EA003848B1

EA003848B1 - Способ и устройство биометрической идентификации

Info

Publication number: EA003848B1
Application number: EA200200508A
Authority: EA
Inventors: Терухико Тамори
Original assignee: Би Эм Эф КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2003-10-30
Also published as: KR20030030839A; EP1302908A3; CN100495426C; JP2003111749A; MXPA02004580A; CN1410938A; TW594018B; EA200200508A1; EP1302908A2; US20030072475A1

Abstract

Предложены способ и устройство для определения, содержит ли объект живую ткань. Имеется антенна, которая образует электрическую цепь с данным объектом. Схема обнаружения обнаруживает, по меньшей мере, один параметр, соответствующий электрической цепи. Схема определения определяет, содержит ли объект живую ткань, на основании данного, по меньшей мере, одного параметра.

Description

Настоящее изобретение относится к методам предотвращения несанкционированного доступа при идентификации личности, предназначенным для определения реального человека с помощью биометрической технологии, такой как идентификации отпечатков пальцев, и в частности, к способам и устройствам для определения подлинности определенных частей тела человека.

Традиционно, в качестве данных для идентификации личности во всем мире широко используется портретный фотоснимок реального человека, который можно видеть на водительском удостоверении, паспорте или экзаменационной карточке абитуриента высшего учебного заведения. В данном случае лицо человека преобразуется в изобразительные данные (например, фотографию), используемые в качестве данных идентификации личности, и обычно какое-то третье лицо (другой человек) определяет подлинность путем визуального сравнения фотоснимка с лицом реального человека.

Однако, учитывая прогресс в области технологии высокоточного дублирования, идентификация личности с использованием такого типа изображения скоро выйдет из употребления. Причиной этого является исключительная легкость изготовления дубликата, практически идентичного оригиналу, путем подсоединения высокоточного сканера с разрешением 1200 точек на дюйм и принтера с разрешением 600 точек на дюйм к системе \νίηάο\ν5. С другой стороны, тот факт, что при такой идентификации личности необходимо решение человека, является причиной, почему она представляется устаревшей в век мультимедийных информационных технологий. Было бы желательно обеспечить возможность осуществления идентификации личности автоматически, не полагаясь на суждение человека, например, с помощью компьютера или другого типа автоматизированной системы.

Вместо идентификации личности с помощью портретных фотоснимков в последнее время возрос интерес к идентификации личности с помощью биометрических методов. В частности, привлекают внимание и уже частично реализуются методы идентификации личности с использованием таких биометрических характеристик человека, как ДНК, отпечатки пальцев, голос, рисунок кровеносных сосудов кисти руки, радужная и сетчатая оболочка глаза и т. п. Идентификация с помощью этих методов включает определение характеристик личности с помощью специализированных методов идентификации частей тела человека и требует передовой технологии проверки. Ее преимущество заключается в возможности принятия решения с помощью компьютера без необходимости принятия решения человеком на основании фотографии. Это позволяет определять характеристики личности простым и экономичным путем без сложных операций, что неизбежно приведет к широкому распространению данной технологии идентификации личности.

Однако в последнее время в области биометрической идентификации личности, в частности, по отпечаткам пальцев, возникла проблема подделки отпечатков пальцев. В частности, возможность получения фальсифицированных отпечатков пальцев, достигнутая в результате упорных попыток в области технологии подделок, описана в публикациях (1), (2) и (3).

(1) νίΐΐ Бтдегргш! Ма!сЫпд Эсу1СС5 Лесер! Аг!гГ1с1а1 Бшдега? (Будут ли устройства сравнения отпечатков пальцев принимать искусственные пальцы?), Тесйшса1 Верогб ОГ Тйе Е1ес!гошс 1пГогша!юп Соттцшса!юп 8ос1е1у. Уо1.100 Ио.213, 18ЕС2000-45, Е1ес!гошс 1пГогта!юп Соттцшсайоп 8ос1е!у, 1и1у 200;

(2) νϊ11 Бшдегргт! Ма!сЫпд Эеу1се5 Ассер! Аг!1Дс1а1 Бшдега? (Раг! 2) Сотри!ег 8есшйу Бутрокшт, 2000 со11ес!юп, Эа!а Ргосекщпд 8ос1е!у 8утро§шт Зебек, Уо1.2000 Ио. 12, Эа!а Ргосекктд 8ос1е!у, Ос!оЬег 2000;

(3) νϊ11 Бшдегргт! Ма!сЫпд Эеу1се5 Ассер! Аг!гГ1С1а1 Бтдега? (Раг! 3) Ргосеебшдк ОГ Т11е 2001 Епсгурбоп Апб 1пГогта!юп 8есшйу 8утро§шт (8С182001), Уо1.11 рр719-724, Е1ес!гошс 1пГогта!юп Соттцшсабоп 8ос1е!у, 1апцагу 2001.

В этих публикациях описано изготовление искусственного пальца с отпечатком пальца из каучукоподобного материала (застывшего раствора желатина) и эксперименты по воздействию таким искусственным пальцем на систему сравнения отпечатков пальцев, содержавшую 9 моделей серийно выпускаемых устройств сравнения отпечатков пальцев. Практически во всех случаях можно было влиять на системы точно так же, как и реальным человеческим пальцем.

