RO126248A1

RO126248A1 - Sistem şi metodă pentru aprecierea autenticităţii semnăturii olografe dinamice

Info

Publication number: RO126248A1
Application number: ROA200900867A
Authority: RO
Inventors: Mircea Sorin Rusu; Adrian Dinescu; Ştefan Stelian Diaconescu
Original assignee: Softwin S.R.L.
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2011-04-29
Also published as: KR20120094935A; EP2494497A2; CA2778595A1; WO2011112113A4; NZ600133A; AU2010347783A1; US8907932B2; IL219283A0; RO126248B1; AU2010347783B2; IL219283A; WO2011112113A3; JP2013508877A; WO2011112113A2; US20120212459A1; JP5740407B2

Abstract

Invenţia se referă la un sistem informatic interactiv şi la o metodă pentru achiziţia şi procesarea de informaţii biocinetice, asociate unei semnături olografe dinamice, în scopul aprecierii autenticităţii semnăturii. Sistemul conform invenţiei cuprinde un pix (1) electronic, integrat, funcţional cu un calculator personal (2), pentru achiziţia şi procesarea semnalelor asociate unei semnături olografe, care poate fi conectat în reţea împreună cu alte calculatoare personale, care au conectate, ca periferic, câte un pix (1) electronic, pixul având în componenţa sa două grupuri de senzori inerţiali MEMS (A şi B) de acceleraţie, pentru captarea informaţiilor cinetice (ax, ay, bx, by) şi a informaţiilor privind microvibraţiile de contact cu un suport de scris, un senzor (ONS) autodiferenţial, de navigare optică, pentru captarea unei serii de perechi de date (dx, dy) ca deplasări momentane, necesare reconstituirii traiectoriei pixului (1), şi care, împreună cu informaţiile de natură cinetică (ax, ay, bx, by), constituie informaţii de intrare în calculatorul personal (2), un LED în infraroşu, pentru iluminarea unui şablon imprimat pe suportul de scris, şi o lentilă (L) de focalizare şi proiecţie a imaginii curente a şablonului, pe aria de sensibilitate a senzorului (ONS) de navigare optică. Metoda conform invenţiei constă dintr-o fază de reconstituire caligrafică şi vizualizare a grosimii scrisului, şi dintr-o fază de aplicare a unor conversii şi comparări asupra semnalelor asociate semnăturilor, în vederea aprecierii autenticităţii acestora.

Description

Sistem și metode pentru aprecierea autenticității semnăturii olografe dinamice

Invenția descrie un sistem informatic interactiv și metodele pentru achiziția și procesarea de informații biocinetice asociate semnăturii, în scopul aprecierii autenticității semnăturii olografe dinamice. Invenția are aplicabilitate în domeniul biometriei comportamentale, în situațiile pentru care există interesul utilizatorului de a valida exprimarea voinței proprii prin semnătură olografă.

Este general acceptat faptul că în procedurile de validare a identității declarate a unei persoane, pe lângă metodele și tehnologiile administrative, informatice, biometricfiziologice, se pot utiliza, ca verigă suplimentară, metode și tehnologii ce aparțin domeniului biometriei comportamentale.Achiziția și recunoașterea elementelor constitutive ale semnăturii olografe constituie o clasă a biometriei comportamentale.

Din brevetele RO 141297 și EP 1846868, a căror descriere este inclusă aici prin referință, se cunosc o soluție de achiziție și metodele de procesare în scopul verificării semnăturii olografe, a unui set de informații dinamice - accelerații, asociate efectuării semnăturii. Acestea sunt captate, procesate și comparate de un sistem informatic. Prelevarea semnalelor de accelerație de către senzori de accelerație inerțiali - MEMS, integrați într-un pix electronic și topologia specifică de amplasare a senzorilor, facilitează achiziția de informații cinetice cu caracter spațial cât și achiziția microvibrațiilor de contact cu hârtia de scris. Prin metodele de procesare asupra semnalelor de accelerație achiziționate se determină:

!

- momentele de început și de sfârșit ale semnăturii, metodă realizată prin procesarea algoritmică a datelor ce reprezintă variația în timp a unei distanțe prag față de hârtie combinată cu variația parametrilor amplitudine și frecvență a microvibrațiilor de contact produse de interacțiunea subiect/pix/hârtie de scris,

- secvențe de invarianți asociate semnalelor inițiale de accelerație precum și secvențe de invarianți asociate componentelor derivate ale semnalelor inițiale de accelerație,

- distanța între două semnături prin compararea algoritmică a seturilor de secvențe de invarianți prin două metode paralele,

- răspunsul final se determină printr-ο metodă de decizie în care participă, prin rezultatele comparațiilor cu semnătura de intrare, specimenele subiectului vizat precum și specimenele altor subiecți înregistrați în baza de semnături.

Sistemul și metodele din RO 141297 și EP 1846868 tratează fenomene cinetice spațiale, combinate cu microvibrațiile de contact, prin procesarea accelerațiilor captate cu

<>-2 0 0 9 - 0 0 8 6 7 -2 6 -10- 2009 senzorii de accelerație MEMS, dar prezintă dezavantajul că nu includ și captura și procesarea informației de natură grafică care combinată cu informația cinetică prin fuziune senzorială ar crește acuratețea sistemului și calitatea interacțiunii om-mașină. Invenția de față îsi propune să înlăture dezavantajele menționate prin integrarea, alături de senzorii inerțiali de accelerație MEMS, a unui senzor de navigare optică, în condițiile conceptului de fuziune senzorială. Această optimizare este exploatată atât de noile metode de procesare algoritmică multimodală, grafic și cinetic, a semnalelor captate, cât și pentru realizarea unui feedback vizual către utilizator, cu avantaje ce vor fi detaliate în descriere.

Brevetul US 7176906 B2 (Microsoft Corporation) în domeniul interpretării grosimii scrisului prin metode electronice bazate pe principii balistice. Pentru captura informațiilor se utilizează un pix cu accelerometru/accelerometre. Pentu interpretarea informației se utilizează variația lățimii impulsurilor furnizate de accelerometru sau înclinarea pixului”. Metoda se referă la utilizarea unui pix ce conține accelerometre dar care nu conține vreun element pentru descrierea directă a traiectoriei grafice a acestuia. Metoda propune pentru asocierea informației de grosime a scrisului cu traiectoria pixului, utilizarea de dipozitive externe complexe și scumpe, de tip tableta grafică. Nu se tratează aspecte specifice verificării semnăturii.

In contrast cu brevetul amintit, invenția de fața conține un modul de captură a semnăturii de tip pix ce integrează, prin fuziune senzorială, alături de accelerometre și un senzor de navigare optică în scopul captării traiectoriei grafice. Conceptul topologic de integrare a senzorilor în pix este principial definit în scopul asigurării sincronismului spațial al axelor senzorilor de accelerație cu axele celui de navigare optică. Prin intergrare funcțională în pix a ambelor categorii de senzori se asigură totodată sincronismul în timp al achiziției celor două tipuri de date: accelerații și deplasări autoreferențiale. Sincronismul spațio-temporar al achiziției informațiilor este principiul ce guvernează fuziunea senzorială, a cărei aplicare în prezenta invenție produce o mai bună acuratețe în verificarea autenticității semnăturii. Funcția de interpretare a grosimii scrisului este definită și se bazează pe variația atât a frecvenței microvibrațiilor de contact cât și pe variația amplitudinii acestora, ca efect al presiunii dinamice ce apare intre pix și hârtie în fenomenul gestic al srierii de mană.

