RU2160466C2 - Method for biometric identification of person using palm and palm image generation device which implements said method - Google Patents
Method for biometric identification of person using palm and palm image generation device which implements said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2160466C2 RU2160466C2 RU97116029A RU97116029A RU2160466C2 RU 2160466 C2 RU2160466 C2 RU 2160466C2 RU 97116029 A RU97116029 A RU 97116029A RU 97116029 A RU97116029 A RU 97116029A RU 2160466 C2 RU2160466 C2 RU 2160466C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hand
- mirror
- receiver
- substrate
- luminance signal
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение предназначено для биометрической идентификации личности по характерным параметрам кисти руки человека и может быть применено в пропускных системах для идентификации, например, при ограниченном доступе к какому-либо объекту, как в банках, в секретных учреждениях и т.п. The invention is intended for biometric identification of a person by characteristic parameters of a person’s hand and can be used in access systems for identification, for example, with limited access to an object, such as in banks, in secret institutions, etc.
По патенту США N 5335288 от 02.08.1994 г. известен способ биометрической идентификации личности, по которому поочередно принимают два яркостных сигнала, первый - яркостный сигнал, соответствующий изображению кисти руки в плане, второй - яркостный сигнал, соответствующий, в зависимости от конкретной реализации способа, либо изображению тени кисти руки на отражающей подложке при освещении кисти руки под углом, либо изображению частей кисти руки, освещенных под углом узконаправленным пучком света. Затем указанные яркостные сигналы преобразуют в два электрических сигнала, соответствующих изображению кисти руки при нулевом уровне яркости, которые используют в качестве информативных. При этом формируют сначала архивный набор идентификационных параметров, а после запоминания архивного набора проводят идентификацию человека путем тестирования. При тестировании для принятия решения на основе выбранных критериев производится сравнение рабочего набора идентификационных параметров, который формируют аналогично архивному набору, с архивным набором, хранящимся в памяти. According to US patent N 5335288 of 08/02/1994, a method for biometric identification of a person is known, according to which two luminance signals are received in turn, the first is the luminance signal corresponding to the image of the hand in the plan, the second is the luminance signal corresponding, depending on the particular implementation of the method or to the image of the shadow of the hand on a reflective substrate when illuminating the hand at an angle, or to the image of the parts of the hand illuminated at an angle by a narrow beam of light. Then, these luminance signals are converted into two electrical signals corresponding to the image of the hand at zero brightness level, which are used as informative ones. In this case, an archival set of identification parameters is formed first, and after storing the archive set, a person is identified by testing. When testing to make a decision on the basis of the selected criteria, the working set of identification parameters is compared, which is formed similarly to the archive set, with the archive set stored in memory.
Известен способ идентификации личности на основе измерений характерных размеров кисти руки (патент США N 4720869 от 19.01.1988 г.), который основан на поочередном приеме первого и второго яркостных сигналов, соответствующих изображениям кисти руки в плане и под углом при нулевом уровне яркости. Яркостный сигнал формируют при освещении кисти руки, расположенной на прозрачной подложке между источником света и приемником яркостного сигнала. Прием двух яркостных сигналов, соответствующих изображению кисти руки в плане и под углом, производится для избежания ошибок в идентификации, связанных с изменениями, вносимыми в силуэт кисти руки длиной ногтей, украшениями, величиной давления руки на подложку. Указанные яркостные сигналы преобразуют соответственно в первый и второй электрические сигналы и формируют архивный набор идентификационных параметров. Способ так же, как и описанный выше, предусматривает тестирование. При тестировании первый и второй электрические сигналы используют в качестве информативных для формирования рабочего набора идентификационных параметров, который сравнивают с архивным набором идентификационных параметров, хранящимся в памяти, для принятия решения на основе предопределенных критериев. A known method of identifying a person based on measurements of the characteristic dimensions of the hand (US patent N 4720869 from 01/19/1988), which is based on the alternate reception of the first and second luminance signals corresponding to the images of the hand in plan and at an angle at a zero level of brightness. A brightness signal is formed by illuminating a hand located on a transparent substrate between the light source and the luminance signal receiver. Two luminance signals corresponding to the image of the hand in plan and at an angle are received in order to avoid identification errors associated with changes made to the silhouette of the hand by the length of the nails, jewelry, and the amount of hand pressure on the substrate. These luminance signals are converted respectively into the first and second electrical signals and form an archive set of identification parameters. The method, as described above, involves testing. During testing, the first and second electrical signals are used as informative ones to form a working set of identification parameters, which is compared with an archived set of identification parameters stored in memory, for making decisions based on predefined criteria.
Недостатком описанных способов является то, что поочередный прием двух яркостных сигналов увеличивает время, необходимое для получения изображения, и, соответственно, время, в течение которого кисть руки идентифицируемого лица должна оставаться неподвижной. Кроме того, в обоих способах при использовании в качестве информативного сигнала электрического сигнала, соответствующего изображению кисти руки при нулевом уровне яркости, а именно, по патенту США N 5335288 - изображению тени кисти руки на отражающей подложке, а по патенту США N 4720869 - силуэту кисти руки на прозрачной подложке, теряется часть информации, связанная с формой поверхности кисти руки идентифицируемого человека, что не обеспечивает достаточной достоверности идентификации. The disadvantage of the described methods is that the alternate reception of two luminance signals increases the time required to obtain an image, and, accordingly, the time during which the hand of the identifiable person must remain stationary. In addition, in both methods, when using an electric signal as an informative signal corresponding to the image of the hand at zero brightness level, namely, according to US patent N 5335288 - the image of the shadow of the hand on a reflective substrate, and according to US patent N 4720869 - silhouette of the brush hands on a transparent substrate, the part of information associated with the surface shape of the hand of an identifiable person’s hand is lost, which does not provide sufficient identification accuracy.
