SE524023C2 - Fingerpositionering - Google Patents

Description

25 30 35 ' ' 00' o n o: n »a . . - ~ o n . .n .- a. . 524 Û23 -~---:w:::---- -= u. ..- n. . , _ _.. _ o 1 .un - . . ~ - . .. . . , _ _ : ~ ß n - u . - . . . u u. .. . '_ ' _' z 2 samma takt vid registreringen av de aktuella datana som vid registreringen av referensdatana. Åtminstone när det gäller fingeravtryck, finns det vidare en strävan att använda allt mindre sensorer eftersom sensorerna är dyra. Detta accentuerar problemet med att fingret skall placeras i samma läge när aktuella data upptas som när referensdata upptas.

Ett följdproblem är att användarna av finger- avtrycksverifieringssystem tycker det är omständligt att använda dessa eftersom de kan behöva göra många försök innan fingret kommer i rätt läge vid registreringen av aktuella data och innan verifieringssystemet därmed accepterar användarens fingeravtryck. Dessutom är det svårt för användaren att veta om hans aktuella finger- avtryck inte godtas på grund av felaktig placering av fingret eller på grund av någon annan orsak.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med uppfinningen är att föreslå en lösning på ovanstående problem. Ändamålet uppnås helt eller delvis med ett för- farande enligt patentkrav 1, en datorprogramprodukt enligt patentkrav 16 och en anordning enligt patentkrav 17.

Närmare bestämt avser uppfinningen enligt en första aspekt ett förfarande vid verifiering av en persons identitet med hjälp av biometriska data, innefattande stegen att registrera aktuella biometriska data som matas in till en sensor av personen, jämföra tidigare regist- rerade biometriska referensdata med de aktuella biomet- riska datana för att kontrollera om ett upplinjerings- villkor är uppfyllt, och om så inte är fallet, åstad- komma, på basis av ett resultat av jämförelsen, en indikation på att personen skall förändra inmatningen till sensorn för att förbättra upplinjeringen mellan de aktuella biometriska datana och de biometriska referens- datana. o oo 10 15 20 25 30 35 » u - o nu n . 524 023 3 Enligt förfarandet jämför man alltså aktuella data och referensdata för att kontrollera om datana är till- räckligt upplinjerade, dvs att de överensstämmer med varandra i rum och/eller tid i tillräcklig utsträckning för att en verifiering skall kunna genomföras på ett meningsfullt sätt. Om så inte är fallet använder man resultatet av jämförelsen för att indikera för användaren att han skall förändra inmatningen till sensorn, i rum och/eller i tid för att förbättra upplinjeringen.

Med detta förfarande kan personen vars identitet skall verifieras få en direkt återkoppling avseende om inmatningen till sensorn är tillfredsställande eller ej.

I ett föredraget utförande kan personen dessutom få en indikation på hur han skall korrigera eventuella brister. Detta leder till ett mera användarvänligt system. Dessutom kan tid sparas genom att användaren behöver färre försök innan inmatningen till sensorn är korrekt och identiteten därmed kan verifieras.

Förfarandet används med fördel för att ge återkoppling till en användare om hur han skall placera fingret pà en fingeravtryckssensor. Speciellt fördel- aktigt är förfarandet vid användningen av små finger- avtryckssensorer där placeringen av fingret i förhållande till sensorn är kritisk och där det kan var extra svårt att placera fingret på ett korrekt sätt.

I ett föredraget utförande innefattar vidare de tidigare registrerade biometriska referensdatana en första delmängd av en digital representation av ett tidigare registrerat fingeravtryck och de aktuella biometriska datana innefattar en digital representation av ett aktuellt fingeravtryck, varvid steget att jämföra innefattar att korrelera den första delmängden med den digitala representation av det aktuella fingeravtryck.

Delmängden kan exempelvis vara ett delområde av det tidigare registrerade fingeravtrycket eller innefatta ett flertal sk minutiae-punkter. I och med att endast en delmängd av fingeravtrycket används vid jämförelsen kan ann-a lO 15 20 25 30 35 524 023 4 indikationen pà att fingret skall förflyttas åstadkommas utan tillgång till fullständig information om referens- fingeravtrycket vilket är fördelaktigt ur säkerhets- synpunkt.

Pà motsvarande sätt skulle man kunna använda en delmängd av någon annan typ av biometriska data för att korrelera denna med aktuella biometriska data.

Förfarandet är speciellt fördelaktigt när jämförel- sen mellan aktuella data och referensdata utförs i en första enhet, vilken mottar de biometriska referensdatana från en andra enhet, i vilken verifieringen skall utföras och i vilken ytterligare biometriska referensdata är lagrade. I detta fall behöver de ytterligare biometriska referensdatana aldrig lämna den andra enheten, vilket är fördelaktigt ur säkerhetssynpunkt. Genom att en andra delmängd av de aktuella biometriska datana överförs till den andra enheten först när upplinjeringsvillkoret är uppfyllt, sparas tid för dà behöver man aldrig försöka att utföra en verifiering som redan pà förhand är dömd att misslyckas pga bristande upplinjering mellan de aktuella datana och referensdatana.

Kort figurbeskrivning Föreliggande uppfinning skall nu beskrivas mera i detalj genom ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, pà vilka Fig 1 visar ett exempel pà ett system för verifie- ring av fingeravtryck; Fig 2 visar schematiskt ett flödesschema för registrering av ett template; Fig 3a och b visar schematiskt en bild av ett referensfingeravtryck resp en bild av ett aktuellt fingeravtryck; och Fig 4 visar schematiskt ett flödesschema för ett exempel på ett förfarande enligt uppfinningen.

