RU2821145C1 - Method for biometric personal identification by hand parameters - Google Patents

Method for biometric personal identification by hand parameters Download PDF

Info

Publication number
RU2821145C1
RU2821145C1 RU2024100347A RU2024100347A RU2821145C1 RU 2821145 C1 RU2821145 C1 RU 2821145C1 RU 2024100347 A RU2024100347 A RU 2024100347A RU 2024100347 A RU2024100347 A RU 2024100347A RU 2821145 C1 RU2821145 C1 RU 2821145C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
points
sets
hand
person
differences
Prior art date
Application number
RU2024100347A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Викторович Шадрин
Юрий Алексеевич Скрябин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина"
Application granted granted Critical
Publication of RU2821145C1 publication Critical patent/RU2821145C1/en

Links

Abstract

FIELD: physics; pattern recognition.
SUBSTANCE: invention relates to pattern recognition. Disclosed is a method in which a reference image is recorded in a given scale and a given angle of the hand silhouette of a certain person with fingers apart, recording in the same scale and the same angle an image of the hand silhouette of the hand of the person to be identified with fingers apart, and after processing said registered images, their parameters are compared. Task is solved due to the fact that the shapes of the contours of the fingers are compared without any transformations. For quantitative estimation of contour difference the square of Euclidean distance is used.
EFFECT: invention makes it possible to reduce probability of incorrect decision making by identification device, id est reduce probability of missed intruder and false alarm.
10 cl, 4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к распознаванию образов, опознанию личности, индивидуальной регистрации входа и выхода, контролю доступа на территорию, в здания, помещения и к объектам, устройствам, компьютерным программам и т.д.The invention relates to image recognition, personal identification, individual registration of entry and exit, control of access to the territory, buildings, premises and objects, devices, computer programs, etc.

Более конкретно, изобретение может быть использовано в устройствах биометрической идентификации для контроля доступа на объекты по параметрам кисти руки.More specifically, the invention can be used in biometric identification devices to control access to objects based on hand parameters.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Качество работы устройств биометрической идентификации характеризуется вероятностью принятия ошибочных решений: пропуска нарушителя и ложной тревоги (ложного отказа в доступе). Известны способы биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки, заключающиеся в том, что сначала измеряют в фиксированном положении пальцев и кисти руки некоторые размеры заданных частей кисти руки определенной личности, затем измеряют в том же фиксированном положении те же размеры тех же частей кисти руки идентифицируемой личности и сравнивают указанные размеры.The quality of operation of biometric identification devices is characterized by the likelihood of making erroneous decisions: missing an intruder and a false alarm (false denial of access). There are known methods for biometric identification of a person based on the parameters of the hand, which consists in first measuring in a fixed position of the fingers and hand some sizes of specified parts of the hand of a certain person, then measuring in the same fixed position the same sizes of the same parts of the hand of an identified person and compare the indicated sizes.

Такой способ реализован в устройстве, выбранном в качестве аналога по патенту US 4736203 А, заявка 756390, приоритет 17.07.1985, опубликовано 05.04.1988; МПК: H04Q 1/00, автор: David P. Sidlauskas, патентообладатель: Recognition Systems, Inc., San Jose, Calif.This method is implemented in a device selected as an analogue of patent US 4736203 A, application 756390, priority 07/17/1985, published 04/05/1988; IPC: H04Q 1/00, Author: David P. Sidlauskas, Patentee: Recognition Systems, Inc., San Jose, Calif.

Устройство идентификации, содержащее: средство, реагирующее на световозвращение; пару ортогонально ориентированных световозвращающих поверхностей, перед которыми можно разместить руку человека для световозвращения падающего излучения от источника излучения, которое не прерывается упомянутой рукой для проецирования одного изображения, содержащего вид сверху и профиль упомянутой руки человека к упомянутым средствам реагирования на световозвращение; средство в упомянутом средстве, отражающем светоотражающее излучение, которое реагирует на упомянутое изображение для обеспечения сигналов, соответствующих упомянутым видам в плане и профиле; средство реагирования на упомянутые сигналы для предоставления текущих данных измерений из упомянутых видов плана и профиля; средство для сравнения упомянутых текущих данных измерений с данными, ранее сохраненными в памяти; и средство для подачи сигнала, когда упомянутые текущие данные измерений и упомянутые ранее сохраненные данные совпадают в пределах предварительно определенного допуска.An identification device containing: a means that responds to retroreflection; a pair of orthogonally oriented retroreflective surfaces in front of which a human hand can be placed to retroreflect incident radiation from a radiation source without being interrupted by said hand to project a single image comprising a top view and a profile of said human hand to said retroreflective response means; means in said retro-reflective means that respond to said image to provide signals corresponding to said plan and profile views; means for responding to said signals for providing current measurement data from said plan and profile views; means for comparing said current measurement data with data previously stored in the memory; and means for providing a signal when said current measurement data and said previously stored data match within a predetermined tolerance.

Существенные признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого изобретения, следующие.The essential features of the analogue, which coincide with the features of the claimed invention, are as follows.