Ближайшим аналогом заявленного способа является способ биометрической идентификации личности (патент США N 5073950 от 17.12.1991 г.), основанный на измерениях параметров пальцев руки, включающий прием яркостного сигнала, соответствующего полутоновому изображению кисти руки, расположенной на темной поглощающей подложке, преобразование его в электрический сигнал, соответствующий изображению кисти руки в плане при нулевом уровне яркости, формирование набора архивных идентификационных параметров кисти руки человека на основе информации, содержащейся в указанном сигнале, и тестирование. Тестирование предусматривает прием яркостного сигнала, соответствующего изображению кисти руки идентифицируемого лица, преобразование его в электрический сигнал, соответствующий изображению кисти руки при нулевом уровне яркости, который используют в качестве информативного для формирования рабочего набора идентификационных параметров, сравнение этого набора с набором архивных идентификационных параметров, хранящимся в памяти, и принятие решения на основе предопределенных критериев. The closest analogue of the claimed method is a method of biometric identification of a person (US patent N 5073950 dated 12/17/1991), based on measurements of the parameters of the fingers of the hand, including the reception of a brightness signal corresponding to a grayscale image of the hand located on a dark absorbent substrate, converting it into electrical a signal corresponding to the image of the hand in the plan at zero brightness, the formation of a set of archival identification parameters of the human hand based on information, content scheysya in said signal, and testing. Testing involves receiving a brightness signal corresponding to the image of the hand of an identifiable person, converting it into an electrical signal corresponding to the image of the hand at a zero brightness level, which is used as an information set for generating a working set of identification parameters, comparing this set with a set of archived identification parameters stored in memory, and decision making based on predefined criteria.
Недостатком данного способа является то, что, хотя в принимаемом яркостном сигнале и содержится информация, связанная с формой поверхности кисти руки идентифицируемого человека, эта информация не используется для формирования как архивного, так и рабочего набора идентификационных параметров, поскольку данные наборы формируются на основе изображения кисти руки в плане только при нулевом уровне яркости. Это приводит к недостаточной достоверности идентификации из-за низкой информативности набора идентификационных параметров. The disadvantage of this method is that, although the received luminance signal contains information related to the shape of the hand surface of an identifiable person’s hand, this information is not used to form both an archive and a working set of identification parameters, since these sets are formed on the basis of the brush image hands in plan only at zero brightness level. This leads to insufficient identification reliability due to the low information content of the set of identification parameters.
По патенту США N 4206441 от 03.06.1980 г. известен формирователь изображения кисти руки, включенный в устройство идентификации по параметрам контура пальцев руки человека, содержащий прозрачную подложку для размещения кисти руки, источник света, расположенный под подложкой, и приемник яркостного сигнала, например видеокамеру, для получения изображения кисти руки в плане. Недостатком формирователя является то, что из-за расположения кисти руки между источником света и видеокамерой при использовании его в способе биометрической идентификации личности он позволяет сформировать изображение кисти руки только в виде силуэта. According to US patent N 4206441 dated 06/03/1980, a hand imager is known that is included in an identification device according to the parameters of the human fingers, containing a transparent substrate for accommodating the hand, a light source located under the substrate, and a luminance signal receiver, such as a video camera , to obtain the image of the hand in the plan. The disadvantage of the shaper is that due to the location of the hand between the light source and the video camera, when used in the biometric identification method, it allows you to create the image of the hand only in the form of a silhouette.
Известен формирователь изображения кисти руки, включенный в устройство идентификации личности по параметрам кисти руки (Патент США N 4720869 от 19.01.1988 г.), выполненный с возможностью получения изображений кисти руки в плане и под углом, благодаря чему становится возможным получить данные о толщине пальцев, что повышает достоверность идентификации за счет повышения, по сравнению с вышеописанным аналогом, информативности выходного сигнала. Формирователь содержит источник света, прозрачную подложку для размещения руки, первую систему линз, первое параболическое зеркало, вторую систему линз, второе параболическое зеркало и приемник яркостного сигнала. При этом источник света, подложка для размещения кисти руки, первая система линз, первое параболическое зеркало и приемник яркостного сигнала оптически связаны по ходу первого луча, соответствующего изображению кисти руки в плане, а источник света, подложка для размещения кисти руки, вторая система линз, второе параболическое зеркало и приемник яркостного сигнала оптически связаны по ходу второго луча, соответствующего изображению кисти руки под углом. В частном случае устройство содержит только первое параболическое зеркало, при этом ход первого луча остается прежним, а по ходу второго луча между второй системой линз и первым параболическим зеркалом размещено дополнительное зеркало, выполняющее функцию второго параболического зеркала. Приемник яркостного сигнала окружен сканирующим барабаном, имеющим щели для попадания света на приемник; качание барабана обеспечивает попеременный прием первого и второго лучей. Недостатком данного формирователя является то, что в формирователе, прием двух яркостных сигналов осуществляется попеременно одним приемником, что увеличивает время, необходимое для формирования изображения, и, соответственно, время, в течение которого кисть руки идентифицируемого лица должна оставаться на подложке неподвижной. К недостаткам также относится необходимость использования для фокусировки света цилиндрических и параболических зеркал, что значительно усложняет устройство. Недостатком формирователя является также то, что из-за расположения кисти руки между источником света и приемником яркостного сигнала при использовании его в способе биометрической идентификации личности он позволяет сформировать изображение кисти руки только в виде силуэта. Known imaging device for the hand of the hand included in the device for identifying the person according to the parameters of the hand (US Patent N 4720869 from 01/19/1988), made with the possibility of obtaining images of the hand in plan and at an angle, making it possible to obtain data on the thickness of the fingers that increases the reliability of identification by increasing, in comparison with the above analogue, the information content of the output signal. The shaper comprises a light source, a transparent substrate for accommodating the arm, a first lens system, a first parabolic mirror, a second lens system, a second parabolic mirror and a luminance signal receiver. In this case, the light source, the substrate for accommodating the hand, the first lens system, the first parabolic mirror and the luminance signal receiver are optically connected along the first beam corresponding to the image of the hand in the plan, and the light source, the substrate for accommodating the hand, the second lens system, the second parabolic mirror and the luminance signal receiver are optically coupled along the second beam corresponding to the image of the hand at an angle. In the particular case, the device contains only the first parabolic mirror, while the course of the first beam remains the same, and along the course of the second beam between the second lens system and the first parabolic mirror an additional mirror is placed that performs the function of the second parabolic mirror. The receiver of the luminance signal is surrounded by a scanning drum having slots for light to enter the receiver; rocking the drum provides alternate reception of the first and second rays. The disadvantage of this shaper is that in the shaper, the reception of two brightness signals is carried out alternately by one receiver, which increases the time required for image formation, and, accordingly, the time during which the hand of the identified person should remain stationary on the substrate. The disadvantages also include the need to use for focusing light cylindrical and parabolic mirrors, which greatly complicates the device. The drawback of the shaper is also that due to the location of the hand between the light source and the receiver of the luminance signal when using it in the method of biometric identification of a person, it allows you to create an image of the hand only in the form of a silhouette.
