DE19928946A1 - Arrangement for acquiring fingerprint data has sensor and data compression forming module connected via serial or parallel interface to data processing unit that decompresses fingerprint data - Google Patents

Arrangement for acquiring fingerprint data has sensor and data compression forming module connected via serial or parallel interface to data processing unit that decompresses fingerprint data

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Abstract

The arrangement has a sensor (16) consisting of a linear row of sensor elements. The sensor and a data compression circuit are combined into a module (10) that is connected via a serial or parallel interface to a data processing unit (12) that converts compressed fingerprint data received from the module into decompressed fingerprint data. An Independent claim is also included for a method of acquiring fingerprint data.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Aufnahme von Fingerabdruck-Daten mittels eines Sensors, der aus einer linearen Zeile von Sensorelementen besteht. The invention relates to an arrangement and a method for receiving fingerprint data by means of a sensor which consists of a linear row of sensor elements.

Zur Aufnahme von Fingerabdruck-Daten sind flächige Fingerabdruck- Sensoren bekannt, in denen eine Vielzahl von Sensorelementen in einer quadratischen oder rechteckigen Matrix angeordnet ist. For receiving fingerprint data flat fingerprint sensors are known in which a plurality of sensor elements in a square or rectangular matrix is ​​arranged. Die Verbreitung derartiger Sensoren ist aber wegen des mit der großen Anzahl von Sensorelementen verbundenen hohen Aufwandes begrenzt. The distribution of such sensors is limited because of the large number of sensor elements associated high costs.

Bekannt sind ferner zeilenförmige Fingerabdruck-Sensoren, über die die Fingerkuppe bewegt wird, um ihre Fläche in aufeinanderfolgenden Zeilen abzutasten. Also known are line-shaped fingerprint sensor over which the fingertip is moved to scan its surface, in successive lines. Die zeilenweise abgenommenen Fingerabdruck-Daten müssen anschließend durch eine geeignete Datenverarbeitung zu einem Matrixbild zusammengesetzt werden. The row-wise removed fingerprint data must then be assembled by any suitable data processing to a matrix image. Bei einer solchen Abtastung fällt eine hohe Datenrate an, da die zeilenweise gewonnenen Fingerabdruck- Daten nur erfolgreich zu einem Matrixbild zusammengesetzt werden können, wenn die abgetasteten Streifen einander überlappen und der Datenstrom somit redundante Daten enthält. In such scanning, a high data rate drops, since the line-wise obtained fingerprint data can only be successfully assembled into a matrix image if the scanned strips overlap each other and the data stream thus contains redundant data.

In der Praxis wird ein Fingerabdruck-Sensor regelmäßig getrennt von einer leistungsfähigen Datenverarbeitungseinrichtung angeordnet sein, beispielsweise an einer Tastatur, einem Bedien- oder Zeigergerät oder einem beliebigen Eingabegerät für die Berechtigungs- und Identitäts prüfung. In practice, a fingerprint sensor is regularly separated be arranged, for example on a keyboard, a control or pointing device, or any input device for the authorization and verification of identity of an efficient data processing device. Ein solches Gerät ist üblicherweise über eine serielle Schnittstelle mit einer Datenverarbeitungsanlage (PC) verbunden. Such a device is usually connected via a serial interface with a data processing system (PC). Übliche serielle Schnittstellen haben aber eine begrenzte Bandbreite, die eine Verwendung von zeilenförmigen Fingerabdruck-Sensoren mit großem Datenstrom nicht zuläßt. but usual serial interfaces have a limited bandwidth which does not permit use of line-shaped fingerprint sensors with a large data stream. Zwar kann der Datenstrom durch Begren zung der zugelassenen Abtastgeschwindigkeit sowie durch Verminderung der Auflösung reduziert werden, jedoch führen diese Maßnahmen zu einem unbefriedigenden Abtastergebnis. Although the data stream by Begren Zung of approved scanning speed as well as by reducing the resolution can be reduced, but these measures lead to an unsatisfactory scan result.

