DE10241328B4 - Biometric, acoustic writing system and method, and use thereof - Google Patents

Biometric, acoustic writing system and method, and use thereof Download PDF

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Abstract

Biometrisches, akustisches Schreibsystem (1) mit:
(a) einem Schreibstiftgehäuse (3) zur Durchführung handgeführter Bewegungen auf einer Unterlage (4);
(b) mindestens einem in dem Schreibstiftgehäuse (3) integrierten Mikrofon (5) zur akustischen Erfassung von Schallsignalen,
gekennzeichnet durch
(c) eine Datenverarbeitungseinheit (11) zur Berechnung personenspezifischer biometrischer Daten in Abhängigkeit von erfassten Schallsignalen, die durch handgeführte Bewegungen des Schreibstiftgehäuses (3) auf der Unterlage (4) hervorgerufen werden.
Biometric acoustic writing system (1) with:
(A) a pen housing (3) for performing hand-guided movements on a base (4);
(B) at least one in the pen housing (3) integrated microphone (5) for the acoustic detection of sound signals,
marked by
(C) a data processing unit (11) for calculating person-specific biometric data in response to detected sound signals, which are caused by hand-guided movements of the pen housing (3) on the pad (4).

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Description

Die Erfindung betrifft ein biometrisches Schreibsystem, bei dem mit einem in einem Schreibschriftgehäuse integrierten Mikrofon die bei der handgeführten Bewegung des Schreibstiftes hervorgerufenen Schallsignale akustisch erfasst und anschließend zu biometrischen Daten verarbeitet werden.The The invention relates to a biometric writing system, in which one in a cursive box integrated microphone which in the hand-guided movement of the pen acoustically detected sound signals and then closed biometric data are processed.

Die DE 10019165 A1 beschreibt einen mobilen digitalen Schreibstift, mit dem handgeführte Bewegungen auf einer Schreibunterlage durchgeführt werden. In dem Schreibstiftgehäuse des Schreibstiftes ist ein Mikrophon integriert und ferner ist in dem Schreibstiftgehäuse eine Recheneinheit vorgesehen, die einen Mikroprozessor enthält. Der Stift enthält Abstandsmess-Sensoren zur Erfassung einer Neigung und einer Neigungsänderung des Stiftes sowie Sensoren zur Erfassung einer eventuellen Drehung des Stiftes. Die erfassten Daten, d. h. die Drehungen und Neigungen des Stiftes, werden dabei unter anderem zur Unterschriftenerkennung ausgewertet. Das in dem Stift vorgesehene Mikrophon dient der sprachlich durchgeführten Dateneingabe. Daten wie e-Mails oder SMS-Nachrichten werden mittels einer Sprach- und Schrifterkennungssoftware mündlich in den Stift eingegeben und über eine Sendeeinheit versendet.The DE 10019165 A1 describes a mobile digital pen that performs hand-guided movements on a writing pad. In the pen housing of the pen a microphone is integrated and further in the pen housing a computing unit is provided which includes a microprocessor. The stylus includes pitch sensors for detecting a tilt and pitch change of the stylus and sensors for detecting any rotation of the stylus. The recorded data, ie the rotations and inclinations of the pen, are evaluated among other things for signature recognition. The microphone provided in the pen is used for linguistically performed data input. Data such as e-mails or SMS messages are verbally entered into the pen by means of a voice and text recognition software and sent via a transmitting unit.

Die DE 19856296 A1 beschreibt Drucksensorelemente.The DE 19856296 A1 describes pressure sensor elements.

Die DE 4200170 A1 beschreibt ein Verfahren und einen Sensor zum Bestimmen der Zielentfernung von schallerzeugenden Zielen.The DE 4200170 A1 describes a method and sensor for determining the range of sound-producing targets.

Die US 5546565 A beschreibt ein Schreibgerät mit einem Mikrophon zur Eingabe von Sprachbefehlen.The US 5546565 A describes a writing instrument with a microphone for entering voice commands.

Die WO 01/43058 A1 beschreibt einen Stift mit einem Mikrophon zur Erfassung und Auswertung von Sprache.The WO 01/43058 A1 describes a stylus with a microphone for detection and evaluation of language.

Die DE 3228968 A1 beschreibt die Erfassung von Geräuschimpulsen für unterschiedliche Zeichen.The DE 3228968 A1 describes the detection of noise pulses for different characters.

Derzeit gibt es eine große Auswahl von konkurrierenden biometrischen Systemen. Den größten Anteil der biometrischen Systeme machen derzeit Systeme aus, die Fingerlinien als Erkennungsmerkmale nutzen, gefolgt von Systemen zur Gesichtserkennung und so genannte Irisscanner.Currently there is a big one Selection of competing biometric systems. The biggest part of biometric systems currently make systems that finger lines as recognition features, followed by facial recognition systems and so-called iris scanners.

Durch die zunehmende elektronische Vernetzung in allen Bereichen des Geschäftslebens nimmt die Bedeutung der elektronischen Passwort- und Signaturerkennung ständig zu. Verträge werden in herkömmlicher Weise durch die beiden Vertragspartner geschlossen, indem eine Unterschrift zur Beurkundung geleistet wird. Die Unterschrift dient dabei zu Beweiszwecken und ist für denjenigen, der die Unterschrift leistet spezifisch. Bei Vertragsabschlüssen im Bereich des E-Commerce besteht die Notwendigkeit, dass die Vertragspartner zu ihrer Identifikation eine elektronische Unterschrift leisten müssen, die auf ihre Gültigkeit hin verifiziert werden muss. Voraussetzung für den breiten Einsatz einer elektronischen Unterschrift zur Verifikation der Identität der Vertragspartner ist eine hohe Verfälschungssicherheit der geleisteten elektronischen Unterschrift. Ferner muss die geleistete Unterschrift mit einer hohen Erkennungsrate erkannt und an einen entfernt gelegenen Rechner übertragen werden. Unerlässlich ist ferner, dass die Eingabe der elektronischen Unterschrift für einen großen Personenkreis ohne besondere Kenntnisse in einfacher Weise erfolgen kann.By the increasing electronic networking is taking place in all areas of business life the importance of electronic password and signature recognition constantly to. contracts be in conventional Way closed by the two contractors, adding a signature to be authenticated. The signature serves to Evidence and is for the one who makes the signature specific. For contracts in the Field of e-commerce there is a need for the parties to their identification electronic signature must be on their validity must be verified. Prerequisite for the widespread use of a electronic signature to verify the identity of the contractors is a high protection against tampering the electronic signature provided. Furthermore, the services rendered must Signature recognized with a high recognition rate and sent to one transferred remote computer become. imperative is further that the input of the electronic signature for a huge Person group without special knowledge in a simple manner can.

Die bisher bekannten Schreibsysteme erfüllen diese Forderungen nicht und weisen zum Teil gravierende Nachteile auf.The Previously known writing systems do not meet these requirements and some have serious disadvantages.

Es sind Schreibstifte mit Beschleunigungssensoren bekannt (beispielsweise Accelerometer-based pens von British Telecommunications) zur Aufnahme von Beschleunigungskräften beim Schreiben mit dem Schreibstift. Der Nachteil dieses bekannten Schreibstiftes besteht in einer vergleichsweise geringen Erkennungsrate bei der Unterschriftenverifikation aufgrund des nur zweidimensionalen Datenraumes. Darüber hinaus muss der Schreibstift beim Schreiben stets gleich ausgerichtet sein, d.h. der Winkel zwischen dem Schreibstift und der Unterlage muss weitestgehend konstant sein, so dass ein natürliches Schreibverhalten beim Leisten einer Unterschrift nicht gewährleistet ist. Darüber hinaus setzt eine akzeptable Erkennungsrate eine Mindestschreibgeschwindigkeit voraus, da sonst die gemessenen Beschleunigungskräfte zu gering sind.It are pens with acceleration sensors known (for example Accelerometer-based pens of British Telecommunications) for inclusion of acceleration forces when writing with the pen. The disadvantage of this known Pen is in a relatively low detection rate at the signature verification due to the only two-dimensional Data space. About that In addition, the pen must always be aligned when writing be, i. the angle between the pen and the pad must be largely constant, so that a natural Write behavior when holding a signature is not guaranteed is. About that In addition, an acceptable recognition rate sets a minimum write speed advance, otherwise the measured acceleration forces are too low are.

Eine Vielzahl von Schreibsystemen erkennen den handschriftlich geschriebenen Text bzw. Zeichen mittels der Schreibunterlage. Alle derartigen Schreibsysteme haben den Nachteil, dass spezielle Schreibunterlagen mit entsprechender Signalverarbeitung erforderlich sind.A Variety of writing systems recognize the handwritten written Text or character using the writing pad. All such writing systems have the disadvantage that special desk pads with appropriate Signal processing are required.

Aus der US 4,513,437 ist ein Dateneingabestift zur Unterschriftenverifikation bekannt. Der Stift enthält einen Schreibstift zur Sichtbarmachung des Geschriebenen auf einer Unterlage sowie piezoelektrische Druck- und Beschleunigungssensoren zur Erfassung von Beschleunigungskräften, die durch transversale Schreibbewegungen des Stiftes auf der Schreibunterlage hervorgerufen werden. Darüber hinaus wird der Druck auf den Schreibstift in axial-paralleler Richtung des Schreibstiftes erfasst.From the US 4,513,437 a data entry pen is known for signature verification. The pen includes a stylus for visualizing the writing on a pad, and piezoelectric pressure and acceleration sensors for detecting acceleration forces caused by transverse writing movements of the stylus on the pad. In addition, the pressure on the pen is detected in the axial-parallel direction of the pen.

Der Nachteil des in der US 4,513,437 beschriebenen Dateneingabestiftes besteht darin, dass ausgeprägte Beschleunigungskräf te beim Schreiben erforderlich sind. Zur Erfassung sind daher starke Richtungsänderungen und/oder Geschwindigkeitsänderungen geradliniger Schreibbewegung zur Signalerfassung notwendig. Auch die US 5,181,661 beschreibt einen Schreibstift mit Beschleunigungssensoren zur Erfassung der Beschleunigung des Stiftes beim Schreiben in drei Raumrichtungen.The disadvantage of in the US 4,513,437 described data input pen is that pronounced acceleration te forces are required when writing. To capture strong direction changes and / or speed changes rectilinear writing movement for signal acquisition are therefore necessary. Also the US 5,181,661 describes a stylus with acceleration sensors for detecting the acceleration of the stylus when writing in three spatial directions.

Der sog. Anoto-Digital-Stift beschreibt ein Schreibsystem, bei dem geschriebener Text auf einen Rechner übertragen werden kann. Der Schreibstift besteht aus einem Kugelschreiber mit einer integrierten digitalen Kamera. Ein Kraftsensor detektiert das Aufsetzen der Schreibmiene auf ein Spezialpapier. Bei dem Spezialpapier handelt es sich um ein Papier mit einem aufgedrucktem Punktemuster. Die integrierte digitale Kamera des Anoto-Schreibstiftes nimmt die Schreibbewegungen des Stiftes über dem Punktemuster wahr. Die Kamera nimmt eine Vielzahl von Bildern pro Sekunde auf. Jedes aufgenommene Bild wird mit dem darauffolgenden Bild verglichen und ein integrierter Prozessor errechnet daraus unter Berücksichtigung der Stifthaltung den Richtungswechsel und die Bewegungsstrecke der in dem Stift integrierten Schreibmiene. Auf dem Anoto-Spezialpapier befinden sich eine Vielzahl aufgedruckter Punkte, die mit Tinte auf Kohlenstoffbasis aufgebracht sind und einen Abstand von weniger als 1mm zueinander aufweisen. Jedes Anoto-Spezialpapier besitzt ein anderes Punktemuster, so dass die einzelnen Seiten voneinander unterscheidbar sind. Eine Licht emittierende Diode (LED) beleuchtet die kohlenstoff-haltigen Tintenpunkte, die langwelliges Infrarotlicht absorbieren und somit für die integrierte Digitalkamera innerhalb des Anoto-Stiftes erkennbar sind. Durch das Anoto-Spezialpapier kann die Relativbewegung des Stiftes sowie die absolute Position des Stiftes auf dem Papier ermittelt werden.Of the so-called Anoto-Digital pen describes a writing system in which written Transfer text to a computer can be. The pen consists of a ballpoint pen with an integrated digital camera. A force sensor detects this Placing the writing surface on a special paper. For the special paper it is a paper with a printed dot pattern. The integrated digital camera of the Anoto-pen takes the Write movements of the pen over true to the dot pattern. The camera takes a variety of pictures per second. Each captured image will become with the following Image compared and an integrated processor calculates from it considering the pen hold the direction change and the movement distance of in the pen integrated Schreibmiene. On the Anoto special paper There are a variety of printed dots that are inked are applied on a carbon basis and a distance of less have 1mm to each other. Each Anoto special paper has a different dot pattern, so that the individual pages are distinguishable from each other. A light emitting diode (LED) illuminates the carbon-containing ink dots, absorb the long-wave infrared light and thus for the integrated Digital camera within the Anoto-pin are recognizable. Through the Anoto special paper can determine the relative movement of the pen as well as the absolute position of the pen Pen on the paper to be determined.

Der Nachteil des Anoto-Stiftes besteht darin, dass ein spezielles Papier notwendig ist und dass die Stifthaltung vorgegeben ist. Darüber hinaus ist die Verfälschungssicherheit der Unterschriftenverifikation zu gering, da keine personenspezifische biometrische Daten ermittelt werden. Durch den Anoto-Schreibstift wird nicht der individuelle Schreibdruck auf die Schreibmiene erfasst.Of the Disadvantage of the Anoto-pen is that a special paper is necessary and that the pen hold is given. Furthermore is the tamper-proof the signature verification too low, because no person-specific biometric data are determined. By the Anoto-pen is not the individual writing pressure on the writing face is recorded.

Neben der elektronischen Unterschriftenverifikation besteht ein zunehmender Bedarf zur elektronischen Erfassung handgeschriebener Texte bzw. Zeichen. Bei herkömmlichen Verfahren zur Handschrifterkennung werden handgeführte Schreibbewegungen optisch erfasst und die ermittelten Schriftbilddaten werden anschließend mittels OCR-Verfahren in ASCI-Codedaten umgewandelt. Herkömmlicherweise werden bei der Erkennung eines geschriebenen Wortes mehrere mögliche Wortkandidaten selektiert. Die Anzahl der möglichen Wortkandidaten ist dabei umso höher, je undeutlicher die Handschrift ist und je mehr ähnliche Worte existieren. Aus den verschiedenen möglichen Wortkandidaten wird anschließend durch eine statistische Auswertung der wahrscheinlichste Wortkandidat ermittelt und ausgegeben. Die statistische Auswertung erfolgt wie bei der maschinellen Spracherkennung mittels sog. Wortfolgenstatistikprogramme, die anhand der vorangehenden erkannten Worte die statistische Wahrscheinlichkeit für das Auftreten des jeweiligen Wortkandidaten berechnen. Der am wahrscheinlichsten auftretende Wortkandidat wird selektiert und anschließend ausgegeben. Der Nachteil derartiger herkömmlicher Verfahren bei der Handschrifterkennung besteht darin, dass die Anzahl der möglichen Wortkandidaten in vielen Fällen sehr hoch ist, so dass die Erkennungsrate oft sehr niedrig ist.Next The electronic signature verification is increasing Need to electronically capture handwritten texts or characters. In conventional Handwriting recognition methods are hand-held writing movements optically recorded and the determined typeface data are then using OCR method converted to ASCI code data. traditionally, become several possible word candidates when recognizing a written word selected. The number of possible Word candidate is the higher, the more indistinct the handwriting is and the more similar words exist. Out the different possible ones Word candidate will follow by a statistical evaluation of the most likely word candidate determined and issued. The statistical evaluation is done like in machine speech recognition by means of so-called word sequence statistics programs, the words recognized from the preceding words are the statistical probability for the Calculate occurrence of the respective word candidate. The most likely to occur Word candidate is selected and then output. The disadvantage such conventional Handwriting recognition method is that the number the possible Word candidates in many cases is very high, so that the recognition rate is often very low.

Die deutsche Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 102 04 962.9 mit Anmeldetag vom 6. Februar 2002 beschreibt ein optomechanisches Schreibsystem und ein Verfahren zur Handschriftenerkennung mittels biometrischer Daten. Bei diesem optomechanischen Schreibsystem ist in einem Schreibstiftgehäuse ein Schreibstift zur Durchführung handgeführter Bewegungen auf einer Unterlage integriert. Das Schreibstiftgehäuse enthält eine optische Sensoreinrichtung zur Erfassung der mit dem Schreibstift durchgeführten Bewegungen als Bewegungs- bzw. Positionsdaten. Darüber hinaus ist in dem Schreibstiftgehäuse eine weitere Sensoreinrichtung zur Erfassung der bei den durchgeführten Bewegungen des Schreibstiftes auftretenden Kräfte integriert. Eine Datenverarbeitungseinheit dient zur Berechnung biometrischer Daten in Abhängigkeit von den erfassten Bewegungsdaten und den erfassten Schreibdruckdaten.The German patent application with the official file number 102 04 962.9 with filing date of 6 February 2002 describes an opto-mechanical Writing system and a method for handwriting recognition by means of biometric data. In this optomechanical writing system is in a pen case a pen for carrying hand-held Movements integrated on a base. The pen housing contains an optical Sensor device for detecting the movements performed with the pen as movement or position data. In addition, in the pen housing a Further sensor device for detecting the movements performed in the the pen occurring forces integrated. A data processing unit is used to calculate biometric data depending on the detected Movement data and the recorded writing pressure data.