Известен формирователь изображения кисти руки, входящий в устройство для биометрической идентификации, основанной на измерениях геометрических параметров кисти руки (патент США N 5335288 от 02.08.1994 г.). Формирователь выполнен с возможностью определения высоты пальцев над подложкой за счет формирования двух яркостных сигналов, соответствующих изображениям при освещении кисти руки сверху и под углом, и включает отражающую свет подложку для размещения кисти руки, источник света и два приемника соответствующих яркостных сигналов. Подложка выполнена из отражающего свет материала для выделения на ней тени кисти руки при приеме яркостного сигнала, соответствующего изображению при освещении кисти руки под углом. В конкретной реализации формирователь содержит один приемник яркостного сигнала (видеокамеру), при этом яркостные сигналы принимаются поочередно. Поскольку при малых габаритах формирователя угол зрения, под которым видеокамерой воспринимается яркостный сигнал, соответствующий тени кисти руки на подложке, недостаточно мал, подложка снабжена фиксаторами положения кисти руки и направления пальцев в целях устранения влияния на повторяемость и полноту формируемого видеокамерой изображения как ориентации кисти и пальцев руки, так и смещения кисти руки в целом на подложке. Known imaging device for the hand, included in the device for biometric identification based on measurements of the geometric parameters of the hand (US patent N 5335288 from 02/08/1994). The shaper is configured to determine the height of the fingers above the substrate by generating two luminance signals corresponding to the images when the wrist is illuminated from above and at an angle, and includes a light reflecting substrate to accommodate the wrist, a light source and two receivers of corresponding luminance signals. The substrate is made of light-reflecting material to highlight the shadow of the hand on it when receiving a brightness signal corresponding to the image when lighting the hand at an angle. In a specific implementation, the driver comprises one luminance signal receiver (video camera), wherein luminance signals are received alternately. Since for small dimensions of the imaging unit, the angle of view under which the brightness signal corresponding to the shadow of the hand on the substrate is perceived by the video camera is not small enough, the substrate is equipped with latches for the position of the hand and the direction of the fingers in order to eliminate the effect on the repeatability and completeness of the image formed by the video camera as the orientation of the brush and fingers hands, and the displacement of the hand in general on the substrate.
Недостатком данного формирователя является то, что фиксаторы, выполненные в расчете на стандартные средние размеры кисти руки, не обеспечивают достаточно однообразного положения на подложке кисти руки любых размеров и очертаний, что приводит к недостаточно достоверной идентификации. Кроме того, введение в формирователь фиксаторов не позволяет идентифицируемому лицу произвольно размещать кисть руки на подложке, и требуется дополнительное время для правильного размещения кисти руки на подложке с фиксаторами, что вызывает у части пользователей неприятные ощущения. Недостатком формирователя является также то, что при использовании его в способе биометрической идентификации личности он позволяет сформировать только изображение тени кисти руки. The disadvantage of this shaper is that the latches, designed for standard average sizes of the hand, do not provide a fairly uniform position on the substrate of the hand of any size and shape, which leads to insufficiently reliable identification. In addition, the introduction of fixators into the shaper does not allow the identifiable person to arbitrarily place the hand on the substrate, and additional time is required for the correct placement of the hand on the substrate with the latches, which causes unpleasant sensations for some users. The disadvantage of the shaper is that when using it in the method of biometric identification of a person, it allows you to form only an image of the shadow of the wrist.
Ближайшим аналогом разработанного технического решения по наибольшему числу сходных существенных признаков является формирователь изображения кисти руки, который входит в устройство для идентификации личности, основанной на измерениях параметров пальцев руки (патент США N 5073950 от 17.12.1991 г. ). Формирователь предназначен для формирования изображения кисти руки в плане при нулевом уровне яркости и содержит подложку для размещения кисти руки, источник света, зеркало и приемник яркостного сигнала, при этом источник света, подложка, зеркало и приемник оптически связаны по ходу луча. В качестве приемника яркостного сигнала может быть использована видеокамера или матрица фотоприемников. В одной из конкретных реализаций, в которой подложка выполнена поглощающей свет, а источник света расположен над ней, в выходном сигнале формирователя содержится информация о полутоновом изображении кисти руки, которая не используется при идентификации. The closest analogue to the developed technical solution for the largest number of similar essential features is the hand imager, which is included in the device for identifying a person based on measurements of the parameters of the fingers (US patent N 5073950 from 12/17/1991). The shaper is designed to form a hand image in plan at a zero level of brightness and contains a substrate for placing the hand, a light source, a mirror and a receiver of the luminance signal, while the light source, substrate, mirror and receiver are optically coupled along the beam. As a receiver of the luminance signal, a video camera or an array of photodetectors can be used. In one specific implementation, in which the substrate is absorbing light and the light source is located above it, the output signal of the shaper contains information about the grayscale image of the hand, which is not used for identification.