Durch die Erfindung werden eine Anordnung und ein Verfahren zur Aufnahme von Fingerabdruck-Daten mittels eines zeilenförmigen Sensors geschaffen, die bei geringem Gesamtaufwand eine hohe Qualität des Abtastergebnisses sichern. The invention provides an arrangement and a method for receiving fingerprint data using a line-shaped sensor can be provided to secure the high quality of the scanning result with low total costs. Gemäß der Erfindung ist der Sensor mit einem Datenkompressions-Schaltkreis zu einem Modul zusammengefaßt, das über eine vorzugsweise serielle Schnittstelle mit einer Datenverarbei tungseinheit verbunden ist, die von dem Modul empfangene komprimierte Fingerabdruck-Daten programmgesteuert in dekomprimierte Fingerabdruck- Daten umsetzt. According to the invention, the sensor having a data compression circuit is combined to form a module that is connected to processing unit via a preferably serial interface with a Datenverarbei, received from the module compressed fingerprint data programmatically into decompressed fingerprint data reacted. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß zum einen typische Fingerabdruck-Daten bei Anwendung geeigneter Kompressionsver fahren, insbesondere der Lauflängen-Kodierung, zu einer erheblichen Reduktion des Datenstromes führen und daß zum anderen für die Durch führung einer solchen Datenkompression Schaltkreise verwendet werden können, die mit geringem Aufwand zu verwirklichen sind. The invention is based on the finding that drive to a typical fingerprint data using suitable Kompressionsver, especially the run-length encoding, lead to a considerable reduction of the data stream and that the other circuits can be used for the implementing of such a data compression are to be achieved with little effort. Die Rekon struktion des Matrixbildes aus den komprimierten Fingerabdruck-Daten erfordert hingegen einen hohen Verarbeitungsaufwand, der aber von üblichen Datenverarbeitungsgeräten leicht programmgesteuert bewältigt werden kann. The recon constructive tion of the matrix image from the compressed fingerprint data, however, requires a large amount of processing that can be managed but easily programmatically conventional computers. Die Erfindung sieht somit auf der sendenden Seite der seriellen Schnittstelle eine kostengünstige Hardware-Lösung vor, die auf der anderen Seite der Schnittstelle durch einen Software-basierten Ansatz vervollständigt wird und so mit geringem Aufwand zu einer hohen Qualität des Abtastergebnisses führt. The invention thus provides on the sending side of the serial interface before a low-cost hardware solution that is completed on the other side of the interface by a software-based approach and so with little effort leads to a high quality of the scanning.

Bei sicherheitsrelevanten Anwendungen, die regelmäßig vorliegen, wenn Fingerabdruck-Daten benötigt werden, erfolgt die Übertragung der komprimierten Fingerabdruck-Daten über die serielle Schnittstelle vorzugsweise in verschlüsselter oder verzerrter Form. In safety-related applications that are present on a regular basis when fingerprint data are needed to transmit the compressed fingerprint data via the serial interface, preferably in encrypted or distorted mold. Auch diese Verschlüsselung oder Verzerrung kann in dem Modul mittels geeigneter Schaltkreise, also Hardware-basiert, erfolgen. These encryption or distortion can be carried out in the module by means of suitable circuits, so hardware-based. Die Entschlüsselung bzw. Entzerrung der Daten erfolgt in der Datenverarbeitungseinheit wiederum programmgesteuert. The decryption or rectification of data occurs in the data processing unit in turn programmatically.

Sowohl für die Datenkompression als auch für die Verschlüsselung der zu übertragenden Daten können bekannte Verfahren eingesetzt werden. Both for data compression and for the encryption of data to be transmitted known methods can be used. Bei vielen bekannten Verschlüsselungsverfahren wird eine Zufallszahl benötigt, die von der sendenden zu der empfangenden Seite übertragen wird. In many known encryption method, a random number is required, which is transmitted from the transmitting to the receiving side. Auch ein Zufallszahlen-Generator läßt sich einfach durch einen Schaltkreis verwirklichen, der bei der bevorzugten Ausführungsform ebenfalls in dem Modul integriert ist. Also, a random number generator can be easily realized by a circuit, which is also integrated in the preferred embodiment in the module.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Die einzige Figur dieser Zeichnung ist ein Block schaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung zur Aufnahme von Finger abdruck-Daten. The single figure of this drawing is a block diagram showing the arrangement according to the invention for receiving fingers footprint data.

Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus einem Modul 10 und einer Datenverarbeitungseinheit 12 . The arrangement according to the invention consists of a module 10 and a data processing unit 12th Das Modul 10 ist mit der Datenverarbei tungseinheit 12 über eine serielle Verbindung 14 verbunden. The module 10 is connected to the Datenverarbei processing unit 12 through a serial connection fourteenth

Das Modul 10 enthält einen zeilenförmigen Fingerabdruck-Sensor 16 . The module 10 includes a line-shaped fingerprint sensor sixteenth Der Fingerabdruck-Sensor 16 besteht aus einer Zeile oder mehreren paral lelen, linearen Zeilen von Sensorelementen. The fingerprint sensor 16 is composed of a row or a plurality of paral Lelen linear lines of sensor elements. Der Fingerabdruck-Sensor 16 ist an einen Pufferspeicher 18 vom Typ FIFO angeschlossen, aus dem die Daten in der Reihenfolge des Einlesens ausgegeben werden können. The fingerprint sensor 16 is connected to a buffer memory 18 of the FIFO type, from which the data can be output in the order of reading. Ein Taktgenerator 20 gibt ein Taktsignal sowohl an den Fingerabdruck- Sensor 16 als auch an den Pufferspeicher 18 ab. A clock generator 20 outputs a timing signal to both the fingerprint sensor 16 and to the buffer memory 18th Die aus dem Puffer speicher 18 ausgelesenen Daten werden in einem speziellen Kodier schaltkreis 22 einer Lauflängen-Kodierung zur Datenreduktion unterzogen. The 18 read data from the buffer memory are subjected to a special coding circuit 22 of a run-length encoding for data reduction. Die Lauflängen-Kodierung ist im Falle von Fingerabdruck- Daten besonders effizient, weil eine Häufung von gleichwertigen Datenwerten vorkommt. The run-length encoding is particularly efficient in the case of fingerprint data because an accumulation of equivalent data values ​​occurs. So sind die Bereiche zwischen benachbarten Fingerabdruck-Linien gleichmäßig hell, die Linien selbst weitgehend gleichmäßig dunkel. Thus, the regions between adjacent fingerprint lines are uniformly bright, the lines themselves largely uniformly dark. Durch diese Form der Kodierung wird der vom Fingerabdruck-Sensor 16 gelieferte Datenstrom in einem hohen Maße reduziert. This form of encoding of the data stream provided by the fingerprint sensor 16 is reduced to a great extent.

Die von dem Kodierschaltkreis 22 abgegebenen, komprimierten Fingerab druck-Daten werden dann in einem Verschlüsselungsschaltkreis 24 unter Verwendung einer von einem Zufallsgenerator 26 gelieferten Zufallszahl verschlüsselt. The output from the encoder circuit 22, compressed fingerprint pressure data is then encrypted in an encryption circuit 24 by using a random number supplied by a random 26th Die von dem Verschlüsselungsschaltkreis 24 abgegebenen, komprimierten und verschlüsselten Fingerabdruck-Daten werden dann über eine USB-Schnittstellenschaltung auf die serielle Verbindung 14 gege ben. The output from the encryption circuit 24, compressed and encrypted fingerprint data is then ben gegeüber a USB interface circuit to the serial connection fourteenth

Die Datenverarbeitungseinheit 12 kann ein herkömmlicher Rechner vom Typ PC sein und enthält eine USB-Schnittstellenschaltung 30 . The data processing unit 12 may be a conventional computer type PC and includes a USB interface circuit 30th In der Zeichnung angedeutet sind weitere herkömmliche Bestandteile eines Rechners vom Typ PC, insbesondere ein Bus 32 , eine zentrale Prozessor einheit (CPU) 34 , ein Arbeitsspeicher (RAM) 36 und ein Massenspeicher 38 (P). Indicated in the drawing, other conventional ingredients of a computer type PC, in particular a bus 32, a central processing unit (CPU) 34, a random access memory (RAM) 36 and a mass storage 38 (P). Diese Datenverarbeitungseinheit 12 verfügt über reichlich Verarbeitungskapazität, um mittels eines vom Massenspeicher 38 eingelesenen Programms die über die serielle Verbindung 14 übertra genen verschlüsselten und komprimierten sowie mit einer Zeilenmarkie rung versehenen Fingerabdruck-Daten zu entschlüsseln, zu dekomprimie ren und schließlich unter Verwendung der Zeilenmarkierung in ein Matrixbild des abgetasteten Fingerabdrucks umzusetzen. This data processing unit 12 has ample processing capability to the decrypting by a read from the mass storage 38 program via the serial connection 14 trasmitted encrypted and compressed as well tion with a Zeilenmarkie provided fingerprint data, reindeer to dekomprimie and finally using the line marking in a implement matrix image of the scanned fingerprint.

