ITUA20164438A1

ITUA20164438A1 - Apparecchio per la rilevazione di impronte cutanee

Info

Publication number: ITUA20164438A1
Application number: ITUA2016A004438A
Authority: IT
Inventors: Andrey Bachurinski; Davide Bozzato
Original assignee: Green Bit S P A
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2017-12-16
Also published as: EP3258419A1; EP3258419B1; US20170364728A1; US10423818B2

Description

“Apparecchio per la rilevazione di impronte cutanee”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione riguarda un apparecchio per la rilevazione di impronte cutanee.

Il termine “impronta cutanea” è qui utilizzato per indicare impronte quali, ad esempio, le impronte digitali, le impronte del palmo e, in generale, tutte le impronte cutanee suscettibili di essere utilizzate quali immagini biometriche, ad esempio per fini di identificazione.

Descrizione della tecnica relativa

Gli apparecchi per la scansione ottica di impronte cutanee prevedono che una o più dita o il palmo di una mano siano collocati su una piastra ottica avente una superficie di rilevazione illuminata da una sorgente di illuminazione. Un sensore ottico capta la radiazione luminosa riflessa o diffusa dalla superficie di rilevazione. L'analisi del segnale dell'immagine riflessa captata dal sensore consente di identificare l'andamento delle nervature e delle valli caratteristico dell'impronta cutanea. I documenti EP-A-0617919 e EP-A-0749612 sono genericamente rappresentativi delle tecniche di scansione ottica di impronte digitali.

Gli scanner ottici di impronte digitali che usano la tecnica della luce riflessa o diffusa per creare un'immagine dell'impronta digitale possono essere tratti in inganno da impronte false che riproducono il rilievo tridimensionale di nervature/valli di un'impronta su vari substrati artificiali che possono essere trasparenti (come il silicone o la gelatina) e non trasparenti o semitrasparenti (come disegni stampati con stampanti laser o a getto di inchiostro su carta, legno, colla, ecc.).

Nella pratica, le impronte false riprodotte su un sottile substrato e incollate o attaccate ad una superficie di un dito reale sono le più difficili da rilevare mediante sistemi ottici.

Nello stato della tecnica sono già state sviluppate varie soluzioni tecniche che mirano a riconoscere impronte digitali false. Ad esempio, il documento US 2002/0131624 descrive un dispositivo per la rilevazione di immagini di impronte digitali includente una piastra ottica avente una superficie di ricevimento su cui si appoggia un dito. L'impronta del dito appoggiato sulla superficie di ricevimento è illuminata da luce proveniente da un dispositivo illuminatore. I raggi luminosi riflessi o diffusi dall'impronta digitale sono ricevuti da un sensore. Questo apparecchio effettua il riconoscimento di impronte false grazie al fatto che la posizione di un'immagine proveniente da un'impronta falsa ha coordinate sul piano del sensore diverse dalle coordinate di un'immagine proveniente da un'impronta vera.

Il documento EP-A-2128795 della stessa Richiedente descrive un dispositivo per riconoscere impronte cutanee false comprendente una sorgente di illuminazione per inviare verso una superficie di rilevazione un fascio luminoso comprendente una zona illuminata e una zona schermata, un sensore che capta il fascio di illuminazione riflesso dalla superficie di rilevazione, in cui il fascio luminoso riflesso comprende una zona illuminata e una zona schermata separate da una zona di transizione, e in cui un circuito di elaborazione rileva un segnale indicativo dell'ampiezza della zona di transizione fra la zona illuminata e la zona schermata dell'immagine riflessa e riconosce un'impronta falsa quando la zona di transizione ha un'ampiezza superiore a un valore di riferimento dato.

Le soluzioni secondo la tecnica nota forniscono risultati affidabili in termini di riconoscimento di impronte false soltanto nel caso in cui l’impronta falsa è riportata su un substrato trasparente. Il riconoscimento di impronte false non è invece affidabile nel caso in cui l’impronta falsa sia riportata su uno strato non trasparente o semitrasparente.

