DE102006039953A1

DE102006039953A1 - Finger skin surface determining device for determining biometric characteristic of person, has optical sensor to record image of skin surface portion, and evaluation unit to identify living and lifeless epidermal ridges in image

Info

Publication number: DE102006039953A1
Application number: DE102006039953A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Zappel; Tom Klopfer
Original assignee: TIMELINK INTERNAT GmbH; TIMELINK INTERNATIONAL GmbH
Current assignee: TIMELINK INTERNAT GmbH; TIMELINK INTERNATIONAL GmbH
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2008-02-28

Abstract

The device has an optical sensor (5.2) that records an image of a portion of a skin surface of a finger (2.1) under an angle that is smaller than a critical angle of a total reflection between a plate (3) and an air found above a surface (4). An evaluation unit (8) identifies living and lifeless epidermal ridges in the image. The epidermal ridges are not identified when the blood squeezes out from living skin surface that is pressed at the plate. The skin surface is uninfluenced by pressing during identification of the epidermal ridges.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterscheidung von mit Hautleisten versehenen lebenden von leblosen oder gefälschten mit Hautleisten versehenen Hautoberflächen.The The invention relates to a device for distinguishing skin strips provided live of lifeless or fake skin ridges Skin surfaces.

Die Erkennung biometrischer Merkmale hat sich in den letzten Jahren im Zuge gestiegener Sicherheitsanforderungen beispielsweise bei der Zugangskontrolle zu sicherheitssensiblen Bereichen auf Flughäfen, in Unternehmen und Behörden zunehmend etabliert. Gleichzeitig gibt es jedoch immer Bemühungen, diese Sicherheitsmaßnahmen mit Hilfe von Fälschungen auszuhebeln. Die Erkennung von Fingerabdrücken, d.h. Identifizierung individueller Hautleisten, ist eine solche Sicherheitsmaßnahme, bei der eine Vielzahl von teils recht erfolgreichen Versuchen mit vergleichsweise einfach zu erstellenden Fälschungen von Fingern aus künstlichen Materialien bekannt geworden ist. Eine mit bisherigen Verfahren zur Unterscheidung von mit Hautleisten versehenen lebenden von leblosen oder gefälschten mit Hautleisten versehenen Hautoberflächen kaum detektierbare Fälschungsmethode bedient sich dünnschichtiger, mit gefälschten Hautleisten versehener Masken, mit denen ein lebender Finger teilweise überzogen wird, so dass sich der Eindruck eines lebenden Fingers, allerdings mit den Hautleisten einer anderen Person, ergibt. Eine solche Fälschung ist mit bisher gebräuchlichen Maßnahmen zur Fälschungserkennung, wie Wärmemessungen und Spektralanalyse, kaum identifizierbar.The Recognition of biometric features has been in recent years in the wake of increased safety requirements, for example at access control to security sensitive areas at airports, in Companies and authorities increasingly established. At the same time, there are always efforts these security measures with the help of fakes overturn. The recognition of fingerprints, i. identification individual skin strips, is one such safety measure, in the case of a multiplicity of partly quite successful attempts with relatively easy to create fakes of artificial fingers Materials has become known. One with previous methods to distinguish between skin sclerons living from lifeless or fake Scalloped skin surfaces barely detectable counterfeiting method uses thin-layered, with fake ones Skin strips provided masks with which a living finger partially covered so that gives the impression of a living finger, however with the skin ridges of another person, results. Such a fake is with previously common activities for counterfeit detection, like heat measurements and spectral analysis, barely identifiable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Unterscheidung von mit Hautleisten versehenen lebenden von leblosen oder gefälschten mit Hautleisten versehenen Hautoberflächen anzugeben.Of the Invention is based on the object, an improved device to distinguish between scaly living or lifeless ones fake Specify skin surfaces with skin ridges.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen mindestens eines der Ansprüche 1 oder 2.The The object is achieved by a device having the features of at least one of claims 1 or Second

