden müssen, ergibt sich bei Fingermerkmalen ein Erkennungsproblem der folgenden Art:
Je kleiner die abgetastete Oberfläche des zu identifizierenden Fingers ist, desto ungenauer sind die Ergebnisse der 1:N-Suche, da die Anzahl der Merkmale, so genannte Minutien, zur eindeutigen Erkennung nicht ausreichend ist. Untersu chungen haben ergeben, dass Erkennungsverfahren, die mit Fingersensoren arbeiten, welche nur einen einfachen Abdruck des Fingers liefern, aufgrund der nicht vollständig erfassten Mantelfläche des Fingers nur eine Erkennungsrate von 80% bis 85% erreichen. Derartige Verfahren, sogenannte Flat-Finger-Impressions, werden überwiegend in zivilen Bereichen angewendet. Zum Schutz vor Kriminalität ist eine derart niedrige Erkennungsrate unzureichend.

In der behördlichen Kriminalistik werden deshalb seit jeher abgerollte Fingerabdrücke eingesetzt, bei denen die zu registrierende Person zuvor die Finger einfärben und dann auf Papier abrollen muss, um die gesamte Mantelfläche des Fingers von Nagel zu Nagel darstellen zu können.

Es sind auch neuere Verfahren bekannt, bei denen sogenannte Live-Scanner eingesetzt werden, die das aufwendige Einfärben ersetzen, wobei der Finger über eine Glasplatte abgerollt wird und der dabei entstehende Kontrast durch eine verhinderte Totalreflexion zur optischen Abbildung mittels einer Kamera genutzt wird. Mit diesem Verfahren ist es möglich, die Erkennungsrate bei der 1:N-Identifikation in großen Datenbanken signifikant auf besser als 98% zu erhöhen.

Nachteilig ist bei diesem Verfahren jedoch, dass die zu registrierende Person den Finger auf einer Unterlage abrollen muss. Dies führt in der Regel zu Problemen mit unerfahrenen Benutzern, wobei die Fingerabdrücke verschmieren. Zudem können sich durch den unterschiedlichen Auflagedruck die Finger unterschiedlich deformieren oder schlechte Kontraste ergeben. Desweiteren ist beobachtet worden, dass neben mangelndem Kontrast, insbesondere bei trockener Haut, auf der Registrierunterlage Fettspuren hinterlassen werden, die bei einer späteren Erkennung miterkannt werden können. Um dies zu vermeiden, müssen in aller Regel die Registrierunterlagen aus Glas nach jeder Benutzung gereinigt werden. Da für eine optimale Genauigkeit eine Aufsichtsperson benötigt wird, können diese Verfahren nicht sinnvoll an automatisierten Über wachungsstationen, wie beispielsweise Kiosken bei den vorgenannten Einreiseprogrammen, verwendet werden.

Es sind Systeme bekannt, die es ermöglichen, einen Finger berührungslos abzubilden.

So ist es beispielsweise aus der EP 1 073 988 B1 beziehungsweise der WO 99/56267 bekannt, einen Finger berührungslos abzubilden, wobei die Kontrastentstehung auf der Ausnutzung der Eigenschaften polarisierten Lichtes beruht. Als nachteilig erweist sich dabei jedoch die ungenügende Lichtausbeute, da die Polarisationsfilter eine effektive Nutzung der Photonen verhindern und damit der Wirkungsgrad niedrig ist. Desweiteren werden abbildungsbedingte Verzeichnungen nicht kompensiert und führen sehr oft zur Erkennung falscher Minutien, was durch Verschattungen der Hautleisten im verwendeten Beleuchtungsstrahlengang bedingt wird.

Basierend auf dem berührungslosen Abbildungsprinzip ist auch eine Reihe von Techniken bekannt geworden, bei denen der abgerollte Finger, also die Mantelfläche, benutzerfreundlich abgebildet werden kann. Hierzu gehören beispielsweise DE 101 23 561 A1 , DE 101 53 808 A1 und DE 101 03 622 A1 .

In DE 101 23 561 A1 wird ein Verfahren zur Personenidentifikation mittels 3-dimensionaler Fingerkuppenanalyse geschrieben. Es wird jedoch kein Verfahren angegeben, wie das 3-D-Modell errechnet wird und wie die Probleme der Zusammensetzung der Einzelbilder zu einem Gesamtbild mit hinreichender Genauigkeit gelöst werden.

Soll ein solches Verfahren zur Personenidentifikation an Landesgrenzen eingesetzt werden, müssen Mindestkriterien der Abbildungsqualität, beispielsweise FBI Appendix F, oder ähnliche Kriterien eingehalten werden, und es muss sichergestellt sein, dass die aufgenommenen Bilder der Hautleisten kompatibel zu existierenden abgerollten Fingerbildern sind. Es ist unbedingt erforderlich, Personen anhand bestehender Datenbanken wiederzuerkennen, insbesondere wenn diese mit neuen optischen Verfahren erneut erfasst wurden.

In DE 101 03 622 A1 ist eine Vorrichtung zur Mantelflächenabbildung eines Fingers beschrieben, das im wesentlichen mittels einer zylindrischen Abbildung die Mantelfläche abbildet. Vorgeschlagen wird dabei auch die Verwendung eines telezentrischen Objektivs. Nachteilig ist jedoch zum einen, dass der Finger prinzipbedingt nicht gleichförmig ausgeleuchtet wird, und zum anderen, dass die Abbildung sehr starke Verzeichnungen aufweist, besonders dann, wenn der Finger nicht exakt in der optischen Achse des Zylinders liegt.