Хотя до настоящего времени известно изготовление искусственных отпечатков пальцев из силиконовой смолы, идеи, раскрытые в перечисленных выше публикациях, привели к тому, что ведутся успешные поиски материала с влагосодержанием, близким к влагосодержанию пальца человека, и разработчик, которому известно о том, что в датчике отпечатка пальца используется пот пальца (потовые железы) для определения рисунка отпечатка пальца, сможет создать такой палец.

Этот факт подтверждает, что можно легко изготовить форму человеческого пальца (которую можно будет многократно использовать), и это позволяет изготавливать искусственные пальцы и отпечатки пальцев исключительно дешевым способом.

В результате было экспериментально доказано, что системы сравнения отпечатков пальцев с использованием обычного датчика отпечатка пальца не способны точно различить, какой палец приложен: палец человека или искусственный палец, и поэтому в последнее время возникла очень серьезная проблема, связанная с возможностью совершения актов несанкционированного доступа или персонации (выдачи себя за кого-то другого).

Можно предусмотреть средства для предотвращения актов несанкционированного доступа или персонации с помощью такого типа фальсификации отпечатков пальцев, и известен способ определения подлинности пальца с помощью медицинской электронной техники, которую используют, чтобы измерить или обнаружить на пальце человека пульс, кровяное давление, уровень кислорода в крови и т.п. Однако система для реализации таких способов очень громоздкая, и, кроме того, существуют проблемы, связанные с ее дороговизной, так как для поддержки такой системы требуются различные прикладные системы стоимостью в несколько тысяч или десятков тысяч йен, и поэтому ее реализация на рынке товаров общего назначения затруднена. То же самое можно сказать и о технологии идентификации личности с использованием не только пальцев, но и других частей тела, например, ладони или кисти руки.

Согласно настоящему изобретению предложены различные способы, позволяющие определять подлинность частей тела человека простым и экономичным путем.

Согласно одному варианту изобретения, предложено устройство для определения живого тела, содержащее антенну, расположенную во взаимосвязи с определенной частью датчика, на которую воздействует определенная часть тела человека, для получения данных, идентифицирующих личность, и средство обнаружения характеристик электрического сигнала на выходе электрической цепи, включающей в себя упомянутую антенну, когда какой-либо объект воздействует на упомянутую определенную часть датчика, при этом подлинность упомянутой определенной части тела человека определяется на основании изменений характеристик выходного электрического сигнала, обнаруженного средством обнаружения.

Согласно другому варианту изобретения предложен способ, заключающийся в том, что располагают антенну во взаимосвязи с определенной частью датчика, на которую воздействует определенная часть тела человека, для получения данных, идентифицирующих личность, и обнаруживают характеристики электрического сигнала на выходе электрической цепи, включающей в себя антенну, когда какой-либо объект, иной, чем упомянутая определенная часть тела человека, воздействует на упомянутую определенную часть датчика, при этом подлинность упомянутой определенной части тела человека определяют на основании изменений характеристик выходного электрического сигнала.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает ряд способов и устройств для оп ределения, содержит ли объект живую ткань. Имеется антенна, которая образует электрическую цепь с данным объектом. Схема обнаружения обнаруживает, по меньшей мере, один параметр, соответствующий данной электрической цепи. Схема определения определяет, содержит ли данный объект живую ткань, на основании упомянутого, по меньшей мере, одного параметра.

Более полное представление о сущности и преимуществах настоящего изобретения можно получить из остальной части описания и чертежей.

Фиг. 1 изображает схематический вид устройства для идентификации отпечатков пальцев в качестве одного примера устройства для определения живого тела согласно изобретению, встроенного в систему сравнения отпечатков пальцев для идентификации личности;

фиг. 2А изображает структурное поперечное сечение датчика отпечатка пальца;

фиг. 2В изображает плоскую антенну; и фиг. 2С изображает рамочную антенну;

фиг. 3 изображает изменение частоты передачи при приближении пальца человека и поддельного пальца к датчику отпечатка пальца;

фиг. 4 изображает изменение выходного уровня частоты передачи при приближении пальца человека и поддельного пальца к датчику отпечатка пальца;

фиг. 5 изображает изменение фазы передачи при приближении пальца человека и поддельного пальца к датчику отпечатка пальца;

фиг. 6 изображает состояние электромагнитных волн, индуцированных линиями электропередачи, принятыми телом человека;

фиг. 7 изображает поддельный палец, приложенный к датчику отпечатка пальца;

фиг. 8 изображает поддельный палец, приложенный к датчику отпечатка пальца.

В дальнейшем будут подробно описаны конкретные варианты осуществления изобретения, включая наилучшие способы, предлагаемые авторами изобретения. Примеры этих конкретных вариантов проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Несмотря на то, что изобретение описывается в связи с данными конкретными вариантами, понятно, что объем изобретения не ограничен описанными вариантами. Напротив, изобретение охватывает альтернативы, модификации и эквиваленты, подпадающие под объем притязаний, охарактеризованных в формуле изобретения. В последующем описании многочисленные конкретные детали приводятся для лучшего понимания изобретения. Однако изобретение может быть осуществлено и без некоторых или всех этих конкретных деталей. Кроме того, не приводится подробное описание известных операций, чтобы чрезмерно не усложнять описание изобретение.

