NO20140653A1 - Biometrisk sensor - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet en biometrisk sensoranordning for måling av strukturer og egenskaper til et objekt av organisk vev, spesielt en fingeravtrykkssensor, innbefattende et mangfold av linjære avfølingsrekker anpasset til å generere et respektivt mangfold måledata ved en valgt avfølingsfrekvens ved en gitt tidsperiode, basert på en glidebevegelse til det organiske vevet over mangfoldet linjære avfølingsrekker; en prosessor anpasset til å generere en delvis avbildning av det organiske vevet fra hver av respektive mangfold måledata; hvor prosessoren videre er anpasset til å generere en komplett avbildning av det organiske vevet ved å kombinere den delvise avbildningen generert fra hvert respektive mangfold måledata, hvor den komplette avbildningen av det organiske vevet er større enn hver av de delvise avbildningene av den organiske vevet; hvor den valgt tidsperioden er valgt for å måle en seksjon av det organiske vevet gitt ved avstanden mellom to linjære rekker.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en biometrisk sensoranordning for måling av strukturer og egenskaper til et objekt av organisk vev, spesielt en fingeravtrykkssensor.

Det finnes generelt to typer fingeravtrykkssensorer, sveipe/stryke sensorer og område/plasseringssensor. Sveipesensorer kan fremstilles ved lavere kostander siden avfølingsområdet er mindre. Lavere antall tilkoblinger, mindre sensorsubstrat, mindre ASICS etc. bidrar til de lavere kostnadene. Sveipesensorer er imidlertid mindre brukervennlige sammenlignet med plasseringssensorer. Dette skyldes i hovedsak at brukeren må ha en viss trening for hvordan fingeren sveipes. For en plasseringssensor blir fingeren ganske enkelt lagt over sensoren, hvilket kan være mer intuitivt. Undersiden av plasseringssensorer trenger derfor med kompleks elektronikk på grunn av de mange flere føleelementene, hvilket fører til større ASICS og mer komplekse tilkoblinger, og derved høyere kostnader.

EP1353294 og US 7.190.816 beskriver systemer som bruker en sveipefingeravtrykkssensor hvor fingeren blir registrert i systemet på vanlig måte ved på gjøre et helt fingersveip. Sveipesensoren kan deretter brukes i en streng autentiseringsmodus og en enkel autentiseringsmodus. I den strenge modusen må fingeren utføre et helt sveip for å oppfylle autentiseringen, mens i den enkle autentiseringsmodusen kan fingeren ligge stille å sveipesensoren og det blir dannet en avbildning av kun en liten del av fingeravtrykket. Denne lille avbildningen blir brukt til å autentisere brukeres med et lavere sikkerhetsnivå, egnet for opplåsing av en kodelås etc.

US 7.369.684 beskriver et system som anvender multiple sveipesensorer, hvor hver sveipesensor har multiple avfølingsrader. De linjære avfølingsradene til den første sveipesensoren har en første jevn innbyrdes avstand, de linjære avfølingssensorene i den andre sveipesensoren har en andre, jevn innbyrdes avstand, som kan være identisk med den første jevne innbyrdes avstanden, og de mutliple sveipesensorene har en innbyrdes avstand slik at avstanden mellom dem er en annen enn et helt multippel av den første kjente innbyrdes avstanden. Ideen med dette patent er å bruke multiple sveipesensorer for å øke oppløsningen til avbildningen, derfor betydningen av et ikke-heltallig multippel til avstanden mellom dem. Hver sveipesensor i denne applikasjonene er en fler-linje sveipesensor som ville være nødvendig for stitching som beskrevet i denne.

US 7.734.074 beskriver bruk av et mangfold linjære fingeravfølingsrekker for å danne et respektivt mangfold avfingeravbildnings-datasett, bestemme bevegelsen til fingeren basert på fingeravbildningssettet og generer et resamplet fingeravbildnings-datasett basert på den bestemte fingerbevegelsen, ved å anordne mangfoldet av fingeravbildnings-datasett i en enkelt rekke for å generere et supersamplet fingeravbildnings-datarekke med en oppløsning som er større enn oppløsningen til en oppløsning av hvert fingeravbildnings-datasett, og deretter nedsample den supersamplede fingeravbildningsdatarekken for å generere en nedsamplet fingeravbildnings-datarekke og derved definere det resamplede fingeravbildnings-datasettet. Patent hevder at dette er i motsetning til tilnærmelsene som enten bruker forskjellige typer fingerhastighetssensorer for å enten kontrollere avfølingshastigheten eller forkaste gjentatte data, så som beskrevet i f.eks. US patent nr. 6.002.815, eller bruker krysskorrelering mellom delvis overlappende avbildningsrammer for å eliminere overflødige data og sy sammen til en enkel global avbildning, så som beskrevet i US patent nr. 6.298.114.

