NL1021847C2 - Irisidetectie. - Google Patents

Description

. 1

Irisidetectie

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze 5 en een inrichting voor irisdetectie, en in het bijzonder voor het herkennen van fraudepogingen bij irisidentificatie.

In de praktijk wordt irisidentificatie toegepast als eenvoudige methode om de identiteit van een persoon te 10 verifiëren. Er is echter gebleken dat het relatief eenvoudig is om te frauderen. Dit probleem wordt uitvoering beschreven in onder meer WO-A1-01/01329 en US-B1-6.247.813.

US-B1-6.247.813 beschrijft het verschijnsel dat een pupil reageert op veranderingen in lichtintensiteit. In 15 het Amerikaanse octrooi wordt voorgesteld om de reactietijd van de pupil op wisselende belichting te gebruiken voor de controle op druggebruik, drankgebruik of medicijngebruik. Onder invloed van medicijnen of drugs verandert namelijk de reactietijd van de iris. Herkenning of een iris echt is of 20 dat men te maken heeft met een fraudepoging wordt niet beschreven.

WO-A1-01/01329 beschrijft verschillende manieren om fraudepogingen bij irisidentificatie onmogelijk te maken, zoals het gebruik van gepolariseerd licht, "rode 25 ogen" detectie en meting van oppervlakte kromming.

EP-A2-1.139.301 beschrijft een inrichting en werkwijze voor het persoonsidentificatie middels het opnemen van verschillende biometrische beelden. Daarbij worden 1 Π O 1 o a -rm I beelden opgenomen van bijvoorbeeld een iris, vingerafdruk- I ken, handen, etc. De inrichting is daartoe in een uitvoe- I ringsvorm voorzien van een beeldopnemer die synchroon met I een stroboscopische belichtingseenheid beelden opneemt van I 5 een iris met verkleinde pupil.

I Het controleren op fraudepogingen bij irisiden- I tificatie, en in het bijzonder de herkenning of een oog een levend oog is, blijft echter een probleem.

De uitvinding heeft tot doel de genoemde nadelen 10 althans gedeeltelijk op te heffen.

De uitvinding voorziet daartoe in een werkwijze volgens conclusie 1.

Door het uitvoeren van een tweede biometrische meting kort op de beeldopname van de iris is het mogelijk I 15 gebleken de kans op fraude te verkleinen en daarmee iri- sidentificatie te verbeteren. In het bijzonder het opnemen van de bepalingen kort na elkaar maakt het voor een frau- deur zeer moeilijk, zo niet onmogelijk, om te frauderen. De tweede bepaling wordt niet gebruik om de kans op fouten te I 20 verkleinen, maar om te verifiëren of irisidentificatie I gebaseerd is op metingen aan een levend iris.

I Verdere uitvoeringen zijn onder meer beschreven I in de afhankelijke conclusies.

I In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens I 25 de uitvinding is het tweede biometrische kenmerk gekozen I uit de groep omvattende handgeometrie, het retina, de spraak en de iris. Deze kenmerken kunnen eenvoudig en snel bepaald worden, en lenen zich door hun aard bijzonder om nagenoeg tegelijkertijd met de meting van een iris te 30 worden uitgevoerd, en te worden gebruikt om de echtheid van een iris vast te stellen.

H Zo kan de tweede bepaling een tweede beeldopname van de iris zijn. Het hoeft geen nadere uitleg dat dit zeer eenvoudig te implementeren is. Het is echter gebleken dat 35 een dergelijke tweede meting bijzondere mogelijkheden biedt om de echtheid van een (eerder) gemeten iris te bevestigen.

In het bijzonder wanneer de tweede beeldopname 3 wordt opgenomen bij een lichtintensiteit die verschilt van de lichtintensiteit bij de opname van de eerste beeldopname blijken zich bijzondere mogelijkheden te openbaren. Het is dan mogelijk om de verandering van de pupil te meten, maar 5 wat nog een veel betrouwbaardere methode is gebleken, om de rek van het irisweefsel te bepalen.

Een mogelijkheid om de lichtintensiteit te variëren is een werkwijze waarbij ofwel vóór de eerst beeldopname ofwel vóór de tweede beeldopname een lichtpuls op het 10 iris toegevoerd wordt. Proefondervindelijk is daarbij bepaald dat een goede bepaling verkregen wordt wanneer de lichtpuls in een tijdsperiode van 0,2-1 seconden vóór een opname toegevoerd dan wel gestart wordt.

Daarbij verdient het de voorkeur, in een uitvoe-15 ringsvorm, om de eerste en tweede beeldopname kort achter elkaar, bij voorkeur binnen 1 minuut te maken, bij voorkeur binnen 2 seconden.

De sterkte van de lichtintensiteitsverandering dient experimenteel bepaald te worden. Het zal een deskun-20 dige op het gebied echter duidelijk zijn dat deze verandering voldoende moet zijn om een pupilreactie te bewerkstellingen. Daarnaast gaat het hier om een intensiteitsverande-ring van (omgevings)licht in het zichtbare gebied, ruwweg tussen 400 en 700 nm. De beeldopname van het oog wordt 25 gemaakt in het infrarode (IR) gebied. Gezien de responsie van het oog op verandering is het natuurlijk ook mogelijk om een lichtintensiteitsverandering, zoals een lichtpuls, aan te bieden en meteen erna een eerste opname te maken, binnen de pupilresponsietijd, en een reactietijd na de 30 eerste opname, wanneer de pupil dus tijd heeft gehad om te reageren, een tweede meting uit te voeren. Het moge duidelijk zijn dat identiteitscontrole in zijn algemeenheid bij voorkeur zo snel mogelijk dient te gebeuren, en irisherkenning alleen een praktische methodiek kan opleveren wanneer 3 5 de procedure snel en probleemloos en zeker is. De procedure moet daarom zo snel mogelijk zijn. Gebleken is dat een werkwijze die eerst een kortdurende lichtintensiteitverho-