На фиг. 1 схематически проиллюстрировано устройство для сравнения отпечатков паль цев в качестве примерного варианта устройства для определения живого тела, встроенного в систему сравнения отпечатков пальцев для идентификации личности. Позицией 1 обозначен датчик отпечатка пальца, используемый в системе идентификации отпечатков пальцев. Датчик 1 отпечатка пальца может быть любым видом датчика: оптическим датчиком, датчиком давления (например, как предложенный в выложенной заявке Японии Нек8-68704), датчиком электростатического типа, магнитного типа или пьезоэлектрического типа и т.п. Поверхность датчика 1 отпечатка пальца снабжена областью (определенным участком) для приложения пальца человека.

Следует отметить, что некоторые детали системы идентификации отпечатков пальцев, изображенной на фиг. 1, представлены только в качестве примера и их не следует рассматривать как огранивающие объем изобретения. Кроме того, конструкция датчика 1 отпечатка пальца не имеет принципиального значения для настоящего изобретения и поэтому не описывается подробно, однако, как показано на фиг. 2А, сверху находится гибкий, чувствительный к давлению лист 1а, и плоская антенна 1Ь расположена между листом 1а и подложкой 1с с электронными схемами, на которой методом фотолитографии на изоляционной подложке, такой как стеклянная подложка, сформирована электронная схема, содержащая тонкопленочные или обычные транзисторы. Плоская антенна 1Ь может быть выполнена из протяженной проводящей пленки (например, слоя медной фольги), как показано на фиг. 2В, отдельно от листа 1а, но можно также использовать проводящую пленку, нанесенную на заднюю поверхность листа 1а, образующего датчик 1 отпечатка пальца. Площадь поверхности листовой антенны 1Ь может составлять 0,01 мм² или больше в зависимости от датчика 1 отпечатка пальца.

В качестве альтернативы плоской антенне 1Ь можно также использовать рамочную антенну 16. изображенную на фиг. 2С. Рамочную антенну 16 можно изготовить из электрического проводника длиной, по меньшей мере, 0,01 мм. Независимо от того, какая антенна используется - плоская антенна 1Ь или рамочная антенна 16, она присоединена в электрическом соединении 17 к электрической линии 16, ведущей к измерительной системе, которая будет описана ниже. В разных вариантах воплощения изобретения соединение между антенной и электрическим соединением 17 может быть реализовано с помощью целого ряда механизмов, включая, например, соединение по постоянному току, соединение по переменному току, электромагнитное соединение, соединение посредством звука, или света, или радиоволн, в зависимости от разных факторов, включающих, например, конкретное применение или место установки системы.

Позицией 2 обозначена группа передатчиков, и в представленном на фиг. 1 примере эта группа содержит четыре передатчика 21, 22, 23 и 24 автоколебательного типа, выполненных с возможностью колебания с соответствующими различными фиксированными эталонными частотами £1, £2, £3 и £4. Каждый передатчик автоколебательного типа может быть подсоединен к выводу электрического соединения 17 через электрическую линию 16 и соответствующие электронные переключатели 8^1, 8^2, 8\У3 и 8\У4. Электронные переключатели 8\У1-8\У4 включаются и выключаются схемой управления, которая не показана на чертеже. Согласно одному конкретному варианту воплощения изобретения, соединение четырех передатчиков 2124 автоколебательного типа осуществляется в произвольном порядке путем включения и выключения электронных переключателей. Передатчики 21-24 автоколебательного типа могут содержать любой из широкого ряда генераторов, включая, например, СЕ генератор, емкостной трехточечный генератор с параллельным питанием, индуктивный трехточечный генератор или генератор с фазосдвигающей цепью обратной связи.

Позицией 3 обозначен детектор частоты передачи, предназначенный для определения частоты передачи каждого передатчика в группе 2 передатчиков, позицией 4 - детектор выходного уровня передачи, предназначенный для определения выходного уровня (действительного значения) каждого передатчика в группе 2 передатчиков, и позицией 5 - детектор фазы передачи, предназначенный для определения фазы передачи каждого передатчика в группе 2 передатчиков. Позицией 6 обозначена память для хранения первых стандартных данных и вторых стандартных данных, описанных ниже.

Первые стандартные данные.

Данные разности частоты (величина изменения частоты) и данные разности фазы (величина изменения фазы), представляющие разности частоты и фазы между сигналом, передаваемым схемой передачи, в которой каждый передатчик 21, 22, 23 и 24 группы 2 передатчиков содержит плоскую антенну 1Ь, когда человек приложил палец 100 к датчику 1 отпечатка пальца, и сигналом, передаваемым той же схемой передачи, когда к датчику 1 приложен типичный поддельный палец, и данные выходного уровня сигнала (действительное значение), передаваемого схемой передачи, когда палец приложен к датчику 1 отпечатка пальца.

Вторые стандартные данные.

