DE102010016109A1 - Method for detecting biometric features - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen biometrischer Merkmale bei einem zu untersuchenden Körperteil (4), insbesondere bei einem Finger mit Fingerlinien, bei dem das Körperteil (4) mit einem Licht einer ersten Wellenlänge und mit einem Licht (11) einer von der ersten Wellenlänge abweichenden zweiten Wellenlänge, das ein Muster aufweist, beleuchtet wird und bei dem das von dem Körperteil (4) reflektierte Licht der ersten Wellenlänge erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der ersten Wellenlänge biometrische Merkmale als ein Biometriebild (15) des Körperteils (4) zu bestimmen, und bei dem gleichzeitig das von dem Körperteil (4) reflektierte Licht der zweiten Wellenlänge erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der zweiten Wellenlänge mit einer Auswertung der Verzerrung des Musters eine dreidimensionale Gestalt des Körperteils (4) als ein Geometriebild (14) des Körperteils (4) zu bestimmen, und bei dem das Biometriebild (15) auf das Geometriebild (14) abgebildet wird, um eine dreidimensionale Verteilung der biometrischen Merkmale auf dem Körperteil (4) zu erhalten.The invention relates to a method for detecting biometric features in a body part (4) to be examined, in particular a finger with finger lines, wherein the body part (4) with a light of a first wavelength and with a light (11) one of the first wavelength deviating second wavelength, which has a pattern, and in which the light of the first wavelength reflected by the body part (4) is detected in order to use the detected light of the first wavelength to make biometric features as a biomedical image (15) of the body part (4). and simultaneously detecting the second wavelength light reflected from the body part (4) to detect a three-dimensional shape of the body part (4) as a geometry image (14) from the detected second wavelength light with an evaluation of the distortion of the pattern ) of the body part (4), and in which the bio-mode image (15) on the geometry image (14) a is formed to obtain a three-dimensional distribution of the biometric features on the body part (4).
Description
Die Erfindung ist gebildet durch ein Verfahren zum Erfassen biometrischer Merkmale bei einem zu untersuchenden Körperteil, insbesondere bei einem Finger mit Fingerlinien, bei dem das Körperteil mit einem Licht einer ersten Wellenlänge und mit einem Licht einer von der ersten Wellenlänge abweichenden zweiten Wellenlänge, das ein Muster aufweist, beleuchtet wird und bei dem das von dem Körperteil reflektierte Licht der ersten Wellenlänge erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der ersten. Wellenlänge biometrische Merkmale als ein Biometriebild des Körperteils zu bestimmen, und bei dem gleichzeitig das von dem Körperteil reflektierte Licht der zweiten Wellenlänge erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der zweiten Wellenlänge mit einer Auswertung der Verzerrung des Musters eine dreidimensionale Gestalt des Körperteils als ein Geometriebild des Körperteils zu bestimmen, und bei dem das Biometriebild auf das Geometriebild abgebildet wird, um eine dreidimensionale Verteilung der biometrischen Merkmale auf dem Körperteil zu erhalten.The invention is formed by a method for detecting biometric features in a body part to be examined, in particular a finger with finger lines, in which the body part with a light of a first wavelength and a light of a second wavelength deviating from the first wavelength, which is a pattern is illuminated, and in which the light of the first wavelength reflected by the body part is detected to the basis of the detected light of the first. Wavelength biometric features to be determined as a biomimetic part of the body part and simultaneously detecting the second wavelength light reflected from the body part to detect a three-dimensional shape of the body part as a geometry image from the detected second wavelength light with an evaluation of the distortion of the pattern of the body part, and in which the biomimetic image is mapped onto the geometry image to obtain a three-dimensional distribution of the biometric features on the body part.
