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Analysenvorrichtung für Fingerabdrücke Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf die Erkennung von besonderen Mustern eines Figerabdruckes innerhalb einer
gegebenen Fläche, und mehr im einzelnen auf ein System für die automatische Lieferung
einer Anzeige der Lage und Orientierung von besonderen Elnzelheiten eines Fingerabdruckes.
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Während kriminelle Dellkte in den Vereinigten Staaten und in anderen
Ländern Emmer häufiger werden, und angesichts der Tatsache, daß das Personal zur
Durchsetzung der öffentlichen Ordnung im abnehmen begriffen ist, ergab sich die
Notwendigkeit der Erwägung der automatischen Verarbeitung großer Mengen von Daten,
die gesammelt werden müssen. Ein Gebiet jüngsten Intensses war das der automatischen
Verarbeitung von FingerabdrUcken, Wenige Tatsachen werden genügen, um diese Tatsache
zu belegen, Das Federal Bureau of Investigation (FBI) in den Vereinigten Staaten
von Amerika besitzt eine Fingerabdruckkartei, die aus 182 Millionen Fingerabdruckkarten
besteht, wobei jede Fingerabdruckkarte zehn Fingerabdrücke enthält. Es gibt auf
der ganzen Welt etwa 13000 Büros, die dem FBI Fingerabdruckkarten liefern, und das
FBI erhält über 27500 Anfragen pro Tag. In seinem Washingtoner Büro besitzt das
FBI allein 1000 Leute, deren
Aufgabe es ist, Fingerabdruckkarten
zu suchen und zu klassifizieren. Das California Bureau of Criminal Identificstion
and Investigation besitzt eine Akte, die aus ungefähr 5 5.00 000 Fingerabdruckkarten
besteht,und erhält mehr als 95 000 Anfragen pro Monat. Das New York State Idenfication
and Intelligence System besitzt eine Akte von über 1 300 000 Fingerabdruckkarten
und erhält mehr als 200 000 Anfragen pro Jahr. Diese Zahlen allein dienen bereits
dazu, die Größe der Aufgabe des Lesens und Klassifizierens von Fingerabdrücken zum
Zwecke der Identifikation und der Übereinstimmung aufzuze Andere Gebiete würden
von einer Vorrichtung für die automatische Lesung von Fingerabdrücken ebenfalls
profitieren. Z.B. ist Die Wirtschaft der Vereinigten Staaten heute auf dem Kreditsystem
und die Verwendung von Kreditkarten aufgebaut. Jedoch werden über 1 Million Dollar
pro Jahr verloren, weil verlorene oder gestohlene Kreditkarten verwendet werden.
Mit einem automatischen Fingerabdruckleser und Korrelator könnte viel von diesem
besei tigt werden. Jede Kreditkarte könnte so eingestellt werden, deß bei ihrer
Ei führung in eine Maschine eine zentrale Speicheraktet automatisch die Akte des
Kreditkartenbesitzers lokalisieren würde. die seipe Fingerabdruckaufzeichnungen
enthalten würde Dann würde lediglich der Finger des Kreditkartenbesitzers auf ein
Glas od. dgl. aufgesetzt,, ein automatischer Leser konnte die Fingerabdrücke lesen
und die Information einem Korrelationssystem zuführen, das feststellen würde, ob
der Fingerabdruck des Kreditkartenbesitzers mit dem Fingerabdruck in der Akte des
Kreditkartenbesitzers übereinstimmt. Mit hilfe eines automatischen Lese- und Korrelationsgerätes
könnte dies in wenigen Sekunden geschehen.
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Wegen der Wichtigkeit dieses Problems wurden in den lotzten Jahren
zahlreiche Vorschläge für den automatischen Fingerabdruckleser und Aufzeichner gemacht.
Viele dieser vorgeschlagenen Systeme lokalisieren Fingerabdruckeizelheiten, wie
z.B. Rillenendungen oder Verästelungen, da sich die Verwendung von Fingerabdruckeinzelheiten
als Mittel für die sichere und legale Identifizierung in der Praxis bewährt hat.
Da die automatische Erkennung von besonderen Einzelheiten grundsätzlich ein Problem
aer Mustererkennung ist, erscheint es infolgedessen eine ein fache Sache zu sein,
ein automatisches System für die Erkennung eines derartigen Merkmals zu schaffen.
Jedoch ist die Erkennung von derartigen Einzelheiten durch zahlreiche Faktoren kompliziert,
wie z.B. : 1. Die besonderen Einzelheiten treten in beliebigen Ausrichtungen auf;
2, Es gibt Veränderungen in der Rillenbreite und im Abstand zwischen den Rillenzentren;
3. Es gibt zahlreiche eingegebene Defekte bei allen Fingerabdrücken, wie z.B. Narben,
Warzen usw.; 4. An den Grenzen von Fingerabdrücken und Narben treten falsche Rillenendungen
auf; und 5. Die Qualität von Fingerabdrücken verändert sich stark bezüglich Kontrast
und Deutlichkeit. Infolgedessen waren in praktisch alle Fällen die vorgeschlagenen
Systeme entweder zu kompliziert, zu unwirksam oder überhaupt nicht arbeitsfähig.
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Z.B. wurde vergeschlagem. einen großen Computer zu verwenden, um die
Abtastung eines Fingerabdrucks entlang einigen vorbestimmten Mustern zu steuern
und die sich ergebenden komplexen elektrische Signale zu speichern. Nachfolgend
wurde das Muster, um den Fingerabdruck zu identifizieren, abgetastet werden müssen,
und das sich ergebende komplexe elektrische Signal mit entsprechenden Signalen in
den Speichern des Computers vergl-ichen werden. Obwohl diese Lösung durchaus arbeiten
könnte,
hat es doch den eingegebenen Nachteil aller Massendatenverarbeitungssysteme,
ausserdem hat es den Nachteil, daß eine ausserordentlich komplizierte und kostspielige
Einrichtung erforderlich ist.
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Ein anderer vorgeschlagener Lösungsversuch war der, Hologrammverfahren
zu verwenden, bei dem zwei Fingerabdrücke miteinander verglichen werden können,
oder die Lage von besonderen Einzelheiten in einem Fingerabdruck identifiziert werden
können, indem gleichzeitig ein unbekannter Fingerabdruck und eine bekannte Maske
mittels kohärenten Laserlichtes beleuchtet wurde, und indem die Stellen der Übereinstimmung
bestimmt wurden. Wegen der Kompliziertheit und der kleinen Einzelheiten, die in
einem typischen Fingerabdruck vorhanden sind, war es jedoch nicht möglich, ein derartiges
System zuverlässig arbeiten zu lassen Zahlreiche andere Versuche sind vorgeschlagen
worden, bei denen @ein Fingerabdruck entlang einem vorbestimmten Muster abgetastet
wurde, um die Stelle von besonderen Einzelheiten in dem Finger abdruck zu finden,
worauf diese Stellen ausgelesen und für Klassifikations- oder Korrelationszwecke
ausgelesen und/oder gespeichert werden können. Jedoch mussten alle bekannten Systeme
einen ompromiss schliessen zwischen den Anforderungen der Genauig keit und den Nachteilen
der Kompliziertheit. Mit anderen Worten, um ein System zu schaffen, das eine genaue
Anzeige einer Stelle eines besonderen Merkmales erzeugen konnte, war es bisher notwendig,
eine ausserordentlich komplizierte Ausrüstung vorzusehen. Auf der anderen Seite
war es notwendig, ein hohes Ausmass von falschen Anzeigen zuzulassen, wenn eine
verhältnismässig einfache und zuverlässige Ausrüstung benutzt werden sollte.
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Das US-Patent 3 050 711 verwendet einen Kathodenstrahlabtaster, ordnet
aber Übertragerelemente um eine Vielzahl von Kreisen an Es ist daher unmöglich,
mit diesem Lösungsweg Abtastungen von verhältnismässig kleinen Kreisen an irgendeiner
Stelle dieses Übertragers zu erhalten, um eine Charaktererkennung der Art zu erhalten,
die bei der Fingerabdruckanalyse benötigt wird, Wenn man berücksichtigt, daß der
Durchmesser eines Kathodenstrahls in der Größenordnung von 0,025 mm (0,001 inches)
liegt, kann man verstehen, warum es unmöglich ist, helle und dunkle Punkte auf irgendeiner
Stelle des hier verwendeten Übertragers zu erkennen, und zwar infolge der praktischen
Ausdehnung des Übertragers selbst, der grösser ist, als die zu erkennenden Einzelheiten
innerhalb der Grenzen einer jeden Übertragerfläche.
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Das US-Patent 3 112 468 zeigt ein Charaktererkennungssystem, aber
die hier gewählte polare Abtastung ist eine insgesamt polare Abtastung des gesamten
Charakters oder Musters. Dieser Stand der Technik besitzt keine Einrichtungen für
die nachfolgende Anordnung des Strahls des Kathodenstrahlpunktabtasters an Koordinatenstellen
entlang rechtwinkligen Achsen, einschliesslich Einrichtungen für die aufeinanderfolgende
Abtastung des Musters an jeder dieser Koordinatenstellen mit Hilfe einer Mehrzahl
von Abtastungen, wobei jede Abtastung aus einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden
polaren Abtastungen besteht, die polare Radien von unterschiedlicher Größe aufweisen,
um eine Vielzahl von Teilen einer jeden Koordinatenstelle abzutasten, die benötigt
wird, um eine hohe Auflösung für die Fingerabdruckanalyse oder für die Einzelheitenvorrichtung
zu erhalten.
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Das US-Patent 2 838 602 befasst sich zwar mit der Analyse von Zeichen,
ist aber nicht in der Lage, die Anorderungen für die
Fingerabdruckanalyse
zu erfüllen. Es lehrt keine Speicherung von digitalen Daten für jeden Punkt einer
jeden polaren Abtastung an jeder XY-Koordinatenstelle, und versagt auch mit Hinblick
auf die Notwendigkeit: der Schaffung von Einrichtungen für den aufeinanderfolgenden
Vergleich von Daten zur Erkennung einer vorbestimmten Beziehung zwischen entsprechenden
Punkten einer jeden polaren Abtastung. Weiterhin liefert dieses Patent keine Einrichtungen
für die Bestiüimung der Winkelausrichtung einer vorbestimmten Musterbeziehung mit
Bezug auf eine normale Achse.
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Die US--Patente 3 370 271, 3 293 604, 3 234 513, 3 496 541 lehren
offenbar Ausführungsformen von linearen Abtastsystemen. Ein ausschliesslich lineares
Abtastsystem ist nicht geeignet für Fingerabdruckanalyse, diese erfordert die Aufeinanderfolge
von immer kleiner werdenden Gebieten von polaren Abtastungen.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein System für die automatische
Anzeige der stellung-und der winkelmässigen Orientierung eines spezifizierten Kennzeichens
eines Fingerabdruckes geliefert. Das vorgeschlagene System ist grundsätzlich sehr
einfach und kann mit vorhandenen, im Handel sofort erhältlichen elektronischen Komponenten
aufgebaut werden. Das vorliegende Syatem kann verwendet werden, um jede Art von
Kennzeichen zu erkennen.