Данные частоты, выходного уровня (действительное значение) и фазы сигнала на выходе плоской антенны 1Ь с пальцем 100 человека, на которого воздействуют электромагнитные волны от линий электропередачи, приложенным к датчику 1 отпечатка пальца.

Позицией 7 обозначен компаратор, который перед работой системы сравнения отпечатков пальцев сравнивает величину изменения частоты, выходной уровень (действительный уровень) и величину изменения фазы, полученные на основании частоты, выходного уровня (действительного значения) и фазы, обнаруженных с помощью детектора 3 частоты передачи, детектора 4 выходного уровня передачи и детектора 5 фазы передачи, с первыми стандартными данными, предварительно сохраненными в памяти 6, а затем сравнивает со вторыми стандартными данными. Компаратор 7 включает в себя компаратор 7а величины изменения частоты, компаратор 7Ь выходного уровня и компаратор 7с величины изменения фазы. Позицией 8 обозначено устройство определения, является ли палец 100, приложенный к датчику 1 отпечатка пальца, пальцем человека (живого), на основании выходного сигнала компаратора 7.

Позицией 50 обозначены линии электропередачи, такие как линии электроснабжения или электрораспределения, проложенные близко к жилью людей, значение которых будет поясняться ниже.

Далее будет описана работа конкретного варианта изобретения. Если, как показано на фиг. 1, к поверхности датчика 1 отпечатка пальца приложено изображение пальца 100 человека, оно подробно рассматривается при одном передающем передатчике (например, передатчике 21 автоколебательного типа), при этом частота передачи передатчика 21, обнаруженная детектором 3 частоты, изменяется, как показано на фиг. 3, в зависимости от расстояния между поверхностью рисунка отпечатка пальца 100 и поверхностью (определенным участком) датчика 1 отпечатка пальца, к которой приложен этот палец.

На фиг. 3 вертикальная ось представляет частоту передачи передатчика, а горизонтальная ось - расстояние между поверхностью рисунка отпечатка пальца 100 и поверхностью датчика 1 отпечатка пальца, к которой приложен палец.

Передатчик 21 осуществляет автоколебания, например, с эталонной частотой £1=1 МГц, и выходной сигнал передается обратно на вход с фазой, по меньшей мере, 180°, и электрическая линия 16 подсоединена к контуру обратной связи этого передатчика 21. Электрическая линия 16 соединена с выводом электрического соединения плоской антенны 1Ь, как показано на фиг. 2В.

Как видно на фиг. 3, по мере приближения пальца 100 к датчику 1 отпечатка пальца частота передачи передатчика 21 постепенно смещается от эталонной частоты колебаний £1 (МГц) на величину сдвига (величину изменения) Δ£. Например, при £1=1,0 МГц, если прижать палец 100 плотно к поверхности датчика 1, Δ£ = 0,2 МГц, и поэтому частота передачи составит 0,8 МГц.

Это объясняется тем, что составляющая импеданса (составляющая реактивного сопротивления, составляющая индуктивности, активная составляющая), введенная телом как диэлектриком, частью которого является палец 100, образует электрическую связь со схемами передатчика 1 через плоскую антенну 1Ь, в результате чего изменяются частота передачи, выходной уровень (действительное значение) и фаза передатчика 21. На фиг. 3 изменение частоты показано сплошной линией. В зависимости от точки присоединения передатчика 21 изменение частоты может также смещаться в сторону плюса, как показано пунктирной линией выше £1.

На фиг. 4 и 5 показаны изменения выходного уровня (действительного значения) и фазы от передатчика из-за изменения расстояния между пальцем 100 и поверхностью (определенным участком) датчика 1 отпечатка пальца, к которому приложен палец. Первыми стандартными данными, сохраненными в памяти 6, являются Δ£, а и Δр, показанные на фиг. 3, 4 и 5.

Это явление можно объяснить следующим образом. Если рассматривать сторону датчика 1 отпечатка пальца от передатчика 21 как электрическую схему, то тело человека можно рассматривать как эквивалент огромного диэлектрика, простирающегося от поверхности датчика 1 отпечатка пальца до пальца 100, кисти, руки, грудной клетки, причем любого человека от ребенка весом около 20 кг до взрослого человека весом более 100 кг - можно рассматривать как большой диэлектрик. Приняв это за основное допущение, в настоящем изобретении учитывается тот факт, что проводимость ткани, такой как внутренние органы, кожа, кровь и т.п., различается в зависимости от того, является ли человек живым или мертвым. Различие этой проводимости можно определять на основе содержания внутритканевой жидкости.

В различных вариантах изобретения эталонные частоты колебания передатчиков 21-24 предварительно устанавливаются на различные значения в произвольно большом интервале. Согласно одному примерному варианту, этот диапазон составляет от 10 Гц до 10 ГГц при эталонной частоте передатчика 21, установленной на 10 Гц, эталонной частоте передатчика 22, установленной на 1 кГц, эталонной частоте передатчика 23, установленной на 100 кГц, эталонной частоте передатчика 24, установленной на 1 ГГц. Путем манипуляции электронными переключателями 8 XV1 -8\М4 в течение короткого времени изменения частоты передачи соответствующих передатчиков 21-24 для объекта, помещенного на определенный участок поверхности датчика 1 отпечатка пальца (пальца человека или поддельного пальца и т.п.), обнаруживаются детектором 3 частоты передачи. Если время переключения передатчика с помощью электронных переключателей 8Χν1-8Χν4 состав ляет, например, 0,2 с, то для четырех переключателей 21, 22, 23 и 24 потребуется в общем 0,8 с. В случае поддельного пальца частота передачи изменяется, как показано штриховой линией на фиг. 3.

