DE602005006431T2

DE602005006431T2 - Biometrische identifikationsmethode und -vorrichtung

Info

Publication number: DE602005006431T2
Application number: DE602005006431T
Authority: DE
Inventors: Robert Hendriks; Wouter Rensen; Antonius Akkermans
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: DE602005006431D1; EP1805690A1; JP2008518316A; EP1805690B1; ES2306222T3; WO2006043252A1; US7924140B2; CN101044493A; US20080157921A1; KR20070067149A; CN101044493B; JP4740251B2; ATE393935T1

Description

ANWENDUNGSBEREICH DER ERFINDUNG
Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Identifikationsverfahren, das auf biometrischen Merkmalen basiert. Das Identifikationsverfahren kann beispielsweise die Messung eines Fingerabdrucks gefolgt von einem Vergleich des Fingerabdrucks umfassen, um eine bestimmte Person zu identifizieren. Ein derartiges Verfahren kann auch dazu verwendet werden sicherzustellen, dass eine bestimmte Person wirklich diejenige ist, die er oder sie behauptet zu sein. Letzteres wird häufig als Authentifizierung bezeichnet. Andere Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Identifikationsgerät, ein Identifikationssystem und ein Computerprogrammprodukt für ein Identifikationsgerät.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
In der unter der Nummer EP 1 353 292 veröffentlichten Europäischen Patentanmeldung wird ein optisches biometrisches Sensorgerät zum Analysieren von Bildern von Fingerabdrücken beschrieben. Lebende Körperteile werden detektiert, indem Infrarotlicht von einer Infrarot-Lichtquelle zu einem Bildsensor übertragen wird. Die Infrarot-Transmissionskenndaten eines lebenden Körperteils variieren mit dem menschlichen Herzschlag. Mehrere Bilder werden analysiert um zu überprüfen, ob es sich bei dem Objekt um ein echtes lebendes Körperteil handelt.
In der unter der Nummer US 2004/0184641 veröffentlichten US-amerikanischen Patentanmeldung wird eine persönliche Authentifizierungseinrichtung basierend auf einem Blutgefäßmuster eines Fingers beschrieben. Es wird erwähnt, dass die persönliche Authentifizierung mit der Authentifizierung durch Fingerabdruck kombiniert werden kann.
In der unter der Nummer US 2003/0016345 veröffentlichten US-amerikanischen Patentanmeldung wird ein Fingeridentifikationsgerät beschrieben, das ein Blutgefäßmuster eines Fingers nutzt. Es wird erwähnt, dass das auf der Oberfläche des Fingers detektierbare Merkmal eines lebenden Körpers und ein Blutgefäßmuster kombiniert für die Identifikation verwendet werden können. Dies führt zu einer verbesserten Genauigkeit der Identifikation.
In der unter der Nummer US 2004/0179723 veröffentlichten US-amerikanischen Patentanmeldung wird ein Gerät zur Überprüfung der Identität beschrieben, das eine Lichtquelle zum Abstrahlen von Licht umfasst, das durch ein zu detektierendes Objekt mit einem Fingerabdruck durchdringen kann. Es wird ein Bild eines Fingerabdrucks erzeugt, das dunkle Anteile, die Erhöhungen entsprechen, und helle Anteile, die Vertiefungen entsprechen, enthält.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Identifikation auf der Grundlage der Biometrie zu schaffen, die relativ zuverlässig ist. Die unabhängigen Ansprüche definieren verschiedene Aspekte der Erfindung. Die abhängigen Ansprüche definieren zusätzliche Merkmale zum vorteilhaften Ausführen der Erfindung.
Diese und weitere Aspekte der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Identifikationssystems.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer Datenbank, die einen Teil des Identifikationssystems bildet.
Die 3A und 3B zeigen Ablaufpläne von Operationen, die das Identifikationssystem ausführt.
4 zeigt ein Blockschaltbild eines alternativen Identifikationssystems.
Die 5A und 5B zeigen Ablaufpläne von Operationen, die das alternative Identifikationssystem ausführt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Oberflächenstruktur eines Körperteils wie beispielsweise eines Fingerabdrucks kann relativ einfach gefälscht werden. Ein gefälschter Fingerabdruck kann beispielsweise aus einem auf einem sauberen Glas oder einem anderen Objekt hinterlassenen Fingerabdruck erstellt werden. Der Fingerabdruck kann auf eine Fingerattrappe aus beispielsweise Gummi kopiert werden. Die Fingerattrappe mit dem kopierten Fingerabdruck kann dann einem auf Fingerabdruckerkennung basierenden Identifikationsgerät vorgelegt werden. Das Identifikationsgerät kann dementsprechend getäuscht werden.
Es können verschiedene Verfahren angewendet werden, um das Identifikationsgerät betrugssicherer zu machen. Ein Verfahren besteht darin, eine so genannte Lebenderkennung auszuführen, um eine Fingerattrappe von einem lebenden menschlichen Finger zu unterscheiden. Die Lebenderkennung kann beispielsweise auf der Temperatur, der Existenz von Blut oder Blutströmung oder der Existenz eines menschlichen Herzschlags basieren. Ein Identifikationsgerät mit Lebenderkennung bleibt jedoch angreifbar. Das Identifikationsgerät kann immer noch mit Hilfe beispielsweise einer Fingerabdruckkopie getäuscht werden, die auf dem Finger einer willkürlichen Person platziert wurde. Ein weiteres Verfahren besteht darin, elektrische Eigenschaften zwischen Merkmalen eines Fingerabdrucks zu messen. Fingerattrappen und leblose Finger weisen nicht die gleichen elektrischen Eigenschaften auf wie lebende Finger. Ein derartiges Verfahren kann zwischen einem Originalfingerabdruck und einer Fingerabdruckkopie unterscheiden, die auf dem Finger einer willkürlichen Person platziert wurde.