Schreibsysteme zur Unterschriftenverifikation, zur Personenidentifikation bzw. -verifikation sowie zur Handschriften- und Spracherkennung müssen eine sehr hohe Verfälschungssicherheit und geringe Fehlerraten aufweisen. Darüber hinaus darf die technische Realisierung nicht allzu aufwändig sein, um ein breites Anwendungsgebiet zu ermöglichen.writing systems for signature verification, for person identification or verification and handwriting and speech recognition must have a very high tamper resistance and have low error rates. In addition, the technical may Realization not too expensive to enable a wide range of applications.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein biometrisches Schreibsystem, und ein Verfahren zu schaffen, das geringe Fehlerraten aufweist und eine sehr hohe Verfälschungssicherheit bietet.It is therefore the object of the present invention, a biometric Writing system, and a procedure to create low error rates and offers a very high tamper resistance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein biometrisches Schreibsystem mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst, hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe mit den Maßnahmen des PA 21 gelöst. Erfindungsgemäß ist weiter eine Verwendung des biometrischen Schreibsystems nach dem PA30 vorgesehen.This object is achieved by a biometric writing system with the features specified in claim 1, in terms of the method, the task with the Measures of PA 21 solved. According to the invention, a use of the biometric writing system according to the PA30 is further provided.

Die Erfindung betrifft ein biometrisches Schreibsystem mit einem Schreibstiftgehäuse zur Durchführung handgeführter Bewegungen auf einer Unterlage, mindestens einem in dem Schreibstiftgehäuse integrierten Mikrofon zur akustischen Erfassung von Schallsignalen, die durch die handgeführten Bewegungen hervorgerufen werden, und mit einer Datenverarbeitungseinheit zur Berechnung biometrischer Daten in Abhängigkeit von den erfassten Schallsignalen.The The invention relates to a biometric writing system with a pen housing for carrying out hand-guided movements on a base, at least one integrated in the pen housing Microphone for acoustic detection of sound signals transmitted through the hand-held Movements are caused, and with a data processing unit for calculating biometric data as a function of the recorded sound signals.

Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem ermöglicht die Generierung von personenspezifischen biometrischen Referenzdaten, die für die Person einzigartig sind. Hierdurch ist es möglich, die Identität einer schreibenden Person zu verifizieren und durch Vergleich mit gespeicherten Referenzdaten sogar zu identifizieren. Das erfindungsgemäß biometrische Schreibsystem ermöglicht zudem eine Handschriftenerkennung bzw. Handskizzenerkennung zur Ermittlung und Ausgabe von handgeschriebenen Zeichen in digitaler Form.The Biometric writing system according to the invention allows the generation of person-specific biometric reference data, the for the person are unique. This makes it possible to identify the identity of a to verify the person writing and saved by comparison with Even identify reference data. The biometric according to the invention Writing system allows In addition, a handwriting recognition or hand sketch recognition for Identification and output of handwritten characters in digital Shape.

Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem enthält vorzugsweise eine Datenverarbeitungseinheit zur Rekonstruktion handgeschriebener Zeichen und Texte aus den erfassten Schallsignalen.The Biometric writing system according to the invention contains preferably a data processing unit for the reconstruction of handwritten Signs and texts from the recorded sound signals.

In dem Schreibstiftgehäuse ist vorzugsweise ein Schreibstift vorgesehen, der auf der Unterlage aufgesetzt und auf der Unterlage geführt wird.In the pen housing a pen is preferably provided, which is placed on the pad and guided on the pad becomes.

Dies bietet den besonderen Vorteil, dass die Person ein natürliches Schreibgefühl hat, da sich das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem wie ein normaler Schreibstift verhält.This offers the special advantage that the person is a natural writing feel has, since the inventive biometric Write system behaves like a normal pen.

Das durch die Reibung des Schreibstiftes auf der Unterlage während der handgeführten Schreibbewegung hervorgerufene akustische Schreibgeräusch wird vorzugsweise als Körperschallsignal über den Schreibstift und/oder zusätzlich als Luftschallsignal über die Umgebungsluft durch das in dem Schreibstiftgehäuse integrierte Mikrofon übertragen.The by the friction of the pen on the pad during the hand-held Writing movement is caused by acoustic writing noise preferably as structure-borne sound signal over the Pen and / or in addition as airborne sound signal over the ambient air through the integrated in the pen housing Transfer microphone.

Da das Schreibgeräusch nicht allein über die Umgebungsluft, sondern auch als Körperschallsignal übertragen werden kann, eignet sich das erfindungsgemäße Schreibsystem auch für Anwendungsgebiete in akustisch lauten Bereichen.There the writing noise not alone about the ambient air, but also transmitted as structure-borne sound signal can be, the writing system of the invention is also suitable for applications in acoustically loud areas.

Das Mikrofon ist vorzugsweise zur Übertragung des Körperschallsignals mechanisch mit dem Schreibstift gekoppelt.The Microphone is preferably for transmission of the structure-borne sound signal mechanically coupled with the pen.

Dabei ist das Mikrofon bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform zur Übertragung des Körperschallsignals mechanisch mit einem mit dem Schreibstift verbundenen Klangkörper gekoppelt.there is the microphone in a particularly preferred embodiment for transmission of the structure-borne sound signal mechanically coupled to a stylus connected to the stylus.

Der Klangkörper ist vorzugsweise als ein Resonator für bestimmte Eigenfrequenzen ausgelegt.Of the orchestras is preferably as a resonator for certain natural frequencies designed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems ist das Mikrofon in einer in dem Schreibstiftgehäuse vorgesehenen Luftschallkammer angeordnet.at a preferred embodiment the biometric according to the invention Writing system is the microphone in a provided in the pen housing Airborne sound chamber arranged.

Die Luftschallkammer ist vorzugsweise als ein Resonator für bestimmte Eigenfrequenzen ausgelegt.The Airborne sound chamber is preferably as a resonator for certain Natural frequencies designed.

Das Mikrofon ist vorzugsweise von einer Schalldämmung umgeben, die zur Dämpfung von Umgebungsgeräuschen vorgesehen ist und Schallsignale von dem Klangkörper und der Luftschallkammer durchlässt.The Microphone is preferably surrounded by a sound insulation, which provided for the attenuation of ambient noise is and sound signals from the sound body and the airborne sound chamber pass through.

Die Luftschallkammer ist über eine in dem Schreibstiftgehäuse vorhandenen Gehäuseöffnung mit der Umgebungsluft koppelbar.The Airborne sound chamber is over one in the pen case existing housing opening with the ambient air coupled.

Die Gehäuseöffnung kann mittels einer mechanischen Verschlusseinrichtung zur Unterdrückung von Außengeräuschen schließbar sein.The Housing opening can by means of a mechanical closure device for the suppression of External noise can be closed.

Dies bietet dem Benutzer die Möglichkeit, durch Schließen der Öffnung Störgeräusche aus der Umgebung zu unterdrücken.This gives the user the opportunity to go through Shut down the opening Noise to suppress the environment.

Das Mikrofon erfasst bei geöffneter Gehäuseöffnung vorzugsweise das durch die handgeführte Schreibbewegung hervorgerufene interne und externe Schreibgeräusch als Körper- und Luftschallsignal und/oder ein von einer Person stammendes Sprechsignal.The Microphone detected when open Housing opening preferably that through the hand-guided writing movement caused internal and external writing noise as a body and airborne sound signal and / or a speech signal originating from a person.

Durch die akustische Erfassung des Sprechsignals zusätzlich zur akustischen Erfassung des Schreibgeräusches kann die Fehlerrate bei der Erkennung der Person erheblich reduziert werden. Durch die Kombination der Auswertung des Sprechsignals und des Schreibgeräusches wird eine sehr hohe Erkennungssicherheit des biometrischen Schreibsystems erreicht.By the acoustic detection of the speech signal in addition to the acoustic detection the writing noise can significantly reduce the error rate in detecting the person become. By combining the evaluation of the speech signal and the writing noise becomes a very high recognition security of the biometric writing system reached.

Das Mikrofon wandelt die erfassten akustischen Schallsignale z. B. in ein elektrisches Schallsignal um.The Microphone converts the detected acoustic sound signals z. In an electrical sound signal.

Das elektrische Schallsignal wird z. B. durch einen Analog-/Digitalwandler in Schallsignaldaten zur digitalen Datenverarbeitung durch die Datenverarbeitungseinheit umgewandelt.The electrical sound signal is z. B. by an analog / digital converter in sound signal data for digital data processing by the data processing unit transformed.

Dabei werden das Schreibgeräusch und das Sprechsignal gleichzeitig oder zeitlich hintereinander durch das Mikrofon erfasst.there become the writing noise and the speech signal at the same time or in succession the microphone is detected.

Die erzeugten Schallsignaldaten sind vorzugsweise in einer Speichereinheit des biometrischen Schreibsystems abspeicherbar.The generated sound signal data are preferably in a memory unit of the biometric writing system can be stored.

Die Schreibunterlage besteht vorzugsweise aus beliebigem Papier.The Desk pad is preferably made of any paper.

Dabei ist die Schreibunterlage vorzugsweise eine feste Unterlage, die eine bestimmte aufgeprägte Oberflächenrauhigkeit und Härte aufweist.there the writing pad is preferably a solid pad, the a certain imprinted surface roughness and hardness having.

Bei einer denkbaren Ausfürungsform des biometrischen Schreibsystems ist in dem Schreibstiftgehäuse ein Lautsprecher zur Wiedergabe erfasster Mikrofonsignale, zur Wiedergabe gespeicherter biometrischer Referenzdaten und zur Wiedergabe gesprochener Informationen vorgesehen.at a conceivable embodiment of the biometric writing system is in the pen housing Speaker for reproducing detected microphone signals for playback stored biometric reference data and spoken for playback Information provided.

Bei einer denkbaren Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems ist zusätzlich eine optische Sensoreinrichtung vorgesehen, die Positionsdaten der handgeführten Schreibstiftbewegung über Bildsignale von der Oberfläche der Schreibunterlage erfasst.at a conceivable embodiment of the biometric writing system is additionally an optical sensor device provided, the position data of the hand-held pen movement via image signals from the surface recorded the writing pad.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems ist ferner eine Druck-Sensoreinrichtung vorgesehen, die den statischen und dynamischen Druck des auf der Unterlage aufgesetzten und handgeführten Schreibstiftes erfasst.at a further preferred embodiment of the biometric writing system is further a pressure sensor device provided that the static and dynamic pressure of the on the pad patched and hand-guided Pen recorded.

Das Mikrofon kann z. B. eine Elektrett-Mikrofon, ein piezoelektrisches Mikrofon, ein piezoresistives Mikrofon oder ein kapazitives Mikrofon sein.The Microphone can z. B. an electret microphone, a piezoelectric Microphone, a piezoresistive microphone or a capacitive microphone be.

In dem Schreibstift des biometrischen Schreibsystems kann eine auswechselbare Schreibstiftmine vorgesehen sein.In The pen of the biometric writing system can be a replaceable Pen refill be provided.

Diese Schreibstiftmine ist z. B. mittels einer Schalteinrichtung aus dem Schreibstift ausfahrbar.These Pen refill is z. B. by means of a switching device from the Pen extendable.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems weist eine optische Sensoreinrichtung eine Abbildungsoptik zur Abbildung der Unterlagenoberfläche und eine Wandlereinrichtung zur Umwandlung des optischen Abbildungssignals in ein elektrisches Signal auf.at a preferred embodiment of the biometric writing system has an optical sensor device an imaging optics for imaging the surface of the document and a converter means for converting the optical imaging signal in an electrical signal.

Die Abbildungsoptik besteht dabei z. B. aus optischen Linsen und/oder Glasfasern.The Imaging optics consists z. B. from optical lenses and / or Glass fibers.

Bei der Wandlereinrichtung handelt es sich z. B um eine CCD-Kamera oder ein Photodiodenarray.at the transducer device is z. B to a CCD camera or a photodiode array.

Ferner ist z B. eine Diodenlichtquelle zur Beleuchtung der Unterlagenoberfläche vorgesehen.Further For example, a diode light source is provided for illuminating the substrate surface.

Bei einer denkbaren Ausführungsform ist zusätzlich eine Laserdiode zur Beleuchtung der Unterlagenoberfläche und eines in den Stift integrierten optischen Gitters vorgesehen.at a conceivable embodiment is additional a laser diode for illuminating the surface of the substrate and an optical grating integrated in the pin.

Die optische Sensoreinrichtung erfasst die mit dem Schreibstift durchgeführten Bewegungen durch Vergleich der zeitlich versetzten aufgenommenen Bildfolgen der Unterlagenoberfläche.The Optical sensor device detects the movements performed with the pen through Comparison of the staggered recorded image sequences of the substrate surface.

Bei einer alternativen Ausführungsform erfasst die optische Sensoreinrichtung die mit dem Schreibstift durchgeführten Bewegungen durch Vergleich der zeitlich versetzten, aufgenommenen Bildfolgen der Interferenzen des an dem Gitter und der Unterlagenoberfläche reflektierten Laserlichtesat an alternative embodiment the optical sensor device detects the one with the pen conducted Movements by comparing the staggered, recorded Image sequences of the interference of the reflected at the grid and the substrate surface laser light

Die Schreibstiftmine gibt bei einer denkbaren in einem ausgefahrenen Zustand auf die Unterlage bei Durchführung der handgeführten Bewegungen eine Schreibflüssigkeit ab, die die Strukturierung der Unterlagenoberfläche erhöht, so dass die optische Erfassung der handgeführten Bewe gungen mittels der optischen Sensoreinrichtung erleichtert und über das Tintenschriftbild auf der Unterlage eine natürliche Schreibweise hervorgerufen wird.The Pen refill gives one conceivable in one extended one Condition on the pad when performing the hand-guided movements a writing fluid which enhances the structuring of the backing surface so that the optical detection the hand-held Movements facilitated by means of the optical sensor device and on the Ink typeface on the pad evoked a natural spelling becomes.

Die Datenverarbeitungseinheit ist vorzugsweise in dem Schreibstiftgehäuse oder in einer externen Empfangseinheit integriert.The Data processing unit is preferably in the pen housing or integrated in an external receiver unit.

Bei der externen Empfangseinheit handelt es sich dabei z. B. um einen Computer, ein Mikrokontroller, ein Handy, einen Kreditkartenleser, ein Faxgerät oder um einen Drucker.at the external receiving unit is z. B. one Computer, a microcontroller, a cell phone, a credit card reader, a fax machine or to a printer.

Die erfassten Schallsignale, die optischen Bewegungsdaten und die erfassten mehrdimensionalen Druckdaten werden über eine Datenübertragungsstrecke von dem Schreibstiftgehäuse an die in externe Empfangseinheit integrierte Datenverarbeitungseinheit übertragen.The recorded sound signals, the optical motion data and the detected Multi-dimensional print data is transmitted over a data link from the pen case transmitted to the data processing unit integrated in external receiving unit.

Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem weist vorzugsweise eine in dem Schreibstiftgehäuse enthaltene Verschlüsselungseinheit zur Verschlüsselung von Schallsignaldaten, optischen Bewegungsdaten und Druckdaten auf.The Biometric writing system according to the invention preferably has an encryption unit contained in the pen housing for encryption of sound signal data, optical motion data and print data.

Die Datenübertragungsstrecke ist dabei drahtgebunden oder drahtlos.The Data transmission link is wired or wireless.

Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem weist vorzugsweise einen Datenspeicher zum Abspeichern von biometrischen Referenzdaten, von Positionsdaten der Schreibbewegung und von gesprochenen Informationen auf.The Biometric writing system according to the invention preferably has a data memory for storing biometric Reference data, position data of writing movement and spoken Information on.

Die biometrischen Referenzdaten werden vorzugsweise durch die Datenverarbeitungseinheit aus den beim Schreiben und Sprechen eines Wortes erfassten Schallsignaldaten, aus optischen Bewegungsdaten und mechanischen Druckdaten berechnet und in dem Referenzdatenspeicher abgelegt.The biometric reference data is preferably issued by the data processing unit the sound signal data recorded during the writing and speaking of a word, calculated from optical motion data and mechanical pressure data and stored in the reference data memory.

Bei dem Referenzdatenspeicher handelt es sich z. B. um einen Mikrochip eines Personalausweises, einer Kreditkarte, um eine Berechtigungsmagnetkarte oder um eine Speichereinheit eines Computers oder des biometrischen Schreibsystems.at the reference data storage is z. B. a microchip an identity card, a credit card, an authorization magnetic card or a memory unit of a computer or biometric Writing system.

Bei den geschriebenen und gesprochenen Wörtern und Zeichen handelt es sich z. B. um Pincodes, Passwörter, Namen oder um Texte.at it is written and spoken words and signs z. For example, passcodes, passwords, Name or texts.

Die Positionsdaten der Schreibbewegung werden vorzugsweise aus dem beim Schreiben eines Wortes erfassten Schallsignaldaten, optischen Bewegungsdaten und mechanischen Druckdaten berechnet und in dem Datenspeicher zur Handschriftenerkennung abgelegt.The Position data of the writing movement are preferably from the at Writing a word recorded sound signal data, optical motion data and mechanical pressure data and stored in the data memory for Handwriting recognition filed.

Der Referenzdatenspeicher kann dabei in dem Schreibstiftgehäuse integriert sein.Of the Reference data memory can be integrated in the pen case be.

Die in dem externe Empfangseinheit integrierte Datenverarbeitungseinheit kann an einen Referenzdatenspeicher angeschlossen sein.The in the external receiving unit integrated data processing unit can be connected to a reference data memory.

Die externe Empfangseinheit weist bei einer denkbaren Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems eine Leseeinheit zum Lesen von biometrischen Referenzdaten auf.The external receiving unit has in a conceivable embodiment of the biometric writing system, a reading unit for reading biometric reference data.

Der externe Empfangseinheit kann über ein Datennetzwerk an eine Datenbank mit einem Referenzdatenspeicher verbunden sein.Of the external receiving unit can over a data network to a database with a reference data store be connected.

Bei dem Datennetzwerk handelt es sich z. B. um das Internet.at the data network is z. For example, the Internet.

Bei einer denkbaren Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems vergleicht die Datenverarbeitungseinheit die berechneten aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten zu deren Verifikation und Identifikation.at a conceivable embodiment of the biometric writing system compares the data processing unit the calculated current biometric data with the stored biometric reference data for their verification and identification.