• n o λ O λ "7 ’S

gende stimulus aanbiedt, een eerste meting uitvoert vóór de II pupilresponstijd, en een tweede meting uitvoert tijdens de pupilresponstijd, de snelste procedure oplevert. De totale meting hoeft dan niet langer dat 2-4 seconden te duren, de 5 eerste meting zal tussen de 200-600 milliseconden na de H puls uitgevoerd worden. Hiervoor omvat een inrichting voor H irisherkenning een eerste lichtbron voor het uitzenden van H licht in het zichtbare gebied, opnamemiddelen voor het H opnemen van een beeld van een oog, besturingsmiddelen voor H 10 het in werking stellen van de eerste lichtbron, het vervol- H gens in werking stellen van de opnamemiddelen voor het H opnemen van een eerste beeldopname binnen de oogreactietijd H en het vervolgens in werking stellen van de opnamemiddelen binnen de accommodatietijd van de pupil op een veranderende 15 lichtintensiteit.

Een uitvoeringsvorm van bovenbeschreven werkwijze zal op de volgende wijze geïmplementeerd kunnen worden.

H Daarbij wordt een eerste beeldopname van een iris gemaakt, de buitenrand en de pupilrand van de iris worden bepaald, 20 de beeldopname wordt getransformeerd naar een eerste genor- maliseerd irisbeeld waarbij de irisbeeld genormaliseerd wordt, het eerste genormaliseerde irisbeeld wordt gecorre- leerd met een tweede genormaliseerd irisbeeld van een iris waarbij een correlatiewaarde berekend wordt, en getoetst 25 wordt of de correlatiewaarde significant is.

Een verdere uitwerking daarvan is één, waarbij I een eerste en tweede pupildiameter voor het eerste en tweede irisbeeld bepaald wordt, de beide pupildiameters vergeleken worden, en uit de significantie van de correla- I 30 tiewaarde en van de pupildiameterverandering bepaald wordt of er een fraudepoging aanwezig is.

Een andere uitwerking is één, waarbij in de transformatie de pupildiameter gevarieerd wordt en de correlatie gemaximeerd wordt, waarbij bij een maximale I 35 correlatie de pupildiameters en de correlatiewaarde ge- I toetst wordt ter bepaling of een fraudepoging aanwezig is.

In de werkwijze kunnen beeldopnamen van een iris 5 vergeleken worden. Ook is het mogelijk om na normalisatie kenmerken uit de irisbeelden te bepalen en vervolgens de kenmerken met elkaar te correleren ter bepaling van een correlatiewaarde.

5 Daarnaast heeft de aanvrage betrekking op een inrichting voor irisdetectie, omvattende een belichtings-eenheid voor het belichten van een iris, een beeldopnemer voor het opnemen van een beeld van een iris, geheugenmidde-len voor het opslaan van ten minste twee beeldopnamen van 10 een iris, een gegevensverwerkingseenheid voorzien van programmatuur voor het omzetten van de beeldopnamen in genormaliseerde beeldopnamen, het correleren van twee genormaliseerde beeldopnamen waarbij een correlatiewaarde bepaald wordt, en het toetsen of de correlatiewaarde signi-15 ficant is.

In een uitvoeringsvorm daarvan is de inrichting voorzien van een belichtingseenheid voorzien van ten minste twee schakelbare belichtingsstanden, waarbij de beeldopnemer verbonden is met de belichtingseenheid voor het instel-20 len van de be lichtingsstand en het opnemen van ten minste twee beelden bij ten minste twee belichtingsstanden. De belichtingsstanden kunnen verschillen in lichtintensiteit zijn, in extreme gevallen het aan- of uitschakelen van bijvoorbeeld een (additionale) belichtingseenheid.

25 In een alternatieven uitvoeringsvorm kan het gaan om een eerste belichting onder een eerste hoek, en een tweede belichting onder een tweede hoek, dat wil zeggen een hoek met de lijn pupil-beeldopnemer.

In een verder uitwerking daarvan is de inrichting 3 0 voorzien van een geheugen voor het opslaan van een irisbeeld, en de programmatuur voorzien van een procedure voor het correleren en toetsen van twee na elkaar opgenomen beelden bij twee verschillende belichtingsstanden, een beslisfunctie voor het bepalen of een fraudepoging aanwezig 35 is, en het vergelijken van kenmerken uit een opgenomen irisbeeld met kenmerken uit het irisbeeld uit het geheugen.

Verder heeft de aanvrage betrekking op een samen- 1 n 9 1 ö A 7 ” H stel van een inrichting zoals bovenbeschreven en een draag- I bare gegevensdrager, in het bijzonder een chipcard, waarbij I de gegevensdrager voorzien is van gegevens betreffende I biometrische kenmerken.

I 5 In het bijzonder is de gegevensdrager verder voorzien van persoonsgegevens.

Verder is in een uitvoeringsvorm van een derge- lijke inrichting de programmatuur ingericht voor het be- slissen of een fraudepoging aanwezig is, en daarna verge- 10 lijken van een irisbeeld met het irisbeeld met bijbehorende persoonsgegevens. In een eenvoudige implementatie worden uit een irisbeeld eerst kenmerkende karakteristieken be- paald. Vervolgens worden deze kenmerkende karakteristieken I gecorreleerd. In plaats van het irisbeeld zelf kunnen de I 15 karakteristieken kenmerken opgeslagen worden.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor irisherkenning, omvattende een beeldopnemer I voor het opnemen van een eerste beeld van een iris en een tweede beeld van een iris, en middelen voor het bepalen van 20 de rek van irisweefsel uit een vergelijking van de beelden.

In een uitvoeringsvorm daarvan omvatten de midde- len voor het bepalen van de rek van irisweefsel middelen I voor het bepalen van de pupilrand, middelen voor het bepa- I len van de irisrand, middelen voor het transformeren van I 2 5 een irisbeeld op basis van de bepaalde pupilrand en de H irisrand, middelen voor het correleren van twee beelden van H een iris, dan wel karakteristieke kenmerken van het iris I die bepaald zijn uit de beelden van het iris.