Brevetul US 7433499 B2 (DynaSig Corporation) descrie un sistem de achiziție și autentificare a semnăturii ce conține, în instrumentul de scriere, senzori de accelerație și de prersiune, iar metoda de autentificare se realizează prin încriptarea datelor și compararea codurilor rezultate, evitând astfel pastrarea in clar a specimenelor. Brevetul nu

A -2 t) O 9 - O o 8 6 7 - 2 6 -W- 2009 tratează informații de natură grafică nici în legură cu instrumentul de scriere, nici in metoda de autentificare.

Brevetul US 7483018 (Microsoft Corporation) descrie un sistem și o metoda duală de introducere a datelor de natură grafică in computer, de tip pix, în care paternul de referință analizat de senzorul de imagine integrat este sursa generatoare de coordonate absolute sau relative, în funcție de varianta de realizare și contextul de utilizare. Sistemul generează informații de natură grafică sau de poziție, dar nu conține componente și metode pentru autentificarea semnăturii olografe. Lipsa integrării în modulul de captură, în cazul acesta pix, a senzorilor de accelerație diminuează potențialul de aplicare în domeniul autentificării semnăturii.

Brevetul US 7508384 B2 (Data Research Inc.) descrie un sistem și o metodă de achiziție și recunoaștere a mișcării mâinii în contextul scrierii pe o suprafață - Digital Writing System”. Captura informațiilor cinetice spațiale se realizează prin utilizarea unui giroscop cu 3 axe, a unui accelerometru pe 3 axe integrate în pix și a unui senzor de proximitate față de suprafața de scriere. Brevetul nu descrie senzori de captare a informației de natură grafică și nici metode algoritmice de autentificare a semnăturii. Datele referitoare la traiectoria 3D sunt estimate indirect prin filtrare liniară dinamică bazată pe estimatori (filtre) Kalman.

Procedurile pentru care este necesară verificarea semnăturii olografe sunt evidențiate și aplicate prin concepte, principii și cutume ce aparțin domeniilor dedicate ale științelor social-juridice, psihologiei comportamentale și neurofiziologiei umane. Domeniul electronicii și tehnologiei informației contribuie la creșterea siguranței procedurilor de verificare prin metode de achiziție, procesare și recunoaștere a semnalelor și formelor asociate semnăturii.

Ușurința în utilizare, gradul de acomodare și gradul de acceptanță din partea utilizatorului, a procedeului biometric constituie unii din parametrii esențiali, definiți în literatura de specialitate [http://www.biometrics.org], ce participă ca argumente la clasificarea tehnologiilor biometrice. Biometria asupra semnături olografe este preferabilă de către majoritatea persoanelor, altor metode biometrice. Semnătura este considerată în primul rând, prin utilitate socială și percepție personală, un mijloc de autoprotecție, exclusiv și personalizat. Justificarea rezidă în natura individualizată a fenomenului motric prin care se efectuează semnătura, de tip reflex dobândit, condiționat de existența propriului interes și a liberei voințe. Faptul că în prezenta invenție se abordează achiziția și procesarea semnalelor specifice psihomotricitătii semnăturii prin menținerea suportului λ- 2 7 7 9-0035--2 6 -Ό- ?0Κ clasic de scriere - hârtia, sau orice suport cu textură similară, determină un grad de acceptanță și acomodare ridicat.

Pe durata efectuării unei semnături, antebrațul utilizatorului stă în sprijin pe cot, pe o masă de scris orizontală, astfel încât numai palma mâinii și degetele ce mânuiesc unealta de scris realizează gestica spațială și dinamica asociată producerii semnăturii. In acest context, un senzor autoreferențial de navigare optică (ONS), amplasat în pix, cvasiparalel cu planul de scriere si în apropierea vârfului de scriere, are ca repere de navigare elementele cvasiuniform distribuite ale patternului imprimat pe hârtie/suport. Imaginea dinamică a elementelor pattern-ului este preluată prin intermediul lentilei (L), prin proiecție pe aria fotosensibilă a senzorului de navigare optică. Câmpul vizual al lentilei vizează o arie cvasiconstantă ce conține suficiente elemente de patern pentru ca senzorul ONS să determine deplasările relative (raportat la propriile axe x,y, de coordonate) față de un moment anterior. Pe baza diferențelor dintre imagini consecutive, eșantionate intern de ONS din imaginea continuă, senzorul furnizează perechi de deplasări relative dx, dy, cu o perioadicitate fixă de ordinul milisecundelor, controlată și sincronizată de micrccontrollerul din pix, cu captura si conversia analog digitală a semnalelor de accelerație (vezi referința RO 141297 și EP 1846868), prelevate de senzorii MEMS A și de MEMS B. Ca urmare, o reprezentare grafică computerizată a traiectoriei senzorului ONS este asemenea cu grafica realizată de vârful pixului. Diferențele grafice dintre reprezentarea traiectoriei ONS și grafica realizată de mina pixului reprezintă un morfism al aceluiași fenomen motric, determinat de înclinațiile dinamice ale pixului. Morfismul individualizează semnătura în sens biometric. Totodată, datorită sincronismului între grafica realizată pe hârtie și captura traiectoriei prin senzorul ONS, secvențialitatea evenimentelor ce compun cele două reprezentări: urma lasată pe hârtie de mâna pixului și cea electronică captată de sistem se poate memora electronic, incluzând traiectoria pasajelor pentru care pixul nu atinge suportul de scriere. Pentru aceste situații în care realizarea semnăturii conține gesturi de ridicare momentană ale pixului de pe hârtia de scris, și amplitudinea acestor ridicări este suficient de mică, de ordinul milimetrilor sau mai mică, senzorul de navigare optică continuă să păstreze focalizarea elementelor de pattern tipărite pe hârtia de scriere și să capteze traiectoria. Informațiile produse în cadrul acestor pasajele, continuă sa fie achiziționate de sistem deoarece ele contribuie la individualizarea semnăturii. Aceste informații intră în componența semnăturii și sunt tratate de modulul de prelucrare și afișare grafică într-o primă instanță prin vizualizarea lor în scopul realizării apercepției gesticvizuale de către utilizator iar în instanța finală, de vizualizare caligrafică, sunt tratate ca și segmente ce nu necesită afișare.

£-2 0 0 9 - 0 0 8 6 7 - 2 6 -10- 2009

Semnătura olografă este un act psihomotric. Psihimotricitatea este definită ca rezultat al integrării funcțiilor motrice și mentale sub efectul maturizării sistemului nervos, ce vizează raportul subiectului cu corpul său. Psihomotricitatea apare astfel atât ca aptitudine, cât și ca funcție complexă de reglare a comportamentului individual, incluzând participarea diferitelor procese și funcții psihomotrice care asigură atât recepția informațiilor, cât și execuția adecvată a actului de răspuns.