Однако в данном формирователе для устранения влияния на повторяемость изображения как произвольной ориентации кисти и пальцев руки, так и смещения кисти руки в целом на подложке необходимо уменьшать угол зрения, под которым на приемник падает яркостный сигнал, соответствующий изображению кисти руки, что возможно только при увеличении габаритов формирователя. Недостатком ближайшего аналога (так же как и всех описанных выше формирователей) является также то, что в нем приемник яркостного сигнала не защищен от попадания света от внешних источников, что отрицательно сказывается на контрастности, а следовательно и информативности формируемого изображения. However, in this shaper, in order to eliminate the effect on the repeatability of the image of both the arbitrary orientation of the hand and fingers, and the displacement of the hand as a whole on the substrate, it is necessary to reduce the angle of view at which the brightness signal corresponding to the image of the hand falls onto the receiver, which is possible only with an increase shaper dimensions. The disadvantage of the closest analogue (as well as of all the shapers described above) is also that the receiver of the luminance signal is not protected from light from external sources, which negatively affects the contrast, and therefore the information content of the generated image.
Таким образом, задачей, на решение которой направлена предложенная группа изобретений, является разработка способа биометрической идентификации личности и формирователя изображения кисти руки для его осуществления, которые отличаются улучшенными эксплуатационными характеристиками. Этими эксплуатационными характеристиками являются: в разработанном способе - повышенная достоверность идентификации по параметрам изображения кисти руки за счет повышения информативности набора идентификационных параметров, а в разработанном формирователе - высокая повторяемость и полнота формируемого полутонового изображения при заданных габаритах формирователя и сокращении времени измерения, а также удобство использования разработанных технических решений. Thus, the task to which the proposed group of inventions is directed is to develop a method for biometric identification of a person and an imager of a hand for its implementation, which differ in improved operational characteristics. These operational characteristics are: in the developed method - increased reliability of identification by the image parameters of the hand due to the increase in the information content of the set of identification parameters, and in the developed shaper - high repeatability and completeness of the generated grayscale image for the given dimensions of the shaper and reduction of measurement time, as well as ease of use developed technical solutions.
Сущность разработанного способа биометрической идентификации личности по кисти руки состоит в том, что он, так же, как ближайший аналог, основан на приеме яркостного сигнала, соответствующего полутоновому изображению кисти руки, преобразовании его в электрический сигнал, соответствующий изображению кисти руки при заданном уровне яркости, формировании архивного набора идентификационных параметров, при этом электрический сигнал используют в качестве информативного, запоминании архивного набора идентификационных параметров с последующим тестированием. Тестирование осуществляют путем приема яркостного сигнала, соответствующего полутоновому изображению кисти руки, преобразования его в электрический сигнал, соответствующий изображению кисти руки при заданном уровне яркости, формирования рабочего набора идентификационных параметров, при этом электрический сигнал используют в качестве информативного, и сравнения рабочего набора идентификационных параметров с архивным набором идентификационных параметров, хранящимся в памяти. Затем на основе предопределенных критериев принимают решение об идентификации. The essence of the developed method for biometric identification of the person by the hand consists in the fact that it, like the closest analogue, is based on the reception of a brightness signal corresponding to a grayscale image of the hand, converting it into an electrical signal corresponding to the image of the hand at a given brightness level, the formation of an archive set of identification parameters, while the electrical signal is used as an informative, memorization of the archive set of identification parameters followed conductive testing. Testing is carried out by receiving a brightness signal corresponding to a grayscale image of the hand, converting it into an electrical signal corresponding to the image of the hand at a given brightness level, forming a working set of identification parameters, while the electric signal is used as an informative one, and comparing the working set of identification parameters with archive set of identification parameters stored in memory. Then, based on predefined criteria, a decision is made on identification.
Новым в способе является то, что для формирования архивного и рабочего наборов идентификационных параметров яркостный сигнал, соответствующий полутоновому изображению кисти руки, преобразуют в N(N-натуральное число) дополнительных электрических сигналов, соответствующих изображениям кисти руки при N соответствующих заданных уровнях яркости, и используют указанные дополнительные сигналы в качестве информативных. New in the method is that for the formation of the archive and working sets of identification parameters, the luminance signal corresponding to the grayscale image of the hand is converted into N (N-natural number) additional electrical signals corresponding to images of the hand at N corresponding given brightness levels, and use these additional signals as informative.
Сущность разработанного формирователя изображения руки для биометрической идентификации личности состоит в том, что он так же, как и ближайший аналог, содержит корпус, в котором установлены оптически связанные источник света, подложка для размещения кисти руки, выполненная из поглощающего свет материала, и оптически связанные с подложкой по ходу первого луча первое зеркало и первый приемник яркостного сигнала, выход которого является первым выходом формирователя. The essence of the developed imager of the hand for biometric identification of the person consists in the fact that it, like the closest analogue, contains a housing in which optically coupled light source is installed, a substrate for accommodating the hand, made of light-absorbing material, and optically coupled to the substrate along the first beam, the first mirror and the first receiver of the brightness signal, the output of which is the first output of the driver.
Новым в формирователе является то, что в него дополнительно введено второе зеркало, установленное по ходу первого луча между первым зеркалом и первым приемником яркостного сигнала. What is new in the shaper is that a second mirror is additionally introduced into it, which is installed along the first beam between the first mirror and the first receiver of the brightness signal.
В частном случае корпус содержит по меньшей мере первую боковую стенку, ширина которой приблизительно равна характерной длине кисти руки, при этом первый приемник яркостного сигнала размещен между первой боковой стенкой и подложкой для размещения кисти руки. In a particular case, the housing contains at least a first side wall, the width of which is approximately equal to the characteristic length of the hand, while the first receiver of the luminance signal is placed between the first side wall and the substrate to accommodate the hand.
В другом частном случае в корпусе дополнительно установлен второй приемник яркостного сигнала, выход которого является вторым выходом формирователя. In another particular case, a second luminance signal receiver is additionally installed in the housing, the output of which is the second output of the driver.