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wie z.B. Rillenendungen und/oder Verzweigungen, wie es gerade gewünscht
wird. Das System wird soviele spezifizierte Einzelheiten wie möglich mit einem Minimum
von falschen Alarmen erkennen.
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Kurz gesagt, arbeitet die vorliegende Fingerabdruckkennzeichnungsleseeinrichtung
mittels der aufeinanderfolgenden Beobachtung
von kleinen Bereichen
eines Fingerabdruckes, wobei ein liegender Punktabtaster verwendet wird, um an jeder
Stelle ein elektrisches Analogsignal abzuleiten, das das Muster an dieser Stelle
anzeigt. Das so abgeleitete Analogsignal wird in digitale Form umgesetzt und zeitweilig
in einem kleinen Speicher gespeichert, der eine Vielzahl von Speicherelementen aufweist.
Das Signal in dem Speicher wird dauernd durch jedes der Speicherelemente zirkuliert,
um die Erkennung von Einzelheiten zu unterstützen, unabhängig von ihrer Winkelausrichtung.
Schliesslich wird des Auftreten von besonderen Zeichen erkannt. indem der Zustand
von ausgewählten Speicherelementen abgefühlt wird. Eine autematische Kontraststeuerschaltung
passt den Erkennungaprozess als eine Funktion der örtlichen Qualität des Figerabdruckbildes
an, um die Wahrscheinlichkeit der Erkennung von Zeichen bei Abdrücken von verbältnismässig
schlechter Qualität zu erhöhen.
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Dieses System enthält ein Gerät zur Unterdrückung der Erkennung von
falschen Rillenendungen bei gebrochenen Rillen, die Erkennung von Endungen von Rillen
an den Fingerabdruckgrenzen oder die Endungen von Rillen, die von Narben erzeugt
werden, und wenn es gewünscht wird, die Existenz von Narben usw. zu erkennen, können
die Rillenendungen, die von Narben verursacht sind, erkannt und für die spätere
Verarbeitung aufgezeichnet werden Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein System für die Erkennung von besonderen Mustern zu schaffen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung
einer neuen Fingerabdruckeinzelheitenleseeinrichtullg.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung
eines Sytc-ins zur Erkennung der Stellung und der Orientierung von besonderen Einzelbeiten
in einem Fingerabdruck.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer
Fingerabdruckeinzelheitenleseeinrichtung, in der ein digitalisiertes Bild des Fingerabdruckes
in einem zeitweiligen Speicher gespeichert wird, und in dem das Bild in dem Speicher
gedreht wird, um die Erkennung von Einzelheiten zu unterstützen, die eine belidige
winklige Ausrichtung besitzen.
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Ein noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fingerabdruckeinzelbeitenleseeinrichtung
zu schaffen, die eine automatische Kontraststeuereinrichtung aufweist, im eine Anpassung
der örtlichen Qualität eines Fingerabdruckbildes zu ermöglichen Eine noch andere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Fingerabdruckeinzelheitenleseeinrichtung,
die mittels vorhandener sofort erhältlicher elektronischer Komponenten aufgebaut
werden kann.
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Weitere Vorteile und Anwendungswöglichkeiten der Erfindung ergeben
sich aus der beiliegenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels sowie aus der folgenden
Beschreibung.
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Es zeigt: Fig. 1 ein Blockdiagramm der vorliegenden Fingerabdruckeinzelheitenleseeinrichtung,
Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung des Vorliegenden Abtastverfahrens, Fig. 3 eine
auseinandergezogene Ansicht eines Teiles eines Fingerabdrucks zur Darstellung des
Zusammenhangs mit dem vorliegenden Abtastmuster,
Fig, 4 eine schematische
Darstellung eines beispielhaften Schaltschemas der Radiensteuerkomponenten, Fig.
5 ein Wellenformdigramm, das die Ausgangswellenformen von abgestimmten Schaltkreisen,
die Eingangswellenfor, die Zeitsteuerimpulse für die ausgewählten Kreise und beispielhafte
Wellenformen, die für die zahlreichen Kreise geliefert werden, die als Eingänge
zu den horizontalen und vertikalen Verstärkern geliefert werden, Fig. 6 ein schematisches
logisches Diagramm der Schaltung für den Abtastereignisgenerator, Fig. 7 ein Zustandsübergangsdiagramm
der Kreisfunktionen, die von dem Abtastereignisgenerator geliefert werden, Fig.
8 ein transparentes Teil, das kantenbeleuchtet ist, wobei das transparente Teil
dazu dient, daß ein Finger darauf aufgesetzt wird, um so den Fingerabdruck dieses
Fingers direkt abzutasten; die Kantenbeleuchtung dieses Teils oder dieser Linse
wird benutzt, um eine Streuung des von den Kanten des Fingerabdrucks reflektierten
Lichtes zu liefern, und Fig. 9 ein Videosystem, das mit dem Abtaster verbindbar
ist, um Karten mit Fingerabdruckmustern zu besichtigen oder herzustellen.
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Die vorgeschlagene Fingerabdruckeinzelheitenleseeinrichtung besteht
gemäss Fig. 1 aus einer Eingabevorrichtung 1, die z.B.
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aus einer manuell betätigten Fingerabdruckkarte besteht, einer Abtasteinrichtung
2, die z.B. aus einem Flugpunktabtaster bestehen kann und aus einem Fotovervielfacher
für die Abtastung des gesamten Fingerabdruckes, ein Teil zu einer Zeit, um an jeder
Stelle ein analoges Signal abzuleiten, das das Muster an
dieser
Stelle anzeigt, einen Quantisierer und eine zugehörige Kontraststeuerung 3, die
mit dem Ausgang der Abtasteinrichtung 2 verbunden ist, um das Analogsignal in eine
digitale Form umzusetzen, einen zeitweiligen Speicher 4, der z.B. aus einer Vielzahl
von digitalen Schieberegistern bestehen kann, um Abtastungen von jedem kleinen Bereich
eines Fingerabdrucks zeitweilig zu speichern, wobei diese digitale Darstellung durch
die Schieberegister so hindurchläuft, daß die Erkennung von spezifizierten Einzelheiten
ermöglicht wird, unabhängig von irgendwelchen, möglicherweise vorhandenen winkelförmigen
Orientierungen, Weiterhin ist eine Entscheidungslogik 5 mit dem Gedächtnis 4 verkoppelt,
um die Zustände von ausgewählten Stufen der Schieberegister abzufiihlen, ein Ausgangsregister
6, um einen digitalen Ausgang zu liefern; der die Stellung und die winklige Orientierung
des erkannten Kennzeichens anzeigt, und zugehörige elektronische Schaltung 7 für
die Steuerung des gesamten Systems, Eine Fingerabdruckkarte 10 kann in das vorliegende
System manuell eingeführt werden, oder in irgendeiner gewünschten Weise behandelt
werden, so daß der Fingerabdruck unterhalb des Flugpunktabtasters 20 und dem Forovervielfacher
24 angeordnet ist. Die Genauigkeit der Anordnung ist nicht wichtig, da es keine
Anforderungen für die Aufzeichnung der absoluten Koordinaten der erkannten Einzelheiten
gibt. Unter Steuerung der Schaltung 7 bewirkt der Flugpunktabtaster 20, daß ein
Lichtstrahl 21 die Fingerabdruckkarte 10 abtastet. Ein geeignete Linse 22 kann zwischen
dem Flugpunktabtaster 20 und der Fingerabdruckkarte 10 vorgesehen sein, um den Strahl
21 auf einen Punkt von vorbestimmter Grösse zu fokussieren. Das Abtasten den Fingerabdruckkarte
10 wird auf zwei Arten erreicht. Die erste, XY-Betriebsart, schiebt den Strahl 21
digital von Punkt zu Punkt entlang einem
typischen Rastermuster
um Inkrementgrössen von jeder gewünschten Grösse. Z.B. kann es 600 Stufen in der
X-Richtung und 500 Stufen in der Y-Richtung geben, so daß eine Gesamtzahl von 300
000 einzelnen Stellen auf dem Fingerabdruck abgetastet werden. Die Koordinaten für
jeden Satz von Beobachtungen werden automatisch durch die Steuereinrichtung 7 erzeugt;
wie im folgenden noch genauer geschildert werden wird.
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In Fig. 2 ist gezeigt, daß an jeder Stelle der Strahl 21 einem zweiten,
einem polaren Abtastmodus unterliegt. Jeder Strahlp-Lunkt wird veranlasst, eine
kleine kreisförmige Fläche des Fingera@-drucks entlang einer Vielzahl von konzentrischen
Kreisen abzutasten. Entsprechend einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung
wi.rd der Strahlpunkt veranlasst, entlang drei konzentrischen kreisförmigen Wegen
zu laufen, die mit h, B und C bezeichnet sind, und zwar in dieser Folge. Während
jeder polaren Abtastung wird die kreisförmige Fläche des Fingerabdruckes beobachtet,
ein kleiner Teil zur Zeit, wobei dieser kleine Teil z.B.
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in Fig. 2 mit 1 bis 32 bezeichnet sind. Das von dem Fingerabdruck
10. reflektierte Lich-t kann durch eine Linse 23 auf einer Fotovervielfacherröhre
24 abgebildet werden, die auf einer Leitirng 25 ein elektrisches Analogsignal liefert,
daß das auf der Fingerabdruck karte 10 innerhalb des schmalen kreisförmigen Bereichs
enthaltende Muster anzeigt Das Analogsignal auf der Leitung 25 wird gleichzeitig
einem Quantisierer 30 und einer Kontraststeuerschaltung 31 zugeführt. Bei einer
Ausführungsform vergleicht der Quantisierer 30 das Analogsignal auf der Leitung
25 mit einem gegebenen Schwellwert und erzeugt eine binäre Eins, wenn der analoge
Signalpegel oberhalb des Schwellwertes liegt, und eine binäre Null, wenn der analoge
Signapegel unterhalb des Schwellwertes liegt.
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Jedoch ist dieses in keiner Weise ein notwendiges Merkmal der
vorliegenden
Erfindung. Es können zahlreiche Schwellwertoegel verwondet werden, und das analoge
Signal kann an jeder der Stellen 1 bis 32 in ein digitales Signal umgesetzt werden,
des zwei oder mehr Bits aufweist. Aus Einfachheitsgründen wird jedoch die vorliegende
Erfindung mit einem Quantisierer 30 be schrioben, der einen einzigen festen Schwellwertpegel
besitzt, Mit anderen Woten, der Quantisierer ist ein Festsignalpegeldetektor. Wenn
das von der Fotovervielfacherröhre 24 erzeugte Signal unterhalb einer festen Spannungshöhe
liegt, erzeugt der Quantisierer einen Falschausgangsimpals. Wenn das von dem Fotevervielfacher
24 erzeugte Signal oberhalb der festen Spannung liegt, wird ein wahrer Ausgangsimpuls
erzeugt.
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Die Kontraststeuerung 31 passt die Hohe des Schwellwertes oder.