După J.Piaget [Theory of Cognitive Development - 1952] psihicul și motricul nu sunt două categorii distincte supuse, unul gândirii pure și celălalt mecanismelor fizice și fiziologice, ci dimpotrivă, sunt expresia bipolară a unui singur proces, acela al adaptării eficiente, suple, la condițiile externe. între condițiile exterioare ale actului motric și condițiile subiective, efectuarea semnăturii nu este doar un mecanism de execuție, ci un circuit de tip buclă, în care fiecare etapă, fiecare detaliu al operațiilor este expresia imediată a raporturilor stabilite între individ și mediu, respectiv între voința individului manifestată psihomotric prin gesturi semireflexe (dobândite) și între suportul de proiecție a expresiei voinței, în cazul de față hârtia pe care se efectuează semnătura.

Faptul că o semnătură se produce prin intermediul uneltei de scris ce face practic corp comun cu subiectul, pe durata actului, a ghidat conceptul inventiv spre principiul captării variabilelor motrice (accelerații și deplasări relative), prin senzori autorefernțiali integrați în pix (unealta de scriere), emulând astfel integrarea neintruzivă a senzorilor “în subiect”. Conceptul autoreferențial transpune în practică necesitatea existenței unei conexiuni strânse între observator (senzorii) și actul psihomotric, captând astfel informațiile din perspectiva senzoriomotorie a subiectului, în contextul în care scopul este observarea și aprecierea individualității actului psihomotric - semnătura respectivului subiect. Hârtia de scris prezintă proprietăți calitative standardizate, relativ constante, de aceea expresia individualității prin actul motric al semnăturii va fi afectată în mică măsură de eventuale diferențe calitative ale hârtiei.

Cumulul atributelor traiectoriei, captată de senzorul ONS, împreună cu secvențialitatea și gestica, spațială captată de senzorii MEMS de accelerație, constituie elemente care, realizate prin libera voință a subiectului, individualizează semnătura.

Din punctul de vedere al utilizatorului, rolul integrării în sistem a feedbackului vizual este dual:

- favorizează mecanismele cognitive ale apercepției gestice, oferind utilizatorului posibilitatea de dobândire prin antrenare și vizualizare, a unor gesturi complexe, nematerializate pe hârtie dar care aparțin cineticii semnăturii. Aceste gesturi dobândite pot fi creeate voit de către utilizator, în scopul individualizării suplimentare a semnăturii, λ“2 Ο Ο 9 - Ο Ο 8 θ 7 -2 6 -10- 2009

- ușurează acomodarea utilizatorului cu specificul sistemului, prin mecanismele psihomotricității combinate cu cele ale vizualizării.

Consecvența și complexitatea gesturilor asociate semnăturii, dobândite natural în timp sau prin antrenare, sunt limitate doar de abilitățile motrice și de ingeniozitatea utilizatorului de a compune prin elemente gestice o semnătură cât mai individualizată.

Invenția de față se referă la un sistem pentru achiziția și procesarea de informații asociate semnăturii olografe dinamice realizată pe suport din hârtie de scris sau pe orice suport cu textura similară, ce are tipărit un pattern cvasiuniform, sistemul cuprinzând un pix electronic, prevăzut cu două grupuri de senzori inerțiali MEMS de accelerație, pentru captarea informațiilor cinetice și a informațiilor privind microvibrațiile de contact cu suportul, integrat într-un calculator personal pentru achiziția și procesarea semnalelor asociate semnăturilor, ce poate fi conectat în rețea, împreună cu alte calculatoare personale ce au conectate ca periferic câte un pix electronic, în care pixul electronic are incluse în componența sa: un senzor autoreferențial de navigare optică, pentru captarea seriei de perechi de date (dx, dy), ca deplasări momentane necesare reconstituirii traiectoriei pixului și care împreună cu informațiile de natură cinetică (ax ,ay, bx, by) captate de setul de senzori inerțiali MEMS, constituie informații de intrare în calculatorul personal pentru procesare prin fuziune senzorială, cât și pentru realizarea condițiilor de prelevare a informațiilor din perspectiva reprezentării psihomotrice și senzoriale a utilizatorului pixului; un LED în infraroșu pentru iluminarea patternului; o lentilă de focalizare și proiecție a imaginii curente a patternului pe aria de sensibilitate a unui senzor de navigare optică, poziționată astfel încât proiecția imaginii unei regiuni a patternului să se realizeze pe aria de sensibilitate a senzorului, condiția de sincronism spațio-temporal necesară achiziției prin fuziune senzorială a celor două categori de date: dx, dy, de natură grafică și a accelerațiilor ax ,ay, bx, by, fiind realizată prin cvasialinierea topologică axială a celor 3 origini ale axelor de coordonate ale senzorilor MEMS și senzorului de navigare optică și a vârfului minei pixului, și prin cvasialinierea topologică planparalelă a axelor de sensibilitate/coordonate, ale celor trei componente senzoriale de la doi senzori MEMS și un senzor de navigare optică, cu planul de scriere și, prin eșantionarea informațiilor captate de senzori, cu o periodicitate constantă, cuprinsă în domeniul 1-8 mS, care asigură, prin frecvența ridicată, sincronismul în timp al achiziției detaliilor grafice și cinetice, achiziția fiind controlată de un microcontroller de achiziție care transmite în timp real informațiile la calculatorul personal ce găzduiește metodele algoritmice de vizualizare, de reconstituire a grosimii scrisului și de procesare și comparare; în scopul prelevării informațiilor din perspectiva reprezentării psihomotrice și senzoriale a utilizatorului, setul ^-2 00 9 -ΟΟΒ67-2 6 -10- 2009

Λ de senzori MEMS și senzorul de navigare optică, integrați în unealta de scris mânuită de om, captând cele 6 semnale asociate ax, ay, bx, by, dx, dy în sisteme de coordonate autoreferențiale, repectiv propriile axe x, y de coordonate de sensibilitate; și la metode pentru aprecierea autenticității semnăturii olografe dinamice care constau dintr-o fază de reconstituire caligrafică și vizualizare a grosimii scrisului și dintr-o fază de aplicare a unor conversii și comparări asupra semnalelor, ax, ay, bx, by, dx, dy asociate semnăturilor în vederea aprecierii autenticității acestora.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției în legătură și cu figurile 1 11 care reprezintă:

- Fig. 1 - Schema bloc funcțională a sistemului,

- Fig. 2 - Modulele fizice ale sistemului,

- Fig. 3 - Schema modului de captură a semnăturii - pix

- Fig.4 - Schema funcțională a modului de captură a semnăturii - pix,

- Fig.5 - Topologia ONS, MEMS A, MEMS B, Mină pix,

- Fig.6 - Detaliu toplogic din modulul pix,

- Fig.7 - Reconstituirea traiectoriei totale efectuate de pix,

- Fig.8 - Reconstituirea traiectoriei grafice în momentele de contact cu hârtia,

- Fig.9 - Cadrul general de conversie și comparație semnături,

- Fig. 10 - Sinteza algoritmilor de analiză semnătură,

- Fig. 11 - Determinarea diferenței de pantă între două segmente consecutive ale unei curbe plane reprezentată prin puncte.

Sistemul descris în prezenta invenție este alcătuit fizic din modulul pix electronic 1, care integrează ansamblul senzorial de prelevare a informațiilor și un calculator personal de procesare 2, a informațiilor captate de pix, prin metode algoritmice.