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Unterscheidung von mit Hautleisten versehenen lebenden von leblosen oder gefälschten mit Hautleisten versehenen Hautoberflächen umfasst eine Platte aus optisch transparentem Material mit einer zum Auflegen einer Hautoberfläche geeigneten Oberfläche und einen optischen Sensor, mit dem mindestens ein Bild zumindest eines Teiles der Hautoberfläche unter einem Winkel zu einem Einfallslot zur Oberfläche aufnehmbar ist, der kleiner als der Grenzwinkel der Totalreflexion zwischen der Platte und oberhalb der Oberfläche befindlicher Luft ist. Das Bild ist an eine Auswerteeinheit übermittelbar, mittels derer gegebenenfalls vorhandene Hautleisten im Bild generell identifizierbar sind. Mit Hautleisten versehene Hautoberflächen finden sich beispielsweise an den Innenflächen von Händen und Füßen, an Fingern und Zehen und an Handkanten. Wenn die Hautoberfläche, beispielsweise ein Finger, an die Platte angepresst wird, wird dabei dort vorhandenes Blut verdrängt. Dabei verringert sich der Kontrast soweit, dass die Sichtbarkeit der Hautleisten sich so verschlechtert, dass sie von der Auswerteeinheit nicht mehr identifizierbar sind. Die Identifizierbarkeit von Hautleisten auf leblosen oder gefälschten Hautoberflächen bleibt durch Anpressen hingegen unbeeinflusst. Die Aufnahme des Bildes erfolgt unter einem Winkel zum Einfallslot zur Oberfläche, der kleiner ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, insbesondere steht die optische Achse des optischen Sensors dabei senkrecht auf der Oberfläche der Platte, da der beschriebene Effekt sich so am deutlichsten auswirkt. Die beschriebene Vorrichtung ist auch in der Lage, einen mit einer dünnschichtigen, mit Hautleisten versehenen Maske versehenen lebenden Finger von einem unmaskierten lebenden Finger zu unterscheiden. Zur Identifizierung der Hautleisten kommen in der Auswerteeinheit implementierte Algorithmen zur Anwendung. Eine zu registrierende oder zu identifizierende Per son ist, gegebenenfalls mittels einer optischen oder akustischen Benutzerschnittstelle, bei Bedarf zum Anpressen der jeweiligen Hautoberfläche aufzufordern.A inventive device to distinguish between skin sclerons living from lifeless or fake Skinned skin surfaces include a plate of optical transparent material with a suitable for applying a skin surface surface and an optical sensor with which at least one image is at least a part of the skin surface at an angle to an incidence solder to the surface absorbable is smaller than the critical angle of total reflection between the plate and above the surface air is. The image can be transmitted to an evaluation unit, by means of which if applicable, existing skin strips in the image can generally be identified are. Skinned skin surfaces can be found, for example on the inner surfaces from hands and feet, on Fingers and toes and at hand edges. If the skin surface, for example a finger pressed against the plate is present there Blood displaced. The contrast decreases so much that the visibility the skin ridges are so deteriorated that they come from the evaluation unit are no longer identifiable. The identifiability of skin ridges on lifeless or fake skin surfaces remains unaffected by pressing on the other hand. The admission of the Image is taken at an angle to the entrance slot to the surface, the smaller than the critical angle of total reflection, in particular the optical axis of the optical sensor is perpendicular the surface the plate, since the effect described is the most obvious. The The device described is also able to provide one with a thin layer, Skilled mask provided live finger of to distinguish an unmasked live finger. For identification the skin strips come in the evaluation unit implemented algorithms for use. A person to be registered or identified is, optionally by means of an optical or acoustic user interface, if necessary, to press for the respective skin surface.

Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Unterscheidung von mit Hautleisten versehenen lebenden von leblosen oder gefälschten mit Hautleisten versehenen Hautoberflächen, die insbesondere zu Unterscheidung eines lebenden, nackten Fingers von einem mit einer dünnschichtigen, mit Hautleisten versehenen Maske versehenen lebenden Finger geeignet ist, umfasst eine Platte aus optisch transparentem Material mit einer zum Auflegen einer Hautoberfläche geeigneten Oberfläche, eine Auswerteeinheit und mindestens einen optischen Sensor, mit dem ein oder mehrere Bilder von einem so großen Bereich oder von mehreren Bereichen der Hautoberfläche aufnehmbar und an die Auswerteeinheit übermittelbar sind, dass in mindestens einem der Bilder Diskontinuitäten der Hautleisten in einem Grenzbereich zwischen der Maske und dem die Maske tragenden Finger identifizierbar sind. Bei einem nicht maskierten Finger tritt eine solche Diskontinuität nicht auf, so dass eine Unterscheidung möglich ist. Zur Identifizierung der Hautleisten und deren Diskontinuitäten kommen in der Auswerteeinheit implementierte Algorithmen zur Anwendung. Die Identifizierung der Diskontinuitäten kann auch mit nur einem Sensor und einem relativ kleinen durch den Sensor erfassten Bereich erfolgen, indem eine zu registrierende oder zu identifizierende Person veranlasst wird, ihren Finger mehrmals in verschiedene Richtungen gedreht auf die Platte zu legen, beispielsweise durch einen Dialog an einer Benutzerschnittstelle optischer oder akustischer Art.A further device according to the invention for distinguishing living sclera from lifeless or counterfeit skin-surfaced skin surfaces, which is particularly suitable for distinguishing a living, bare finger from a living finger provided with a thin-layered, skin-covered mask, comprises a plate of optical transparent material having a surface suitable for applying a skin surface, an evaluation unit and at least one optical sensor with which one or more images of such a large area or of several areas of the skin surface can be received and transmitted to the evaluation unit that in at least one of the images Discontinuities of the skin strips in a boundary region between the mask and the finger bearing the mask are identifiable. For a non-masked finger, such a discontinuity does not occur, so that discrimination is possible. To identify the skin strips and their discontinuities, algorithms implemented in the evaluation unit are used. The identification of the discontinuities can also be made with only one sensor and a relatively small area detected by the sensor, by causing a person to be registered or identified to place his finger on the plate several times in different directions, for example through a slide log on a user interface optical or acoustic type.