Beskrivning av ett utföringsexempel I fig 1 visas schematiskt ett exempel pà ett system för verifiering av fingeravtryck, vilket system inne- 10 15 20 25 30 35 l I llt l , , _ , _ _- _~~_ _: ..._ n.. .. .,, ~ n ~ . n . . , _ _ _ ~ a n . .n .u . . . . , , _ _ ~ ß - . v u u N ~ , , _ __ ° ° I v a - - - - .. _.. ._ : ~..-- - 5 fattar en sensor l för registrering av fingeravtryck, en första enhet 2, vilken i det följande betecknas behand- lingsenhet, för behandling av fingeravtrycksdata och en andra enhet 3, som innefattar ett templat-minne 4 för lagring av referensfingeravtrycksdata.

Sensorn l kan exempelvis vara kapacitiv, optisk, termisk eller tryckkänslig. Den kan vara av flatbäddstyp, dvs av en typ där användaren håller sitt finger stilla vid registreringen av fingeravtrycket, eller av dragtyp, dvs av en typ där användaren drar sitt finger över sensorn under det att fingeravtrycket registreras. Den har en sensoryta 5 som gör det möjligt att registrera ett fingeravtryck. Storleken på ytan kan vara olika. Den kan möjliggöra upptagning av ett komplett fingeravtryck från den yttersta fingerleden eller ett partiellt finger- avtryck från en större eller mindre del av den yttersta fingerleden.

Sensorn 1 är ansluten till behandlingsenheten 2, som kan vara en enhet som är dedicerad för behandling av fingeravtryck eller en dator av standardtyp som har försetts med lämplig programvara. I det förra fallet kan behandlingsenheten exempelvis innefatta en processor med programminne och arbetsminne eller en specialanpassad hårdvara, såsom en ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) eller en FPGA (Field-Programmable Gate Array), eller digitala eller analoga kretsar, eller någon lämplig kombination av ovanstående.

Den andra enhetens 3 templat-minne 4 kan vara vilken som helst känd typ av minne som gör det möjligt att lagra referensfingeravtrycksdata. Enheten kan vara integrerad med behandlingsenheten eller fristående från denna.

Den andra enheten kan speciellt vara en portabel enhet som är personlig för användaren. Den kan exempelvis utgöras av ett sk smartcard eller motsvarande typ av portabel enhet, som lagrar användarens personliga referensfingeravtrycksdata och som utöver minne innehåller en processor 6 med vars hjälp själva 10 15 20 25 30 35 n o o ~ nu . » 4 . .- nu n~ verifieringen av fingeravtrycket kan utföras. Om den andra enheten är ett smartcard eller liknande kan systemet behöva innefatta en smartcard-läsare (visas ej) som kan avläsa informationen på smartcardet.

Den andra enheten 3 kan alternativt vara en enhet som befinner sig på avstånd från behandlingsenheten 2, varvid kommunikationen mellan behandlingsenheten och den andra enheten exempelvis sker via någon form av kommuni- kationsnät. Den andra enheten kan exempelvis vara en dator hos en bank.

I det följande antas att den andra enheten 3 är ett smartcard som avläses i en ej visad smartcard-läsare.

Systemet kan vidare innefatta indikeringsorgan, vilkas funktion kan vara att indikera att användaren skall flytta sitt finger i förhållande till sensorn och/eller att indikera hur användaren skall flytta sitt finger i förhållande till sensorn och/eller att indikera att verifieringen av användarens identitet lyckades/misslyckades. I fig 1 visas att indikerings- organen 7 finns i behandlingsenheten 2. De kan emellertid lika gärna finnas i/på sensorn 1. Indikeringsorganen kan exempelvis utgöras av en display på vilken indikeringarna visas, av lysdioder som ger indikeringar i form av ljussignaler eller av något annat lämpligt organ som kan ge ovan angivna indikeringar till användaren.

Antag nu att en användare skall registrera referens- fingeravtrycksdata som skall lagras i template-minnet 4 på smartcardet 3. Denna registrering kan göras med systemet i fig 1. Referensfingeravtrycksdatana betecknas i det följande som ett template. Ett template kan innefatta ett referensfingeravtryck i den "råa" eller obehandlade form i vilken den registreras. Normalt innehåller dock ett template bearbetade och komprimerade data, vilket är fallet i detta exempel.

I fig 2 visas ett flödesschema över ett förfarande för att skapa ett template med en privat och en publik del. Templatet skall lagras i smartcardets 3 minne 4. Den :open sou;- 10 15 20 25 30 35 I 9 OII l 524 023 ;~--:wU::ww.ww ' ~ I I w ~ n . Q -. . . . u» :°_ I' , I ' : 0 ß v - o n n . .

- . . . I, " g ~_ 7 privata delen av templatet är avsedd att användas uteslutande i smartcardet för genomförande av den egentliga verifieringen. Den publika delen är avsedd att användas i behandlingsenheten för att linjera upp aktuella fingeravtrycksdata med referensfingeravtrycks- datana i templatet sà att en lämplig delmängd av de aktuella fingeravtrycksdatana kan väljas ut och föras över till smartcardet 3 där de skall matchas mot den privata delen av templatet för verfiering av användarens identitet. Upplinjeringen i behandlingsenheten sker genom att den publika delen av templatet korreleras med det aktuella fingeravtrycket. Fördelarna med uppdelningen av templatet i en privat och en publik del framgår i det följande.

Förfarandet kan genomföras enligt följande. Först, i steg 20, registreras en första digital representation eller bild i gräskala av användarens fingeravtryck med hjälp av sensorn l. I behandlingsenheten kontrolleras den registrerade bilden sä att det exempelvis säkerställs att det verkligen finns ett fingeravtryck i bilden, att fingeravtrycket upptar en tillräckligt stor del av bilden och att fingeravtrycket är tillräckligt tydligt.

Vidare kontrolleras om användaren har applicerat fingret med tillräckligt tryck pà sensorn och så att eventuell fukt pà användarens finger inte har gjort det omöjligt för sensorn att skilja mellan ”toppar” och ”dalar” pà fingret. Vid behov upprepas registrerings- steget.

När en digital bild i gràskala med tillräckligt god kvalitet har registrerats sker en binärisering av bilden.