Basert på diskusjonen over, er det en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et sensorsystem som kombinerer lave kostnader for sveipesensorsystemet med brukervennligheten til plasseringssensorene. Dette erholdes som angitt i de medfølgende krav.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet mer detaljert under med henvisning til de medfølgende tegninger, som viser forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen.

Figur 1 viser den generelle strukturen til et sensoreksempel i henhold til

foreliggende oppfinnelse

Figur 2 viser et fingeravtrykk målt med en sensor i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Som vist i figur 1 vedrører foreliggende oppfinnelse en biometrisk avfølingsanordning med et begrenset antall sveipesensorrekker ai - an, hvor n tilsvarer antallet sveipesensorrekker eller linjære avfølingsrekker, typisk i området 4-12. Disse rekkene Ai - an har en innbyrdes avstand på noen få millimetre cf fra hverandre, slik at rekkene dekker et typisk område til en fingeravtrykks-plasseringssensor på f.eks. 6x6 mm<2>, 8x8 mm<2>, 10x10mm<2>eller 10x12 mm<2>, eller andre former som er fordelaktige for den spesielle applikasjonen, Avstanden d er typisk større enn et typisk trekk ved et organisk vev som skal måles, typisk mindre enn 5 mm, fortrinnsvis mindre enn 2 mm. Selv om sensorrekkene ai - an er vist med samme avstand, kan avstanden d mellom to rekker i en alternativ utførelsesform, variere mellom de forskjellige parene med sensorrekker. Et konfigurasjonseksempel som vist i figur 1 innbefatter åtte sensorrekker adskilt med en avstand på d= 1,5mm.

Hver av de individuelle sveipesensorrekkene ai - an kan være av enhver egnet type som allerede er kjent for fagmannen innen området. Hver sveipesensorrekke kan være en enkelt sensorlinje eller innbefattet et mangfold sensorlinjer. En sveipesensorrekke som f.eks. beskrevet i EP0988615 vil typisk ha en eller to sensorlinjer per sveipesensorrekke, mens en sensorrekke som beskrevet i f.eks. US 6.298.114 og US 7.864.992 typiske ville ha mer enn tre sensorlinjer per sveipesensorrekke. Minst en av sensorrekkene kan være tilveiebragt med innretninger to måling av hastighet, det vil si hastighet og retning, til det organiske vevetover sensoren, enten som en integrert del av sensorrekken som beskrevet i f.eks. EP0988615 eller sensorrekken kan innbefatte separate hastighetsmålesensorer.

I den følgende beskrivelsen er for enkelthets skyld det organiske vevet beskrevet som en fingeroverflate eller finer, men oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til fingeravtrykk, men alt organisk veve kan måles med oppfinnelsen, f.eks. håndflateavtrykk, knokeavtrykk, øremønster.

Brukeren plasserer fingeren på sensorrekken og utfører et meget kort sveip i en retning i det vesentligste rettvinklet til den individuelle sensorrekken, typisk noen få millimeter, avhengig av avstanden d. Avstanden til fingerbevegelsen som er nødvendig for å dekke en ønsket del av fingeravtrykket, tilsvarer derved avstanden d mellom sveipesensorrekkene. I tilfellet med den alternative utførelsesformen hvor avstandene d mellom sveipesensorerekkene ikke var like, vil den nødvendige fingerbevegelsen være lik den største avstanden d.