Die DE 101 53 808 A1 beschreibt ein weiteres Verfahren und eine Anordnung zur berührungslosen optischen Erzeugung von abgerollten Fingerabdrücken, bei denen die auftretenden Bildverzeichnungen dadurch beseitigt werden sollen, dass eine Kette von Teilbildern generiert wird, bei denen die Überlappungsbereiche benachbarter Teilbilder als Orientierungsstruktur unter Ausnutzung des Kapillarlinienmusters korreliert werden. Dabei kann jede Abbildungsoptik ein telezentrisches Objektiv aufweisen. Zudem können jeweils zwei benachbarte Abbildungsoptiken zu einem Paar zusammengefasst werden. Neben der aufwendigen Realisierung dieser Anordnung ist die geforderte Abbildungsgüte mit einem solchen Verfahren nicht oder nur unter höchstem Aufwand erzielbar.

Aus der US 2004/0008875 A1 ist ein Verfahren zum Erfassen und Verarbeiten von dreidimensionalen Fingerabdrücken bekannt, bei dem ein in Kontakt mit einer transparenten Platte angeordneter Finger mittels mindestens zwei Lasern abgetastet wird, wobei die Laser entlang des Fingers schwenken, und aus überlappenden Abtastzeilen ein stereoskopisches Fingerabdruckbild erzeugt und gespeichert wird. Das Verfahren weist alle Nachteile berührender optischer Fingerabdruckverfahren auf. Zudem kann aufgrund der geometrischen Anordnung des Fingers auf der Platte nicht die gesamte Mantelfläche beziehungswei se der gesamte Fingerballen abgebildet werden. Die Erkennungsrate ist somit niedrig. Ein genaues Abbildungsverfahren ist in der Schrift nicht angegeben.

Im Stand der Technik sind stereoskopische Verfahren an sich bekannt. Insbesondere ist das Locus-Verfahren bekannt, mit dem aus Stereobildpaaren Höhenabweichungen eines abgebildeten Körpers in Bezug auf ein vorzugebendes geometrisches Modell ermittelt werden können.

Zur Erzeugung von Stereobildpaaren ist es auch bekannt, ein Hierarchical-Feature-Vector-Matching (HFVM) anhand von Berechnungen im Bildraum durchzuführen.

Zur Kalibrierung von stereoskopischen Abbildungsanordnungen ist ein Verfahren bekannt, anhand eines Probekörpers die Verzeichnungen und Verzerrungen einer stereoskopischen Abbildungsanordnung zu ermitteln.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung anzugeben, mit der die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zur Aufnahme von Fingerabdrücken vermeidbar sind und mittels derer Merkmale mehrerer Finger benutzerfreundlich, schnell und zuverlässig erfassbar sind sowie eine Erkennung mit erhöhter Fälschungssicherheit möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Anordnung, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung sieht vor, dass in der Anordnung zum Erfassen von Merkmalen von mehreren, an vorgegebenen Positionen in der Anordnung positionierbaren Fingern jeder Position mehrere Sensoren zugeordnet sind, mittels derer eine mit der Anzahl von Sensoren pro Position übereinstimmende Anzahl von Oberflächenbereichen eines jeden der positionierten Finger berührungslos abgebildet wird, wobei alle Oberflächenbereiche des betreffenden Fingers in ebensoviele unterschiedliche Abbildungsrichtungen abgebildet werden und die Oberflächenbereiche aller positionierten Finger simultan abbildbar sind. Auf diese Weise sind Oberflächenbereiche mehrerer Finger gleichzeitig erfassbar, wodurch die Aufnahme schnell durchführbar ist. Durch die berührungslose Abbildung werden Probleme aufgrund von Verschmutzungen vermieden. Eine Reinigung nach jeder Aufnahme ist nicht erforderlich. Die Schnelligkeit und die berührungslose Abbildung sind benutzerfreundlich. Die gleichzeitige Abbildung ermöglicht eine hohe Genauigkeit, da die Abweichungen zwischen verschiedenen Abbildungsrichtungen aufgrund von Fingerbewegungen gering sind. Die Abbildung mehrerer Oberflächenbereiche eines Fingers in unterschiedliche Abbildungsrichtungen ermöglicht eine genaue dreidimensionale Rekonstruktion der Merkmale des Fingers in den Oberflächenbereichen, da insbesondere eine stereoskopische Auswertung der Bilder erfolgen kann, wenn die Sichtfelder benachbarter Sensoren und somit die abgebildeten Oberflächenbereiche überlappen. Es ist alternativ oder zusätzlich eine Auswertung nach einem Mosaicking-Verfahren durchführbar.

Im Sinne der Erfindung sind Sensoren alle Arten von Bildempfängern, beispielsweise CCD-Chips, abbildende Systeme wie Kameras, CMOS- oder allgemeine Imaging Devices.

Vorzugsweise sind die Positionen dabei in einer Ebene angeordnet. Dies ermöglicht eine einfache Anordnung der Abbildungsstrahlengänge.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind jeder Position genau drei oder genau fünf Sensoren zugeordnet. Dies ermöglicht eine zuverlässige, genaue Erfassung mit geringem Kostenaufwand.

Vorzugsweise weist die Anordnung genau vier Positionen auf. Auf diese Weise können vier Finger einer Hand, vorzugsweise mit Ausnahme des Daumens, gleichzeitig erfasst werden. Dadurch ist eine schnelle Erfassung möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Positionen spiegelsymmetrisch angeordnet. Dies ermöglicht, insbesondere mit vier Positionen, eine Erfassung beider Hände nacheinander in derselben Anordnung. Bei vier Positionen sind dazu lediglich drei Durchgänge erforderlich. In den ersten beiden Durchgängen werden die äußeren vier Finger der linken und dann der rechten Hand erfasst. Die Daumen beider Hände werden im dritten Durchgang in die Positionen für Zeigefinger und kleinen Finger positioniert und erfasst.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensoren in Gruppen angeordnet sind, wobei jede Gruppe einer Abbildungsrichtung zugeordnet ist.