I De uitvinding heeft verder betrekking op een I 30 werkwijze voor het verifiëren van de identiteit van een I persoon, waarbij op een eerste tijdstip een beeldopname van I een iris gemaakt wordt van de persoon, binnen een tijdsven- I ster rondom het eerste tijdstip een tweede biometrisch I kenmerk van de persoon gemeten wordt, gegevens betreffende I 35 het iris en het tweede biometrische kenmerk van de persoon uit een draagbare gegevensdrager van de persoon uitgelezen I worden en vergeleken worden met uit de beeldopname van het 7 iris en het tweede biometrische kenmerk bepaalde gegevens.

In een uitvoeringsvorm daarvan is het tweede biometrische kenmerk afkomstig van een meting van het retina, de stem of handgeometrie.

5 Als we naast de iris ook een tweede biometrie van een persoon opnemen, kunnen beide getoetst worden tegen biometrische informatie opgeslagen in een database of een draagbare gegevensdrager. Indien beide biometrieen matchen met de opgeslagen biometrische informatie, beho-10 rend bij dezelfde persoon, dan kunnen we concluderen dat beide opgenomen biometrieen afkomstig zijn van dezelfde persoon. Als een van deze biometrieen niet fraudegevoelig is, dan volgt uit het gegeven, dat beide biometrieën matchen, dat ook met de andere biometrie niet gefraudeerd 15 is.

Een biometrie is niet fraudegevoelig indien deze moeilijk 'gestolen' kan worden. Een opname van de retina is zeer moeilijk te maken van een persoon die hier niet aan mee wil werken. Dit geldt ook voor handgeometrie. Deze 20 twee voorbeelden staan in kontrast met vingerafdrukken, die iedereen onbewust op elk aangeraakt voorwerp achterlaat en die daarom eenvoudig en ongemerkt kunnen worden gekopieerd.

Een andere reden waarom een biometrie niet 25 aangemerkt kan worden als fraudegevoelig, is wanneer elke uiting van de biometrie verschillend is, zodat een registratie vooraf niet zinvol is. Dit is bijvoorbeeld het geval bij zogenaamde 1challange-respons' systemen: het systeem vraagt de persoon bijvoorbeeld om een zin uit te 30 spreken. Deze zin is elke keer anders. De persoon spreekt de zin na en het systeem controleert of dit de juiste zin is en tevens of de biometrische kenmerken van de spraak overeenkomen met deze persoon.

Door het koppelen van irisbiometrie met een 35 tweede biometrie, kan de fraude-detectie worden uitgevoerd met de tweede biometrie. De prestatiegetallen van deze tweede biometrie (false reject rate en false accept rate) H worden hiermee de prestatiegetallen van de live-detectie.

H De identificatie kan blijven plaatsvinden met de irisher- kenning aangezien deze hiervoor de beste prestatatie H heeft. De betrouwbaarheid van de identificatie wordt in 5 deze opzet dus niet beïnvloed door de tweede biometrie, dit in tegenstelling tot systemen, die biometrie combine- H ren om tot een betere van de identificatie pogen te komen.

Daarnaast heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor irisdetectie, omvattende een beeldopnemer 10 voor het opnemen van een irisbeeld in een beeldvlak, een eerste belichtingseenheid voor het belichten van het oog onder een eerste belichtingshoek tussen de 10 en 80 graden ten opzichte van een verbindingslijn van de pupil naar de beeldopnemer, en een tweede belichtingseenheid voor het 15 belichten van het oog onder een tweede belichtingshoek, waarbij de hoek ingesloten door de tweede belichtingseen- heid, de pupil en de eerste belichtingseenheid kleiner is dan 180 graden.

Verder heeft de uitvinding betrekking op een 20 werkwijze voor irisdetectie, waarbij een eerste irisbeeld van een oog opgenomen wordt terwijl het oog belicht wordt I onder een eerste belichtingshoek, een tweede irisbeeld opgenomen wordt onder een tweede belichtingshoek welke I ongelijk is aan de eerste belichtingshoek, uit het eerste I 25 en tweede irisbeeld het helderheidverloop van het oogwit bepaald wordt, waarna het helderheidverloop van de oogbol waarvan de irisbeelden opgenomen zijn vergeleken wordt met I het voorafbepaald helderheidverloop van een levend oogbol.

Op deze wijze kan vrij eenvoudig gedetecteerd 3 0 worden of er sprake is van een levend oog. Daarbij wordt gebruik gemaakt van de constatering dat het oog een zogenaamde Lambertiaanse verstrooier is. Een dergelijke werkwijze is verder eenvoudig te integreren in bestaande apparaten.

35 Het opgenomen beeld is opgebouwd uit beeldele menten. De waarde van een beeldelement komt overeen met de intensiteit van het gereflecteerde licht op de overeenkom- 9 stige plaats van het object (het oog). Deze waargenomen intensiteit is evenredig met de reflectiecoefficient van het object, de intensiteit van de lichtbron en hangt af van de oriëntatie van het objectvlak ten opzichte van de 5 lichtbron. Het opgenomen beeld bevat dus informatie omtrent de ruimtelijke structuur (oriëntatie van het objectvlak) van het oog. Deze informatie is echter vermengd met de andere genoemde factoren, nl. belichting en reflectie-factor. Nemen we nu tenminste twee beelden van hetzelfde 10 object, waarbij deze beelden belicht worden vanuit een verschillende richting, dan kan de invloed van de rèflec-tiefactor geëlimineerd worden. In alle beelden is namelijk de waargenomen intensiteit van een waargenomen objectpunt evenredig met de reflectiefactor, zodat de verhouding (of 15 een andere functie, die slechts van de verhouding afhankelijk is) van de beeldintensiteit van beeldelementen overeenkomend met hetzelfde objectpunt slechts afhangt van de belichting en de ruimtelijke oriëntatie.