Funțional, sistemul este prezentat in schema bloc din Fig.1. Sistemul realizează captarea fenomenului motric produs de ansamblul mână-pix, asociat semnăturii olografe, prin fuziune senzorială a două categorii de semnale: de accelerație, captate de senzorii MEMS A, MEMS B și de deplasare, captate prin senzorul de navigare optică ONS. Topologia specifică privind amplasarea senzorilor în pixul 1 precum și principiul de eșantionare al semnalelor achiziționate, asigură condiția de sincronism spațio-temporal dintre semnalele aceluiași fenomen. Această condiție este necesară pentru realizarea conceptului de fuziune senzorială în scopul procesăsrii algoritmice multimodale.

0-2009-00867-2 6 -10- 2009

Invenția tratează captarea autoreferențială a traiectoriei pixului efectuate de un senzor de navigare optică integrat în modul de tip pix, cât și metoda de afișare grafică a traiectoriei pixului în primă instață și, de afișarea caligarafică a traiectoriei pixului pentru acele segmente ale traiectoriei în care pixul este în contact dinamic cu hârtia, pe timpul efectuării semnăturii. în Fig. 7 se reprezintă reconstituirea traiectoriei totale efectuate de pix , iar in Fig. 8 se reprezintă reconstituirea caligrafică, cu o grosime variabilă asociată momentelor de contact dinamic al minei pixului cu hârtia/suportul de scriere pentru aceiași semnătură. Reprezentarea electronică, pe monitorul calculatorului personal 2, corespunde aproximativ caligrafiei semnăturii produsă de mina pixului pe suportul de scriere.

Metodele de evaluare a autenticității semnăturii, conform invenției, se referă la procesarea și compararea multimodală, grafic și cinetic, a semnalelor asociate semnăturilor, și vor fi descrise detaliat în exemplul de realizare.

Semnalele captate și afișate includ, intr-o primă fază a vizualizării pe monitorul calculatorului personal 2, și pasajele de semnătură în aer”, ex: diferențele între Fig. 7 și Fig.8 ce reprezintă o aceeași semnătură. Acestea contribuie, alături de cele provenite din mișcarea pe hârtie, la evaluarea autenticității semnăturii.

Manifestările psihomotrice implicate în producerea semnăturii, conțin elemente de individualitate, pe care sistemul le determină ca serii de invarianți și vectori de date evaluați automat prin metodele de achiziție/ procesare /comparare. Aceste metode pot fi adăugate celor din brevetele RO 141297 și EP 1846868, a căror descriere este inclusă aici prin referință. Totodată structura hardware de conectare, procesare si decizie (calculator, server) sau variantele sale descrise în brevetele premergătoare prezentului, (RO 141297 și EP 1846868), conține elementele necesare și suficiente pentru a constitui platforma de rulare a metodelor algoritmice ce funcționează integrat cu modulul de captură de tip pix (1) descris în prezenta invenție.

Noile concepte de captură a semnăturii, conform invenției, materializate în modulul pix electronic și metodele de procesare și comparare sunt descrise unitar și detaliat în continuare.

Pentru captura și reconstituirea traiectoriei grafice a pixului, în scopul verificării biometrice și în scopul vizualizării semnăturii, s-a integrat în pix senzorul de navigare optică ONS, în locul senzorului C de evaluare a distanței prag descris în brevetele RO141297 și EP 1846868. în exemplul de realizare a fost utilizat un senzor de navigare optică din familia ADNS (producător AGILENT). Funcția de sesizare a distanței prag este preluată de senzorul ONS prin proprietatea acestuia de a genera datele de ieșire doar în <>-2009-00067-2 6 -10- 2009 contextul în care imaginea captată este focalizată suficient pentru ca senzorul să analizeze pattern-ul, respectiv senzorul ONS se află față de hârtia cu pattern P la o distanță cuprinsă într-un interval d determinat de proprietățile optice ale lentilei obiectiv L. într-un exemplu de realizare practică, acest interval d este de 5 - 20 mm pentru o lentilă realizată din policarbonat (sticlă organică) cu indice de refracție n=1,5. Senzorul ONS este un senzor autoreferențial, având proprietatea de a genera ca ieșire deplasările relative dx, dy, ale imaginii proiectate de lentila L pe aria sa de sensibilitate, într-un timp bine determinat (perioada de eșantionare). Deplasările dx, dy corespund deplasărilor proiecțiilor imaginii pattern-ului imprimat pe hârtie. Imaginea captată la începutul oricărui ciclu de eșantionare constituie referința momentană, pentru o pereche de valori dx, dy.

Deplasările dx,dy, sunt estimate față de sistemul de coordonate al propriilor axe x,y, ale senzorului. Senzorul ONS este solidar cu întreaga topologie plan paralelă a axelor senzorilor de accelerație MEMS (MEMS A și MEMS B - vezi RO 141297 și EP 1846868, integrați în pix, conform topologiei din Fig. 5. în exemplul de realizare au fost utilizați senzori inerțiali de accelerație cu două axe x,y, cu gama de ieșire +/-2g, cu ieșire analogică, din familia MEMS ADXL (producător Analog Devices). Senzorii MEMS continuă sa aibe același rol ca în brevetul anterior citat ca referință, în plus, prin metoda de procesare ce va fi descrisă, variația amplitudinii semnalului din banda de frecvență de peste 150 Hz, corespunzătoare microvibrațiilor captate în urma contactului cu hârtia va constitui intrare pentru metoda de interpretare/vizualizare caligrafică a traiectoriei efectuate de senzorul ONS integrat în pix.

Deplasările dx, dy captate de senzorul ONS sunt evaluate de senzor prin procesarea internă a multiple imagini consecutive captate pe parcursul unei perioade de eșantionare, de ordinul milisecundelor- în exemplul de realizare perioada de eșantionare a senzorului ONS este de 2 mS. Imaginile procesate reprezintă proiecția pe aria fotosensibilă a senzorului, prin lentila L, a pattern-ului P imprimat pe hârtia/suportul de scriere. Topologia prezentată în Fig. 5 (detaliată in Fig. 6) realizează compromisul optim între condiția de aliniere a axelor x, y, de coordonate/sensibilitate, ale celor trei sisteme senzoriale MEMS A, MEMS B și ONS, condiția de neintersectare a vârfului pixului cu câmpul vizual al lentilei și condiția de minimizare a erorilor de navigare datorate înclinărilor dinamice din procesul scrierii. Senzorul ONS prezintă sensibilitate maximă pentru imagini captate în banda infraroșu apropriat. De aceea iluminarea patern-ului este realizată prin intermediul LED-ului IR cu emisie în banda infraroșu apropiat, amplasat ca in Fig. 5, detaliu în Fig. 6.

1-2 Ο Ο 9-ΟΟ367-2 6 -10- 2009

Declanșarea ciclului de eșantionare, de durată fixă, este comandată de un microcontoller pCA care gestionează eșantionarea sincronă atât a celor 4 semnale de accelerație provenite de la senzorii MEMS cât și a celor două deplasări dx, dy, generate de senzorul ONS.

La fiecare moment n, în calculatorul 2, se efectuează suma algebrică a elementelor seriilor dx(n), dy(n), aceasta reprezentând aproximarea proiecției traiectoriei senzorului ONS inclus în pixul 1, printr-o curbă plană, pe suportul de scriere, în contextul realizării semnăturii în mod dinamic și cursiv, cu ridicări ale vârfului pixului de pe hârtie/suport ce se încadreză în limitele intervalului (d=5-20mm) de menținere a focalizării imaginii pattern-ului P prin lentila L pe aria fotosensibilă a senzorului ONS.