Binäriseringen innebär att bildens pixlar jämförs med ett gràskaletröskelvärde. De pixlar som har ett värde som är mindre än gràskaletröskelvärdet omvandlas till vita och de som har ett värde som är större än gràskaletröskel- värdet omvandlas till svarta. Gráskaletröskelvärdet kan vara det samma för hela bilden eller variera mellan olika delar av bilden. Binäriseringsalgoritmen kan vidare 524 023 8 förfinas, så att pixlarna jämförs med omgivningen, exempelvis för att undvika att enstaka pixlar blir vita om samtliga omgivande pixlar är svarta. Ytterligare förbehandling av bilden kan också göras, såsom ändring av 5 upplösning och/eller kontrastförbättring Efter binäriseringen väljs, i steg 21, ett delom- råde, nedan kallat publikt delområde, av bilden ut för lagring i en publik del av templatet. Området kan väljas på olika sätt. Ett sätt är att använda följande tre 10 kvalitetskriterier: 1) Distinkthet, dvs hur lätt ett delområde är att binärisera, 2) Unikhet, dvs hur unikt ett delområde är, och 3) Geografisk placering, dvs var ett delområde är placerat i fingeravtrycket.

Unikheten kan exempelvis kontrolleras genom att man 15 korrelerar delomràdet med omgivningen och väljer ett del- område med liten korrelation med omgivningen. Alternativt kan man leta upp delområden med features, även kallade minutiae-punkter, dvs punktformiga kännetecken i fingeravtrycket, såsom punkter där en fingeravtryckslinje 20 delar sig eller slutar.

När det gäller den geografiska placeringen så före- drar man delområden i centrum av bilden för då är det minst risk att delområdena inte finns med i ett senare upptaget aktuellt fingeravtryck. Vidare blir bilden av 25 fingeravtrycket minst deformerad i mitten när användaren trycker fingret med olika tryck mot sensorn.

Det delområde som bäst motsvarar ovan uppställda __"¿ kvalitetskriterier väljs ut till att bilda det publika delomràdet. Företrädesvis väljs ett enda publikt del- 3O område i mitten av bilden så att så lite information som ÄH' möjligt om användarens fingeravtryck finns tillgänglig i UV' den publika delen av templatet. Dock kan fler publika _ k delområden väljas för att åstadkomma en säkrare äng korrelering av den publika delen av templatet mot den iï; 35 digitala representationen av det aktuella fingeravtrycket ¿¿¿ och därmed erhålla en säkrare upplinjering eller nu. 10 15 20 25 30 35 524 023 9 orientering av templatet i förhållande till det aktuella fingeravtrycket.

När det publika delområdet har valts ut väljs, i steg 22, minst ett, men företrädesvis ett flertal del- områden, nedan kallade privata delområden, ut för lagring i en privat del av templatet på smartcardet 3. De privata delområdena väljs företrädesvis enligt samma kvalitets- kriterier som det eller de publika delområdena. Företrä- desvis väljs sex privata delområden. Fler eller färre delområden kan väljas beroende på önskad säkerhetsnivå, önskad snabbhet vid matchningen på smartcardet 3 och tillgänglig processorkapacitet på smartcardet 3.

Storleken av de utvalda publika och privata delom- rådena är i detta exempel 48 x 48 pixlar, men kan enkelt anpassas av fackmannen efter de behov som finns.

I samband med att de privata delområdena väljs ut, bestäms också deras placering i förhållande till en refe- renspunkt. Referenspunkten kan exempelvis väljas till att vara mittpunkten i det publika delområdet eller i ett av dessa om de är flera. Andra välbestämda referenspunkter, kan naturligtvis också väljas, exempelvis med hjälp av features. De privata delområdenas placeringar anges som koordinater, för exempelvis mittpunkten i de privata delområdena, i förhållande till referenspunkten. Dessa koordinater lagras som del av den publika delen av templatet.

Innan templatet förs över till smartcardet görs en provmatchning mot en ytterligare med hjälp av sensorn upptagen bild av användarens fingeravtryck. Provmatch- ningen görs väsentligen enligt det förfarande som beskrivs nedan under hänvisning till fig 4. Om den ytterligare bilden och templatet matchar varandra anses templatet vara godtagbart.

I steget 23 överförs sedan templatets publika och privata del från behandlingsenheten till smartcardets 3 minne 4. Templatets publika del kommer alltså att innehålla det eller de publika delområdena samt o 0 n 10 15 20 25 30 35 524 022» " 10 koordinater för de privata delområdenas placering i förhållande till en referenspunkt. Dess privata del kommer att innehålla de privata delomràdena. I den privata delen kan också lagras jämförelsekriterier i form av tröskelvärden för vilken grad av överensstämmelse som skall uppnås vid matchning av de privata delområdena mot delområden av det aktuella fingeravtrycket för att templatet och det aktuella fingeravtrycket skall anses komma från samma individ. Tröskelvärdena kan exempelvis innefatta ett första tröskelvärde som anger i vilken utsträckning ett enskilt privat delområde skall överensstämma med motsvarande delomràde i den digitala representationen av det aktuella fingeravtrycket. Detta första tröskelvärde kan gälla för alla de privata delomràdena. Tröskelvärdena kan vidare innefatta ett andra tröskelvärde som anger hur många av de privata delområdena som måste uppfylla det första tröskelvärdet.

De kan också innefatta ett tredje tröskelvärde för i vilken utsträckning de privata delområdena sammantaget skall överensstämma med motsvarande områden i det aktuella fingeravtrycket. Tröskelvärdena kan men behöver inte gälla för det publika delområdet.

Delomràdena lagras företrädesvis i form av komprime- rade bitmappar.

När templatet är överfört till smartcardets 3 minne 4 kan om så önskas även ytterligare känslig information överföras från datorn och lagras i smartcardets minne.

Det skall påpekas att stegen 21-23 i det ovan beskrivna förfarandet utförs med hjälp av behandlings- enheten 2, exempelvis med hjälp av ett datorprogram i denna.