Фиксируют изображение руки, выделяют силуэт руки, получают сравниваемые параметры, сравнивают с аналогичными параметрами, ранее сохраненными в памяти.An image of a hand is recorded, the silhouette of the hand is isolated, compared parameters are obtained, and compared with similar parameters previously stored in memory.

К недостаткам аналога относится необходимость жестко фиксировать положение пальцев и кисти руки на опоре, что вызывает определенные неудобства, и недостаточная надежность распознавания из-за измерения только размеров частей кисти руки (таких как длина и ширина) и вычисления площади, периметра и отношения между ними.The disadvantages of the analogue include the need to rigidly fix the position of the fingers and hand on the support, which causes certain inconvenience, and insufficient reliability of recognition due to measuring only the sizes of parts of the hand (such as length and width) and calculating the area, perimeter and the relationship between them.

Известен аналог, описанный в статье «Использование кривых Б-сплайнов для распознавания кисти руки» («Using В-Spline Curves for Hand Recognition»), авторы: Ying Liang Ma, Frank Pollick {ma, frank}@psy.gla.ac.uk, W. Terry Hewitt w.t.hewitt@man.ac.uk; Psychology Department, University of Glasgow, G12 8QB, UK, Manchester Visualization Centre, University of Manchester, M13 9PL, UK, опубликовано в журнале 0-7695-2128-2/04 $20.00 (С) 2004 IEEE.There is a known analogue, described in the article “Using B-Spline Curves for Hand Recognition”, authors: Ying Liang Ma, Frank Pollick {ma, frank}@psy.gla.ac. uk, W. Terry Hewitt w.t.hewitt@man.ac.uk; Psychology Department, University of Glasgow, G12 8QB, UK, Manchester Visualization Centre, University of Manchester, M13 9PL, UK, published in 0-7695-2128-2/04 $20.00 (C) 2004 IEEE.

Способ биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки, заключающийся в том, что используют 4 кривые В-сплайна, чтобы аппроксимировать контуры пальцев (кроме большого пальца) из одного изображения руки для одного человека. Затем сохраняют эти 4 кривые, а также другие геометрические измерения руки как «подпись» этого человека в базе данных. Вычисляя различия между кривыми изображений рук из базы данных и кривыми из полученного изображения руки с использованием метода точечной проекции, проверяют/идентифицируют человека, определив изображение руки в базе данных, наиболее близкое к изображению предъявленной руки.A method for biometric identification of a person based on hand parameters, which consists in using 4 B-spline curves to approximate the contours of the fingers (except the thumb) from one hand image for one person. These 4 curves, as well as other geometric measurements of the hand, are then stored as that person's "signature" in a database. By calculating the differences between the curves of the hand images from the database and the curves from the acquired hand image using the point projection method, the person is verified/identified by identifying the hand image in the database that is closest to the image of the presented hand.

Существенные признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого изобретения, следующие: фиксируют изображения кисти руки идентифицируемой личности с разведенными пальцами, выделяют контуры пальцев идентифицируемой личности и сравнивают с контурами пальцев определенной личности, ранее сохраненными в памяти.The essential features of the analogue, which coincide with the features of the claimed invention, are as follows: images of the hand of an identified person with fingers spread are recorded, the contours of the fingers of the identified person are identified and compared with the contours of the fingers of a certain person previously stored in memory.

К недостаткам способа можно отнести следующее. Используется аппроксимация контуров, которая выполняется с погрешностями и требует сложных вычислений. Для получения шаблона используется единичное изображение. Ошибки составляют 3…5% на базе пользователей 20 человек. Для сравнения: ГОСТ 52860 «Технические средства физической защиты. Общие технические требования» устанавливает максимально допустимые вероятности ложной тревоги и пропуска нарушителя на уровне 0,5% для внутренней зоны, а для особо важной зоны вероятность пропуска нарушителя не должна превышать 0,1%.The disadvantages of this method include the following. Contour approximation is used, which is performed with errors and requires complex calculations. A single image is used to obtain the template. Errors are 3...5% based on a user base of 20 people. For comparison: GOST 52860 “Technical means of physical protection. General Technical Requirements" sets the maximum permissible probability of a false alarm and missing an intruder at 0.5% for the internal zone, and for a particularly important zone, the probability of missing an intruder should not exceed 0.1%.

В качестве прототипа выбран «Способ биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки», описанный в патенте РФ №2304806, G06K 9/00, (2006.01), Заявка 2006102716/09, 31.01.2006, опубл. 20.08.2007; автор: Местецкий Леонид Моисеевич, патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью "Биометрические системы и технологии" (RU).The “Method for biometric identification of a person based on hand parameters”, described in RF patent No. 2304806, G06K 9/00, (2006.01), Application 2006102716/09, 01/31/2006, publ. 08/20/2007; author: Mestetskiy Leonid Moiseevich, patent holder: Limited Liability Company "Biometric Systems and Technologies" (RU).