Die Datenverarbeitungseinheit erzeugt bei weitgehender Übereinstimmung der aktuellen biometrischen Daten mit den gespei cherten Referenzdaten ein Identifikations- bzw. Verifikationsanzeigesignal.The Data processing unit generates with broad agreement the current biometric data with the stored reference data Identification or verification indication signal.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems gemäß der Erfindung erkennt die Datenverarbeitungseinheit bei vollständiger Übereinstimmung der aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten die aktuellen biometrischen Daten als Raubkopie der gespeicherten Referenzdaten und erzeugt ein entsprechendes Warnsignal.at a particularly preferred embodiment of the biometric writing system according to the invention recognizes the Data processing unit in complete agreement of the current biometric data with the stored biometric reference data the current biometric data is stored as a pirated copy of the Reference data and generates a corresponding warning signal.

Die Datenverarbeitungseinheit erzeugt bei Abweichen der aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten ein Abweichungsanzeigesignal.The Data processing unit generates in deviation of the current biometric Data with stored biometric reference data is a deviation indication signal.

Bei einer denkbaren Ausführungsform des biometrischen Schreibsystems weist dieses mindestens einen Aktor auf, der nach Erzeugen des Identifikations- bzw. Verifikationsanzeigesignals betätigt wird.at a conceivable embodiment of the biometric writing system, this has at least one actuator upon generating the identification or verification indication signal is pressed.

Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Generierung von personenspezifischen biometrischen Referenzdaten mit den Schritten des PA21.The The invention further provides a method for generating person-specific biometric reference data with the steps of PA21.

Bei einer denkbaren Ausführungsform des Verfahrens zur Generierung von personenspezifischen biometrischen Referenzdaten werden die Verfahrensschritte mehrmals durchgeführt und die jeweils bestimmten Referenzdaten statistisch ausgewertet, wobei die ausgewerteten Daten als personenspezifische Referenzdaten verschlüsselt und anschließend abgespeichert werden.at a conceivable embodiment of the method for the generation of person-specific biometric Reference data, the process steps are performed several times and the respective determined reference data evaluated statistically, wherein the evaluated data is encrypted as person-specific reference data and subsequently be stored.

Bei einer denkbaren Ausführungsform werden die statistisch ausgewerteten, personenspezifischen Referenzdaten in einem Mikrochip eines Personalausweises, in einem Mikrochip einer Kreditkarte, in eine Berechtigungsmagnetkarte oder in die Speichereinheit eines Computers bzw. eines Schreibsystems abgespeichert.at a conceivable embodiment become the statistically evaluated, person-specific reference data in a microchip of an ID card, in a microchip one Credit card, an authorization magnetic card or the storage unit a computer or a writing system stored.

Es können zusätzlich ein von der Person stammendes Sprechsignal akustisch erfasst und entsprechende Schallsignaldaten erzeugt werden.It can additionally a speech signal originating from the person is recorded acoustically and corresponding sound signal data are generated.

Darüber hinaus werden bei einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Generierung von personenspezifischen, biometrischen Referenzdaten die bei der durchgeführten Schreibbewegung des Schreibstiftes in mindestens einer Raumrichtung auftretenden Schreibkräfte durch Drucksensoren erfasst und entsprechend mindestens eindimensionale Schreibdruckdaten erzeugt.Furthermore be in a conceivable embodiment the method according to the invention for the generation of person-specific, biometric reference data who performed at the Writing movement of the pen in at least one spatial direction occurring typists Pressure sensors detected and corresponding at least one-dimensional Write print data generated.

Ferner werden z. B. die beim Schreiben eines Zeichens, eines Wortes oder einer Zeichen-/Wortfolge mit dem Schreibstift auf der Unterlage handgeführten Schreibbewegungen optisch erfasst und entsprechende Schreibbewegungsdaten erzeugt.Further be z. For example, when writing a character, a word or a string of words / words with the pen on the pad hand-held Write movements recorded optically and generates corresponding write movement data.

Die biometrischen Referenzdaten werden z. B. aus der Schallintensität des digitalen Zeitschallsignals mittels Merkmalsextraktion, aus dem berechneten Frequenzspektrum des Schallzeitsignals mittels Merkmalsextraktion sowie aus den beim Schreiben und Sprechen eines Wortes erzeugten optischen Bewegungsdaten und Schreibdruckdaten bestimmt und in dem Referenzdatenspeicher als personenspezifische biometrische Referenzdaten verschlüsselt abgespeichert.The biometric reference data are z. B. from the sound intensity of digital Zeitschallsi gnals determined by means of feature extraction, from the calculated frequency spectrum of the sonic signal by means of feature extraction and from the generated during writing and speaking a word optical motion data and writing pressure data and stored encrypted in the reference data memory as person-specific biometric reference data.

Es erfolgt z. B. eine Datenreduktion der statischen und dynamischen Schreibbewegungsdaten, der Schreibdruckdaten, der optischen Bewegungsdaten und der Schallsignaldaten mittels Clusterbildung.It takes place for. As a data reduction of the static and dynamic Write motion data, the writing pressure data, the optical motion data and the sound signal data by clustering.

Aus den datenreduzierten Clusterdaten werden z. B. Merkmalsparameter extrahiert.Out the data-reduced cluster data are z. B. Feature Parameters extracted.

Die generierten biometrischen Referenzdaten werden innerhalb oder außerhalb des Schreibstiftes abgespeichert.The generated biometric reference data will be inside or outside of the pen stored.

Ein denkbares Verfahren zur Verifikation einer Person umfasst folgende Schritte, nämlich
akustisches Erfassen von handgeführten Schreibbewegungen, die mit einem Schreibstift auf einer Unterlage beim Schreiben eines Zeichens, eines Wortes oder einer Wortfolge durch die Person durchgeführt werden, und Erzeugen entsprechender Schallsignaldaten,
Speichern der erzeugten Schallsignaldaten als digitales Schall-Zeitsignal,
Berechnen eines zugehörigen Frequenzspektrums aus dem Schall-Zeitsignal mittels Fourier-Transformation,
Bestimmen von ersten aktuellen biometrischen Daten aus der Schallintensität des digitalen Zeitschallsignals mittels Merkmalsextraktion,
Bestimmen von zweiten aktuellen biometrischen Daten aus dem berechneten Frequenzspektrum des Schall-Zeitsignals mittels Merkmalsextraktion, und
Vergleichen der aktuellen biometrischen Daten mit gespeicherten biometrischen Referenzdaten der Person zur Verifikation, ob die aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten der Person weitghend übereinstimmen.
A conceivable method for verifying a person comprises the following steps, namely
acoustically detecting hand-held writing movements performed with a pen on a pad when a character, word or phrase is written by the person, and generating corresponding sonic signal data,
Storing the generated sound signal data as a digital sound-time signal,
Calculating an associated frequency spectrum from the sound-time signal by means of Fourier transformation,
Determining first current biometric data from the sound intensity of the digital time-domain signal by means of feature extraction,
Determining second current biometric data from the calculated frequency spectrum of the sound-time signal by means of feature extraction, and
Comparing the current biometric data with stored biometric reference data of the subject to verify that the current biometric data is substantially consistent with the subject's stored biometric reference data.

Dabei werden z. B. zusätzlich ein von der Person stammendes Sprechsignal akustisch erfasst und entsprechende Schallsignaldaten erzeugt.there be z. B. in addition a speech signal originating from the person is recorded acoustically and generates corresponding sound signal data.

Ein denkbares Verfahren zur Identifikation einer Person umfasst folgende Schritte, nämlich
akustisches Erfassen von handgeführten Schreibbewegungen, die mit einem Schreibstift auf einer Unterlage beim Schreiben eines Zeichens, eines Wortes oder einer Wortfolge durch eine Person durchgeführt werden, und Erzeugen entsprechender Schallsignaldaten,
Speichern der erzeugten Schallsignaldaten als digitales Schall-Zeitsignal,
Berechnen eines zugehörigen Frequenzspektrums aus dem Schall-Zeitsignals mittels Fourier-Transformation,
Bestimmen von ersten aktuellen biometrischen Daten aus der Schallintensität des digitalen Schall-Zeitsignals mittels Merkmalsextraktion,
Bestimmen von aktuellen zweiten biometrischen Daten aus dem berechneten Frequenzspektrum des Schall-Zeitsignals mittels Merkmalsextraktion,
Vergleichen der aktuellen biometrischen Daten mit gespeicherten biometrischen Referenzdaten einer Vielzahl von Personen zur Identifikation, ob die aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten einer der gespeicherten Personen weitgehend übereinstimmen.
A conceivable method for identifying a person comprises the following steps, namely
acoustically detecting hand-held writing movements performed on a pad by a person writing a character, word or phrase by a person, and generating corresponding sound signal data;
Storing the generated sound signal data as a digital sound-time signal,
Calculating an associated frequency spectrum from the sound-time signal by means of Fourier transformation,
Determining first current biometric data from the sound intensity of the digital sound-time signal by means of feature extraction,
Determining current second biometric data from the calculated frequency spectrum of the sound-time signal by means of feature extraction,
Comparing the current biometric data with stored biometric reference data of a plurality of individuals to identify whether the current biometric data is substantially consistent with the stored biometric reference data of one of the stored individuals.

Dabei wird z. B. zusätzlich ein von der Person stammendes Sprechsignal akustisch erfasst und entsprechende Schallsignaldaten erzeugt.there is z. B. in addition an originating from the person speech signal is acoustically detected and corresponding Generated sound signal data.

Ein denkbares Verfahren zur Handschriftenerkennung und/oder Handskizzenerkennung umfasst folgende Schritte, nämlich
akustisches Erfassen von handgeführten Schreibbewegungen, die mit einem Schreibstift auf einer Unterlage beim Schreiben oder Skizzieren eines Zeichens, eines Wortes oder einer Wortfolge durch eine Person ausgeführt werden, und Erzeugen entsprechender Schallsignaldaten,
Speichern der erzeugten Schallsignaldaten als digitales Schall-Zeitsignal,
Berechnen eines zugehörigen Frequenzspektrums aus den Schallsignaldaten mittels Fourier-Transformation,
Bestimmen von ersten aktuellen akustischen Daten aus der Schallintensität des digitalen Schall-Zeitsignals mittels Merkmalsextraktion zur Datenreduktion,
Bestimmen von aktuellen zweiten akustischen Daten zum Berechnen des Frequenzspektrums des Schall-Zeitsignals mittels Merkmalsextraktion zur Datenreduktion,
Berechnen einer Folge von Merkmalsvektoren aus den akustischen Daten,
Vergleichen der Folge von Merkmalsvektoren mit gespeicherten personenspezifischen Referenzmerkmalsvektoren,
Selektieren einer Folge von Referenzmerkmalsvektoren, die von den jeweiligen Merkmalsvektoren die geringste Abweichung aufweisen,
Ermitteln des Zeichens, des Wortes oder der Wortfolge aus der Folge selektierter Referenzmerkmalsvektoren mittels statistischer, konnektionistischer und wissensbasierter Verfahren.
A conceivable method for handwriting recognition and / or hand sketch recognition comprises the following steps, namely
acoustically detecting hand-held writing motions performed with a pen on a pad when a character is writing or sketching a character, word or phrase by a person, and generating corresponding sonic signal data,
Storing the generated sound signal data as a digital sound-time signal,
Calculating an associated frequency spectrum from the sound signal data by Fourier transformation,
Determining first current acoustic data from the sound intensity of the digital sound-time signal by means of feature extraction for data reduction,
Determining current second acoustic data for calculating the frequency spectrum of the sound-time signal by means of feature extraction for data reduction,
Calculating a sequence of feature vectors from the acoustic data,
Comparing the sequence of feature vectors with stored person-specific reference feature vectors,
Selecting a sequence of reference feature vectors having the least deviation from the respective feature vectors,
Determining the character, the word or the word sequence from the sequence of selected reference feature vectors by means of statistical, connectionist and knowledge-based methods.

Zusätzlich kann ein von der Person stammendes Sprechsignal akustisch erfasst werden, und es werden entsprechende Schallsignaldaten erzeugt.In addition, can a speech signal originating from the person is recorded acoustically, and corresponding sound signal data are generated.

Die beim Schreiben oder Skizzieren eines Zeichens, eines Wortes oder einer Zeichen-/Wortfolge mit dem Schreibstift auf der Unterlage handgeführten Schreibbewegungen werden z. B. zusätzlich optisch erfasst und entsprechende Positionsdaten erzeugt.When writing or sketching a Character, a word or a character / word sequence with the pen on the pad hand-held writing movements are z. B. additionally detected optically and generates corresponding position data.

Zusätzlich können die bei der durchgeführten Schreibbewegung des Schreibstiftes in mindestens einer Raumrichtung auftretenden Kräfte durch Drucksensoren erfasst und entsprechende, mindestens eindimensionale Schreibdruckdaten erzeugt werden.In addition, the at the performed Writing movement of the pen in at least one spatial direction occurring forces detected by pressure sensors and corresponding, at least one-dimensional Writing pressure data are generated.

Bei einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Handschriftenerkennung und/oder Handskizzenerkennung wird das Zeichen, das Wort oder die Wortfolge aus der Folge selektierter Referenzmerkmalsvektoren, aus den Positionsdaten und aus den Schreibdruckdaten mittels statistischer, konnektionistischer und wissensbasierter Verfahren ermittelt.at a conceivable embodiment the method according to the invention for handwriting recognition and / or hand sketch recognition the character, the word or phrase from the sequence of selected reference feature vectors, from the position data and from the writing pressure data by means of statistical, connectionist and knowledge-based procedures.

Bei einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das ermittelte Zeichen der ausführenden Person zu deren Kontrolle optisch und/oder akustisch rückgemeldet.at a conceivable embodiment the method according to the invention become the identified sign of the executing person to their control visually and / or acoustically confirmed.

Die generierten personenspezifischen Referenzdaten werden z. B. zur Ermittlung psychologischer und/oder physiologischer Merkmale der Person ausgewertet.The generated person-specific reference data are z. B. for Identification of psychological and / or physiological features of the Person evaluated.

Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem ist vielfach einsetzbar.The Biometric writing system according to the invention is widely used.

Bei einer denkbaren Ausführungsform wird das biometrische Schreibsystem als Computereingabeeinrichtung verwendet.at a conceivable embodiment The biometric writing system becomes a computer input device uses.

Bei einer alternativen Verwendung wird das erfindungsgemäß Schreibsystem als Spracheingabeeinrichtung, insbesondere als Diktiergerät, verwendet.at an alternative use is the writing system according to the invention used as a voice input device, in particular as a dictation machine.

Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem wird zur Erkennung neuromotorischer Bewegungsstörungen einer Person verwendet.The Biometric writing system according to the invention is used to detect a person's neuromotor movement disorders.

Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem wird ferner als Therapiesystem zur Behebung neuromotorischer Bewegungsstörungen einer Person eingesetzt.The Biometric writing system according to the invention Further, as a therapy system for the correction of neuromotor movement disorders Person used.

Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem wird ferner als graphologisches System zur Ermittlung psychologischer/physiologischer Merkmale einer Person verwendet.The Biometric writing system according to the invention is also used as a graphological system for the determination of psychological / physiological features used by a person.

Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem wird als Schulungssystem zur Erlernen von Schreiben eingesetzt.The Biometric writing system according to the invention is used as a training system for learning writing.

Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem wird als Schulungssystem zum Erlernen einer Sprache verwendet.The Biometric writing system according to the invention is used as a training system for learning a language.

Des Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Personenidentifikation, zur Personenverifikation, zur Generierung biometrischer Referenzdaten sowie zur Handschriften- und Handskizzenerkennung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.Of Other preferred embodiments the biometric writing system according to the invention and the method of the invention for personal identification, for person verification, for generation biometric reference data as well as handwriting and hand sketch recognition with reference to the attached Figures for explanation features essential to the invention described.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Abbildung zur Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems; 1 a schematic diagram illustrating a preferred embodiment of the biometric writing system according to the invention;

2 eine Schnittansicht durch ein Schreibstiftgehäuse des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems; 2 a sectional view through a pen housing of the biometric writing system according to the invention;

3 eine Schnittansicht durch ein Schreibstiftgehäuse mit optischer Sensoreinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems; 3 a sectional view through a pen housing with optical sensor device according to a preferred embodiment of the biometric writing system according to the invention;

4 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Handschriftenerkennung mittels des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems; 4 a flowchart for explaining the handwriting recognition by means of the biometric writing system according to the invention;

5 eine Skizze zur Erläuterung einer optischen bzw. akustischen Rückmeldung für die schreibende Person; 5 a sketch for explaining an optical or acoustic feedback for the person writing;

6 akustisch erfasste Schreibgeräusche bei unterschiedlicher Schreibgeschwindigkeit auf Karton und Schreibpapier; 6 acoustically recorded writing noise at different writing speeds on cardboard and writing paper;

7 ein akustisch erfasstes Schall-Zeitsignal beim dreifachen Schreiben des Buchstabens "a"; 7 an acoustically detected sound-time signal when writing the letter "a" three times;

8 ein akustisch erfasstes Schall-Zeitsignal beim dreifachen Schreiben des Buchstabens "b"; 8th an acoustically detected sound-time signal when writing the letter "b" three times;

9 Frequenzsignale beim Schreiben der Buchstaben "a" bzw. "b" im Zeitverlauf; 9 Frequency signals when writing the letters "a" and "b" over time;

10 ein Amplitudenfrequenzsignal beim Schreiben eines zugehörigen Buchstabens "a"; 10 an amplitude frequency signal when writing an associated letter "a";

11 dynamisches Verhalten einiger Frequenzlinien beim Schreiben des Buchstabens "a"; 11 dynamic behavior of some frequency lines when writing the letter "a";

12 dynamischer Verhalten einiger Frequenzlinien beim Schreiben des Buchstabens "b"; 12 dynamic behavior of some frequency lines when writing the letter "b";

1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems 1. Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem 1 umfasst einen Schreibstift 2, der in einem Schreibstiftgehäuse 3 integriert ist. Der Schreibstift 2 dient zur Durchführung handgeführter Bewegungen auf einer Unterlage 4. Bei der Unterlage 4 kann es sich um eine beliebige Unterlage mit beliebiger Oberfläche handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei der Unterlage 4 um Papier. Die Schreibunterlage 4 ist vorzugsweise eine feste Unterlage, die eine bestimmte aufgeprägte Oberflächenrauigkeit und Härte aufweist. 1 shows a schematic block diagram of the biometric writing system according to the invention 1 , The biometric writing system according to the invention 1 includes a pen 2 in a pen case 3 is integrated. The pen 2 is used to perform hand-guided movements on a base 4 , At the pad 4 it can be any surface with any surface. Preferably, it is the pad 4 for paper. The writing pad 4 is preferably a solid support which has a certain imposed surface roughness and hardness.