Der optische Sensor kann insbesondere so angeordnet sein, dass das Bild vom optischen Sensor unter einem Winkel zum Einfallslot zur Oberfläche aufnehmbar ist, der mindestens so groß wie der Grenzwinkel der Totalreflexion zwischen der Platte und oberhalb der Oberfläche befindlicher Luft ist, so dass die Aufnahme nach dem Prinzip der verhinderten Totalreflexion stattfindet. Dabei findet generell an der Grenzfläche zwischen der Platte und der darüber befindlichen Luft Totalreflexion statt. Wird allerdings ein weiteres Medium mit einem höheren Brechungsindex als Luft in einen Abstand von nur wenigen Wellenlängen des Lichtes an diese Grenzfläche geführt, wie das beim Auflegen einer Hautfläche im Bereich von deren Hautleisten der Fall ist, wird ein Teil des Lichtes nicht mehr reflektiert, was der optische Sensor als Kontrast wahrnehmen kann. Man spricht dann von verhinderter Totalreflexion. Es hat sich gezeigt, dass unter Nutzung dieses Prinzips Hautleisten besonders gut identifizierbar sind, unabhängig davon, ob die Hautfläche angedrückt ist oder nicht.Of the In particular, the optical sensor can be arranged so that the image from the optical sensor at an angle to the incidence solder to the surface absorbable that is at least as big as the critical angle of total reflection between the plate and above the surface is located air, so the inclusion on the principle of prevented total reflection taking place. It generally takes place at the interface between the plate and the one above Air total reflection takes place. Will however another medium with a higher one Refractive index as air at a distance of only a few wavelengths of Light to this interface led, like that when applying a skin area in the area of their skin strips is the case, becomes a part of the light no longer reflects what the optical sensor perceives as contrast can. One then speaks of prevented total reflection. It has demonstrated that using this principle skin ridges especially are well identifiable, independent of it, whether the skin area pressed is or not.

Die beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind miteinander kombinierbar, sowohl so, dass mit zwei oder mehr optischen Sensoren jeweils eine der beschriebenen technischen Wirkungen erzielt wird, als auch so, dass ein optischer Sensor beide Aufgaben übernimmt. Insbesondere dann ist vorzugsweise ein weiterer optischer Sensor so angeordnet, dass von ihm mindestens ein weiteres Bild unter einem Winkel aufnehmbar ist, der mindestens so groß wie der Grenzwinkel der Totalreflexion zwischen der Platte und oberhalb der Oberfläche befindlicher Luft ist, wobei das weitere Bild der Auswerteeinheit zuführbar und von dieser ebenso wie die übrigen Bilder auswertbar ist. Auf diese Weise wird beispielsweise erreicht, dass mit dem weiteren optischen Sensor in jedem Fall Hautleisten identifizierbar sind, sofern ein Objekt auf der Oberfläche liegt, das Hautleisten aufweist. Der optische Sensor, der unter einem kleineren Winkel zum Einfallslot zur Oberfläche als dem Grenzwinkel der Totalreflexion, insbesondere rechtwinklig zur Oberfläche, also mit dem Einfallslot, Bilder der Hautoberfläche aufnimmt, kann dann die Identifizierbarkeit der Hautlinien bei angepresster Hautoberfläche überprüfen.The described inventive devices are combinable, both with two or more optical sensors each one of the described technical effects achieved, as well as so that an optical sensor performs both tasks. In particular, then is preferably a further optical sensor arranged so that from him at least one more picture under one Angle is at least as large as the critical angle of total reflection between the plate and air above the surface, the further image can be fed to the evaluation unit and from this as well like the rest Images is evaluable. In this way, for example, that with the other optical sensor in each case skin strips are identifiable if an object lies on the surface, having skin strips. The optical sensor under a smaller Angle to Einfallslot to the surface as the critical angle of Total reflection, in particular at right angles to the surface, ie With the incidence slot, taking pictures of the skin surface, then can the identifiability Check the skin lines with pressed skin surface.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist von der Auswerteeinheit eine Spektralanalyse auf dem Bild durchführbar. Die Spektren reflektierten Lichtes von echten lebenden, leblosen oder gefälschten Hautoberflächen haben sich als unterscheidbar erwiesen, insbesondere bei Wellenlängen von 500 nm bis 700 nm. Möglich ist damit auch, nachzuweisen, ob und in welchem Bereich eine Hautoberfläche an die Platte angedrückt ist, da durch das verdrängte Blut die Spektralleistung bzw. spektrale Leistungsdichte im Rotbereich sinkt.In a preferred embodiment is from the evaluation a spectral analysis on the picture feasible. The Spectra of reflected light from real living, lifeless or fake skin surfaces have proven to be distinguishable, especially at wavelengths of 500 nm to 700 nm. Possible is thus also to prove whether and in which area a skin surface on the Pressed plate is because of the repressed blood the spectral power or spectral power density in the red region sinks.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird eine lebende von einer leblosen oder gefälschten Hautoberfläche durch eine relative Intensität unterschieden, die sich aus einem Verhältnis einer spektralen Leistung I0 in einem ersten Spektralbereich um 568 nm zu einer spektralen Leistung I1 in einem zweiten Spektralbereich um 630 nm ergibt. Die Kombination dieser beiden Spektralbereiche auf diese Weise erlaubt eine besonders signifikante Unterscheidung gefälschter von echten Hautoberflächen. Die Einbeziehung der spektralen Leistungen weiterer Wellenlängen, beispielsweise bei 520 nm, kann die Signifikanz weiter erhöhen.In a particularly preferred embodiment becomes a living from a lifeless or fake skin surface a relative intensity distinguished, which is a ratio of a spectral power I0 in a first spectral range around 568 nm to a spectral Achieves power I1 in a second spectral range around 630 nm. The combination of these two spectral ranges in this way allows a special significant distinction of counterfeit of real skin surfaces. The Inclusion of the spectral powers of other wavelengths, for example at 520 nm, the significance can increase further.

