ES2926784T3 - Sistema compacto para registrar patrones de crestas papilares - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con el campo de la identificación biométrica. El resultado técnico consiste en disminuir las dimensiones generales y aumentar la confiabilidad de un sistema para registrar patrones de crestas papilares, al tiempo que proporciona un costo reducido, alta calidad de imagen, velocidad de operación rápida y consumo de energía reducido. El presente sistema comprende una fuente de luz, un elemento que define la posición de una superficie de lectura, un sistema óptico y un receptor de imágenes de elementos múltiples, en el que la superficie de lectura está unida ópticamente al receptor de imágenes mediante rayos que pasan a través de un elemento óptico guía. , que comprende una superficie refractiva y una superficie reflectante, mediante refracción consecutiva sobre la superficie refractiva, reflexión sobre la superficie reflectante y reflexión interna total sobre la superficie refractiva. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema compacto para registrar patrones de crestas papilares

Campo de la técnica

La invención se refiere al área de biometría, particularmente a sistemas para el registro automático de patrones de cresta.

Antecedentes de la técnica

La Figura 1 muestra un diagrama de un sistema típico para registrar patrones de cresta. Una fuente de luz 1 irradia sobre un componente 2 que determina la posición de la superficie de lectura 3 para que el sujeto se registre, tal como las líneas de cresta en el dedo o la palma de la mano. En la superficie de lectura, el flujo luminoso de la fuente de luz termina llevando una imagen de este patrón de cresta basado en las diferencias en la reflexión de las áreas correspondientes a las depresiones y picos del patrón de cresta. El sistema óptico, como regla que incluye una lente colectora 4, un sistema de espejos 5, una lente objetivo 6, vidrio protector 7 y microlentes 8 sobre el sensor de imagen, toma este flujo y crea una imagen del patrón de cresta en la superficie sensible a la luz 9 de un sensor de imagen de múltiples elementos. El sensor de imagen convierte la imagen de una imagen óptica en una imagen digital electrónica en forma de una matriz de valores de intensidad proporcionales al flujo radiante incidente en el elemento sensible a la luz correspondiente, y transmite esta imagen a la memoria electrónica 10. La unidad de procesamiento 11 estandariza la escala de esta imagen electrónica, creando así la imagen de salida del sistema.

El componente, que determina la posición del sujeto a registrar está, por regla general, diseñado como un prisma rectangular isósceles ópticamente transparente. Sin embargo, existen variantes en el diseño del sistema para el registro de patrones de cresta en los que prismas de forma compleja, componentes cilíndricos o placas plano-paralelas actúan como el componente determinante de la posición de la superficie de lectura. En variantes más raras, el elemento del cuerpo del sistema es el componente que indica la posición de la superficie de lectura.

El número de espejos en el sistema óptico puede variar y determina la forma y las dimensiones generales del sistema.

El sensor de radiación, como regla general, se construye como una barra o matriz de transistores semiconductores de óxido metálico o dispositivos acoplados a carga.

Una desventaja común de estos sistemas es su considerable tamaño. Esto se debe al hecho de que el eje óptico se extiende preferiblemente desde la superficie de lectura en un ángulo cercano a 45° y la lente objetivo para la formación de imágenes de la calidad requerida debe colocarse a una distancia considerable de la superficie de lectura. Con el objetivo de doblar el eje óptico para reducir las dimensiones generales del sistema, se usan los espejos.

Al mismo tiempo, el uso generalizado de la identificación biométrica y el aumento de los requisitos para reducir el tiempo de escaneo han llevado recientemente a la necesidad de escáneres móviles para huellas dactilares y huellas palmares con una gran área de lectura, al tiempo que tienen un espesor pequeño, lo que proporciona una portabilidad cómoda.

Sin embargo, este problema no se resolvió mediante el uso de escáneres ópticos, ya que cualquier configuración de los espejos no permitía una desviación eficiente del eje óptico inmediatamente después de dejar el elemento receptor en una dirección paralela a la superficie de lectura, sin detrimento de las dimensiones en una dirección perpendicular a la superficie de lectura. Por lo tanto, a pesar de la reducción implementada con éxito en el tamaño del sistema que se muestra en la Patente EE. UU. 8320645 de fecha 27.11.2012, IPC G06K9/00, se usan tres espejos y la altura del dispositivo (en la dirección perpendicular a la superficie de lectura) es significativa.

Existen algunas variantes para el diseño de sistemas de registro de patrones de crestas que producen la resolución y el tamaño requeridos del área de lectura, al tiempo que tienen una altura relativamente baja.