I fig 3a visas schematiskt den bild som registreras av sensorn 1 vid registrering av referensfingeravtrycket, från vilket templatet àstadkommes. Den heldragna ramen 30 kring fingeravtrycket motsvarar gränsen för sensorytan 5 och därmed för den bild som registreras av sensorn 1.

Såsom framgår i fig 3a befann sig användarens finger vid 10 15 20 25 30 35 u u so: a u nu n . ø ø u n. .øo. .OI :_ _' . u . . u u n u n v ~ ~ _ _ . . . . . . - u - . - - ~ o n» . . . . u n . u a Q . 1. n u s n I n ß . '- a u» - . . a a 0 ~ 0 0 1 n n ~ . n .u ø- o v* U ll registreringen av referensfingeravtrycket i en viss position på sensorn, nedan kallad den första positionen 31. Denna position är tämligen central på sensorn. Hela fsensorytan upptas dock inte av fingeravtrycket, utan bilden innehåller också bakgrund 32. I fig 3a har vidare det publika delområdet 33 och de privata delområdena 34 indikerats. Det skall betonas att fig 3a, liksom övriga figurer, är ytterst schematiska och bara är avsedda för att illustrera principerna för uppfinningen. Framförallt behöver storleksförhållandena för olika element i figurerna inte överensstämma med verkligheten.

Antag nu att användaren vill verifiera sin identi- tet. Han placerar då sitt smartcard 3 i den ej visade smartcard-läsaren och placerar samma finger som han använde vid registreringen av referensfingeravtrycket på sensorn 1. Det är, sàsom kommer att framgå nedan, önskvärt att användaren placerar fingret i eller nära den första positionen som användes vid registreringen av referensfingeravtrycket. Eftersom användaren inte vet vilken denna position är, är det sannolikt att han kommer att placera fingret i en andra position som avviker mer eller mindre från den första positionen.

När användaren har placerar sitt finger i den andra positionen på sensorn 1 registreras en andra digital bild i gråskala, steg 40, på samma sätt som beskrevs ovan.

Bilden utgör en digital representation av personens aktuella fingeravtryck. Bilden kvalitetskontrolleras företrädesvis på samma sätt som vid registreringen av templatet och binäriseras. Därefter läser behandlings- enheten 2 den publika delen av templatet på smartcardet 3.

I steget 41 korreleras eller jämförs det i den publika delen av templatet ingående publika delområdet med det binäriserade aktuella fingeravtrycket. Korre- leringen kan göras mot hela det aktuella fingeravtrycket eller företrädesvis mot en del med förutbestämd storlek, exempelvis 100 x 100 pixlar, i mitten av bilden. Vid 10 15 20 25 30 35 q n a . nu o 524 023 12 korreleringen ”sveper” det publika delomràdet över bilden av det aktuella fingeravtrycket och i varje position utförs en jämförelse pixel för pixel. Om en pixel i templatet överensstämmer med en pixel i bilden av det aktuella fingeravtrycket så adderas ett bestämt värde, exempelvis 1, till en summa. Om pixlarna inte överensstämmer, så ökas inte summan. När templatets publika delomràde har svept över hela bilden eller det utvalda området av denna erhålls en position där templatets publika delomràde bäst korrelerar med eller överlappar det aktuella fingeravtrycket. Det publika delomràdet kan även roteras i förhållande till bilden av det aktuella fingeravtrycket för att avgöra om en bättre korrelation kan erhållas.

När translationen och rotationen har gjorts och den bästa korreleringspositionen för templatets publika delområde relativt det aktuella fingeravtrycket har hittats, så jämförs det erhållna korrelationsvärdet i steget 42 med ett i förväg bestämt första jämförelse- kriterium, vilket i detta fall utgörs av en referens- summa. Om korrelationsvärdet är mindre än referenssumman, så anses korreleringen vara misslyckad, men om korrelationsvärdet är lika med eller större än referenssumman, så fortsätter processen med steget 44.

Korreleringen kan misslyckas av åtminstone två skäl.

Antingen härrör det aktuella fingeravtrycket inte från den person från vilken referensfingeravtrycket har registrerats och då finns det helt enkelt inte någon motsvarighet till det publika delomràdet i det aktuella fingeravtrycket. Alternativt härrör det aktuella fingeravtrycket och templatet från samma person, men personen i fråga håller sitt finger i en sådan position i förhållande till sensorn l att motsvarigheten till det publika delomràdet inte ligger inom sensorytan 5.

Behandlingsenheten 2 kan inte avgöra om den misslyckade korreleringen beror på något av dessa två skäl. I detta exempel ger behandlingsenheten 2 därför bara en 10 15 20 25 30 35 v a u nu u - n u an »nu nu nu . n ~ . - ~ a n a. . 1 v u o: 20.'- - . . . . - . . - . 1 n e :s-ß. _ u- .uu n u . » 1 . .- u u ~ a . . _ . , . .v u p a v v n v I n n » u .u n - av H 13 indikation till personen att han skall flytta fingret och göra om registreringen, steg 43, varefter processen går tillbaka till steg 40. Om korreleringen efter ett förutbestämt antal försök inte har lyckats kan behand- lingsenheten 2 indikera att det aktuella fingeravtrycket inte accepteras.

Om korreleringen däremot lyckas indikerar detta att motsvarigheten till det publika delomràdet finns i det av sensorn 1 registrerade aktuella fingeravtrycket. Det är emellertid ändå inte säkert att en följande verifiering av fingeravtrycket har förutsättning att lyckas. Om fingrets position vid registreringen av det aktuella fingeravtrycket avviker kraftigt från fingrets position vid registreringen av referensfingeravtrycket, finns det stor risk att ett eller flera av de privata delområden som används för verifieringen inte har någon motsvarighet i bilden av det aktuella fingeravtrycket, utan att det återfinns på en del av fingret som finns utanför sensorytan 5. Beroende på vilka tröskelvärden som används vid verifieringen kan det vara så att verifieringen redan pà förhand är dömd att misslyckas eller åtminstone har mycket liten sannolikhet att lyckas.