Der Schreibstift 2 enthält vorzugsweise eine austauschbare Schreibstiftmine, die mittels einer nicht dargestellten mechanischen Schalteinrichtung aus dem Schreibstift 2 ausfahrbar ist. Das Schreibstiftgehäuse 3 dient zur Durchführung handgeführter Bewegungen auf der Unterlage 4. Dabei wird zur Vermittlung eines normalen Schreibgefühls durch den Schreibstift 2 und dessen Schreibstiftmine eine Schreibflüssigkeit auf die Unterlage 4 zur optischen Rückkopplung für die schreibende Person abgegeben. Beim Aufsetzen des Schreibstiftes 2 auf der Unterlage und dessen Bewegung auf der Oberfläche entstehen Schreibgeräusche. In dem Schreibstiftgehäuse 3 ist bei dem erfindungsgemäßen Schreibsystem 1 mindestens ein Mikrofon 5 zur akustischen Erfassung von Schallsignalen vorgesehen. Das Mikrofon 5 erfasst die Schallsignale, die durch die handgeführten Bewegungen hervorgerufen werden, d.h. das durch die Schreibbewegung hervorgerufene Schreibgeräusch. Die durch die Reibung des Schreibstiftes 2 auf der Unterlage 4 während der handgeführten Schreibbewegung hervorgerufenen akustischen Schreibgeräusche werden einerseits als Körperschallsignal über den Schreibstift 2 und andererseits als Luftschallsignal über die Umgebungsluft zu dem Mikrofon 5 übertragen. Dabei ist das Mikrofon 5 zur Übertragung des Körperschallsignals mechanisch mit dem Schreibstift 2 gekoppelt. Bei der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das Mikrofon 5 zur Übertragung des Körperschallsignals mechanisch mit einem mit dem Schreibstift 2 verbundenen Klangkörper 6 gekoppelt. Der Klangkörper 6 ist vorzugsweise als ein Resonator für bestimmte Eigenfrequenzen ausgelegt.The pen 2 preferably includes a replaceable pen refill, which by means of a mechanical switching device, not shown, from the pen 2 is extendable. The pen case 3 is used to perform hand-guided movements on the surface 4 , This is to impart a normal typing feel through the pen 2 and its pen refill a writing fluid on the pad 4 submitted to the optical feedback for the person writing. When placing the pen 2 on the surface and its movement on the surface arise writing noise. In the pen case 3 is in the writing system according to the invention 1 at least one microphone 5 intended for the acoustic detection of sound signals. The microphone 5 detects the sound signals caused by the hand movements, ie the writing noise caused by the writing movement. The friction of the pen 2 on the pad 4 During the hand-held writing movement caused acoustic writing noise on the one hand as a structure-borne sound signal on the pen 2 and on the other hand, as an airborne sound signal via the ambient air to the microphone 5 transfer. This is the microphone 5 for transmitting the structure-borne sound signal mechanically with the pen 2 coupled. At the in 1 illustrated preferred embodiment is the microphone 5 for transmitting the structure-borne sound signal mechanically with a with the pen 2 connected sounding body 6 coupled. The sound body 6 is preferably designed as a resonator for certain natural frequencies.

Wie in 1 dargestellt, befindet sich das Mikrofon 5 in einer in dem Schriftstiftgehäuse 3 vorgesehenen Luftschallkammer 7. Die Luftschallkammer 7 ist vorzugsweise als ein Resonator für bestimmte Eigenfrequenzen ausgelegt. Das Mikrofon 5 ist von einer Schalldämmung 8a, 8b umgeben, die zur Dämpfung von Umgebungsgeräuschen vorgesehen ist und lediglich Schallsignale von dem Klangkörper 6 und der Luftschaltkammer 7 durchlässt. Die Luftschallkammer 7 ist über eine in dem Schreibstiftgehäuse 3 vorhandene Gehäuseöffnung mit der Umgebungsluft koppelbar. Dabei ist die Gehäuseöffnung vorzugsweise mittels einer mechanischen Verschlusseinrichtung 9 zur Unterdrückung von Außengeräuschen schließbar. Das Mikrofon 5 erfasst bei geöffneter Gehäuseöffnung das durch die handgeführte Schreibbewegung hervorgerufene interne und externe Schreibgeräusch als Körper- und Luftschallsignal und zusätzlich ein von einer Person stammendes Sprechsignal. Das Mikrofon 5 wandelt die erfassten akustischen Schallsignale in ein elektrisches Schallsignal um.As in 1 represented, is the microphone 5 in one in the font box 3 provided airborne sound chamber 7 , The airborne sound chamber 7 is preferably designed as a resonator for certain natural frequencies. The microphone 5 is of a sound insulation 8a . 8b surrounded, which is intended to attenuate ambient noise and only sound signals from the orchestra 6 and the air switching chamber 7 pass through. The airborne sound chamber 7 is about one in the pen housing 3 existing housing opening coupled to the ambient air. In this case, the housing opening is preferably by means of a mechanical closure device 9 can be closed to suppress external noise. The microphone 5 recorded when the housing opening open caused by the hand-held writing movement internal and external writing noise as a body and airborne sound signal and additionally originates from a person speech signal. The microphone 5 converts the detected acoustic sound signals into an electrical sound signal.

Das elektrische Schallsignal wird durch einen Analog-/Digitalwandler in Schallsignaldaten zur digitalen Datenverarbeitung umgewandelt. Die digitalen Signaldaten werden über eine Signalleitung 10 einer Datenverarbeitungseinheit 11 zur weiteren Datenverarbeitung zugeführt. Das beim Schreiben erzeugte Schreibgeräusch und das gegebenenfalls von der Person zusätzlich empfangene Sprechsignal werden entweder gleichzei tig oder zeitlich hintereinander durch das Mikrofon 5 erfasst und in entsprechende Schallsignaldaten umgewandelt. Die der Datenverarbeitungseinheit 11 zugeführten Schallsignaldaten werden vorzugsweise in einer dafür vorgesehenen Speichereinheit 12, die mit der Datenverarbeitungseinheit 11 über Leitungen 13 verbunden ist, gespeichert.The electrical sound signal is converted by an analog / digital converter in sound signal data for digital data processing. The digital signal data is sent via a signal line 10 a data processing unit 11 for further data processing. The writing noise generated during writing and the speech signal additionally received by the person are either simultane- ously or in chronological succession through the microphone 5 recorded and converted into corresponding sound signal data. The data processing unit 11 supplied sound signal data are preferably in a dedicated memory unit 12 connected to the data processing unit 11 via lines 13 connected, stored.

Neben dem Mikrofon 5 als akustischem Sensor weist das inNext to the microphone 5 as an acoustic sensor has the in

1 dargestellte, erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem 1 vorzugsweise zusätzlich eine optische Sensoreinrichtung 14 auf, die Positionsdaten der handgeführten Schreibstiftbewegung über Bildsignale von der Oberfläche der Schreibunterlage 4 erfasst. Die optische Sensoreinrichtung ist über eine Signalleitung 15 ebenfalls an die Datenverarbeitungseinheit 11 angeschlossen. 1 represented, inventive biometric writing system 1 preferably additionally an optical sensor device 14 on, the position data of the hand-held pen movement via image signals from the surface of the writing pad 4 detected. The optical sensor device is via a signal line 15 also to the data processing unit 11 connected.

Bei dem Mikrofon 5 kann es sich beispielsweise um ein Elektrett-Mikrofon, ein piezoelektrisches Mikrofon, ein piezoresistives Mikrofon oder ein kapazitives Mikrofon handeln. Die optische Sensoreinrichtung 14 enthält vorzugsweise eine Abbildungsoptik zur Abbildung der Unterlagenoberfläche und eine Wandlereinrichtung zur Umwandlung des optischen Abbildungssignals in ein elektrisches Signal. Das elektrische Signal wird durch einen Analog-/Digitalwandler in Positionsdaten bzw. Bewegungsdaten umgewandelt und über die Signalleitung 15 an die Datenverarbeitungseinheit 11 abgegeben. Die Abbildungsoptik der optischen Sensoreinrichtung 14 besteht vorzugsweise aus optischen Linsen und/oder Glasfasern. Bei der Wandlereinrichtung kann es sich um eine CCD-Kamera oder ein Photodiodenarray handeln. Vorzugsweise ist zusätzlich eine Diodenlichtquelle zur Beleuchtung der Unterlagenoberfläche vorgesehen. Ferner ist eine Laserdiode zur Beleuchtung eines in dem Stift integrierten optischen Gitters vorgesehen. Die optische Sensoreinrichtung 14 erfasst die mit dem Schreibstift 2 durchgeführten Bewegungen durch Vergleich der zeitlich versetzten aufgenommenen Bildfolgen, die die Oberfläche der Unterlage zeigen. Alternativ dazu kann die optische Sensoreinrichtung 14 auch derart ausgelegt sein, dass sie die mit dem Schreibstift 2 durchgeführten Bewegungen durch Vergleich der zeitlich versetzten aufgenommenen Bildfolgen der Interferenzen des an dem Gitter und der Unterlagenoberfläche reflektierten Laserlichtes erfasst.With the microphone 5 it may be, for example, an electret microphone, a piezoelectric microphone, a piezoresistive microphone or a capacitive microphone. The optical sensor device 14 preferably includes an imaging optics for imaging the substrate surface and a transducer means for converting the optical imaging signal into an electrical signal. The electrical signal is converted into position data or movement data by an analog / digital converter and via the signal line 15 to the data processing unit 11 issued. The imaging optics of the optical sensor device 14 preferably consists of optical lenses and / or glass fibers. The transducer device may be a CCD camera or a photodi odenarray act. Preferably, a diode light source for illuminating the substrate surface is additionally provided. Further, a laser diode for illuminating an optical grating integrated in the stylus is provided. The optical sensor device 14 captures those with the pen 2 performed movements by comparing the temporally offset recorded image sequences showing the surface of the pad. Alternatively, the optical sensor device 14 also be designed so that they with the pen 2 movements detected by comparing the temporally offset recorded image sequences of the interference of the laser light reflected at the grid and the substrate surface.

Die Schreibstiftmine gibt im ausgefahrenen Zustand auf die Unterlage 4 bei Durchführung der handgeführten Bewegungen eine Schreibflüssigkeit ab, die die Strukturierung der Oberfläche erhöht, so dass die optische Erfassung der handgeführten Bewegungen mittels der optischen Sensoreinrichtung 14 erleichtert wird. Ferner wird über das Tintenschriftbild auf der Unterlage bei der schreibenden Person eine natürliche Schreibweise bewirkt.The pen refill is in the extended state on the surface 4 when performing the hand-guided movements from a writing liquid, which increases the structuring of the surface, so that the optical detection of the hand-guided movements by means of the optical sensor device 14 is relieved. Furthermore, a natural spelling is effected via the ink typeface on the pad at the writing person.

Die Datenverarbeitungseinheit 11 ist, wie in 1 dargestellt, in dem Schreibstiftgehäuse 3 integriert. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Datenverarbeitungseinheit auch in einer externen Empfangseinheit integriert sein. Eine derartige Empfangseinheit ist beispielsweise ein Computer, ein Mikrokontroller, ein Handy, ein Kreditkartenleser, ein Faxgerät oder ein Drucker.The data processing unit 11 is how in 1 shown in the pen case 3 integrated. In an alternative embodiment, the data processing unit can also be integrated in an external receiving unit. Such a receiving unit is for example a computer, a microcontroller, a mobile phone, a credit card reader, a fax machine or a printer.

Die durch das Mikrofon 5 erfassten Schallsignaldaten und die durch die optische Sensoreinrichtung 14 erfassten Bewegungsdaten werden, sofern sich Datenverarbeitungseinheit extern in einem lokalen Rechner befindet, über eine Datenübertragungsstrecke 18 von dem Schreibstiftgehäuse 3 an diesen lokalen Rechner 20 übertragen. Die Datenverarbeitungseinheit 11 ist, wie in 1 zu erkennen, über eine Leitung 16 an eine nachgeschaltete Verschlüsselungseinheit 17 angeschlossen. Die Verschlüsselungseinheit 17 dient zur Verschlüsselung der von der Datenverarbeitungseinheit 11 innerhalb des Schreibstiftgehäuses 1 abgegebenen Schallsignaldaten und der erfassten optischen Bewegungsdaten. Die verschlüsselten Daten werden über die Datenübertragungsstrecke 18, die drahtlos oder drahtgebunden ist, an eine Datenverarbeitungseinheit 19 innerhalb des lokalen Rechners 20 übertragen. Der lokale Rechner 20 verfügt neben der Datenverarbeitungseinheit 19 über einen Speicher 21 und eine Anzeige 22, die jeweils über Signalleitungen 23, 24 mit der Datenverarbeitungseinheit 19 verbunden sind. Die Da tenverarbeitungseinheit 19 des lokalen Rechners 20 ist ferner über Leitungen 25 mit einer Leseeinheit 26 verbunden. Darüber hinaus steuert die Datenverarbeitungseinheit 19 des lokalen Rechners 20 über Steuerleitungen 27 einen Aktor 28, beispielsweise eine Sicherheitstür. Die Datenverarbeitungseinheit 19 ist über eine Leitung 29 mit einem Datennetzwerk 30 verbunden, an dem eine externe Datenbank 31 angeschlossen ist. Bei dem Datennetzwerk 30 handelt es sich vorzugsweise um das Internet.The through the microphone 5 recorded sound signal data and by the optical sensor device 14 recorded movement data, if the data processing unit is located externally in a local computer, over a data transmission link 18 from the pen case 3 to this local machine 20 transfer. The data processing unit 11 is how in 1 to recognize, over a line 16 to a downstream encryption unit 17 connected. The encryption unit 17 serves to encrypt the data processing unit 11 inside the pen case 1 emitted sound signal data and the acquired optical motion data. The encrypted data is transmitted over the data link 18 wireless or wired to a computing device 19 within the local computer 20 transfer. The local computer 20 has next to the data processing unit 19 about a memory 21 and an ad 22 , each via signal lines 23 . 24 with the data processing unit 19 are connected. The data processing unit 19 of the local computer 20 is also via lines 25 with a reading unit 26 connected. In addition, the data processing unit controls 19 of the local computer 20 via control lines 27 an actor 28 for example a security door. The data processing unit 19 is over a line 29 with a data network 30 connected to an external database 31 connected. On the data network 30 it is preferably the Internet.

Das in 1 dargestellte biometrische Schreibsystem 1 enthält eine akustische Sensoreinrichtung 5 und eine optische Sensoreinrichtung 14. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem 1 zusätzlich eine Drucksensoreinrichtung auf, die den statischen und dynamischen Druck des auf der Unterlage 4 aufgesetzten handgeführten Schreibstiftes erfasst und entsprechende Schreibdruckdaten an die Datenverarbeitungseinheit 11 abgibt. Die erfassten Schallsignaldaten, die optischen Bewegungsdaten und die erfasten mehrdimensionalen Druckdaten werden von der Datenverarbeitungseinheit 11 nach entsprechender Verschlüsselung durch die Verschlüsselungseinheit 17 über die Datenübertragungsstrecke 18 von dem Schreibstiftgehäuse 3 an die in dem lokalen Rechner 20 integrierte Datenverarbeitungseinheit 19 übertragen. Aus den erfassten Schallsignaldaten, den optischen Bewegungsdaten und aus den mechanischen Schreibdruckdaten werden durch die Datenverarbeitungseinheit, die sich innerhalb oder außerhalb des Schreibstiftgehäuses 3 befindet, biometrische Referenzdaten berechnet und in einem Referenzdatenspeicher, beispielsweise in dem Speicher 12 oder dem Speicher 21, abgelegt. Bei dem Referenzdatenspeicher kann es sich bei alternativen Ausführungsformen um einen Speicher innerhalb eines Personalausweises, einer Kreditkarte, um eine Berechtigungsmagnetkarte oder um eine Speichereinheit eines beliebigen Computers handeln. Die geschriebenen Wörter und Zeichen, deren Schreibgeräusche durch das Mikrofon akustisch erfasst und als Schallsignaldaten abgegeben werden, sind insbesondere geschriebene Pincodes, Passwörter, Namen oder handgeschriebene Texte. Das durch die Person geschriebene Zeichen kann gleich zeitig durch die Person gesprochen werden und als Sprechsignal ebenfalls durch das Mikrofon 5 erfasst werden.This in 1 illustrated biometric writing system 1 contains an acoustic sensor device 5 and an optical sensor device 14 , In a preferred embodiment, the biometric writing system according to the invention 1 In addition, a pressure sensor device on the static and dynamic pressure of the on the pad 4 patch hand-held pen recorded and corresponding writing pressure data to the data processing unit 11 emits. The acquired sound signal data, the optical motion data and the acquired multi-dimensional print data are acquired by the data processing unit 11 after appropriate encryption by the encryption unit 17 over the data transmission link 18 from the pen case 3 to those in the local machine 20 integrated data processing unit 19 transfer. From the acquired sound signal data, the optical motion data and the mechanical writing pressure data are transmitted by the data processing unit located inside or outside the pen housing 3 calculated biometric reference data and stored in a reference data memory, for example in the memory 12 or the memory 21 , filed. In the case of the reference data memory, alternative embodiments may be a memory within an identity card, a credit card, an authorization magnetic card or a storage unit of any computer. The written words and characters whose writing sounds are acoustically detected by the microphone and delivered as sound signal data are, in particular, written pin codes, passwords, names or handwritten texts. The character written by the person can be spoken at the same time by the person and as speech signal also by the microphone 5 be recorded.