In einer platzsparenden Ausführungsform sind dabei die Sensoren gruppenweise parallel ausgerichtet. Im Falle der parallelen Ausrichtung sind die erfassten Abbildungen für alle Sensoren einer Gruppe zudem in analoger Weise auswertbar.

Vorzugsweise weisen alle einer Gruppe zugeordneten Sensoren eine identische optische Weglänge auf. Dadurch können identische telezentrische Abbildungsoptiken in allen Abbildungsstrahlengängen einer Gruppe verwendet werden.

Eine besonders platzsparende Ausführungsform sieht vor, dass alle Gruppen parallel ausgerichtet sind, wobei davon abweichende Abbildungsrichtungen über Spiegel und/oder teildurchlässige Spiegel in die Ausrichtung umgelenkt werden. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise der Anordnung.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Positionen in einer Ebene angeordnet sind und eine der Gruppen eine Abbildungsrichtung von etwa 50° bezüglich der Flächennormalen der Ebene aufweist. Unter dieser Abbildungs richtung ist nahezu der gesamte Fingerballen bis zu den Nagelrändern erfassbar.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Positionen in einer Ebene angeordnet sind und eine der Gruppen eine Abbildungsrichtung von etwa 0° bezüglich der Flächennormalen der Ebene aufweist. Unter dieser Abbildungsrichtung sind die mit Hautlinien bedeckten Flächen der Finger am größten. Somit sind Merkmale des Fingers in dieser Abbildungsrichtung mit hoher Genauigkeit erfassbar.

Insbesondere eine Kombination der beiden letztgenannten Ausführungsformen ermöglicht die Erfassung der Merkmale der Finger ausschließlich von der Unterseite der Hand aus. Die Anordnung kann daher eine kompakte Bauweise aufweisen und damit auch einfach transportabel sein.

Vorteilhafterweise ist jedem Sensor eine Lichtquelle zugeordnet und für jeden Sensor der Abbildungsstrahlengang und der Beleuchtungsstrahlengang wenigstens teilweise identisch. Dies ermöglicht für jeden Sensor und jeden Finger, den betreffenden Finger parallel zur Abbildungsrichtung zu beleuchten. Wegen der Glanzreflexion der Hautleisten ist somit die Genauigkeit der Erfassung hoch.

Eine konstruktiv einfache Realisierung dieses Prinzips wird ermöglicht durch eine Ausgestaltung, in der mindestens eine der Lichtquellen über einen Strahlteiler in den Abbildungsstrahlengang eines Sensors eingekoppelt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine der Lichtquellen über einen Strahlteiler in die Abbildungsstrahlengänge mehrerer Sensoren eingekoppelt. Die Anzahl der Lichtquellen kann so gering gehalten werden, insbesondere, wenn die mehreren Sensoren parallel ausgerichtet sind.

Vorzugsweise ist mindestens eine der Lichtquellen als gerichtet abstrahlendes LED-Feld ausgebildet. Dies ermöglicht eine hohe Lichtausbeute in den Sensoren bei geringem Energieverbrauch und geringem Aufwand für die Fertigung.

Eine bevorzugte Anordnung weist Positionierungselemente auf, die Anschläge für die Hand bilden, so dass die Finger positioniert sind, falls die Hand an die Positionierungselemente anliegt. Die Ungenauigkeit der Erfassung durch Bewegungen der Hand und durch undefinierte Positionen der Finger ist dadurch begrenzt.

Vorzugsweise sind die Positionierungselemente derart angeordnet, dass die positionierten Finger im Bereich der vordersten Gelenke einen Abstand von etwa 3 cm aufweisen. Auf diese Weise ist die Erfassung nahezu der gesamten Fingerballen bei kompaktem Aufbau der Anordnung möglich.

Dabei sind die Positionierungselemente vorteilhafterweise im wesentlichen zylindrische Dorne. Dies stellt eine sehr einfache Realisierungsmöglichkeit dar.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Oberflächenbereiche in alle Abbildungsrichtungen telezentrisch abgebildet. Durch die telezentrische Abbildung ist die Genauigkeit der Erfassung hoch, da Verzerrungen am Bildrand vermieden werden. Dies ist insbesondere für eine dreidimensionale Analyse ein Vorteil. Zudem ist die Anordnung mit geringem Aufwand ansteuerbar, da eine Anpassung des Strahlenganges an unterschiedliche Objektabstände nicht erforderlich ist.

Um eine telezentrische Abbildung zu realisieren, ist in mindestens einem Abbildungsstrahlengang ein telezentrisches Objektiv angeordnet, welches eine Eingangslinse und eine in einem Brennpunkt der Eingangslinse angeordnete erste Ausgangslinse aufweist.

Dabei ist vorzugsweise die Eingangslinse des telezentrischen Objektivs viereckig ausgebildet. Dies ermöglicht ein enges Anordnen von benachbarten Sensoren, wodurch eine kompakte Bauweise möglich ist.

Eine mögliche Ausgestaltung sieht vor, dass die Abbildungsstrahlengänge eines Paares von Sensoren gemeinsam durch die Eingangslinse verlaufen,. Dies erlaubt eine platzsparende enge Anordnung von zwei Sensoren.

Dabei ist als eine mögliche Variante zwischen der Eingangslinse und der ersten Ausgangslinse ein Strahlteiler angeordnet, mittels dessen ein durch die Eingangslinse einfallender Strahl geteilt und auf die erste Ausgangslinse und eine zweite Ausgangslinse geleitet wird.