In een uitvoeringsvorm hiervan is de belichting 20 konstant over het hele object, zodat de verhouding van genoemde beeldelementen alleen afhangt van de ruimtelijke oriëntatie. In andere gevallen kan de invloed van de belichting vooraf worden bepaald, zodat de invloed van de ruimtelijke oriëntatie ook bekend wordt. De kennis van de 25 ruimtelijke oriëntatie betekent concreet dat op punten overeenkomend met bijvoorbeeld het oogwit kan worden vastgesteld of deze punten op een bol liggen danwel op een plat vlak. Het systeem kan hiermee dus onderscheid maken tussen een normaal oog en een foto van een oog. Daarnaast 3 0 blijkt uit de beeldpunten overeenkomend met de iris of deze punten op een plat vlak liggen of op een gekromd oppervlak. Aangezien een normaal iris voornamelijk vlak is en de bedrukking op een contactlens de boiling van het hoornvlies volgt, kan het systeem hiermee detecteren of de 35 iris normaal vlak is danwel bedekt wordt door een bedrukte contactlens. Het systeem kan met deze werkwijze dus fraude met foto's en contactlenzen detecteren en voorkomen.

1 Π O 1 Q λ 7 H De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting en werk- H wijze voor irisidentificatie volgens de uitvinding. Hierin 5 wordt getoond in:

Figuur IA een irisbeeld bij een eerste lichtin- H tensiteit, figuur 1B een meting van hetzelfde iris bij een H hogere lichtintensiteit dan bij figuur IA, 10 figuur 2A een meting van een kunstoog bij de eerste lichtintensiteit, figuur 2B een meting van het kunstoog van figuur 2A bij de tweede lichtintensiteit figuur 3A een meting van een oog voorzien van een H 15 bedrukte contactlens bij de eerste lichtintensiteit,

figuur 3B een meting van het oog van figuur 3A

bij de tweede lichtintensiteit, figuur 4 een inrichting voor irisherkenning en irisdetectie volgens één aspect van de uitvinding.

20 Figuur IA toont een beeldopname van een oog met een iris 1. De belichting was hier ingesteld op een eerste niveau. In de beeldopname zijn diverse onderdelen aange- geven, zoals de pupilrand 2 en de buitenrand van de iris 3.

Bovendien zijn een eerst kenmerk 4 en een tweede kenmerk 5 25 aangegeven die specifiek zijn voor dit betreffende iris.

In figuur 1B is een tweede opname gemaakt van hetzelfde iris, maar dan ofwel bij een hogere lichtintensi- teit. De opname kan ook gemaakt zijn vlak na een lichtpuls.

Door de veranderende lichtintensiteit zal de pupil verklei- 30 nen. Gebleken is dan het irisweefsel op een specifieke manier meerekt. De positie van het kenmerk 4 dat gelegen is nabij de pupilrand blijft gelegen nabij de pupilrand. De H positie van het kenmerk 5 dat gelegen is nabij de irisrand zal ook daarbij gelegen blijven. Kenmerken die daar tussen- I 35 in gelegen zijn zullen verplaatsen al naar gelang de af- H stand tot beide randen. Geconstateerd is dat ten eerste I naarmate kenmerken zich dichter bij de pupilrand bevinden 11 de absolute positie meer verandert. Daarnaast is geconstateerd dat de relatieve positie in een coordinatensyteem dat als referentiepunten de pupilrand en de irisrand heeft niet dan wel nauwelijks verandert. Deze constatering heeft het 5 mogelijk gemaakt een levend oog te herkennen, zoals uitgelegd zal worden aan de hand van twee bekende fraudepogin-gen. Allereerste wordt in figuren 2A en 2B de fraude met behulp van een kunstoog besproken, en in figuren 3A en 3B de fraude met behulp van een bedrukte contactlens.

10 In figuur 2A is een meting weergegeven van een kunstoog bij dezelfde eerste lichtintensiteit als bij figuur IA. In de figuur zijn dezelfde onderdelen weergegeven als in figuur IA. In figuur 2B is dezelfde meting herhaald, maar dan bij de tweede lichtinsiteit. Te zien is 15 dat het oog niet verandert. De pupildiameter is ongewijzigd. Meting van de pupildiameter zou dus voldoende lijken om een fraudepoging te ontmaskeren.

In figuur 3A is de meting van figuur IA herhaald, maar nu met een oog voorzien van een voorbedrukte contact-20 lens. In figuur 3B is de meting van figuur 1B herhaald met het oog van figuur 3A. Duidelijk is te zien dat nu de pupildiameter wel verandert. Met deze fraudepoging is detectie van verandering van de pupildiameter dus te omzeilen. Er is echter ook te zien dat de absolute positie van 25 kenmerk 4 nu gelijk gebleven is, maar de relatieve positie ten opzichte van de pupilrand niet. Door ook de relatieve positie van de kenmerkende onderdelen van een iris van twee beelden te vergelijken, kan eenvoudig geconstateerd worden of men te maken heeft met een leven oog of een fraudepo-30 ging. Gemeten wordt dus in feite de rek van het irisweefsel .

Alleen de bepaling van de verandering van de pupildiameter is dus niet voldoende gebleken om te bepalen of het aangeboden oog een levend oog is.

35 Er zijn verschillende methoden denkbaar om boven genoemde constatering te gebruiken voor herkenning van een levend oog.

1 n 9 1 ft A 7 12

Figuur 4 toont een inrichting voor irisidentificatie 11 volgens een aspect van de uitvinding. Centraal geplaatst is een beeldopnemer 12, voorzien van een halfdoorlatende spiegel. Boven de beeldopnemer is een eerste 5 belichtingseenheid 14 opgenomen welke licht uitzendt in het zichtbare gebied. In deze uitvoeringsvorm is gekozen voor een serie LED's. Onder de beeldopnemer 12 is een infrarode lichtbron 13 als tweede lichtbon opgenomen. De beeldopnemer 12 neemt een beeld op in het infrarode (IR) gebied.