Детектор 3 частоты передачи, детектор 4 выходного уровня передачи и детектор 5 фазы передачи каждого включенного передатчика, соответственно, определяют частоту передачи, выходной уровень передачи (действительный уровень) и фазу передачи и посылаются в компаратор 1. Если палец поддельный, то выходной уровень (действительное значение) и фаза передачи изменяются, как показано штриховой линией на фиг. 4 и 5.

В компараторе 7 величины изменения частоты и фазы, или обнаруженного уровня относительно частоты передачи, выходного уровня (действительного уровня) и фазы передачи, соответственно, обнаруженных детектором 3 частоты передачи, детектором 4 выходного уровня передачи и детектором 5 фазы передачи, сравниваются с первыми стандартными данными, предварительно сохраненными в памяти 6, компаратором 7а частоты, компаратором 7Ь выходного уровня и компаратором 7с величины изменения фазы.

Следует отметить, что в нашей жилой среде в любом месте страны имеются высоковольтные линии электроснабжения с напряжением от нескольких тысяч вольт до нескольких десятков тысяч вольт, а в помещениях существуют электрораспределительные линии, и по этим линиям электропередачи передается переменный ток, что означает, что в теле человека постоянно индуцируются электромагнитные волны (50Гц, 60Гц) линиями электропередачи. Этот аспект проиллюстрирован на фиг. 6. Электромагнитные линии, излучаемые линиями электропередачи, имеют огромную мощность, что означает, что они существуют практически везде в электрифицированных помещениях. Кроме того, во всех странах, принявших систему электроснабжения с использованием переменного тока, существует шум от линий электропередачи, как показано в таблице в конце описания. Поскольку вряд ли есть страны, осуществляющие электроснабжение постоянным током, можно без преувеличения сказать, что вся поверхность Земли покрыта шумом линий электроснабжения.

При этом тело человека является большой диэлектрической антенной, и эта антенна особенно восприимчива к низким частотам 50 и 60 Гц. Если производить измерения непосредственно на теле человека, то в измерениях будет неизбежно содержаться шум частоты электроснабжения. Например, можно слышать шум из громкоговорителя, когда руки человека приближаются к входам усилителя, расположенного в аудитории, однако этот шум является шумом частоты электроснабжения.

В результате этого явления системы сравнения отпечатков пальцев, работающие от источника переменного тока 100 В, автоматически излучают электромагнитные линии из датчика отпечатка пальца наружу. Учитывая этот факт, согласно конкретному варианту изобретения электронные переключатели 8\У1-8\У4 на фиг. 1 можно все выключить для отсоединения группы 2 передатчиков от датчика 1 отпечатка пальца. Это объясняется тем, что если правильно приложить палец человека к датчику 1 отпечатка пальца, электромагнитные волны от линий 50 энергоснабжения принимаются антенной тела человека и выдаются через плоскую антенну 1Ь датчика 1 отпечатка пальца. Частота, действительное значение и фаза выходного сигнала этой антенны обнаруживаются детектором 3 частоты передачи, детектором 4 выходного уровня передачи и детектором 5 фазы передачи через электрическую линию 16. Эти значения можно затем сравнить со вторыми стандартными данными (описанными выше), которые были предварительно сохранены в памяти 6.

После сравнения величин изменения частоты, выходного уровня (действительного значения) и фазы, полученных при переключении описанной выше группы 2 передатчиков электронными переключателями 8\У1-8\У4. которые теперь все находятся в выключенном состоянии (т. е. при отключенной группе 2 передатчиков), частота, выходной уровень (действительный уровень) и фаза выходного сигнала плоской антенны 1Ь датчика 1 отпечатка пальца, полученные с использованием электромагнитных волн от линий 50 электроснабжения, сравниваются со вторыми стандартными данными, ранее сохраненными в памяти 6. Устройство 8 определения синтетически оценивает результаты сравнения, полученные с использованием группы передатчиков, и результаты сравнения, полученные с использованием линий электроснабжения, и определяет, является ли палец, приложенный к датчику 1 отпечатка пальца, пальцем 100 человека или поддельным пальцем. В устройстве 8 можно использовать различные методы определения, среди них есть простой, но точный метод, при котором определяют, что палец на датчике 1 отпечатка пальца является пальцем человека, если отличия от эталонных данных, полученных для каждой электрической характеристики, такой как частота, выходной уровень и фаза, находятся в соответствующих заданных пределах, и что палец на датчике отпечатка пальца является поддельным, если отличие, например, даже всего одной из электрических характеристик не попадает в заданный интервал. Можно выбрать любой метод определения с использованием разной обработки в зависимости от типа, применения, цели и т.п. системы идентификации личности или системы сравнения отпечатков пальцев. Способ определения с использованием линий электроснабжения является простым и экономичным.