Способ биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки, заключающийся в том, что сначала регистрируют по меньшей мере одно эталонное изображение в заданном масштабе и заданном ракурсе силуэта кисти руки определенной личности с разведенными пальцами, затем регистрируют в том же масштабе и том же ракурсе изображение силуэта кисти руки идентифицируемой личности с разведенными пальцами и сравнивают параметры указанных зарегистрированных изображений после их обработки, отличающийся тем, что в каждое указанное зарегистрированное изображение вписывают ряд окружностей, начиная от кончиков пальцев кисти руки, проводят линии через центры указанных вписанных окружностей, отдельно от указанных зарегистрированных изображений силуэтов кистей руки спрямляют указанные линии, проведенные через центры указанных окружностей, вписанных в изображения силуэтов соответствующих пальцев, через указанные центры, лежащие на указанных спрямленных линиях, перпендикулярно к последним проводят отрезки прямых, равные по длине радиусам соответствующих указанных окружностей, через концы указанных отрезков прямых проводят сравниваемые линии, совмещают начала указанных спрямленных линий соответствующих пальцев и определяют величины рассогласования сравниваемых линий, по меньшей мере некоторых, соответствующих пальцев.A method for biometric identification of a person based on the parameters of the hand, which consists in first registering at least one reference image in a given scale and a given angle of the silhouette of the hand of a certain person with fingers apart, then registering an image of the silhouette of the hand in the same scale and the same angle hands of an identified person with fingers apart and compare the parameters of the specified registered images after their processing, characterized in that a number of circles are inscribed in each specified registered image, starting from the fingertips of the hand, lines are drawn through the centers of the specified inscribed circles, separately from the specified registered images of silhouettes the hands are straightened by the indicated lines drawn through the centers of the indicated circles inscribed in the images of the silhouettes of the corresponding fingers, through the indicated centers lying on the indicated straightened lines, straight segments are drawn perpendicular to the latter, equal in length to the radii of the corresponding indicated circles, through the ends of the indicated straight segments are drawn the compared lines combine the beginnings of the specified straightened lines of the corresponding fingers and determine the mismatch values of the compared lines of at least some of the corresponding fingers.

Существенные признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения, следующие: сначала регистрируют по меньшей мере одно эталонное изображение в заданном масштабе и заданном ракурсе силуэта кисти руки определенной личности с разведенными пальцами, затем регистрируют в том же масштабе и том же ракурсе изображение силуэта кисти руки идентифицируемой личности с разведенными пальцами и сравнивают параметры указанных зарегистрированных изображений после их обработки.The essential features of the prototype, which coincide with the features of the claimed invention, are as follows: first, at least one reference image is registered at a given scale and a given angle of the silhouette of the hand of a certain person with fingers apart, then an image of the silhouette of the hand of an identified person is registered at the same scale and the same angle individuals with spread fingers and compare the parameters of the specified registered images after their processing.

К недостаткам способа можно отнести следующее. Сравниваются не реальные контуры пальцев, а полученные из реальных контуров фигуры, совпадающие с реальными контурами только по ширине в некотором количестве сечений, следовательно, способ не позволяет различить пальцы, имеющие одинаковую ширину в соответствующих сечениях, но отличающиеся кривизной. При вписывании окружностей сглаживаются локальные выпуклые участки контура, следовательно, теряется часть индивидуальных особенностей контура. Эти недостатки повышают вероятность пропуска нарушителя. Использование для получения эталона только одного изображения повышает вероятность ложной тревоги, поскольку может получиться эталон, имеющий параметры с наибольшими отличиями от параметров, которые будут реализовываться наиболее часто и могут считаться математическим ожиданием. The disadvantages of this method include the following. It is not the real contours of the fingers that are compared, but the figures obtained from the real contours, which coincide with the real contours only in width in a certain number of sections; therefore, the method does not allow distinguishing fingers that have the same width in the corresponding sections, but differ in curvature. When inscribing circles, local convex areas of the contour are smoothed out, therefore, some of the individual features of the contour are lost. These shortcomings increase the likelihood of missing an intruder. Using only one image to obtain a standard increases the likelihood of a false alarm, since a standard may be obtained that has parameters with the greatest differences from the parameters that will be implemented most often and can be considered a mathematical expectation.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в уменьшении вероятности принятия устройством идентификации неправильного решения.The problem to which the claimed invention is aimed is to reduce the likelihood of the identification device making an incorrect decision.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в сравнении реальных контуров пальцев без преобразования формы контура.The technical result of the claimed invention consists in comparing the real contours of the fingers without transforming the shape of the contour.