Die in dem lokalen Rechner 20 vorgesehene Leseeinheit 26 dient beispielsweise zum Lesen eines tragbaren Speichermediums für biometrische Referenzdaten. In der Datenverarbeitungseinheit 31 können berechnete, aktuelle biometrische Daten mit gespeicherten biometrischen Referenzdaten für eine Verifizierung und Identifikation verglichen werden. Bei weitgehender Übereinstimmung der aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten Referenzdaten erzeugt die Datenverarbeitungseinheit 11 bzw. 19 ein Identifikations- bzw. Verifikationsanzeigesignal. Dabei wird auf die Datenverarbeitungseinheit 19 nach Erzeugen des Identifikations- bzw. Verifikationsanzeigesignals ein Aktor, beispielsweise eine Sicherheitstür, betätigt.The in the local calculator 20 provided reading unit 26 For example, it is used to read a portable storage medium for biometric reference data. In the data processing unit 31 Calculated, up-to-date biometric data can be compared with stored biometric reference data for verification and identification. If the current biometric data is largely consistent with the stored reference data, the data processing unit generates 11 respectively. 19 an identification or verification indication signal. It is on the data processing unit 19 after generating the identification or Verifyanzeigesignals an actuator, such as a security door, operated.

Erkennt die Datenverarbeitungseinheit 11 bzw. 19 eine vollständige Übereinstimmung der aktuellen biometrischen Daten mit gespeicherten biometrischen Referenzdaten, werden die aktuellen biometrischen Referenzdaten durch die Datenverarbeitungseinheit 11, 19 als Raubkopie der gespeicherten Referenzdaten erkannt und ein entsprechendes Warnsignal wird erzeugt.Detects the data processing unit 11 respectively. 19 A complete match of the current biometric data with stored biometric reference data, the current biometric reference data are processed by the data processing unit 11 . 19 detected as a pirated copy of the stored reference data and a corresponding warning signal is generated.

Die gespeicherten personenspezifischen biometrischen Referenzdaten werden zunächst durch das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem 1 für spätere Vergleiche generiert. Die Generierung der personenspezifischen biometrischen Referenzdaten erfolgt wie folgt. Zunächst werden die handgeführten Schreibbewegungen, die mit dem Schreibstift 2 auf der Unterlage beim Schreiben eines Zeichens, eines Wortes oder einer Wortfolge durch eine Person durchgeführt werden, akustisch erfasst, d.h. das Schreibgeräusch wird durch das Mikrofon 5 akustisch erfasst. Das Mikrofon 5 generiert nach Analog-/Digitalumsetzung Schallsignaldaten, die an die Datenverarbeitungseinheit 11 abgegeben werden. Die Schallsignaldaten werden als digitales Schallzeitsignal gespeichert und aus dem gespeicherten Schallzeitsignal wird ein zugehöriges Frequenzspektrum mittels Fourier-Transformation berechnet. Mittels Merkmalsextraktion werden aus der Schallintensität des gespeicherten digitalen Schallzeitsignals erste biometrische Referenzdaten bestimmt. Aus dem berechneten Frequenzspektrum des Schallzeitsignals werden mittels Merkmalsextraktion zweite biometrische Referenzdaten bestimmt. Diese Verfahrensschritte werden vorzugsweise mehrfach durchgeführt, und die jeweils bestimmten Referenzdaten werden statistisch ausgewertet, wobei die ausgewerteten Daten als personenspezifische Referenzdaten verschlüsselt abgespeichert werden. Die statistisch ausgewerteten, personenspezifischen Referenzdaten werden vorzugsweise in einem Mikrochip eines Personalausweises, einem Mikrochip einer Kreditkarte, in eine Berechtigungsmagnetkarte oder in die Speichereinheit eines Computers bzw. Schreibsystems abgespeichert. Neben dem Schreibgeräusch kann das Mikrofon 5 zusätzlich ein von der Person stammendes Sprechsignal akustisch erfassen und entsprechende Schallsignaldaten an die Datenverarbeitungseinheit 11 abgeben. Vorzugsweise werden zusätzlich durch die optische Sensoreinrichtung 14 die handgeführten Schreibbewegungen optisch erfasst und entsprechende Schreibbewegungsdaten erzeugt, die an die Datenverarbeitungseinheit 11 abgegeben werden. Darüber hinaus werden vorzugsweise die bei der durchgeführten Schreibbewegung des Schreibstiftes 2 auftretenden Schreibkräfte über nicht dargestellte Drucksensoren erfasst, und entsprechend mindestens eindimensionale Schreibdruckdaten an die Datenverarbeitungseinheit 11 abgegeben. Die Datenverarbeitungseinheit 11 bestimmt die biometrischen Referenzdaten aus der Schallintensität des digitalen Zeitschallsignals mittels Merkmalsextraktion, aus dem berechneten Frequenzspektrum des Schallzeitsignals mittels Merkmalsextraktion sowie aus den beim Schreiben und Sprechen eines Wortes erzeugten optischen Bewegungsdaten und erzeugten Schreibdruckdaten. Vorzugsweise erfolgt anschließend eine Datenreduktion der statischen und dynamischen Schreibbewegungsdaten, der Schreibdruckdaten, der optischen Bewegungsdaten und der Schallsignaldaten mittels Clusterbildung. Aus den datenreduzierten Clusterdaten werden anschließend Merkmalsparameter extrahiert.The stored person-specific biometric reference data are first by the biometric writing system according to the invention 1 generated for later comparisons. The generation of the person-specific biometric reference data takes place as follows. First, the hand-held writing moves with the stylus 2 be performed on the pad when writing a character, word or phrase by a person, acoustically detected, ie the writing sound is through the microphone 5 recorded acoustically. The microphone 5 generates after analog / digital conversion sound signal data sent to the data processing unit 11 be delivered. The sound signal data is stored as a digital sound-time signal and from the stored sound-time signal an associated frequency spectrum is calculated by Fourier transformation. By means of feature extraction, first biometric reference data are determined from the sound intensity of the stored digital sound time signal. From the calculated frequency spectrum of the sound-time signal, second biometric reference data are determined by means of feature extraction. These method steps are preferably carried out several times, and the respectively determined reference data are evaluated statistically, wherein the evaluated data are stored encrypted as person-specific reference data. The statistically evaluated, person-specific reference data are preferably stored in a microchip of an identity card, a microchip of a credit card, in an authorization magnetic card or in the memory unit of a computer or writing system. In addition to the writing noise, the microphone 5 additionally acoustically detect a voice signal originating from the person and corresponding sound signal data to the data processing unit 11 submit. Preferably, in addition by the optical sensor device 14 the hand-held writing movements optically detected and corresponding write motion data generated, the to the data processing unit 11 be delivered. In addition, preferably in the performed writing movement of the pen 2 recorded writing forces detected via pressure sensors, not shown, and corresponding at least one-dimensional writing pressure data to the data processing unit 11 issued. The data processing unit 11 determines the biometric reference data from the sound intensity of the digital time-signal by means of feature extraction, from the calculated frequency spectrum of the sound-time signal by means of feature extraction and from the generated during writing and speaking a word optical motion data and generated writing pressure data. Preferably, a data reduction of the static and dynamic writing movement data, the writing pressure data, the optical movement data and the sound signal data takes place by means of clustering. Feature parameters are then extracted from the data-reduced cluster data.

2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Schreibstiftes des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems 1. Das in 2 dargestellte Schreibstiftgehäuse 3 ist bei spielsweise ein gewöhnliches Kugelschreibergehäuse. In dem Schreibstiftgehäuse 3 befindet sich ein Schreibstift 2 mit integrierter Schreibstiftmine. Der Schreibstift 2 ist mechanisch mit einem Klangkörper 6 zur Übertragung von Körperschallsignalen verbunden. Die Aufnahme des Schreibgeräusches durch das Mikrofon 5 erfolgt über den Schreibstift 2 und den Klangkörper 6. Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Schreibstift 2 selbst als Klangkörper dienen. Zusätzlich zu dem Schreibgeräusch kann das Mikrofon 5 ein von einer Person stammendes Sprechsignal akustisch erfassen, wenn die Luftschaltkammer 7 bzw. das akustische Fenster durch Öffnen einer Verschlusseinrichtung mit der Umgebung verbunden wird. Die Erfassung des Schreibgeräusches und des Sprechsignals kann gleichzeitig oder zeitlich hintereinander durch das Mikrofon 5 erfolgen. Bei der in 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das Mikrofon 5 ein Elektrett-Mikrofon. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ist zusätzlich in dem Schreibstiftgehäuse 3 ein Lautsprecher 32 vorgesehen. Der Lautsprecher dient zur Wiedergabe erfasster Mikrofonsignale, und darüber hinaus kann der Lautsprecher 32 zur Wiedergabe gespeicherter biometrischer Referenzdaten und zur Wiedergabe gesprochener Informationen eingesetzt werden. Bei dem Lautsprecher 32 handelt es sich vorzugsweise um einen miniaturisierten handelsüblichen Lautsprecher. 2 shows a preferred embodiment of a pen of the biometric writing system according to the invention 1 , This in 2 illustrated pen housing 3 is for example an ordinary ballpoint pen housing. In the pen case 3 there is a pen 2 with integrated pen refill. The pen 2 is mechanical with a sound body 6 connected to the transmission of structure-borne sound signals. The recording of the writing noise through the microphone 5 done via the pen 2 and the soundbody 6 , In an alternative embodiment, the pen 2 even serve as a sounding body. In addition to the writing noise, the microphone can 5 acoustically detect a speech signal originating from a person when the air switching chamber 7 or the acoustic window is connected by opening a closure device with the environment. The detection of the writing noise and the speech signal can be simultaneously or sequentially by the microphone 5 respectively. At the in 2 illustrated preferred embodiment is the microphone 5 an electret microphone. At the in 2 illustrated embodiment is additionally in the pen housing 3 a loudspeaker 32 intended. The speaker is used to reproduce detected microphone signals, and moreover, the speaker 32 used to reproduce stored biometric reference data and to reproduce spoken information. At the speaker 32 it is preferably a miniaturized commercial speaker.

Beim Schreiben bzw. bei der Bewegung des Schreibstiftes auf der Unterlage 4 entsteht ein akustisches Schreibsignal bzw. ein Schreibgeräusch. Der Schreibstift 2 kann aus einer Kugelschreibermine, einer Tintenfeder oder einem Stab mit definierter Spitze bestehen. Die Unterlage 4 besteht beispielsweise aus Papier oder aus einer Auflage mit natürlicher und zusätzlich aufgeprägter Oberflächenrauhigkeit und Härte. Die Oberflächenrauhigkeit der Unterlage 4 führt beim Schreiben des Schreibstiftes 2 zu statistisch angeregten, erzwungenen Schwingungen der Unterlage und des Schreibstiftes, d.h. es entstehen statistische Schreibkratz- und -schabgeräusche. Daraus werden je nach Auslegung des Schreibgerätes und der Unterlagen Luftschallwellen und/oder Körperschallwellen hervorgerufen und auf das Mikrofon 5 innerhalb des Schreibschriftgehäu ses 3 übertragen. Der Stift 2 mit dem Gehäuse 3 als Klangkörper sowie die Luftschallkammer 7 in dem Schreibstiftgehäuse 3 sind optimal nach den Gesetzmäßigkeiten der Akustik auslegbar werden. Der Klangkörper 6 und der Luftschallraum 7 werden vorzugsweise als Resonatoren mit bestimmten Frequenzen festgelegt. Dabei werden vorzugsweise Frequenzen verwendet, die beim Schreiben den größten dynamischen Bereich in der Amplitudenänderung aufweisen.When writing or when moving the pen on the pad 4 creates an acoustic write signal or a writing noise. The pen 2 can consist of a ballpoint pen refill, an ink spring or a rod with a defined tip. The underlay 4 consists for example of paper or a support with natural and additionally imprinted surface roughness and hardness. The surface roughness of the substrate 4 leads when writing the pen 2 to statistically stimulated, forced vibrations of the pad and the pen, ie there are statistical scratch and scraping noises. Depending on the design of the writing instrument and the documents, airborne sound waves and / or structure-borne sound waves are caused and transmitted to the microphone 5 within the cursive box 3 transfer. The pencil 2 with the housing 3 as a sounding body as well as the airborne sound chamber 7 in the pen case 3 are optimally interpretable according to the laws of acoustics. The sound body 6 and the airborne sound space 7 are preferably set as resonators with certain frequencies. In this case, preferably frequencies are used which have the largest dynamic range in the amplitude change during writing.

Beim Schreiben des Schreibstiftes gibt das Mikrofon 5 ein Schallzeitsignal ab, das deutlich über dem Rauschsignal liegt und dessen Schallintensität empfindlich von der Schreibgeschwindigkeit und zu einem sehr geringen Teil von der unterschiedlichen Rauhigkeit der Schreibunterlage und dem unterschiedlichen mittleren Auflagedruck der Schreibmine abhängig ist. Die Schallintensität des aufgenommenen Schallzeitsignals nimmt mit der Schreibgeschwindigkeit zu. Bei gleicher Schreibgeschwindigkeit sind die Intensitätsunterschiede bei verschiedenen Schreibpapieroberflächen vernachlässigbar. Das Frequenzspektrum des aufgenommenen Schallzeitsignals besteht aus einem kontinuierlichen Rauschspektrum, das deutlich von charakteristischen Frequenzlinien überlagert ist. Die Frequenzlinien treten hauptsächlich bei Frequenzen unterhalb 2 kHz auf. Die Amplituden dieser Frequenzlinien nehmen bei gleicher Frequenzlage deutlich mit der Schreibgeschwindigkeit zu. Die Amplituden der Frequenzlinien nehmen in geringem Maße mit zunehmender Oberflächenrauhigkeit der Schreibunterlage 4 zu. Die Frequenzlagen bleiben dabei unverändert. Bei gleicher Schreibgeschwindigkeit sind die Amplituden nahezu unabhängig von der benutzten Schreibunterlage 4. Das luftschallgedämpfte Mikrofon 5 ist unempfindlich gegenüber Schallereignissen in der Umgebung. Wenn das Schreibstiftgehäuse 3 vollkommen geschlossen ist, hat die Luftschallkammer 7 keine Verbindung mit der Umgebungsluft. Bei geschlossener Luftkammer 7 haben Umgebungsgeräusche, insbesondere gesprochene Worte oder Motorengeräusche, beim Schreiben keinen Einfluss auf das aufgenommene Schallzeitsignal. In diesem Fall wird lediglich der über die Schreibmine erzeugte Körperschall durch das Mikrofon 5 aufgenommen.When writing the stylus gives the microphone 5 a sound time signal that is significantly above the noise signal and whose sound intensity is sensitive to the writing speed and to a very small part of the different roughness of the writing pad and the different average contact pressure of the writing mine dependent. The sound intensity of the recorded sound time signal increases with the writing speed. At the same writing speed, the intensity differences in different writing paper surfaces are negligible. The frequency spectrum of the recorded sound-time signal consists of a continuous noise spectrum, which is clearly superimposed by characteristic frequency lines. The frequency lines occur mainly at frequencies below 2 kHz. The amplitudes of these frequency lines increase significantly at the same frequency position with the writing speed. The amplitudes of the frequency lines decrease slightly with increasing surface roughness of the desk pad 4 to. The frequency positions remain unchanged. At the same writing speed, the amplitudes are almost independent of the used writing pad 4 , The airborne muffled microphone 5 is insensitive to sound events in the environment. When the pen case 3 is completely closed, has the airborne sound chamber 7 no connection with the ambient air. With closed air chamber 7 have ambient noise, especially spoken words or engine noise, when writing no effect on the recorded sonic signal. In this case, only the sound produced by the writing mine is through the microphone 5 added.

Die biometrischen Merkmale der Schreibdynamik der Person werden aus der zeitlichen Änderung der akustischen Mikrofonsignale und/oder der Amplituden ausgewählter spektraler Linien ermittelt. Da für die Generierung biometrischer Referenzdaten nur die Dynamik der aufgenommenen Schallsignale ausgewertet wird, ist der Einfluss unterschiedlicher Rauhigkeiten der Unterlage 4 und der Einfluss von Fertigungsstreuungen bei der Herstellung des Schreibgerätes vernachlässigbar. Streuungen in der Schreibdynamik sind daher personenbedingt bzw. personenspezifisch und können daher zur Identifikation und Verifikation der Person ausgewertet werden. Das durch das Mikrofon 5 akustisch erfasste Schallzeitsignal ist im Gegensatz zu Schreibdrucksignalen, die den Schreibminendruck in verschiedene Richtungen wiedergeben, unabhängig davon, wie der Schreibstift auf der Unterlage 4 gehalten wird. Das durch das Mikrofon 5 erzeugte Schallsignal ändert sich nicht, wenn das Schreibstiftgehäuse 3 unterschiedlich um die Längsachse gedreht gehalten wird. Das in 2 dargestellte Schreibgerät kann hinsichtlich der Geometrie, dem Material, dem Schichtaufbau, der Dämpfung und der akustischen Kopplung zwischen der Schallquelle und dem Mikrofon 5 derart dimensioniert werden, dass sich optimale, akustisch wenig störanfällige biometrische Merkmale für Authentifizierungsverfahren generieren lassen. In dem Schreibstiftgehäuse 3 ist ein akustisches Fenster bzw. eine Öffnung vorgesehen, die per Knopfdruck durch die Person für Sprachaufnahme geöffnet werden kann. Hierzu genügt eine relativ kleine Öffnung im Schreibstiftgehäuse 3, um den Luftschall beim Sprechen über das Mikrofon 5 mit aufzunehmen. Zur Erfassung des reinen akustischen Schreibsignals bzw. Schreibgeräusches wird das Gehäusefenster durch die Person geschlossen.The biometric characteristics of the person's writing dynamics are determined from the temporal change of the acoustic microphone signals and / or the amplitudes of selected spectral lines. Since only the dynamics of the recorded sound signals is evaluated for the generation of biometric reference data, the influence of different roughnesses of the document is 4 and the influence of manufacturing variations in the manufacture of the writing instrument negligible. Spatifications in the writing dynamics are therefore person-related or person-specific and can therefore be evaluated for identification and verification of the person. That through the microphone 5 acoustically detected sonic signal is in contrast to writing pressure signals, which reflect the pen pressure in different directions, regardless of how the pen on the pad 4 is held. That through the microphone 5 generated sound signal does not change when the pen housing 3 is held differently rotated about the longitudinal axis. This in 2 illustrated writing instrument can with regard to the geometry, the material, the layer structure, the damping and the acoustic coupling between the sound source and the microphone 5 be dimensioned so that optimal, little acoustically susceptible biometric features can be generated for authentication methods. In the pen case 3 an acoustic window or opening is provided which can be opened by the person for voice recording by pressing a button. For this purpose, a relatively small opening in the pen housing is sufficient 3 to the airborne sound when talking through the microphone 5 to include. To capture the pure acoustic writing signal or writing noise, the housing window is closed by the person.