В другом частном случае в формирователь введено третье зеркало, при этом подложка для размещения кисти руки, первое зеркало, третье зеркало и второй приемник яркостного сигнала последовательно оптически связаны по ходу второго луча. In another particular case, a third mirror is introduced into the shaper, with the substrate for accommodating the hand, the first mirror, the third mirror, and the second receiver of the luminance signal being sequentially optically coupled along the second beam.
В другом частном случае в формирователь введено четвертое зеркало, при этом подложка для размещения кисти руки, четвертое зеркало и второй приемник яркостного сигнала последовательно оптически связаны по ходу третьего луча. In another particular case, a fourth mirror is introduced into the shaper, while the substrate for accommodating the hand, the fourth mirror, and the second luminance signal receiver are sequentially optically coupled along the third beam.
В конкретной реализации в формирователь введено пятое зеркало, установленное по ходу третьего луча между четвертым зеркалом и вторым приемником яркостного сигнала. In a specific implementation, a fifth mirror is introduced into the driver, mounted along the third beam between the fourth mirror and the second luminance signal receiver.
В другой конкретной реализации корпус содержит вторую боковую стенку, ширина которой приблизительно равна характерной длине кисти руки, а второй приемник яркостного сигнала размещен между второй боковой стенкой и подложкой для размещения кисти руки. In another specific implementation, the housing comprises a second side wall, the width of which is approximately equal to the characteristic length of the hand, and a second luminance signal receiver is placed between the second side wall and the substrate for accommodating the hand.
Целесообразно второй приемник яркостного сигнала размещать симметрично первому относительно подложки для размещения кисти руки. It is advisable to place the second receiver of the luminance signal symmetrically to the first relative to the substrate to accommodate the hand.
Целесообразно выбрать диапазон частот отражения всех зеркал приблизительно совпадающим с диапазоном частот излучения источника света, а максимум излучения источника света - за пределами видимой области оптического диапазона частот. It is advisable to choose the range of reflection frequencies of all mirrors approximately coinciding with the frequency range of the radiation of the light source, and the maximum radiation of the light source is outside the visible region of the optical frequency range.
В заявленном способе биометрической идентификации личности для формирования как архивного, так и рабочего наборов идентификационных параметров используется полутоновое изображение кисти руки. Это реализуется преобразованием яркостного сигнала в N (N-натуральное число) дополнительных электрических сигналов, соответствующих изображениям кисти руки при N соответствующих заданных уровнях яркости, и использованием указанных дополнительных сигналов в качестве информативных. Кроме того, получение N информативных сигналов при однократном приеме яркостного сигнала сокращает время измерений. При этом повышается удобство использования способа, а также информативность набора идентификационных параметров, и, следовательно, достоверность идентификации. In the claimed method of biometric identification of a person, a halftone image of a hand is used to form both the archive and the working sets of identification parameters. This is realized by converting the luminance signal into N (N-natural number) additional electrical signals corresponding to hand images at N corresponding given brightness levels, and using these additional signals as informative ones. In addition, receiving N informative signals with a single reception of a luminance signal reduces the measurement time. This increases the usability of the method, as well as the information content of the set of identification parameters, and, therefore, the reliability of identification.
Введение в разработанный формирователь второго зеркала обеспечивает удлинение оптического пути от подложки до приемника яркостного сигнала. При заданных габаритах формирователя это уменьшает угол зрения приемника яркостного сигнала, при этом уменьшается влияние на повторяемость и полноту полутонового изображения кисти руки как нефиксированной ориентации кисти и пальцев руки, так и смещения кисти руки в целом на подложке. Введение в формирователь дополнительных зеркал усиливает указанный технический результат. При этом расположение кисти руки на подложке может быть произвольным, что позволяет избежать использования фиксаторов и связанных с ними неприятных ощущений. An introduction to the developed driver of the second mirror provides an extension of the optical path from the substrate to the receiver of the luminance signal. Given the dimensions of the shaper, this reduces the angle of view of the receiver of the luminance signal, while reducing the effect on the repeatability and completeness of the grayscale image of the wrist of the hand as an unfixed orientation of the wrist and fingers, and the displacement of the wrist as a whole on the substrate. Introduction to the shaper of additional mirrors enhances the specified technical result. At the same time, the location of the hand on the substrate can be arbitrary, which avoids the use of clamps and the associated unpleasant sensations.
Введение в формирователь боковых стенок, ширина которых приблизительно равна характерной длине кисти руки, определяет минимальную глубину корпуса, позволяя при этом полностью разместить кисть руки на подложке. Введение в формирователь второго приемника яркостного сигнала, позволяет принимать одновременно два яркостных сигнала, при однократном размещении на подложке кисти руки, что сокращает время измерений. Использование разработанного формирователя в разработанном способе повышает достоверность идентификации. Размещение первого и второго приемников яркостного сигнала между соответствующими боковыми стенками и подложкой для размещения кисти руки обеспечивает наиболее компактное размещение элементов внутри корпуса, усиливая указанный эффект. The introduction of side walls into the shaper, the width of which is approximately equal to the characteristic length of the hand, determines the minimum depth of the body, while allowing the hand to be fully placed on the substrate. Introduction to the shaper of the second receiver of the luminance signal allows you to simultaneously receive two luminance signals, with a single placement of the hand on the substrate, which reduces the measurement time. The use of the developed shaper in the developed method increases the reliability of identification. Placing the first and second luminance signal receivers between the respective side walls and the substrate for placing the hand provides the most compact placement of elements inside the case, enhancing the specified effect.
Приблизительное совпадение диапазона частот отражения зеркал с диапазоном частот излучения источника света защищает приемник яркостного сигнала от попадания света от внешних источников, излучающих в оптическом диапазоне, что повышает контрастность изображения, обеспечивая тем самым повышение информативности формируемого изображения. The approximate coincidence of the frequency range of the reflection of mirrors with the frequency range of the radiation of the light source protects the receiver of the luminance signal from light from external sources emitting in the optical range, which increases the contrast of the image, thereby increasing the information content of the generated image.