Vorzugsweise sind von der Auswerteeinheit Minutien im Bild identifizierbar und/oder mit aus einem Datenbestand abrufbaren Minutien bekannter Personen vergleichbar und/oder die identifizierten Minutien dem Datenbestand hinzufügbar. Minutien sind Endungen und Verzweigungen der Hautleisten, deren Position zueinander charakteristisch für ein Individuum sind. Beim Menschen bilden sich Hautleisten bereits im Fetalstadium. Im späteren Leben verschwinden oder verändern Sie Ihre Position nicht und es werden keine neuen gebildet. Durch die Identifizierbarkeit von Minutien, die durch in der Auswerteeinheit implementierte Algorithmen erfolgen kann, eignet sich die Vorrichtung neben der Unterscheidung gefälschter von echten Hautoberflächen auch zur Registrierung und/oder Verifizierung von Minutien, beispielsweise Finger- oder Handabdrücken, wie sie in der Kriminalistik oder Zugangskontrolle sicherheitssensibler Bereiche stattfindet.Preferably are identifiable by the evaluation unit minutia in the image and / or with retrievable minutiae of known persons comparable and / or the identified minutiae to the dataset addable. Minutia are endings and ramifications of the skin ridges whose Position to each other are characteristic of an individual. At the People form skin ridges already in the fetal stage. In later life disappear or change Your position is not and no new ones are formed. By the identifiability of minutiae by in the evaluation unit implemented algorithms, the device is suitable in addition to the distinction of counterfeit of real skin surfaces also for the registration and / or verification of minutiae, for example Finger or hand prints, as they are more sensitive to security in forensics or access control Areas takes place.

Die Sicherheit der Erkennung von Fälschungen lässt sich weiter erhöhen, indem von der Auswerteeinheit spektrale Charakteristika im Bild identifizierbar und/oder mit aus einem Datenbestand abrufbaren spektralen Charakteristika bekannter Personen vergleichbar und/oder die identifizierten spektralen Charakteristika dem Datenbestand hinzufügbar sind. Beispielsweise können so mit geringem Speicheraufwand den gespeicherten Minutiendaten spektrale Charakteristika der registrierten Person zur Identifizierung und Fälschungskontrolle herangezogen werden.The Security of detection of counterfeits let yourself continue to increase, by the evaluation unit spectral characteristics in the image identifiable and / or with spectral data retrievable from a database Characteristics of known persons comparable and / or identified spectral characteristics are added to the database. For example can so with little memory overhead the stored minute data spectral characteristics of the registered person for identification and counterfeiting control be used.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein zusätzlicher optischer Sensor oberhalb der Platte so angeordnet, dass mindestens ein Bild einer Seitenansicht des auf der Platte aufliegenden Fingers aufnehmbar und der Auswerteeinheit zuführbar ist. Der zusätzliche Sensor kann die Diskontinuitäten der Hautleisten in einem Grenzbereich zwischen der Maske und dem die Maske tragenden Finger und/oder geometrische Merkmale des Fingers identifizieren. Geometrische Merkmale können beispielsweise die Länge des Fingers von der ersten Falte bis zur Fingerspitze oder die Höhe des Fingers an verschiedenen Stellen, vor allem in der Nähe der Fingerspitze sein. Im Bereich der Fingerspitze ist das Profil des Fingers besonders charakteristisch, so dass dort eine hohe Dichte von Messpunkten vorteilhaft ist. Die geometrischen Merkmale werden vorzugsweise mit aus einem Datenbestand abrufbaren geometrischen Merkmalen von Finger bekannter Personen verglichen und/oder dem Datenbestand hinzugefügt, um die Sicherheit der Identifizierung zu erhöhen. Ein zusätzlicher optischer Sensor kann auch oberhalb der Platte so angeordnet sein, dass er eine Draufsicht auf einen auf der Platte liegenden Finger oder eine Hand erlaubt, um weitere geometrische Merkmale zu erfassen.In a further embodiment, an additional optical sensor above the plate is arranged so that at least one image of a side view of the resting on the plate finger can be received and the evaluation unit can be fed. The additional sensor may identify the discontinuities of the skin ridges in a boundary region between the mask and the finger bearing the mask and / or geometric features of the finger. For example, geometric features can be the length of the finger from the first fold up to the fingertip or the height of the finger in different places, especially near the fingertip. In the area of the fingertip, the profile of the finger is particularly characteristic, so that a high density of measuring points is advantageous there. The geometric features are preferably compared to retrievable geometric features of fingers of known persons and / or added to the database to increase the security of the identification. An additional optical sensor may also be disposed above the plate so as to allow a top view of a finger or a hand lying on the plate to detect further geometric features.

Bevorzugt ist mindestens eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, mittels derer die Hautoberfläche oder der Finger aus mindestens einer Perspektive beleuchtbar ist, um ein kontrastreiches Bild für die Identifizierung der Hautleisten mit Minutuen und einen großen Dynamikbereich für die Spektralanalyse zu erreichen.Prefers at least one illumination device is provided by means of derer the skin surface or the finger can be illuminated from at least one perspective, a high-contrast picture for the identification of the skin strips with minutuen and a large dynamic range for spectral analysis to reach.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.embodiments The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

Darin zeigen:In this demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Unterscheidung von mit Hautleisten versehenen lebenden von leblosen oder gefälschten mit Hautleisten versehenen Hautoberflächen, 1 a schematic representation of an apparatus for distinguishing living skin of lifeless or fake skin-lined skin surfaces,