Scopo e sintesi dell'invenzione

La presente invenzione si prefigge lo scopo di fornire un apparecchio per rilevare impronte cutanee che sia in grado di riconoscere impronte false riprodotte su substrati artificiali trasparenti, semitrasparenti e non trasparenti applicati alla superficie di un dito vero e anche intere dita finte.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto da un apparecchio avente le caratteristiche formanti oggetto della rivendicazione 1.

L’apparecchio secondo la presente invenzione comprende un illuminatore anti-falsificazione che crea su una superficie di rilevazione un'alternanza di zone chiare e zone scure. I raggi luminosi provenienti dall’illuminatore anti-falsificazione penetrano direttamente nel corpo disposto sulla superficie di rilevazione nelle zone chiare, mentre nelle zone scure non vi è luce proveniente dall’illuminatore che penetra nel corpo. La luce che penetra nel corpo nelle zone chiare direttamente illuminate dall’illuminatore si diffonde all'interno del tessuto del corpo disposto sulla superficie di rilevazione (dito vero o impronta finta) e viene riflessa verso un sensore ottico creando un'immagine leggibile da una macchina. L’immagine rilevata dal sensore ottico contiene informazioni provenienti sia dalle zone chiare sia dalle zone scure. Dalle zone scure, non illuminate direttamente dall’illuminatore, soltanto la luce diffusa all'interno del corpo disposto sulla superficie di rilevazione viene rilevata dal sistema ottico mentre nelle zone chiare viene rilevata sia la luce diffusa sia la luce riflessa. L'immagine dell'impronta ricevuta dal sensore ottico è considerata reale se sia la luminosità delle zone chiare sia la luminosità delle zone scure sono comprese in predeterminati intervalli di riferimento, diversi per le zone chiare e per le zone scure. Diversamente, se almeno una delle luminosità nelle zone chiare e nelle zone scure cade al di fuori degli intervalli di riferimento prestabiliti, l'apparecchio riconosce che l’impronta è falsa.

La soluzione secondo la presente invenzione ha il vantaggio nei confronti delle soluzioni note di permettere il riconoscimento di impronte false riportate su diversi tipi di supporti, trasparenti, semi-trasparenti o non trasparenti, e anche di intere dita false.

Breve descrizione dei disegni

La presente invenzione verrà ora descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni allegati, dati a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista schematica di un apparecchio secondo la presente invenzione,

- la figura 2 è una vista schematica del dettaglio indicato dalla freccia II nella figura 1,

- le figure 3a, 3b, 3c e 3d sono grafici illustranti l’intensità luminosa rilevata dal sensore ottico nel caso di dita vere, e nel caso di impronte false riportate su materiale trasparente, non trasparente e semi-trasparente, - la figura 4 è una vista in pianta di uno scanner ottico per un dito singolo, e

- la figura 5 è una vista in pianta di uno scanner ottico per impronte multiple.

Descrizione dettagliata

Con riferimento alla figura 1, con 10 è schematicamente indicato un apparecchio per la rilevazione di impronte digitali. L'apparecchio 10 comprende un elemento ottico 12, costituito ad esempio da un prisma, avente una superficie di rilevazione 14 sulla quale è destinato ad essere posizionato almeno un dito F.

Un illuminatore anti-falsificazione 16 è disposto per generare sulla superficie di rilevazione 14 almeno una zona chiara BZ e almeno una zona scura DZ. Nell'esempio illustrato, l’illuminatore anti-falsificazione 16 comprende una pluralità di LED 18 associati a rispettive lenti che formano sulla superficie riflettente 14 una pluralità di zone chiare BZ alternate a una pluralità di zone scure DZ nella direzione Y parallela all’asse longitudinale del dito F. Nelle figure 1 e 2 le zone chiare BZ sono indicate schematicamente come segmenti continui e le zone scure sono indicate con linee tratteggiate.

L'apparecchio di rilevazione 10 comprende un illuminatore di rilevazione 19 che illumina in modo uniforme la superficie di rilevazione 14. L’illuminatore anti-falsificazione 16 viene utilizzato per la funzione antifrode, mentre l’illuminatore di rilevazione 19 viene utilizzato per la rilevazione di immagini delle impronte cutanee, secondo tecniche di per sé convenzionali nel settore degli apparecchi di rilevazione di impronte cutanee.