Технический результат достигается тем, что в способе биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки, заключающемся в регистрации принадлежащего определенной личности по меньшей мере одного эталонного изображения кисти руки с разведенными пальцами, полученного в заданном масштабе и заданном ракурсе, регистрации принадлежащего идентифицируемой личности в том же масштабе и том же ракурсе изображения кисти руки с разведенными пальцами, получении из указанных зарегистрированных изображений сравниваемых параметров, сравнении параметров указанных зарегистрированных изображений, согласно изобретению, из вышеуказанных изображений выделяют контуры кисти руки, на контурах для каждой стороны каждого пальца выделяют участок, ограниченный точками, расположенными вблизи концов пальцев и межпальцевых промежутков. На каждом участке выбирают набор точек, находящихся на равном расстоянии друг от друга. Формируют данные о наборах точек в виде, однозначно определяющем взаимное расположение точек в наборе. Аппроксимируют выделенные наборы точек прямыми. Определяют углы между прямыми, аппроксимирующими наборы точек двух сторон пальца. На каждой аппроксимирующей прямой выделяют точку, ближайшую к точке, ограничивающей участок контура со стороны конца пальца, и определяют расстояние между выделенными точками для двух сторон каждого пальца. Определяют различие между соответствующими наборами точек определенной личности и идентифицируемой личности. Определяют различие углов между прямыми, аппроксимирующими наборы точек двух сторон соответствующих пальцев, для определенной личности и идентифицируемой личности. Определяют различие расстояний между точками на аппроксимирующих прямых, ближайшими к точкам, ограничивающим участки контуров со стороны концов пальцев, для определенной личности и идентифицируемой личности.The technical result is achieved in that in the method of biometric identification of a person based on the parameters of the hand, which consists in registering at least one reference image of a hand with fingers apart, belonging to a certain person, obtained in a given scale and a given angle, registration belonging to an identified person in the same scale and the same angle of the image of the hand with spread fingers, obtaining compared parameters from the specified registered images, comparing the parameters of the specified registered images, according to the invention, from the above images, the contours of the hand are isolated, on the contours for each side of each finger, an area limited by the points located near the ends of the fingers and interdigital spaces. At each site, a set of points located at equal distances from each other is selected. Data about sets of points are generated in a form that uniquely determines the relative position of points in the set. Selected sets of points are approximated by straight lines. The angles between straight lines approximating sets of points on the two sides of the finger are determined. On each approximating straight line, select the point closest to the point limiting the contour section from the end of the finger, and determine the distance between the selected points for the two sides of each finger. The difference between the corresponding sets of points of a certain person and an identifiable person is determined. The difference in angles between straight lines approximating sets of points on the two sides of the corresponding fingers is determined for a specific person and an identifiable person. The difference in distances between the points on the approximating straight lines closest to the points limiting the contour sections from the ends of the fingers is determined for a certain person and an identifiable person.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 показано изображение кисти руки.In fig. Figure 1 shows an image of a hand.

На фиг. 2 показан контур кисти руки для изображения на фиг. 1.In fig. 2 shows the outline of the hand for the image in FIG. 1.

На фиг. 3 показаны участки контуров пальцев, используемые для идентификации.In fig. Figure 3 shows areas of finger contours used for identification.

На фиг. 4 показаны наборы точек для одного из пальцев, используемые для идентификации, а также дополнительные биометрические параметры.In fig. Figure 4 shows sets of points for one of the fingers used for identification, as well as additional biometric parameters.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Способ биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки заключается в том, что сначала регистрируют принадлежащее определенной личности по меньшей мере одно изображение кисти руки с разведенными пальцами, полученное в заданном масштабе и заданном ракурсе (фиг. 1). Изображение большого пальца не используется, поскольку форма контура большого пальца может сильно меняться. Затем регистрируют принадлежащее идентифицируемой личности в том же масштабе и том же ракурсе изображение кисти руки с разведенными пальцами. Для каждого изображения получают сравниваемые параметры и сравнивают параметры указанных зарегистрированных изображений.The method of biometric identification of a person based on the parameters of the hand consists in the fact that first, at least one image of the hand with spread fingers, belonging to a certain person, obtained in a given scale and a given angle (Fig. 1) is registered. The image of the thumb is not used because the shape of the outline of the thumb can vary greatly. Then, an image of a hand with spread fingers belonging to the identified person is recorded at the same scale and from the same angle. For each image, the parameters to be compared are obtained and the parameters of the specified registered images are compared.

Сравниваемые параметры получают следующим образом. Из каждого изображения любым известным способом, например, пороговым или градиентным, выделяют контур 1 кисти руки (фиг. 2) в виде точек, принадлежащих контуру и расположенных на расстоянии, удобном для использования в алгоритме идентификации (например, 1 мм).The compared parameters are obtained as follows. From each image, by any known method, for example, threshold or gradient, the contour 1 of the hand is isolated (Fig. 2) in the form of points belonging to the contour and located at a distance convenient for use in the identification algorithm (for example, 1 mm).

На контуре 1 (фиг. 2) для каждой стороны каждого пальца выделяют участок 2 (фиг. 3), ограниченный точками 3, расположенными на концах пальцев, и точками 4, расположенными на концах межпальцевых промежутков для среднего, безымянного и внутренних сторон мизинца и указательного пальца. На внешних сторонах указательного пальца и мизинца точки 4 выбирают таким образом, чтобы длина участков 2 на них была равна длине участка 2 на контурах внутренних сторон этих пальцев или несколько больше. Точки на участках контура выбирают таким образом, чтобы участок был максимально большим, но не включал зону (например, 8 мм от конца пальца), где ногтевая пластина может выступать за границу пальца, и зону (например, 5 мм), прилегающую к межпальцевому промежутку, поскольку контуры в этих зонах имеют нестабильную форму.On contour 1 (Fig. 2), for each side of each finger, a section 2 is allocated (Fig. 3), limited by points 3 located at the ends of the fingers, and points 4 located at the ends of the interdigital spaces for the middle, ring and inner sides of the little and index fingers finger On the outer sides of the index finger and little finger, points 4 are selected so that the length of sections 2 on them is equal to the length of section 2 on the contours of the inner sides of these fingers or slightly longer. The points on the contour areas are selected so that the area is as large as possible, but does not include the area (for example, 8 mm from the end of the finger) where the nail plate can protrude beyond the border of the finger, and the area (for example, 5 mm) adjacent to the interdigital space , since the contours in these zones have an unstable shape.