2 ein Bild eines in einem Anpressbereich an eine Platte angepressten lebenden Fingers, das mit einem optischen Sensor in Richtung eines Einfallslots einer Oberfläche der Platte aufgenommen wurde, 2 an image of a living finger pressed against a plate in a contact pressure area, which was recorded with an optical sensor in the direction of an incident slot of a surface of the plate,

3 ein Bild des in einem Anpressbereich an eine Platte angepressten lebenden Fingers aus 2, das mit einem optischen Sensor aus einem Winkel unter Nutzung der verhinderten Totalreflexion aufgenommen wurde, 3 an image of the pressed in a pressing area to a plate living finger from 2 , which was taken with an optical sensor from an angle using the prevented total reflection,

4 ein Bild eines mit einer dünnschichtigen Maske teilweise bedeckten Fingers, 4 an image of a finger partially covered with a thin-film mask,

5 ein Diagramm mit Spektren zweier Finger verschiedener Personen und 5 a diagram with spectra of two fingers of different persons and

6 ein Bild eines Fingers von der Seite mit angedeuteten geometrischen Merkmalen. 6 an image of a finger from the side with indicated geometric features.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Unterscheidung von mit Hautleisten versehenen lebenden von leblosen oder gefälschten mit Hautleisten versehenen Hautoberflächen 2, im speziellen Fall eines Fingers 2.1. Der Finger 2.1 liegt auf einer Oberfläche 4 einer Platte 3 aus optisch transparentem Material auf. Ein optischer Sensor 5.1 ist so angeordnet, dass er Bilder 6 des Fingers 2.1 in Richtung eines Einfallslotes 16 der Oberfläche 4 aufnehmen kann. Ein weiterer optischer Sensor 5.2 ist so angeordnet, dass er Bilder 6 des Fingers 2.1 unter einem Winkel 7.1 aufnehmen kann, der größer als der Grenzwinkel α der Totalreflexion zwischen der Platte 3 und oberhalb der Oberfläche 4 befindlicher Luft ist. Im Interesse eines guten Kontrastes und eines großen Dynamikbereiches sind mehrere Beleuchtungseinrichtungen 15 zur Beleuchtung des Fingers 2.1 vor gesehen. Die vom optischen Sensor 5.1 aufgenommenen Bilder werden an eine Auswerteeinheit 8 übertragen, mittels derer auf dem Finger 2.1 vorhandene Hautleisten im Bild 6 generell identifizierbar sind. Wenn der Finger 2.1 an die Platte 3 angepresst wird, wird dabei dort vorhandenes Blut verdrängt. Dabei verringert sich der Kontrast soweit, dass die Sichtbarkeit der Hautleisten sich so verschlechtert, dass sie von der Auswerteeinheit 8 nicht mehr identifizierbar sind. Bei einem gefälschten, leblosen oder mit einer dünnschichtigen Maske versehenen Finger 2.1 bleibt die Identifizierbarkeit von Hautleisten durch Anpressen hingegen unbeeinflusst. Die Bilder 6 des optischen Sensors 5.2 hingegen entstehen nach dem oben beschriebenen Prinzip der verhinderten Totalreflexion, so dass vorhandene Hautleisten in jedem Fall identifizierbar sind. In den Bildern 6 dieses optischen Sensors 5.2 sind von der Auswerteeinheit 8, beispielsweise einem Computer oder einem embedded System Minutien 11 identifizierbar. Aus den Bildern 6 beider optischer Sensoren 5.1, 5.2 können spektrale Charakteristika 13 berechnet werden, beispielsweise um einen Anpressbereich 9 des Fingers 2.1 einzugrenzen oder zur Unterscheidung künstlicher oder lebloser von lebenden Finger 2.1. Mittels dieser oder weiterer optischer Sensoren 5.1 bis 5.n können gegebenenfalls noch geometrische Merkmale 14 des Finger 2.1 bestimmt werden, die ebenso wie Minutien 11 und spektrale Charakteristika 13 zur Identifizierung von Personen herangezogen werden können. Minutien 11, spektrale Charakteristika 13 und geometrische Merkmale 14 können zur Registrierung von Personen einem Datenbestand 12 hinzugefügt werden. Zur Identifizierung einer Person werden Sie mit den Minutien 11, spektralen Charakteristika 13 und geometrischen Merkmalen 14 der Finger 2.1 bekannter, bereits zuvor registrierter Personen verglichen. Der Datenbestand 12 kann beispielsweise lokal in der Auswerteeinheit 8 oder entfernt über eine Datenbank in einem Netzwerk erreichbar sein. 1 shows a schematic representation of a device 1 for distinguishing living skin scars from lifeless or fake scored skin surfaces 2 , in the special case of a finger 2.1 , The finger 2.1 lies on a surface 4 a plate 3 made of optically transparent material. An optical sensor 5.1 is arranged so that he pictures 6 of the finger 2.1 in the direction of a fake solder 16 the surface 4 can record. Another optical sensor 5.2 is arranged so that he pictures 6 of the finger 2.1 at an angle 7.1 can be greater than the critical angle α of the total reflection between the plate 3 and above the surface 4 is located air. In the interest of a good contrast and a large dynamic range are several lighting devices 15 for lighting the finger 2.1 intended. The from the optical sensor 5.1 Recorded images are sent to an evaluation unit 8th transmitted by means of which on the finger 2.1 existing skin ridges in the picture 6 are generally identifiable. If the finger 2.1 to the plate 3 is pressed, it is displaced there existing blood. This reduces the contrast to such an extent that the visibility of the skin strips deteriorates so much that they come from the evaluation unit 8th are no longer identifiable. In a fake, lifeless or with a thin-layered mask finger 2.1 on the other hand, the identifiability of skin strips by pressing is unaffected. The pictures 6 of the optical sensor 5.2 on the other hand, according to the principle described above, the prevented total reflection occurs, so that existing skin strips are identifiable in each case. In the pictures 6 this optical sensor 5.2 are from the evaluation unit 8th for example, a computer or an embedded system minutiae 11 identifiable. From the pictures 6 both optical sensors 5.1 . 5.2 can spectral characteristics 13 be calculated, for example, a contact area 9 of the finger 2.1 to narrow down or to distinguish artificial or lifeless from living fingers 2.1 , By means of these or other optical sensors 5.1 to 5.n may optionally have geometric features 14 of the finger 2.1 be determined, as well as minutiae 11 and spectral characteristics 13 can be used to identify persons. minutiae 11 , spectral characteristics 13 and geometric features 14 can be used to register people for a database 12 to be added. To identify a person you will be with the minutiae 11 , spectral characteristics 13 and geometric features 14 the finger 2.1 known, previously registered persons compared. The dataset 12 For example, it can be local in the evaluation unit 8th or remotely reachable via a database in a network.