Setul de semnale de natură grafică dx(n), dy(n), împreună cu setul de semnale de accelerație digitizate ax(n),ay(n),bx(n),by(n), este transmis prin protocol USB prin intermediul microcontrller-ului specializat pC-USB, inclus in pix, spre calculatorul 2, în scopul achiziției, vizualizării, procesării și comparării semnăturii. Setul de date de natură grafică are periodicitate constantă, intrevalele de timp bine determinate asigurând sincronismul fenomenologic cu semnalele de accelerație prelevate prin intermediul senzorilor de accelerație MEMS A și MEMS B, acestea avand la rândul lor periodicitate constantă, de ex: 1mS. Planul de scriere / hârtia are imprimat un pattern P, cu distribuție cvasiuniformă. Rolul acestui pattern este acela de a fi sursa reperelor statice necesare senzorului ONS pentru calculul perechii de valori dx, dy, ce exprimă deplasarea relativă a senzorului ONS, efectuată pe durata dintre două citiri succesive. In final, la ieșirea modulului pix 1, unui ciclu de eșantionare îi corespund șase semnale, transmise în protocol USB spre calculatorul 2, respectiv patru semnale de accelerație: afin) - semnalul digitizat generat de MEMS A pe direcția x a punctului A, afin) - semnalul digitizat generat de MEMS A pe direcția y a punctului A, bfin) - semnalul digitizat generat de MEMS B pe direcția x a punctului B, bfin) - semnalul digitizat generat de MEMS B pe direcția y a punctului B și două de deplasare: dx(n) - semnalul generat de ONS pe direcția x , dfin) - semnalul generat de ONS pe direcția y. Direcțiile x, y, corespund axelor interne ale senzorilor MEMS si ONS.

Sistemul realizează următoarele funcționalități specifice:

- captarea proiecției traiectoriei dispozitivului de scriere (pix electronic), în contextul efectuării unei semnături pe hârtie de scris sau pe alt suport cu textură similară ce are tipărit un pattern difuz P cu distribuție cvasiuniformă. Această funcție este realizată prin intermediul senzorului de navigare optică ONS autoreferențial, integrat în pixul cu care un ^-2009-0086?-2 6 ΊΟ- 2009 subiect realizează semnătura. Utilitatea acestei funcționalități este duală: se generează informația de natură grafică ce este exploatată de sistem în metodele algoritmice de decizie asupra autenticității semnăturii cât și producerea de către sistem a feedback-ului vizual, afișat pe monitorul sistemului, necesar utilizatorului în procedura de înregistrare a semnăturii sau de acomodare cu sistemul și validare vizuală de către subiect a unei achiziții ce urmează a fi autentificată;

- detectarea începutului semnăturii și a sfârșitului acesteia prin prelucrarea combinată a două categorii de semnale: cele de deplasare, captate de senzorul ONS precum și cele corespunzătoare microvibrațiilor captate de senzorii de accelerație MEMS A integrați în pix. Metoda se bazează pe pe analiza parametrilor amplitudine și frecvență ai microvibrațiilor ce apar, alături de datele privind traiectoria autoreferențială a pixului, la interacțiunea dinamică a elementelor gest-pix-fibrele hârtiei. Această funcționalitate este implementată ca metodă algoritmică fiind conținută în aplicația sistemului, rezidentă într-un calculator 2;

- vizualizarea traiectoriei pixului. Aceasta are loc imediat, practic în timp real, iar în urma procesării sunt afișate și efecte (informații) caligrafice de grosime a traiectoriei asemenea cu grafica urmelor produse de mina de scris pe hârtie. Această funcționalitate are rolul de a oferi subiectului uman feedback-ul vizual necesar acceptării achiziției efectuate de sistem. Modulul algoritmic corespunzător funcționalității de vizualizare este conținut în aplicația sistemului de autentificare a semnăturii, rezidentă într-un calculator, iar vizualizarea are loc pe monitorul calculatorului;

- prelucrarea și compararea multimodală a semnalelor/formelor achiziționate se realizează prin metodele algoritmice descrise în continuare, având ca elemente de intrare atât semnalele de accelerație captate de senzorii MEMS cât și semnale/forme prelevate prin senzorul ONS. Caracteristicile metodelor algoritmice, de a lucra specific în spații ndimensionale (2D, 4D, 6D) cu cele 6 semnale achiziționate, precum și tipul semnalelor (grafice și de accelerație), determină caracterul multimodal al metodelor sistemului.

Pixul și metodele prezentei invenții sunt asociate funcțional și unitar, fiind realizate ca modul și set de metode algoritmice conținute în aplicația sistemului de autentificare a semnăturii.

Metoda de reconstituire caligrafică a grosimii scrisului afișat pe monitorul calculatorului 2 este implementată prin următoarele etape ce se derulează in calculatorul personal 2:

într-o primă etapă, pentru reconstituirea caligrafică a grosimii scrisului, se calculează traiectoria prin însumarea algebrică a seriilor de valori ale semnalelor dx, respectiv dy

X. - 2 Ο Ο 9 ~ Ο Ο 8 6 7 - 2 6 ΊΟ- 2009

obținându-se coordonatele deplasărilor momentane captate de senzorul de navigare optică ONS, traiectorie care este reprodusă grafic pe monitorul calculatorului 2.

A doua etapă constă în filtrarea semnalelor de accelerații a_x și a_y , asociate unei semnături. Semnalele de accelerații digitizate a_x și a_y provenite de la senzorul de accelerație MEMS A se filtrează cu un filtru trece sus cu frecvența de tăiere de 150 Hz obținându-se semnalele c_x și c_y. Fiecare dintre semnalele a_x, a_y, c_x, c_y reprezintă defapt vectori de eșantioane reprezentate sub forma unor numere întregi pozitive, în cadrul etapei trei, se calculează valorile RMS v_x(n) și v_y(n) într-un interval de timp (n-i, n) și rezultatele obținute se vor asocia momentului de timp n corespunzător valorilor instantanee ale semnalelor c_x și c_y astfel:

Și v/«) =

unde c_x(n) reprezintă eșantionul semnalului ς.la momentul de timp n.

v (n) + v (n)

Mărimea rezultată = ——) prin medierea aritmetică a celor două valori efective, v_x(n) și vfn), este cea care conține informația utilizată în reconstituirea grosimii scrisului. în cadrul gamei de valori a semnalului w(n) se consideră intervalul [a, b], unde a și b reprezintă grosimea minimă respectiv maximă asociată scrisului la un moment de timp. Valorile a și b au fost determinate pe cale experimentală.

în etapa patru se determină cazul în care se elimină din reprezentarea grafică inițială segmente de traiectorie pentru care pixul nu este în contact cu suportul de scriere și se realizează asocierea informației de grosime la segmentele de traiectorie neeliminate, realizându-se astfel interpretarea caligrafică. Astfel, dacă oricare din valorile v_x(n), v_y(n) v (n) + v (n) sau ——— sunt mai mici decât o valoare prag p, determinată experimental, se consideră că grosimea asociată scrisului la momentul de timp n este 0. Pentru momentele în care este îndeplinită această condiție, segmentele corespunzătoare traiectoriei (Fig.7) captate de pix 1 sunt șterse din reprezentarea grafică inițială (Fig. 8) afișată pe monitorul calculatorului 2, rezultând astfel o reprezentare caligrafică asemănătoare cu cea trasată de mina pixului pe suportul de scriere.