Hver sensorrekke genererer et mangfold måledata ved en valgt avfølingsfrekvens når fingeren sveipes over sveipesensorrekken. Den valgte avfølingsfrekvensen kan i et utførelseseksempel være valgt slik at det erholdes en ønsket avbildningsoppløsning for en forutbestemt maksimal hastigheten til fingeren som sveipes over sveipesensorrekkene. En prosessor, f.eks. i en ASIC, danner i et første trinn et første sett med avbildninger av fingeren fra hvert av mangfoldet måledata. Dette første trinnet med å danne et første sett med avbildninger kan utføres ved å bruke enhver egnet metode. En slik metode er å beregne eller måle hastigheten til fingeren for å bestemme den relative plasseringen av mangfoldet måledata for å danne en todimensjonal avbildning av fingeren. En annen slik metode er å bruke overlappende deler av mangfoldet med måledata for å danne en todimensjonal avbildning av fingeren. Siden fingeren utfører et meget kort sveip, vil avbildningene fra det første settet med avbildninger ikke inneholde et fullstendig fingeravtrykk. Det første settet med avbildninger består derved av et sett med delvise avbildninger av fingeravtrykksoverflaten. I et neste trinn, kombinerer prosessoren de delvise avbildningen generert fra hvert av mangfoldene date for å generere en fullstendig avbildning avfingeroverflaten, hvor den komplette avbildningen av fingeroverflaten er større enn hver av de delvise avbildningen, typisk en faktor n større enn størrelsen til de delvise avbildningene. På denne måten kan den fullstendige avbildningen av det organiske vevet erholdes basert på en glidebevegelse n ganger mindre enn dimensjonen til den komplette avbildningen. Figur 2 viser en fingeroverflate som er målt med en sensoranordning som beskrevet her, hvor ai - an illustrerer posisjonene til sensorrekkene i forhold til de respektive delvise avbildningen di - dn målte med sensorrekken.

For å redusere prosesseringsbehovene for sensoranordningen, vil det være fordelaktig å kun skanne hver del av fingeren en gang. Ved å måle hastigheten til fingeren, kan skanningen stanses når fingeren har beveget seg en avstand som i det vesentligste tilsvarer avstanden mellom skannelinjene. Alternativt kan sensoren være tilveiebragt med innretninger for å detektere når fingeren har beveget seg en viss avstand. Skannehastigheten og/eller perioden kan reguleres i henhold til hastigheten til fingeren i forhold til sensorene. Alternativt kan målingene fortsette, men kun data som ble skannet i løpet av avstanden di

- dn mellom linjene ai - an blir brukt.

Siden brukeren kan sveipe fingeren litt forskjøvet i forhold til skanneretningen, kan systemet, innbefatte måleinnretningerfor måling av retning, og derved tilveiebringe en innretning for å korrigere de avfølte dataene. Dette kan gjøre som beskrevet i EP 1328919 ved å kombinere og korrelere signalene fra sensorer på en todimensjonal overflate.

Selv om oppfinnelsen har blitt illustrert og beskrevet i detalj i tegningene og den foregående beskrivelsen, er disse illustrasjoner og beskrivelse ment å være illustrative eller eksempler og ikke begrensende og er ikke ment å begrense oppfinnelsen til de beskrevne utførelsesformene. Det klare faktum at visse trekk er angitt i innbyrdes forskjellige uselvstendige krav indikerer ikke at en kombinasjon av disse trekken ikke kan brukes fordelaktig. Eventuelle henvisningstall i kravene skal ikke tolkes som begrensende for omfanget av oppfinnelsen.

For å oppsummere, vedrører foreliggende oppfinnelse en biometrisk sensoranordning for måling av strukturer og egenskaper til et objekt av organisk vev, spesielt en fingeravtrykkssensor. Denne sensoranordningen innbefatter et mangfold linjære avfølingsrekker, som hver fortrinnsvis er sensorlinjer bestående av et antall sensorelementer for måling av temperatur, impedans, kapasitans, resistivitet eller andre lokale parametre i vevsstrukturen. Sensorlinjene er anpasset til å generere et mangfold måledata ved en valgt prøvetakingsfrekvens for en valgt tidsperiode, basert på målingene av et organisk vev med en glidende bevegelse over mangfoldet linjære avfølingsrekker.

Sensoranordningen innbefatter også en prosessor som er anpasset til å generere en delvis avbildning av det organiske vevet fra hver av de respektive mangfoldene med måledata, og prosessoren er videre anpasset til å generere en fullstendig avbildning av det organiske vevet ved å kombinere den delvise avbildningen generert fra hver av det respektive mangfoldet med måledata, hvor den komplette avbildningen av det organiske vevet er større enn hver av de delvise avbildningene av det organiske vevet. Den valgte tidsperioden er valgt for å måle en seksjon av det organiske vevet gitt av avstanden mellom to linjære rekker.

Prosessoren og sensorrekkene er fortrinnsvis plassert i samme anordningen men det er også tenkelig med andre løsninger, hvor f.eks. prosessoren er plassert i en ekstern datamaskin som utfører beregningene, hvilken prosessering også kan utføres senere på grunnlag av lagret informasjon.