Por lo tanto, la Patente EE. UU. No. 5859420 de fecha 12.01.1999, clasificada bajo IPC G01B11/124, describe un sistema en el que las dimensiones del sistema para registrar el patrón de cresta se reducen mediante la sustitución del prisma receptor con un prisma de tipo escalera relativamente delgado con varias facetas de salida, que se refieren a canales separados para formar partes de la imagen objeto registrada, que a continuación se combinan en una imagen de salida.

Este sistema es el análogo más cercano a la invención propuesta. A pesar de la reducción de tamaño, este diseño aumenta el número de componentes en el sistema, lo que a su vez aumenta el costo, reduce la confiabilidad y la productividad, y también aumenta el consumo de energía del dispositivo. Además, con este diseño es inevitable tener las áreas de distorsión de imagen que corresponden al paso de los rayos a través de los límites de los escalones del prisma, lo que es inaceptable en la mayoría de las aplicaciones de los sistemas de identificación.

Divulgación de la invención

El objeto de la presente invención es proporcionar un sistema para registrar patrones de cresta que tienen dimensiones generales pequeñas, alta confiabilidad y bajo costo, al tiempo que proporcionan imágenes de alta calidad, una alta velocidad de operación y un consumo de energía reducido.

Sustancia de la invención

Dicho objeto se logra en el sentido de que el sistema para registrar patrones de cresta incluye una fuente de luz, un elemento que determina la posición de la superficie que lee el patrón de cresta, un sistema óptico, un sensor de imagen de múltiples elementos, donde la superficie de lectura está unida ópticamente al receptor de imagen mediante rayos que pasan a través de un elemento óptico guía, que comprende una superficie refractante y una superficie reflectante, por medio de refracción consecutiva en la superficie refractante, reflexión en la superficie reflectante y reflexión interna total en la superficie refractante.

Para compensar el cromatismo que se produce en el elemento guía, el sistema óptico puede usar una cuña óptica, preferiblemente ubicada en el camino óptico entre la superficie de lectura y la lente objetivo que forma la imagen en el receptor de imágenes. Otra opción para compensar el cromatismo que se produce en el sistema óptico es disponer, entre la superficie fotosensible del receptor de imágenes y la lente objetivo que forma la imagen en esta superficie, una placa transparente cuyas superficies se desvían de la línea normal al eje de la lente objetivo.

Resultado de la invención

El resultado técnico proporcionado por el conjunto de características enumeradas consiste en disminuir las dimensiones generales y aumentar la confiabilidad de un sistema para registrar patrones de cresta papilar, al tiempo que proporciona un costo reducido, una alta calidad de imagen, una velocidad de operación rápida y un consumo de energía reducido.

Descripción de la invención

Se puede observar una realización de la invención en el diseño que se muestra en la Figura 2. Una fuente de luz, que toma la forma de un panel de luz 1 construido como diodos emisores de luz, incide sobre el prisma 2 hecho de material ópticamente transparente. Al pasar a través de la cara de la pierna de entrada del prisma 21 la luz incidente en un ángulo de reflexión interna total en la cara de la hipotenusa 3, determinando ella misma la superficie de lectura del patrón de cresta. Sobre esta superficie se coloca el sujeto a registrar, como la huella dactilar o la palma de la mano. En los puntos correspondientes a los picos del patrón de cresta, el flujo luminoso de la fuente de luz es parcialmente absorbido por el objeto a registrar; en las áreas restantes se refleja completamente por la cara hipotenusa del prisma. De esta manera, el flujo luminoso se convierte en un portador de la imagen del patrón de cresta que se va a registrar. Posteriormente, la luz pasa a través de la cara de la pierna de salida 22 del prisma en la dirección del elemento guía 4 hecho en forma de prisma. La luz que se refracta en la superficie 41 se refleja en la superficie 42, que tiene un recubrimiento de espejo y llega nuevamente a la superficie 41. Dado que la luz reflejada en la superficie 42 cae en la superficie 41 en un ángulo de reflexión interna total, se refleja sin pérdida y deja el elemento guía a través de la superficie 43. Junto con esto, las áreas de luz de trabajo en la superficie 41 se cruzan durante el paso y reflexión, lo que es posible cuando se usa un sistema de espejos. A continuación, la luz pasa a través de la cuña óptica 5 que compensa el cromatismo que se produce después de pasar el elemento guía. La lente objetivo 6 forma una imagen del sujeto a registrar en la superficie sensible a la luz 7 de la cámara monocromática construida como una matriz de transistores en un semiconductor de óxido metálico.