На каждом участке выбирают набор точек (фиг. 4), находящихся на равном расстоянии d друг от друга. Задают либо расстояния между соседними точками, либо количество точек в наборах. Затем формируют данные о наборах этих точек в виде, однозначно определяющем взаимное расположение точек в каждом наборе, например, указывают расстояния Ln точек в наборе от прямой 5, аппроксимирующей набор точек по методу наименьших квадратов и задаваемой формулойAt each site, a set of points is selected (Fig. 4), located at an equal distance d from each other. Specify either the distances between adjacent points or the number of points in sets. Then they generate data about the sets of these points in a form that uniquely determines the relative position of the points in each set, for example, they indicate the distances Ln of the points in the set from straight line 5, which approximates the set of points using the least squares method and given by the formula

Параметры а и b вычисляют по известным формулам:Parameters a and b are calculated using known formulas:

где xi и yi - координаты i-ой точки в наборе, n - количество точек в наборе.where x i and y i are the coordinates of the i-th point in the set, n is the number of points in the set.

Для количественной оценки различия форм участков контуров пальцев определенной личности и идентифицируемой личности, заданных наборами точек с фиксированным расстоянием между соседними точками, определяют квадрат евклидова расстояния в n-мерном пространстве между наборами, где n - количество точек в наборе.To quantify the differences in the shapes of sections of the contours of the fingers of a certain person and an identified person, given by sets of points with a fixed distance between neighboring points, the square of the Euclidean distance in the n-dimensional space between the sets is determined, where n is the number of points in the set.

Перед вычислением расстояний наборы точек для каждой стороны каждого пальца определенной личности и идентифицируемой личности располагают друг относительно друга таким образом, чтобы квадрат евклидова расстояния был минимальным. Для этого сначала располагают точки сравниваемых наборов в одной системе координат таким образом, чтобы ординаты точек, ближайших к концу пальца, совпадали. В качестве абсцисс используют, например, расстояния точек от аппроксимирующих прямых. Затем вычисляют новые координаты точек одного из наборов (например, идентифицируемой личности), при которых взаимное расположение точек в наборе сохранится, а квадрат евклидова расстояния между наборами будет минимальным. Для этого необходимо повернуть набор точек идентифицируемой личности на некоторый угол и сместить на некоторую величину вдоль оси абсцисс. Для упрощения вычислений принимают допущение, что ординаты соответствующих точек в соответствующих наборах определенной личности и идентифицируемой личности совпадают и при малых углах поворота ординаты yi точек набора идентифицируемой личности не меняются. Новые значения вычисляют по формулеBefore calculating the distances, the sets of points for each side of each finger of the identified person and the identified person are positioned relative to each other in such a way that the square of the Euclidean distance is minimal. To do this, first place the points of the compared sets in the same coordinate system so that the ordinates of the points closest to the end of the finger coincide. For example, the distances of points from approximating lines are used as abscissas. Then new coordinates of the points of one of the sets (for example, an identified person) are calculated, at which the relative position of the points in the set will be preserved, and the square of the Euclidean distance between the sets will be minimal. To do this, it is necessary to rotate the set of points of the identified person by a certain angle and shift by a certain amount along the abscissa axis. To simplify the calculations, it is assumed that the ordinates of the corresponding points in the corresponding sets of a certain person and the identified person coincide and at small angles of rotation the ordinates y i of the points of the set of the identified person do not change. New values calculated by the formula

Значения end находят из условия минимума суммыThe end values are found from the minimum sum condition

по формулам:according to the formulas:

где - координаты i-ой точки эталонного набора.Where - coordinates of the i-th point of the reference set.

Затем находится сама эта сумма (квадрат евклидова расстояния, ) по формуле (10).Then this sum itself is found (the square of the Euclidean distance, ) according to formula (10).

где xi - абсциссы точек эталонного набора,where x i are the abscissas of the points of the reference set,

- абсциссы точек набора идентифицируемой личности. - abscissa of dialing points of an identifiable person.

При необходимости упрощения вычислений в качестве меры отличия между наборами точек используют величину:If it is necessary to simplify calculations, the following value is used as a measure of the difference between sets of points:

Где pi и qi - расстояния соответствующих точек соответствующих наборов точек идентифицируемой личности и определенной личности от прямой, аппроксимирующей набор методом наименьших квадратов.Where p i and q i are the distances of the corresponding points of the corresponding sets of points of the identified person and a certain person from the straight line approximating the set using the least squares method.

