DE60118918T3

DE60118918T3 - Prüfung von fingerabdrücken

Info

Publication number: DE60118918T3
Application number: DE60118918T
Authority: DE
Inventors: Jerker Bergenek; Björn NORDIN
Original assignee: Precise Biometrics AB
Current assignee: Precise Biometrics AB
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2021-04-28
Also published as: EP1295242B1; WO2001084478A1; SE519694C2; SE0001581L; EP1295242A1; ATE323912T1; AU2001252841A1; DE60118918D1; SE0001581D0; DE60118918T2; EP1295242B2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verhinderung fehlerhafter Akzeptanz in einem System zur Überprüfung von Fingerabdrücken, das einen Sensor umfasst. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein System zur Überprüfung von Fingerabdrücken und ein per Computer lesbares Speichermedium.
Hintergrund der Technik
Es ist bekannt, dass Systeme zur Überprüfung von Fingerabdrücken eingesetzt werden, um den Zugang zu einem geschützten Objekt, zum Beispiel zu Informationen oder auf ein Gelände zu kontrollieren.
Ein System zur Überprüfung von Fingerabdrücken kann grob in drei Teile gegliedert werden – einen Sensor, einen Speicher und einen Prozessor. Der Sensor wird zur Aufzeichnung von Fingerabdrücken verwendet. Der Prozessor vergleicht den vom Sensor aufgezeichneten Fingerabdruck mit einem früher aufgezeichneten Referenz-Fingerabdruck, auch als Schablone bezeichnet, die im Speicher vorgehalten wird. Wenn der erfasste Fingerabdruck dem Referenz-Fingerabdruck entspricht, dann akzeptiert das System den erfassten Fingerabdruck und erlaubt den Zugang zu dem geschützten Objekt.
Zwei Begriffe, die in diesem Fachgebiet verwendet werden, sind FAR (False Acceptance Rate – Anteil fehlerhafter Akzeptanz), in anderen Worten die Häufigkeit fehlerhafter Akzeptanzen, und FRR (False Rejection Rate – Anteil fehlerhafter Rückweisungen), in anderen Worten die Häufigkeit fehlerhafter Rückweisungen. FAR ist daher ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass eine nicht autorisierte Person, deren Fingerabdruck im System nicht als Referenz-Fingerabdruck gespeichert ist, in nicht korrekter Weise den Zugang zum geschützten Objekt erreicht, und FRR ist ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass einer autorisierten Person, deren Fingerabdruck im System als Referenz-Fingerabdruck gespeichert ist, in nicht korrekter Weise der Zugang zum geschützten Objekt verwehrt wird. Der Idealwert beider Ausdrücke ist 0.
Wenn ein Fingerabdruck-Sensor verwendet wird, wird ein Finger darauf gelegt. Wird der Finger wieder entfernt, so können Spuren des Fingerabdrucks immer noch vorhanden sein. Diese Spuren können durch die fettige Oberfläche des Fingers, durch andere Substanzen auf dem Finger oder durch Substanzen auf dem Sensor verursacht werden. Ein solcher remanenter Fingerabdruck wird im Folgenden als latenter Fingerabdruck bezeichnet. Ein latenter Fingerabdruck stellt ein Sicherheitsproblem dar, da er verstärkt werden kann und im schlimmsten Fall zu einer fehlerhaften Akzeptanz führt, in anderen Worten zur Erlangung des Zugangs zu einem geschützten Objekt durch eine nicht autorisierte Person.
In vielen Systemen zur Überprüfung von Fingerabdrücken werden Sensoren aus Silikon, auch als kapazitive Sensoren bezeichnet, verwendet. Ein Silikon-Sensor benützt Informationen zu einem Fingerabdruck über Höhendifferenzen, spezifische Resistenzen des Fingers und eine spezifische Kapazität. Im Fall, dass sich auf dem Silikon-Sensor ein latenter Fingerabdruck befindet, kann der Sensor zu einer irrtümlichen Erfassung des Fingerabdrucks gebracht werden, indem man leicht darauf haucht oder ihn mit einer Hand darüber abdeckt. Wenn der latente Fingerabdruck einer autorisierten Person gehört, kann ein Betrüger auf diese Weise das System zu einer Zugangserlaubnis zu einem geschützten Objekt übertölpeln.
Optische Sensoren sind ein anderer Typ von Sensoren, die in einem System zur Überprüfung von Fingerabdrücken verwendet werden. Ein optischer Sensor erfasst ein Bild eines Fingerabdrucks, wenn sich nur irgendein Teil des Fingers ausreichend nahe an der Oberfläche des Sensors befindet. In diesem Fall kommt das Gesetz der totalen Reflektion zur Anwendung. Wenn sich auf dem optischen Sensor ein latenter Fingerabdruck befindet, kann das System so in die Irre geführt werden, dass es trotz der Tatsache, dass kein Finger auf dem Sensor ist, durch das Abdunkeln der Oberfläche des Sensors zur Erfassung und zum Akzeptieren eines Fingerabdrucks angestoßen wird. Es besteht daher das Risiko, dass eine nicht autorisierte Person sich auf diese Weise den Zugang zu einem geschützten Objekt verschafft.
Das Problem latenter Fingerabdrücke kann in jedem Fingerabdruck-Sensor auftreten, der es erfordert, dass der Finger des Benutzers in Berührung mit der Oberfläche des Sensors sein muss und der den Fingerabdruck des Benutzers in einem einzigen Bild erfasst. Die Probleme, die latenten Fingerabdrücken zugeordnet werden können, bedeuten, dass der FAR einen hohen Wert annimmt.