In einer alternativen Variante verlaufen die Abbildungsstrahlengänge eines Paares von Sensoren gemeinsam durch die ersten Ausgangslinse, wobei die nach der ersten Ausgangslinse angeordneten Sensoren bezüglich der optischen Achse dezentral versetzt sind.

Durch beide Varianten ist es möglich, benachbarte Finger separat in zwei Sensoren zu erfassen. Durch das dezentrale Anordnen sind dennoch beide Finger in den Abbildungen der Sensoren zentriert.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Dazu zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit vier Positionen und zwölf Sensoren in Frontalansicht,

2 schematisch eine Draufsicht und eine Frontalansicht einer kompakten Anordnung mit umgelenkten Strahlengängen,

3 eine Schema eines Verfahrens zur Auswertung der Abbildungen,

4 eine parallelperspektivische, schematische Darstellung eines Teils einer Anordnung für eine Position mit einem Probekörper in einer Ansicht von unten,

5 zwei Abbildungen des Probekörpers in zwei benachbarten Sensoren,

6 schematisch die Stereoparallaxen der beiden Abbildungen aus 4,

7 ein im Verfahren verwendbares Grundmodell eines Fingers in Parallelperspektive und in Seitenansicht,

8 einen Querschnitt eines dreidimensionalen Modells einschließlich der ermittelten Höhenabweichungen eines Fingers von dem Grundmodell,

9 eine schematische Darstellung eines auf das dreidimensionale Modell projizierten Graustufenbildes des Fingerballens,

10 ein Schema des weiteren Verlaufes des Verfahrens zum Vergleich erfasster Merkmale in zwei Dimensionen,

11 ein Schema des weiteren Verlaufes des Verfahrens zum Vergleich erfasster Merkmale in drei Dimensionen,

12 eine schematische Darstellung der Abrollsimulation einer Projektion der Fingerballenoberfläche auf einen Profilkörper und

13 ein Fingerabdruck einschließlich des gesamten Fingerballens bis zu den Nagelrändern als Ergebnis des Verfahrens.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung mit vier Fingern F_i, (i = 1...4), einer Hand, die an die Positionierungselemente 40 anliegend in eine erfindungsgemäße Anordnung gehalten wird. Die Finger F_i sind dadurch an vier Positionen P_i positioniert, die in einer Ebene angeordnet sind. Die Finger F_i sind um jeweils 15° voneinander abgespreizt. Dadurch weisen sie im Bereich ihrer vordersten Gelenke Abstände von etwa 3 cm voneinander auf.

Die Anordnung umfasst zwölf Sensoren S_ik, (k = 1...3), die in drei Gruppen G_k eingeteilt und angeordnet sind. Vor jedem Sensor S_ik ist im jeweiligen Abbildungsstrahlengang A_ik ein telezentrisches Objektiv O_ik angeordnet. Anstelle von telezentrischen Objektiven O_ik sind beispielsweise auch endozentrische Objektive einsetzbar. Die Sensoren S_ik sind beispielsweise CMOS- oder allgemeine Imaging Devices. Jeder Position P_i sind drei Sensoren S_ik zugeordnet. Aus jeder Gruppe G_k ist jeweils genau ein Sensor S_ik auf genau einen Finger F_i fokussiert, so dass drei Oberflächenbereiche 1.1 jedes der vier Finger F_i in drei unterschiedliche Abbildungsrichtungen über die Abbildungsstrahlengänge A_ik, A_i2, A_i3 in die drei jeweiligen Sensoren S_ik abgebildet werden. Die Sensoren S_ik sind gruppenweise parallel ausgerichtet.

Die Sensoren S_i1 der ersten Gruppe G₁ blicken mit geraden Abbildungsstrahlengängen A_i1 direkt auf die Finger F_i. Ihre Ausrichtungen und damit ihre Abbildungsrichtungen sind um 50° bezüglich der Flächennormalen der Ebene der Positionen P_i geneigt. Analog blicken die Sensoren S_i3 der dritten Gruppe G₃ unter geraden Abbildungsstrahlengängen A_i3 direkt auf die Finger F_i. Auch ihre Ausrichtung und damit ihre Abbildungsrichtungen sind um 50° bezüglich der Flächennormalen der Ebene der Positionen P_i geneigt. Im Verlauf der Abbildungsstrahlengänge A_i1 und A_i3 ist jeweils ein teildurchlässiger Spiegel als Strahlteiler D₁ und D₃ angeordnet. Bezüglich der Zeichenebene hinter den Strahlteilern D₁ und D₃ befinden sich dabei Lichtquellen L₁ und L₃ in Form von gerichtet abstrahlenden LED-Feldern. Die Lichtquellen L₁ und L₃ leuchten dabei in Richtung auf den jeweiligen Strahlteiler D₁ beziehungsweise D₃.

Die Abbildungsstrahlengänge A_i2 der Sensoren S_i2 der zweiten Gruppe G₂ werden durch einen Strahlteiler D₂ in die Zeichenebene hinein um 90° umgelenkt. Die Sensoren S_i2 sind dementsprechend bezüglich der Zeichenebene hinter dem Strahlteiler D₂ angeordnet und sind aus der Zeichenebene heraus ausgerichtet. Die Sensoren S_i2 und zumindest die Eingangslinsen der telezentrischen Objektive O_i2 sind entsprechend der Spreizung der Finger gegeneinander um 15° verdreht. Sie sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Ihre Abbildungsrichtungen sind gegenüber der Flächennormalen der Ebene der Positionen P₁ um 0° geneigt und somit parallel zu dieser Flächennormalen. Unterhalb des Strahlteilers D₂ ist eine Lichtquelle L₂ in Form eines gerichtet abstrahlenden LED-Felds angeordnet. Die Lichtquelle L₂ leuchtet dabei in Richtung auf den Strahlteiler D₂.