3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems 1. Bei der in 3 dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform sind in dem Schreibstiftgehäuse 3 neben dem Mikrofon 5 zur akustischen Erfassung von Schreibgehäusen zusätzlich weitere Sensoreinrichtungen vorgesehen. Der in 3 dargestellte biometrische Schreibstift enthält zusätzlich eine optische Sensoreinrichtung 33. Die optische Sensoreinrichtung 33 er fasst die Positionsdaten der handgeführten Schreibstiftbewegung über Bildsignale von der Oberfläche der Schreibunterlage 4. Die optische Sensoreinrichtung 33 enthält eine Abbildungsoptik zur Abbildung der Unterlagenoberfläche und eine Wandlereinrichtung zur Umwandlung des optischen Abbildungssignals in ein elektrisches Signal. 3 shows a further preferred embodiment of the biometric writing system according to the invention 1 , At the in 3 shown, particularly preferred embodiment are in the pen housing 3 next to the microphone 5 for acoustic detection of write housings additionally provided additional sensor devices. The in 3 shown biometric pen additionally contains an optical sensor device 33 , The optical sensor device 33 It captures the position data of the hand-held pen movement via image signals from the surface of the writing pad 4 , The optical sensor device 33 includes imaging optics for imaging the substrate surface and transducer means for converting the optical imaging signal to an electrical signal.

Die Abbildungsoptik umfasst eine optische Linse 33a. Bei der Linsenoptik kann es sich um Glasfaserbündel oder um GRIN-Linsen handeln. Die Wandlereinrichtung 33c der optischen Sensoreinrichtung 33 ist beispielsweise eine CCD-Kamera mit integriertem Mikroprozessor. Alternativ kann ein Photodiodenarray eingesetzt werden. Vorzugsweise ist zusätzlich eine Diodenlichtquelle zur Beleuchtung der Unterlagenoberfläche vorgesehen. Bei einer alternativen Ausführungsform dient die Laserdiode zusätzlich zur Beleuchtung eines in dem Stift integrierten optischen Gitters.The imaging optics include an optical lens 33a , The lens optics may be glass fiber bundles or GRIN lenses. The converter device 33c the optical sensor device 33 is for example a CCD camera with integrated microprocessor. Alternatively, a photodiode array can be used. Preferably, a diode light source for illuminating the substrate surface is additionally provided. At an alterna In the embodiment, the laser diode additionally serves to illuminate an optical grating integrated in the stylus.

Die optische Sensoreinrichtung 33 erfasst die mit dem Schreibstift 2 durchgeführten Bewegungen durch Vergleich der zeitlich versetzten aufgenommenen Bildfolgen der Unterlagenoberfläche. Bei einer alternativen Ausführungsform erfasst die optische Sensoreinrichtung die mit dem Schreibstift 2 durchgeführten Bewegungen durch Vergleich der zeitlich versetzten aufgenommenen Bildfolgen der Interferenzen des an dem Gitter und der Unterlagenoberfläche reflektierten Laserlichtes. Die Schreibstiftmine 2 gibt im ausgefahrenen Zustand auf die Unterlage 4 bei Durchführung der handgeführten Bewegungen eine Schreibflüssigkeit ab, die die Strukturierung der Unterlagenoberfläche erhöht. Hierdurch wird die optische Erfassung der handgeführten Bewegungen mittels der optischen Sensoreinrichtung 33 leichter, und über das Tintenschriftbild erhält eine Person ein Feedback, wodurch die natürliche Schreibweise erleichtert wird.The optical sensor device 33 captures those with the pen 2 performed movements by comparing the temporally offset recorded image sequences of the substrate surface. In an alternative embodiment, the optical sensor means detects the one with the pen 2 performed movements by comparing the temporally offset recorded image sequences of the interference of the laser light reflected at the grid and the substrate surface. The pen refill 2 in the extended state, it lays on the surface 4 when performing the hand-guided movements of a writing fluid, which increases the structuring of the surface of the substrate. As a result, the optical detection of the hand-guided movements by means of the optical sensor device 33 easier, and via the ink typeface, a person receives feedback, which facilitates natural spelling.

Die in 3 dargestellte, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems 1 enthält neben dem Mikrofon 5 zum Erfassen eines akustischen Schreibgeräusches und der optischen Sensoreinrichtung 33 zur Generierung von Positions- bzw. Bewegungsdaten zusätzlich auch eine Drucksensorik zur Erfassung des Schreibdruckes. Die Drucksensorik besteht beispielsweise aus Dehnungsmessstreifen DMS oder kraftsensitiven Widerständen FSR sowie Piezosensoren 34a, 34b, 34c, 34d, die den statischen und dynamischen Druck des auf der Unterlage 4 aufgesetzten und handgeführten Schreibstiftes 2 sensorisch erfassen. Die durch das Mikrofon 5 abgegebenen Schallsignaldaten, die von der optischen Sensoreinrichtung 33 abgegebenen Bewegungsdaten und die erfassten mehrdimensionalen Schreibdruckdaten werden einer integrierten Datenverarbeitungseinheit 11a, 11b innerhalb des Schreibstiftgehäuses 3 zugeführt und zu biometrischen Daten verarbeitet. Die ermittelten biometrischen Daten werden vorzugsweise in einem Datenspeicher 12 innerhalb des Schreibstiftgehäuses 3 zwischengespeichert. Die aktuellen ermittelten biometrischen Daten werden anschließend vorzugsweise durch eine Verschlüsselungseinheit verschlüsselt und über eine Datenübertragungsstrecke an einen entfernt gelegenen Rechner übertragen.In the 3 illustrated, particularly preferred embodiment of the biometric writing system according to the invention 1 contains next to the microphone 5 for detecting an acoustic writing sound and the optical sensor device 33 for generating position or movement data additionally also a pressure sensor for detecting the writing pressure. The pressure sensor system consists, for example, of strain gages DMS or force-sensitive resistors FSR and piezo sensors 34a . 34b . 34c . 34d that the static and dynamic pressure of the on the pad 4 attached and hand-held pen 2 sensory capture. The through the microphone 5 emitted sound signal data from the optical sensor device 33 outputted motion data and the acquired multi-dimensional writing pressure data become an integrated data processing unit 11a . 11b inside the pen case 3 fed and processed into biometric data. The determined biometric data are preferably stored in a data memory 12 inside the pen case 3 cached. The current determined biometric data are then preferably encrypted by an encryption unit and transmitted via a data transmission link to a remote computer.

Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform kann durch Verschieben einer Schalldämmung 8b innerhalb des Schreibstiftgehäuses 3 das akustische Fenster 7 zwischen Stimmen- und Schreibgeräuschaufnahme umgeschaltet werden. In einer lauten Umgebung kann beispielsweise durch Schließen des akustischen Fensters 7 das störende Außengeräusch unterdrückt werden. Zur Erhöhung der Erkennungssicherheit kann die Person das akustische Fenster öffnen und beispielsweise ein geschriebenes Passwort gleichzeitig oder zeitlich versetzt zusätzlich sprechen.At the in 3 illustrated embodiment, by moving a sound insulation 8b inside the pen case 3 the acoustic window 7 be switched between voice and write sound recording. In a noisy environment, closing the acoustic window, for example, can be very helpful 7 the disturbing outside noise can be suppressed. To increase the recognition security, the person can open the acoustic window and, for example, a written password at the same time or offset in addition to speak.

Das in den 1 bis 3 dargestellte biometrische Schreibsystem 1 ist vielseitig einsetzbar. Das biometrische Schreibsystem 1 kann als Computereingabeeinrichtung eingesetzt werden. Darüber hinaus eignet sich das biometrische Schreibsystem 1 als Spracheingabeeinrichtung, insbesondere als Diktiergerät. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht in der Identifizierung und Verifizierung einer schreibenden Person durch Vergleich aktuell gewonnener biometrischer Daten mit abgespeicherten biometrischen Referenzdaten von Personen. Bei der Verifikation einer Person wird dabei geprüft, ob beispielsweise die gegebene Unterschrift tatsächlich von der richtigen Person stammt. Hierzu werden die aktuell generierten biometrischen Daten mit gespeicherten Referenzdaten dieser Person verglichen. Voraussetzung hierfür ist, dass zunächst die personenspezifischen biometrischen Referenzdaten dieser Person generiert werden. Hierfür werden zunächst handgeführte Schreibbewegungen, die von dieser Person unter Aufsicht ausgeführt werden, akustisch erfasst. Die ausführende Person unterschreibt beispielsweise unter Aufsicht mit ihrer Unterschrift, und das Mikrofon 5 innerhalb des Schreibgerätes erfasst die dabei auftretenden Schallsignale des Schreibgeräusches. Die aufgenommenen Schreibgeräusche werden als Schallsignaldaten an die Datenverarbeitungseinheit 11 abgegeben. Die Schallsignaldaten werden in einem Speicher 12 als digitale Schallzeitsignale zwischengespeichert. Anschließend erfolgt durch die Datenverarbeitungseinheit 11 eine Berechnung des zugehörigen Frequenzspektrums, beispielsweise mittels Fourier-Transformation. Aus dem abgespeicherten digitalen Schaltzeitsignal werden mittels Merkmalsextraktion erste biometrische Referenzdaten bestimmt. Aus dem berechneten und abgespeicherten Frequenzspektrum des Schaltzeitsignals werden ebenfalls mittels Merkmalsextraktion zweite biometrische Referenzdaten bestimmt. Diese Verfahrensschritte können vorzugsweise auch mehrfach durchgeführt werden, und die jeweils bestimmten biometrischen Referenzdaten werden statistisch ausgewertet. Die ausgewerteten Daten werden anschließend als personenspezifische Referenzdaten verschlüsselt und abgespeichert. Die generierten biometrischen Referenzdaten können anschließend zur Personenverifikation und Personenidentifikation bei einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Die generierten personenspezifischen Referenzdaten werden beispielsweise in einem Mikrochip eines Personalausweises, in einem Mikrochip einer Kreditkarte, in einer Berechtigungsmagnetkarte oder in einer beliebigen Speichereinheit eines Computers abgelegt. Bei der Generierung der biometrischen Referenzdaten wird vorzugsweise zusätzlich ein von der Person stammendes Sprechsignal akustisch erfasst und entsprechende Schallsignaldaten erzeugt. Beispielsweise kann die betreffende Person bei einer Bank oder einer Behörde unter Aufsicht eine Unterschrift leisten und gleichzeitig oder an schließend ihren eigenen Namen sprechen. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit können zusätzlich auch die bei der Unterschriftsleistung auftretenden Schreibkräfte mittels der Drucksensorik erfasst und ausgewertet werden. Eine weitere Erhöhung der Sicherheit ergibt sich durch zusätzliche optische Erfassung der handgeführten Schreibbewegung, d.h. eine optische Erfassung der Positionsdaten der geleisteten Unterschrift. Der in 3 dargestellte Schreibstift erfasst sensorisch eine Vielzahl personenspezifischer Merkmale, insbesondere das Schriftbild der geleisteten Unterschrift, den beim Schreiben der Unterschrift auftretenden statischen und dynamischen Schreibdruck, das beim Schreiben der Unterschrift erzeugte Schreibgeräusch sowie zusätzlich das von der schreibenden Person gesprochene Wort, beispielsweise deren Name oder ein Passwort. Alle diese Daten werden zu biometrischen Referenzdaten verarbeitet und abgelegt. Dabei ist die Erkennungssicherheit und die Verfälschungssicherheit sehr hoch, da unterschiedlichste personenspezifische Merkmale sensorisch erfasst und ausgewertet werden. Zur Verifikation einer Person werden die durch das Schreibsystem generierten aktuellen biometrischen Daten mit den zuvor generierten und abgespeicherten biometrischen Referenzdaten der Person verglichen, um festzustellen, ob die aktuellen biometrischen Daten mit gespeicherten biometrischen Referenzdaten der Person weitgehend übereinstimmen. Bei einer hundertprozentigen Übereinstimmung handelt es sich allerdings vermutlich um eine Raubkopie der abgespeicherten Referenzdaten, und das biometrische Schreibsystem 1 gemäß der Erfindung gibt ein entsprechendes Warnsignal ab.That in the 1 to 3 illustrated biometric writing system 1 is versatile. The biometric writing system 1 can be used as a computer input device. In addition, the biometric writing system is suitable 1 as a voice input device, in particular as a voice recorder. A further application possibility is the identification and verification of a writing person by comparing currently obtained biometric data with stored biometric reference data of persons. When verifying a person, it is checked whether, for example, the given signature actually comes from the right person. For this purpose, the currently generated biometric data are compared with stored reference data of this person. The prerequisite for this is that first the person-specific biometric reference data of this person are generated. For this purpose, hand-held writing movements, which are carried out by this person under supervision, are recorded acoustically. The executive person signs, for example, under supervision with their signature, and the microphone 5 within the writing instrument detects the sound signals occurring during the writing noise. The recorded writing sounds are sent as sound signal data to the data processing unit 11 issued. The sound signal data is stored in memory 12 cached as digital sound time signals. Subsequently, by the data processing unit 11 a calculation of the associated frequency spectrum, for example by means of Fourier transformation. From the stored digital switching time signal first biometric reference data are determined by means of feature extraction. From the calculated and stored frequency spectrum of the switching time signal, second biometric reference data are also determined by means of feature extraction. These method steps can preferably also be carried out several times, and the respectively determined biometric reference data are statistically evaluated. The evaluated data are then encrypted and stored as person-specific reference data. The generated biometric reference data can then be used for person verification and person identification in a variety of applications. The generated person-specific reference data are stored, for example, in a microchip of an identity card, in a microchip of a credit card, in an authorization magnetic card or in any memory unit of a computer. In the generation of biometric Re Reference data is preferably additionally derived from the person originating speech signal acoustically and generates corresponding sound signal data. For example, the person concerned may sign under a bank or authority under supervision and at the same time or subsequently speak his own name. To further increase security, the typographical forces occurring during signature performance can also be detected and evaluated by means of the pressure sensor system. A further increase in security results from additional optical detection of the hand-held writing movement, ie an optical detection of the position data of the signature provided. The in 3 The stylus sensory records a variety of person-specific features, in particular the typeface of the signed signature, the static and dynamic writing pressure occurring when the signature is written, the writing noise generated when writing the signature, and additionally the word spoken by the person writing, for example their name or a password , All these data are processed and stored to biometric reference data. At the same time, the reliability of detection and the protection against tampering are very high, since a wide variety of person-specific features are detected and evaluated by sensors. To verify a person, the current biometric data generated by the writing system is compared with the person's previously generated and stored biometric reference data to determine if the current biometric data is broadly consistent with the person's stored biometric reference data. However, a 100% match is probably a pirated copy of the stored reference data, and the biometric writing system 1 According to the invention emits a corresponding warning signal.

Bei der Personenidentifikation werden die aktuellen biometrischen Daten mit gespeicherten biometrischen Referenzdaten einer Vielzahl von Personen verglichen und diejenige Person selektiert, deren biometrische Referenzdaten mit den aktuellen biometrischen Daten am besten übereinstimmen.at The person identification becomes the current biometric data with stored biometric reference data of a plurality of People compared and selected the person whose biometric Reference data best match current biometric data.

Neben der Personenverifikation und Personenidentifikation kann das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem zusätzlich auch zur Handschriftenerkennung und/oder Handskizzenerkennung eingesetzt werden. 4 zeigt schematisch die Schritte zur Handschriftenerkennung. Die beim Schreiben des Schreibstiftes 2 auf der Unterlage 3 beim Schreiben oder Skizzieren eines Zeichens, eines Wortes oder einer Wortfolge auftretenden Schreibgeräusche werden durch das Mikrofon 5 akustisch erfasst und in entsprechende Schallsignaldaten umgewandelt. Nach einer akustischen Signalverarbeitung erfolgt eine Codierung. Die erzeugten Schallsignaldaten werden als digitales Schallzeitsignal zwischengespeichert, und anschließend wird das zugehörige Frequenzspektrum aus den Schallsignaldaten mittels Fourier-Transformation berechnet.In addition to person verification and personal identification, the biometric writing system according to the invention can additionally be used for handwriting recognition and / or hand sketch recognition. 4 schematically shows the steps for handwriting recognition. The while writing the pen 2 on the pad 3 When writing or sketching a character, a word or a word sequence occurring writing noise is through the microphone 5 recorded acoustically and converted into corresponding sound signal data. After an acoustic signal processing, a coding takes place. The generated sound signal data are buffered as a digital sound-time signal, and then the associated frequency spectrum is calculated from the sound signal data by means of Fourier transformation.