Ovanstående illustreras i fig 3b, som visar att användaren lagt fingret i en andra position 31' längre ner på sensorn ytan och lite vinklat i förhållande till den första positionen i vilken referensfingeravtrycket registrerades. I fig 3b har vidare markerats de områden som motsvarar det publika delområdet 33 och de privata delområdena 34 i fig 3a. Motsvarande områden i det aktuella fingeravtrycket är betecknade med samma hänvisningsnummer, men med tillägg av '-tecknet. Det publika delområdet 33' i det aktuella fingeravtrycket ligger fortfarande på sensorytan och kommer alltså med i den av sensorn registrerade bilden av det aktuella fingeravtrycket. Det samma gäller för de båda översta privata delområdena 34'. De nedersta fyra privata delområdena ligger emellertid helt eller delvis utanför 10 15 20 25 30 35 . . u Q ua n 524 023 14 ramen 30 och kommer sàledes inte med i bilden av det aktuella fingeravtrycket.

Om verifieringen skulle genomföras skulle den alltså troligen misslyckas, vilket då indikeras till användaren.

Denne skulle dä inte veta orsaken till misslyckandet.

Berodde det pà tekniska problem eller på att fingret var felplacerat? Användaren skulle då prova med att registrera ett nytt aktuellt fingeravtryck. Det skulle troligen krävas ett flertal försök innan användaren hittade rätt placering för fingret pà sensorn 1. Varje försök tar en viss tid, i synnerhet när verifieringen görs pà smartcardet 3 som har begränsad minnes- och processorkapacitet.

Detta problem löses genom att man istället för att alltid gà vidare med verifiering när det publika del- området korrelerar med ett delomràde i det aktuella fingeravtrycket, avgör om den efterföljande verifieringen har någon förutsättning att lyckas genom att man bestäm- mer om ett upplinjeringsvillkor är uppfyllt, steg 44.

Detta görs enligt följande: Genom korreleringen av templatets publika delomràde mot bilden av det aktuella fingeravtrycket har man fastställt hur templatet och bilden är orienterade i förhållande till varandra. Man kan också se det som att man bestämmer hur den första bilden av referensfingeravtrycket och den andra bilden av det aktuella fingeravtrycket överlappar varandra. I och med att denna inbördes orientering har bestämts, kan den punkt i bilden av det aktuella fingeravtrycket som motsvarar referenspunkten i bilden av referensfinger- avtrycket fastställas. Härefter utnyttjas koordinaterna i den publika delen av templatet för att beräkna var motsvarigheten till de privata delomràdena är belägna.

Beräkningen kan göras med kännedom om sensorytans storlek eller direkt i bilden. Om koordinaterna indikerar att alla privata delomràde ligger inom den aktuella bilden av fingeravtrycket, är upplinjeringsvillkoret i detta exempel uppfyllt och har verifieringen förutsättning att 10 15 20 25 30 35 » . n a ~n Q 524 023 15 lyckas. Om ett eller flera områden saknas i bilden, såsom är fallet i fig 3b, kan verifieringen sakna förutsättning att lyckas beroende på upplinjeringsvillkoret. Om upplinjeringsvillkoret inte är uppfyllt indikeras detta till användaren. I det enklaste fallet ges bara en indikation av att användaren skall flytta fingret. När väl referenspunkten är känd är det emellertid möjligt att även beräkna hur användaren skall flytta fingret för att I fallet i fig 3b är det exempelvis enkelt att beräkna att användaren skall flytta förbättra upplinjeringen. fingret uppåt på sensorn för att förbättra upplinjeringen med referensfingeravtrycket i fig 3a. Detta indikeras symboler, eller ljudsignaler eller på något annat lämpligt sätt, till användaren med hjälp av ord, bilder, ljus- steg 45. Processen går därefter tillbaka till steg 40.

Först när det har säkerställts att upplinjerings- villkoret är uppfyllt och att verifieringen således har förutsättning att lyckas väljs alltså en delmängd av det aktuella fingeravtrycket, steg 46, och skickas från behandlingsenheten 2 till smartcardet 3 för utförande av verifieringen. För detta ändamål används referenspunkten och koordinaterna för att bestämma vilka delar av bilden av det aktuella fingeravtrycket som skall skickas till smartcardet 3 för jämförelse med de privata delområdena.

Närmare bestämt väljs i det aktuella fingeravtrycket ett delområde med förutbestämd storlek kring varje punkt som definieras av koordinaterna i den publika delen av temp- latet. Delområdena i det aktuella fingeravtrycket kan dock vara något större än motsvarande privata delområden i templatet för att kompensera för eventuell deformation av fingeravtrycket om fingret anbringats med annorlunda tryck på sensorn vid upptagning av bilden av det aktuella fingeravtrycket. Dessa delområden av det aktuella fingeravtrycket överförs sedan till smartcardet 3.

Det skall framhållas att det i detta exempel således är samma teknik som används dels för att avgöra om bilden av det aktuella fingeravtrycket är tillräckligt upplin- n nn n Int llln n n a n nu 0:00 Il!! u n n n n nå! nn linn na I OI nn g 0 n 10 15 20 25 30 35 524 023 . . . n . . u II ~ nu 16 jerad med bilden av referensfingeravtrycket, dels för val av delområden som skall skickas till smartcardet och användas för själva verifieringen.

Omràdena kan skickas till smartcardet 3 i en förutbestämd ordningsföljd sä att processorn 6 pà smartcardet vet vilket område som är vilket. Som ett annat alternativ kan koordinater för omrädenas placering i det aktuella fingeravtrycket skickas med.

I steget 47 jämför processorn 6 pà smartcardet 1 den översända delmängden med den privata delen av templatet.

Närmare bestämt matchas alltså de översända delomrädena av det aktuella fingeravtrycket med de privata delomrädena i templatet. Denna matchning är mycket mindre tidskrävande än om de privata delomrädena exempelvis skulle matchas mot hela bilden av det aktuella fingeravtrycket, eftersom de privata delomrädena nu bara behöver matchas i ett begränsat antal positioner mot motsvarande delområden fràn det aktuella fingeravtrycket.