Alle Strahlteiler D₁, D₂, D₃ sind unter 45° gegenüber den jeweiligen Abbildungsstrahlengängen A_i1, A_i2, A_i3 geneigt. Dadurch werden die Beleuchtungsstrahlengänge B_ik in die Abbildungsstrahlengänge A_ik eingekoppelt und sind somit zwischen den Strahlteilern D₁, D₂, D₃ und den Fingern F_i identisch. Dadurch werden die Finger F_i für jeden Sensor im wesentlichen senkrecht beleuchtet und können so optimal abgebildet werden.

Die Sensoren S_ik aller Gruppen G_k sind innerhalb der jeweiligen Gruppe lateral äquidistant um etwa 3 cm versetzt, was den Abständen der Finger F_i untereinander entspricht. Dadurch sind die optischen Weglängen entlang der Abbildungsstrahlengänge A_ik innerhalb der jeweiligen Gruppen G_k identisch.

Von der Oberfläche jedes Fingers F_i werden drei Oberflächenbereiche 1.1 erfasst, die sich etwa von dem ersten Nagelrand 1.2 zum zweiten Nagelrand 1.3 über den Fingerballen 1.4 erstrecken. Die Sichtfelder V_ik der Sensoren S_ik und somit die Oberflächenbereiche 1.1 überlappen einander. Dabei wird jeder Punkt der Oberflächenbereiche 1.1 von mindestens zwei Sensoren S_ik in je ein zweidimensionales Stereobild 3 abgebildet.

2 zeigt in Teilfigur a) in einer Draufsicht und in Teilfigur b) in einer Frontalansicht eine weitere erfindungsgemäße Anordnung mit vier Fingern F_i, (i = 1...4), einer Hand, die an die Positionierungselemente 40 anliegend in eine erfindungsgemäße Anordnung gehalten wird. Die Finger F_i sind dadurch an vier Positionen P_i positioniert, die in einer Ebene angeordnet sind. Die Finger F_i sind um jeweils 15° voneinander abgespreizt. Dadurch weisen sie im Bereich ihrer vordersten Gelenke Abstände von etwa 3 cm voneinander auf.

Die Anordnung umfasst zwölf Sensoren S_ik, (k = 1...3), die in drei Gruppen G_k eingeteilt und angeordnet sind. Vor jedem Sensor S_ik ist im jeweiligen Abbildungsstrahlengang A_ik ein telezentrisches Objektiv O_ik angeordnet. Jeder Position P_i sind drei Sensoren S_ik zugeordnet. Aus jeder Gruppe G_k fokussiert jeweils genau ein Sensor S_ik genau einen Finger F_i, so dass drei Oberflächenbereiche 1.1 jedes der vier Finger F_i in drei unterschiedliche Abbildungsrichtungen über die Abbildungsstrahlengänge A_ik, A_ik, A_ik in die drei jeweiligen Sensoren S_ik abgebildet werden. Die Sensoren S_ik aller Gruppen G_k sind parallel ausgerichtet und eng beieinander angeordnet. Die Anordnung ist dadurch sehr kompakt.

Die Sensoren S_i1 aller drei Gruppen G_k blicken mit einfach um 90° umgelenkten Abbildungsstrahlengängen A_ik auf die Finger F_i. Die Abbildungsrichtungen der Sensoren S_i1, S_i3 der ersten und dritten Gruppe G₁, G₃ sind um 50° bezüglich der Flächennormalen der Ebene der Positionen P_i geneigt. Die Abbildungsrichtungen der Sensoren S_i2 der zweiten Gruppe G₂ sind um 0° bezüglich der Flächennormalen der Ebene der Positionen P_i geneigt somit parallel zu dieser Flächennormalen.

Im Verlauf der Abbildungsstrahlengänge A_i1, A_i2 und A_i3 der Gruppen G_k ist jeweils ein teildurchlässiger Spiegel als Strahlteiler D₁, D₂, D₃ angeordnet. Unterhalb der Strahlteiler befinden sich drei Lichtquellen L₁, L₂, L₃ in Form von gerichtet abstrahlenden LED-Feldern. Die Lichtquellen L₁, L₂, L₃ leuchten dabei in Richtung auf den jeweiligen Strahlteiler D₁, D₂, D₃. Die Strahlteiler D₁ und D₃ sind dabei um 50° bezüglich der Flächennormalen der Ebene der Positionen P_i geneigt. Bezüglich der Zeichenebene von Teilfigur b) befinden sich die Sensoren S_ik mit ihren telezentrischen Objektiven O_ik hinter den Strahlteilern D₁, D₂, D₃.

Die Beleuchtungsstrahlengänge B_ik sind gerade, die Lichtquellen L₁, L₂, L₃ beleuchten die Finger F_i somit ohne Umlenkung durch die halbdurchlässigen Spiegel. Alle Strahlteiler D₁, D₂, D₃ sind unter 45° gegenüber den jeweiligen Beleuchtungsstrahlengängen B_i1, B_i2, B_i3 geneigt. Dadurch werden die Beleuchtungsstrahlengänge B_ik in die Abbildungsstrahlengänge A_ik eingekoppelt und sind somit im Bereich zwischen den Strahlteilern D₁, D₂, D₃ und den Fingern F_i identisch. Dadurch werden die Finger F_i für jeden Sensor im wesentlichen senkrecht beleuchtet und können so optimal abgebildet werden.

Die Sensoren S_i2 der zweiten Gruppe G₂ sind lateral äquidistant um etwa 3 cm versetzt, was den Abständen der Finger F_i untereinander entspricht. Die Sensoren S_il, S_i3 der ersten und dritten Gruppe G₁, G₃ sind axial und lateral äquidistant um etwa 1 cm versetzt. Dadurch sind die optischen Weglängen entlang der Abbildungsstrahlengänge A_ik innerhalb der jeweiligen Gruppen G_k identisch.