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der Schwellwerte in dem Quantisierer 250 als eine Funktion der örtlichen
Qualität d.es Fingerabdruckes an. Bes der Ausführungeforme- die einen festen Pegeldetektor
als Quantisierer 30 verwendet, wird die Kontraststeuerung 31 nicht benötigt. Das
sich eregebende digitale Signal wird einem vorübergehenden Speicher 4 zugeführt,
der eine Vielzahl von synchronisierten, zirkulierenden Schieberegistern 0, 41 und
42 aufweist, ein für jeden der abtastenden Kreise, unter der Steuerung eines Gattersteuerschaltkreises
43, das abwechselnd und aufeinanderfolgend die Schalter 44, 45 und 46 zwischen dem
Ausgang des Quantisierers 30 und den Eingängen der Schieberegister 40, i bzw. 42
schliest. Ein direkter und einfacher Synchronismus ins jeden dieser Register 40,
41 und 42 kann hergestellt werden, in dem die Periode eines jeden der Kreise A,
B und C mit der Zirkulationsperiode der Register in Übereinstimmung gebracht wird.
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Im allgemeinen besitzt dieses Register 40, 41 und 42 n-Stufen, wobei
n gleich der Anzahl der kleinen Teile ist, die auf jedem der Kreise A, B und C beobachtet
wird. In dem vorliegenden Beispiel besitzt jedes der Register 40 bis 42 32 Speicherelemente
und ist in der Lage, 32 Abtastungen entsprechend den 32 einzelnen Positionen einer
jeder Kreisabtastung zu speichern, da jede kreisförmige Abtastung in 32 getrennte
Stellungen aufgeteilt ist.
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Für den Fall, daß der Ausgang des Quantisierers 30 ein Zwei oder Mehrbit-Digitalsignal
ist, würden die Register 40 bis 42 eine entsprechende Anzahl von parallelen Kanälen
aufweisen.
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Nach-dem 96 Abtastungen in den Registern 40, 41 und 42 geladen sind,
kreisen die Bitmuster weiter hinten durch die Register.
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Dies bewirkt, daß das Fingerabdruckmuster mit Bezug auf die Entscheidungslogik
5 rotiert, die mit den Registern 40, 41 und 42 in einer Weise verbunden ist, die
im folgenden deutlicher werden wird. Während das Muster einmal herumdreht, werden
32 binäre Entscheidungen (Ja-Nein) gemacht. Eine Ja-Entscheidung bewirkt, daß der
Inhalt des Ausgangsregisters 6 die X-und Y-Koordinaten des Abtastpunktes, wie auch
die Winkelorientierung des erkannten Kennzeichens ausgelesen wird. Naeh Beendigung
des Entscheidungszyklus wird der verkodete Ausgang für eine Übertragung zur Verfügung
gestellt, wenn eine Erkennung auftritt.
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Die vorliegende Fingerabdruckeinzelheitenleseeinrichtung ist in der
Lage, jede besondere Art von Einzelheiten zu lokalisieren und zu identifizieren,
wie z.B. Rillenendungen Verzweigungen und dergleichen. Sie ist auch in der Lage,
aimultan irgendeine Anzahl von Kennzeichenarten oder irgendeine Kombination davon
zu erkennen. Aus Erläuterungsgründen wird hier jedoch nur die
Erkennung
von Rillenendungen beschrieben und die Art der Erweiterung des System auf andere
Art von Kennzeichen werden später diskutiert.
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In Fig. 3 ist ein vorgrößerter Teil eines Fingerabdruckes 10 gezeigt,
der eine erste und eine zweite ununterbrochene Linie 11 bzw. 12 zeigt, entsprechend
zu Fingerabdruckrillen, und eine Linie 13, die dem Rillenende entspricht. Die in
Fig. 3 gezeigt Skala ist die gleiche, wie in Fig. 2 gezeigt, zeigt das Gebiet, das
innerhalb einer polaren Abtastung des Flugpunktabtasters 20 umfasst wird. Entsprechend
der vorliegenden Erfindung könnte eine derartige Rillenendung dadurch erkannt werden,
daß für eine derartige Einzelheit gewisse vorhersehbare Zustände existiere, Z.B.
wird, wie in Fig. 3, ein Rillenende dadurch gekennzeichnet, daß der Flugpunktabtaster
20 eine nahezu weisse Fläche an der ersten Stelle im Kreis A vorfinden wird, weiterhin
an der ersten Stelle im Kreis B und an der fünften und neunundzwanzigsten Stelle
im Kreis C. In ähnlicher Weise ist die Rillenendung dadurch gekennzeichnet, daß
der Flugpunktabtaster 20 ein dunkles Gebiet an der siebzehnten Stelle in jedem der
Kreise A, B und C antrifft.
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Obwohl die Rillenendung 13 irgendeine winklige Orientierung über die
vollen 3600 aufweisen kann, bleibt zusätzlich die relative Stellung der signifikanten
Abtastwellen die gleiche.
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Die vorliegende Erfindung verwendet diese Zusammenhänge, um besondere
Einzelheiten, wie z.B. Rillenendungen. wie sie in Fig.- 3 gezeigt sind, ausfindig
zu machen. Aus diesem Grunde wird der digitale Wert des Fingerabdruckmusters an
jedem der 72 Abtastpunkte im Kreis A in das Schieberegister 40 gespeichert, indem
der Schalter 44 geschlossen wird Die Daten im Register 40 werden dann fortlaufend
zirkuliert, während der digitale Wert des Finger
abdruckmusters
an jedem der 32 Abtastpunkten im Kreis B in das Register41 geladen wird, indem der
Schalter 45 geschlossen wird.
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Die Daten in den Registern 40 und 41 zirkulieren weiterhin, während
der digitale Wert des Fingerabdruckmusters an jedem der 32 A-btastpunkten im Kreis
C in das Schieberegister 42 geladen wird, indem der Schalter 46 geschlossen wird.
Nachdem alle 96 Abtastungen in die Register 40 bis 42 aufgenommen wurden, zi lieren
weiterhin die Bitmuster in jedem Register. Diese Dreh@ hat den Effekt, daß das in
Fig. 3 gezeigte Muster über die 3&ffi» rotiert. Die Erkennung des Vorhandenseins
eines Kennzeichens wird mittels der Entscheidungslogik 5 erreicht, die als Eingänge
die Zustände von ausgewählten Stufen in jedem der Schieberegister 40, 41 und 42
erhält. Mit anderen Worten, im Falle einer Rillenendung, wie sie in Fig. 3 gezeigt
ist, würde die Entscheidungslogik 5 zwei Eingänge von dem Register 40 erhalten,
die die erste und die eiebzchnte, Stufe darstellen, zwei Eingänge von den Registern
41, die die erste und die siebzehnte Stufe darstellen, und drei Eingänge Vom Register
42, die die fünfte, siebzehnte une neunundzwanzigste Stufe darstellen. Die Entscheidungslogik
5 fühlt das gleichzeitige Auftreten der geforderten Zustände dieser Stufen ab. Jedoch
ist es, wie oben herausgestellt wurde, nicht notwendig, daß die Rillenendung die
in Fig. 3 gezeigte Orientierung aufweist, da die fortlaufende Zirkulation des in
den Registern 40, 41 und 42 enthaltenden Musters den Effekt des fortlaufenden Rotierens
des Fingerabdruckmasters mit Bezug auf die feste Entscheidungslogik Eingänge hat.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Kennzeichen nurdann
erkannt, wenn seine Stellung (das Zentrum der Rillenendung) innerhalb einer vorbestimmten
Entfernung von dem Zentrum der Drei-Kroisabtastung liegt, wobei diese Entfernung
eine Funktion des
Punktdurchmessers und der Durchmesser der Kreise
A, B und C ist. Wenn eine Rillenendung innerhalb. des von eier dreikreisigen, polaren
Abtastung liegt, aber seine Position auss-erhalb der vorbestimmten Entfernung ist,
wird keine Erkennung gemacht. Jedoch wird dieses Kennzeichen zu einer nachfolgenden
Zeit erkannt werden, wenn sein Zentrum innerhalb der vorgeschriebenen Grensen liegt.
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Wenn die Entscheidungslogik 5 die Anwesenheit eines Kennzeichens erkennt,
wird ein Signal dem Ausgangsregister 6 zugeführt, das bewirkt, daß die X- und Y-Stellung
des Abtastpunktes zusammen mit der winkligen Orientierung des Kennzeichens gelesen
wird.
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Für den Fachmann wird nunmehr deutlich, daß die vorliegende Einrichtung
verwendet werden kann, um irgendeine Art von Kennzeichen zu erkennen, und daß das
Gerät gleichzeitig jede Anzahl und jede Kombination von Kennzeichen erkennen kann.
Mit anderen Worten, um irgendeine andere Art von Kennzeichen zu erkennen, muss dessen
Form zuerst festgestellt werden, so daß die Zustände bestimmt werden, die es charakterisieren.
Nachdem dies eimmal getan ist, ist es eine einfache Sache, die Stufen der Registe
40 bis 42 auszuwählen, deren kombinierte Zustände die Anwesenheit des Kennzeichens
signalisieren. Zusätzliche Entschidungslogikschaltungen können verwendet werden,
eine für jedes zu erkennende Kennzeichen, um die Zustände von diesen ausgewählten
Stufen in den Registern 40 bis 42 zu erkennen und die Anwesenheit des Kennzeichens
zu signalisieren. Die Ausgänge von allen diesen Entscheidungslogikschaltungen, die
in einfacher Weise aus UND- und NAND-Gattern bestehen können, können mit einem einzigen
ODER-Gatter verbunden werden, dessen Ausgang dem Ausgangsregister 6 zugeführt ist.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, siehe Fig. 1, wird
das Abtastmuster sowohl von Digi-tal- wi von Analog-Signalgeneratoren gesteuert,
die mittels eines Taktgebers 70 synchronisiert werden. Es sind Digitalverfahren
vorgesehen, um Signale zu erzeugen, die die Koordinaten X, Y des Abtastpunktes feststellen.
Analogschaltkreise erzeugen zwei sinusförmige Signale x, y, die gleich sind in Frequenz
und Amplitude, aber eine Phasendifferenz von 9Q aufweisen, und die verwendet werden,
um die Auslenkung des Elektronenstrahls in dem Zugpunktabtaster 20 um den Abtastpunkt
herum zu bewegen. Die Amplitude der sinusförmigen Signale kann drei unterschiedliche
Werte haben, um die Radien der Kreise A, B und C zu definieren.