Därför kan matchningen göras pà smartcardet trots att processorn pà denna i regel har tämligen begränsad kapacitet. Om rotationsläget har fastställts i behandlingsenheten behöver dessutom inga rotationer göras.

Matchningen kan exempelvis göras pä ovan beskrivna sätt där en poängsumma beräknas pà grundval pixellikhet.

När de överförda delomrädena av det aktuella fingeravtrycket har jämförts med de privata delomrädena av templatet erhålls ett totalt matchningsvärde mellan 0% (dvs fullständig matchning). Detta matchningsvärde jämförs med ett andra (dvs ingen matchning alls) och 100% jämförelsekriterium i form av förutbestämt tröskelvärde, steg 48, som kan finnas lagrat i den privata delen av templatet. Om matchningsvärdet är lika med eller större än tröskelvärdet sä betraktas identiteten som verifierad, steg 49, och användaren kan fä tillgång till den känsliga information som finns lagrad pà kortet. Om matchnings- värdet understiger tröskelvärdet anses identiteten som ej 10 l5 20 25 30 35 524 023 17 verifierad, steg 50, och användaren nekas tillgång till den känsliga informationen. Alternativt kan först match- ningsvärdet för varje enskilt delomràde jämföras med ett tröskelvärde och antalet matchande delområden bestämmas.

Ytterligare exempel på hur delområden i ett fingeravtryck kan väljas ut och hur ett delomràde i ett referensfingeravtryck kan jämföras med ett delområde i ett aktuellt fingeravtryck finns i sökandens internatio- nella patentansökan med ansökningsnummer PCT/SE99/00553.

Det skall påpekas att stegen 41-46 ovan utförs i behandlingsenheten 2, exempelvis med hjälp av ett datorprogram i denna, och att stegen 47-50 utförs av processorn 6 på smartcardet 3.

Alternativa utföringsformer Även om en speciell utföringsform av uppfinningen har beskrivits ovan så är det uppenbart för fackmannen att många alternativ, modifieringar och variationer är möjliga att åstadkomma i ljuset av ovanstående beskriv- ning.

Uppfinningen har ovan beskrivits genom ett exempel som hänför sig till fingeravtryck. Principerna för uppfinningen kan emellertid lika gärna tillämpas på andra typer av biometriska data, såsom data avseende hand- avtryck, handgeometri, fotavtryck, näthinnan, iris, rösten och ansiktets morfologi.

Upplinjeringen mellan aktuella data och referensdata kan, såsom framgått ovan, ske i tid och/eller rum. I exemplet ovan åstadkommes upplinjeringen genom att fingret förflyttas i förhållande till sensorytan väsentligen i dennas plan. En ytterligare upplinjering kan emellertid göras i planet väsentligen vinkelrätt mot sensorns yta. Bredden på linjerna i det registrerade fingeravtrycket och svärtningen hos dessa påverkas nämligen av hur hårt användaren trycker fingret mot sensorytan, dvs i någon mening av fingrets position vinkelrätt mot sensorytan. När man i exemplet ovan har funnit den bästa korreleringspositionen för det publika n coq-o o ovan coca o u 10 15 20 25 30 35 . . Q . u N en ', .- . . n. . v "_ ,: . - ~ ' 2:" . . . . . . . - - - _ , . - ~ _ ,. . . . . .v n. . - - .- __ , _ . . - : z . . u . n n :U _ _ _., .n- s" __ _ , . . . 18 delomràdet i förhällande till det aktuella fingeravtrycket kan man även kontrollera hur väl linjerbredden och/eller svärtningen korrelerar i det publika delomràdet och motsvarande område i det aktuella fingeravtrycket. Om korreleringen (upplinjeringen) inte är tillräckligt bra, kan en indikation ges till användaren om att han skall ändra trycket. Det kan även beräknas hur användaren skall ändra trycket och ges en indikation om detta.

När man kontrollerar om upplinjeringsvillkoret är uppfyllt, dvs i exemplet ovan om tillräckligt mànga privata delområden finns i det aktuella fingeravtrycket för att verifieringen skall ha förutsättning att lyckas, förutsätter man vid kontrollen att användaren har tryckt fingret med ungefär samma tryck mot sensorytan vid registrering av det aktuella fingeravtrycket och vid registrering av referensfingeravtrycket sä att lika mycket av fingeravtrycket avbildas i den givna positionen. Även om fingret hålls i en korrekt position pà sensorytan är det inte säkert att upplinjerings- villkoret uppfylls för om användaren trycker fingret med ojämnt tryck mot sensorytan kan det hända att en del av fingeravtrycket inte kan registreras. Om exempelvis användaren i fig 3b trycker den översta delen av fingret väldigt lätt eller inte alls mot sensorytan kan det hända att den övre delen av fingeravtrycket inte avbildas av sensorn och att därmed de översta bäda privata delomràdena 34' inte finns med i bilden av det aktuella fingeravtrycket trots att de ligger inom ramen för bilden och för sensorytan. För att förhindra att man i ett sådant fall bedömer att upplinjeringsvillkoret är uppfyllt och skickar områden till smartcardet 3 för verifiering, kan man extrahera fingeravtrycket alternativt ta bort bakgrunden 32 ur bilden och bara arbeta med det avbildade fingeravtrycket.