La radiazione luminosa riflessa dalla superficie di rilevazione 14 viene captata da un sensore ottico 20 costituito ad esempio da un sensore CMOS, associato ad una lente 21. Il sensore ottico 20 è associato ad un'unità di elaborazione 22 che è in grado di formare un'immagine dell'impronta digitale del dito F sulla base della radiazione luminosa captata dal sensore ottico 20.

Lo stesso sensore ottico 20 riceve anche la radiazione ottica riflessa/diffusa dalla superficie di rilevazione 14 proveniente dall'illuminatore anti-falsificazione 16.

L'illuminatore anti-falsificazione 16 può emettere radiazione luminosa con lunghezza d'onda in un ampio campo di lunghezze d'onda, ad esempio 380-750 nm. I risultati migliori dal punto di vista del riconoscimento di impronte false si ottengono utilizzando radiazione luminosa con lunghezza d'onda di 400-420 nm. Per questa lunghezza d'onda gli effetti di diffusione luminosa nella pelle o tessuto delle dita è minimo.

Quando un dito F è appoggiato sulla superficie di rilevazione 14 la radiazione luminosa proveniente dall'illuminatore anti-falsificazione 16 nelle zone chiare BZ viene in parte riflessa dalla superficie di rilevazione 14 e in parte si diffonde all'interno del dito F. Nella figura 2 la luce riflessa RL è indicata con linea tratteggiata e la luce diffusa DL è indicata con linea a tratto e punto. Dalle zone scure DZ della superficie riflettente 14, non illuminate direttamente dall'illuminatore anti-falsificazione 16, solo la luce DL diffusa all'interno del corpo appoggiato sulla superficie di rilevazione 14 viene rilevata dal sensore 20, mentre dalle zone chiare BZ della superficie di rilevazione 14 direttamente illuminate dall'illuminatore antifalsificazione 16 sia la luce riflessa RL sia la luce diffusa DL viene rilevata dal sensore 20.

Sulla superficie del sensore 20 sono individuate zone scure DZ’ e zone chiare BZ’ corrispondenti alle zone chiare BZ e zone scure DZ della superficie riflettente 14.

L'unità di elaborazione 22 riceve i segnali provenienti dal sensore ottico 20 e analizza l'intensità della radiazione luminosa nelle zone chiare BZ’ e nelle zone scure DZ’ del sensore 20. L'unità di elaborazione 20 confronta l'intensità luminosa media nelle zone chiare BZ’ e nelle zone scure DZ’ del sensore 20 con intervalli di riferimento di luminosità medie di dita vere precedentemente rilevate.

Nei grafici delle figure 3a, 3b, 3c, e 3d, sono indicati con L1 e L2 gli intervalli di riferimento, diversi fra loro, dell'intensità luminosa media per dita vere nelle zone scure DZ’ (LD) e nelle zone chiare BZ’ (LB). Nei grafici è indicata l'intensità luminosa media rilevata dal sensore ottico 20 lungo l'asse Y del sensore 20.

L'impronta è considerata vera se la luminosità media LB rilevata nelle zone chiare BZ’ e la luminosità media LD rilevata nelle zone scure DZ’ del sensore 20 sono comprese entro rispettivi intervalli di riferimento prestabiliti L1 e L2.

La figura 3a illustra l'intensità luminosa media rilevata per un dito vero. In questo caso entrambe le luminosità LB e LD sono comprese nei rispettivi intervalli di riferimento L1 e L1.

Se l’intensità luminosa media LB rilevata sul sensore 20 nelle zone chiare BZ’ o l’intensità luminosa media LD nelle zone scure DZ’ del sensore 20 è all'esterno dei corrispondenti intervalli di riferimento prestabiliti L1, L2 allora l'impronta viene rilevata come falsa.

La figura 3b illustra il grafico della luminosità media per un'impronta falsa formata su un materiale artificiale trasparente. In questo caso l'assorbimento della luce all’interno del materiale è basso per cui la luce si diffonde molto bene fornendo una grande quantità di luce riflessa verso il sensore 20 sia dalle zone chiare BZ’ sia dalle zone scure DZ’. In questo caso i valori delle intensità luminose medie LB, LD sono superiori agli intervalli di riferimento prestabiliti L1, L2 sia per le zone chiare BZ’ sia per le zone scure DZ’.