Die Druckschrift WO/51084 (die vor dieser Patentanmeldung eingereicht, jedoch nach der Einreichung dieser Patentanmeldung veröffentlicht wurde) offenbart ein Verfahren zur biometrischen Identifizierung von Benutzern. Das Verfahren umfasst die Schritte des Erfassens einer biometrischen Datenaufzeichnung des Benutzers und der relevanten räumlichen Position der biometrischen Daten im Bezug auf eine Bezugsposition, des Speicherns der biometrischen Datenaufzeichnung und der sich darauf beziehenden Positionsdaten, des Auslesens der biometrischen Datenaufzeichnung und der Positionsdaten die sich darauf sowie auf einen Benutzeridentifikationsvorgang beziehen, der dem momentanen Benutzeridentifikationsvorgang vorausgeht, und des Vergleichens der momentan erfassten biometrischen Daten sowie der sich darauf beziehenden Positionsdaten mit den vorausgehenden ausgelesenen biometrischen Daten sowie den sich darauf beziehenden Positionsdaten und des Ablehnens der Identifikation, wenn die biometrischen Daten bis zu einem bestimmten Maß übereinstimmen und wenn sich die Position der übereinstimmenden biometrischen Daten innerhalb eines festgelegten Toleranzbereiches damit deckt.
Übersicht über die Erfindung
Ein Ziel der Erfindung ist daher die Lösung oben genannter Probleme.
Dieses Ziel wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch, durch ein System gemäß dem unabhängigen Systemanspruch und durch ein Speichermedium gemäß dem unabhängigen Anspruch des Speichermediums erreicht.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verhinderung von fehlerhaften Akzeptanzen in einem System zur Überprüfung von Fingerabdrücken, das einen Sensor umfasst, der den Schritt zur Erfassung eines latenten Fingerabdrucks auf dem Sensor beinhaltet.
Auf diese Weise wird nach der Erfindung ein latenter Fingerabdruck auf dem Sensor erfasst, so dass der latente Fingerabdruck abgewiesen werden kann. So wird das Risiko, dass eine nicht autorisierte Person mittels eines latenten Fingerabdrucks Zugang zu einem geschützten Objekt, zum Beispiel zu Informationen oder zu einem Raum, das durch das System zur Überprüfung von Fingerabdrücken geschützt wird, erlangt, beseitigt. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist es, dass es einfach ist und in bereits bestehenden Systemen angewendet werden kann. Darüber hinaus erfordert es keine mechanischen konstruktiven Änderungen. Es erfordert auch keine komplizierte und zeitraubende äußerliche Behandlung der Oberfläche des Sensors, um irgendwelche latenten Fingerabdrücke unter den erfassten Fingerabdrücken zu entfernen.
Wie oben erwähnt ist ein latenter Fingerabdruck ein Fingerabdruck, der auf dem Sensor zurückbleibt, wenn der Finger, zu dem er gehört, bereits vom Sensor weggenommen wurde.
Es sollte betont werden, dass dieses Verfahren keine fehlerhaften Akzeptanzen verhindert, die aus anderen Ursachen und nicht aufgrund latenter Fingerabdrücke auftreten. So reduziert es die Gesamtrate fehlerhafter Akzeptanzen, verhindert jedoch fehlerhafte Akzeptanzen aufgrund von latenten Fingerabdrücken.
Der Schritt zur Erfassung von latenten Fingerabdrücken umfasst die Schritte der Erfassung eines Fingerabdrucks mittels eines Sensors und, auf der Basis der Position des aufgezeichneten Fingerabdrucks auf dem Sensor, der Feststellung, ob der aufzeichnete Fingerabdruck von einem latenten Fingerabdruck auf dem Sensor oder von einem auf den Sensor aufgelegten Finger stammt.
Im Bezug auf die Staaten, die gemeinsam mit der oben erwähnten WO/51084 gekennzeichnet sind, ist das Verfahren der Erfindung weiterhin dadurch definiert, dass der Schritt des Vergleichens der Position des erfassten Fingerabdrucks auf dem Sensor mit der Position des zuvor erfassten Fingerabdrucks das Vergleichen der Position auf dem Sensor eines Teilbereiches des aufgezeichneten Fingerabdrucks mit der Position eines entsprechenden Teilbereiches des zuvor erfassten Fingerabdrucks umfasst oder dass der Bewertungsschritt nicht die Prüfung beinhaltet, ob Merkmale des erfassten Fingerabdrucks und des zuvor erfassten Fingerabdrucks übereinstimmen.
Es wäre möglich, den latenten Fingerabdruck auf verschiedene Weise zu erfassen, zum Beispiel durch Messen der Gesamt-Lichtstärke. Die Verwendung der Position eines Fingerabdrucks auf dem Sensor jedoch hat sich als einfache und eingängige Lösung erwiesen. Das kommt daher, dass die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Personen nacheinander ihre Finger auf der genau gleichen Stelle auf dem Sensor platzieren, sehr gering, nämlich in der Größenordnung von 1 zu 1000 ist. Wenn jedoch jemand versucht einen latenten Fingerabdruck zu benützen, um das System zu überlisten, wird der latente Fingerabdruck an die genau gleiche Stelle wie der „authentische” Fingerabdruck gelegt. Diese Unterscheidung kann dazu verwendet werden, um zu bewerten, ob ein erfasster Fingerabdruck von einem latenten Fingerabdruck oder von einem aktuell aufgelegten Finger auf dem Sensor stammt.
Der Schritt der Bewertung umfasst, noch spezifischer, das Vergleichen der Position des erfassten Fingerabdrucks auf dem Sensor mit der Position eines früher auf dem Sensor aufgezeichneten Fingerabdrucks.