Выше была описана операция определения подлинности пальца, помещенного на датчик отпечатка пальца, и эта операция выполняется самой первой при обработке идентификации личности системой сравнения отпечатков пальцев. Специфика обработки для идентификации личности не является принципиально важной для настоящего изобретения и поэтому не описывается.

В описанном выше варианте все электронные переключатели 8\У1-8\У4 выключаются при обнаружении электрических характеристик с использованием электромагнитных волн от линий электропередачи, однако возможно прекращение операции автоколебания схемой управления (не показана) без электронных переключателей. Также возможны варианты, не содержащие таких переключателей или связанных с ними генераторов и основанные на использовании внешне генерируемых электромагнитных волн.

В описанном выше варианте подлинность пальца, как принадлежащего живому телу, определяется на основании всех результатов обнаружения трех электрических характеристик, а именно - частоты, выходного уровня и фазы, но использование всех этих характеристик для определения не является обязательным. Понятно, что можно также ограничить предметы обнаружения и выбрать характеристики для использования при определении в зависимости от применения, системы или цели и т.д. Это значит, что при определении может использоваться любой из этих параметров, один или в совокупности с другими параметрами.

Кроме того, в среде, где невозможно использовать электромагнитные волны от линий электроснабжения, или если такие электромагнитные волны от линий электроснабжения не используются преднамеренно, можно установить поблизости, по меньшей мере, один внешний передатчик для колебаний с собственной частотой от 10 Гц до 10 ГГц и использовать электромагнитные волны мощности, распространяющиеся через пространство от этого внешнего передатчика и индуцируемые в теле человека.

В дальнейшем будет описано применение устройства для определения пальца в качестве варианта настоящего изобретения для определения поддельного пальца.

На фиг. 7 показан искусственный палец 200 как пример поддельного пальца, который держит в руке 300 человек и прикладывает его к датчику 1 отпечатка пальца.

Если рассматривать от поверхности датчика 1 отпечатка пальца данную ситуацию как электрическую цепь, то искусственный палец 200 включен как диэлектрик между человеком (рука 300) и датчиком 1 отпечатка пальца. По сравнению со случаем, когда палец человека приложен прямо к датчику 1 отпечатка пальца, характеристики передачи передатчика существенно отличаются. Это означает, что при введении любого вида вещества между пальцем человека и датчиком 1 отпечатка пальца проводимость значительно отличается, что позволяет просто идентифицировать искусственный палец 200 путем обнаружения характеристик передачи передатчика.

Если допустить, что на фиг. 7 палец 200 является не искусственным пальцем, а пальцем, отрезанным от тела человека, то проводимость пальца 200 отличается от проводимости пальца до его отделения, потому что палец уже отделен от тела. Кроме того, рука 300 человека (живого), держащая искусственный палец 200, и отрезанный палец находятся в частичном контакте друг с другом, но с точки зрения электрической цепи эти два пальца рассматриваются как отдельные друг от друга. В результате, между кожей руки 300 и кожей искусственного пальца 200 возникает диэлектрическая связь и образуется последовательное соединение от руки 300 человека через место контакта к искусственному пальцу 200. Эта условие явно очень отличается от случая, когда живой человек помещает свой палец в контакт с датчиком 1 отпечатка пальца, и в результате возникают существенно различные характеристики передатчика. Причиной такого большого различия является то, что в местах, не удаленных значительно от точки измерения (поверхности датчика 1 отпечатка пальца), например, удаленных на 4-10 см, возникает прерывистая связь с электрической цепью, и поскольку возникают особенно большие различия, их можно использовать для обнаружения поддельного пальца, в чем и состоит исключительная ценность этого явления.

Теперь предположим, что от тела человека отрезан не палец, а рука, и палец на конце этой руки приложен к датчику 1 отпечатка пальца. Поскольку руки человека (живого), держащего отрезанную руку с пальцем на ее конце, находятся, по меньшей мере, на расстоянии 30 см, связь двух тел, разделенных таким расстоянием, не является электрической связью. Причина этого проста. Если допустить, что емкость самого пальца составляет 10 мкФ, то образуется последовательное соединение 10 мкФ, в результате чего емкость, включающая это соединение со стороны датчика 1 отпечатка пальца, составит 5 мкФ. Если допустить, что емкость руки составляет 100 мкФ, то будет получено соединение результирующей емкости самое большее только 50 мкФ при соединении 100 мкФ.

Это значит, что на эталонной поверхности датчика отпечатка пальца, если тело человека и поддельный палец соединены в месте, близком к датчику отпечатка пальца, возникнет дополнительная емкость связи на небольшом расстоянии, в результате чего появится большое разли чие по сравнению с тем случаем, когда приложен палец человека. С другой стороны, если тело человека и поддельный палец связаны в месте, удаленном от датчика отпечатка пальца, то емкость искусственного тела становится большой. Это означает, что только связь с большой емкостью считается связью, или же необходим объект, имеющий большую емкость, чем человек. Для связи с большой площадью поверхности необходимо связать две руки шнуром. Следовательно, это исключительно ценное явление в качестве мер противодействия поддельным отпечаткам пальцев. В любом случае, различие между пальцем живого человека и поддельным пальцем очевидно.