Ein Identifikationsgerät wird jedoch immer noch relativ empfindlich gegen Betrug sein, wenn eines oder mehrere der oben genannten Verfahren angewendet werden. Der Hauptgrund dafür liegt darin, dass jegliche der oben genannten Eigenschaften, die zusätzlich zu den Fingerabdrücken gemessen werden, nicht einzigartig sind. Jedes menschliche Wesen hat eine Körpertemperatur von ungefähr 37°. Blut fließt durch den Finger jedes menschlichen Wesens. Jedes menschliche Wesen hat einen Herzschlag usw. Infolgedessen kann ein Identifikationsgerät trotz der oben genannten Verfahren immer noch relativ einfach getäuscht werden. Es reicht aus, einen oder mehrere entsprechende gemessene Eigenschaften mit ausreichender Präzision zu simulieren, so dass diese Eigenschaften denjenigen eines lebenden menschlichen Wesens ähneln.
1 zeigt ein Identifikationssystem SID1, das relativ betrugssicher ist. Das Identifikationssystem SID1 umfasst ein Identifikationsgerät AID1 und eine Datenbank DB, die Daten über einen Kommunikationskanal CC austauschen kann. Das Identifikationsgerät AID1 umfasst eine Fingermesseinrichtung FMD1 und einen Prozessor PRC1. Die Fingermesseinrichtung FMD1 umfasst eine Öffnung OP1 zum Aufnehmen eines Finger FG1, eine rote Lichtquelle LDR, eine grüne Lichtquelle LDG, einen Bildsensor SNS1 und eine Bildschnittstellenschaltung IIC1. Der Bildsensor SNS1 befindet sich auf einer Messseite Sm1 der Öffnung OP1. Die rote Lichtquelle LDR und die grüne Lichtquelle LDG befinden sich auf einer gegenüber liegenden Seite So1 der Öffnung OP1. Die rote Lichtquelle LDR und die grüne Lichtquelle LDG können beispielsweise als eine oder mehrere Leuchtdioden vorliegen. Bei dem Prozessor PRC1 kann es sich beispielsweise um eine in geeigneter Weise programmierte Schaltung handeln. Der Prozessor PRC1 umfasst typischerweise einen Programmspeicher mit Befehlen, d. h. Software, und eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten, die diese Befehle ausführen, damit Daten verändert oder übertragen oder beides werden.
2 zeigt die Datenbank DB des Identifikationssystems SID1 in Form einer Tabelle. Eine Zeile stellt einen Eintrag der Datenbank DB dar. Ein Eintrag umfasst einen Satz Eigenschaften für eine bestimmte Person. Eine Spalte stellt eine bestimmte Eigenschaft dar. 2 zeigt vier Einträge für Personen, die mit den Nummern 1, 2, 3 bzw. 4 bezeichnet sind. Jeder dieser Einträge umfasst Identitätsdaten ID, Fingerabdruck-Referenzdaten FPR und Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR. Beispielsweise umfasst der Datenbankeintrag für die Person 1 die Identitätsdaten ID1, die Fingerabdruck-Referenzdaten FPR1 und die Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR1 der Person 1. Das gleiche gilt für die Personen 2, 3 und 4 und andere Personen, für die die Datenbank DB einen Eintrag enthält. Die Identitätsdaten ID können beispielsweise den Namen, das Geburtsdatum und den Wohnsitz der Person umfassen.
Die Fingerabdruck-Referenzdaten FPR einer Person unterscheiden die Person eindeutig von jeglicher anderen Person, für die ein Eintrag in der Datenbank DB existiert. Beispielsweise gibt es keine andere Person, die mit den Fingerabdruck-Referenzdaten FPR1 für die Person 1 identische Fingerabdruck-Referenzdaten hat. Die Fingerabdruck-Referenzdaten FPR können beispielsweise das Ergebnis einer so genannten Extraktion der Minuzien sein. Ein Fingerabdruck ist gekennzeichnet durch Grob- und Feinmerkmale, die Minuzien genannt werden. Gabelungen, Y-förmiges Zusammenlaufen und Endungen der Fingerlinien bilden Minuzien. Typischerweise liegen in einem Fingerabdruck zwischen 30 und 40 Minuzien vor. Jede von ihnen ist durch ihre Position, ihren Typ (Gabelung, Zusammenlaufen oder Endung) und ihre Ausrichtung gekennzeichnet. Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei verschiedene Fingerabdrücke identische Minuzien aufweisen, ist extrem gering.
Die Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR unterscheiden ebenfalls eine Person von anderen, für die ein Eintrag in der Datenbank DB vorliegt. Im Allgemeinen haben Blutgefäßmuster im Vergleich zu Fingerabdrücken eine geringere Unterscheidungskraft. Dementsprechend brauchen die Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR1 nicht unbedingt eindeutig die Person 1 von anderen Personen zu unterscheiden, auch wenn dies vorzuziehen ist. Eine oder mehrere Personen können Blutgefäßmuster-Referenzdaten haben, die mit den Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR1 für die Person1 identisch sind. Die Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR können beispielsweise das Ergebnis einer Extraktion von charakteristischen Merkmalen sein, die mit der Extraktion der Minuzien bei Fingerabdrücken vergleichbar ist.
Die 3A und 3B zeigen Operationen, die das Identifikationssystem SID1 ausführt. Die Operationen sind in Form einer Folge von Schritten ST1–ST14 dargestellt. 3A zeigt die Schritte ST1–ST9. 3B zeigt die Schritte ST10–ST14. Die gezeigten Operationen werden typischerweise gesteuert von dem Prozessor PRC1 mit Hilfe einer geeigneten Software ausgeführt. Der Prozessor PRC1 kann beispielsweise Steuersignale an die Fingermesseinrichtung FMD1 senden, damit die Fingermesseinrichtung FMD1 einen gewissen Schritt ausführt.