Dieses Verfahren ist einfach einzurichten, zum Beispiel mittels eines einfachen Algorithmus, der in einer Software oder Hardware ausgeführt wird. Die Position ist einfach zu bestimmen, und die Position des vorhergehenden Fingerabdrucks kann gespeichert werden ohne erhebliche Anforderungen an den Speicherplatz.
Das Verfahren umfasst auch den Schritt der Berücksichtigung, dass der erfasste Fingerabdruck von einem latenten Fingerabdruck stammen könnte, wenn die Position des erfassten Fingerabdrucks auf dem Sensor und die Position des zuvor erfassten Fingerabdrucks im Wesentlichen übereinstimmen. In diesem Fall wird der Fingerabdruck abgewiesen und der Zugang zu dem System auf diese Weise gesperrt.
Es muss hervorgehoben werden, dass der erfasste Fingerabdruck in bestimmten Ausführungsformen als von einem latenten Fingerabdruck abstammend betrachtet werden kann, wenn die Differenz in der Position innerhalb eines vorher festgelegten engen Bereichs liegt, zum Beispiel bei einem oder zwei Pixel. Eine vollständige Identität ist daher nicht notwendigerweise erforderlich, da der Vergleichsalgorithmus ein bestimmtes Maß an Unsicherheit enthalten kann.
Es ist gewöhnlich ausreichend, den erfassten Fingerabdruck mit einem einzigen vorher erfassten Fingerabdruck zu vergleichen, da der latente Fingerabdruck zerstört wird, wenn ein neuer Benutzer seinen Finger auf den Sensor legt.
In einer Ausführungsform stellt der vorher erfasste Fingerabdruck den unmittelbar vorhergehenden Fingerabdruck dar, der als von einem Finger stammend betrachtet werden kann, der auf den Sensor gelegt wurde. Das bedeutet, dass der vorher erfasste Fingerabdruck einer nicht autorisierten Person gehören kann und dass latente Fingerabdrücke sowohl von autorisierten als auch von nicht autorisierten Personen erfasst werden können.
In einer anderen Ausführungsform stellt der vorher erfasste Fingerabdruck den unmittelbar vorhergehenden Fingerabdruck dar, der akzeptiert wurde, in anderen Worten, der als von einer autorisierten Person stammend angesehen werden kann, deren Referenz-Fingerabdruck im System gespeichert ist.
Auf diese Weise wird nach der letztgenannten Alternative nur der Fingerabdruck autorisierter Personen als der vorher erfasste Fingerabdruck gespeichert. Auf diese Weise können nur latente Fingerabdrücke von autorisierten Personen erfasst werden. Wenn der latente Fingerabdruck von einer nicht autorisierten Person stammt, kann die Abgleichprozedur jedoch für die Zurückweisung des latenten Fingerabdrucks sorgen, so dass es nicht zu einer fehlerhaften Akzeptanz führt. Alternativ wird die Prüfung auf latente Fingerabdrücke nach der Abgleichprozedur ausgeführt, so dass nur Fingerabdrücke, die von der Abgleichprozedur akzeptiert werden, getestet werden.
Eine Ausführungsform umfasst auch den Schritt zur Speicherung der Position des erfassten Fingerabdrucks auf dem Sensor für den Fall, dass der erfasste Fingerabdruck nicht als von einem latenten Fingerabdruck stammend erachtet wird.
Die Position des erfassten Fingerabdrucks kann eine vorher gespeicherte Position eines vorher erfassten Fingerabdrucks ersetzen. Der Fingerabdruck, mit dem der Vergleich zur Entdeckung eines latenten Fingerabdrucks durchgeführt wird, kann deshalb laufend geändert werden. Die vorübergehende Speicherung eines einzigen vorher erfassten Fingerabdrucks zur selben Zeit ist somit ausreichend für den Zweck der Erfassung von latenten Fingerabdrücken.
In einer Ausführungsform kann die Position eines Fingerabdrucks auf dem Sensor in einem Speicher gesichert werden, wenn der Fingerabdruck als zu einer autorisierten Person gehörend akzeptiert wird. Die Position dieses Fingerabdrucks kann dann für den Vergleich von später erfassten Fingerabdrücken verwendet werden, bis ein neuer Fingerabdruck akzeptiert wird. Wenn der neue Fingerabdruck akzeptiert wird, wird die Position des vorhergehenden Fingerabdrucks auf dem Sensor nicht länger benötigt, und die Position des neu akzeptierten Fingerabdrucks kann die des vorhergehenden ersetzen.
Es sollte betont werden, dass es die Position des Fingerabdrucks im Koordinatensystem des Sensors ist, die gespeichert wird. Es kann, aber muss nicht, der gesamte vorher erfasste Fingerabdruck gespeichert werden. In einer Speicher sparenden Ausführungsform werden nur die Positionen von bestimmten Bereichen oder bestimmten Punkten des Fingerabdrucks gespeichert, d. h. in Form von Koordinaten.
In einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Vergleichs der Position des erfassten Fingerabdrucks auf dem Sensor mit der Position eines vorher erfassten Fingerabdrucks den Vergleich von mindestens einem Merkmal des erfassten Fingerabdrucks mit der Position des entsprechenden Merkmals des vorher erfassten Fingerabdrucks.
Eine übliche Methode zur Überprüfung von Fingerabdrücken ist der Merkmalsabgleich. Bei dieser Methode wird eine Anzahl von spezifischen Merkmalen verglichen, um zu entscheiden, ob ein erfasster Fingerabdruck einem Referenz-Fingerabdruck entspricht und somit von einer autorisierten Person stammt.