10 De werking is als volgt. Een persoon die bijvoor beeld toegang wil of anderszins geïdentificeerd wil worden kijkt in de spiegel van de beeldopnemer 12. Hierdoor wordt één van zijn ogen in het beeldvlak gepositioneerd. De eerste belichtingseenheid 14 gaat zeer kort aan, waardoor 15 de lichtintensiteit in het beeldvlak hoger wordt. Meteen daarop dan wel tegelijkertijd wordt een eerste beeldopname gemaakt terwijl de tweede belichtingseenheid aan gaat. Kort daarop gaat de pupil reageren door te verkleinen. Er wordt een tweede opname gemaakt op het moment dat de pupil klei-20 ner is dan wel zijn minimale grootte bereikt heeft. Meestal tussen de 0,5-3 seconden.

Bepalen van gelijkheid 25 Als we willen vaststellen of één meetwaarde gelijk is aan een andere meetwaarde kunnen we onderzoeken of beide meetwaarden een gelijke waarde hebben (of hun verschil nul is) . Als de meting zonder enige storende invloeden heeft plaatsgevonden is dit een bevredigende methode. Zodra er 30 echter afwijkingen optreden rijst de vraag: 'is deze afwijking significant?'. Een echte afwijking wordt pas duidelijk als deze groter wordt dan de meetnauwkeurigheid. Aan de andere kant kan de meetonnauwkeurigheid ook een echte afwijking verdoezelen. Het optimale beslispunt kan 35 worden afgeleid uit testmateriaal.

Om te bepalen of twee opgenomen signalen waarnemingen zijn 13 van dezelfde bron dan zal een simpele vergelijking over het algemeen niet voldoen. Het registratieproces kan het opgenomen signaal beïnvloeden Als deze beïnvloeding lineair is, dan bestaat er een lineair verband tussen de 5 twee opgenomen signalen, indien deze inderdaad van dezelfde bron afkomstig zijn. Deze situatie treedt vaak op b.v. bij geluidsopnames met verschillende versterker instellingen, of beeldopnames met verschillende belichting. In geval van een lineaire verband, is de correlatie coëf-10 ficiënt een goede maat voor gelijkheid van het bronsig-naal:

Cxy = 0χy / J ( Oxx· Oyy) ; (1) met 15 Οχy = covariantie: E{ (χ-μχ) · (y-My) } en

Mx = gemiddelde: E{ x }

Wanneer y = ax + b geldt: 20 Οχy = a. Οχχ en 2-

Oyy — a Οχχ zodat: CXy = Οχy / '/(Oxx*Oyy) = 3. Οχχ / /(θχχ*3 Οχχ) = & / 'fB. = sign(a) = ±1 25 Indien y niet met x gecorreleerd is zal oxy en daarmee Cxy naar nul gaan.

Een praktisch vaak voorkomende vraag is: "komt basissig naal Y voor in de registratie X". X wordt gemeten is op 30 een zekere positie of op een zeker tijdstip kan signaal Y met een bepaalde sterkte optreden tezamen met andere fenomenen. Denk hierbij aan een echo in een sonar signaal, een verzonden bit over een modemlijn of een contrast over-gang in een digitale beeldopname. In dit geval moeten we 35 de correlatie coëfficiënt bepalen tussen de registratie X en elke mogelijke verschuiving/vertraging van basissignaal Y. We bepalen de correlatie als functie van de verschui- 1 n o 1 Q / 7 \ H ving of vertraging. Dit staat bekend als de kruiscorrela- H tie Rxy: I Rxy (t) = E{ X (t) y (t-τ) } I (2) 5 De kruiscorrelatie maat staat ook bekend als 'template H matching' of 'matched filtering'. De kruiscrorrelatie is ook te beschrijven als signaal (of beeld) filter, waarbij de filterkern overeenkomt met het basissignaal. Deze vorm H van filteren wordt Optimal filtering' genoemd, en levert 10 bij normaal verdeelde ruis een signaal met zo groot moge- H lijke signaal/ruis verhouding.

Voor detectie doeleinden is het eenvoudiger om de kruis- H correlatie te schalen, zoals ook bij de correlatie coëffi- ciënt gebeurt: I 15 Cxy(r) = E{ (x(t) - Mx) · (y (t-r) - μν) } / /(ff^ffyy) I (3) of in geval van een 2 dimensionaal signaal, zoals een beeldopname: I Cxy (t, u) = E{ (x(u,v) - βχ) · (y(u-t,v-u) - βγ) } / 20 y/io^'Oyy) (4) I Het vorige probleem I "Komt een verschoven versie van basissignaal Y voor I 25 in de registratie X" kunnen we algemener maken tot:

"Komt een getransformeerde versie van basissignaal Y

voor in de registratie X".

Deze transformatie kan zijn: een lineaire transformatie, 30 een translatie, een rotatie, onscherpte of andere (geome- trische) transformaties. De transformatie noemen we G.

Deze wordt bepaald door een transformatie model en een I verzameling parameters p (bv. translatie vector, verdraai- I inghoek, etc.). Het model bepaalt welke transformaties I 35 (vervormingen) in aanmerking genomen worden. Het getrans- I formeerde basissignaal is dan G(y(u,v); p).

15

Wederom kunnen we de correlatie berekenen voor elke transformatie mogelijk binnen ons model:

Cxy(p) = E{ (x(u,v) - Mx) · ( G (y (U,v) ; p) - MG(y(u,v); p)) } / ^(axx*aG(y)G(y) ) (5) 5

Het zal duidelijk zijn, dat elke extra vrijheidsgraad in de transformatie G de berekening van de correlatie functie een orde moeilijker maakt. In praktische toepassingen zal op voorhand zoveel mogelijk model parameters worden ge-10 schat en alleen gecorreleerd worden over het domein van niet te voorspellen parameters.