2 zeigt ein Bild 6 eines im Anpressbereich 9 an die Platte 3 angepressten lebenden Fingers 2.1, das mit dem optischen Sensor 5.1 in Richtung des Einfallslots 16 der Oberfläche 4 der Platte 3 aufgenommen wurde. Erkennbar ist, dass eine Identifizierung der Hautleisten nicht möglich ist, da wegen des infolge des Anpressen aus dem Finger verdrängten Blutes der Kontrast sehr gering ist. Bei einem gefälschten, leblosen oder maskierten Finger wären hingegen Hautlinien sichtbar. 2 shows a picture 6 one in the contact area 9 to the plate 3 pressed live fin gers 2.1 that with the optical sensor 5.1 in the direction of the entrance slot 16 the surface 4 the plate 3 has been recorded. It can be seen that an identification of the skin strips is not possible, since the contrast is very low due to the displaced by the pressing of the finger blood. In the case of a fake, lifeless or masked finger, however, skin lines would be visible.

3 zeigt ein gleichzeitig mit dem in 2 beschriebenen Bild 6 aufgenommenes Bild 6 des im Anpressbereich 9 an die Platte 3 angepressten lebenden Fingers 2.1 aus 2, das mit dem optischen Sensor 5.2 unter Nutzung der verhinderten Totalreflexion aufgenommen wurde. Da die Hautleisten des angepressten Fingers 2.1 im Bereich weniger Wellenlängen des Lichtes hinter der Grenzfläche zwischen der Platte 3 und dahinterliegender Luft liegen, die Bereiche zwischen den Hautleisten hingegen nicht, sind die Hautleisten im Bild 6 mit gutem Kontrast identifizierbar. Demnach kann nur in dem Falle, das Hautlinien in einem vom optischen Sensor 5.2 aufgenommenen Bild 6 identifizierbar sind, im vom optischen Sensor 5.1 aufgenommenen Bild 6 hingegen nicht, von einem echten, lebenden Finger ausgegangen werden, so dass eine robuste Fälschungsdetektion möglich ist. 3 shows a simultaneous with the in 2 described picture 6 taken picture 6 in the contact area 9 to the plate 3 Pressed live finger 2.1 out 2 that with the optical sensor 5.2 was recorded using the prevented total reflection. As the skin ridges of the pressed finger 2.1 in the range of less wavelengths of light behind the interface between the plate 3 and lying behind the air, the areas between the skin strips, however, are not the skin ridges in the picture 6 identifiable with good contrast. Thus, only in the case, the skin lines in one of the optical sensor 5.2 taken picture 6 are identifiable in the optical sensor 5.1 taken picture 6 On the other hand, it can not be assumed that a real, living finger is used, so that a robust counterfeit detection is possible.

4 zeigt ein weiteres Bild 6, das mittels eines zusätzlichen optischen Sensors 5.3 bis 5.n, der oberhalb der Platte 3 angeordnet sein kann und den Finger 2.1 seitlich erfasst, aufgenommen wurde. Der Finger 2.1 ist im Bereich der Fingerkuppe mit einer dünnschichtigen Maske 10 maskiert, die mit gefälschten Hautlinien versehen ist. In der gezeigten Seitenansicht ist der Übergang zwischen dem echten Finger 2.1 und der Maske 10 als gestrichelte Linie angedeutet, die von der Auswerteeinheit durch Verfolgen der Hautleisten und Feststellen von Diskontinuitäten erfassbar ist. Im Bereich der echten Hautoberfläche des Fingers 2.1 im linken Teil des Bildes 6 ist exemplarisch eine Minutie 11 in Form einer Verzweigung gezeigt. Das gezeigte Bild kann gegebenenfalls auch mit einem der Sensoren 5.1, 5.2 erfasst werden, insbesondere wenn die zu registrierende oder zu identifizierende Person durch eine beispielsweise optische oder akustische Benutzerschnittstelle oder durch Bedienungspersonal dazu veranlasst wird, den Finger 2.1 mehrmals in verschiedenen Positionen, insbesondere seitlich gedreht, auf die Platte 3 aufzulegen. 4 shows another picture 6 , by means of an additional optical sensor 5.3 to 5.n , above the plate 3 can be arranged and the finger 2.1 detected laterally, was recorded. The finger 2.1 is in the area of the fingertip with a thin layer mask 10 masked, which is provided with fake skin lines. In the side view shown is the transition between the real finger 2.1 and the mask 10 indicated as a dashed line, which is detectable by the evaluation unit by tracing the skin strips and detecting discontinuities. In the area of the real skin surface of the finger 2.1 in the left part of the picture 6 is an example of a Minutie 11 shown in the form of a branch. Optionally, the picture shown may also be with one of the sensors 5.1 . 5.2 be detected, in particular if the person to be registered or identified by an example, optical or audible user interface or by operating personnel is induced to the finger 2.1 several times in different positions, especially laterally turned, on the plate 3 hang up.