Ein oder mehrere solcher spezifischen Merkmale können auch dazu benützt werden, um einen latenten Fingerabdruck zu entdecken. Die Positionen dieser Merkmale können für den aktuellen erfassten Fingerabdruck und dem früher erfassten Fingerabdruck noch spezifischer verglichen werden. Wenn die Merkmale in den beiden verglichenen Fingerabdrücken an den gleichen oder im Wesentlichen gleichen Stellen auf dem Sensor aufgefunden werden, wird der aktuelle erfasste Fingerabdruck als von einem latenten Fingerabdruck stammend erachtet. Ein Merkmal könnte zum Beispiel das Ende einer Fingerabdrucklinie und die Verzweigung einer Fingerabdrucklinie sein.
Eine alternative Methode zur Überprüfung von Fingerabdrücken ist der Abgleich von Teilflächen in einem Referenz-Fingerabdruck gegen einen aktuellen erfassten Fingerabdruck, um zu prüfen, ob die Teilflächen darin vorhanden sind und der erfasste Fingerabdruck somit von einer autorisierten Person stammt. Teilflächen können auch für die Entdeckung von latenten Fingerabdrücken verwendet werden, wobei die Prüfung auf der Basis der Positionen der Teilflächen auf dem Sensor für den aktuellen und den vorher erfassten Fingerabdruck durchgeführt wird. Diese Alternative hat den Vorteil, dass sie zuverlässiger ist als die Methode unter Verwendung spezifischer Merkmale, da man durch den Vergleich der Positionen der Teilflächen auf dem Sensor mit größerer Sicherheit weiß, dass wirklich die sich entsprechenden Flächen verglichen werden.
Auf diese Weise umfasst für die Staaten, die gemeinsam mit WO 00/51084 gekennzeichnet sind, in einer Ausführungsform der Schritt (130) zum Vergleich der Position des erfassten Fingerabdrucks auf dem Sensor mit der Position eines vorher erfassten Fingerabdrucks den Abgleich der Position einer bestimmten Teilfläche auf dem Sensor mit der Position einer entsprechenden Teilfläche des früher erfassten Fingerabdrucks.
Als eine weitere Alternative kann die Position des gesamten Fingerabdrucks verglichen werden, d. h. durch die Trennung des Vordergrunds und des Hintergrunds der Finger-abdrücke, so dass die Positionen der Umrisse der Fingerabdrücke oder über den Abgleich der ganzen Fingerabdrücke verglichen werden können.
Eine weitere Ausführungsform kann den Schritt zum Abgleich (110) von mindestens einer Teilfläche eines Referenz-Fingerabdrucks mit dem erfassten Fingerabdruck umfassen, um mindestens eine übereinstimmende Teilfläche des erfassten Fingerabdrucks zu erhalten, wobei der Schritt zum Vergleich der Position des erfassten Fingerabdrucks auf dem Sensor mit der Position eines vorher erfassten Fingerabdrucks den Vergleich der Position auf dem Sensor der passenden Teilfläche mit der Position der entsprechenden Teilfläche des vorher erfassten Fingerabdrucks umfasst.
Der Referenz-Fingerabdruck ist ein früher gespeicherter Fingerabdruck, der einer autorisierten Person gehört. Der Referenz-Fingerabdruck muss kein vollständiger Fingerabdruck sein, kann aber eine bearbeitete Form davon, auch als Schablone bezeichnet, sein. Die Schablone kann z. B. Teilflächen des Referenz-Fingerabdrucks oder spezifische Merkmale und ihre Position umfassen.
Es soll betont werden, dass üblicherweise eine Vielzahl von Referenz-Fingerabdrücken gespeichert werden, da oft mehr als eine autorisierte Person für das geschützte Objekt existiert, das durch das System zur Überprüfung von Fingerabdrücken geschützt wird. Es ist jedoch möglich, dass nur ein Referenz-Fingerabdruck gespeichert wird.
In einer Ausführungsform wird der Vergleich der Position des erfassten Fingerabdrucks auf dem Sensor mit der Position eines früher erfassten Fingerabdrucks nur bei dem Ereignis ausgeführt, wenn eine Übereinstimmung zwischen einem Referenz-Fingerabdruck und dem erfassten Fingerabdruck aussagt, dass der erfasste Fingerabdruck von einer autorisierten Person stammt.
Nach diesem Verfahren wird der Abgleich des erfassten Fingerabdrucks zuerst ausgeführt. Nur wenn ein Referenz-Fingerabdruck gefunden wird, der dem erfassten Fingerabdruck entspricht, wird die Position des erfassten Fingerabdrucks auf dem Sensor gegen die Position eines früher erfassten Fingerabdrucks auf dem Sensor geprüft, um damit auf diese Weise zu bestimmen, ob der Fingerabdruck ein latenter Fingerabdruck ist oder nicht. Eine Prüfung der Position wird somit nicht durchgeführt, wenn der Fingerabdruck deswegen zurückgewiesen wird, weil er nicht als von einer autorisierten Person stammend erachtet wird.
Nach einem zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein System zur Überprüfung von Fingerabdrücken, das einen Sensor umfasst, wobei das System so aufgebaut ist, dass es latente Fingerabdrücke erkennen kann, um somit fehlerhafte Akzeptanzen zu verhindern.
Nach einem dritten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Speichermedium für digitale Informationen, das von einem Computersystem gelesen werden kann, wobei das Speichermedium ein Computerprogramm enthält, das fehlerhafte Akzeptanzen in einem System zur Überprüfung von Fingerabdrücken verhindert, wobei dieses Programm das Verfahren in jedem der Ansprüche 1–7 definiert.