We kunnen dit algemene probleem ook iets anders formuleren als: 15 "Zijn de beelden X en Y getransformeerde versies van hetzelfde basissignaal"

In dit geval zoeken we naar een uniforme beschrijving voor beide beelden. De transformatie kan voor beide beelden verschillend zijn. Het achterliggende model, dat de trans-20 formatie beschrijft is echter gelijk. We zoeken dus naar die transformaties, die de beide beelden zo veel mogelijk in overeenstemming brengen. De correlatie tussen de getransformeerde beelden geeft vervolgens aan, hoe goed de beelden in overeenstemming zijn te brengen: 25 Cxy (px , Py) = E{ ( G(x(u,v); px) - MG(x(u,v); p) ) ·( G(y(u,v); py) - MG(y(u,v); p)) } / s (σ G(x)G(x) e(TG(y)G(y)) (6)

Toepassing op iris beelden

Bij een beeldopname van de iris, wordt het irisweefsel 30 afgebeeld op een reeks beeldelementen (pixels). De beeldelementen geven een getransformeerde versie weer van het irisweefsel. Deze afbeelding wordt (onder meer) beïnvloed door de volgende parameters: Λ Cs a r\ λ i Η · optiek camera: H diafragma invloed op beeldscherpte en H lichtintensiteit op beeldsensor zoom invloed op vergrotingsfactor 5 scherpstelling invloed op beeldscherpte lens aberraties veroorzaakt niet-lineaire H geometrische vervorming en onscherpte H · positie iris t.o.v. camera: 6 vrijheidsgraden: positie (x,y,z) invloed op positie in 10 beeld, vergrotingsfactor en scherpte hoekrotaties rotatie van iris in de beeldopname of iriscirkel wordt als ellips afgebeeld · belichting invloed op lichtintensiteit op beeld- sensor 15 · pupilgrootte invloed op rek-toestand van het iris- weefsel · afdekking door oogleden en reflecties zijn delen van het irisweefsel onzichtbaar · lichtafbuiging door hoornvlies (en evt. bril of con- I 20 tactlens) veroorzaakt niet-lineaire geometrische I transformatie van irisweefsel op beeldsensor H · beeldbemonsteringsraster (resolutie) 25 invloed op vergrotingsfactor. Vergro- I tingsfactor kan verschillen I in x en y richting.

· relatie lichtintensiteit o pixelwaarde instelling van video analoog-digitaal con- 30 vertor, H gevoeligheid beeldsensor · ruis ruis in beeldsensor, video versterking, maar ook spiegelende lichtreflectie van I het hoornvlies.

35 I Om de iris te beschrijven als oppervlak met variërende 17 reflectie, kunnen we het beste gebruik maken van een lokaal coördinaten systeem. De oorsprong ligt in het centrum van de pupil en in het vlak van de iris. Het weefsel oppervlak is nu te beschrijven als functie van 2 5 variabelen (τ,φ) waarbij de straal loopt van pupilrand tot irisrand en de hoek loopt van 0 tot 2ιτ radialen. We gebruiken hiervoor bijvoorkeur een genormaliseerde straal-waarde, met waarde 0 op de pupilrand en waarde 1 op de irisrand.

10

De transformatie G ( . ; p) van dit genormaliseerde iris- vlak In(r/0) naar de beeldopname bevat de volgende elementen: • rotatie van genormaliseerde irisvlak 15 In,r(r , Φ) = In(r , (φ - φ0) mod 2π) • transformatie naar ellips-ring

De ellipsring wordt bepaald door de buiten ellips (grootste straal r+, kleinste straal r., hoofdasligging a)/ nl. de grens tussen iris en oogwit, en 20 · de binnen ellips, die de grens is tussen iris en pupil. Het lijnstuk {(τ,φ) | r=0} wordt afgebeeld op de binnen ellips, Het lijnstuk {(Γ,φ) | r=l} wordt afgebeeld op de buiten ellips. De keuze van de buiten ellips modelleert de vergro- 25 ting, zoomfactor, beeldresolutie in x en y, rotatie van het oog. De keuze van de binnen ellips modelleert de pupilgrootte en rek-toestand van het irisweefsel. Een vereenvoudigd model, waarbij de pupil dezelfde vorm heeft als de buitengrens van de iris 30 en bovendien de pupil in het centrum van de iris ligt, wordt gegeven door de volgende relaties: Ie(x,y) = In,r(r(x,y) , φ(χ,Υ>) (x(r.tf>) ,y(r,0)) = (l-c+r.c) . R(a) · [r+.cos Φ , r-.sin φ]τ 35 met R(a) = rotatiematrix = [ cosa -sina ; Η Η sina cosa ] Η c contractie e [0,1] (0 maximale pupil, 1 minimale pupil).

· translatie van ellips modelleert de positie van de 5 iris t.o.v. de optische as en beeldsensor.

it(x»y) = ie (x-xo/y-yo) H · Punt Spreid Functie (Modulation Transfer Function) modelleert de scherpte van de afbeelding als gevolg van afstand iris-camera, diafragma en optiek als 10 een convolutie (beeldfiltering): I If(x,y) = It(x,y) <g> PSF(x,y) · Bemonstering in plaatsdomein:

Id(xk,yk) = If(xk,yk) If is gedefinieerd op

RxR, Xk,yk eZ.

I 15 · Intensiteitsschaling en -bemonstering schaling van weefselreflectie naar pixel waarde.

Hierbij voldoet een lineaire transformatie gevolgd door afronding en door een begrenzing op het bereik van de AD-convertor (meestal 0 en 255).

20 De schaling modelleert belichtingssterkte, dia- I fragma, sensorgevoeligheid, bereik AD-convertor.

I Is(xk,yk) = max(0, min(255, round( a Id(xk,yk)+b I ))) 25 De vraag of een iris in een zekere beeldopname gelijk is I aan de iris in een andere beeldopname kunnen we nu op- splitsen in drie delen: I 1. bepaal voor beide beelden zoveel mogelijk model pa- I rameters (van px en py in vgl. (6)) om de genorma- I 30 liseerde irisbeschrijving af te beelden op de iris I in het beeld I 2. correleer volgens de twee genormaliseerde irisbe- I schrijvingen over de overgebleven vrijheidsgraden in px en py.