На фиг. 8 показано другое применение предложенного устройства определения пальца для определения поддельного пальца. Здесь искусственный палец 201 с моделью отпечатка пальца другого человека, находится на кончике пальца 100 человека, прикладывающего палец к датчику 1 отпечатка пальца.

В этом случае емкость контакта между пальцем 100 и искусственным пальцем 201 составляет проблему, и возникает большое отличие от случая, когда только палец 100 приложен к датчику 1 отпечатка пальца. Экспериментально обнаружено явное различие характеристик передачи, даже если всего один лист бумаги (толщиной около 10 микрон) проложить между пальцем 100 и датчиком 1 отпечатка пальца. Поэтому искусственный палец будет обнаружен, даже если покрытие пальца искусственным отпечатком будет выполнено из листового материала толщиной 10 микрон. Это аналогично технологии обнаружения трещин даже после склейки треснувшего керамического изделия любым видом клея. Если даже керамическое изделие выглядит целым, его дефекты можно обнаружить электрически. Короче, для определения подлинности пальца достаточно обнаружить, имеет ли данный палец постоянную проводимость как непрерывный с телом человека. Используя этот метод определения, можно подтверждать тело человека очень экономичным и чисто электронным способом, что позволяет построить требуемую систему и встроить ее в машину.

Несмотря на то, что был описан пример использования устройства определения живого тела согласно изобретению применительно к системе сравнения отпечатков пальцев, настоящее изобретение можно использовать не только для пальцев, как определенной части тела человека, но также и для другой конкретной части тела человека, например, для рисунка кровеносных сосудов на кисти руки, радужной или сетчатой оболочки глаза, и т.п., которые используются в качестве биометрик. При идентификации личности с использованием кровеносных сосудов антенну можно установить в положении, где в устройство для измерения кровеносных сосу дов помещается кисть. При идентификации личности с использованием радужной или сетчатой оболочки глаза антенну можно расположить на стационарной платформе, фиксирующей положение глаза в устройстве наблюдения сетчатой или радужной оболочки.

Таблица 1

Страна	Напряжение переменного тока, В	Частота, Гц
Япония	100	50/60
Китай	110/220	50
Корея	110/220	60
Гонконг	200/220	50
Тайвань	110	60
Таиланд	220/240	50
Филиппины	110/115/220	60
Индонезия	127/220	50
Сингапур	110/230	50
Индия	220/230/250	50
Саудовская Аравия	127/220/230	50/60
Австралия	240	50
Новая Зеландия	230/240	50
Америка	10/117/120	60
Канада	120/240	60
Мексика	125	60
Бразилия	127/220	60
Аргентина	220	50
Чили	220	50
Великобритания	240	50
Франция	127/220	50
Германия	127/220	50
Италия	110/220	50
Испания	110/220	50
Греция	220	50
Австрия	220	50
Швеция	110/220	50
Россия	127/220	50
Кения	240	50

Настоящее изобретение позволяет обнаружить изменения электрических характеристик, вызванные изменением проводимости в результате присутствия или отсутствия тела человека как оцениваемого объекта, во время определения подлинности определенной части тела человека с помощью исключительно простых операций и средств, а также очень экономичным путем. Следовательно, если использовать предложенное устройство определения тела человека для определения подлинности пальца как части тела человека, то можно решить проблему искусственных пальцев в системе сравнения отпечатков пальцев с помощью датчика отпечатка пальца и можно надежно предотвратить акты несанкционированного доступа или персонации в области идентификации личности с использованием датчика отпечатка пальца. При применении настоящего изобретения в системе сравнения отпечатков пальцев с использованием датчика отпечатка пальца оно не ограничено каким-либо конкретным типом датчика отпечатка пальца. Это значит, что под объем изобретения подпадают датчики оптического типа, датчики давления, датчики электростатического типа, магнитного типа или пьезоэлектрического типа.