На фиг. 1 приведена одна из возможных структурных схем устройства, реализующего заявленный способ биометрической идентификации личности. In FIG. 1 shows one of the possible structural diagrams of a device that implements the claimed method of biometric identification of a person.
На фиг. 2 показана одна из возможных конкретных реализаций формирователя в соответствии с п.3 формулы изобретения. In FIG. 2 shows one of the possible specific implementations of the shaper in accordance with claim 3 of the claims.
На фиг. 3 показана одна из возможных конкретных реализаций формирователя в соответствии с п.5 формулы изобретения. In FIG. Figure 3 shows one of the possible specific implementations of the shaper in accordance with paragraph 5 of the claims.
На фиг. 4 показана одна из конкретных реализаций формирователя в соответствии с пп.7, 8, 9 формулы изобретения. In FIG. 4 shows one of the specific implementations of the shaper in accordance with
Устройство по фиг. 1 содержит формирователь 1 изображения кисти руки, выход которого связан по сигналу с входом бинаризатора 2, аналого-цифровой преобразователь 3, блок обработки 4, первый выход которого соединен с управляющим входом бинаризатора 2, второй выход с входом запоминающего устройства 5, а третий выход с первым входом блока сравнения 6, выход которого подключен к входу блока принятия решения 7. Выход бинаризатора 2 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 3, выход которого подключен к входу блока обработки 4. Выход запоминающего устройства 5 подключен к второму входу блока сравнения 6. The device of FIG. 1 contains an imager 1 of the image of the hand, the output of which is connected by a signal to the input of the binarizer 2, an analog-to-digital converter 3, the processing unit 4, the first output of which is connected to the control input of the binarizer 2, the second output with the input of the storage device 5, and the third output with the first input of the comparison unit 6, the output of which is connected to the input of the decision unit 7. The output of the binarizer 2 is connected to the input of the analog-to-digital converter 3, the output of which is connected to the input of the processing unit 4. The output of the storage device 5 connected to the second input of the comparison unit 6.
Формирователь по фиг. 2 содержит корпус 8, в котором установлен источник света 9, оптически связанный с подложкой 10 для размещения кисти руки, и оптически связанные с ней по ходу первого луча первое зеркало 11, второе зеркало 12 и первый приемник 13 яркостного сигнала. Выход первого приемника 13 является выходом формирователя. Формирователь содержит также первую боковую стенку 14, ширина которой приблизительно равна характерной длине кисти руки. The shaper of FIG. 2 comprises a
Формирователь по фиг. 3 содержит корпус 8 с первой боковой стенкой 14, в котором установлены оптически связанные источник света 9 и подложка 10 для размещения кисти руки, а также последовательно оптически связанные с ней по ходу первого луча первое зеркало 11, второе зеркало 12 и первый приемник 13. Формирователь также содержит второй приемник яркостного сигнала 15 и третье зеркало 16, при этом подложка 10, первое зеркало 11, третье зеркало 16 и второй приемник 15 последовательно оптически связаны по ходу второго луча. The shaper of FIG. 3 comprises a
Формирователь по фиг. 4 содержит корпус 8 с первой боковой стенкой 14 и второй боковой стенкой 17, в котором установлены оптически связанные источник света 9 и подложка 10 для размещения кисти руки, а также последовательно оптически связанные с ней по ходу первого луча первое зеркало 11, второе зеркало 12 и первый приемник 13. Формирователь содержит также второй приемник 15, четвертое зеркало 18 и пятое зеркало 19, при этом подложка 10, четвертое зеркало 18, пятое зеркало 19 и второй приемник 15 последовательно оптически связаны по ходу третьего луча. The shaper of FIG. 4 comprises a
В качестве формирователя 1, предназначенного для формирования полутонового изображения кисти руки, может быть использован заявленный формирователь или, например, формирователь, известный из патента США N 5073950 от 17.12.1991 г. As the shaper 1, intended for forming a grayscale image of the hand, the claimed shaper or, for example, the shaper known from US patent N 5073950 dated 12/17/1991 can be used.
Бинаризатор 2 представляет собой электронное пороговое устройство, предназначенное для преобразования непрерывного аналогового сигнала в двухуровневый сигнал по заданному порогу, и может быть изготовлен, например, на основе схем, изложенных в книге Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. - М.: Мир, 1985 г. Binarizer 2 is an electronic threshold device designed to convert a continuous analog signal into a two-level signal at a given threshold, and can be made, for example, based on the circuits described in the book by Horowitz P., Hill W. The art of circuitry. - M .: Mir, 1985
В качестве аналого-цифрового преобразователя 3 может быть использовано стандартное устройство (см., например, вышеупомянутую книгу Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники.). В частности, может быть использован АЦП фирмы Videoscan. As an analog-to-digital converter 3, a standard device can be used (see, for example, the aforementioned book by Horowitz P., Hill W. The Art of Circuit Engineering.). In particular, Videoscan ADCs can be used.
Блок обработки 4, запоминающее устройство 5, блок сравнения 6, блок принятия решений 7 могут быть сформированы на персональной ЭВМ по программе, составленной по алгоритмам, изложенным в книге В.Л.Генкин, Э.С.Москалев, И. Л. Ерош, Системы распознавания автоматизированных производств - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1988 г., а также в книге Дж.Ту, Р.Гонсалес, Принципы распознавания образов, - М.: Мир, 1978 г., и тем, которые известны из патентов США N 4720869 от 19.01.1988 г., N 4206441 от 03.06.1980 г. , N 5335288 от 02.08.1994 г., при этом приведенные в патентах алгоритмы применяются к электрическим сигналам, соответствующим изображению кисти руки при заданных уровнях яркости, так же, как в указанных патентах они применяются к электрическим сигналам, соответствующим изображению кисти руки при нулевом уровне яркости, т.е. к силуэту кисти руки. Processing unit 4, storage device 5, comparison unit 6, decision making unit 7 can be formed on a personal computer using a program compiled according to the algorithms described in the book by V.L. Genkin, E.S. Moskalev, I.L. Erosh, Recognition Systems for Automated Manufactures - L .: Engineering, Leningrad Branch, 1988, and also in the book by J. Tu, R. Gonzalez, Principles of Pattern Recognition, - M .: Mir, 1978, and those known from patents USA N 4720869 from 01/19/1988, N 4206441 from 06/03/1980, N 5335288 from 08/02/1994, while the algorithms cited in patents are changed to electrical signals corresponding to the image of the hand when predetermined brightness levels, as well as in the said patents, they are applicable to electrical signals corresponding to image brush arms at a zero level of brightness, i.e., to the silhouette of the hand.