I exemplet ovan används delområden av den digitala representationen av referensfingeravtrycket för 10 15 20 25 30 35 n . . . . u »o I . . u. o l "- u: ß f. ~ . ~ 0 '^' - . . . - . . _ , . . - .u _ . o . n . n o I ' , ,, ~ a u v n o I ... ... .. . - ; . . . . .. - . . - n. ~ ' ,,, u» o nn . a u I °° 19 korrelation, upplinjering och verifiering. Alternativt skulle man kunna använda minutiae-punkter för en eller flera av nämnda ändamål. Den publika delen av templatet skulle exempelvis kunna innehålla information om den inbördes placeringen av ett flertal minutiae-punkter, vilka skickas till behandlingsenheten och korreleras med minutiae-punkter i det aktuella fingeravtrycket. Om upplinjeringsvillkoret är uppfyllt, t ex om ett tillräckligt antal av nämnda mintutiaepunkter återfinns i det aktuella fingeravtrycket, väljs, på basis av resultatet av korreleringen, en delmängd av det aktuella fingeravtrycket och skickas till smartcardet. Delmängden kan exempelvis vara ett eller flera delområden, ytterligare minutiae-punkter eller någon annan information, såsom arten av de korrelerande minutiae- punkterna. Om upplinjeringsvillkoret inte är uppfyllt, kan, på basis av placeringen av de minutiae-punkter som återfinns i det aktuella fingeravtrycket en indikation åstadkommas till användaren om hur han skall flytta fingret för att förbättra upplinjeringen.

Exemplen avseende fingeravtryck kan enkelt överföras till andra biometriska data.

Upplinjeringsvillkoren kan vara annorlunda än de som nämnts ovan. Exempelvis kan de avse en upplinjering i tiden, där avståndet i tiden mellan olika delmängder av aktuella data och referensdata jämförs.

I exemplet ovan används ett publikt delområde. Detta är inte nödvändigt utan fler publika delområden kan användas. Fördelen med detta är att man får en säkrare bestämning av hur templatet är orienterat i förhållande till bilden av det aktuella fingeravtrycket. En annan fördel är att om en användare har fått en skada i fingret efter det att templatet registrerades så att det första delområdet inte korrelerar kan eventuellt ett andra publikt delområde korrelera.

Den publika delen av templatet kan också innehålla annan information som gör det möjligt att bestämma en 10 15 20 25 30 35 . . - . .- 524 023 20 referenspunkt i sampelbilden, exempelvis en specifikation av en referenspunkt på basis av ett förhållande mellan linjeövergàngar eller liknade.

Man skulle också kunna tänka sig att låta den pub- lika delen av templatet enbart innehålla information, exempelvis koordinater, som anger placeringen av de pri- vata delområdena i förhållande till en referenspunkt och att låta referenspunkten vara en förutbestämd punkt i själva fingeravtrycket, alltså inte i bilden, vilken punkt kan identifieras på ett säkert sätt. I PCT/SE99/00553 beskrivs olika sätt att leta upp en referenspunkt i ett fingeravtryck.

I exemplet ovan beskrivs att de privata delområdena väljs enligt vissa kvalitetskriterier. Det är naturligt- vis möjligt att välja dessa områden enligt andra krite- rier. En variant kan vara att alltid välja områdena i ett förutbestämt läge i förhållande till referenspunkten. I sådan fall behöver den publika delen av templatet inte innehålla koordinater för de privata områdenas placering.

I exemplet ovan är templatet lagrat på en portabel enhet. Det skulle också kunna vara en fördel att använda det här beskrivna förfarandet vid kommunikation mellan en behandlingsenhet och en stationär enhet, exempelvis en stationär dator. Ett sådant exempel skulle kunna vara när man använder biometrisk information för att verifiera en användares identitet när denne vill koppla upp sig till exempelvis en bank på Internet. Det biometriska templatet kan då vara lagrat i en stationär databärare hos banken, medan användaren har en fingeravtryckssensor och programvara för att utföra den del av det ovan beskrivna förfarandet som utförs i behandlingsenheten. En fördel med att använda förfarandet i denna tillämpning är att användaren snabbare kan registrera en korrekt upplinjerad aktuell bild av sitt fingeravtryck och att verifierings- förfarandet därmed gàr fortare och upplevs som smidigare av användaren. o o . u..

OI I Û - . nu I I. fu: -. . e 1 'z 2 I . . ~-oa. . .. ... - __ _ . -- .- 2 _.. ..- -__- g ; g .. . . -__--_ ~ . » . . f . - ~ ° ' 21 Slutligen skall påpekas att den ovan beskrivna jäm- förelsen av ett publikt delomràde med de aktuella biometriska datana kan göras pà mànga andra sätt än den beräkning av poängsummor som beskrivs ovan. Exempelvis kan man använda multiplikation av mot varandra svarande pixlar och efterföljande integrering för att få fram en korrelation. Matchningen kan alltsà även göras pà icke- binäriserade bilder.

Claims (24)

10 15 20 25 30 35 524 023 awïxz " -' -z -z ' :fåndtaflšé špatšentkrav 22 PATENRKRAV

1. Förfarande vid verifiering av en persons identi- tet med hjälp av biometriska data, att innefattande steget registrera aktuella biometriska data som matas in till en sensor av personen, k ä n n e t e c k n a t av stegen att jämföra tidigare registrerade biometriska referens- data med de aktuella biometriska datana för att kontroll- era om ett upplinjeringsvillkor är uppfyllt, och om så inte är fallet, àstadkomma, pà basis av ett resultat av jämförelsen, en indikation av att personen skall förändra inmatningen till sensorn för att förbättra upplinjeringen mellan de aktuella biometriska datana och de biometriska referensdatana.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid indikationen innefattar information om hur personen skall förändra inmatningen till sensorn för att förbättra upp- linjeringen mellan de aktuella biometriska datana och de biometriska referensdatana.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, varvid de bio- metriska datana utgörs av fingeravtrycksdata.

4. Förfarande enligt nàgot av krav 1-3, varvid steget att registrera aktuella biometriska data inne- fattar att registrera aktuella fingeravtrycksdata fràn ett finger hos personen när fingret är placerat i en första position i förhållande till sensorn, och varvid de tidigare registrerade biometriska referensdatana är refe- rensfingeravtrycksdata som är registrerade med fingret placerat i en andra position i förehàllande till sensorn och varvid nämnda kontroll innefattar att kontrollera om den första positionen väsentligen överensstämmer med den andra positionen.