Was oben über das Verfahren gesagt wurde, gilt entsprechend auch für das System und das Speichermedium.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird unten mit höherem Detaillierungsgrad mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gilt:
1 zeigt eine Ausführungsform eines Systems zur Überprüfung von Fingerabdrücken in schematischer Darstellung.
2 stellt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung dar.
3a zeigt einen wirklichen Fingerabdruck.
3b zeigt einen latenten Fingerabdruck.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt ein System zur Überprüfung von Fingerabdrücken in schematischer Darstellung. Das System umfasst im Wesentlichen einen Sensor 1, eine Vergleichseinrichtung 2 und einen Speicher 3. Der Sensor 1 ist so angeordnet, dass er einen Fingerabdruck von einem Finger, der auf den Sensor gelegt wird, erfasst und diesen an die Vergleichseinrichtung 2 weitergibt. Der Typ des Sensors 1 kann zum Beispiel kapazitiv oder optisch sein. Er besitzt ein integriertes Koordinatensystem.
Die Vergleichseinrichtung 2 kann als Hard- oder Software gestaltet sein und kann zum Beispiel einen Mikroprozessor mit geeigneten Programmen oder eine speziell adaptierte Hardware, z. B. ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit = Anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) oder ein FPGA (Field Programmable Gate Array = Einzeln programmierbare Gate-Matrix) umfassen. Das Ausgangssignal von der Vergleichseinrichtung kennzeichnet in gewisser Weise, ob der Fingerabdruck, der durch den Sensor erfasst wurde, akzeptiert wird, in anderen Worten, ob er von einer autorisierten Person stammt, deren Referenz-Fingerabdruck im Speicher vorliegt, oder ob er abgewiesen wird, in anderen Worten, ob er von einer nicht autorisierten Person stammt oder ob er als aus einem latenten Fingerabdruck stammend eingeschätzt wird oder ob er aus anderen Gründen nicht akzeptiert werden kann. Das Ausgangssignal kann intern im System, z. B. als Basis für ein Sperr- oder Zugangssignal für ein geschütztes Objekt, verwendet werden, oder es kann an eine externe Einheit, z. B. an eine Anzeigevorrichtung gesendet werden.
Im Speicher 3 ist/sind eine oder mehrere Referenz-Fingerabdrücke gespeichert, die unter sicheren Bedingungen von einem oder mehreren autorisierten Personen erfasst wurden, die berechtigt sind, Zugang zu dem geschützten Objekt zu haben, das durch das System geschützt wird. Der Speicher kann dauerhaft oder nur zeitweilig mit der Vergleichseinrichtung 2 verbunden sein. Im letzteren Fall kann es aus einer Smart Card oder ähnlichen Datenträgern bestehen.
Die Erfassung eines Referenz-Fingerabdrucks kann wie folgt durchgeführt werden. Der Sensor nimmt ein digitales Graustufen-Bild eines Fingerabdrucks auf. Es wird eine Qualitätsüberprüfung durchgeführt, um sicherzustellen, dass der Sensor in der Lage ist, zwischen „Graten” und „Tälern” auf dem Finger zu unterscheiden. Dann wird das Bild in ein Binärformat umgewandelt. „Binarisation” bedeutet, dass die Pixel des Bildes mit einem Graustufen-Schwellenwert verglichen werden. Diejenigen Pixel, deren Wert kleiner als der Graustufen-Schwellenwert ist, werden in weiß konvertiert und diejenigen, deren Wert größer als der Graustufen-Schwellenwert ist, werden in schwarz konvertiert.
Nach der Binärumwandlung wird eine Anzahl von Teilflächen des Bildes für die Speicherung als ein bearbeitetes Format des Referenz-Fingerabdrucks, auch als Schablone bezeichnet. Eine der Teilflächen wird so ausgewählt, dass sie ungefähr in der Mitte des Fingerabdrucks liegt. Die anderen, deren Anzahl gewöhnlich zwischen vier und acht in Abhängigkeit vom erforderlichen Sicherheitsniveau variiert, können unterschiedliche Positionen in Relation zur zentralen Fläche einnehmen. Die Größe der Teilflächen kann 48×48 Pixel sein, kann jedoch von einem Fachmann leicht entsprechend den bestehenden Anforderungen angepasst werden. Die unterschiedlichen Teilflächen können gefunden werden, indem das Bild nach Flächen mit so vielen individuenspezifischen Informationen wie möglich durchsucht wird. Zum Beispiel sind Flächen mit gekrümmten Linien von größerem Interesse als Flächen mit geraden parallelen Linien. Die Schablone, die auch die relativen Positionen der anderen Teilflächen in Bezug auf die zentrale Fläche enthält, wird dann im Speicher 3 abgelegt.
Das Flussdiagramm in 2 zeigt, wie die Überprüfung von Fingerabdrücken ausgeführt wird, wenn ein Benutzer den Zugang zum geschützten Objekt wünscht, z. B. zu sensiblen Informationen oder zu einem verschlossenen Durchgang, zu dem das System nach einer Überprüfung der Fingerabdrücke den Zugang gestatten kann. Der Benutzer legt seinen Finger auf den Sensor 1, und es wird ein digitales Musterbild des Fingerabdrucks in einem Aufnahmeschritt 100 auf dieselbe Weise wie oben beschrieben, wenn die Schablone erfasst wurde, aufgenommen, außer in dem Fall, dass zu Beginn keine Teilflächen ausgewählt werden. Nach der Erfassung hat der Muster-Fingerabdruck deshalb ein Format, das den Vergleich mit der Schablone ermöglicht, die in Speicher 3 abgelegt ist.