В качестве источника света 9 может быть использован, например, один из светодиодов АЛ107А или АЛ115А с диапазоном излучения λ = 0,88-0,99 мкм, известных из книги Иванов В.И., Аксенов А.И., Юшин А.М. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. -М.: Энергоиздат, 1988 г. As the
Подложка 10 может быть выполнена из любого материала, имеющего коэффициент поглощения не менее 90%, например, она может быть покрыта черным бархатом. The
Зеркала 11, 12, 16, 18, 19 должны иметь диапазон отражения λ = 0,88-0,99 мкм и могут быть изготовлены по технологии, изложенной в ОСТ-3 1901-85.
В качестве приемника 13, так же как и приемника 15 может быть использована любая видеокамера, например, MTV261CM (Mintron). As the
Способ биометрической идентификации личности с помощью устройства по фиг. 1 и формирователя по фиг. 2 реализуется следующим образом. The method of biometric identification using the device of FIG. 1 and the former of FIG. 2 is implemented as follows.
Принимают яркостный сигнал, соответствующий полутоновому изображению кисти руки идентифицируемого лица. A luminance signal corresponding to a grayscale image of the hand of an identifiable person is received.
Для этого кисть идентифицируемого лица размещается на подложке 10 формирователя 1. Источник света 9 излучает пучок света, который падает на подложку 10 и размещенную на ней кисть руки. Затем пучок света, отразившись от кисти руки, поступает на первое зеркало 11 и на второе зеркало 12, направляющие пучок света по ходу первого луча на первый приемник 13. С помощью первого приемника 13 принимают яркостный сигнал, соответствующий полутоновому изображению кисти руки идентифицируемого лица. To do this, the brush of the identifiable person is placed on the
Преобразуют принятый яркостный сигнал в электрический сигнал, соответствующий изображению кисти руки при заданном уровне яркости. Для этого на выходе первого приемника 13 формируют электрический сигнал, соответствующий полутоновому изображению кисти руки. С помощью бинаризатора 2 этот сигнал преобразуют в электрический сигнал, соответствующий изображению кисти руки при первом заданном уровне яркости. При этом бинаризатор 2 формирует двухуровневый сигнал в соответствии с заданным порогом, соответствующим первому заданному уровню яркости. The received luminance signal is converted into an electrical signal corresponding to the image of the hand at a given brightness level. To do this, at the output of the
Затем принятый яркостный сигнал преобразуют в N (N-натуральное число) дополнительных электрических сигналов, соответствующих изображениям кисти руки при N соответствующих заданных уровнях яркости. Then, the received luminance signal is converted into N (N-natural number) additional electrical signals corresponding to images of the hand at N corresponding given brightness levels.
Для этого с первого выхода блока обработки 4 на управляющий вход бинаризатора 2 подают управляющий сигнал, изменяющий порог бинаризатора 2, и бинаризатор 2 формирует двухуровневый сигнал в соответствии с измененным порогом, соответствующим второму заданному уровню яркости. Преобразование яркостного сигнала в другие дополнительные электрические сигналы при соответствующих заданных уровнях яркости осуществляют аналогичным образом. To do this, from the first output of the processing unit 4, a control signal is applied to the control input of the binarizer 2, which changes the threshold of the binarizer 2, and the binarizer 2 generates a two-level signal in accordance with the changed threshold corresponding to the second predetermined brightness level. The conversion of the luminance signal into other additional electrical signals at the corresponding given brightness levels is carried out in a similar manner.
Формируют архивный набор идентификационных параметров, при этом электрические сигналы используют в качестве информативных. An archive set of identification parameters is formed, while electrical signals are used as informative ones.
Для этого электрические сигналы подают на вход аналого-цифрового преобразователя 3, обеспечивающего конвертацию аналогового сигнала на входе в цифровой сигнал на выходе. Оцифрованные электрические сигналы поступают на вход блока обработки 4, где по соответствующим алгоритмам осуществляется формирование архивного набора идентификационных параметров. For this, electrical signals are fed to the input of an analog-to-digital converter 3, which provides conversion of the analog signal at the input to a digital signal at the output. The digitized electrical signals are fed to the input of the processing unit 4, where, according to the appropriate algorithms, the archival set of identification parameters is formed.
Запоминают архивный набор идентификационных параметров с помощью запоминающего устройства 5, при этом информационный сигнал, соответствующий указанному набору, со второго выхода блока обработки 4 поступает на вход запоминающего устройства 5. The archive set of identification parameters is stored using the storage device 5, and the information signal corresponding to the specified set is supplied from the second output of the processing unit 4 to the input of the storage device 5.
Осуществляют тестирование путем формирования рабочего набора идентификационных параметров аналогично формированию архивного набора идентификационных параметров, при этом электрические сигналы с выхода бинаризатора 2 также используют в качестве информативных. Testing is carried out by forming a working set of identification parameters similar to the formation of an archive set of identification parameters, while the electrical signals from the output of the binarizer 2 are also used as informative ones.
Производят сравнение рабочего набора идентификационных параметров с архивным набором идентификационных параметров, хранящимся в памяти, с помощью блока сравнения 6. Comparison of the working set of identification parameters with the archive set of identification parameters stored in the memory using the comparison unit 6.
При этом сигнал с третьего выхода блока обработки 4 поступает на первый вход блока сравнения 6, а сигнал с выхода запоминающего устройства 5 поступает на второй вход блока сравнения 6. In this case, the signal from the third output of the processing unit 4 is supplied to the first input of the comparison unit 6, and the signal from the output of the storage device 5 is fed to the second input of the comparison unit 6.