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Die Aufeinanderfolge der gesamten Operation wird von einem Abtastereignisgenerator
71 gesteuert, der von dem Taktgeber 70 über einen Zähler 72 gesteuert wird. Der
Abtstereignisgenrator 71 erzeugt ein Signal Ix, das einem X-Zähler 73 zugeführt
wird, der in der Lage ist, z.B. bis zu 600 zu zählen, und dessen-Ausgang über einen
Summierverstärker 74 dem horizontalen Eingang des Flugpunktabtasters 22 zugeführt
wird, um die X-Koordinaten des Abtastpunktes zu steuern. Ix ist ein Digitalsignal,
das die Zählung des X-Zählers 73 inkrementiert. Wenn die Zählung im X-Zähler 73
600+1 erreicht, wird der X-Zähler 73 auf Null zurückgestellt und ein Signal Iy einem
Y-Zähler 75 zugeführt, der veranlasst wird, um eine Zählung voranzuschreiten. Der
Y-Zähler 75 kann z.B. bis zu 500 zählen. Der Ausgang des Y-Zählers 75 wird über
einen Summerverstärker 76 dem vertikalen Steuereingang des Flugpunktabtasters 20
zugeführt, um die Y-Koordinaten des Abtastpunktes zu steuern. Wenn der Y-Zähler
75 eine Zählung von 500+1 erreicht, wird er zusammen mit dem X-Zähler 73 auf Null
zurückgestellt. Die Werte von X bzw. Y, die in den Zählern 73 bzw. 75 enthalten
sind, werden einem X-Register/ und/einem Y-Register
61 im Ausgangsregister
6 zugeführt so daß der Augenblickswert der in den Zählern 73 und 75 enthaltenen
Zählung immer greifbar ist Das T-Signal steuert die Stellung der Schalter 44bis
46, wie auch die Abtastradien für den Flugpunktabtaster 20. Das Ix-Signal steuert
die lineare Stellung-des Flugpunktabtasters nach den ABC Polarabtastungen. Bei dieser
einfachsten Ausführungsform kann der Abtastgenerator 71 mittels einer Dekodierlogik,
wie z.B.
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als UND-Gatter ausgeführt sein. In diesem Fall werden die Zählzustände
des Zählers 72 in Signale T und Ix dekodiert. Z.B. wird bei der Zählung Eins ein
erstes T-Signal dekodiert, um den Schalter 44 zu schliessen, der z.B. ein Feldeffekttransistor
sein kann. Der Schalter verbleibt geschlossen während der Zählung von 32. Am Ende
der ersten 32 Zählungen, wird das dem Schalter 44 zugeführte T-Signal abgetrennt
und ein zweites T-Signal und der dekodierten Zählung 33 oder der neuen Zählung Eins
erzeut, um den Schalter 45 zu schliessen. Gleichzeitig liefert das zweite T-Signal
einen Eingang für die Radiensteuerung 79, um den Abtastradius für den Flugpunktabtaster
20 zu reduzieren. Nach der nächsten Zählung von 32, wird ein drittes T-Signal erzeugt,
um den Schalter 46 zu schliessen und den Radius des Flugpunktabtasters weiter zu
reduzieren. Am Ende der drei Zählungen von 32 wird ein neues Ix-Signal erzeugt,
um den Zähler 73 zu inkrementieren. Offensichtlich kann daher eine einfache UND-Gatterlogik
verwendet werden, um einen erfindungsgemässen Abtastereignisgenerator aufzubauen.
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Grundsätzlich ist ein System offenbart, das einen Abtaster 20 enthält,
der zu einer X-Y-Koordinatenstellung mittels horizontaler und vertikaler Verstärker
76 und 74 bewegt wird. Die Verstärker
werden von X-Y-Zählern 73
und 75 gesteuert. Nachdem der Abtaster an eine X-Y-Koordinate angeordnet ist, wird
die Zählung des Zählers 72 als ein T-Signal dekodiert, um den Radius einer ersten
polaren Abtastung A zu erzeugen. Gleichzeitig wird der Schalter 44 geschlossen,
so daß die Veränderungen in dem von dem Fotovervlelfacher 24 gemessenen Licht in
digitale Impulse umgewandelt und im Register 40 gespeichert werden. Das Register
40 ist rezirkulierendes Schieberegister.
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Nachdem die A-Abtastung beendet ist, reduziert ein zweites T-Signal
den Radius für die B-Abtastung, öffnet den Schalter 44, schliesst den Schalter 45
für die Einschaltung der digitalen Impulse, die jeden Punkt der B-Abtastung darstellen,
die in dem Register 41 gespeichert worden sollen. Der Vorgang wird für die C-Abtastung
wiederholt.
-
Am Ende der drei Abtastungen an der X-Y-Koordinatenstellung wird die
Zählung des Zählers 72 herum dekodiert, ura ein neues Ix-Signal zu erzeugen, um
den Abtaster zur nächstfolgenden X-Y-Koordinate zu bewegen, wo der Vorgang wiederholt
wird. Der Vorgang wird fortgesetzt, bis eine gewisse Beziehung oder ein gewisses
Muster zwischen den in den drei Registern 40 bis 42 gespeicherten digi-talen Signale
erkannt ist.
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Während die digitalen Signale in der Entscheidungslogik 5 verglichen
werden, liefert der Zähler 72 einen Eingang zum 0 Register 62, so daß, wenn eine
vorbestimmte Beziehung erkannt wird, die Winkelstellung dieser erkannten Beziehung
mit Bezug auf eine normale Achse bekannt ist. Wenn z.B. eine vorbestimmte Beziehung
bei einer Zählung von 10 erkannt wird, könnte die Zählung 10 eine winklige Orientierung
von ungefähr 600 relativ zu einer X-Achse darstellen.
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Entsprechend einer vorzugsweisen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann die Zeitsteuerung oder der Taktgeber 70 mit einer Frequenz von 2
MHz arbeiten. Der Aufgang G des Taktgebers 70 wird dem Zähler 72 zugeführt, der
die Pulse von dem Taktgeber 70 zählt und eine erste Ausgangsrechteckwelle von 62,5
kHz (1/32 von 2 MHz) liefert. Dieses Signal wird verwendet, um die Zeit für eine
Kreisabtastung zu bilden, und wird mit einer 90° Phasenverschiebung einem Paar von
abgestimmten Kreisen 77 und 78 zugeführt, die nur die Grundwelle der Rechteckwelle
von 62,5 kHz hindurchlassen. Die zwei sinusförmigen Ausgangssignale von den abgestimmten
Schaltkreisen 77 und 78 besitzen die gleiche Frequenz und die gleiche Amplitude,
aber besitzen eine Phasendifferenz von 900. Die Aus gänge der abgestimmten Schaltkreise
77 und 78 werden einer Radiensteuerschaltung 79 zugeführt, die unter der Steuerung
eines Signals T von dem Abtastereignisgenerator 71 die Amplitude der Sinuswelle
über drei Stufen einstellt, die geeignet sind, die Kreise As B und C zu erzeugen,
die in Fig. 2 gezeigt sind. Die Ausgänge der Radiensteuerschaltung 79 werden den
Summierverstärkern 74 und 76 zugeführt, wo sie auch summiert werden mit Signalen
von den Zählern 73 bzw. 75, woraufhin diese mit jenen dem horizontalen bzw. vertikalen
Eingang des Flugpunktabtasters 20 zugeführt werden.
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Das 62,5 kHz-Signal vom Zähler 72 und das Taktgebersignal G werdne
dem Abtastereingnisgenerator 71 zu des dessen Synchronisierung zugeführt. Bei Abwesenheit
von irgendwelchen zusatzlichen Geräten erzeugt der Abtastereignisgenerator 71 nach
vier vollstandigen Zyklen der 62,5 kHz Rechteckwelle, die vier vollständige Abtastzyklen
repräsentieren, das Signal Ix, um den X-Zähler 73 zu inkrementieren. Die ersten
drei Abtastzyklen werden verwendet, um die Kreise A, B und C abzutasten, während
der vierte Abtastzyklun verwendet wird, um den Bitmustern, die in den Registern
40 bis 42 enthalten sind, eine einmalige Zirkulation zu ermöglichen. Am Ende dieser
Periode wird der X-Zähler 73 inkrementiert und das
Abtastmuster
an der neuen Stelle wiederholt.
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Eine Verfeinerung des grundlegenden Abtastmusters ist wünschenswert,
um Veränderungen der Qualität und der Stellung der Finger abdrücke auf der Fingerabdruckkarte
10 zu ermöglichen. Im allgemeinen kann an jedem Abtastpunkt eine vorläufige Abtastung
des Fingerabdruckes verwendet werden, um das System automatisch zu kalibrieren.
Eine Kontraststeuerschaltung 31, die über Leitung 25 mit dem Ausgang der Fotovervielfacherröhre
24 verbunden ist, kann die lokelen Veränderungen der reflektierten Lichtintensität
entlang dem äusseren Kreis A messen. Das Resultat dieser binären Abtastung erzeugt
den lokalen Bereich der Intensität, die verwendet werden kann, um den Schwellwert
innerhalb des Quantisierers 30 zu definieren. Wenn weiterhin keine Veränderungen
in der Lichtintensität festgestellt werden, was in dem Fall auftreten kann, bei
dem leere Stellen oder Tintenkleckse auftreten, zeigt dies an, daß es keine lokalen
Einzelheiten gibt, die wert sind, abgetastet zu werden, so dass das Abtastprogramm
weitergeführt werden kann, um einen Zeitverlust durch weiteres Abtasten an diesem
Abtastpunkt zu vermeiden.
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Genauer gesagt wird erwartet, daß die lokale Veränderung der Intensität
eines Bildes im Bereich von Null liegt für leere Stellen oder Tintenstellen, bis
zu einem Maximum, das definiert wird durch die helle Beleuchtung eines besonders
klaren Fingerabdrucks. Aus diesem Grunde kann der Quantisierer 30 einen Komparator
(nicht gezeigt) enthalten, der einen Vergleich des analogen Signals, das auf Leitung
25 enthalten ist, mit einem Schwellwert durchführt. Jedoch würde das System ungleichmässig
arbeiten, wenn nicht eine automatische Kontraststeuerung vorgesehen ist, um den
Bereich von Veränderungen zu normalisteren.
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Daher kann die Kontraststeuerung 31 einen Spitzen zu -Spitzendetektor
(nicht gezeigt) enthalten, der die maximale VErärderung misst, die abgefühlt wird,
während der äussere Kreis A währind eines vorläufigen Abtastzyklus abgetastet wird.
Der vorläufige Abtastzyklus kann während der Zeitperiode erreicht werden während
der die Information in den Registern 40-42 zirkuliert wird, um eine Bestimmung der
Anwesenheit von Kennzeichen durchzuführen, Mit anderen Worten, nachdem der Zähler
72 die Abtastung des Kreises C an einer bestimmten Stelle signalisient.
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kann der Abtastereignisgenerator 71das Signal Ix erzeugen, um den
X-Zähler 73 zu inkrementieren und das Signal P zur Kontraststeuerschaltung 31, so
daß eine Abtastung des Kreises an der nächsten Stelle während der Zeit vorgenommen
w , während der die Entscheidungslogik 5 die Anwesenheit oder Abwesenheit eines
Kennzeichens an der vorhergehenden abtaststelle feststellt. Wenn der Ausgang des
Sitzendetektors einen gegebenen Schwellert überschreitet, kann ein binäres Signal
S dem Abtasten ereignisgenerator 41 zugeführt werden, um die Anwesenheit von örtlichen
Einzelheiten anzuzeigen und zu ermöglichen, daß die drei Kreisabtastungen an dieser
Stelle beendet werden. In diese Falle wird die gemessene Spitzenveränderung D dem
Quantisierer 30 zugeführt, um den Pegel des Schwellwertes anzupassen, so daß die
an A, B und C Abtastzyklen erhaltenen Abtastungen richtig quantisiert werden können.