In Schritt ST1 aktiviert der Prozessor PRC1 die grüne Lichtquelle LDG, die eine grüne Lichtstrahlung GR erzeugt. In 1 ist dies dargestellt. Die grüne Lichtstrahlung GR hat vorzugsweise eine Wellenlänge von ungefähr 532 nm. Die grüne Lichtstrahlung GR durchquert mindestens einen Teil des Fingers FG1, auf dem Fingerabdrücke vorliegen (LDG: GR → SNS1). Blutgefäße in dem Finger FG1 absorbieren weitgehend die grüne Lichtstrahlung GR.
In Schritt ST2 erfasst der Bildsensor SNS1 ein Grün-Transmissionsbild IGT auf der Grundlage der grünen Lichtstrahlung GR, die den Finger FG1 durchquert (SNS1 → IGT). Die Fingermesseinrichtung FMD1 überträgt das Grün-Transmissionsbild IGT zum Prozessor PRC1 über die Bildschnittstellenschaltung IIC1.
In Schritt ST3 unterscheidet der Prozessor PRC1 in dem Grün-Transmissionsbild IGT zwischen Fingerabdruckmerkmalen und Blutgefäßmustermerkmalen. Dementsprechend extrahiert der Prozessor PRC1 ein Fingerabdruckbild IFP aus dem Grün-Transmissionsbild IGT (IGT → IFP). Das Fingerabdruckbild IFP umfasst im Wesentlichen lediglich die Fingerabdruckmerkmale. Der Prozessor PRC1 extrahiert ferner ein Blutgefäßmusterbild IBVP aus dem Grün-Transmissionsbild IGT (IGT → IBVP). Das Blutgefäßmusterbild IBVP umfasst im Wesentlichen lediglich die Blutgefäßmustermerkmale.
In Schritt ST4 extrahiert der Prozessor PRC1 gemessene Fingerabdruckdaten FPM aus dem Fingerabdruckbild IFP (IFP → FPM). Diese Extraktion kann der Extraktion der Minuzien ähneln, die zum Erzielen der Fingerabdruck-Referenzdaten FPR wie in 2 gezeigt verwendet wurde. Dementsprechend umfassen die gemessenen Fingerabdruckdaten FPM die Position, den Typ und die Ausrichtung der betreffenden Minuzien in dem Fingerabdruckbild IFP.
In Schritt ST5 sucht der Prozessor PRC1 nach einer Übereinstimmung zwischen den gemessenen Fingerabdruckdaten FPM und Fingerabdruck-Referenzdaten FPR, die in der in 2 dargestellten Datenbank DB vorliegen ([FPM ↔ FPR] → ID). Die Übereinstimmung muss nicht unbedingt perfekt sein: ein gewisser, relativ kleiner Fehler kann toleriert werden. Der Fehler, der toleriert werden kann, wird von einer Anwendung zur anderen variieren in Abhängigkeit beispielsweise von einer typischen Genauigkeit der Fingermesseinrichtung FMD1 und einem erforderlichen Sicherheitsgrad.
In Schritt ST5 kann der Prozessor PRC1 die gesamte Datenbank DB durchsuchen, um eine Übereinstimmung zu finden. Als Alternative kann der Prozessor PRC1 eine bestimmte Gruppe mit Einträgen in der Datenbank DB durchsuchen. Beispielsweise kann der Prozessor PRC1 zusätzliche Informationen empfangen, die es dem Prozessor PRC1 gestatten, seine Suche einzuschränken. Derartige zusätzliche Informationen können beispielsweise verschiedene Gruppen mit Personen betreffen, wie beispielsweise Doktoren, Krankenschwestern oder Büropersonal. Es sei angenommen, dass der in 1 dargestellte Finger FG1 einer Person gehört, die Doktor ist. Die Person kann dem Identifikationsgerät AID1 mitteilen, dass sie oder er Doktor ist, indem sie oder er eine passende Taste oder eine passende Folge von Tasten drückt. Der Prozessor PRC1 kann entsprechend seine Suche auf Einträge für Doktoren einschränken.
Es ist ebenfalls möglich, dass die oben genannten zusätzlichen Informationen Identitätsdaten umfassen, die die Person eindeutig von anderen unterscheidet. In diesem Fall führt der Prozessor PRC1 keine Suche durch sondern kann direkt auf den Eintrag in der Datenbank DB zugreifen, die der betreffenden Person entspricht. Anschließend überprüft der Prozessor PRC1, ob die gemessenen Fingerabdruckdaten FPM den Fingerabdruck-Referenzdaten FPR des Eintrags entsprechen. In diesem Fall führt das Identifikationsgerät AID1 eine Authentifizierung durch.
Es sei angenommen, dass der Prozessor PRC1 keine Übereinstimmung zwischen den gemessenen Fingerabdruckdaten FPM und jeglichen Fingerabdruck- Referenzdaten FPR findet. In diesem Fall kann der Prozessor PRC1 bewirken, dass eine Anzeigeeinrichtung die betreffende Person informiert, dass der Fingerabdruck nicht erkannt wurde. Es sind auch andere Abläufe sowohl allein als auch kombiniert möglich. Beispielsweise kann ein Alarm ausgelöst werden, wenn der Prozessor PRC1 den Schritt ST5 eine vorher festgelegte Anzahl von Malen nacheinander ausgeführt hat, ohne eine Übereinstimmung zu finden. Eine nicht berechtigte Person kann Zutritt zu einer gewissen Einrichtung wünschen. Im Folgenden wird angenommen, dass der Prozessor PRC1 die Fingerabdruck-Referenzdaten FPR findet, die mit den gemessenen Fingerabdruckdaten FPM übereinstimmen.