Наборы точек для сторон пальцев идентифицируемой личности можно рассматривать как n-мерные случайные векторы, а эталонные наборы, полученные из изображения кисти руки определенной личности, можно рассматривать как математические ожидания. Для оценки величины отличия набора точек стороны пальца идентифицируемой личности от эталонного набора могут быть использованы квадраты расстояний между наборами точек, соотнесенные с количеством точек в наборе (Е.С. Вентцель, Теория вероятностей, издание четвертое, стереотипное, издательство НАУКА, М., 1969, стр. 315, 316):The sets of points for the finger sides of an identified person can be considered as n-dimensional random vectors, and the reference sets obtained from the image of the hand of a certain person can be considered as mathematical expectations. To estimate the difference between a set of points on the finger side of an identified person and a reference set, squared distances between sets of points can be used, correlated with the number of points in the set (E.S. Ventzel, Theory of Probability, fourth edition, stereotypical, NAUKA publishing house, M., 1969 , pp. 315, 316):

статистическая дисперсияstatistical variance

илиor

• исправленная (несмещенная) дисперсия• corrected (unbiased) variance

Полученную величину сравнивают с заданной пороговой величиной.The resulting value is compared with a given threshold value.

Кроме того, определяют различие углов α между прямыми 5, аппроксимирующими наборы точек двух сторон соответствующих пальцев для определенной личности и идентифицируемой личности, а также различие расстояний W между точками 6 на аппроксимирующих прямых 5, ближайшими к точкам 3, ограничивающим участки контуров со стороны концов пальцев, для определенной личности и идентифицируемой личности.In addition, the difference in angles α between the straight lines 5, approximating the sets of points on the two sides of the corresponding fingers for a certain person and the identified person, is determined, as well as the difference in the distances W between the points 6 on the approximating straight lines 5, closest to the points 3, limiting the sections of the contours from the ends of the fingers , for a specific person and an identifiable person.

Дополнительными биометрическими параметрами могут служить длины выбранных участков контуров на сторонах пальцев. Можно поступать следующим образом: при определении различий наборов точек, полученных из изображения кисти руки определенной личности, и соответствующих наборов точек, полученных из изображения кисти руки идентифицируемой личности, сравнивают длины выбранных участков контуров на сторонах пальцев и если длина какого-либо участка контура идентифицируемой личности отличается от длины соответствующего участка контура определенной личности более, чем на заданную величину, то делают вывод, что рука не принадлежит определенной личности и остальные сравнения не производят.Additional biometric parameters can be the lengths of selected sections of contours on the sides of the fingers. You can proceed as follows: when determining the differences between the sets of points obtained from the image of the hand of a certain person and the corresponding sets of points obtained from the image of the hand of the identified person, compare the lengths of selected sections of the contours on the sides of the fingers and if the length of any section of the contour of the identified person differs from the length of the corresponding section of the contour of a certain person by more than a given amount, then they conclude that the hand does not belong to a certain person and do not make other comparisons.

Оценки можно использовать по отдельности для каждой стороны каждого пальца и отклонять доступ при превышении заданной пороговой величины хотя бы для одной стороны одного пальца. Можно вычислять и сравнивать с пороговой величиной сумму отклонений для двух сторон пальца. Можно вычислять и сравнивать с пороговой величиной сумму отклонений для всех пальцев. Значения отклонений по углам между аппроксимирующими прямыми и по расстояниям между точками на этих прямых могут использоваться по отдельности, либо добавляться с весовыми коэффициентами к расстояниям между наборами точек.Scores can be used separately for each side of each finger and deny access if a specified threshold is exceeded for at least one side of one finger. The sum of deviations for the two sides of the finger can be calculated and compared with a threshold value. The sum of deviations for all fingers can be calculated and compared with the threshold value. The deviation values for the angles between the approximating lines and for the distances between points on these lines can be used separately, or added with weighting coefficients to the distances between sets of points.

Ни один из методов выбора точек контура, ограничивающих участки контура на сторонах пальцев, не гарантирует, что при каждом предъявлении руки одного и того же человека будут выбраны одни и те же ограничивающие точки, поэтому проводят дополнительные сравнения участков контуров, полученных из изображения кисти руки идентифицируемой личности, смещенные по контуру относительно первоначально выбранных участков на заданную величину (например, на 1 мм и 2 мм) в одну и в другую стороны. Для идентификации используют наименьшие величины отличия.None of the methods for selecting contour points that limit contour areas on the sides of the fingers guarantees that each time the hand of the same person is presented, the same limiting points will be selected, therefore additional comparisons of contour areas obtained from the image of the hand of the identified person are carried out individuals displaced along the contour relative to the initially selected areas by a given amount (for example, 1 mm and 2 mm) in one direction or the other. For identification, the smallest difference values are used.

В предложенном способе сравниваются реальные формы контуров пальцев без каких-либо преобразований. Способ позволяет различить пальцы, имеющие одинаковую ширину в заданных точках, но отличающиеся формой, следовательно, уменьшает вероятность пропуска нарушителя.The proposed method compares real finger contour shapes without any transformations. The method makes it possible to distinguish fingers that have the same width at given points, but differ in shape, and therefore reduces the likelihood of missing an intruder.