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Wenn der Spitze-zu-Spitzedetektor innerhalb der Kontraststenerung
31 anzeigt, daß kein signifikantes örtliches Detail an den nächsten Abtastpunkt
vorhanden ist, wird ein Signal R von dem Abtastereignl sgenerator 71 erzeugt, das
verwendet werden kann, um die Kontraststeuerung 31 zurückzustellen. Gleichzeitig
wird.
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das Signal Ix erzeugt, um den X-Zähler 73 zur nächsten Abtast stelle
zu inkrementieren. Diese Prozedur wird sich dann fortsetzen, wobei nur
A an jeder Stelle abgetastet
wird, bis die Kontraststeuerung 31
anzeigt, daß lokale Details anwesend sind.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, daß, nachdem der Schaltkreis angestossen
ist, der Abtastereignisgenerator 71 einen Kreis A erzeugt und davon eine vorläufige
Abtastung herstellt.
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In dem Fall, daß die Kontraststeuerung 31 keine Intensitätsveränderungen
während einer derartigen Abtastung feststellt, wird ein Signal S dem Abtastereignisgenerator
71 zugeführt, der zuerst das Signal R erzeugt, um die Kontraststeuerung 31 zurückzustellen,
und dann das Signal Ix erzeugt, um den X-Zahler 73 zu inkrementieren, und dann das
Signal P erzeugt, um die Kontraststeuerung 31 zu veranlassen, eine vorläufige Abtastung
des Kreises A an der nächsten Stelle ZU veranlassen.
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Gleichzeitig wird das in den Registern 40-42 gespei-cherte Bitmuster
während eines Abtastzyklus zinkuliert, um der Entscheidungslogik 5 zu ermöglichen,
die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Kennzeichens festzustellen. Wenn ein Kennzeichen
nicht festgestellt wird, wird von der Entscheidungslogik 5 auch.kein Signal erzeugt
und die Abtastprozedur setzt sich wie oben Wert. Wenn dagegen die Entschidungslogik
5 die Anwesenheit eines Kennzeichens feststellt, wird ein Signal zu dem Ausgangsregister
6 erzeugt, das eine Ausgangsanzeige der Stellung und der Winkelorientierung des
abgetasteten Kennzeichens liefert.
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Die zirkulierendel Schieberegister 40-42 liefern unter der Steuerung
des Taktgebers 70 eine zeitweilige Speicherung für die digitale Darstellung der
lokalen Einzelheite#in der Nachbarschaft eines Abtastpunktes. Die Register 40-42
können aus 96 Flip-Flops bestehen, die z#drei 32 Bitregistern organisiert sind.
Jedes Register wird verwendet, un die 32 Bitabtastungen
zu zirkulieren,
die entlang eines jeden der drei Kreissbtastasgen A, B und C gesammelt wurden. Jedes
Register verschiebt sich ein pr;o Taktgeberzyklus. Werden 32 Taktgeberzyklen (eine
Abtastung pro Zyklus) benötigt, um irgendein Muster durch ein Register hindurchzuzirkulieren.
Das Laden des Registers wird von dem Signal P gesteuert, das von dem Abtastereignisgenerator
71 auch grund eines vollständigen Zyklus der 62,5 kHz Rechteckwelle von dem Zähler
72 erzeugt. Mit anderen Worten, während eines ersten Abtastzyklus j:liesst die Gattersteuerung
73 als Antwort auf das Signal T den Schalter AA. und die Radienstouerung 79 passt
die Ausgänge der Kreise 77 und 78 an, um den Kreis A zu erzeugen. Die Folge von
Bitabtastungen von dem Quantisierer 30 wird in das Register 44 hinein torgesteuert
während der Abtastung des Kreises A. Am Ende des einen Abtastzyklus erzeugt der
Abtastereignisgenerator 71 das Signal T, um die Torsteuerung 43 zu veranlassen,
den Schalter 44 zu öffnen und den Schalter 45 z schliessen, wie auch die Radiensteuerschaltung
79 anzupassen, um den Kreis B zu erzeugen. Während des Kreises B wird. die Folge
von Bitabtastungen von dem Quantisierer 30 in das Register 41 hinein torgesteuert.
Schliesslich erzeugt am Ende einen Abtast.
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zyklus der Abtastereignisgenerater 71 das Signal T, urt die Cattersteuerung
43 zu veranlassen, den Schalter 45 zu öffnen und den Schalter 46 zu schliessen,
und die Radiensteuerung 79 passt die Amplituden der Signale von den Schaltkreisen
77 und 78 an, um den Kreis C zu erzeugen. Während des Kreises C wird die Folge von
BitaStastungen von dem Quantisierer 30 dem Register 42 zugeführt. Es sollte bemarkt
werden, daß die Register 40-42 fortlaufend unter der Steuerung des Signals G von
dem Taktgeber 70 zirkulieren Das torsteuernde Signal T veranlasst den QuantisieJcr
30, in die geeigneten Register einzuschreiben zur geeigneten Zeit, während der Synchronismus
des Bitmusters aufrechterbalten wird.
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Das Bitmuster, das in die Register 40-42 gel aden wird, repräsentiert
die Musterveränderungen in der Nachbarschaft um den Abtasten punkt herum. Diese
verkodete Darstellung kann in 32 getrennten Schritten mit Bezug auf das Register
rotiert werden. Die 96 Flip-Flops in den Registern 40-42 können angezapft werden,
um irgendein beliebiges Drahtnetzwerk innerhalb der Flip-Flops und Entscheidungslogik
5 zu bilden.
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Wenn eine Dreikreisabtastung beendet ist, ist der digitale Wert des
abgetasteten Teils des Fingerabdrucks in einem zeitweiligen Speicher geladen und
rotiert, da die Informationsbits in den drei zirkulierenden Registern zirkuliert
wurden. Die Erkennung von besonderen Kennzeichen wird durch Beobachtung der Zustände
der zahlreichen ausgewählten Flip-Flops in den drei zirkulierenw den Registern erreicht.
Wie doen erklärt kann dies durch die Verbindung des Ausgangs der ausgewählten Flip-Flops
mit dem Eingang der Entscheidungslogik 5 erreicht werden, die die Anwesenheit eines
besonderen Zustandes, wie er z.B. in Fig. 3 gezeigt wird, erkennt. Bei Erkennung
eines solchen Zustandes liefert die Entscheidungslogik 5 ein Signal zum Ausgangsregister
6, das aus dem X-Register 60, dem Y-Register 61 und einem Q-Register 62 besteht.
Wie schon erklärt, erhalten das X-Register 60 und das Register 61 als Eingänge die
Signale von dem Zähler 73 bzw.
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dem Y-Zähler 75, um fortlaufend eine Anzeige der X- und Y-Koordinaten
des Abtastpunktes zu liefern. Das Register 62 erhält ein Signal vom Zähler 72, das
die momentane Zählung darin anzeigt, um so fortlaufend eine Anzeige der einen von
32 möglichen Orientierungen zu enthalten, während das Abtastmuster zirkuliert wird.
Das Q-Register 62 kopiert normalerweise den Inhalt des Zählers 72, wenn nicht eine
Erkennungsentscheidung den weitere Veränderung unterdrückt. Wenn eine Erkennungsentscheidung
gemacht wird, wird die zur Verfügungsstellung der Ausgangvdaten von der Enischeidungslogik
5 signalisiert und die
Daten werden aus dem Ausgangsregister 6
herausübertragen.
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Eine weitere Veränderung des vorliegenden Systems kann vorgenommen
werden, um die Erkennung von falschen Rillenendungen an den Grenzen des Fingerabdrucks
zu unterdrücken. In Fig. 2 ist eine Gruppe von 26 Abtastungen von einem Sektor mittels
einer gestrichelten Linie 2 umschlossen, wobei diese Abtastungen für diese Bestimmung
verwendet werden können. Wenn alle diese Abtastungen nahezu im weissen Zustand sich
befinden, zeigt dies die Anwesenheit der Randbedingung an, anstatt das eine legitime
Rillenendung vorhanden ist, und die Erkennung einer Rillenendung sollte unterdrückt
werden. Der gleiche Lösungsweg kann verwendet werden, um die Erkennung von falschen
Rillenendungen zu unter drücken, die von Narben, Warzen oder anderen Rillen unter
trockenen Defekten erzeugt werden. Aus diesem Grunde kann eine logische Schaltung
(nicht gezeigt) mit den Flip-Flops in den Registern 40, 41 und 42 verbunden werden,
um so die gleichzeitige Anwesenheit von nahezu weissen Signalen in jede der Stellen
innerhalb der gestrichelten Linie 2 in Fig. 2 zu erkennen. Wenn dies auftritt, kann
ein Signal dem Abtastereignisgenerator 71 geliefert werden, um eine falsche Ablesung
zu verhindern und den Zähler 73 zu veranlassen, auf Null zurückgesetzt zu werden,
um eine Abtastung der nächsten Linie zu beginnen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem System für
die Erkennung von besonderen Kennzeichen eines Fingerabdrucks beschrieben wurde,
kann die vorliegende Erfindung offensichtlich auch auf anderen Gebieten der Musterekennung
angewendet werden.
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Mit Bezug auf die Figuren 1, 2, 4 und 5 kann eine Wabrheitstabelle
aufgestellt werden, die die Beziehung der in Fig. 2 gezeigten Kreise mit Bezug auf
die Komponententeile T1 und T2 des
Signals T wie folgt zeigen:
Wahrheitstabelle T Werte T1 T2 in Bezug auf Fig. 2 ° ° am Ursprung 7 1 A-Kreis 1
1 B-Kreis 1 0 T1 und T2 steuern also die Zeitsteuerung mit Bezug auf die Empfindlichkeit
zu dem abgestimmten Kreis 77, in Fig. 5 gezeigt als eine Sinusfunktion, und steuert
ebenfalls die Zeitstouerung mit Bezug auf die Empfindlichkeit auf den abgestimmten
Schalt kreis 78, der in Fig. 5 als eine Kosinusfunktion gezeigt ist, also eine Pha-senverschiebung
von 90° mit bezug der Sinusfunktion aufweist.