In Schritt ST6 ruft der Prozessor PRC1 die Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR für den Eintrag ab, bei dem eine Übereinstimmung der Fingerabdrücke vorliegt (ID → BVPR). In Schritt ST7 extrahiert der Prozessor PRC1 die gemessenen Blutgefäßmusterdaten BVPM aus dem Blutgefäßmusterbild IBVP (IBVP → BVPM). Diese Extraktion kann der Extraktion ähneln, die zum Erzielen der in 2 dargestellten Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR eingesetzt wurde.
In Schritt ST8 vergleicht der Prozessor PRC1 die gemessenen Blutgefäßmusterdaten BVPM mit den Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR aus der Datenbank DB (BVPM = BVPR?). Es sei angenommen, dass der Prozessor PRC1 feststellt, dass die beiden oben genannten Daten nicht ausreichend übereinstimmen (Ausgabe N). In diesem Fall teilt der Prozessor PRC1 in Schritt ST9 mit, dass die Identifikation fehlgeschlagen ist (XID). Der Prozessor PRC1 kann eine weitere Aktion vornehmen oder initiieren. Beispielsweise kann der Prozessor PRC1 einen erneuten Versuch der Identifikation zulassen, wobei der Prozessor PRC1 dann zu Schritt ST1 zurückkehrt. Der Prozessor PRC1 kann einen Alarm senden, wenn in Schritt ST8 der erneute Versuch ebenfalls fehlschlägt. Es wird im Folgenden angenommen, dass die gemessen Blutgefäßmusterdaten BVPM ausreichend mit den Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR übereinstimmen (Ausgabe Y).
In Schritt ST10, der in 3B dargestellt ist, aktiviert der Prozessor PRC1 die rote Lichtquelle LDR, die eine rote Lichtstrahlung RR erzeugt. 1 zeigt dies. Die rote Lichtstrahlung RR hat eine Wellenlänge von ungefähr 630 nm. Die rote Lichtstrahlung RR durchquert mindestens einen Teil des Fingers FG1, auf dem Fingerabdrücke vorliegen (LDR: RR → SNS1). Blutgefäße absorbieren die rote Lichtstrahlung RR in einem wesentlich geringeren Umfang im Vergleich zur grünen Lichtstrahlung GR.
In Schritt ST11 erfasst der Bildsensor SNS1 ein Rot-Transmissionsbild IRT auf der Grundlage der roten Lichtstrahlung RR, die den Finger FG1 durchquert hat (SNS1 → IRT). Die Fingermesseinrichtung FMD1 überträgt das Rot-Transmissionsbild IRT zum Prozessor PRC1 über die Bildschnittstellenschaltung IIC1.
In Schritt ST12 überprüft der Prozessor PRC1, ob das Rot-Transmissionsbild IRT typisch für einen menschlichen Finger ist oder nicht (IRT = TYP?). Das Rot-Transmissionsbild IRT sollte beispielsweise Blutgefäße nicht so deutlich zeigen wie das Grün-Transmissionsbild IGT. Das liegt daran, dass Blutgefäße die rote Lichtstrahlung RR in einem wesentlich geringeren Umfang absorbieren als die grüne Lichtstrahlung GR. Der Prozessor PRC1 kann also überprüfen, ob ein echtes Blutgefäßmuster vorliegt oder nicht, indem er das Rot-Transmissionsbild IRT mit dem Grün-Transmissionsbild IGT vergleicht. Es sei angenommen, dass das Rot-Transmissionsbild IRT nicht typisch für einen menschlichen Finger ist (Ausgabe N). In Schritt ST13 weist der Prozessor PRC1 die Identifikation zurück und teilt dies mit (RJCT). Der Prozessor PRC1 kann beispielsweise einen Alarm senden, weil jemand möglicherweise versucht, einen menschlichen Finger zu fälschen.
In Schritt ST14 stellt der Prozessor PRC1 eine positive Identifikation fest, wenn das Rot-Transmissionsbild IRT ausreichend Merkmale enthält, die typisch für einen menschlichen Finger sind (PID). Die positive Identifikation unterliegt ferner zwei Bedingungen, die bereits beschrieben wurden. Die eine Bedingung besteht darin, dass in Schritt ST5 eine Übereinstimmung zwischen den gemessenen Fingerabdruckdaten FPM und Fingerabdruck-Referenzdaten FPR in der Datenbank DB gefunden wurde. Eine weitere Bedingung besteht darin, dass in Schritt ST8 die gemessenen Blutgefäßmusterdaten BVPM den Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR entsprechen, die den Fingerabdruck-Referenzdaten FPR zugeordnet sind.
In der oben beschriebenen Schrittabfolge fragt der Prozessor PRC1 die Datenbank DB über den Kommunikationskanal CC ab. Das bedeutet, dass Fingerabdruck-Referenzdaten FPR und Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR über den Kommunikationskanal CC übertragen werden. Diese Daten sind vertraulich. Daher werden die Fingerabdruck-Referenzdaten FPR und die Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR vorzugsweise mit Hilfe von beispielsweise Verschlüsselungsverfahren gesichert.
4 zeigt ein alternatives Identifikationssystem SID2. Das alternative Identifikationssystem SID2 umfasst ein alternatives Identifikationsgerät AID2. Die Datenbank DB und der Kommunikationskanal CC entsprechen denjenigen in dem in 1 dargestellten Identifikationssystem SID1. Das alternative Identifikationsgerät AID2 umfasst eine alternative Fingermesseinrichtung FMD2 und einen alternativen Prozessor PRC2.