5 zeigt exemplarische Spektren des von zwei verschiedenen Fingern 2.1 reflektierten Lichtes. Die Abszisse ist normiert und kann sowohl die Spektralleistung als auch die spektrale Leistungsdichte darstellen. Die Unterscheidbarkeit der beiden Spektren ist bei den spektralen Leistungen I0 und I1 bei diskreten Wellenlängen von 568 nm bzw. 630 nm oder schmalen Bändern im Bereich dieser Wellenlängen besonders gut. Daher werden diese spektralen Leistungen I0 und I1 zur Bildung einer relativen Intensität R herangezogen die sich aus dem Verhältnis von I0 zu I1 ergibt. Die Unterscheidung künstlicher oder lebloser von lebender Hautoberfläche 2 ist sogar noch deutlicher möglich. Die relative Intensität kann daher als spektrales Charakteristikum 13 herangezogen werden. Die spektralen Charakteristika 13 können jedoch um weitere Spektralleistungen oder andere aus den Spektren gewonnene Maße erweitert werden. 5 shows exemplary spectra of the two different fingers 2.1 reflected light. The abscissa is normalized and can represent both the spectral power and the spectral power density. The distinctness of the two spectra is particularly good for the spectral powers I0 and I1 at discrete wavelengths of 568 nm or 630 nm or narrow bands in the range of these wavelengths. Therefore, these spectral powers I0 and I1 are used to form a relative intensity R resulting from the ratio of I0 to I1. The distinction of artificial or lifeless from living skin surface 2 is even more possible. The relative intensity can therefore be used as a spectral characteristic 13 be used. The spectral characteristics 13 however, may be extended by other spectral powers or other measures derived from the spectra.

6 zeigt ein Bild 6 eines Fingers 2.1 von der Seite mit angedeuteten geometrischen Merkmalen 14. Geometrische Merkmale 14 können von einem der bereits erwähnten oder einem weiteren optischen Sensor 5.1 bis 5.n erfasst werden. Als geometrische Merkmale 14 sind in 6 exemplarisch die Abstände zwischen Fingerspitze und dem ersten Gelenk, der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenk, sowie eine Höhe des Fingers dargestellt. Es können weitere Abstände, Höhen oder Verhältnisse daraus als geometrische Merkmale 14 bestimmt werden. 6 shows a picture 6 a finger 2.1 from the side with indicated geometric features 14 , Geometric features 14 can be from one of the already mentioned or another optical sensor 5.1 to 5.n be recorded. As geometric features 14 are in 6 as an example, the distances between the fingertip and the first joint, the distance between the first and the second joint, and a height of the finger shown. It may be further distances, heights or ratios thereof as geometric features 14 be determined.

Als optischer Sensor 5.1 bis 5.n kann beispielsweise eine Kamera vorgesehen sein, die gegebenenfalls mit Linsen, Blenden, Spiegeln oder Prismen versehen ist.As an optical sensor 5.1 to 5.n For example, a camera may be provided which is optionally provided with lenses, screens, mirrors or prisms.

Der optische Sensor 5.1 kann abweichend eine Bild 6 des Fingers 2.1 unter einem vom Einfallslot 16 abweichenden Winkel 7.1 bis 7.n aufnehmen, wobei der Winkel 7.1 bis 7.n jedoch kleiner als der Grenzwinkel α der Totalreflexion zwischen der Platte 3 und oberhalb der Oberfläche 4 befindlicher Luft ist.The optical sensor 5.1 may deviate a picture 6 of the finger 2.1 under one of the entrance slot 16 different angle 7.1 to 7.n take up the angle 7.1 to 7.n but smaller than the critical angle α of the total reflection between the plate 3 and above the surface 4 is located air.

Die Anwendung der in 4 beschriebenen Technik zur Fälschungserkennung kann unabhängig von der in 1 gezeigten erfolgen.The application of in 4 technology described for counterfeit detection can be independent of the in 1 shown done.

Abweichend von den beschriebenen sind andere Spektralbereiche als spektrale Charakteristika 13 verwendbar.Deviating from those described, spectral ranges other than spectral characteristics 13 usable.