Для получения эталонных наборов точек возможен также следующий способ. Регистрируют несколько изображений определенной личности, из каждого изображения выделяют наборы точек на контуре, сравнивают с соответствующими наборами точек остальных изображений и выбирают в качестве эталонных наборы точек, которые имеют наименьшую сумму отличий от остальных наборов. Такой способ получения эталонных наборов точек уменьшает вероятность ложной тревоги.To obtain reference sets of points, the following method is also possible. Several images of a certain person are registered, sets of points on the contour are selected from each image, compared with the corresponding sets of points of other images, and sets of points that have the least amount of differences from the other sets are selected as reference ones. This method of obtaining reference sets of points reduces the likelihood of false alarms.

Таким образом, уменьшается вероятность принятия устройством идентификации неправильного решения, т.е. решается поставленная задача.Thus, the likelihood of the identification device making an incorrect decision is reduced, i.e. the task is being solved.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «Новизна».The presence in the claimed invention of features that distinguish it from the prototype allows us to consider it to meet the “Novelty” condition.

Новые признаки не были выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».New features were not identified in technical solutions for similar purposes. On this basis, we can conclude that the claimed invention complies with the “inventive step” condition.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

В системе контроля доступа РФЯЦ-ВНИИТФ применяется устройство идентификации по геометрии кисти руки под названием «ГЕОР», в котором используется вышеописанный способ. Использование подтвердило заявленный здесь технический результат.The RFNC-VNIITF access control system uses an identification device based on the geometry of the hand called “GEOR”, which uses the method described above. The use confirmed the technical result stated here.

Представленные сведения свидетельствуют, что заявленное изобретение соответствует условию «Промышленная применимость».The information presented indicates that the claimed invention meets the “Industrial applicability” condition.

Claims (10)

1. Способ биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки, заключающийся в том, что регистрируют принадлежащее определенной личности по меньшей мере одно изображение кисти руки с разведенными пальцами, регистрируют принадлежащее идентифицируемой личности в том же масштабе и том же ракурсе изображение кисти руки с разведенными пальцами, для каждого изображения определяют сравниваемые параметры, сравнивают параметры указанных зарегистрированных изображений, отличающийся тем, что из вышеуказанных изображений выделяют контуры кисти руки, на контурах кисти руки для каждой стороны каждого пальца выделяют участок, ограниченный точками, расположенными на концах пальцев и межпальцевых промежутков, причем сравниваемые параметры включают в себя выбираемые на каждом участке наборы точек, находящихся на равном расстоянии друг от друга, формируют данные о наборах точек в виде, однозначно определяющем взаимное расположение точек в наборах, определяют различие между наборами точек, полученных из изображения кисти руки определенной личности, и соответствующих наборов точек, полученных из изображения кисти руки идентифицируемой личности.1. A method for biometric identification of a person based on the parameters of the hand, which consists in registering at least one image of a hand with spread fingers belonging to a certain person, and registering an image of a hand with spread fingers belonging to the identified person in the same scale and from the same angle, for each image, the compared parameters are determined, the parameters of the specified registered images are compared, characterized in that the contours of the hand are isolated from the above images; on the contours of the hand, for each side of each finger, an area is selected, limited by points located at the ends of the fingers and interdigital spaces, and the compared the parameters include sets of points selected at each site, located at equal distances from each other, form data about sets of points in a form that uniquely determines the relative position of points in the sets, determine the difference between sets of points obtained from the image of a certain person’s hand, and corresponding sets of points obtained from the image of the hand of the identified person. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при определении различий между наборами точек располагают их друг относительно друга таким образом, чтобы квадраты евклидовых расстояний между соответствующими наборами были минимальными, и определяют их.2. The method according to claim 1, characterized in that when determining the differences between sets of points, they are positioned relative to each other in such a way that the squares of the Euclidean distances between the corresponding sets are minimal, and they are determined. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при определении различий между наборами точек определяют расстояния каждой точки от прямой, аппроксимирующей набор точек, методом наименьших квадратов, и для каждой пары наборов точек определенной личности и идентифицируемой личности определяют сумму квадратов разностей вышеуказанных расстояний соответствующих точек определенной личности и идентифицируемой личности.3. The method according to claim 1, characterized in that when determining the differences between sets of points, the distances of each point from the straight line approximating the set of points are determined using the least squares method, and for each pair of sets of points of a certain person and an identifiable person, the sum of squared differences of the above distances is determined corresponding points of a certain person and an identifiable person. 4. Способ по п. 2 и 3, отличающийся тем, что при определении различий наборов точек величины, характеризующие различия наборов точек, делят на количество точек в наборе.4. The method according to claims 2 and 3, characterized in that when determining the differences between sets of points, the values characterizing the differences between sets of points are divided by the number of points in the set. 5. Способ по п. 2 и 3, отличающийся тем, что при определении различий наборов точек величины, характеризующие различия наборов точек, делят на количество точек в наборе минус единица.5. The method according to claims 2 and 3, characterized in that when determining the differences between sets of points, the values characterizing the differences between sets of points are divided by the number of points in the set minus one. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при определении различий между наборами точек определяют различие углов между прямыми, аппроксимирующими наборы точек двух сторон соответствующих пальцев для определенной личности и идентифицируемой личности,6. The method according to claim 1, characterized in that when determining the differences between sets of points, the difference in angles is determined between straight lines approximating the sets of points on the two sides of the corresponding fingers for a certain person and an identifiable person, 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при определении различий между наборами точек определяют различие расстояний между точками на аппроксимирующих прямых двух сторон каждого пальца, ближайшими к точкам, ограничивающим участки контура со стороны конца пальца.7. The method according to claim 1, characterized in that when determining the differences between sets of points, the difference in distances is determined between the points on the approximating straight lines of the two sides of each finger, closest to the points limiting the sections of the contour from the end of the finger. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при определении различий между наборами точек учитывают отличие в количестве точек в наборе, если задано расстояние между точками.8. The method according to claim 1, characterized in that when determining the differences between sets of points, the difference in the number of points in the set is taken into account if the distance between the points is specified. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при формировании данных о наборах точек из каждого изображения выделяют наборы точек на контуре, сравнивают их с соответствующими наборами точек остальных изображений и выбирают в качестве эталонных наборов точек те наборы, которые имеют наименьшую сумму отличий от остальных наборов.9. The method according to claim 1, characterized in that when generating data on sets of points from each image, sets of points on the contour are selected, compared with the corresponding sets of points of other images and those sets that have the smallest amount of differences are selected as reference sets of points from other sets. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при определении различий между наборами точек сравнивают длины выбранных участков контуров на сторонах пальцев, и если длина какого-либо участка контура идентифицируемой личности отличается от длины соответствующего участка контура определенной личности более чем на пороговую величину, то делают вывод, что рука не принадлежит определенной личности и остальные сравнения не производят.10. The method according to claim 1, characterized in that when determining differences between sets of points, the lengths of selected sections of contours on the sides of the fingers are compared, and if the length of any section of the contour of an identified person differs from the length of the corresponding section of the contour of a certain person by more than a threshold value , then they conclude that the hand does not belong to a certain person and do not make other comparisons.
RU2024100347A 2024-01-10 Method for biometric personal identification by hand parameters RU2821145C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2821145C1 true RU2821145C1 (en) 2024-06-17