Alternativ wird die Schnittstellenschaltung als herkömmliche Parallel- Port-Schaltung ausgebildet, die bei geringem Aufwand über eine noch akzeptable Bandbreite verfügt. Alternatively, the interface circuit is designed as a conventional parallel port circuit that has at low expense over a still acceptable range.

Claims (8)

1. Anordnung zur Aufnahme von Fingerabdruck-Daten mittels eines Sensors, der aus einer linearen Zeile von Sensorelementen besteht, dadurch gekennzeichnet , daß der Sensor mit einem Datenkompressions- Schaltkreis zu einem Modul zusammengefaßt ist, das über eine serielle oder parallele Schnittstelle mit einer Datenverarbeitungseinheit verbunden ist, die von dem Modul empfangene komprimierte Fingerab druck-Daten programmgesteuert in dekomprimierte Fingerabdruck-Daten umsetzt. 1. An arrangement for receiving fingerprint data by means of a sensor which consists of a linear row of sensor elements, characterized in that the sensor is combined with a data compression circuit to a module which is connected via a serial or parallel interface with a data processing unit is received from the module compressed fingerprint pressure data programmatically into decompressed fingerprint data reacted.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenkompression auf Lauflängen-Kodierung beruht. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the data compression based on runlength encoding.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Modul ferner ein Verschlüsselungs-Schaltkreis enthalten ist, der den komprimierten Datenstrom verschlüsselt, und die Datenver arbeitungseinheit den verschlüsselten Datenstrom programmgesteuert entschlüsselt. 3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that in the module further comprises an encryption circuit is included that encrypts the compressed data stream, and the movement of such data processing unit decrypt the encrypted data stream programmatically.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Modul ferner ein Zufallszahl-Generator enthalten ist, der wenigstens eine zur Verschlüsselung des komprimierten Datenstroms verwendete Zufallszahl erzeugt. 4. The arrangement according to claim 3, characterized in that in the module further comprises a random number generator is included, which generates at least one random number used for encryption of the compressed data stream.
5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die komprimierten Daten zeilenweise und jeweils mit einer Zeilenmarkierung über die serielle Schnittstelle übertragen werden. 5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the compressed data is line-wise and are each transmitted with a line tag via the serial interface.
6. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle eine serielle USB-Schnittstelle ist. 6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the interface is a USB serial interface.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schnittstelle eine parallele Schnittstelle ist. 7. An arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the interface is a parallel interface.
8. Verfahren zur Aufnahme von Fingerabdruck-Daten mittels eines Sensors, der aus einer linearen Zeile von Sensorelementen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Sensor zeilenweise gelieferten Fingerabdruck-Daten unter Verwendung eines Schaltkreises komprimiert werden, daß die so komprimierten Daten mit einer Zeilenmarkierung über eine insbesondere serielle Schnittstelle zu einer Datenverarbeitungs einheit übertragen werden und daß die über die serielle Schnittstelle empfangenen komprimierten Fingerabdruck-Daten programmgesteuert in dekomprimierte Fingerabdruck-Daten umgesetzt werden. 8. A method for receiving fingerprint data by means of a sensor which consists of a linear row of sensor elements, characterized in that the row-wise supplied by the sensor fingerprint data is compressed by using a circuit that the thus compressed data with a row marker unit are transmitted via a serial interface and in particular to a data processing and that the data received via the serial interface compressed fingerprint data programmatically converted into decompressed fingerprint data.
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