Die alternative Fingermesseinrichtung FMD2 umfasst eine Öffnung OP2 zum Aufnehmen eines Fingers FG2, eine Strahlungsquelle LDN auf der Seite des Fingernagels, eine Strahlungsquelle LDF auf der Seite des Fingerabdrucks, einen Bildsensor SNS2 und eine Bildschnittstellenschaltung IIC2. Der Bildsensor SNS2 befindet sich auf der Messseite Sm2 der Öffnung OP2. Die Strahlungsquelle LDF auf der Seite des Fingerabdrucks befindet sich ebenfalls auf der Messseite Sm2 der Öffnung OP2. Die Strahlungsquelle LDN auf der Seite des Fingernagels befindet sich auf der gegenüber liegenden Seite So2 der Öffnung OP2.
Der alternative Prozessor PRC2 und der in 1 dargestellte Prozessor PRC1 können von der Hardware her identisch, von der Software her jedoch verschieden sein. Das bedeutet, dass die Software in dem alternativen Prozessor PRC2 das alternative Identifikationsgerät AID2 veranlasst, Operationen auszuführen, die sich von den in den 3A und 3B dargestellten Operationen unterscheiden.
Die 5A und 5B zeigen Operationen, die das alternative Identifikationssystem SID2 ausführt. Die Operationen sind in Form einer Folge von Schritten ST101–ST113 dargestellt. 5A zeigt die Schritte ST101–ST108. 5B zeigt die Schritte ST109–ST113. Die hier dargestellten Operationen werden typischerweise gesteuert von dem alternativen Prozessor PRC2 mit Hilfe eines geeigneten Computerprogramms ausgeführt. Die 5A und 5B zeigen somit, dass sich die Software für das alternative Identifikationssystem SID2 von der Software für das in 1 dargestellte Identifikationssystem SID1 unterscheidet.
In Schritt ST101 aktiviert der alternative Prozessor PRC2 die Strahlungsquelle LDF auf der Fingerabdruckseite, die eine Strahlung RF auf der Fingerabdruckseite erzeugt. 4 zeigt dies. Die Strahlung RF auf der Fingerabdruckseite erreicht zumindest teilweise einen Teil des Fingers FG2, auf dem Fingerabdrücke vorliegen. Die Strahlung RF auf der Fingerabdruckseite trifft unter einem Winkel auf, so dass zumindest ein Teil der Strahlung RF auf der Fingerabdruckseite reflektiert wird (LDF: RF → SNS2).
In Schritt ST102 erfasst der Bildsensor SNS2 ein Reflexionsbild IRF basierend auf der Strahlung RF auf der Fingerabdruckseite, die von dem Teil des Fingers FG2 reflektiert wird, auf dem Fingerabdrücke vorliegen (SNS2 → IRF). Die alternative Fingermesseinrichtung FMD2 überträgt das Reflexionsbild IRF zu dem alternativen Prozessor PRC2 über die Bildschnittstellenschaltung IIC2. Das Reflexionsbild IRF enthält Fingerabdruckmerkmale.
In Schritt ST103 extrahiert der alternative Prozessor PRC2 gemessene Fingerabdruckdaten FPM aus dem Reflexionsbild IRF (IRF → FPM). Diese Extraktion kann der Extraktion der Minuzien ähneln, die zum Erzielen der Fingerabdruck-Referenzdaten eingesetzt wurde, welche in der Datenbank DB gespeichert sind. Dementsprechend umfassen die gemessenen Fingerabdruckdaten FPM die Position, den Typ und die Ausrichtung der betreffenden Minuzien in dem Reflexionsbild IRF.
In Schritt ST104 aktiviert der alternative Prozessor PRC2 die Strahlungsquelle LDN auf der Fingernagelseite, die eine Strahlung RN auf der Fingernagelseite erzeugt. 4 zeigt dies. Die Strahlung RN auf der Fingernagelseite durchquert den Finger FG2 (LDN: RN → SNS2). In Schritt ST105 erfasst der Bildsensor SNS2 ein Transmissionsbild ITN basierend auf der Strahlung RN auf der Fingernagelseite, die den Finger FG2 durchquert hat (SNS2 → ITN). Die alternative Fingermesseinrichtung FMD2 überträgt das Reflexionsbild ITN zu dem Prozessor PRC1 über die Bildschnittstellenschaltung IIC2.
In Schritt ST106 extrahiert der alternative Prozessor PRC2 gemessene Blutgefäßmusterdaten BVPM aus dem Transmissionsbild ITN (ITN → BVPM). Diese Extraktion kann der Extraktion ähneln, die zum Erzielen der Blutgefäßmuster-Referenzdaten eingesetzt wurde, welche in der Datenbank DB gespeichert sind.
In Schritt ST107 sucht der alternative Prozessor PRC2 nach einer Übereinstimmung zwischen den gemessenen Fingerabdruckdaten FPM und Fingerabdruck-Referenzdaten FPR, die in der in 2 dargestellten Datenbank DB vorliegen ([FPM ↔ FPR] → ID). Die oben gemachten Bemerkungen bezüglich des Schrittes ST5 gelten auch für den Schritt ST107. Es sei angenommen, dass der alternative Prozessor PRC2 Fingerabdruck-Referenzdaten FPR findet, die mit den gemessenen Fingerabdruckdaten FPM übereinstimmen. In Schritt ST108 ruft der alternative Prozessor PRC2 dann die Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR des Eintrags ab, für den eine Übereinstimmung der Fingerabdrücke vorliegt (ID → BVPR).
In Schritt ST109, der in 5B dargestellt ist, vergleicht der alternative Prozessor PRC2 die gemessenen Blutgefäßmusterdaten BVPM mit den Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR aus der Datenbank DB (BVPM = BVPR?). Der Prozessor PRC1 führt den Schritt ST110 aus, wenn die oben genannten Daten nicht ausreichend übereinstimmen (Ausgabe N). In Schritt ST110 teilt der Prozessor PRC1 mit, dass die Identifikation fehlgeschlagen ist (XID). Die oben gemachten Bemerkungen bezüglich des Schrittes ST9 gelten auch für den Schritt ST110. Es wird im Folgenden angenommen, dass die gemessen Blutgefäßmusterdaten BVPM ausreichend mit den Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR übereinstimmen (Ausgabe Y).