In einem weiteren Schritt werden erste aktuelle akustische Daten aus der Schallintensität des digitalen Schallzeitsignals mittels Merkmalsextraktion zur Datenreduktion bestimmt. Aus dem berechneten Frequenzspektrum des Schallzeitsignals werden ebenfalls mittels Merkmalsextraktion aktuelle zweite akustische Daten bestimmt. Auch dieser Schritt dient vor allem der Datenreduktion. Aus den akustischen Daten werden schließlich eine Folge von Merkmalsvektoren berechnet, und diese berechneten Merkmalsvektoren werden mit gespeicherten personenspezifischen Referenzmerkmalsvektoren in einem Mustervergleich verglichen. Es wird daraufhin eine Folge von Referenzmerkmalsvektoren, die von den jeweiligen Merkmalvektoren die geringste Abweichung aufweisen, selektiert. Aus der Folge selektierter Referenzmerkmalsvektoren werden mittels statistischer, konnektionistischer und wissensbasierter Verfahren das geschriebene Zeichen, das geschriebene Wort oder die geschriebene Wortfolge ermittelt.In In a further step, the first current acoustic data is output the sound intensity of the digital sound-time signal by means of feature extraction for data reduction certainly. From the calculated frequency spectrum of the sound time signal are also using feature extraction current second acoustic Data determined. This step also serves primarily to reduce data. The acoustic data eventually becomes a sequence of feature vectors and these calculated feature vectors are stored with Person-specific reference feature vectors in a pattern comparison compared. It then becomes a sequence of reference feature vectors, the least deviation from the respective feature vectors have selected. From the sequence of selected reference feature vectors through statistical, connectionist and knowledge-based methods the written sign, the written word or the written one Word sequence determined.

Bei den statistischen Verfahren handelt es sich beispielweise um Hidden-Markow-Modelle zur Erkennung eines größeren Vokabulars. Bei den konnektionistischen Verfahren werden vor allem neuronale Netzwerkmodelle zur Erkennung eines begrenzten Vokabulars eingesetzt. Bei den wissensbasierten Verfahren handelt es sich beispielsweise um Fuzzy-Logic-Modelle. Die Referenzmerkmalsvektoren werden bei der Stellung des Schreibsystems systemspezifisch und vor dem Einsatz des Systems personenspezifisch durch wiederholtes handschriftliches Schreiben eines Trainingstextes erzeugt und abgespeichert. Über längere Einsatzzeiten werden die Referenzmerkmalsvektoren der Person adaptiv und automatisch über neu geschriebene Zeichen und Wörter aktualisiert. Alle Verfahren basieren auf akustischen Modellen von Zeichen, Buchstaben, Silben und Wörtern des Vokabulars einer Sprache in Lautschrift. Die Lautschrift des Vokabulars einer Sprache wird durch Lautelemente, d.h. kurze, lautliche Einheiten (Allophone) des Schreibgeräusches gebildet. Jedes Wort des Vokabulars wird als Folge von Allophonen gespeichert. Die akustischen Modelle ermitteln aus dem Vokabular in Lautschrift mehrere Wortkandidaten, die mit der größten Wahrscheinlichkeit zu der akustischen Symbolfolge gehören. Die Wahrscheinlichkeit für jedes Wort wird dabei über die HMM (Hidden-Markow-Modelle) oder die Neuro-Fuzzy-Systeme bestimmt. Der wahrscheinlichste Wortkandidat wird über eine Schwellenwertentscheidung oder über ein Wortfolgestatistikmodell bzw. Sprachmodell bestimmt. Das ermittelte Zeichen wird anschließend beispielsweise als formatierter Text oder als handschriftlicher Text ausgegeben. Zur Erhöhung der Erkennungssicherheit wird vorzugsweise zusätzlich das geschriebene Zeichen oder Wort durch die Person ausgesprochen und durch das Mikrofon akustisch erfasst. Daneben werden die Positionsdaten der handgeführten Schreibbewegung optisch erfasst. Eine weitere Erhöhung der Sicherheit wird erreicht durch Erfassung der beim Schreiben des Wortes auftretenden Schreibdruckdaten.The statistical methods are, for example, hidden Markov models for recognizing a larger vocabulary. In the connectionist methods, neural network models are used in particular to detect a limited vocabulary. The knowledge-based methods are, for example, fuzzy logic models. In the position of the writing system, the reference feature vectors are generated and stored in a person-specific manner by repeated handwritten writing of a training text in a system-specific manner and before the system is used. Over longer periods of use, the person's reference feature vectors are adaptively and automatically updated using newly written characters and words. All methods are based on acoustic models of characters, letters, syllables and words in the vocabulary of a language in phonetic transcription. The phonetic notation of the vocabulary of a language is formed by sound elements, ie short, allophones of the writing noise. Each word of the vocabulary is stored as a sequence of allophones. The acoustic models determine, from the vocabulary in phonetic transcription, several word candidates that are most likely to belong to the acoustic symbol sequence. The probability for each word is determined by the HMM (Hidden Markow models) or the neuro-fuzzy systems. The most likely word candidate is determined via a threshold decision or via a word sequence statistics model or language model. The identified character is then, for example, as a formatted text or as a hand written text. To increase the reliability of detection, the written character or word is preferably additionally pronounced by the person and recorded acoustically by the microphone. In addition, the position data of the hand-held writing movement are optically detected. A further increase in security is achieved by detecting the writing pressure data occurring when writing the word.

Die durch das erfindungsgemäße Schreibsystem 1 generierten personenspezifischen Referenzdaten können zur Ermittlung psychologischer und oder physiologischer Merkmale der Person ausgewertet werden. Insbesondere kann mittels des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems 1 das Auftreten neuromotorischer Bewegungsstörungen einer Person erkannt werden. Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem eignet sich somit zur Diagnose psychologischer und/oder physiologischer Merkmale sowie zur Diagnose neuromotorischer Bewegungsstörungen der Person.The through the writing system according to the invention 1 generated personal reference data can be evaluated to determine psychological and / or physiological characteristics of the person. In particular, by means of the biometric writing system according to the invention 1 the occurrence of neuromotor movement disorders of a person are detected. The biometric writing system according to the invention is therefore suitable for the diagnosis of psychological and / or physiological features as well as for the diagnosis of neuromotor movement disorders of the person.

5 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystem 1 mit einem optoakustischen Feedback für die schreibende Person. Von dem Schreibstift 3 werden die gewonnenen biometrischen Daten an einen lokalen Rechner 20 übertragen, der über Leitungen 35a, 35b der schreibenden Person über einen Bildschirm 36a und einen Lautsprecher 36b ein optoakustisches Feedback gibt. In dieser Konfiguration eignet sich das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem 1 als System zur Therapie von Bewegungsstörungen der Person. Aufgrund des optoakustischen Feedbacks kann die Person, die möglicherweise eine neuromotorische Bewegungsstörung aufweist, wieder schreiben lernen. 5 shows a particularly preferred embodiment of the biometric writing system according to the invention 1 with an optoacoustic feedback for the person writing. From the pen 3 The obtained biometric data is sent to a local computer 20 transmitted via lines 35a . 35b the person typing on a screen 36a and a speaker 36b there is an optoacoustic feedback. In this configuration, the biometric writing system according to the invention is suitable 1 as a system for the treatment of movement disorders of the person. Due to the optoacoustic feedback, the person who may have a neuromotor movement disorder can learn to write again.

Ein weiteres interessantes Anwendungsgebiet besteht in dem Einsatz des biometrischen Schreibsystems 1, wie es in 5 dargestellt ist, als Schulungssystem zum Erlernen von Schreiben. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem 1 als Schulungssystem zum Erlernen einer Sprache, insbesondere einer Fremdsprache. Die lernende Person kann beispielsweise ein Wort auf der Unterlage 4 schreiben, und der in dem Schreibstiftgehäuse 3 integrierte Lautsprecher gibt das Wort in der korrekten Aussprache der Fremdsprache wieder. Durch ein Lernprogramm für Schüler oder Menschen mit Koordinationsschwierigkeiten, beispielsweise Schlaganfallpatienten, können vorgegebene Zahlen oder Zeichen, die auf der Unterlage 4 angebracht sind, durch die Person mit dem Schreibstift nachgezeichnet werden. Beispielsweise kann ein Schüler eine vorgegebene Zahl oder ein Zeichen auf der Unterlage 4 nachzeichnen und erhält ein optoakustisches Feedback. Für Menschen mit Koordinationsschwierigkeiten ist mittels der Schreibdruckfassung eine Dokumentation ihres Lernfortschritts möglich. Für Kinder ist es mittels des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems 1, wie es in 5 dargestellt ist, möglich, in einfacher Weise das Schreiben des Alphabets zu erlernen. Darüber hinaus sind Fertigungsübungen, Bewusstmachungsübungen und Imitationsübungen möglich.Another interesting application is the use of the biometric writing system 1 as it is in 5 is shown as a training system for learning writing. In particular, the biometric writing system according to the invention is suitable 1 as a training system for learning a language, especially a foreign language. For example, the learner may say a word on the pad 4 Write, and in the pen housing 3 integrated speaker reproduces the word in the correct pronunciation of the foreign language. Through a learning program for students or people with coordination difficulties, such as stroke patients, given numbers or characters on the pad 4 are attached by the person to be traced with the pen. For example, a student may have a predetermined number or character on the pad 4 trace and receive an optoacoustic feedback. For people with coordination difficulties, a documentation of their learning progress is possible by means of writing pressure. For children it is by means of the biometric writing system according to the invention 1 as it is in 5 is shown, it is possible to easily learn to write the alphabet. In addition, production exercises, awareness exercises and imitation exercises are possible.

6 zeigt das Verhalten des erfindungsgemäßen Schreibsystems 1 beim Schreiben auf unterschiedlichen Unterlagen. Die 6a, 6b zeigen das aufgenommene Zeitschallsignal bei unterschiedlichen Schreibgeschwindigkeiten auf einer Kartonoberfläche und auf einem Schreibpapierblock. Dabei wird in dem dargestellten Beispiel ein Strich mit wachsender Geschwindigkeit auf dem Karton und dem Schreibpapierblock gezogen. Die 6c, 6d zeigen die zugehörigen Frequenzspektren. 6 shows the behavior of the writing system according to the invention 1 when writing on different documents. The 6a . 6b show the recorded time signal at different writing speeds on a cardboard surface and on a writing paper block. In the example shown, a line is drawn at increasing speed on the cardboard and the writing paper block. The 6c . 6d show the corresponding frequency spectra.

Die 7 zeigt ein Zeitschallsignal, das beim dreifachen Schreiben des Buchstabens "a" bei dem Schreiben des Schreibstiftes auf einem Schreibblock mittels des erfindungsgemäßen biometrischen Schreibsystems 1 generiert wird. Wie man 7 entnehmen kann, ist das Schallzeitsignal sehr gut wiederholbar bzw. reproduzierbar, so dass der Buchstabe "a" spezifisch erkannt werden kann.The 7 shows a time-sound signal, the triple writing the letter "a" in the writing of the pen on a writing pad by means of the biometric writing system according to the invention 1 is generated. How one 7 can be, the sound-time signal is very well repeatable or reproducible, so that the letter "a" can be specifically recognized.

8 zeigt ebenfalls ein Zeitschallsignal, das beim dreifachen Schreiben eines Buchstabens "b" erzeugt wird. Auch der Buchstabe "b" weist einen charakteristischen Schallzeitsignalverlauf auf. 8th also shows a time-signal generated when writing a letter "b" three times. The letter "b" also has a characteristic sound-time waveform.

Die 9a zeigt Amplitudenfrequenzsignale im Zeitverlauf für den Buchstaben "a", und die 9b zeigt Amplitudenfrequenzsignale zum Schreiben des Buchstabens "b" im Zeitverlauf.The 9a shows amplitude frequency signals over time for the letter "a", and the 9b shows amplitude frequency signals for writing the letter "b" over time.

Die 10a, 10b zeigen prinzipiell, wie die Amplitudenfrequenzlinien sich im Zeitverlauf dynamisch beim Schreiben eines Buchstabens, beispielsweise eines Buchstabens "a" verändern. Zum Zeitpunkt t0 setzt die schreibende Person den Stift auf (Anfangspunkt AP) und führt die Schreibbewegung durch. Das zum Zeitpunkt t0 bestehende Spektrum ändert sich dynamisch im Zeitverlauf. 10b zeigt die Änderung des Spektrums zum Zeitpunkt t0 zum Zeitpunkt t1.The 10a . 10b show in principle how the amplitude frequency lines change dynamically over time when writing a letter, for example a letter "a". At the time t0, the writing person sets the pen (starting point AP) and performs the writing movement. The spectrum existing at time t0 changes dynamically over time. 10b shows the change of the spectrum at time t0 at time t1.

Die 11 zeigen das dynamische Verhalten einiger Frequenzlinien beim Schreiben eines Buchstabens "a". Bei dem dargestellten Beispiel ergibt sich die beste Wiedergabe des Buchstabens "a" bei der Frequenzlinie f = 86,133 Hertz.The 11 show the dynamic behavior of some frequency lines when writing a letter "a". In the illustrated example, the best representation of the letter "a" is at the frequency line f = 86.133 hertz.

Die 12 zeigen das dynamische Verhalten einiger Frequenzlinien beim Schreiben eines Buchstabens "b". Die beste Wiedergabe des Buchstabens "b" liefert die Frequenzlinie f = 86,133 Hertz.The 12 show the dynamic behavior of some frequency lines when writing a letter "b". The best representation of the letter "b" provides the frequency line f = 86.133 hertz.

Das erfindungsgemäße Schreibsystem 1 kann derart ausgelegt werden, dass es die Frequenzlinien die handschriftlichen Zeichen in einem möglichst großen dynamischen Bereich mit großen Amplitudenwerten erfasst.The writing system according to the invention 1 can be designed such that it captures the frequency lines of the handwritten characters in the largest possible dynamic range with large amplitude values.

Das erfindungsgemäß biometrische Schreibsystem 1 weist eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten auf. Es kann einerseits als biometrisches Authentifizierungssystem zur Personenidentifikation und -verifikation eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Schreibsystem 1 eignet sich als Computereingabeeinrichtung als Ersatz für eine Computermaus oder Tastaturbefehle, insbesondere zur Passworteingabe. Ferner kann das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem 1 zur elektronischen Sprach- und Handschriftenerkennung eingesetzt werden. Ein weiteres umfassendes Anwendungsgebiet besteht auf dem Gebiet der biometrischen Diagnose und Therapie. Schließlich kann das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem 1 zu Schulungszwecken, beispielsweise zum Erlernen von Schreiben, Fremdsprachen oder zum Beheben von Koordinationsschwierigkeiten eingesetzt werden. Wichtige Einsatzgebiete des erfindungsgemäßen Schreibsystems ergeben sich im Bereich des E-Commerce, insbesondere im Internet, wie beispielsweise bei Banken, Handel und im Kreditkartenwesen. Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem 1 kann ferner als biometrisches System zur Personenzugangs- und Sicherheitskontrolle in allen Sicherheitsbereichen mit hoher Verfälschungssicherheit und geringen Fehlerraten eingesetzt werden. Weitere Einsatzmöglichkeiten bestehen im forensischen Einsatz in der Kriminalistik, beim Grenzschutz oder der Polizei. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem 1 zur Kommunikation zwischen Mensch und Maschine eingesetzt werden, insbesondere als Diktiergerät, oder zur verbalen und handgeschriebenen Maschinensteuerung.The biometric writing system according to the invention 1 has a variety of applications. It can be used as a biometric authentication system for personal identification and verification. The writing system according to the invention 1 is suitable as a computer input device as a replacement for a computer mouse or keyboard commands, especially for password entry. Furthermore, the biometric writing system according to the invention 1 used for electronic speech and handwriting recognition. Another broad field of application is in the field of biometric diagnosis and therapy. Finally, the biometric writing system according to the invention 1 be used for training purposes, for example to learn how to write, to learn foreign languages or to solve coordination difficulties. Important fields of application of the writing system according to the invention result in the field of e-commerce, in particular on the Internet, such as in banks, commerce and credit card issuance. The biometric writing system according to the invention 1 can also be used as a biometric personal access and security control system in all security areas with high tamper resistance and low error rates. Further uses exist in forensic use in criminalistics, border guards or the police. In addition, the biometric writing system according to the invention 1 used for communication between man and machine, in particular as a dictating machine, or for verbal and handwritten machine control.

Das erfindungsgemäße biometrische Schreibsystem 1, wie es in 1 bis 3 dargestellt ist, kann mit relativ geringem technischen Aufwand kostengünstig hergestellt werden, so dass sich weite Einsatzgebiet erschließen.The biometric writing system according to the invention 1 as it is in 1 to 3 is shown, can be produced inexpensively with relatively little technical effort, so that open up wide application.