Die Finger F_i können mittels der Anordnungen aus den 1 und 2 gleichzeitig oder nacheinander abgebildet werden. Dabei kann jeder einzelne Finger F_i in die unterschiedlichen Abbildungsrichtungen A_ik gleichzeitig oder nacheinander abgebildet werden. Beim sequentiellen Abbilden der Abbildungsrichtungen A_ik können die Lichtquellen L_k in Abhängigkeit der jeweiligen Abbildungsrichtung A_ik wahlweise eingeschaltet sein. Die schnellste Erfassung erfolgt, indem alle Finger F_i in alle Abbildungsrichtungen A_ik gleichzeitig abgebildet werden, wobei alle Lichtquellen L_k permanent eingeschaltet sind.

In den in 1 und 2 gezeigten Anordnungen sind die telezentrischen Objektive O_ik mit viereckigen Eingangslinsen versehen. Dadurch können die Objektive O_ik und die zugehörigen Sensoren S_ik eng angeordnet werden.

In 3 ist ein Schema einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung biometrischer Daten dargestellt. Ellipsenförmige Elemente stellen einen Schritt eines Verfahrens dar, viereckige Elemente sind die Ergebnisse nach einem jeweiligen Verfahrensschritt. Zunächst werden die zum Beispiel vier Finger F_i in einem Schritt S1 beziehungsweise K1 mittels der Sensoren S_ik abgebildet, wobei jeweils paarweise zweidimensionale Stereobilder 3 in benachbarten Sensoren S_ik und S_i(t+1), (t = 1...2), aufgenommen werden. Während der Aufnahme eines Paares dieser Stereobilder 3 werden jeweils die Lichtquellen Lt und L_t+i eingeschaltet, so dass in dem jeweils abgebildeten Bereich nahezu senkrechter Lichteinfall auf den Oberflächenbereich 1.1 stattfindet. Zu jedem Stereobild 3 wird die jeweilige Beleuchtungssituation gespeichert, welche die Information enthält, welche Lichtquellen L_k bei der Aufnahme eingeschaltet waren und, falls die Lichtquellen verschiedene Lichtwellenlängen aussenden können, die Wellenlänge der Lichtquellen L_k.

Zur Kalibrierung des Systems wird einmalig außerhalb des regulären Betriebs ein definierter Probekörper P, der definierte, kreisförmige Markierungen aufweist, in Schritt K1 mittels der Sensoren S_ik in Stereobilder 3 abgebildet. Aus diesen Stereobildern 3 des bekannten Probekörpers P werden in einem Kalib rierschritt K2 zum einen die inneren und die äußeren Orientierungen 10 sowie die Abbildungsfehler 8 der Sensoren S_ik ermittelt. Die Abbildungsfehler können beispielsweise Verzeichnungen, Vignettierungen, Farbfehler und Fehlerpixel sein. Aus den Abbildungsfehlern 8 werden Transformationen berechnet, deren Anwendung auf aufgenommene, zweidimensionale Stereobilder 3 die darin enthaltenen Abbildungsfehler 8 möglichst kompensiert. Die Kalibrierung ist damit abgeschlossen. Aus dem CAD-Entwurf liegen außerdem aufbereitete Daten der Beleuchtungsgeometrie 7 über die Position, die Strahlrichtung und die Strahlkegel der Lichtquellen L_k vor.

Jedes Stereobild 3 wird in Schritt S2 unter Anwendung der in Schritt K2 ermittelten Transformationen fehlerkorrigiert, anschließend liegen individuell fehlerkorrigierte Stereobilder 9 vor. Erst damit können sinnvollerweise analytische Formeln verwendet werden, die aus Pixelkoordinaten, innerer und äußerer Orientierung 10 für jeden Pixel einen 3D-Sehstrahl ermitteln.

Die folgenden Schritte werden für jeden der vier Finger F_i durchgeführt. Dies kann entweder schrittweise parallel oder nacheinander erfolgen.

In Schritt S3 werden geometrische Parameter zu einem vorgegebenen geometrischen Grundkörper ermittelt, um ein Modell 14 für die weiteren Berechnungen zu erhalten. In dem in 6 gezeigten Beispiel handelt es sich um einen Rotationskörper mit entlang der Symmetrieachse variierenden Radien. Aus den Silhouetten des jeweiligen Fingers F_i in fehlerkorrigierten Stereobildern 9 von unterschiedlichen Sensoren S_ik wird die Hauptachse des Modells 14 sowie eine grobe Vorgabe für die Radien des Rotationskörpers abhängig von ihrer Position an dieser Achse ermittelt. Das Modell 14 enthält weiterhin die Beschreibung eines weitgehend regulären Gitters auf der Oberfläche des Rotationskörpers.

Die fehlerkorrigierten Stereobilder 9 werden auf das Modell 14 aufprojiziert. Damit werden sie zueinander ähnlicher als ursprünglich, was den späteren Abgleich zwischen Paaren von Stereobildern 3 wesentlich erleichtert. Die Seh strahlen jedes einzelnen Pixels werden dazu mit dem Modell 14 geschnitten. Es ist nur ein Bild pro Sensor S_ik notwendig, das zum einen entweder eine beispielsweise lineare Kombination aus Stereobildern 3 mehrerer verschiedener Beleuchtungssituationen oder zum anderen ein einfaches Stereobild 3 des Sensors S_ik mit einer speziellen Beleuchtung sein kann. Bei drei Sensoren S_ik liegen anschließend drei vorentzerrte Stereobilder 12 vor.