Die Vergleichseinrichtung 2 ist so aufgebaut, dass sie den erfassten Muster-Fingerabdruck empfängt und ihn in einem Abgleichschritt 110 mit dem Referenz-Fingerabdruck/den Referenz-Fingerabdrücken, der/die im Speicher 3 abgelegt ist/sind. Während des Abgleichs wird in diesem Fall überprüft, ob die Teilflächen der Schablone auch im erfassten Fingerabdruck vorliegen. Genauer gesagt wird die zentrale Fläche der Schablone gegen einen zentralen Teil des erfassten Muster-Fingerabdrucks abgeglichen. Wenn eine Übereinstimmung gefunden wird, werden die relativen Positionsinformationen der Schablone dazu verwendet, Teilflächen des Muster-Fingerabdrucks auszuwählen. Die Teilflächen des Muster-Fingerabdrucks werden so selektiert, dass sie dieselben relativen Positionen in Bezug auf die übereinstimmende (zentrale) Teilfläche des Muster-Fingerabdrucks haben, wie sie auch die anderen Teilflächen der Schablone mit Bezug zur zentralen Teilfläche der Schablone besitzen. Schließlich werden die Teilflächen der Schablone gegen die ausgewählten Teilflächen des Muster-Fingerabdrucks abgeglichen, um zu ermitteln, ob eine Übereinstimmungsanforderung erfüllt wird. Ist es so, wird der erfasste Muster-Fingerabdruck als von einer autorisierten Person stammend betrachtet.
WO 9 951 138 beschreibt ein leicht abweichendes Verfahren zur Auswahl der Teilflächen des Muster-Fingerabdrucks.
Wird in Schritt 120 der erfasste Fingerabdruck nicht als von einer autorisierten Person stammend erachtet, wird in Schritt 125 der Fingerabdruck zurückgewiesen. Wenn er jedoch als von einer autorisierten Person stammend erachtet wird, fährt das Verfahren mit der Prüfung fort, ob der Fingerabdruck ein latenter Fingerabdruck sein könnte.
Genauer gesagt wird die Position des erfassten Fingerabdrucks auf dem Sensor 1 in Schritt 130 mit der Position des unmittelbar vorher erfassten Fingerabdrucks auf dem Sensor 1 verglichen. In dieser Kombination werden jene Teilflächen des erfassten Muster-Fingerabdrucks verwendet, die in Schritt 110 als mit den Teilflächen des Referenz-Fingerabdrucks übereinstimmend erachtet wurden. Die Positionen dieser übereinstimmenden Teilflächen im Koordinatensystem des Sensors werden ermittelt – so können zum Beispiel die Mittelpunkte der Teilflächen verwendet werden – und werden mit den Positionen der Teilflächen des vorher erfassten Fingerabdrucks verglichen. Wenn in Schritt 140 die Position von mindestens einer Teilfläche die gleiche ist, wird der erfasste Fingerabdruck so betrachtet, als wäre er an derselben Stelle wie der vorher erfasste Fingerabdruck platziert. Das Ergebnis ist, dass der erfasste Fingerabdruck in Schritt 145 wegen der Tatsache, dass er als latenter Fingerabdruck erachtet wird, zurückgewiesen wird. Es sollte betont werden, dass auch Teilflächen, deren Positionen um ein oder wenige Pixel abweichen, als an der gleichen Stelle liegend erachtet werden.
Wenn keine der Teilflächen an der gleichen Stelle positioniert ist, wird der erfasste Fingerabdruck als von einem aktuell auf dem Sensor aufgelegten Finger stammend betrachtet. Die Positionen der übereinstimmenden Teilflächen im erfassten Fingerabdruck auf dem Sensor werden in Schritt 150 im Speicher 3 als die Position eines vorher erfassten Fingerabdrucks abgelegt. Genauer gesagt werden die Koordinaten jeder Teilfläche gespeichert. Die Koordinaten können ein oder mehrere festgelegte Punkte in den Teilflächen, zum Beispiel die Mittelpunkte oder die Eckpunkte, sein. Die Speicherung ist nur zeitweilig und dauert nur so lange, bis ein später erfasster Fingerabdruck in Schritt 150 aufbereitet wird.
Schließlich wird der erfasste Fingerabdruck in Schritt 155 als der Fingerabdruck einer autorisierten Person akzeptiert, und das System signalisiert dies entsprechend, zum Beispiel durch das Hilfsmittel eines einfachen OK-Signals oder eines Kontrollsignal, das den Zugang zu einem geschützten Objekt, zum Beispiel zu einem Raum oder zu einem Rechner gestattet.
3a zeigt ein erstes Bild eines aktuellen Fingerabdrucks, der von einem Finger auf dem Sensor erfasst wurde, in schematischer Darstellung. In dem Fingerabdruck sind die Positionen der Mittelpunkte 4 von fünf Teilflächen markiert. 3b zeigt ein zweites Bild eines erfassten Fingerabdrucks, der von einem latenten Fingerabdruck stammt, der auf dem Sensor zurückgeblieben ist, nachdem der Fingerabdruck in 3a erfasst wurde. In 3b sind die gleichen Teilflächen gefunden worden, deren Mittelpunkte markiert sind. Alternativ könnten die Punkte 4 die Position von entsprechenden Merkmalen auf dem Sensor darstellen. Die Bilder der Fingerabdrücke werden in einem entsprechenden Koordinatensystem dargestellt, in dem R die Achse der Zeilenkoordinaten und C die Achse der Spaltenkoordinaten darstellen, um in schematischer Form zu zeigen, dass die Positionen der Punkte 4 dieselben sind. Wenn nur die Position eines Punktes (zum Beispiel die Koordinaten des Mittelpunktes einer Teilfläche oder die Koordinaten eines Merkmals) in den beiden verglichenen Fingerabdrücken übereinstimmt, reicht es aus, um die Position der Fingerabdrücke als übereinstimmend einzustufen.