Invenția de față furnizează și următoarele metode de recunoaștere a semnăturilor: SRA3, SRA5, SRA7, SRA8 (SRA = System Recognition Algorithm), pentru aprecierea autenticității semnăturii olografe dinamice, vezi Fig. 10.

Cd' ζ-2 0 0 9 - 0 0 8 6 7 -2 6 -W- 2009

Acestea prelucrează semnalele produse de pix. Pentru a descrie algoritmii de prelucrare, se notează semnalele generate de pix astfel:

- a_x: semnalul generat de MEMS A pe direcția x a punctului A;

- a_y: semnalul generat de MEMS A pe direcția y a punctului A;

- b_x: semnalul generat de MEMS B pe direcția x a punctului B;

- b_y\ semnalul generat de MEMS B pe direcția y a punctului B;

- dx\ semnalul generat de ONS pe direcția x;

- dy. semnalul generat de ONS pe direcția y.

Fiecare semnal este de fapt un vector de eșantioane reprezentate sub forma unor numere întregi. Acest vector este o reprezentare numerică a unei forme de undă. Toți vectorii unei semnături date au aceeași lungime (același număr de eșantioane).

Aceste 4 metode se bazează pe următoarele principii comune:

Fiecare metodă conține două module (vezi Fig. 9 )

a) Modulul de prelucrare a datelor de intrare. Printr-o serie de operații, din datele de intrare se extrag informații reprezentative ce sunt folosite pentru a stoca datele privitoare la semnăturile specimen și pentru a reprezenta datele constituite de semnăturile de intrare (original sau fals) ce urmează a fi recunoscute. Vom numi ansamblul acestor operații Metoda de conversie semnături 3.

b) Modulul de comparație a două semnături, una specimen și alta de intrare. Vom numi ansamblul acestor operații Metoda de comparație semnături 4.

Ansamblul format de Metoda de conversie și de Metoda de comparație va fi numit Metoda de recunoaștere a semnăturilor.

Conversia semnalelor de intrare (pe care o face modulul de prelucrare a datelor de intrare) la un format utilizabil în procesul de comparare cuprinde următoarele etape:

a) Conversia semnalelor semnăturii în invarianți.

b) Ponderarea secvențelor de invarianți.

Semnăturile specimen sunt convertite și depozitate în baza de semnături. Ulterior, la apariția unei semnături de intrare (original sau fals), aceasta este convertită și comparată cu semnăturile din baza de semnături, calculându-se distanța dintre semnătura de intrare și semnăturile specimen determinând-se astfel dacă subiectul semnăturii de intrare este subiectul semnăturii specimen.

Cele patru metode menționate se bazează pe o metodă generală de conversie a unor curbe (aproximate prin segmente de dreaptă) în secvențe de invarianți adică de elemente care nu variază în raport cu frecvența sau amplitudinea semnalelor (în cazul în [X - 2 Ο Ο 9 - Ο Ο 8 θ 7 - 2 6 -10- 2009 ί| care este vorba de accelerații) sau în raport cu scara (în cazul în care este vorba de semnale grafice).

Metodele SRA3 și SRA5 lucrează cu curbe reprezentate în plan (2 dimensiuni), metoda SAR7 lucrează cu curbe reprezentate într-un spațiu cu 6 dimensiuni iar SRA8 lucrează cu curbe reprezentate într-un spațiu cu 4 dimensiuni ( Fig. 10).

Se descrie mai întâi metoda SRA3 de lucru cu curbe în plan.

Prima etapă constă în conversia semnalelor în invarianți.

Fie o curbă 5, dată prin puncte în planul XOY conform Fig. 11. Această curbă este dată de semnalele dx, d_y.

Considerăm pe această curbă trei puncte consecutive Tj, Tm, T_l+2 de coordonate respectiv (x_h yf (x_i+1, y_i+1), (x_i+2, y_Î+2) unde / = 1, 2, ..., n-2 iar n este numărul total de puncte de pe curbă luate în considerare. Valorile x, , x_i+i , x_/+2 provin din curba dx iar valorile x,, x_i+i, x_i+2 provin din curba o_y.

Determinăm panta p,· a vectorului Τ,Τ,+γ cu axa OX, de exemplu în felul următor:

Dacă x_i+1 > Xj și y _j+1 = y> atunci p,= 0.

Dacă x_M > Xj și y_i+1 > y atunci p,· = atan((y_i+1 - y) / (x_i+i - x,)).

Dacă x_i+i = Xi și y_M > y atunci p,· = π / 2.

Dacă x_i+i < xi și y m > y atunci p,· = n7 2 + atan((Xi - xm) / (y^ - yj).

Dacă x_/+1 < x, și y _i+i - y, atunci p,= π.

Dacă x_i+1 < Xi și y_M < y atunci p, = π + atan((yi -y_i+i) /(x, - xm)).

Dacă x μ = Xi și < y atunci p,· = 3 * π / 2.

Dacă x _i+i > Xi și y_i+i < y atunci ρ, = 2* π- atan((yi -y_i+i) / (x_i+i -x,));

Dacă x μ = x / și yi₊i =yi atunci p, = 0.

(Prin atan() am notat funcția arc tangentă.)

Analog se calculează panta Pm a vectorului TmTî₊₂ cu axa OX.

Considerăm apoi că în punctul Tm avem un nou sistem de coordonate X' Tm Y și determinăm orientarea vectorului TmTm în acest sistem de coordonate, sau altfel spus calculăm:

ri = \pi-pi\.

Determinăm acum două coduri:

ca,= codul de orientare absolută cp = codul de orientare relativă

Codul de orientare absolută ca, se obține împărțind în S_a sectoare cercul care ar avea centrul în punctul Tm- Se numerotază aceste sectoare începând de la axa orizontală care trece prin Tm și se îndreaptă spre direcția X. Vom avea:

-^κ - 2 O C 9 - Ο Ο 8 6 7 2 6 -10- 2009 ί

ca, = int (pm / (2 * π / S₃)) (Am notat prin int() partea întreagă.)

Valoarea S_a se determină experimental (de exemplu poate fi S_a = 8).

Codul de orientare relativă cr, se obține împărțind în S_r sectoare cercul care ar avea centrul în punctul T_i+1. Se numerotază aceste sectoare începând de la axa BX’. Vom avea:

Dacă p_i+i >= pi atunci cq = int(q/(2 *π / Sj)

Dacă p₂ < p? atunci c_r = S_r-1 - int(p / (2* π/S,)) în final se obține un singur cod de invariant c, sub forma:

ο, = cq * S_a + cat

Valoarea S_rse determină experimental (de exemplu poate fi S_r = 145).

Pornind de la fiecare punct al curbei se determină prin analiza făcută pe câte trei puncte consecutive o secvență de invarianți care codifică curba.

A doua etapă este o etapă de ponderare a invarianților.