Den valgte avfølingsfrekvensen kan være valgt slik at det erholdes avbildningsoppløsninger for en forutbestemt maksimal hastighet til glidebevegelsen til det organiske vevet over de linjære avfølingssensorene.

Den komplette avbildningen av det organiske vevet kan erholdes på grunnlag av en glidebevegelse som er n ganger mindre enn dimensjonen til den komplette avbildningen; hvor n tilsvarer antallet linjære sensorrekker.

Minst en av sensorrekkene kan innbefatte ytterligere hastighetsmålesensorer plassert ved en valgt avstand fra sensorlinjen i glideretningen eller hastighetsmålesensorene utgjøres av sensorer i en tilstøtende sensorlinje i glideretningen, hvor hastigheten kan måles ved korrelasjon mellom målingene ved forskjellige linjer.

Som navn kan avfølingsrekkene utgjøres av en enkelt linje med sensorer eller sensorelementer, men det er tenkelig med parallelle linjer for f.eks. å realisere hastighetsmålingene eller forbedre avbildningskvaliteten og/eller oppløsningen. Typisk er avstanden mellom avfølingsrekkene mindre enn 5 mm og fortrinnsvis mindre enn 2 mm. I en foretrukket utførelsesform er avstanden mellom avfølingsrekkene mindre eller lik 1, 5 mm, og antallet sensorlinjer er minst åtte. Vanligvis er avstanden mellom to avfølingsrekker større enn et strukturelt trekk som skal måles.

I henhold til en utførelsesform varierer avstanden mellom to avfølingsrekker mellom forskjellige par med avfølingsrekker, f.eks. for å øke oppløsningen til spesielle deler av fingeren.

Claims (11)

1. Biometrisk sensoranordning for måling av strukturer og egenskaper til et objekt av organisk vev, spesielt en fingeravtrykkssensor, innbefattende et mangfold av linjære avfølingsrekker adskilt med en avstand d anpasset til å generere et respektivt mangfold måledata ved en valgt avfølingsfrekvens ved en gitt tidsperiode, basert på en glidebevegelse til det organiske vevet over mangfoldet linjære avfølingsrekker; en prosessor anpasset til å generere en delvis avbildning av det organiske vevet fra hver av respektive mangfold måledata; og prosessoren er videre anpasset til å generere en komplett avbildning av det organiske vevet ved å kombinere den delvise avbildningen generert fra hvert respektive mangfold måledata, hvor den komplette avbildningen av det organiske vevet er større enn hver av de delvise avbildningene av den organiske vevet;karakterisert vedat den valgt tidsperioden er valgt for å måle en seksjon av det organiske vevet gitt ved avstanden d mellom to linjære rekker.

2. Biometrisk sensoranordning i henhold til krav 1, hvorved den valgt avfølingsfrekvensen er valgt slik at det erholdes en valgt avbildningsoppløsning for et forutbestemt maksimal hastighet til glidebevegelsen til det organiske vevet over de linjære avfølingsrekkene.

3. Biometrisk sensoranordning i henhold til krav 1, hvorved den komplette avbildningen av det organiske vevet blir erholdt på grunnlag av en glidebevegelse som er n ganger mindre enn dimensjonen til den komplette avbildningen; og n tilsvarer antallet linjære avfølingsrekker.

4. Sensor i henhold til krav 1, hvorved objektet av organisk vev er en fingeroverflate.

5. Sensor i henhold til krav 1, hvorved minst en av avfølingsrekkene innbefatter ytterligere hastighetsmålesensorer plassert ved en valgt avstand fra sensorlinjen i glideretningen.

6. Sensor i henhold til krav 5, hvorved hastighetsmålesensorene utgjøres av sensorer i en tilgrensende sensorlinje i glideretningen.

7. Sensor i henhold til krav 1, hvorved avfølingsrekkene utgjøres av en enkelt linje med sensorer.

8. Sensor i henhold til krav 1, hvorved avstanden mellom avfølingsrekkene er mindre enn 5 mm og fortrinnsvis mindre enn 2 mm.

9. Sensor i henhold til krav 98, hvorved avstanden mellom avfølingsrekkene er mindre eller lik 90,5 mm og antallet sensorlinjer er minst åtte.

10. Sensor i henhold til krav 1, hvorved avstanden mellom to avfølingsrekker er større enn et strukturelt trekk som skal måles.

11. Sensor i henhold til krav 1, hvorved avstanden mellom to avfølingsrekker varierer mellom forskjellige par med avfølingsrekker.