Dreidimensionale Aufnahmen von Fingeroberflächen ermöglichen eine höhere biometrische Erkennungsleistung gegenüber Fingerabdruckscannern, da der in Richtung und Betrag als auch im zeitlichen Verlauf unbekannte Anpressdruck auf die Oberfläche eines zweidimensionalen Scanners zu einer Verformung des Fingers führt und die Erkennungsleistung des System verringert oder höhere Toleranzen in der Auswertungssoftware erfordert, was zu Lasten der Trennschärfe zwischen den Fingern verschiedener Personen geht. Aus diesem Grunde sind verschiedene Ansätze zur Vermessung von Fingerkuppen untersucht worden. In der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereit zu steilen, mit dem biometrische Informationen besser erfasst und verarbeitet werden können.The invention is therefore based on the object to provide a method ready to better capture and process biometric information.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Erfassung biometrischer Merkmale bei einem zu untersuchenden Körperteil, insbesondere bei einem Finger mit Fingerlinien gelöst, indem das Körperteil mit einem Licht einer ersten Wellenlänge und mit einem Licht einer von der ersten Wellenlänge abweichenden zweiten Wellenlänge, das ein Muster aufweist, beleuchtet wird, und indem das von dem Körperteil reflektierte Licht der ersten Wellenlänge erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der ersten Wellenlänge biometrische Merkmale als ein Biometriebild des Körperteils zu bestimmen, und indem gleichzeitig das von dem Körperteil reflektierte Licht der zweiten Wellenlänge erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der zweiten Wellenlänge mit einer Auswertung der Verzerrung des Musters eine dreidimensionale Gestalt des Körperteils als ein Geometriebild des Körperteils zu bestimmen, und indem das Biometriebild auf das Geometriebild abgebildet wird, um eine dreidimensionale Verteilung der biometrischen Merkmale auf dem Körperteil zu erhalten. Der Vorteil dieser Verfahrensweise liegt darin, dass durch das Abbilden des Biometriebildes auf das Geometriebild die biometrischen Merkmale besser dreidimensional bestimmt werden. Darüber hinaus wird durch das gleichzeitige Erfassen eine Ortsverschiebung der Bilder zueinander vermieden.This object is achieved in a method for detecting biometric features in a body part to be examined, in particular a finger with finger lines, by the body part having a light of a first wavelength and having a light of a second wavelength deviating from the first wavelength having a pattern is illuminated, and by detecting the light of the first wavelength reflected by the body part to determine biometric characteristics as a bio-mode image of the body part from the detected light of the first wavelength, and by simultaneously detecting the light of the second wavelength reflected from the body part for determining a three-dimensional shape of the body part as a geometry image of the body part from the detected light of the second wavelength by evaluating the distortion of the pattern, and imaging the biomimetic image on the geometry image to obtain a three-dimensional distribution ng of the biometric features on the body part. The advantage of this procedure is that by mapping the biomimetic image to the geometry image, the biometric features are better determined three-dimensionally. In addition, the simultaneous detection of a spatial displacement of the images to each other is avoided.
Bei diesem Verfahren werden bevorzugt das Licht der ersten Wellenlänge und das Licht der zweiten Wellenlänge mit einer Farbkamera erfasst, deren Farbkanäle die erste Wellenlänge und die zweite Wellenlänge trennen, wodurch die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens einfacher ausgestaltet werden kann.In this method, the light of the first wavelength and the light of the second wavelength are preferably detected with a color camera whose color channels separate the first wavelength and the second wavelength, whereby the device for carrying out the method can be made simpler.