Die vorentzerrten Stereobilder 12 werden in Schritt S5 an allen oder sehr vielen Punkten jeweils zweier Sensoren S_ik miteinander verglichen, um korrespondierende Punkte zu ermitteln. Es werden sinnvollerweise nur die vorentzerrten Stereobilder 12 benachbarter Sensoren S_ik abgeglichen, so dass dieser Prozess bei drei Sensoren S_ik zweimal durchgeführt wird. Als Ergebnis liegen für jedes benachbarte Paar von Sensoren S_ik zweidimensionale Stereo-Parallaxen 16 vor. Diese Stereo-Parallaxen 16 zeigen für jeden Bildpunkt des einen Sensors S_ik an, wo sich im Bild des zweiten Sensors S_i(t+1) derselbe Punkt des Fingers F_i befindet. In diesem Verfahrensschritt kann das bekannte HVFM-Verfahren verwendet werden.

In Schritt S6 werden Höhenabweichungen zwischen dem Modell 14 und dem jeweiligen Oberflächenbereich 1.1 ermittelt. Für jeden diskreten Punkt des Oberflächengitters auf dem Modell 14 wird in den dafür infragekommenden Stereoparallaxen 16 geprüft, ob es entlang der Oberflächennormalen im Zentrum des Gitterpunktes einen Schnitt von zwei korrespondierenden Sehstrahlen gibt. Dieser Schritt ist in Form des „Locus"-Verfahrens bekannt. Als Ergebnis liegt das Modell 14 in der Geometrie des Oberflächengitters mit Höhenabweichungen 18 parallel zur Oberflächennormale im Zentrum des jeweiligen Gitterpunktes vor.

In Schritt S7 erfolgt eine Auswahl des für den aktuellen Objektpunkt am besten geeigneten, fehlerkorrigierten Stereobildes 9 aus den aufgenommenen Kombinationen von Sensoren S_ik und Beleuchtungssituationen beziehungsweise aus einer Auswahl der am besten geeigneten Bilder mit nachfolgender Gewichtung.

Als Kriterien gelten die Blickrichtung des jeweiligen Sehstrahls zur Oberflächennormalen, die Differenz zum jeweiligen Einfallswinkel der Beleuchtung sowie optional die Distanz zwischen jeweiligem Sensor S_ik und Oberflächenbereich 1.1. Optimiert wird dabei die Totalreflexion an den Fingerabdruck-Rillen sowie die Auflösung. Der Pixel wird aus den ausgewählten fehlerkorrigierten Stereobildern 9 auf das rekonstruierte Modell 14 mit Höhenabweichungen 18 projiziert.

Um zweidimensionale, mit herkömmlichen Datenbanken kompatible Fingerabdrücke zu erhalten, wird anschließend in Schritt S8a ein Abrollen des Modells 14 auf einer ebenen Fläche simuliert, wodurch ein möglichst dem Abrollvorgang beim herkömmlichen Herstellen des Fingerabdrucks entsprechendes zweidimensionales Bild 22 erzeugt wird. Es handelt sich dabei um eine Projektion der Fingeroberfläche auf die zweidimensionale Fläche des Bildes 22.

Alternativ oder zusätzlich wird in Schritt S8b das Modell 14 mit Höhenabweichungen 18 und dem projizierten Oberflächenbild 19 in eine 3D-Textur 30 transformiert, die in weiteren Verfahrenschritten verarbeitet und verglichen werden kann.

4 zeigt in den Teilfiguren a) und b) einen Ausschnitt aus einer Anordnung mit drei beispielhaft mit endozentrischen Objektiven versehenen Sensoren S_1k in einer Ansicht von unten. An der ersten Position P₁ ist ein Probekörper X mit definierten Markierungen M platziert. Die Markierungen M sind dunkel auf hellem Untergrund abgebildet, können jedoch auch hell auf dunklem Untergrund vorgesehen werden. Die Mittelebenen E₁ und E₂ der Sichtfelder der Sensoren S₁₁ und S₁₂ sind eingezeichnet.

In 5 sind die Stereobilder 3 der Sensoren S₁₁ und S₁₂ aus der Aufnahme des Probekörpers X abgebildet. Falls entsprechend größeren telezentrischen Objektiven vor den Sensoren Si_ik eingesetzt werden, entstehen ähnliche Stereobilder 3 mit höherer Auflösung am Rand.

6 zeigt die Stereo-Parallaxen, die aus den Stereobildern 3 ermittelt wurden.

7 stellt in den Teilfiguren a) und b) einen Grundkörper G in Form eines Rotationskörpers mit variierenden Radien dar.

8 zeigt einen Querschnitt eines Modells 14, das aus dem Grundkörper G und dazu oberflächennormalen Höhenabweichungen 18 besteht.

In 9 ist das projizierte Oberflächenbild 19 in Graustufen auf dem Modell 14 mit Höhenabweichungen 18 dargestellt.

In 10 sind weitere Verfahrensschritte zum Vergleich erfasster Fingeroberflächen im Correlation-Based-Fingerprint-Matching beziehungsweise Minutia-Based-Fingerprint-Matching dargestellt, wobei herkömmliche, zweidimensionale Fingerabdruckdarstellungen verwendet werden.

Eine Erweiterung auf den dreidimensionalen Fall zeigt 11 in analogen Verfahrensschritten.

12 zeigt als Beispiel einen halbzylindrischen Profilkörper für die Simulation der Abrollbewegung als Orthogonalprojektion des Oberflächenbildes 19 auf eine gekrümmte Fläche, deren Koordinaten auf eine ebene Fläche umgerechnet werden.

13 zeigt schließlich exemplarisch ein Ergebnis der Abrollsimulation.