La figura 3c mostra il grafico dell'intensità luminosa media per impronte false formate su un materiale non trasparente. In questo caso, la quantità di luce proveniente dalle zone scure è molto bassa perché la luce proveniente dall'illuminatore anti-falsificazione 16 è principalmente assorbita dal materiale e la diffusione all'interno del materiale è quasi assente. Anche la quantità di luce riflessa dalle zone chiare è bassa a causa dell'elevato assorbimento. I valori delle intensità luminose medie LB, LD sono inferiori agli intervalli di riferimento prestabiliti L1, L2 sia per le zone chiare BZ’ sia per le zone scure DZ’.

La figura 3d illustra la luminosità media rilevata sul sensore 20 per impronte false formate su materiali semitrasparenti. I materiali semi-trasparenti hanno diverso rapporto fra l'intensità di luce LB, LD proveniente dalle zone chiare BZ’e dalle zone scure DZ’ in funzione delle particolari caratteristiche del materiale. In questo caso è possibile che l'intensità luminosa media LD delle zone scure sia compresa nell'intervallo di riferimento prestabilito L2 e l'intensità media LB nelle zone chiare sia esterna all’intervallo di riferimento prestabilito L1, o viceversa. A titolo di esempio, nella figura 3d è illustrato il caso in cui l’intensità luminosa media LB nelle zone chiare BZ’ è superiore all'intervallo L1 e l'intensità luminosa media LD nelle zone scure DZ’ è compresa nell'intervallo L2. In questo caso la precisione della rilevazione dell'impronta falsa dipende da una messa a punto dei parametri del sistema basata su una calibrazione preliminare del sistema su impronte reali.

Per aumentare l’accuratezza della rilevazione, l’apparecchio secondo la presente invenzione può essere configurato per effettuare il riconoscimento di impronte vere o false sulla base della verifica di due condizioni. In questo caso, l'impronta è considerata vera se:

1) se la luminosità media LB rilevata nelle zone chiare BZ’ e la luminosità media LD rilevata nelle zone scure DZ’ del sensore 20 sono comprese entro rispettivi intervalli di riferimento prestabiliti L1 e L2, e

2) il rapporto fra l’intensità luminosa media LB di ciascuna zona chiara BZ’ e l’intensità luminosa media LD di una zona scura DZ’ adiacente è compreso in un campo di riferimento prestabilito.

La condizione 2) è utile in certi casi poiché la condizione 1) ha campi di riferimenti piuttosto ampi per evitare di riconoscere come false rilevazioni fatte su dita con pelle estremamente secca o estremamente umida.

Le dimensioni delle zone illuminate BZ e delle zone scure DZ sono selezionate in modo da assicurare che almeno una zona scura DZ sia completamente contenuta nell'altezza dell'area di scansione di una falange di un dito, indipendentemente dalla posizione delle dita nell'area di scansione. Il metodo secondo l'invenzione può essere applicato per scanner per un dito singolo (Figura 4) e per scanner per impronte multiple, come ad esempio scanner a 10 impronte e scanner per palmi (Figura 5). Negli scanner per palmi non ci sono problemi di posizionamento grazie all'ampia area di scansione. Come illustrato nelle figure 4 e 5, le zone chiare BZ e le zone scure DZ sulla superficie di rilevazione 14 hanno la forma di strisce parallele fra loro e ortogonali alla direzione Y.