In Schritt ST111 überprüft der alternative Prozessor PRC2, ob das Reflexionsbild IRF deutlich Blutgefäßmustereigenschaften enthält oder nicht (BVPC ∊ IRF?). Normalerweise sollte das Reflexionsbild IRF nicht (Ausgabe N) Blutgefäßmustereigenschaften enthalten oder zumindest sollten jegliche Blutgefäßmustereigenschaften nicht deutlich zu sehen sein. Eventuell versucht jemand einen menschlichen Finger zu fälschen, wenn Blutgefäßmustereigenschaften in dem Reflexionsbild deutlich zu sehen sind. In diesem Fall weist der Prozessor PRC1 die Identifikation zurück (Ausgabe Y) und teilt dies in Schritt ST112 beispielsweise durch das Auslösen eines Alarms mit (RJCT).
In Schritt ST113 stellt der Prozessor PRC1 eine positive Identifikation fest, wenn das Reflexionsbild IRF ausreichend frei von Blutgefäßmustereigenschaften ist (PID). Die positive Identifikation unterliegt des Weiteren zwei Bedingungen, die oben in Verbindung mit den Bildern 5A und 5B beschrieben wurden. Eine Bedingung besteht darin, dass in Schritt ST107 eine Übereinstimmung zwischen den gemessenen Fingerabdruckdaten FPM und Fingerabdruck-Referenzdaten FPR in der Datenbank DB gefunden wurde. Eine weitere Bedingung besteht darin, dass in Schritt ST109 die gemessenen Blutgefäßmusterdaten BVPM den Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR entsprechen, die zu den Fingerabdruck-Referenzdaten gehören.
Es sei angenommen, dass eine betrügerische Person versucht, die oben beschriebenen Identifikationssysteme SID1, SID2 zu täuschen. Die betrügerische Person platziert eine Fingerabdruckkopie auf einem ihrer Finger. Außerdem weist die Fingerabdruckkopie elektrische Eigenschaften und andere Eigenschaften auf, die denjenigen einer lebendigen Fingerhaut ähneln.
Es ist nur wenig wahrscheinlich, dass die oben beschriebenen Identifikationssysteme SID1, SID2 getäuscht werden. Der Finger der betrügerischen Person wird wahrscheinlich ein Blutgefäßmuster haben, das sich erheblich von dem Blutgefäßmuster des Fingers der Person unterscheidet, der der Fingerabdruck gehört. Die Identifikationssysteme SID1, SID2 vergleichen das Blutgefäßmuster der betrügerischen Person mit dem Blutgefäßreferenzmuster, das der Person gehört, deren Fingerabdruck von der betrügerischen Person gefälscht wird. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Übereinstimmung zwischen diesen beiden Blutgefäßmustern nicht ausreicht. Die betrügerische Person hat es nicht geschafft, die Identifikationssysteme SID1, SID2 zu täuschen. Dieses Beispiel zeigt, dass die Identifikationssysteme SID1, SID2 eine relativ zuverlässige Identifikation und Authentifizierung gestatten.
Ein weiterer Vorteil der Identifikationssysteme SID1, SID2 betrifft die folgenden Aspekte. Im Prinzip ist es möglich, eine Identifikation lediglich auf der Grundlage der inneren Struktur eines Körperteils auszuführen. Eine derartige Identifikation ist jedoch aus den folgenden Gründen relativ unzuverlässig: Die innere Struktur eines Körperteils, beispielsweise ein Blutgefäßmuster, weist im Allgemeinen eine relativ geringe Unterscheidungskraft auf. Dies bedeutet, dass es schwierig ist, ein Blutgefäßmuster einer Person von entsprechenden Blutgefäßmustern vieler anderer Personen eindeutig zu unterscheiden. Infolgedessen erfordert es eine relativ komplizierte Hardware oder Software oder beides, um sicherzustellen, dass ein gemessenes Blutgefäßmuster nur mit einem einzigen Blutgefäß-Referenzmuster übereinstimmen kann. Es kann sich sogar als unmöglich herausstellen, die genannte Aufgabe zu lösen.
In den oben beschriebenen Identifikationssystemen SID1, SID2 werden jeweils eine Oberflächen- und eine innere Struktur gemessen und mit Referenzergebnissen verglichen. Die Oberflächenstruktur wie beispielsweise ein Fingerabdruck hat eine relativ große Unterscheidungskraft. Diese Unterscheidungskraft kann eine geringe Unterscheidungskraft der inneren Struktur wie beispielsweise eines Blutgefäßmusters ausgleichen. Die Identifikationssysteme SID1, SID2 erfordern es nicht, dass ein gemessenes Blutgefäßmuster nur mit einem einzigen Blutgefäß-Referenzmuster übereinstimmt. Infolgedessen können eine zuverlässige Identifikation und Authentifizierung mit relativ einfacher Hardware und Software erzielt werden.
ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN
Die obige ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen verdeutlicht die folgenden Kennzeichen. Eine Oberflächenstruktur und eine innere Struktur eines Körperteils (1: Finger FG1, 4: Finger FG2) werden gemessen (dies erfolgt in den Schritten ST1–ST4 und ST7, 3A, und in den Schritten ST101–106, 5A). Dementsprechend werden ein Messergebnis für die Oberflächenstruktur (die gemessenen Fingerabdruckdaten FPM) bzw. ein Messergebnis der inneren Struktur (die gemessenen Blutgefäßmusterdaten BVPM) erzielt. Die innere Struktur des Körperteils (FG1, FG2) wird mit Hilfe einer Strahlung (GR, RN) gemessen, die den Körperteil durchquert, um ein Transmissionsbild (IGT, ITN) des Körperteils zu erzielen. Das Messergebnis für die Oberflächenstruktur wird mit einem Referenzergebnis für die Oberflächenstruktur (den Fingerabdruck-Referenzdaten FPR) verglichen, die eine Person von einer anderen Person unterscheiden (dies erfolgt in Schritt ST5, 3A, und in Schritt ST107, 5A). Das Messergebnis der inneren Struktur wird mit einem Referenzergebnis für die innere Struktur (den Blutgefäßmuster-Referenzdaten BVPR) verglichen, das zu derselben Person gehört und die Person von anderen Personen unterscheidet (dies erfolgt in Schritt ST8, 3A, und in Schritt ST109, 5B). Das Objekt, das normalerweise der Körperteil (FG1, FG2) ist, wird einer weiteren Strahlung (RR, RF) ausgesetzt, um ein Prüfbild (IRT, IRF) zu erzielen. Das Prüfbild wird mit dem Transmissionsbild (IGT, ITN) des Körperteils verglichen um sicherzustellen, dass das Prüfbild (IRT, IRF) die innere Struktur des Körperteils weniger deutlich darstellt als das Transmissionsbild (IGT, ITN).
Die obige ausführliche Beschreibung verdeutlicht weiterhin die folgenden optionalen Kennzeichen (1, 3A und 3B). Die Oberflächenstruktur des Körperteils (Finger FG1) wird mit Hilfe der Strahlung (grüne Lichtstrahlung GR) gemessen, die den Körperteil durchquert, so dass das Transmissionsbild (Grün-Transmissionsbild IGT) Merkmale enthält, die zu der Oberflächenstruktur gehören, und Merkmale enthält, die zu der inneren Struktur des Körperteils (FG1) gehören. Die obige ausführliche Beschreibung verdeutlicht weiterhin die folgenden optionalen Kennzeichen (4, 5A und 5B). Die Oberflächenstruktur des Körperteils (Finger FG2) wird mit Hilfe einer Strahlung (Strahlung RF auf der Fingerabdruckseite) gemessen, die von einer Oberfläche des Körperteils reflektiert wird, um ein Reflexionsbild (IRF) zu erzielen. Dementsprechend werden zwei unterschiedliche Bilder erzielt: eines mit der Oberflächenstruktur und das andere mit der inneren Struktur. Dies ermöglicht Ausführungen mit relativ einfacher Software verglichen mit Ausführungen, bei denen die oben genannten Strukturen in einem einzigen Bild vorliegen und getrennt werden müssen.
Die oben genannten Kennzeichen können auf zahlreiche verschiedene Arten ausgeführt werden. Zur Erläuterung werden einige Alternativen kurz angerissen. Es existieren zahlreiche verschiedene Körperteile, die für die Identifikation verwendet werden können. Der Finger ist lediglich ein Beispiel. Die Identifikation kann ebenso auf der Grundlage beispielsweise des Gesichts oder der Augen einer Person erfolgen. Im Falle der auf dem Gesicht einer Person basierenden Identifikation kann die Oberflächenstruktur, die gemessen wird, Gesichtsmerkmale umfassen, die von außen sichtbar sind. Die innere Struktur, die gemessen wird, kann Blutgefäßmuster, Knochenstruktur oder Merkmale von einem oder mehreren inneren Organen oder jegliche Kombination davon umfassen. Im Falle der Identifikation auf der Grundlage des Auges einer Person kann die Oberflächenstruktur, die gemessen wird, Irismerkmale umfassen. Die innere Struktur, die gemessen wird, kann Blutgefäßmuster umfassen.
Es existieren zahlreiche verschiedene Arten zum Messen der Oberflächenstruktur und der inneren Struktur eines Körperteils. Licht ist lediglich ein Beispiel. Ultraschall- oder Röntgenstrahlung kann ebenfalls eingesetzt werden. Verschiedene unterschiedliche Wellenlängen können eingesetzt werden. In dem Identifikationssystem SID1, das in 1 dargestellt ist, kann die grüne Lichtquelle LDG beispielsweise durch jegliche Quelle ersetzt werden, die eine Strahlung mit einer Wellenlänge liefert, die weitgehend von Blutgefäßen absorbiert wird. Die rote Lichtquelle LDR kann durch jegliche Quelle ersetzt werden, die eine Strahlung mit einer Wellenlänge liefert, die nicht weitgehend von Blutgefäßen absorbiert wird. Es ist ferner anzumerken, dass die Schritte in einer von der in den 3A, 3B oder 5A, 5B dargestellten Reihenfolge abweichenden Reihenfolge ausgeführt werden können. Es ist außerdem möglich, gewisse Schritte wegzulassen.
Es gibt zahlreiche Arten der Ausführung von Funktionen mit Hilfe von Hardware- oder Softwareprodukten oder beidem. In dieser Hinsicht sind die Zeichnungen reine Diagramme, die jeweils lediglich eine mögliche Ausführungsform der Erfindung zeigen. Eine Zeichnung zeigt zwar verschiedene Funktionen als unterschiedliche Blöcke, dies schließt jedoch keinesfalls aus, dass ein einzelnes Hardware- oder Softwareelement mehrere Funktionen ausführt. Es schließt ferner ebenfalls nicht aus, dass eine Baugruppe aus Hardware- oder Softwareelementen oder beidem eine Funktion ausführt.
Die oben gemachten Bemerkungen demonstrieren, dass die ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen die Erfindung eher verdeutlicht als einschränkt. Es existieren zahlreiche Alternativen, die in den Rahmen der anhängenden Ansprüche fallen. Jegliches Bezugszeichen in einem Anspruch bedeutet keine Einschränkung des Anspruchs. Das Wort „umfassen" schließt nicht die Existenz anderer Elemente oder Schritte als die in einem Anspruch aufgeführten aus. Das Wort „ein" oder „eine" vor einem Element oder Schritt schließt nicht die Existenz einer Vielzahl solcher Elemente oder Schritte aus.