Der Vergleich kann durchgeführt werden, indem die Koordinaten der Punkte verglichen werden, und falls sie gleich oder überwiegend gleich sind, dann wird der aktuelle Fingerabdruck als latenter Fingerabdruck angesehen, der von dem vorhergehenden Fingerabdruck stammt, und der Fingerabdruck wird dann abgewiesen. Es hat sich herausgestellt, dass eine Abweichung zwischen den Testpunkten von weniger als zwei Pixeln in der X-Richtung und in der Y-Richtung als guter Grenzwert angesehen werden kann. Der Grenzwert wird dann mit allen Testpunkten verglichen.
Der Vergleich kann wie folgt durchgeführt werden (Semi-Programmcode):

wobei R1I die Zeilenkoordinate des Punktes I des ersten Bildes ist, R2I die Zeilenkoordinate des Punktes I des zweiten Bildes ist, C1I die Spaltenkoordinate des Punktes I des ersten Bildes ist, C2I die Spaltenkoordinate des Punktes I des zweiten Bildes ist.
Wenn es keine Zeitbeschränkungen gibt, kann das gesamte Bild oder das gesamte Muster verglichen werden.
Alternative Ausführungsformen
Obwohl oben eine besondere Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist es Kennern der Technik bewusst, dass viele Alternativen, Modifikationen und Variationen angesichts der oben ausgeführten Beschreibung möglich sind.
1 zeigt den Sensor 1, die Vergleichseinrichtung 2 und den Speicher 3 als getrennte physikalische Einheiten, die durch Leitungen miteinander verbunden sind. Es sind auch andere Varianten möglich. So können zum Beispiel der Sensor 1 und die Vergleichseinrichtung 2 ineinander integriert und in derselben physikalischen Einheit platziert sein, die mit dem Speicher 3 verbunden ist, der in einer anderen physikalischen Einheit untergebracht ist. Der Sensor 1, die Vergleichseinrichtung 2 und der Speicher 3 können auch alle in einer einzigen physikalischen Einheit untergebracht werden.
In einer weiteren Alternative besteht der Speicher 3 aus einem Datenträger in Form einer Personenkarte, d. h. eine Smart Card, auf der der Fingerabdruck des Besitzers in elektronischer Form gespeichert ist, so dass er in die Vergleichseinrichtung 2 über einen Leser eingelesen werden kann, der in der gleichen physikalischen Einheit wie der Sensor und die Vergleichseinheit platziert sein kann.
Es ist für das System ebenso möglich, eine Vielzahl von Sensoren 1 zu besitzen, die mit einer Zentraleinheit verbunden sind, die den Speicher 3 zur Ablage der Referenz-Fingerabdrücke und die Vergleichseinrichtung 2 enthält. Das System kann einen speziellen Referenz-Sensor zur Erfassung von Referenz-Fingerabdrücken enthalten.
Der Fingerabdruck kann in Form eines Bitmap gespeichert werden. Ein wirkungsvoller Algorithmus zum Abgleichen von Bitmaps ist in der Patentanmeldung WO 9 936 880 des Anmelders beschrieben.
Oben ist das Abgleichen von Fingerabdrücken so beschrieben worden, dass es auf der Basis der Vergleiche von Teilflächen eines aktuellen Fingerabdrucks mit Teilflächen einer Schablone erfolgt. Alternativ kann es jedoch auch dem Vergleich von spezifischen Merkmalen des aktuellen Fingerabdrucks, auch als Minutien-Punkte bezeichnet, und der Schablone basieren.
Darüber hinaus ist die Aufdeckung eines latenten Fingerabdrucks so beschrieben worden, dass sie auf der Basis der Vergleiche der Positionen auf dem Sensor von Teilflächen in einem aktuellen Fingerabdruck mit den Positionen auf dem Sensor von Teilflächen in einem früher erfassten Fingerabdruck erfolgt. Die Aufdeckung kann jedoch auch auf Basis der Positionen sich entsprechender Merkmale durchgeführt werden.
Eine andere Alternative besteht darin, die Konturen des aktuellen Fingerabdrucks zu extrahieren und sein Position auf dem Sensor mit der Position auf dem Sensor einer Kontur eines früher erfassten Fingerabdrucks zu vergleichen.
Eine weitere Alternative besteht darin, den gesamten aktuellen Fingerabdruck mit dem gesamten früher erfassten Fingerabdruck abzugleichen und zu bestimmen, ob sie in derselben Position auf dem Sensor platziert sind.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Position eines früher erfassten Fingerabdrucks in Speicher 3 abgelegt, der ein Speicher sein kann, der permanent oder temporär mit der Vergleichseinrichtung 2 verbunden ist. Die Po sition eines früher erfassten Fingerabdrucks kann jedoch auch in einem Speicher im Sensor oder in der gleichen Hardware-Komponente wie der Sensor abgelegt werden. Der Vorteil hierbei ist, dass das System nicht durch ein Umschalten von Sensoren übertölpelt werden kann. Alternativ kann die Position des früher erfassten Fingerabdrucks in Verbindung mit der Schablone, die für den Abgleich des früher erfassten Fingerabdrucks verwendet wurde, abgespeichert werden. Beim nächsten Mal wird diese besondere Schablone zum Abgleichen verwendet, die Position des Muster-Fingerabdrucks wird gegen die Position des früher erfassten Fingerabdrucks, die in Verbindung mit der Schablone abgespeichert wurde, abgeglichen, um dann zu ermitteln, ob der Muster-Fingerabdruck ein latenter Fingerabdruck ist.