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Wirkungsmässig wird der Ausgang des Kreises 77 von T1 und T2 gesteuert,
wodurch die Zeitperiode ausgewählt wird, in der die Übersetzerschalter 102, 104
und 106 entweder geöffnet oder ge-^ schlossen sind. Die Widerstände 101, 103 und
105 liefern die Dämpfung, die notwendig ist, um die Ausgangssignale vom Schaltkreis
77 für entweder die Kreise A, B oder C zu liefern, oder, wenn die Impulse T1 und
T2 beide abwesend (Null) sind, um die Abtastwirkung am Nullpunkt zu halten, verglichen
mit einem getrennten Kreis um den Ursprung herun, In ähnlicher Weise wird
der
Ausgangskreis 78 von T1 und T2 gesteuert, wodurch die Zeitperiode ausgesucht wird,
während der die Transistorschalter 108, 110 und 112 entweder offen oder geschlossen
sind. Die Widerstände 107, 109 bzw. 111 liefern die Dämpfungspegel, die notwendig
sind, um die Ausgangs signale vom Schaltkreis 78 für entweder die Kreise A, B oder
C zu liefern, oder, falls die Impulse T1 und T2 beide abwesend (Null) sind, um die
Abtastwirkung am Ursprung zu halten, verglichen zu einem getrennten Kreis.
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Die Ausgänge der Radiensteuerung 79, wie sie von den Wellenformen
dargestellt werden, die mit "Eingang zu 74" und "Eingang zu 76" identifiziert sind,
zeigen die Amplituden der Wellenformen für die Kreispositionen A, B und C, die in
Fig. 5 entlang A, B und C identifiziert sind, und als Antwort auf Signale, die von
den abgestimmten Schaltkreis CD 77 und 78 kommen, immer Darm, wenn der Ausgang von
dem abgeschirmten Schaltkreis 77 den l{i3J-gang für den horizontalen Verstärker
74 liefert, und wenn der Ausgang von dem abgeschirmten Schaltkreis 78 den Eingang
für den vertikalen Verstärker 76 liefert.
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Die Radiensteuerschaltung 79 besitzt Eingänge von don Zeitsteuorsignalenkomponenten
T1 und T2, Eingänge von den abgeschirmten Kreisen 77 und 78 und Ausgänge, die mit
dem horizontalen Verstärker 74 und dem vertikalen Verstärker 76 verbunden sind,
deren Wellenform in Fig. 5 gezeigt ist.
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Daher ist das T1-Signal als ein Eingang zu den elektronischen Schaltern
102, 104, 106, 108, 110 und 112 verbunden. Das T2-Signal. ist als ein anderer Eingang
zu diesen gleichen elcktronischen Schaltern zugeführt. Dies ist notwendig, da T1
ein
Zeitsteuersignal ist, das einen binären Zustand von Null oder
Eins aufweist (Abwesenheit oder Anwesenheit eines Impulses), während T2 ebenfalls
einen binären Zustand von Null oder Eins besitzt, wobei die Kombinationen der binären
Zustände von T1 und T2 die Kreise A, B oder C oder gar keinen Kreis auswählen (wenn
der binäre Zustand von T1 als auch T2 Null ist), entsprechend der obigen Wahrheitstabelle.
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Der abgestimmte Kreis 77 ist daher mit Widerständen 101, 102 und 103
verbunden, wobei die anderen Enden dieser Widerstände entsprechend mit den Eingängen
der Schalter 102, 104 und 106 verbunden sind. Die Ausgänge dieser Schalter sind
alle mit dem Eingang des Horizontalverstärkers 74 verbunden.
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In ähnlicher Weise ist der abgeschirmte Kreis 78 mit Widerständen
107, 109 und 111 verbunden, wobei die anderen Enden dieser Widerstände jeweils mit
Eingängen von Schaltern 108, 110 und 112 verbunden sind. Die Ausgänge dieser Schalter
sind alle mit einem Eingang des vertikalen Verstärkers 76 verbunden.
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In Fig. 5 besteht z.B. das Kreis A Signal aus zwei zyklischen Perioden,
die von den Schaltkreisen 77 und 78 abgegeben werden.
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Da aber die T1 Logik den Zustand Null (Null) und die T2 Logik den
Zustand Eins (Eins) aufweist, besitzen die den Verstärkern 74 und 76 zugeführten
Pegel die höchste Amplitude, da die geringste Dämpfung von der Logik mittels der
Auswahl des Schaltkreises mit dem geringsten Widerstandswert geliefert wird. Wie
aus der Wahrheitstabelle zu erkennen ist, liefert die Logik T1=0, T2=1 die Auswahl
der entsprechenden Schalter der Gruppen 102, 104, 106, 108, 110, und 112, wodurch
die Radiensteuerschaltwirkung in dern Kreis A schaltet. Die Schaltung während der
Abtast tätigkeit von dem Kreis A zum Kreis B beinhaltet eine Verzögerungs
zeit
d1, während der der Übergangstell der Wellenform (nicht eczeigt) abklingen wird
und zum Dauerzustand-Eingang für die Verstärker 74 und 76 führt, bestehend aus 1,.2
Zyklen der Abtastperiode, wobei eine Amplitude der Eingangs'wellenform gellefert
wird, die einen kleineren Wert aufweist, um die Abtastwirkung im Kreis vorzunehmen,
verglichen mit dem Kreis A. Dies wird erreicht, indem der logische Zustand für T1
Eins (1) ist, währand T2 ebenfalls Eins (1), wodurch der entsprechende Schaltkreisteil
ausgewählt, um die benötigte Abdämpfung zu erreichen. Die Schaltperiode, während
der die Abtastwirkung vom Kreis B zum Kreis C umschaltet, beinhaltet eine Verzögerungszeit
d2 ähnlich zu d1, während der der Ubergangsteil der geschalteten Wellenform abklingt.
Die sich ergebende Amplitude dieses Signals für den Kreis C, kleiner als die Amplitude,
die für den Kreis B benötigt wurde, w.ird während der nächsten 1,25 Zyklen die Dämpfung
liefern die von der vorgenannten Schaltung benötigt wird, und sie wird die niedrigste
Amplitude der Eingangswellenform für die Verstärker 74 und 76 liefern, um den innersten
Kreis abzutasten, der in Fig. 2 gezeigt ist, ausgenommen die Kreisabtastwirkung
am Ursprung, die im wesentlichen der Zustand ist, der vor dem Beginn der Abtastwirkung
für die Kreise A, B und C vorhanden ist. Die Abtastwirkung ist so gezeigt, daß sie
sich selbst wiederholt, bis ein geeignetes Muster für die Identifizierung oder Zurückweisung
mittels der zyklischen Wirkung für die Kreise A, B und C hergestellt ist. Die Periode
d bildet die Periode, während der vorübergehende Setzzeiten auftrden ( Vergehen
von Übergangsteil) und es ist während dieser Zeit, daf3 ein halber Zyklus des Signalspegels,
der die Abtastung von dem Kreis C in den Kreis A verschiebt, geliefert wird. Die
totale
Abtastwirkung von einer Periode benötigt daher fünf Zyklen,
gerechnet in Ausgangszyklen des Signals von den Schaltkreisen 77 und 78. Diese gleiche
Periode d3 wird benötigt, um die Abtasten wirkung zu starten, wobei diese Startperiode
in Fig. 5 nicht gezeigt ist. Nachfolgend tritt ein neuer Zyklus auf, wie es durch
die Wiederholung des A Kreis Signals beispielshaft gezeigt wird.
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Daher is-t der Radiensteuerkreis 79 lediglich ein Dämpfer, der von
den Inpulsen T betätigt wird, der aus den Komponnten T1 und T2 von dem Antastkreisgenerator
71 besteht, aus sinusförmigen Signalen von den abgestimmten Kreisen 77 und 78, die
in Überein-Bestimmung mit dem Kreishöhensignal abgedämpft werden, das von den binären
logikbeziehungen von T1 und T2 br-stiit htXd, wobei nur vier Kombinationen derartiger
binärer Logikausgänge möglich sind, wie es in der Wahrheitstabelle gezeigt wird,
Das Ergebnis ist, entsprechende Abdämpfungen der Signale von den Schaltkreisen 77
und 78 für die Eingänge der Verstärker 74 bzw. 76 zu schaffen.
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Es sei nun bezug genommen auf. Fig. 1 , 5 und 6 und die Tabellen 1,
2. und 3. Tabelle 1 zeigt die Folge von Zuständen als eine Funktion der Eingänge
und der entsprechernden Ausgänge. Tabelle 2 zeigt die Zwischenverbindungen und funktionalen
Beziehungen der Komponenten für den Abtastereignisgenerator 71. Tabelle 3 zeigt
die logischen Ausgänge vom Dekoder 205 als Ausdruck der Funktionen, die von der
Fingerandruckkennzeichenleseeinrichtung ausgefflhrt werden, und insbesondere, wie
derartig ausgebene Funktioner vorwendet werden, um die Radiensteuerung 79 zu betreiben,
wie zum Teil in Fig. 5 gezeigt. Der Abtastereignisgenerator 71 ist die Basiskontrolleinheit
für den Fingerabdrckleser, Es ist ein berkömmliches Folgeschaltnetzwerk, das mit
Hilfe von integrierten Schaltkreis-Flip-Flops 201, 2020, 203, einem vierstufigon
blnäran Zähler 204 und logischen Gattern 205-232 verwirklicht ist
In
den Fig. 5, 6 und 7 und Tabelle 1 wird die Abtastoperation des Abtastereignis-Generators
mittels des Zustands-Übergangs-Diagramms dargestellt. Acht interne Zustände werden
von den Flip-Flops erzeugt. Der Zähler addiert 14 zusätzliche Zustände um das Laden
der Daten-während jeder der drei Kreisabtastungen zu bewirken. Die Logikgatter definieren
die Aufeinanderfolge der Zustände für die Maschine als eine Funktion der Eingänge,
Signal S von 31, Signal F von 5 und Zeitsteuereignale von 72.
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Die Ausgänge, Ix, R, P und T sind logische Funktionen von internen
Zuständen des Abtastereignis-Generators und der Eingänge Eine ausführliche Mechanisierung
der Logik wird gezeigt. Ein Startdruckknopf b, und ein Gatter 210 liefern Einrichtungen
für die Synchonisierung des Abtastereignis-Generators zu Beginn der Tätigkeit, wobei
die Phasen der zwei Sinuswellen 77 und 78 in Fig. 5 von der Wirkung des Zählers
72 erzeugt werden.
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Die logischen Gatter 212, 213, 214, 215 und 216 definieren die Rückstellfunktion
für den Flip-Flop 203. Die logischen Gatter 217, 218, 219 und 210 definieren die
Setzfunktion für den Flip-Flop 203. In ähnlicher Weise definieren die Gatter 220,
221 und 224 die Rückstellfunktion für den Flip-Flop 202 wähe.nd die Gatter 222 und
223 die Setzfunktion für Flip-Flop 202 definieren. Die Gatter 225, 226, 227, 228
stellen den Flip-Flop 201 zurück, während die Gatter 229 und 230 den Flip-Flop 201
setzen. Der Ausgang Ix, wird vom Gatter 2C8 erzeugt. Der Ausgang R wird vom Gatter
209 erzeugt. Ausgang P identisch gleich dem Ausgang vom Flip--Flop 202, und T1 und
T2 werden von Gattern 205, 206 und 207 erzeugt, die den Zustand des binären Zählers
204 dekodieren.