Als vorteilhaft hat es sich bei dem Verfahren erwiesen, wenn dem Licht der zweiten Wellenlänge sinusförmige Strukturen aufgeprägt worden sind. Über die Beleuchtung mit der sinusförmigen Struktur ist im Vergleich zu einem Streifenmuster eine verbesserte Bestimmung des Geometriebildes möglich. Vorzugsweise wird das Licht der ersten Wellenlänge mit schnellen Fourier-Transformationen und/oder Phasenregelschleifen vermessen, da sinusförmige Muster mit einer ausreichend hohen Anzahl an Perioden über schnelle Fourier-Transformationen oder Phasenregelschleifen vermessen werden können, wobei eine niedrige Auflösung in den Maxima und in den Minima des Sinus durch Interpolation kompensiert werden kann. Wichtig für die Funktionsweise des auf Basis der strukturierten Beleuchtung vermessenden Geometriebildes ist, dass die topologischen Eigenschaften des zu untersuchenden Körperteils in der Frequenz deutlich getrennt werden können. Die Frequenz der Beleuchtung muss sich demzufolge von der Frequenz der Fingerlinien unterscheiden, die ebenfalls eine dem Sinus angenäherte Information im Frequenzraum erzeugt.It has proved to be advantageous in the method when sinusoidal structures have been impressed on the light of the second wavelength. By means of the illumination with the sinusoidal structure, an improved determination of the geometry is possible in comparison to a fringe pattern. Preferably, the first wavelength light is measured with fast Fourier transforms and / or phase locked loops, since sinusoidal patterns with a sufficiently high number of periods can be measured via fast Fourier transforms or phase locked loops, with a low resolution in the maxima and minima of the sine can be compensated by interpolation. Important for the functioning of the based on the structured illumination measuring Geometriebildes is that the topological properties of the body part to be examined in the frequency can be clearly separated. The frequency of the illumination must therefore differ from the frequency of the finger lines, which likewise generates an information approximating the sine in the frequency domain.
Weiterhin können die erste Wellenlänge und/oder die zweite Wellenlänge sich in dem Bereich von 400 nm bis 580 nm befinden. Bevorzugt wird bei dem Verfahren das Licht der ersten Wellenlänge unter einem Triangulationswinkel auf eine gesamte Oberfläche des zu untersuchenden Körperteils projiziert wird.Furthermore, the first wavelength and / or the second wavelength may be in the range of 400 nm to 580 nm. Preferably, in the method, the light of the first wavelength is projected at a triangulation angle on an entire surface of the body part to be examined.
Des Weiteren kann bei dem Verfahren eine abstandsabhängige Vergrößerung auf einer Bildoberfläche des zu untersuchenden Körperteils kompensiert werden, wodurch eine telezentrische Aufnahme erhalten werden kann.Furthermore, in the method, a distance-dependent magnification on an image surface of the body part to be examined can be compensated, whereby a telecentric recording can be obtained.
Besonders bevorzugt wird anhand des erfassten Lichtes der ersten Wellenlänge und des erfassten Lichtes der zweiten Wellenlänge ein vom Umfang abgerolltes Bild des Körperteils berechnet.With particular preference, an image of the body part which has been unwound from the circumference is calculated on the basis of the detected light of the first wavelength and of the detected light of the second wavelength.
Bei diesem Verfahren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mit vorbestimmten Parametern, insbesondere Anpressdruck und/oder Elastizität des Körperteils und/oder Durchmesser des Körperteils, ein Bild des deformierten Körperteils berechnet wird. Dabei hat es sich als günstig gezeigt, wenn die vorbestimmten Parameter anhand des Geometriebildes bestimmt werden. Bevorzugt werden bei dem Verfahren das vom Umfang abgerollte Bild des Körperteils oder das Bild des deformierten Körperteils mit in einer Datenbank gespeicherten zweidimensionalen Abdrücken des Körperteils verglichen, wodurch ein Abgleich mit Datensätzen biometrischer Merkmale möglich wird, die von kontaktbasierenden Scannern, über Tintenabdrücke oder forensischen Bildern gewonnen worden sind.In this method, it has proven to be advantageous if an image of the deformed body part is calculated with predetermined parameters, in particular contact pressure and / or elasticity of the body part and / or diameter of the body part. It has proven to be favorable if the predetermined parameters are determined on the basis of the geometry. Preferably, the method compares the circumferentially unrolled image of the body part or the image of the deformed body part to two-dimensional impressions of the body part stored in a database, thereby enabling matching with biometric data sets obtained from contact-based scanners, ink prints or forensic images have been.
Alternativ und/zusätzlich kann bei dem Verfahren die auf diese Weise bestimmte dreidimensionale Verteilung der biometrischen Merkmale auf dem Körperteil mit in einer Datenbank gespeicherten Datensätzen biometrischer Merkmale verglichen werden, die erfindungsgemäß erfasst worden sind.Alternatively and / or additionally, in the method, the thus determined three-dimensional distribution of the biometric features on the body part can be compared with data sets of biometric features stored in a database which have been detected according to the invention.