Deoarece un invariant este definit pe baza a 3 puncte consecutive de pe curbă Ti, Ti+i, Ti+2, se va considera „lungimea invariantului” L, (i = 1, 2,..., n-2) ca fiind:

= - a)² +(z+i -yfi + -*i+i)² +(h+3-z₊i)²

Definim L_t ca fiind o lungime totală de referință și o calculăm astfel:

/-n-2

L, = ΣΧ /=1

Se stabilește acum ponderea w, a fiecărui invariant ca fiind raportul între lungimea L,· a invariantului și lungimea de referință L_r:

Wi = Li/L_r

Fiecare invariant va fi reprezentat deci prin perechea (c_z, , w) care pot fi împachetate intr-un singur cod C, sub forma:

Ci = Ci + Wi * S_a * S_r

Metoda SRA5 este asemănătoare ca principiu cu metoda SRA3 adică face tot analiza unei curbe în plan. Vor fi însă două curbe care se analizează ca două componente separate. Prima curbă va fi dată de a_x și a_y iar a doua curbă va fi dată de b_x și b_y. în felul acesta curba corespunzătoare unei accelerații (în punctul A respectiov în punctul B) devine o curbă plană, independentă de timp dar având o ordine de parcurgere dată de secvența eșantioanelor (deci punctelor de pe curbă) în timp.

Se descrie acum metoda SRA7 de lucru cu curbe într-un spațiu cu 6 dimensiuni.

Prima etapă constă în conversia semnalelor în invarianți.

^f- - 2 O Q 9 - Ο Ο 8 θ 7 - 2 6 -10- 2009

Considerăm ο curbă dată prin puncte într-un spațiu cu 6 dimensiuni (numerotate O,

1, 2, 3, 4, 5) și trei puncte consecutive pe această curbă Ț, T_i+i, T_i+2 de coordonate respectiv:

//	• («1,0 ' ^Ui,\ > «1,2 ' «1,3	> «1,4 '	«1,5 )
	• («1+1,0 > «1+1,1 > «1+1,2 >	«i+l,3 1	«1+1,4 > «1+1,5)
T_i+2	(«1+2,0 ' «1+2,1 > «1+2,2 :	' «1+2,3	’ ^i+2,4 ’ ^Ui-r2,i

unde i = 1, 2,n-2 iar n este numărul total de puncte de pe curbă luate în considerare.

Valorile u_l0 , u_{M 0} , u_{i+2 0} provin din curba a*, valorile , u_i+2} provin din curba a_y, valorile m_/2 , »,₊₁₂ , m_/+2>2 provin din curba b_x, valorile w_f3 , m.₊₁₃ , m,.₊₂₃ provin din curba b_y, valorile w, ₄ , w_j+14 , «,_{+2 4} provin din curba dx iar valorile m_{; 5} , w_/+15 , w,.₊₂₅ provin din curba d_y.

Determinăm unghiul al vectorului TJm cu vectorul T_/+1T₍₊₂.după cum urmează:

Calculăm mai întăi două valori Si și s₂ cu formulele:

$1= Κ1,0~^Μ;,θ)*(^₊2,0~»<₊1,θ) +

Kl.l «..l)* («1,2.1 «1,1,1) + («,„,2 “«1,2) *(«1,2,2 -W/₊l,2) ⁺ («1+1,3 ~ «ΐΏ *(«1+2,3 «1+1,3) + («1,1.4 «1,4) *(«1+2,4 ·₊1.4) + («1+1,5 “«1,5) * («1+2,5 ~ ^Ui+l,s) ^S2 ^- ((«1+1,0 ~ «i,o) + («1+1,1 ^- «i,l) + («1+1,2 ^— «1,2) + («1+1,3 ~ «/,3) + («1+1,4 ^— + («1+1,5 «1,5 ) ) ( («1+2,0 ^_ «1+1,o) + («1+2,1 ~ «1+1,1 ) + («1+2,2 ^_ «i+1,2) + («1+2,3 «1+1,3 )^{2 +} («1+2,4 “ ^Wi+1,4 ) + («1+2,5 «1+1,5) )

Dacă s₂ # O și Si >= O, atunci p, - arccosțs, /^) ·

Dacă s₂ # O și Si < O atunci p, = π + arccosOi /^) ·

Dacă s₂ = O atunci p, = 0.

Determinăm acum codul c₍ al invariantului /

Ci = pi / (2 * π I S_r) ^- 2 0 0 9 - 0 0 8 67-2 6 -10- 2009 fi unde valoarea S_r se determină experimental (de exemplu poate fi S_f - 7).

A doua etapă este o etapă de ponderare a invarianților.

Deoarece un invariant este definit pe baza a 3 puncte consecutive de pe curbă Ti, T+1, T_i+2, se va considera „lungimea invariantului” L, (i = 1, 2,..., n-2) ca fiind:

A ~ ^(^Wi+l,0 ^{— W}i,o) ⁺ (^Mî+l,l + (^Wi+1,2 ^{_ +} (^Wi+1,3 ~ ^W/,3 ) (^M/+l,4 ^{— W}i,4 ) ⁺ (^W/+l,5 ^{_ M}f,s) =

-J(^W'+2,0 ^{_ M};=l,o) ⁺ (^Mi+2,1 ~ ⁺ (^M/+2,2 ^{_ M}i+1,2 ) ⁺ (^Mi+2,3 “ ^Wi+1,3 ) (^Wi+2,4 “ ^M/+l,4 ) ⁺ (^M/+2,5 ~ ^Mi+I,5 )

Definim L_t ca fiind o lungime totală de referință și o calculăm astfel:

ί'=η-2 = Σ4

Se stabilește acum ponderea w, a fiecărui invariant ca fiind raportul între lungimea L; a invariantului și lungimea de referință L_r:

Wi = Li/L_r

Fiecare invariant va fi reprezentat deci prin perechea (c,, wî) care pot fi împachetate intr-un singur cod C₍ sub forma:

Ci = o, + Wi*S unde S e o valoare mai mare decât cel mai mare c, (de exemplu se ia S = 32768).

Metoda SRA8 este analogă cu metoda SRA7 dar lucrează doar în patru dimensiuni date de a_x, a_y, b_x, b_y.

Prin metodele SRA3, SRA5, SRA7, SRA8, semnalele de intrare se traduc în șiruri de invarianți, fiecare invariant având o anumită pondere (cost). A compara două semnături, în funcție de algoritmul repectiv, înseamnă a afla distanța între două șiruri de simboluri, aparținând celor două semnături care se compară. Pentru a calcula această distanța se consideră că cel mai potrivit algoritm este distanța Levenshtein. în final, dacă rezultatul (distanța Levenshtein) este D, atunci distanța luată în considerare (normată) d va fi:

. ,D « 1 y—iy-i ^cos/,. -l-^cos^.

'j unde cost, = w,·, și costj = w₇, reprezintă costurile invarianților celor două componente.