Несмотря на то, что изобретение было описано и проиллюстрировано со ссылками на его конкретные варианты воплощения, специалистам будет понятно, что в форму и детали описанных вариантов могут быть внесены изменения, не выходящие за рамки объема и сути изобретения. Кроме того, несмотря на то, что обсуждались разные преимущества, аспекты и цели изобретения со ссылками на различные варианты, понятно, что объем изобретения не ограничен ими, а определяется только прилагаемой формулой изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство для определения живой ткани, содержащее антенну, расположенную вблизи датчика, первую схему для обнаружения, по меньшей мере, одной характеристики электрической цепи, включающей в себя антенну и объект вблизи датчика, и вторую схему для определения, содержит ли данный объект живую ткань, на основании упомянутой, по меньшей мере, одной характеристики.
2. Устройство по п.1, в котором в качестве датчика использован датчик отпечатка пальца для идентификации личности, имеющий поверхность, к которой может быть приложен палец.
3. Устройство по п.2, в котором антенна имеет протяженную проводящую поверхность с общей площадью поверхности, по меньшей мере, 0,01 мм².
4. Устройство по п.2, в котором антенна содержит электрический провод длиной, по меньшей мере, 0,01 мм.
5. Устройство по любому из пп.1-4, в котором антенна подключена к внешней электрической линии через любое из следующих видов соединений: соединение по постоянному току, соединение по переменному току, электромагнитное соединение, соединение с использованием света, звука или радиоволн.
6. Устройство по любому из пп.1-5, в котором антенна подсоединена к внешней электрической линии через вывод электрического соединения, а вывод электрического соединения соединен с телом человека через соединение по постоянному току, соединение по переменному току, электромагнитное отражающее соединение, светоотражающее соединение или звукоотражающее соединение.
7. Устройство по любому из пп.1-6, в котором первая схема содержит множество передатчиков автоколебательного типа, при этом определение, содержит ли объект живую ткань, выполняется второй схемой на основании изменения любой из следующих характеристик: частота передачи, выходной уровень передачи и фаза передачи передатчиков автоколебательного типа.
8. Устройство по п.7, в котором первая схема выполнена с возможностью использования множества передатчиков автоколебательного типа последовательно.
9. Устройство по любому из пп.1, 2, в котором антенна выполнена с возможностью приема внешне генерированного электромагнитного сигнала, а первая схема выполнена с возможностью обнаружения любой из следующих характеристик: частота, выходной уровень или фаза результирующего сигнала, индуцированного в теле человека внешне генерированным электромагнитным сигналом.
10. Устройство по любому из пп.1, 2, в котором первая схема выполнена с возможностью обнаружения частоты или уровня шума сигнала, индуцированного в теле человека распространением электрической мощности через пространство от линий электроснабжения.
11. Устройство по любому из пп.7, 8, в котором вторая схема выполнена с возможностью использования любой величины изменения частоты, выходного уровня передачи или фазы передачи выходного сигнала передатчика автоколебательного типа для определения, содержит ли данный объект живую ткань.
12. Устройство по п.1, в котором в качестве датчика используется устройство измерения кровеносных сосудов для идентификации личности, к которому прикладывается кисть руки.
13. Устройство по п.1, в котором в качестве датчика используется стационарная платформа для фиксации положения глаза в устройстве наблюдения радужной оболочки для идентификации личности.
14. Устройство идентификации личности, содержащее устройство по любому из пп.1-13.
15. Способ определения, содержит ли объект вблизи датчика живую ткань, по которому располагают антенну вблизи датчика, обнаруживают, по меньшей мере, одну характеристику электрической цепи, включающей в себя антенну и объект, и определяют, содержит ли объект живую ткань, на основании упомянутой, по меньшей мере, одной характеристики.
16. Устройство для определения, содержит ли объект живую ткань, содержащее антенну, предназначенную для образования электрической цепи с данным объектом, схему обнаружения, предназначенную для обнаружения, по меньшей мере, одного параметра, соответствующего электрической цепи, и схему определения, предназначенную для определения, содержит ли данный объект живую ткань, на основании упомянутого, по меньшей мере, одного параметра.
17. Устройство по п.16, в котором в качестве антенны используется плоская или рамочная антенна.
18. Устройство по п.16, в котором схема обнаружения содержит, по меньшей мере, один из следующих детекторов: детектор частоты, детектор выходного уровня и детектор фазы, а, по меньшей мере, один параметр представляет собой частоту, уровень напряжения и фазу.
19. Устройство по п.16, которое дополнительно содержит, по меньшей мере, один передатчик для формирования сигнала, при этом схема обнаружения выполнена с возможностью обнаружения сигнала через электрическую цепь.
20. Устройство по п.19, в котором, по меньшей мере, один передатчик содержит множество передатчиков, каждый из которых характеризуется различной частотой, при этом устройство дополнительно содержит переключающую схему для чередования соединения передатчиков с антенной.
21. Устройство по п.16, в котором антенна подключена к схеме обнаружения через одно из следующих соединений: соединение по постоянному току, соединение по переменному току, электромагнитное соединение, соединение с использованием света, звука или радиоволн.
22. Устройство по п.16, в котором схема обнаружения выполнена с возможностью обнаружения электромагнитного излучения через электрическую цепь, причем электромагнитное излучение генерируется снаружи устройства.
23. Устройство по п.16, в котором схема определения содержит схему сравнения и па-

Фиг. 1

Фиг. 2А

Фиг. 2В мять, при этом схема сравнения выполнена с возможностью сравнения, по меньшей мере, одного параметра, по меньшей мере, с одним предварительно сохраненным в памяти значением.
24. Устройство по п.23, в котором схема определения дополнительно содержит схему обработки для определения, содержит ли объект живую ткань, на основании сравнения, по меньшей мере, одного параметра, по меньшей мере, с одним предварительно сохраненным значением.
25. Устройство по п.24, в котором схема обработки выполнена с возможностью индикации, что объект не является живой тканью, когда, по меньшей мере, один параметр отличается, по меньшей мере, от одного предварительно сохраненного в памяти значения более чем на заданную величину.
26. Система биометрической идентификации, содержащая устройство по п.16.
27. Система биометрической идентификации по п.26, представляющая собой систему распознавания отпечатков пальцев, систему измерения кровеносных сосудов кисти руки, сканнер сетчатой оболочки глаза и сканнер радужной оболочки глаза.