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TABELLE 1 Benötigte Interner Ausgänge Kreisfunktionen Eingänge +
Zustand Signale \F S B Qn Qn+1 T1 T2 R P Ix x x x A1 A2 O 1 000 ) x x x A2 A3 O
1 0 0 0 ) A - Kreis x x x A3 A4 0 1 0 0 0 ) Datenladung x x x A4 d1 O 1 0 0 0 )
x x x d1 B1 1 1 0 0 0 ) x x x B1 B2 1 1 0 0 0 ) x x x B2 B3 1 1 0 0 0 ) B - Kreis
x x x B3 B4 1 1 0 0 0 ) x x x B4 d2 1 1 0 0 0 ) x x x d2 C1 1 0 0 0 0 ) x x x C1
2 1 0 000 ) x x x C2 c3 1 0 000 ) .C Kreis x x x C3 C4 1 0 0 0 0 ) x x x C4 d3-1
1 0 0 0 1 ) x x 0 d3-1 d3-1 0 1 0 0 0 ) x x d3-1 d32 0 1 0 0 0 @@@@@@@@@@ A- Kreis
x x . x d3-2 *A1 0 1 0 0 0 ) Vorläufige Abx x x *A1 *A2 O 1 0 1 0 ) tastung und
x x x *A2 *A3 ° 1 0 1 ° ) Fallen von Entx x x *A3 *A4 O 1 0 1 0 ) scheidungen 0
0 x *A4 R1 0 1 0 0 0 ) @@@@@@@@@@@@ 0 1 x *A4 A1 0 1 0 0 0 ) mittels Entschei
FORTSETZUNG
TABELLE 1 Benötigte Interner Ausgänge Kreisfunktionen Eingänge + Zustand Signale
1 x x *A4 *A1 0 1 0 1 0 ) x x x R1 R2 0 1 0 0 0 ) dungslogik 9 x x x R2 d3-1 0 1
0 0 1 Bemerkung: "x" zeigt an, daß es keine Rolle spielt, ob die benötigten Eingänge
0 oder 1 sind.
-
*Vorläufige Abtastung von Teilen A1, A2, A3 und A4.
-
Tabelle 2 der funktionalen und Zwischenverbindungs-Beziehungen der
Komponenten des Abtastereignis-Gene...
-
rators 71 Komponenten- Art der Eingang Ausgang Nummer Komponente
dazu davon 201 Flip-Flop q1S Ausgang vom q1.q1 Inverter 230 q1R Ausgang vom -Gatter
227, Taktgeberausgang vom Zähler 72, Ausgang B vorn Gatter 210 zur Löschung 202
Flip-Flop q2S Ausgang vom q2 (das gleich Inverter 223, wie P, was Ein zur Ausgang
vom gang zur Kon-Inverter 221, traststeuerung Taktgeberausgang 31 ist), q2 vom Zähler
72, Ausgang. B vom Gatter 210 zur Löschung 203 Flip-Flop q3S Ausgang von q3, q3
Gatter 219, q3R Ausgang von Gatter 215, Taktgeberausgang von Zähler 72, Ausgang
R vom Gatter 210 zum Löschen
FORTSETZUNG TABELLE 2 Komponenten-
Art der Eingang Ausgang Nummer ----- Komponente dazu davon 204 4 Stufen- Taktgeber
von 72, 4 Ausgänge nach Binärzähler Zähleinschaltung 205 von 211, Löschzählung von
208 205 1:16 Deko- 4 Binäreingänge K0 zu K14 dierer von 204 206 NAND Gatter K0 zu
K9 T2 von T 207 NAND Gatter K5 zu K14 T1 von T 208 NAND Gatter Gatter 225 Ausgang,
Ix Eingang zur Gatter 214 Ausgang Kontraststeuetung 31, Löschzähl eingang zum Zähl
er 204 209 UND Gatter q3 von Gatter 203, R Eingang zur q2 von Gatter 202, Kontraststensq1
von Gatter 201 rung 31 210 UND Gatter Taktgobersynchron- B Impulse von 72, von Statdruckknopf
211 NAND Gatter S.F von Ausgang des Gatters 231, q3 von Flip-Flog 203,
FORTSETZUNG
TABELLE 2 Komponenten- Art der Eingang Ausgang Nummer Komponente dazu davon q2 von
Flip-Flop Zähleinschalt 202, eingang von q1 von Flip-Flop Zähler 204 201 212 NAND
Gatter q1 von Flip-Flop 201 Eingang zum von Flip-Flop 202 Gatter 215 von Flip-Flop
203 213 NAND Gatter q1 von Flip-Flop 201 Eingang zum q2 von Flip-Flop 202 Gatter
215 q3 von Flip-Flop 203 214 NAND Gatter q1. von Flip-Flop 201, Eingang zum q2 von
Flip-Flop 202, Gatter 215, Ausgang K von In- Eingang zum verter 216, Gatter 208
q3 von Flip-Flop 203 215 NAND Gatter Ausgang vom Gatter Eingang q3R 212, von Flip-Ausgang
vom Gatter Flop 203 213, Ausgang vom Gatter 214 216 INVERTER K14 Ausgang vom Eingang
Dekoder 205 (K14) nach 214
FORTSETZUNG TABELLE 2 Komponenten- Art
der Eingang Ausgang Nummer ~ Komponente dazu davon 217 NAND Gatter q1 Ausgang von
Eingang zon Flip-Flop 201, Gatter 21 q2 Ausgang von Flip-Flop 202, q3 Ausgang von
Flip-Flop 203, Ausgang(B) von Gatter 210 218 NAND Gatter q1 Ausgang von Eingang
zum Flip-Flop 201, Gatter 219 q2 Ausgang von Flip-Flop 202, q3 Ausgang von Flip-Flop
203 219 NAND Gatter Ausgang von Gatter 217, Eingang q3S Ausgang von Gatter 218 zum
Flip-Flop 203 220 NAND Gatter q1 Ausgang von Eingang zum Flip-Flop 201, Inverter
22 q2 Ausgang von Flip-Flop 202, q3 Ausgang von Flip-Flop 203 Ausgang von Gatter
224 221 INVERTER Ausgang von Gatter 220 q2R Eingang von Flip-Flop 2()<?
FORTSETZUNG
TABELLE 2 Komponenten- Art dor Eingang Ausgang Nummer Komponente dazu davon 222
NAND Gatter q1 Ausgang von Flip-Flop 201, q2 Ausgang von Flip-Flop 202, q3 Ausgang
von Flip-Flop 203 223 INVERTER Ausgang von Gatter 22 q28 Eingang zum Flip-Flop 202
224 NAND Gatter K14 Ausgang von Eingang Dekoder 205, Gatter 220 S Ausgang von Kontraststenerung
31 225 NAND Gatter q1 Ausgang von Flip- Eingang zum Flop 201, Gatter 221, q2 Ausgang
von Flip- Eingang zum Flop 202, Gatter 208 Ausgang von Flip-Flop 203 NAND Gatter
q1 Ausgang von Flip- Eingang von Flop 201,. Gatter 227 q2 Ausgang von Flip-Flop
202, p3 Ausgang von Flip-Flop 203, Ausgang von Gatter 220
FORTSETZUNG
TABELLE 2 Komponenten- Art der Eingang Ausgang Nummer Komponente dazu davon 227
NAND Gatter Ausgang von Gatter 225, q1R Eingang Ausgang von Gatter 226 zum Flip-Flop
201 228 NAND Gatter K14 Ausgang von Dc- Eingang zum koder 205, Gatter 226 F Ausgang
von Inverter 232 229 NAND Gatter q1 Ausgang von Flip- Eingang von Flop 201, Inverter
2.50 q2 Ausgang von Flop 202, q3 Ausgang von Flip-Flop 203 230 INVERTER Ausgang
von Gatter 229 q1S Eingang zum Flip-Fl.op 201 231 UND Gatter S Ausgang von lontrast..
q . 1? F' steuerung 31, zum Gatter 2 F Ausgang von Inverter 232 232 INVERTER Ausgang
(F) von der F Eingang zum Entscheidungslogik 5 Gatter 228, F Eingang zum Gatter
231
TABELLE 3 LOGISCHE AUGANGSZUSTÄNDE DES DEKODERS 205 Logisches
Funktion, die durchgeführt wird Symbol bezogen auf Fig. 5 und Tabelle 1 K0 vorläufige
Kreise der Kreisteile A1, A2, A3, A4 und Synchronisationsperioden R1 und R2 und
Übergang d3 vom C Orbit zum A Orbit K1 A2 K2 A2 K3 A3 K4 A4 K5 d1 K6 B1 K7 B2 K8
B3 K9 B4 d2 K11 C1 K12 C2 CB 1 + 84
Mit Bezug auf die Tabellen
1, 3 und auf Fig. 5 ist zu bemerken, daß-die inneren Zustände R1 und R2, wie sie
in den Spalten Qn gezeigt sind, die eine beliebig gewählte Zeit dem Index n zuordnet,
während Qn+1 zu einer um eine Zeittaktperiode spätere Zeit ist, wieder Erhölungszustände
sind, während denen die Synchronisation aufrechterhalten wird, während sich die
Maschine in Verfolgung einer speziellen vorläufigen Kreisabtastung zurückgestellt
wird, für die kein Kontrast gemessen wird. Diese Periode der Zeit R1 ermöglicht
die Synchronisation während der schnellen Rezyklierung der Maschine. R2 ist eine
ähnliche Periode, die dem gleichen Zweck dient, wobei R1 die erste Verzögerung von
einem 1/4 Zyklus liefert, und R2 das zweite 1/4 Zyklus Verzögerung, wodurch die
Kreisabtastung zurück in Phasensynchronisierung gebracht wird.
-
Die logischen Verhältnisgleichungen, die sich aus der Logik des Systems
ergeben, und die zu dem Abtastereignis-Generator bezogen sind, sind die folgenden:
Einschaltzählung q1 Setz q1 Rückstell q2 Setz q2 Rückstell q3 Setz q3 Rückstell
- P P = q2 Ix (Rückstell) - q1.q2.q3. (K14) +q1.q2.q3 T1 = B1.B2.B3.B4
+ C1.C2.C3.C4 T2 = K0+K1+K2+K3+K4+K5+K6+K7+K8+K9 = A1.A2.A3.A4 + B1.B2.B3.B4 In
den Fig. 5 und 7 ist das Zustands-Übergangsdiagramm für Veränderungen zwischen den
logischen Zuständen wesentlich dargerstellt. Es wird gezeigt, daß die Verzögerungszeit
d3 in zwei Komponententeile d3-1 und d3 2 aufgeteilt wird. Nach der manuellen Betätigung
des Druckknopfes b wird der Abtastoreignis-Generator 71 gezwungen, den Übergangszustarid
für den Kreisteil A1 anzunehmen, inaem die Flip-Flops 201, 202 und 203 gelöscht
werden.