Claims

Revendicări

1. Sistem pentru achiziția și procesarea de informații asociate semnăturii olografe dinamice realizată pe suport din hârtie de scris sau pe orice suport cu textura similară, ce are tipărit un pattern cvasiuriiform, sistemul cuprinzând un pix electronic (1), prevăzut cu două grupuri de senzori inerțiali MEMS (A),(B) de accelerație, pentru captarea informațiilor cinetice și a informațiilor privind microvibrațiile de contact cu suportul, integrat într-un calculator personal (2) pentru achiziția și procesarea semnalelor asociate semnăturilor, ce poate fi conectat în rețea, împreună cu alte calculatoare personale (2) ce au conectate ca periferic câte un pix electronic (1), caracterizat prin aceea că pixul electronic (1) are incluse în componența sa :

- un senzor autoreferențial de navigare optică (ONS), pentru captarea seriei de perechi de date (dx, dy), ca deplasări momentane necesare reconstituirii traiectoriei pixului și care împreună cu informațiile de natură cinetică (ax,ay, bx, by) captate de setul de senzori inerțiali MEMS (A) și (B), constituie informații de intrare în calculatorul personal (2) pentru procesare prin fuziune senzorială, cât și pentru realizarea condițiilor de prelevare a informațiilor din perspectiva reprezentării psihomotrice și senzoriale a utilizatorului pixului,

- un LED în infraroșu (IR) pentru iluminarea patternului,

- o lentilă (L) de focalizare și proiecție a imaginii curente a patternului pe aria de sensibilitate a unui senzor de navigare optică (ONS), poziționată astfel încât proiecția imaginii unei regiuni a patternului să se realizeze pe aria de sensibilitate a senzorului și prin aceea că, condiția de sincronism spațio-temporal, necesară achiziției prin fuziune senzorială a celor două categori de date: dx, dy, de natură grafică și a accelerațiilor ax ,ay, bx, by, este realizată prin:

- cvasialinierea topologică axială a celor 3 origini ale axelor de coordonate ale senzorilor MEMS (A și B) și senzorului de navigare optică (ONS) și a vârfului minei pixului (1), cvasialinierea topologică planparalelă a axelor de sensibilitate/coordonate, ale celor trei componente senzoriale MEMS (A), (B) și senzorului de navigare optică (ONS), cu planul de scriere (P) și prin eșantionarea informațiilor captate de senzori, cu o periodicitate constantă, cuprinsă în domeniul 1-8 mS, care asigură, prin frecvența ridicată, sincronismul în timp al achiziției detaliilor grafice și cinetice, achiziția fiind controlată de microcontrollerul de achiziție (μΟΑ) care transmite în timp real informațiile la calculatorul (2) ce găzduiește metodele χ-1 0 0 9 - 0 0 0 6 7 2 6 -10- 2009 algoritmice de vizualizare, de reconstituire a grosimii scrisului și de procesare și comparare; și prin aceea că

- în scopul prelevării informațiilor din perspectiva reprezentării psihomotrice și senzoriale a utilizatorului, setul de senzori MEMS (A), (B) și senzorul de navigare optică (ONS) integrați în unealta de scris mânuită de om, captează cele 6 semnale asociate ax, ay, bx, by, dx, dy în sisteme de coordonate autoreferențiale, repectiv propriile axe x, y de coordonate de sensibilitate.
2. Metodă pentru aprecierea autenticității semnăturii olografe dinamice caracterizată prin aceea că aceasta constă dintr-o fază de reconstituire caligrafică și vizualizare a grosimii scrisului și dintr-o fază de aplicare a unor conversii și comparări asupra semnalelor, ax, ay, bx, by, dx, dy asociate semnăturilor în vederea aprecierii autenticității acestora.
3. Metodă conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că, într-o primă etapă, pentru reconstituirea caligrafică a grosimii scrisului, se calculează traiectoria prin însumarea algebrică a seriilor de valori ale semnalelor dx, respectiv dy obținându-se coordonatele deplasărilor momentane captate de senzorul de navigare optică (ONS), traiectorie care este reprodusă grafic pe monitorul calculatorului (2); într-o a d o ua etapă, semnalele de accelerație digitizate a_x și a_y, provenite de la pix (1), sunt filtrate cu ajutorul unui filtru trece sus cu frecvența de tăiere de 150 Hz obținându-se două semnale c_x și c_y, pentru ale căror valori instantanee ale amplitudinilor; într-o a treia etapă, se calculează valoarea RMS pe un interval [n-i, n]de i valori consecutive stabilit experimental și deplasat incremental cu 1 după fiecare pas de calcul, obținându-se astfel semnalele v_x(n) și Vy(n), care, la rândul lor, sunt mediate aritmetic pentru fiecare pas incremental, rezultând un semnal m(n), proporțional cu grosimea scrisului, urmând ca într-o a patra etapă să se determine cazul în care se elimină din reprezentarea grafică inițială segmente de traiectorie, corespunzătoare grosimii zero, prin verificarea condiției prin care oricare din valorile v_x(n), v_y(n) sau k(») + k(»)

1,5 să fie mai mici decât un prag p determinat experimental, pentru care pixul nu este în contact cu suportul de scriere, realizându-se apoi asocierea informației de grosime la segmentele de traiectorie neeliminate, producând astfel interpretarea caligrafică a scrisului.
4. Metodă conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că, conversia unei curbe plane date prin puncte, într-o secvență de simboluri se realizează astfel încât fiecare simbol este calculat ca diferențe de pantă a două segmente consecutive și este ponderat ^-2 0 0 9 - 0 0 8 6/-2 6 -10- 2009 cu raportul dintre lungimea sementelor invariantului și lungimea tuturor segmentelor curbei.
5. Metodă conform revendicării 4, numită SRA3, caracterizată prin aceea că, cele două coordonate sunt semnalele produse de senzorul de navigare optică (ONS) adică deplasarea pe axa Ox detectată de senzorul de navigare optică (ONS) și deplasarea pe axa Oy a acestui senzor.
6. Metodă conform revendicării 4, numită SRA5, caracterizată prin aceea că, cele două coordonate sunt o dată proiecțiile accelerațiilor senzorului din punctul A pe două axe de coordonate iar altă dată sunt proiecțiile accelerațiilor senzorului din punctul B pe două axe de coordonate.
7. Metodă conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că, conversia unei curbe date prin puncte cu șase coordonate, într-o secvență de simboluri se realizează astfel încât fiecare simbol este calculat ca diferențe de pantă a două segmente consecutive în spațiul cu șase dimensiuni și este ponderat cu raportul dintre lungimea segmentelor invariantului în spațiul cu șase dimensiuni și lungimea tuturor segmentelor curbei în spațiul cu șase dimensiuni.
8. Metodă conform revendicării 7, numită SRA7, caracterizată prin aceea că, cele șase coordonate sunt proiecția pe axa Ox a accelerației senzorului din punctul A, proiecția pe axa Oy a accelerației senzorului din punctul A, proiecția pe axa Ox a accelerației senzorului din punctul B, proiecția pe axa OY a accelerației senzorului din punctul B, deplasarea pe axa Ox detectată de senzorul de navigare optică (ONS) și deplasarea pe axa Oy a acestui senzor.
9. Metodă conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că, conversia unei curbe date prin puncte cu patru coordonate, într-o secvență de simboluri se realizează astfel încât fiecare simbol este calculat ca diferențe de pantă a două segmente consecutive în spațiul cu patru dimensiuni și este ponderat cu raportul dintre lungimea segmentelor invariantului în spațiul cu patru dimensiuni și lungimea tuturor segmentelor curbei în spațiul cu patru dimensiuni.
10. Metodă conform revendicării 9, numită SRA8, caracterizată prin aceea că, cele patru coordonate sunt proiecția pe axa Ox a accelerației senzorului din punctul A, proiecția pe axa Oy a accelerației senzorului din punctul A, proiecția pe axa Ox a accelerației senzorului din punctul B și proiecția pe axa Oy a accelerației senzorului din punctul B.