La procedura di rilevazione di impronte cutanee false consiste nel posizionare almeno un dito sulla superficie di scansione 14, illuminare la superficie di scansione 14 tramite l’illuminatore anti-falsificazione 16 con zone chiare BZ e zone scure DZ alternate fra loro in una direzione Y, rilevare tramite il sensore ottico 20 l’intensità luminosa riflessa/diffusa in zone chiare e zone scure BZ’, DZ’ del sensore 20 corrispondenti alle zone chiare e zone scure, BZ, DZ, della superficie di rilevazione 14 e confrontare l’intensità luminosa media LB, LD nelle zone chiare BZ’ e nelle zone scure DZ’ con rispettivi intervalli di riferimento prestabiliti L1, L2. L'impronta viene riconosciuta come vera soltanto quando sia l’intensità luminosa media LB nelle zone chiare BZ’, sia l’intensità luminosa media LD nelle zone scure DZ’ è contenuta nei rispettivi intervalli di riferimento prestabiliti L1, L2.

Dopo che un'impronta è stata riconosciuta come vera, l’illuminatore anti-falsificazione 16 viene disattivato e si procede con la rilevazione di un'immagine dell'impronta attivando l’illuminatore di rilevazione 19 e rilevando l'immagine dell'impronta tramite il sensore 20.

In alternativa, l’illuminatore anti-falsificazione 16 e l’illuminatore di rilevazione 19 possono essere attivati contemporaneamente. In questo caso i due illuminatori hanno frequenze di emissione diverse fra loro, ad esempio, l’illuminatore anti-falsificazione 16 è costituito da LED blu e l’illuminatore di rilevazione 19 da LED rossi.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione così come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio di rilevazione di impronte digitali, comprendente: - un elemento ottico (12) avente una superficie di rilevazione (14) sulla quale è destinato ad essere posizionato almeno un corpo (F) di cui sono destinate ad essere rilevate impronte cutanee, - un illuminatore anti-falsificazione (16) atto a generare su detta superficie di rilevazione (14) almeno una zona chiara (BZ) e almeno una zona scura (DZ), - un sensore ottico (20) disposto per captare radiazione luminosa riflessa/diffusa da detta superficie di rilevazione (14), in cui sul sensore ottico (20) sono individuabili almeno una zona chiara (BZ’) e almeno una zona scura (DZ’) corrispondenti a detta almeno una zona chiara (BZ) e a detta almeno una zona scura (DZ) di detta superficie di rilevazione (14), e - un'unità di elaborazione (22) che riceve segnali provenienti da detto sensore ottico (20) e disposta per confrontare l’intensità luminosa media (LB) in detta almeno una zona chiara (BZ’) e l’intensità luminosa media (LD) in detta almeno una zona scura (DZ’) del sensore ottico (20) con rispettivi intervalli di riferimento prestabiliti (L1, L2), e in cui l’unità di elaborazione (22) è configurata per riconoscere un'impronta cutanea vera quando l'intensità luminosa media (LB) in detta almeno una zona chiara (BZ’) e l'intensità luminosa media (LD) in detta almeno una zona scura (DZ’) del sensore ottico (20) sono contenute entro rispettivi intervalli di riferimento prestabiliti (L1, L2).
2. Apparecchio secondo la rivendicazione 1, in cui l’unità di elaborazione (22) è inoltre configurata per riconosce un'impronta cutanea vera quando il rapporto fra l’intensità luminosa media (LB) di detta almeno una zona chiara (BZ’) e l’intensità luminosa (LD) di detta almeno una zona scura (DZ’) adiacente è compreso in un campo di riferimento prestabilito.
3. Apparecchio secondo la rivendicazione 1, in cui detto illuminatore anti-falsificazione (16) emette radiazione luminosa con lunghezza d'onda compresa fra 380 e 750 nm.
4. Apparecchio secondo la rivendicazione 3, in cui detto illuminatore anti-falsificazione (16) emette radiazione luminosa con lunghezza d’onda compresa fra 400 e 420 nm.
5. Apparecchio secondo la rivendicazione 1, in cui almeno una zona scura (DZ) è compresa fra due zone chiare (BZ).
6. Apparecchio secondo la rivendicazione 1, in cui detto illuminatore anti-falsificazione è disposto per formare su detta superficie di rilevazione (14) una pluralità di zone chiare (BZ) e una pluralità di zone scure (DZ) aventi la forma di strisce parallele fra loro.
7. Apparecchio secondo la rivendicazione 5, in cui almeno una zona scura (DZ) è completamente contenuta nell'altezza dell'area di scansione di una falange di un dito (F).