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4736203A (en) * 1985-07-17 1988-04-05 Recognition Systems, Inc. 3D hand profile identification apparatus
RU2304806C1 (en) * 2006-01-31 2007-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Биометрические системы и технологии" Method for biometric identification of a person on basis of parameters of hand
RU2464634C2 (en) * 2008-09-11 2012-10-20 Институт прикладной физики РАН Method and system for biometric personal identification based on hand image

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4736203A (en) * 1985-07-17 1988-04-05 Recognition Systems, Inc. 3D hand profile identification apparatus
RU2304806C1 (en) * 2006-01-31 2007-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Биометрические системы и технологии" Method for biometric identification of a person on basis of parameters of hand
RU2464634C2 (en) * 2008-09-11 2012-10-20 Институт прикладной физики РАН Method and system for biometric personal identification based on hand image

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ying Liang Ma et al. Psychology Department, University of Glasgow, G12 8QB, UK, Manchester Visualization Centre, University of Manchester, M13 9PL, UK, 2004. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2815045B2 (en) Image feature extraction device, image feature analysis device, and image matching system
US7242807B2 (en) Imaging of biometric information based on three-dimensional shapes
US20060147094A1 (en) Pupil detection method and shape descriptor extraction method for a iris recognition, iris feature extraction apparatus and method, and iris recognition system and method using its
Mehrotra et al. Robust iris indexing scheme using geometric hashing of SIFT keypoints
US20050129293A1 (en) Fingerprint minutiae matching using scoring techniques
KR102554391B1 (en) Iris recognition based user authentication apparatus and method thereof
KR100940902B1 (en) The biometrics using finger geometry information
US7643660B1 (en) System, method and computer program product for fingerprint verification
Klonowski et al. User authorization based on hand geometry without special equipment
Barman et al. An efficient fingerprint matching approach based on minutiae to minutiae distance using indexing with effectively lower time complexity
Bača et al. Basic principles and trends in hand geometry and hand shape biometrics
US11893825B2 (en) Method for determining a match between a candidate fingerprint and a reference fingerprint
Matin et al. Human iris as a biometric for identity verification
Rahman et al. Human ear recognition using geometric features
RU2821145C1 (en) Method for biometric personal identification by hand parameters
Xiong et al. Peg-free human hand shape analysis and recognition
Szczepanik et al. Data management for fingerprint recognition algorithm based on characteristic points’ groups
Lin et al. A combination recognition method of palmprint and palm vein based on gray surface matching
Rahman et al. A simple and effective technique for human verification with Hand Geometry
Van Le et al. A fingerprint recognizer using fuzzy evolutionary programming
Singh et al. Fingerprint indexing using minutiae-based invariable set of multidimensional features
RU2373573C2 (en) Method for synthesis of complete template of features from several incomplete templates of features
Jan et al. Statistical descriptors-based automatic fingerprint identification: machine learning approaches
Elmouhtadi et al. Fingerprint indexing based barycenter triangulation
Elmouhtadi et al. Fingerprint identification based on hierarchical triangulation