-
Die Snchronisationsperiode R1 oder 1/4 Zyklus wird gefolgt durch eine
Synchronisationsperiode R2 von gleicher Periodenlänge. Dann treten die Synchronisationsperioden
d 3-1 vor der Betätigung des Druckknopfes b auf. Bei Betätigung des Druckknopfes
b tritt die Verzögefl1ngsz eit d3-2 auf, wodurch zu dieser Zeit eine Synchronisation
der b-Funktion erhalten wird. kiachfolgend tritt der vorläufige Zyklus vom A1 Kreisteil
auf, gefolgt vom vorläufigen A2 Kreisteil. Dies wird gefolgt vom vorläufigen A3
Abtastteil und dann A4 vorläufiger Abtastteil und der A4 Kreis. Zu dieser Zeit ist
der 4-Zustandszähler eingeschaltet und zählt, während die Funktion S.F.K14 wahr
ist. Wenn diese Zählung 14 ist, ist K14 waht und ein Übergang von A4 (vorläufig)
auf d3-1 tritt auf.
-
Eine Veräpderung in der oben beschriebenen normalen Folge tritt auf,
wenn kein Kontrast 8 gemesen wird. Ein schneller, Rezyklus der Maschine wird ausgelöst,
um die Datenlade-sequenz mittels
eines Übergangs vom A4 (vorläufig)
zu R1 zu umgehen. Ein andere Veränderung in der normalen Folge tritt auf, wenn eine
Erkennung F abgefühlt wird. Eine Pause wird vorgesehen, um Daten mittels eines Übergangs
von A4 (vorläufig) auf A1 (vorläufig) zu entladen.
-
In Fig. 1 und 8 ist gezeigt, daß eine Fingerabdruckkarte 10 gesetzt
werden kann durch eine anerkannte beleuchtete Linse oder Teil 800, auf das der Fingerabdruck
oder ein tatsächlicher Finger 801 aufgelegt ist. Eine Kartenbeleuchtung wird mittels
einer umschlossenen Lichtquelle 802 erreicht, die durch eine Linse 803 fokussiert
wird und einen Lich-tstrahl durch einen Schlitz 804 in der Umhüllung 805 aussendet.
Ein solcher Lichtaustritt vom Schlitz 804 beleuchtet die Linse 800 von der Kante
her. l.)a in Fig. 8 gezeigte Untersystem ist ausgeführt, um ein elektrisches Bild
der Karten des Fingerabdrucks-Musters ohde die Verwennung einer mit Tinte verschenen
oder fotografierten Karte zu erzeugen die ein Fingerdruck-Muster auf sich aufweist.
Die normalerwetse vorhandene Schwierigkeit bei einem derartigen Lösungsweg ist der
Mangel an Kontrast, d.h. , Differenzen in der Beleuchtungestärke zwischen Kanten
und Zählern. Diese Schwierigkeit wird cujcL' die Verwendung der Kartenbeleuchtung
des teils 800 beseitigt, wobei der Finger gegen das Teil 800 gepresst wird. Licht
von der Lichtquelle 802 kann durch den Schlitz 804 an einer Kante des Teils 800
hindurchtreten, so daß bei Abwesenheit des Fingers kein Licht, das von der Quelle
802 ausgeht, mittels der Vorsprünge und Täler gestreut wirdm, so daß Diffuses-Licht
die Fotovervielfacher 24 erreichen würde. Wenn der Finger auf der Oberfläche des
Teils 800 aufgelegt wird, führen die Kontakte der Kanten die Reflektion der Lichtstrahlen
an der Grenzschicht von Vorsprüngen und Tälern. Infolgedessen werden die Kanten
der Finger 801 beleuchtet, und Licht wird diffus davon durch das Tal 800 und durch
die Linse 23 in die Fotovervielfacher 24 reflektiert, während der Abtaster 20 gleichzeitig
das Fingerabdruck-Muster in der beschriebenen Weise abtastet. Das Teil 800 kann
flach, konkav, konvex sein oder kann eine andere geeignete Form besitzen, wie z.B.
zylindrisch. Auf der anderen Seite kann das
System so aufgebaut
werden, daß es wie beschrieben mit der Anwesenheit einer Fingerabdruckkarte 10 arbeitet,
wie in den Fig. 1-7 gezeigt. Das Teil 800 kann aus Glas, Polystyrol, Plexiglas,
Luzid oder dergleichen hergestellt sein.
-
Es ist zu bemerken, daß der Flugpunkt-Abtaster das Abtasten der- Fingerabdruckkarte
oder des Fingerabdrucks durchführen kann, um Informationsausgänge von dem X, Y und
QI Registern zu ermöglichen, wie in Verbindung mit Fig. 1-7 beschrieben wurde; oder
sie kann verwendet werden in Verbindung mit Teilen 800-805, wie sie oben beschrieben
wurde, und mit den Komponenten, die in Fig. 9 gezeigt wurden.
-
In den Fig. 8 und 9 sind der benutzte Abtaster 20 mit Linse 22 und
ohne die übrige Schaltung. der Fig. 1 verwendet, und die Komponenten 800-805, wie
oben beschrieben, wobei der Ausgang des Abtasters 20 direkt mit einer herkömmlichen
Video-Aufzeichnungs-Anlage 900 verbunden werden kann, die mit einem Vidicon-System
in Zusammenhang steht. Die Video-Schaltung 900 ist mit einem Kabel mit der Video-Aufhängerdarstellung
900 verbunden, um den abgetasteten und empfangenen Fingerabdruck darauf darzustellen
und zu besichtigen. Der Ausgang der Video-Schaltung 900 ist ebenfalls bei 920 vorgesehen,
bes-tehend aus einer fotografischen Video-Besichtungsdarstellung 921, die das Ausgangsbild
zur Darstellung auf eine Karte 922 werfen kann, die mit einer fotografischen Emulsion
versehen ist, um so eine emulsionbeschichtete Fingerabdruck-Aufzeichnungskarte 922
zu erhalten, die eine ähnliche Form aufweist, wie die Fingerabdruckkarte 10 der
Fig. 1. Der Ausgang der Video-Schaltung 900 ist ebenfalls bei 930 zugänglich, wo
eine Video-Aufnahmedarstellung 931 vorgesehen ist, die eine Zeilenabtast-Kathodenstrahlröhre
932 mit einer verdrahteten Frontplatte für die Ablagerung von elektrischen Ladungen
auf einer Fingerabdruckkarte 933 aufweist, gefolgt von einem elektrostatischen Drucker
934 der Xerox-Art oder einer ähnlichen Art zur Herstellung des Fingerabdrucks der
von dem Abtaster 20 auf der Karte abgetastet wurde, ähnlich zu der Karte 10, wie
sie in Fig. 1 gezeigt wurde.
-
Obwohl es nicht gezeigt wurde, ist es offensichtlich, daß Schaltungen
vorgesehen sein können, um den Abtaster 20 entweder mit dem Untersystem verwendet
werden kann, wie es in den Fig.
-
8-9 gezeigt ist, oder mit dem System, wie es in den Fig. 1-7 oben
beschrieben wurde.
-
Aus der Fig. 8 ist zu erkennen, daß ein Abfühler 810, wie z.B.
-
ein Thermistor, in einem Teil des Teils 800 eingebettet sein kann,
um einen Kontakt mit dem Finger 801 herzustellen. Der Abfühler 801 ist mit dem Eingang
des Verstärkers 811 verbundeir, dessen Ausgang mit einem Messrelais 812 verbunden
ist, das Endkontaktpaare 814-815 und 816-817 aufweist. Die Kontakte 814 und 816
sind miteinander verbunden und an einem Ende der Leistungsquelle 830 angeschlossen.
Die Kontakte 815 und 817 sind miteinander verbunden und an Alarm 818 gelegt. Die
Rückkehr des Alarms 818 ist mit der Rückkehrsei-te der Leistungsquelle 813 verbunden.
Die Kontaktpaare 814-815 und 816-817 sind normalerweise offen, wenn das Messgerät
812 nicht betätigt ist, zu welcher Zeit der bewegliche Zeiger 819 sich im Nullzentrum
befindet. Wenn ein Signal vom Verstärker 811 zum Messgerät 812 geliefert wird bei
Abfühlung der Anwesenheit des Fingers 801 , der auf dem Teil 800 und infolgedessen
auf Teil 810 aufgelegt ist, wird ein Spannungsausgang von dem Abfühler 810 geliefert,
um den Verstärker 811 und das Nessgerät 812 zu betätigen und damit den Zeiger 819
nach links oder rechts zu bewegen, abhängig davon, ob die Temperatur unterhalb oder
oberhalb der Körpertemepratur liegt. Geeignete Widerstände (nicht gezeigt) können
in den Ausgangsleitungen des Verstärkers 811 vorgesehen sein, so daß praktisch kein
Strom in die Richtung des Messgerätes 812 fließt, da keine Eingangsspannung am Verstärker
811 vorhanden ist. Aber wenn der Finger 801 auf das Teil 800 aufgelegt wird, wird
eine Spannung am Ausgang des Abfühlers 810 erzeugt, durch den Differential-Verstärker
811 verstärkt und dem Messgerät 812 zugeführt. Die Serienwiderstände in den Ausgangsleitungen
des Verstärkers 811 können in ihrer Größe, dem Ohmschen-Wert, so eingestellt werden,
daß bei Körpertemperatur das Messgerät 812
mit seinem Zeiger 819
auf Null zeigt, daß bei Körpertemperaturen, die darunterliegen, z.B. um 1/2 Grad,
der Zeiger zur extremen Linken sich bewegen würde, und die Kontakte 814 und 815
veranlassen würde, zusammenzuarbeiten und Leistung zum Sicherheitsalarm 818 zu geben,
oder wenn die Körpertemperatur um einen ähnlichen Wert überschritten wird, wird
der Zeiger 819 sich nach rechts bewegen und ein Kontaktpaar 816-817 betätigen, wodurch
ebenfalls der Alarm 818 betätigt würde. Diese Anordnung kann verwendet werden, um
jemanden daran zu hindern, zu versuchen, einen Überzug von einem nicht autorisierten
Fingerabdruck über einen oder mehrere seiner Fingers zu legen und damit Eingang
zu gewinnen da in diesem Falle die Körpertempera-tur auf grund des Überzuges abfallen
würde und daher die normale Körpertemperatur, so daß der Alarm ertönen würde. Wenn
auf der anderen Seite jemand versuchen würde, das übergelegte Fingerabdruckmuster
vorzuwärmen, würde die Temperatur über die obere zulässige Grenze ansteigen und
das Messgerät veranlassen, nach rechts zu schwingen und ebenfalls den Sicherheitsalarm
in Tätigkeit zu setzen.
-
Diese Vorrichtung, die einen Einbruch in die Sicherheit mittels eines
Fingerabdrck-Ersatz-Überzichers verhindert, zusammen mit den Einrichtungen für die
Erkennung der Kennzeichen von Fingerabdruckmustern, wie z.B, die Kennzeichen, unabhängig
von der Winkelorientierung des Fingers oder des dabei erzeugten Musters, wie in
Verbindung mit Fig 1-7 beschrieben, und mittels des Aufsetzen des Fingers auf das
Teil 800, ergibt eine Kombination von Sicherheitsklassifikation und/oder Identifikation,
die praktisch nicht zu überwinden ist.