35 3. Toets of de maximale waarde van de correlatie Cxy(px I , py) significant is, waarmee besloten wordt of de 19 beide irisbeelden afkomstig zijn van hetzelfde weefsel.

5

Claims (33)

1. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de tweede beeldopname gemaakt is bij een lichtintensiteit op het te meten iris die meer dan een reactietijd vóór de het I maken van tweede beeldopname veranderd is. I 10 3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij binnen I een tijdvenster van maximaal enkele minuten de tweede beeldopname van de iris opgenomen is.
2. 4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, waarbij de lichtintensiteit in het zichtbare licht verschilt. I 15 5. Werkwijze volgens conclusies 1-4, waarbij I ofwel vóór de eerst beeldopname ofwel vóór de tweede beeld- opname een kort durende lichtpuls op het iris toegevoerd I wordt, bij voorkeur korter dan ongeveer 1 seconde.
3. 6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij de 20 lichtpuls in een tijdsperiode van 0,2-1 seconden vóór een I opname toegevoerd wordt.
4. 7. Werkwijze volgens één der voorgaande con- I clusies, waarbij de eerste en tweede beeldopname kort I achter elkaar, bij voorkeur binnen 1 minuut gemaakt zijn, 25 meer bij voorkeur binnen 2 seconden.
5. 8. Werkwijze volgens conclusies 1-7, waarbij binnen een tijdsvenster van maximaal enkele minuten rondom I het eerste tijdstip een tweede biometrisch kenmerk opgeno- I men wordt. I 30 9. Werkwijze volgens conclusies 1-8, waarbij het tweede biometrische kenmerk gekozen is uit de groep omvat- tende handgeometrie, het retina, de spraak en de iris.
6. 10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij het tweede biometrische kenmerk een tweede beeldopname van de iris is.
7. 11. Werkwijze volgens conclusies 1-10, waarbij de tweede beeldopname wordt opgenomen bij een lichtintensiteit die verschilt van de lichtintensiteit bij de opname van de eerste beeldopname.
8. 12. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij de 10 lichtintensiteit op het te meten iris in het zichtbare gebied meer dan een pupilreactietijd vóór de tweede beeldopname veranderd wordt.
9. 13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij ofwel vóór de eerst beeldopname ofwel vóór de tweede beeldopname 15 een kort durende lichtpuls op het iris toegevoerd wordt, bij voorkeur korter dan ongeveer 1 seconde.
10. 14. Werkwijze volgens conclusie 12 of 13, waarbij de lichtpuls in een tijdsperiode van 0,2-1 seconden vóór een opname toegevoerd wordt.
11. 15. Werkwijze volgens conclusies 11-14, waarbij de eerste en tweede beeldopname kort achter elkaar, bij voorkeur binnen 1 minuut gemaakt zijn, meer bij voorkeur binnen 2 seconden.
12. 16. Werkwijze volgens één der voorgaande conclu-25 sies, waarbij een eerste beeldopname van een iris gemaakt wordt, de buitenrand en de pupilrand van de iris bepaald worden, de beeldopname getransformeerd wordt naar een eerste genormaliseerd irisbeeld waarbij de irisbeeld genormaliseerd word, het eerste genormaliseerde irisbeeld gecor-30 releerd wordt met een tweede genormaliseerd irisbeeld van een iris waarbij een correlatiewaarde berekend wordt, en getoetst wordt of de correlatiewaarde significant is.
13. 17. Werkwijze volgens conclusie 16, waarbij een eerste en tweede pupildiameter voor het eerste en tweede 35 irisbeeld bepaald wordt, de beide pupildiameters vergeleken worden, en uit de significantie van de correlatiewaarde en van de pupildiameterverandering bepaald wordt of er een
14. 4 A Λ j Λ Λ ΛΛ Ifraudepoging aanwezig is.
15. 18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij in de transformatie de pupildiameter gevarieerd wordt en de correlatie gemaximeerd wordt, waarbij bij een maximale 5 correlatie de pupildiameters en de correlatiewaarde getoetst wordt ter bepaling of een fraudepoging aanwezig is.
16. 19. Werkwijze volgens conclusies 16-18, waarbij uit elk irisbeeld kenmerken berekend worden, een correlatiewaarde van de kenmerken van verschillende irisbeelden 10 berekend wordt, en getoetst wordt of de correlatiewaarde significant is.
17. 20. Inrichting voor irisdetectie, omvattende een belichtingseenheid voor het belichten van een iris, een beeldopnemer voor het opnemen van een beeld van een iris, 15 geheugenmiddelen voor het opslaan van ten minste twee beeldopnamen van een iris dan wel kenmerken van het iris, een gegevensverwerkingseenheid voorzien van programmatuur voor het omzetten van de beeldopnamen in genormaliseerde beeldopnamen, het correleren van twee genormaliseerde 20 beeldopnamen waarbij een correlatiewaarde bepaald wordt, en het toetsen of de correlatiewaarde significant is.
18. 21. Inrichting volgens conclusie 20 waarbij belichtingseenheid voorzien is van ten minste twee schakel-bare belichtingsstanden, waarbij de beeldopnemer verbonden 25 is met de belichtingseenheid voor het instellen van de belichtingsstand en het opnemen van ten minste twee beelden bij ten minste twee belichtingsstanden.
19. 22. Inrichting volgens conclusie 21, waarbij de inrichting voorzien is van een geheugen voor het opslaan 30 van een irisbeeld van een persoon, de programmatuur voorzien is van een procedure voor het correleren en toetsen van twee na elkaar opgenomen beelden bij twee verschillende belichtingsstanden, een beslisfunctie voor het bepalen of een fraudepoging aanwezig is, en het vergelijken van ken-35 merken uit een opgenomen irisbeeld met kenmerken uit het irisbeeld uit het geheugen behorende bij de persoon.