Die Verfahrensschritte, die dreidimensionale Minutien 35 und die dreidimensionale Textur 30 erzeugen und vergleichen, können auch unabhängig von den anderen Verfahrensschritten mit anderweitig erzeugten dreidimensionalen Abbildungen von Hautoberflächen verwendet werden.

S_ik: Sensor
O_ik: Telezentrisches Objektiv
V_ik: Sichtfeld
A_ik: Abbildungsstrahlengang
B_ik: Beleuchtungsstrahlengang
G_k: Gruppe
D_k: Strahlteiler
L_k: Lichtquelle
P_i: Position
F_i: Finger
1.1: Oberflächenbereich
1.2: Erster Nagelrand
1.3: Zweiter Nagelrand
1.4: Fingerballen
3: Stereobild
7: Beleuchtungsgeometrie
8: Abbildungsfehler
9: Fehlerkorrigiertes Stereobild
10: Sensororientierung
12: Vorentzerrtes Stereobild
14: Modell
16: Stereoparallaxen
18: Höhenabweichung
19: Oberflächenbild
22: 2D-Bild
25: 2D-Minutien
30: 3D-Textur
35: 3D-Minutien
40: Positionierungselemente
X: Probekörper
M: Markierung
E₁, E₂: Mittelebenen
G: Grundkörper

Claims

Anordnung zum Erfassen von Merkmalen von mehreren, an vorgegebenen Positionen (P_i) in der Anordnung positionierbaren Fingern (F_i), wobei jeder Position (P_i) mehrere Sensoren (S_ik) zugeordnet sind, mittels derer eine mit der Anzahl von Sensoren (S_ik) pro Position (P_i) übereinstimmende Anzahl von Oberflächenbereichen (1.1) eines jeden der positionierten Finger (F_i) berührungslos abgebildet wird, wobei alle Oberflächenbereiche (1.1) des betreffenden Fingers (F_i) in ebensoviele unterschiedliche Abbildungsrichtungen abgebildet werden und die Oberflächenbereiche (1.1) aller positionierten Finger (F_i) simultan abbildbar sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen (P_i) in einer Ebene angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Position (P_i) genau drei oder genau fünf Sensoren (S_ik) zugeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch genau vier Positionen (P_i).
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen (P_i) spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (S_ik) in Gruppen (G_k) angeordnet sind, wobei jede Gruppe (G_k) einer Abbildungsrichtung zugeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (S_ik) gruppenweise parallel ausgerichtet sind.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle einer Gruppe (G_k) zugeordneten Sensoren (S_ik) eine identische optische Weglänge aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Gruppen (G_k) parallel ausgerichtet sind, wobei davon abweichende Abbildungsrichtungen über Spiegel und/oder teildurchlässige Spiegel in die Ausrichtung umgelenkt werden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen (P_i) in einer Ebene angeordnet sind und eine der Gruppen (G_k) eine Abbildungsrichtung von etwa 50° bezüglich der Flächennormalen der Ebene aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen (P_i) in einer Ebene angeordnet sind und eine der Gruppen (G_k) eine Abbildungsrichtung von etwa 0° bezüglich der Flächennormalen der Ebene aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Sensor (S_ik) eine Lichtquelle (L_k) zugeordnet ist und für jeden Sensor (S_ik) der Abbildungsstrahlengang (A_ik) und der Beleuchtungsstrahlengang (B_ik) wenigstens teilweise identisch sind.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Lichtquellen (Lk) über einen Strahlteiler (D_k) in den Abbildungsstrahlengang (A_ik) eines Sensors (S_ik) eingekoppelt ist.
Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Lichtquellen (L_k) über einen Strahlteiler (D_k) in die Abbildungsstrahlengänge (A_ik) mehrerer Sensoren (S_ik) eingekoppelt ist.
Anordnung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Lichtquellen (L_k) als gerichtet abstrahlendes LED-Feld ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Positionierungselemente (40), die Anschläge für die Hand bilden, so dass die Finger (F_i) positioniert sind, falls die Hand an die Positionierungselemente (40) anliegt.
Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungselemente (40) derart angeordnet sind, dass die positionierten Finger (F_i) im Bereich der vordersten Gelenke einen Abstand von etwa 3 cm aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungselemente (40) im wesentlichen zylindrische Dorne sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbereiche (1.1) in alle Abbildungsrichtungen telezentrisch abgebildet werden.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangslinse eines vor einem Sensor (S_ik) angeordneten Objektivs (O_ik) viereckig ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Abbildungsstrahlengang (A_ik) ein telezentrisches Objektiv (O_ik) angeordnet ist, welches eine Eingangslinse und eine in einem Brennpunkt der Eingangslinse angeordnete erste Ausgangslinse aufweist.
Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsstrahlengänge (A_ik) eines Paares von Sensoren (S_ik) gemeinsam durch die Eingangslinse verlaufen.
Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Eingangslinse und der ersten Ausgangslinse ein Strahlteiler angeordnet ist, mittels dessen ein durch die Eingangslinse einfallender Strahl geteilt und auf die erste Ausgangslinse und eine zweite Ausgangslinse geleitet wird.
Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsstrahlengänge eines Paares von Sensoren (S_ik) gemeinsam durch die ersten Ausgangslinse verlaufen, wobei diese nach der ersten Ausgangslinse angeordneten Sensoren (S_ik) bezüglich der optischen Achse dezentral versetzt sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgebildeten Oberflächenbereiche (1.1) eines jeden positionierten Fingers (F_i) sich im wesentlichen über den Fingerballen (1.4) erstrecken und etwa von dem Bereich eines ersten Nagelrandes (1.2) bis zu dem Bereich eines zweiten Nagelrandes (1.3) reichen.