11: Vorrichtung zur Unterscheidung von mit Hautleisten versehenen lebenden von leblosen oder gefälschten mit Hautleisten versehenen Hautoberflächencontraption to distinguish between scaly living or lifeless ones fake skin ridges provided with skin ridges
22: Hautoberflächeskin surface
2.12.1: Fingerfinger
33: Platteplate
44: Oberflächesurface
55: Optischer Sensoroptical sensor
66: Bildimage
77: Winkelangle
88th: Auswerteeinheitevaluation
99: Anpressbereichpressing region
1010: Maskemask
1111: Minutienminutiae
1212: Datenbestanddataset
1313: Spektrale CharakteristikaSpectral characteristics
1414: Geometrische Merkmalegeometric characteristics
1515: Beleuchtungseinrichtunglighting device
1616: Einfallslotnormal line
αα: Grenzwinkel der Totalreflexion zwischen der Platte und oberhalb der Oberfläche befindlicher Luftcritical angle the total reflection between the plate and above the surface befindlicher air
I0I0: spektrale Leistung bei 568 nmspectral Power at 568 nm
I1I1: spektrale Leistung bei 630 nmspectral Power at 630 nm
RR: relative Intensitätrelative intensity

Claims

Contraption ( 1 ) for distinguishing living skin scars from lifeless or fake scored skin surfaces ( 2 ) comprising a plate ( 3 ) of optically transparent material with one for applying a skin surface ( 2 ) suitable surface ( 4 ) and an optical sensor ( 5.1 to 5.n ), with at least one image ( 6 ) at least part of the skin surface ( 2 ) at an angle ( 7.1 to 7.n ) to an incidence solder ( 16 ) to the surface ( 4 ) which is smaller than the critical angle (α) of the total reflection between the plate ( 3 ) and above the surface ( 4 ) is located, the image ( 6 ) to an evaluation unit ( 8th ) and by means of the evaluation unit ( 8th ) Skin strips in the picture ( 6 ) and where living of lifeless or fake skin surface ( 2 ) is distinguishable by the fact that in the picture ( 6 ) in a contact area ( 9 ), in which the living skin surface ( 2 ) to the plate ( 3 ), no skin ridges are identifiable as a result of blood displaced from the pressed-on area, while the identifiability of skin ridges on lifeless or fake skin surfaces ( 2 ) is unaffected by their pressing.

Contraption ( 1 ) for distinguishing living skin scars from lifeless or fake scored skin surfaces ( 2 ), in particular for distinguishing a living, bare finger ( 2.1 ) of a thin layered skin mask ( 10 ) provided live fingers ( 2.1 ) comprising a plate ( 3 ) of optically transparent material with one for applying a skin surface ( 2 ) suitable surface ( 4 ), an evaluation unit ( 8th ) and at least one optical sensor ( 5.1 to 5.n ), with which one or more images ( 6 ) from such a large area or from several areas of the skin surface ( 2 ) and to the evaluation unit ( 8th ), that in at least one of the images ( 6 ) Discontinuities of the skin ridges in a boundary region between the mask ( 10 ) and the mask ( 10 ) carrying fingers ( 2.1 ) are identifiable.

Contraption ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the image ( 6 ) from the optical sensor ( 5.1 to 5.n ) at an angle ( 7.1 to 7.n ) to the incidence solder ( 16 ) to the surface ( 4 ) is at least as large as the critical angle (α) of the total reflection between the plate ( 3 ) and above the surface ( 4 ) is located air.

Contraption ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that a further optical sensor ( 5.1 to 5.n ) is arranged so that at least one further image ( 6 ) at an angle ( 7.1 to 7.n ) to the incidence solder ( 16 ) to the surface ( 4 ) is at least as large as the critical angle (α) of the total reflection between the plate ( 3 ) and above the surface ( 4 ) is located, the further image ( 6 ) of the evaluation unit ( 8th ) and from this as well as the other images ( 6 ) is evaluable.

Contraption ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that of the evaluation unit ( 8th ) a spectral analysis on the image ( 6 ) is feasible.

Contraption ( 1 ) according to claim 5, characterized in that a living of a lifeless or fake skin surface ( 2 ) is distinguishable by a relative intensity (R) resulting from a ratio of a spectral power (I0) in a first spectral range around 568 nm to a spectral power (I1) in a second spectral range around 630 nm.

Contraption ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that of the evaluation unit ( 8th ) Minutia ( 11 ) in the picture ( 6 ) i dentifiable and / or with a database ( 12 ) retrievable minutiae ( 11 ) of known persons and / or the identified minutiae ( 11 ) the database ( 12 ) are added.

Contraption ( 1 ) according to claim 7, characterized in that of the evaluation unit ( 8th ) spectral characteristics ( 13 ) in the picture ( 6 ) identifiable and / or with a database ( 12 ) spectral characteristics ( 13 ) of known persons and / or the identified spectral characteristics ( 13 ) the database ( 12 ) are added.

Contraption ( 1 ) according to at least one of claims 2 to 8, characterized in that an additional optical sensor ( 5.1 to 5.n ) above the plate ( 3 ) is arranged so that at least one image ( 6 ) a side view of the on the plate ( 3 ) resting finger ( 2.1 ) and the evaluation unit ( 8th ), wherein in the image ( 6 ) Discontinuities of the skin ridges in a boundary region between the mask ( 10 ) and the mask ( 10 ) wearing fingers ( 2.1 ) are identifiable and / or geometric features ( 14 ) of the finger ( 2.1 ) identifiable and / or with a database ( 12 ) retrievable geometric features ( 14 ) of fingers of known persons and / or the geometric features ( 14 ) of the finger ( 2.1 ) the database ( 12 ) are added.

Contraption ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that at least one illumination device ( 15 ) is provided, by means of which the skin surface ( 2 ) or the finger ( 2.1 ) is illuminated from at least one perspective.