Claims

Verfahren zur Identifikation, das Folgendes umfasst: – einen Schritt des Messens (ST1–St4, ST101–ST106), bei dem eine Oberflächenstruktur und eine innere Struktur eines Körperteils (FG1, FG2) gemessen werden, um ein Messergebnis für die Oberflächenstruktur (FPM) bzw. ein Messergebnis für die innere Struktur (BVPM) zu erzielen, wobei die innere Struktur des Körperteils (FG1, FG2) mit Hilfe einer Strahlung (GR, RN) gemessen wird, die den Körperteil durchquert, um ein Transmissionsbild (IGT, ITN) des Körperteils zu erzielen; – einen Schritt des Vergleichens der Oberflächenstruktur (ST5, ST107), bei dem das Messergebnis für die Oberflächenstruktur mit einem Referenzergebnis für die Oberflächenstruktur (FPR) verglichen wird, das eine Person von anderen Personen unterscheidet; und – einen Schritt des Vergleichens der inneren Struktur (ST8, ST109), bei dem das Messergebnis für die innere Struktur mit einem Referenzergebnis für die innere Struktur (BVPR) verglichen wird, das derselben Person zugeordnet ist und die Person von anderen Personen unterscheidet; gekennzeichnet durch – einen Schritt des Überprüfens des Körperteils (ST10–ST12, ST111), bei dem ein Objekt, das normalerweise der Körperteil (FG1, FG2) sein sollte, einer weiteren Strahlung (RR, RF) ausgesetzt wird, um ein Prüfbild (IRT, IRF) zu erzielen, und bei dem das Prüfbild mit dem Transmissionsbild (IGT, ITN) des Körperteils verglichen wird um sicherzustellen, dass das Prüfbild (IRT, IRF) die innere Struktur des Körperteils weniger deutlich darstellt als das Transmissionsbild (IGT, ITN).
Verfahren zur Identifikation nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenstruktur des Körperteils (FG1) mit Hilfe der Strahlung (GR) gemessen wird, die den Körperteil durchquert, so dass das Transmissionsbild (IGT) Merkmale umfasst, die zur Oberflächenstruktur gehören, und Merkmale umfasst, die zur inneren Struktur des Körperteils (FG1) gehören.
Verfahren zur Identifikation nach Anspruch 2, wobei das Verfahren einen Schritt der Bildverarbeitung (ST3) umfasst, bei dem das Transmissionsbild (IGT) so verarbeitet wird, dass Merkmale, die zur Oberflächenstruktur gehören, von Merkmalen, die zur inneren Struktur des Körperteils (FG1) gehören, unterschieden werden.
Verfahren zur Identifikation nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenstruktur des Körperteils (FG2) mit Hilfe einer Strahlung (RF) gemessen wird, die von einer Oberfläche des Körperteils reflektiert wird, um ein Reflexionsbild (IRF) zu erzielen.
Verfahren zur Identifikation nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenstruktur, die in dem Schritt des Messens gemessen wird, einen Fingerabdruck umfasst.
Verfahren zur Identifikation nach Anspruch 1, wobei die innere Struktur, die in dem Schritt des Messens gemessen wird, ein Blutgefäßmuster umfasst.
Identifikationsgerät (AID1), das Folgendes umfasst: – eine Messanordnung (FMD1), die so ausgelegt ist, dass sie eine Oberflächenstruktur und eine innere Struktur eines Körperteils (FG1) misst, um ein Messergebnis für die Oberflächenstruktur (FPM) bzw. ein Messergebnis für die innere Struktur (BVPM) zu erzielen, wobei die Messanordnung (FMD1) so ausgelegt ist, dass sie die innere Struktur des Körperteils (FG1) mit Hilfe einer Strahlung (GR) misst, die den Körperteil durchquert, um ein Transmissionsbild (IGT) zu erzielen, wobei die Messanordnung (FMD1) ferner so ausgelegt ist, dass sie ein Objekt, das normalerweise der Körperteil (FG1) sein sollte, einer weiteren Strahlung (RR) aussetzt, um ein Prüfbild (IRT) zu erzielen; – einen Prozessor (PRC1), der so ausgelegt ist, dass er das Messergebnis für die Oberflächenstruktur mit einem Referenzergebnis für die Oberflächenstruktur (FPR) vergleicht, das eine Person von anderen unterscheidet, und dass er das Messergebnis für die innere Struktur mit einem Referenzergebnis für die innere Struktur (BVPR) vergleicht, das derselben Person zugeordnet ist und die Person von anderen Personen unterscheidet, wobei der Prozessor ferner so ausgelegt ist, dass er das Prüfbild (IRT) mit dem Transmissionsbild (IGT) des Körperteils (FG1) vergleicht um sicherzustellen, dass das Prüfbild (IRT) die innere Struktur des Körperteils weniger deutlich darstellt als das Transmissionsbild (IGT).
Identifikationssystem (SID1), das ein Identifikationsgerät (AID1) nach Anspruch 7 und eine Datenbank (DB) umfasst, die einen Satz mit eindeutigen Eigenschaften (ID, FPR, BVPR) für jede Person aus einer Vielzahl von Personen umfasst, wobei der Satz mit eindeutigen Eigenschaften ein einen Körperteil der Person betreffendes Referenzergebnis für die Oberflächenstruktur (FPR) und ein den Körperteil (FG1) betreffendes Referenzergebnis für die innere Struktur (BVPR) umfasst.
Computerprogrammprodukt für ein Identifikationsgerät (AID1), wobei das Computerprogrammprodukt einen Satz mit Befehlen umfasst, die beim Laden in das Identifikationsgerät dieses veranlassen, das Verfahren nach Anspruch 1 auszuführen.