5. Förfarande enligt krav 4, varvid steget att in- dikera hur personen skall förändra inmatningen innefattar 10 15 20 25 30 35 524 023 " ':" ':' ."' Ãnäfaïe' 'patentkrav 23 att indikera hur personen skall flytta fingret i för- hållande till sensorn för att förbättra upplinjeringen.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, var- vid nämnda kontroll av om ett upplinjeringsvillkor är uppfyllt innefattar att kontrollera om ett svärtnings- villkor är uppfyllt.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid steget att registrera aktuella biometriska data innefattar att registrera en första bild av sensorns yta, varvid de biometriska referensdatana är registrerade pà basis av en andra digital bild av sensorns yta, och var- vid steget att jämföra innefattar att bestämma i vilken utsträckning den första bilden överlappar den andra bil- den.

8. Förfarande enligt krav 7, varvid steget att jämföra vidare innefattar att bestämma om det över- lappande omràdet är tillräckligt stort för att verifie- ringen skall kunna genomföras.

9. Förfarande enligt krav 1, varvid de tidigare registrerade biometriska referensdatana innefattar en första delmängd av en digital representation av ett tidigare registrerat fingeravtryck och de aktuella bio- metriska datana innefattar en digital representation av ett aktuellt fingeravtryck och varvid steget att jämföra innefattar att korrelera den första delmängden med den digitala representationen av det aktuella fingerav- trycket. I

10. Förfarande enligt krav 9, varvid den första delmängden utgörs av ett första delomràde av den digitala representationen av ett tidigare registrerat finger- avtryck.

11. Förfarande enligt krav 10, varvid det första delomràdet utgör del av ett templat, som vidare inne- fattar ytterligare delområden av den digitala representa- tionen av referensfingeravtrycket och information om de ytterligare delomràdenas placering i referensfinger- avtrycket i förhållande till det första delomràdet, 10 15 20 25 30 35 524 023 nu u. ~ z' "'. Änïíuí-aïé 'patentkrav 24 varvid steget att jämföra vidare innefattar att med hjälp av informationen om de ytterligare omràdenas placering i referensfingeravtrycket bestämma om motsvarande områden finns i det registrerade aktuella fingeravtrycket.

12. Förfarande enligt krav ll, vidare innefattande steget att beräkna hur personen skall flytta fingret för att förbättra upplinjeringen med hjälp av informationen om de ytterligare delomràdenas placering i referens- fingeravtrycket.

13. Förfarande enligt krav 9, varvid den första delmängden utgörs av ett flertal minutiae-punkter i den digitala representationen av ett tidigare registrerat fingeravtryck.

14. Förfaranden enligt nägot av föregående krav, varvid steget att jämföra utförs i en första enhet, vilken mottar de biometriska referensdatana fràn en andra enhet, i vilken verifieringen skall utföras och i vilken ytterligare biometriska referensdata är lagrade.

15. Förfarande enligt krav 14, varvid en andra delmängd av de aktuella biometriska datana överförs till den andra enheten först när upplinjeringsvillkoret är uppfyllt.

16. Datorprogramprodukt innefattande ett dator- program för genomförande av ett förfarande enligt nägot av patentkrav 1-14.

17. Anordning för verifiering av en persons identi- tet med hjälp av biometriska data, innefattande en sensor för registrering av aktuella biometriska data som matas in till sensorn av personen; k ä n n e t e c k n a d av en processor som är anordnad att jämföra tidigare registrerade biometriska referensdata med de aktuella biometriska datana för att kontrollera om ett upp- linjeringsvillkor är uppfyllt, och om sä inte är fallet, indikera hur personen skall förändra inmatningen till sensorn för att förbättra upplinjeringen mellan de aktuella biometriska datana och de biometriska referens- datana. 10 15 20 25 30 35 4 n a a a 52 3 n. ou a . -n a» _: _ß^. ._ ._ _, _, I a a u a n 0 I _ , _ . . _ -. a n 0 4. a . . . a _ . an; a n c .U I. z u u u u . n u . u n." ~ i n' ÃnHÉad-ê .pat-:entkrav 25

18. Anordning enligt krav 17, i vilken de tidigare registrerade biometriska referensdatana innefattar en första delmängd av en digital representation av ett tidigare registrerat fingeravtryck och de aktuella biometriska datana innefattar en digital representation av ett aktuellt fingeravtryck och varvid processorn är anordnad att korrelera den första delmängden med den digitala representationen av det aktuella fingeravtrycket när den jämför tidigare registrerade biometriska refe- rensdata med de aktuella biometriska datana.

19. Anordning enligt krav 18, i vilken den första delmängden utgörs av ett första delomràde av den digitala representationen av ett tidigare registrerat finger- avtryck.

20. Anordning enligt krav 19, i vilken det första delområdet utgör del av ett templat, som vidare inne- fattar ytterligare delområden av den digitala representa- tionen av referensfingeravtrycket och information om de ytterligare delomràdenas placering i referensfinger- avtrycket i förhållande till det första delomrádet, varvid processorn vidare är anordnad att med hjälp av informationen om de ytterligare omràdenas placering i referensfingeravtrycket bestämma om motsvarande områden finns i det registrerade aktuella fingeravtrycket.

21. Anordning enligt krav 20, i vilken processorn vidare är anordnad att beräkna hur personen skall flytta fingret för att förbättra upplinjeringen med hjälp av informationen om de ytterligare delomràdenas placering i referensfingeravtrycket.

22. Anordning enligt krav 17, varvid den första delmängden utgörs av ett flertal minutiae-punkter i den digitala representationen av ett tidigare registrerat fingeravtryck.

23. Anordning enligt något av krav 17-22, i vilken de biometriska referensdatana mottages från en andra enhet, i vilken verifieringen skall utföras och i vilken ytterligare biometriska referensdata är lagrade. 524 023 n. no o 7' : n' n '.':" ':' " ÅnHi-aïeupatfentkrav 26

24. Anordning enligt krav 23, i vilken processorn är anordnad att överföra en andra delmängd av de aktuella biometriska datana till den andra enheten först när upp- linjeringsvillkoret är uppfyllt.