Принимают решение об идентификации лица на основе предопределенных критериев. При этом по результатам сравнения архивного и рабочего наборов идентификационных параметров блок сравнения 6 формирует сигнал, поступающий на вход блока принятия решения 7, где на основе предопределенных критериев по соответствующему алгоритму осуществляется принятие решения. Decide on the identification of a person based on predefined criteria. In this case, according to the results of comparing the archive and working sets of identification parameters, the comparison unit 6 generates a signal received at the input of the decision unit 7, where, based on predefined criteria, a decision is made according to the corresponding algorithm.
Работа формирователя по фиг. 2 раскрыта при описании реализации способа. The operation of the former in FIG. 2 is disclosed in the description of the implementation of the method.
Формирователь изображения по фиг. 3 работает следующим образом. The image former of FIG. 3 works as follows.
Свет от источника света 9 распространяется по ходу первого луча и электрический сигнал, соответствующий полутоновому изображению кисти руки, формируется так же, как это происходит в формирователе по фиг. 2. Одновременно второй пучок от источника света 9 после отражения от кисти руки идентифицируемого лица поступает на первое зеркало 11, затем - на третье зеркало 16 и далее - на второй приемник 15 по ходу второго луча. На выходе второго приемника 15 формируется второй электрический сигнал, соответствующий полутоновому изображению кисти руки. При использовании формирователя по фиг. 3 в разработанном способе электрический сигнал с выхода второго приемника 15 используется для формирования наборов идентификационных параметров аналогично электрическому сигналу с выхода первого приемника 13. Light from the
В формирователе по фиг. 4 пучок света от источника света 9 распространяется по ходу первого луча и электрический сигнал, соответствующий полутоновому изображению кисти руки, формируется так же, как это происходит в формирователе по фиг. 2. Одновременно второй пучок света от источника света 9 после отражения от кисти руки идентифицируемого лица поступает на четвертое зеркало 18, затем - на пятое зеркало 19 и далее - на второй приемник 15 по ходу третьего луча. При этом на выходе второго приемника 15 также формируется электрический сигнал, соответствующий полутоновому изображению кисти руки. При использовании формирователя по фиг. 4 в разработанном способе электрический сигнал с выхода второго приемника 15 используется для формирования наборов идентификационных параметров аналогично электрическому сигналу с выхода первого приемника 13. In the former of FIG. 4, a beam of light from a
В конкретных реализациях формирователя по пп.6,7 введение третьего, четвертого и пятого зеркал 16, 18, 19, соответственно, позволяет получать полутоновое изображение, состоящее из нескольких изображений кисти руки. Яркостный сигнал принимается вторым приемником 15 под углами зрения, определяемыми ходом второго и третьего лучей при соответствующей установке зеркал 16, 18, 19. При этом изображения можно расположить в кадре так, чтобы они не перекрывались. Таким образом при однократном приеме яркостного сигнала повышается информативность электрического сигнала на выходе второго приемника. При использовании указанных конкретных реализаций формирователя по пп.6,7 в разработанном способе алгоритмы для формирования наборов идентификационных параметров применяются к электрическому сигналу с выхода второго приемника 15 так же, как и к электрическому сигналу с выхода первого приемника 13. In specific implementations of the shaper according to claims 6, 7, the introduction of the third, fourth and
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97116029A RU2160466C2 (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Method for biometric identification of person using palm and palm image generation device which implements said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97116029A RU2160466C2 (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Method for biometric identification of person using palm and palm image generation device which implements said method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97116029A RU97116029A (en) | 1999-07-10 |
| RU2160466C2 true RU2160466C2 (en) | 2000-12-10 |
Family
ID=20197489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97116029A RU2160466C2 (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Method for biometric identification of person using palm and palm image generation device which implements said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2160466C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005078641A1 (en) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Futronic Technology Company Ltd | Method for recognising a papillary pattern |
-
1997
- 1997-09-29 RU RU97116029A patent/RU2160466C2/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005078641A1 (en) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Futronic Technology Company Ltd | Method for recognising a papillary pattern |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5146102A (en) | Fingerprint image input apparatus including a cylindrical lens | |
| US5484994A (en) | Optical scanning head with improved resolution | |
| EP0137966B1 (en) | Optical device for detecting coded symbols | |
| TW412710B (en) | Compact illumination system for image scanner | |
| US4652750A (en) | Optical device for detecting coded symbols | |
| KR100429302B1 (en) | High contrast, low distortion optical acquisition system for image capturing | |
| US7161682B2 (en) | Method and device for optical navigation | |
| US5406060A (en) | Bar code reader for sensing at an acute angle | |
| US6829375B1 (en) | Fingerprint input apparatus | |
| US20060146175A1 (en) | Image capture module and image capture apparatus for inputting shape of object on three dimensional space | |
| US7227978B2 (en) | Image input device | |
| JPH1065882A (en) | Method for acquiring medium surface shape data | |
| US5196683A (en) | Bar code acquisition utilizing moire patterns | |
| US20060208170A1 (en) | Compact and low profile optical navigation device | |
| US6444969B2 (en) | Fingerprint sensor and method | |
| JPH0380282B2 (en) | ||
| RU2160466C2 (en) | Method for biometric identification of person using palm and palm image generation device which implements said method | |
| US20050012055A1 (en) | Optical method for detecting object | |
| EP1503275A2 (en) | Method and device for optical navigation | |
| KR100349832B1 (en) | Line scan type fingerprint input device | |
| JPH0628511A (en) | Image recognition apparatus and image detection method | |
| JP3941635B2 (en) | Fingerprint image input device | |
| KR100615540B1 (en) | Information terminal with fingerprint image acquistion device | |
| RU96123140A (en) | METHOD FOR IDENTIFICATION OF OBJECT AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF METHOD | |
| KR100734246B1 (en) | Optical pointing device with reflector |