Im Folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail in exemplary embodiments illustrated in the drawing; show it:
- 1) Z. B. kann eine optisch korrigierte Abbildung erzeugt werden, welche die abstandsabhängige Vergrößerung auf dem zu vermessenden Körperteil kompensiert, wodurch eine telezentrische
- 2) Des Weiteren kann eine vom Umfang abgerollte
- 3) Darüber hinaus kann durch eine simulierte Deformation des zu untersuchenden Körperteils eine Abbildung erzeugt werden, die z. B. dem Aufpressen auf eine ebene Fläche mit einem vorbestimmten Anpressdruck entspricht, so dass für den Vergleich Datensätze verwendet werden können, die aus kontaktbasierten Scannern, Tintenabdrücken oder forensischen Bilder gewonnen worden sind. Die Parameter für die simulierten Deformationen können sowohl empirisch, wie z. B. aus der Elastizität des Fingers, oder auch aus dem dreidimensionalen Datensatz, wie z. B. aus dem Radius des Fingers, erhalten werden. Für die aus der Simulation entstandene Abbildung können verschiedene Anpressdrücke oder Geometrien der Oberflächen verwendet werden, so dass jeweils eine zweidimensionale Abbildung eines Abdruckes auch von unebenen Objekten erzeugt werden kann, wie dies für die Forensik erwünscht ist.
- 4) Außerdem kann auch eine Kombination der Abbildungsverfahren 2) und 3) durchgeführt werden, so dass Datensätze erhalten werden können, die einem abgerollten forensischen Finger mit durch Anpressdruck erzeugter Deformationen entsprechen.
- 1) For example, an optically corrected image can be generated, which compensates the distance-dependent magnification on the body part to be measured, whereby a telecentric
- 2) Furthermore, an unrolled from the scope
- 3) In addition, by a simulated deformation of the body part to be examined, an image can be generated, the z. B. the pressing on a flat surface with a predetermined contact pressure, so that can be used for comparison records that have been obtained from contact-based scanners, ink prints or forensic images. The parameters for the simulated deformations can both empirically, such. B. from the elasticity of the finger, or from the three-dimensional record such. B. from the radius of the finger can be obtained. For the simulation resulting image different contact pressures or geometries of the surfaces can be used, so that in each case a two-dimensional image of an impression of uneven objects can be generated, as is desirable for forensics.
- 4) In addition, a combination of the imaging methods 2) and 3) can also be performed so that data records corresponding to a rolled forensic finger with deformations generated by contact pressure can be obtained.
Das Verfahren zur Erfassung eines biometrischen Merkmals ist nicht auf die Erfassung von Fingerlinien beschränkt, sondern es kann auch auf andere zu untersuchenden Körperteile (wie z. B. die Iris) angewandt werden.The method for detecting a biometric feature is not limited to the detection of finger lines, but it can also be applied to other body parts to be examined (such as the iris).
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Digitalkameradigital camera
- 22
- Objektivlens
- 33
- erste Lichtquellefirst light source
- 44
- Fingerfinger
- 55
- Auflageedition
- 66
- biometrisch zu erfassender Bereichbiometrically detectable area
- 77
- Triangulationswinkeltriangulation
- 88th
- zweite Lichtquellesecond light source
- 99
- Absorptionsmusterabsorption pattern
- 1010
- Projektionsoptikprojection optics
- 1111
- Licht mit sinusförmigen MusterLight with sinusoidal pattern
- 1212
- Phasenverschiebungphase shift
- 1313
- Tiefeninformationdepth information
- 1414
- Geometriebildgeometry image
- 1515
- Biometriebildbiometrics image
- 1616
- optischer Filteroptical filter
- 1717
- telezentrische Abbildungtelecentric picture
- 1818
- vorn Umfang abgerollte Abbildungfront of the circumference unrolled picture
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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