Claims

Verfahren zum Verhindern fehlerhafter Annahme in einem System zum Prüfen von Fingerabdrücken, das einen Sensor (1) umfasst, gekennzeichnet durch den Schritt des Erfassens eines latenten Fingerabdrucks auf dem Sensor (1), umfassend die Schritte des Aufzeichnens (100) eines Fingerabdrucks mittels des Sensors und, auf Basis der Position des aufgezeichneten Fingerabdrucks auf dem Sensor, des Feststellens, ob der aufgezeichnete Fingerabdruck von einem latenten Fingerabdruck auf dem Sensor oder von einem auf den Sensor aufgelegten Finger stammt, wobei der Feststellschritt das Vergleichen (130) der Position des aufgezeichneten Fingerabdrucks auf dem Sensor mit der Position eines zuvor aufgezeichneten Fingerabdrucks auf dem Sensor umfasst, wobei der Schritt des Vergleichens (130) der Position des aufgezeichneten Fingerabdrucks auf dem Sensor mit der Position eines zuvor aufgezeichneten Fingerabdrucks das Vergleichen der Position auf dem Sensor eines Teilbereiches des aufgezeichneten Fingerabdrucks mit der Position eines entsprechenden Teilbereiches des zuvor aufgezeichneten Fingerabdrucks umfasst, oder wobei der Feststellschritt nicht die Überprüfung beinhaltet, ob Merkmale des aufgezeichneten Fingerabdruckes und des zuvor aufgezeichneten Fingerabdrucks übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren den Schritt umfasst, bei dem, wenn die Position des aufgezeichneten Fingerabdrucks auf dem Sensor und die Position des zuvor aufgezeichneten Fingerabdrucks im Wesentlichen übereinstimmen, der aufgezeichnete Fingerabdruck als von einem latenten Fingerabdruck stammend betrachtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zuvor aufgezeichnete Fingerabdruck der unmittelbar vorangehende Fingerabdruck ist, der als von einem auf den Sensor aufgelegten Finger stammend betrachtet wurde.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zuvor aufgezeichnete Fingerabdruck der unmittelbar vorangehende Fingerabdruck ist, der angenommen wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, das des Weiteren den Schritt des Speicherns (150) von Informationen über die Position des aufgezeichneten Fingerabdrucks auf dem Sensor umfasst, wenn der aufgezeichnete Fingerabdruck nicht als von einem latenten Fingerabdruck stammend betrachtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, das des Weiteren den Schritt des Abgleichens (110) wenigstens eines Teilbereiches eines Bezugs-Fingerabdrucks mit dem aufgezeichneten Fingerabdruck umfasst, um wenigstens einen abgeglichenen Teilbereich des aufgezeichneten Fingerabdrucks zu ermitteln, wobei der Schritt des Vergleichens der Position des aufgezeichneten Fingerabdrucks auf dem Sensor mit der Position eines zuvor aufgezeichneten Fingerabdrucks das Vergleichen der Position des abgeglichenen Teilbereiches auf dem Sensor mit der Position des entsprechenden Teilbereiches des zuvor aufgezeichneten Fingerabdrucks umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, wobei der Vergleich der Position des aufgezeichneten Fingerabdrucks auf dem Sensor mit der Position eines zuvor aufgezeichneten Fingerabdrucks nur für den Fall durchgeführt wird, dass ein Abgleich zwischen einem Bezugs-Fingerabdruck und dem aufgezeichneten Fingerabdruck zeigt, dass der aufgezeichnete Fingerabdruck von einer autorisierten Person stammt.
System zum Prüfen von Fingerabdrücken, das einen Sensor umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das System so eingerichtet ist, dass es einen latenten Fingerabdruck auf dem Sensor (1) erfasst, um fehlerhafte Annahme zu verhindern, und einen Fingerabdruck mittels des Sensors aufzeichnet (100) und auf Basis der Position des Fingerabdrucks auf dem Sensor feststellt, ob der aufgezeichnete Fingerabdruck von einem latenten Fingerabdruck auf dem Sensor oder von einem auf den Sensor aufgelegten Finger stammt, wobei das System des Weiteren eine Vergleichseinrichtung (2) umfasst, die die Position eines aufgezeichneten Fingerabdrucks auf dem Sensor (1) mit der Position eines zuvor aufgezeichneten Fingerabdrucks auf dem Sensor vergleicht, wobei der Vergleich der Position des aufgezeichneten Fingerabdrucks auf dem Sensor mit der Position eines zuvor aufgezeichneten Fingerabdrucks das Vergleichen der Position auf dem Sensor eines Teilbereiches des aufgezeichneten Fingerabdrucks mit der Position eines entsprechenden Teilbereiches des zuvor aufgezeichneten Fingerabdrucks umfasst, oder der Feststellschritt, ob der aufgezeichnete Fingerabdruck von einem latenten Fingerabdruck stammt, nicht die Überprüfung beinhaltet, ob Merkmale des aufgezeichneten Fingerabdrucks und des zuvor aufgezeichneten Fingerabdrucks übereinstimmen.
System nach Anspruch 8, wobei der Sensor (1) ein integrales Koordinatensystem hat.
Speichermedium für digitale Informationen, wobei das Speichermedium für ein Computersystem lesbar ist und das Speichermedium ein Computerprogramm zum Verhindern von falscher Annahme von Fingerabdrücken enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7 ausführt.