11
biometrisches Schreibsystembiometric writing system
22
Schreibstiftpen
33
SchreibstiftgehäusePen housing
44
Unterlagedocument
55
Mikrofonmicrophone
66
Klangkörperorchestras
77
LuftschallkammerAirborne sound chamber
88th
Schalldämmungsoundproofing
99
Verschlusseinrichtungclosure device
1010
Leitungmanagement
1111
DatenverarbeitungseinheitData processing unit
1212
SpeicherStorage
1313
Leitungencables
1414
optische Sensoreinrichtungoptical sensor device
1515
Leitungencables
1616
Leitungencables
1717
Verschlüsselungseinheitencryption unit
1818
DatenübertragungsstreckeData transmission link
1919
DatenverarbeitungseinheitData processing unit
2020
lokaler Rechnerlocal computer
2121
SpeicherStorage
2222
Anzeigeeinrichtungdisplay
2323
Leitungmanagement
2424
Leitungmanagement
2525
Leitungmanagement
2626
Leseeinheitreader
2727
Steuerleitungcontrol line
2828
Aktoractuator
2929
Leitungmanagement
3030
Netzwerknetwork
3131
DatenbankDatabase
3232
Lautsprecherspeaker
3333
optische Sensoreinrichtungoptical sensor device
3434
Sensoreinrichtungsensor device
3535
Leitungmanagement
3636
akustische Feedback-Einrichtungenacoustic Feedback devices

Claims (30)

Biometrisches, akustisches Schreibsystem (1) mit: (a) einem Schreibstiftgehäuse (3) zur Durchführung handgeführter Bewegungen auf einer Unterlage (4); (b) mindestens einem in dem Schreibstiftgehäuse (3) integrierten Mikrofon (5) zur akustischen Erfassung von Schallsignalen, gekennzeichnet durch (c) eine Datenverarbeitungseinheit (11) zur Berechnung personenspezifischer biometrischer Daten in Abhängigkeit von erfassten Schallsignalen, die durch handgeführte Bewegungen des Schreibstiftgehäuses (3) auf der Unterlage (4) hervorgerufen werden.Biometric acoustic writing system ( 1 ) with: (a) a pen housing ( 3 ) for carrying out hand-guided movements on a support ( 4 ); (b) at least one in the pen housing ( 3 ) built-in microphone ( 5 ) for the acoustic detection of sound signals, characterized by (c) a data processing unit ( 11 ) for the calculation of person-specific biometric data as a function of detected sound signals generated by hand-guided movements of the pen housing ( 3 ) on the base ( 4 ). Biometrisches, akustisches Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Reibung des Schreibstiftes (2) auf der Unterlage (4) während der handgeführten Schreibbewegung ein akustisches Schreibgeräusch hervorgerufen wird, das als Körperschallsignal über den Schreibstift (2) und als Luftschallsignal über die Umgebungsluft an das Mikrofon (5) übertragen wird, wobei die Schreibunterlage (4) eine feste Unterlage ist, die eine bestimmte aufgeprägte Oberflächenrauhigkeit und Härte aufweist.Biometric, acoustic writing system according to claim 1, characterized in that by the friction of the pen ( 2 ) on the base ( 4 ) during the hand-held writing movement an acoustic writing sound is produced, which as structure-borne sound signal via the pen ( 2 ) and as an airborne sound signal via the ambient air to the microphone ( 5 ), the writing pad ( 4 ) is a solid support having a certain impressed surface roughness and hardness. Biometrisches, akustisches Schreibsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofon (5) zur Übertragung des Körperschallsignals mechanisch mit dem Schreibstift gekoppelt ist.Biometric acoustic writing system according to claim 2, characterized in that the microphone ( 5 ) is mechanically coupled to the transmission of the structure-borne sound signal to the stylus. Biometrisches, akustisches Schreibsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofon (5) zur Übertragung des Körperschallsignals mechanisch mit einem mit dem Schreibstift (2) verbundenen Klangkörper (6) gekoppelt ist.Biometric, acoustic writing system according to claim 2, characterized in that the microphone ( 5 ) for transmitting the structure-borne sound signal mechanically with one with the pen ( 2 ) connected sounding body ( 6 ) is coupled. Biometrisches, akustisches Schreibsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klangkörper (6) als ein Resonator für bestimmte Eigenfrequenzen ausgelegt ist.Biometric acoustic writing system according to claim 4, characterized in that the orchestra ( 6 ) is designed as a resonator for certain natural frequencies. Biometrisches, akustisches Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofon (5) in einer in dem Schreibstiftgehäuse (3) vorgesehenen Luftschallkammer (7) angeordnet ist, wobei die Luftschallkammer (7) als ein Resonator für bestimmte Eigenfrequenzen ausgelegt ist.Biometric acoustic writing system according to claim 1, characterized in that the microphone ( 5 ) in one in the pen housing ( 3 ) provided airborne sound chamber ( 7 ), wherein the airborne sound chamber ( 7 ) is designed as a resonator for certain natural frequencies. Biometrisches, akustisches Schreibsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofon (5) und der Resonator von einer Schalldämmung (8) umgeben sind, die zur Dämpfung von Umgebungsgeräuschen vorgesehen ist und Schallsignale nur über die Schreibmine durchlässt.Biometric acoustic writing system according to claim 6, characterized in that the microphone ( 5 ) and the resonator of a sound insulation ( 8th ) are surrounded, which is intended to attenuate ambient noise and transmits sound signals only on the write mine. Biometrisches, akustisches Schreibsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofon (5) bei geöffneter Gehäuseöffnung das durch die handgeführte Schreibbewegung hervorgerufene interne und externe Schreibgeräusch als Körper- und Luftschallsignal und/oder ein von einer Person stammendes Sprechsignal akustisch erfasst.Biometric acoustic writing system according to claim 6, characterized in that the microphone ( 5 ) with the housing opening open the caused by the hand-held writing movement internal and external writing noise as a body and airborne sound signal and / or originating from a person speech signal acoustically detected. Biometrisches, akustisches Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schreibunterlage (4) aus beliebigem Papier besteht.Biometric acoustic writing system according to claim 1, characterized in that the writing pad ( 4 ) consists of any paper. Biometrisches, akustisches Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Druck-Sensoreinrichtung vorgesehen ist, die in mindestens einer Raumrichtung den statischen und dynamischen Schreibdruck des auf der Unterlage aufgesetzten und handgeführten Schreibstiftes erfasst.Biometric, acoustic writing system according to claim 1, characterized in that in addition a pressure sensor device is provided, the static in at least one spatial direction and dynamic writing pressure of the patch on the pad and hand-held Pen recorded. Biometrisches Schreibsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensoreinrichtung (34) piezoelektrische, piezoresistive, magnetische Sensoren oder kraftsensitive elektrische Widerstände umfassen.Biometric writing system according to claim 10, characterized in that the pressure sensor device ( 34 ) comprise piezoelectric, piezoresistive, magnetic sensors or force-sensitive electrical resistors. Biometrisches Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (11) in dem Schreibstiftgehäuse (3) integriert ist.Biometric writing system according to claim 1, characterized in that the data processing unit ( 11 ) in the pen housing ( 3 ) is integrated. Biometrisches, akustisches Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (11) zur biometrischen Merkmalsgewinnung und ferner zur Rekonstruktion handgeschriebener Zeichen und Texte aus den erfassten Schall- und Drucksignalen vorgesehen sind.Biometric, acoustic writing system according to claim 1, characterized in that the data processing unit ( 11 ) are provided for the biometric feature extraction and also for the reconstruction of handwritten characters and texts from the detected sound and pressure signals. Biometrisches Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schreibstiftgehäuse (3) eine Verschlüsselungseinheit (17) zur Verschlüsselung von biometrischen Referenzdaten vorgesehen ist.Biometric writing system according to claim 1, characterized in that in the pen housing ( 3 ) an encryption unit ( 17 ) is provided for the encryption of biometric reference data. Biometrisches Schreibsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datenspeicher zum Abspeichern von biometrischen Referenzdaten und von Daten handgeschriebener Zeichen, Texte und gesprochener Sprache vorgesehen ist.Biometric writing system according to claim 1, characterized characterized in that a data memory for storing biometric Reference data and data of handwritten characters, texts and spoken language is provided. Biometrisches Schreibsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die biometrischen Referenzdaten durch die Datenverarbeitungseinheit (11) aus den beim Schreiben und Sprechen mindestens eines Zeichens oder Wortes erfassten Schall- und Drucksignaldaten berechnet und in einem Referenzdatenspeicher abgelegt werden, wobei zusätzlich biometrische Referenzdaten eines Fingerprintsensors (39) durch die Datenverarbeitungseinheit (11) berechnet und in dem Referenzdatenspeicher abgelegt werden.Biometric writing system according to claim 15, characterized in that the biometric reference data are processed by the data processing unit ( 11 ) are calculated from the sound and pressure signal data acquired during the writing and speaking of at least one character or word and stored in a reference data memory, wherein additionally biometric reference data of a fingerprint sensor ( 39 ) by the data processing unit ( 11 ) and stored in the reference data memory. Biometrisches Schreibsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (11, 19) die berechneten aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten zu deren Verifizierung und Identifikation vergleicht.Biometric writing system according to one of the preceding claims, characterized in that the data processing unit ( 11 . 19 ) compares the calculated current biometric data with the stored biometric reference data for their verification and identification. Biometrisches Schreibsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (11; 19) bei weitgehender Übereinstimmung der aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten Referenzdaten ein Identifikations- bzw. Verifikationsanzeigesignal erzeugt.Biometric writing system according to claim 17, characterized in that the data processing unit ( 11 ; 19 ) generates an identification or Verifikationsanzeigesignal when the current biometric data with the stored reference data is largely consistent. Biometrisches Schreibsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, das die Datenverarbeitungseinheit bei (11; 19) vollständiger Übereinstimmung der aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten die aktuellen biometrischen Daten als Raubkopie der gespeicherten Referenzdaten erkennt und ein Warnsignal erzeugt.Biometric writing system according to claim 18, characterized in that the data processing unit at ( 11 ; 19 ) fully matches the current biometric data with the stored biometric reference data, recognizes the current biometric data as pirated of the stored reference data and generates a warning signal. Biometrisches Schreibsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit den gespeicherten Referenzdaten einer über die handschriftliche Eingabe identifizierten oder verifizierten Person aktuell geschriebene, einfache Zeichen und Wörter rekonstruiert werden.Biometric writing system according to one of the preceding Claims, characterized in that with the stored reference data one over the handwritten input identified or verified person currently written, simple characters and words are reconstructed. Verfahren zur Generierung von personenspezifischen biometrischen Referenzdaten mit den folgenden Schritten: (a) Akustisches Erfassen von handgeführten Schreibbewegungen, die mit einem Schreibstift (2) auf einer Unterlage (4) beim Schreiben eines Zeichens, eines Wortes oder einer Wortfolge durch eine Person durchgeführt werden, und Erzeugen entsprechender Schallsignaldaten; (b) Speichern der erzeugten Schallsignaldaten als digitales Schall-Zeitsignal; (c) Gleichzeitige Erfassung von Schreibdruck-Signaldaten für Schreibdruck, die von dem Schreibstift auf mindestens einen Drucksensor übertragen werden; (d) Speichern der erzeugten Drucksignaldaten als digitale Zeitsignale; (e) Berechnen von Frequenzspektren als Spektrogramm aus den gespeicherten zeitsegmentierten Schall- und Druck-Zeitsignalen mittels schneller Fouriertransformation; (f) Bestimmen von Amplituden-Zeitsignalen ausgewählter Frequenzen zur Erfassung der Amplitudendynamik in dem Spektrogramm der Schall- und Druckzeitsignale; (g) Berechnen eines zugehörigen Frequenzspektrums aus den ausgewählten Amplituden-Zeitsignalen mittels schneller Fouriertransformation; (h) Bestimmen von ersten biometrischen Daten mittels Merkmalsextraktion aus der Schallintensität der digitalen Zeitsignale; (i) Bestimmen von zweiten biometrischen Daten mittels Merkmalsextraktion aus den Druck-Zeitsignalen; (j) Bestimmen von dritten biometrischen Daten mittels Merkmalsextraktion aus den berechneten Frequenzspektren der akustischen Amplituden-Zeitsignale; (k) Bestimmen von vierten biometrischen Daten mittels Merkmalsextraktion aus den berechneten Frequenzspektren der Amplituden-Zeitsignale der dynamischen SchreibdruckdatenA method of generating person-specific biometric reference data comprising the steps of: (a) Acoustic sensing of hand-held Write movements that are performed with a pen ( 2 ) on a base ( 4 ) when writing a character, word or phrase by a person, and generating corresponding sound signal data; (b) storing the generated sound signal data as a digital sound-time signal; (c) simultaneously detecting writing pressure signal data for writing pressure transmitted from the pen to at least one pressure sensor; (d) storing the generated pressure signal data as digital time signals; (e) calculating frequency spectra as a spectrogram from the stored time-segmented sound and pressure time signals by means of fast Fourier transformation; (f) determining amplitude-time signals of selected frequencies for detecting the amplitude dynamics in the spectrogram of the sonic and print time signals; (g) calculating an associated frequency spectrum from the selected amplitude time signals by means of fast Fourier transformation; (h) determining first biometric data by means of feature extraction from the sound intensity of the digital time signals; (i) determining second biometric data by means of feature extraction from the pressure-time signals; (j) determining third biometric data by means of feature extraction from the calculated frequency spectra of the amplitude-time acoustic signals; (k) determining fourth biometric data by means of feature extraction from the calculated frequency spectra of the amplitude-time signals of the dynamic writing pressure data Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Trainingsphase biometrische Referenzdaten und in einer Arbeitsphase die aktuellen biometrischen Daten aus den akustischen Schreibsignaldaten und den Schreib-Druckdaten für entsprechende Zeichen, Skizzen oder Worte bestimmt und abgespeichert werden. Method according to claim 21, characterized that in a training phase biometric reference data and in a Working phase the current biometric data from the acoustic write signal data and the write-print data for corresponding ones Characters, sketches or words are determined and stored. Verfahren nach PA21 zur Verifikation und Identifikation einer Person mit den folgenden Schritten: (a) Vergleichen der aktuellen biometrischen Daten mit gespeicherten biometrischen Referenzdaten der Person zur Verifikation, ob die aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten der Person weitgehend übereinstimmen; (b) Vergleichen der aktuellen biometrischen Daten mit gespeicherten biometrischen Referenzdaten einer Vielzahl von Personen zur Identifikation, ob die aktuellen biometrischen Daten mit den gespeicherten biometrischen Referenzdaten einer der gespeicherten Personen weitgehend übereinstimmen.Method according to PA21 for verification and identification a person with the following steps: (a) Compare the current biometric data with stored biometric reference data the person to verify if the current biometric data largely match the person's stored biometric reference data; (B) Compare the current biometric data with stored ones biometric reference data of a large number of persons for identification, whether the current biometric data is stored with the biometric Reference data of one of the stored persons largely match. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein von der Person stammendes Sprachsignal akustisch erfasst und entsprechende Schallsignaldaten erzeugt werden.Method according to claim 22, characterized in that that in addition a voice signal originating from the person is detected acoustically and corresponding sound signal data are generated. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die biometrischen Daten aus den Sprachsignaldaten in Kombination mit den Schreibsignaldaten zur Verifikation und Identifikation ausgewertet werden.Method according to claim 23, characterized that the biometric data from the speech signal data in combination evaluated with the write signal data for verification and identification become. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein von der Person stammender Fingerprint über einen in der Schreibstifthülle integrierten taktilen Sensor erfasst und entsprechende biometrische Fingerprintdaten erzeugt werden.Method according to claim 22, characterized in that that in addition a fingerprint derived from the person via an integrated in the pen cover tactile sensor and corresponding biometric fingerprint data be generated. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die biometrischen Daten aus den Schreibsignaldaten und den Sprachsignaldaten in Kombination mit den Fingerprintdaten zur Verifikation und Identifikation ausgewertet werden.Method according to claim 23, characterized that the biometric data consists of the write signal data and the Speech signal data in combination with the fingerprint data for verification and Identification to be evaluated. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einer akustischen Handschriftenerkennung gewonnenen Zeichen oder Worte mit biometrischen Daten aus den Schreibsignalen, Sprachsignalen oder Fingerprint zur Verifikation und Identifikation ausgewertet werden. Method according to one of the preceding claims 23 to 27, characterized in that the obtained from an acoustic handwriting recognition Characters or words with biometric data from the writing signals, Speech signals or fingerprint evaluated for verification and identification become. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine akustische Handschriftenerkennung und die Spracherkennung in ein und demselben Schreibsystem integriert und die Verfahren zur Texterkennung miteinander kombiniert werden.Method according to Claim 24, characterized that an acoustic handwriting recognition and speech recognition integrated in one and the same writing system and the procedures for Text recognition can be combined with each other. Verwendung des biometrischen Schreibsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 20 zur Erkennung neuromotorischer Bewegungsstörungen einer Person.Use of the biometric writing system according to one of the claims 1 to 20 to detect a person's neuromotor movement disorders.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0410313D0 (en) 2004-05-08 2004-06-09 Rolls Royce Plc A device and method for use in the verification of handwriting
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE420170C (en) * 1922-07-06 1925-10-19 Klaxon Ges M B H Electric signal horn
DE3228968A1 (en) * 1982-08-03 1984-02-09 Friedrich Dr. phil. 8000 München Hagemeyer Device for generating, detecting, processing and displaying written symbols
US5546565A (en) * 1993-06-21 1996-08-13 Casio Computer Co., Ltd. Input/output apparatus having a pen, and method of associating and processing handwritten image data and voice data
DE19856296A1 (en) * 1998-12-07 2000-06-15 Bosch Gmbh Robert Telecommunication terminal with character recognition
WO2001043058A1 (en) * 1999-12-08 2001-06-14 Unipen Ag Pen and a method for clearly identifying a user for a certain application
DE10019165A1 (en) * 2000-04-12 2001-10-18 Arman Emami Portable digital pen for data input, recording and processing, especially for text input and processing, is able to work with text or data written down on all manner of surfaces, even the back of a hand or on someone's trousers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE420170C (en) * 1922-07-06 1925-10-19 Klaxon Ges M B H Electric signal horn
DE3228968A1 (en) * 1982-08-03 1984-02-09 Friedrich Dr. phil. 8000 München Hagemeyer Device for generating, detecting, processing and displaying written symbols
US5546565A (en) * 1993-06-21 1996-08-13 Casio Computer Co., Ltd. Input/output apparatus having a pen, and method of associating and processing handwritten image data and voice data
DE19856296A1 (en) * 1998-12-07 2000-06-15 Bosch Gmbh Robert Telecommunication terminal with character recognition
WO2001043058A1 (en) * 1999-12-08 2001-06-14 Unipen Ag Pen and a method for clearly identifying a user for a certain application
DE10019165A1 (en) * 2000-04-12 2001-10-18 Arman Emami Portable digital pen for data input, recording and processing, especially for text input and processing, is able to work with text or data written down on all manner of surfaces, even the back of a hand or on someone's trousers

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