20. 23. Samenstel van een inrichting volgens één der voorgaande conclusies en een draagbare gegevensdrager, in het bijzonder een chipcard, waarbij de gegevensdrager voorzien is van het irisbeeld van de eigenaar van de gegevensdrager dan wel kenmerken uit het irisbeeld van de 5 eigenaar van de gegevensdrager.
21. 24. Samenstel volgens conclusie 23, waarbij de gegevensdrager verder voorzien is van gegevens betreffende biometrische kenmerken anders dan iriskenmerken.
22. 25. Inrichting volgens conclusie 24, waarbij de 10 programmatuur voorzien is van een beslisroutine voor het beslissen of een fraudepoging aanwezig is, en vergelijken van een voor toetsing opgenomen irisbeeld met een in een geheugen vastgelegd irisbeeld dan wel kenmerken uit het irisbeeld.
23. 26. Inrichting voor irisherkenning, omvattende een beeldopnemer voor het opnemen van een eerste beeld van een iris en een tweede beeld van een iris in een beeldvlak en middelen voor het bepalen van de rek van irisweefsel door vergelijking van het eerste en tweede beeld.
24. 27. Inrichting volgens conclusie 26, waarbij de middelen voor het bepalen van de rek van irisweefsel middelen omvat voor het bepalen van de pupilrand, middelen voor het bepalen van de irisrand, middelen voor het transformeren van een irisbeeld op basis van de bepaalde pupilrand en 25 de irisrand, en middelen voor het correleren van twee beelden van een iris.
25. 28. Inrichting volgens één der conclusies 26 of 27, omvattende een in- en uitschakelbare eerste belich-tingseenheid voor het verhogen van de lichtintensiteit in 30 het zichtbare gebied ter plekke van het beeldvlak, en een besturingseenheid welke in verbinding staat met de beeldopnemer en de eerste belichtingseenheid, voor het in werking stellen van de eerste belichtingseenheid, het in werking stellen van de beeldopnemer voor het opnemen van een eerste 35 irisbeeld, en het na een pupilreactietijd in werking stellen van de beeldopnemer voor het opnemen van een tweede irisbeeld. Η 29. Inrichting volgens conclusie 28, waarbij de H besturingseenheid ingericht is voor het binnen een pupilre- H actietijd na de inwerkingstelling van de eerste belich- H tingseenheid in werking stellen van de beeldopnemer voor 5 het opnemen van het eerste irisbeeld.
26. 30. Inrichting volgens conclusie 29, waarbij de beeldopnemer een beeldopnemer is voor het opnemen van beelden in het infrarode (IR) gebied, waarbij de inrichting een tweede belichtingseenheid omvat voor het verhogen van H 10 de lichtintensiteit in het infrarode gebied ter plekke van H het beeldvlak.
27. 31. Werkwijze voor irisdetectie bij een persoon, H waarbij op een eerste tijdstip een beeldopname van een iris gemaakt wordt van de persoon, binnen een tijdsvenster 15 rondom het eerste tijdstip een tweede biometrisch kenmerk van de persoon gemeten wordt, gegevens betreffende het iris en het tweede biometrische kenmerk van de persoon uit een draagbare gegevensdrager van de persoon uitgelezen worden en vergeleken worden met uit de beeldopname van het iris en 20 het tweede biometrische kenmerk bepaalde gegevens.
28. 32. Werkwijze volgens conclusie 31, waarbij het tweede biometrische kenmerk afkomstig is van een meting van I het retina, de stem of handgeometrie.
29. 33. Werkwijze voor het verifiëren van de identi- 25 teit van een persoon, waarbij op een eerste tijdstip een I beeldopname van een iris gemaakt wordt van de persoon, I binnen een tijdsvenster rondom het eerste tijdstip een tweede biometrisch kenmerk van de persoon gemeten wordt, gegevens betreffende één van de gemeten biometrische ken- 30 merken van de persoon uit een draagbare gegevensdrager van de persoon uitgelezen worden en gegevens betreffende het andere biometrisch kenmerk uit een gegevensbestand buiten de draagbare gegevensdrager opgehaald wordt en de gegevens betreffende de gemeten biometrische kenmerken en de uitge-35 lezen en opgehaalde biometrische kenmerken vergeleken worden.
30. 34. Werkwijze voor irisdetectie, waarbij een eerste irisbeeld van een oog opgenomen wordt terwij1 het oog belicht wordt onder een eerste belichtingshoek, een tweede irisbeeld opgenomen wordt onder een tweede belichtingshoek welke ongelijk is aan de eerste belichtingshoek, 5 uit het eerste en tweede irisbeeld het helderheidverloop van het oog bepaald wordt, waarna het helderheidverloop van het oog waarvan de irisbeelden opgenomen zijn vergeleken wordt met het voorafbepaald helderheidverloop van een levend oog.
31. 35. Inrichting voor irisdetectie, omvattende een beeldopnemer voor het opnemen van een irisbeeld in een beeldvlak, een eerste belichtingseenheid voor het belichten van het oog onder een eerste belichtingshoek tussen de 10 en 80 graden ten opzichte van een verbindingslijn van de 15 pupil naar de beeldopnemer, en een tweede belichtingseenheid voor het belichten van het oog onder een tweede belichtingshoek, waarbij de hoek ingesloten door de tweede belichtingseenheid, de pupil en de eerste belichtingseenheid kleiner is dan 180 graden.
32. 36. Inrichting omvattend een of meer van de in de beschrijving omschreven en/of in de tekeningen weergegeven kenmerkende maatregelen.
33. 37. Werkwijze omvattend een of meer van de in de beschrijving omschreven en/of in de tekeningen weergegeven 25 kenmerkende maatregelen. -o-o-o-o-o-o-o-o-