En otra realización del sistema, para todos los haces objeto provenientes de la superficie de lectura al receptor de imágenes, se cumple la condición de reflexión interna total en la superficie 42. En este caso, no se requiere la aplicación de un recubrimiento de espejo sobre la superficie.

En aun otra realización variante de la invención, los haces objeto provenientes de la superficie de lectura al receptor de imágenes pasan a través de las superficies 22, 41 y 43 bajo un ángulo que está próximo a la normal. En este caso, no hay ninguna aberración cromática significativa en la salida del elemento guía y el cromatismo residual puede ser compensado por la lente objetivo que forma la imagen en el receptor de imágenes. Para ello, la lente objetivo usa una lente en forma de menisco de grosor considerable o un componente acromático consistente en dos lentes con signos opuestos de potencia óptica y fabricadas con diferentes materiales. Otra opción para compensar el cromatismo que se produce en el sistema óptico es disponer, entre la superficie fotosensible del receptor de imágenes y la lente objetivo que forma la imagen en esta superficie, una placa transparente, cuyas superficies se desvían de la línea normal al eje de la lente objetivo.

Los solicitantes han fabricado varios escáneres de patrón de cresta de muestra con un tamaño de superficie de lectura de 82 x 82 mm y con una resolución en esta superficie equivalente a 500 puntos por pulgada, al tiempo que la altura total del dispositivo era inferior a 50 mm. Un dispositivo con dichos parámetros fue el primer escáner portátil conocido de patrón de cresta de cuatro dedos, que ha sido capaz de producir una calidad de imagen que cumple con la norma EBTS Apéndice F del FBI. Los datos experimentales confirmaron que, usando el elemento guía descrito anteriormente, es posible producir sistemas para registrar patrones de cresta que superan significativamente los análogos en términos de dimensiones generales.

Debido al hecho de que el elemento guía representa un único componente estructural en el que todas las superficies de trabajo están rígidamente interconectadas, el sistema mejora la calidad de imagen y la confiabilidad de la operación en comparación con los sistemas en los que los desplazamientos recíprocos de los componentes pueden conducir al deterioro de las características de la imagen.

Debido a la disminución del número de componentes del sistema, la reducción del consumo de materiales a través de la disminución de las dimensiones generales, simplificando el montaje y el ajuste, conduce a la reducción de costos de los dispositivos.

Debido al hecho de que el sistema no requiere realizar ningún procesamiento por software para combinar varias imágenes de diferentes canales en una salida, el rendimiento aumenta y el consumo de energía de los dispositivos se reduce.

Breve descripción de las Figuras

El estado de la técnica y la esencia de la invención se explican en las figuras.

La Figura 1 es un diagrama esquemático típico del diseño de un sistema de registro de patrones de cresta.

La Figura 2 es un diagrama esquemático de un sistema de registro de patrones de cresta que tiene dimensiones pequeñas debido al uso de un elemento guía entre la superficie de lectura y la lente objetivo que forma la imagen en el receptor de imágenes.

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para registrar el patrón de cresta, que comprende una fuente de luz (1), un prisma (2) hecho de material ópticamente transparente, que define la posición de una superficie de lectura (3), un sistema óptico, un receptor de imágenes de múltiples elementos y un elemento óptico guía (4) hecho en forma de prisma, que comprende una superficie refractante (41), una superficie reflectante (42) y una superficie de salida (43),

donde

la superficie de lectura (3) está unida ópticamente al receptor de imágenes de modo que los rayos que pasan desde la fuente de luz (1) a través del prisma (2) y el elemento óptico guía (4) al receptor de imágenes de múltiples elementos se refractan consecutivamente en la superficie refractante (41), se reflejan en la superficie reflectante (42) y experimentan una reflexión interna total en dicha superficie refractante (41) antes de dejar el elemento óptico guía (4) a través de su superficie de salida (43).

2. El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema óptico comprende además una cuña óptica (5).

3. El sistema según la reivindicación 2, caracterizado porque comprende además una lente objetivo (6) dispuesta de manera que la cuña óptica (5) está situada en la trayectoria óptica entre la superficie de lectura (3) y la lente objetivo (6) para formar la imagen en el receptor de imágenes de múltiples elementos.

4. El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque entre la superficie fotosensible del receptor de imágenes de elementos múltiples y la lente objetivo (6) que forma la imagen en esta superficie, se ubica una placa transparente, cuyas superficies se desvían de la línea normal al eje de la lente objetivo.