SE524727C2 - Generering av frekvenskoder i samband med transformering och komprimering av fingeravtrycksdata - Google Patents

Description

l5 20 25 30 35 Un rä ms \J NJ \| 2 I vissa typer av lagringsenheter kan det finnas be- gränsad lagringskapacitet. I sådana fall är det önskvärt med en liten mängd referensdata.

Jämförelsen mellan referensdata och aktuella data, kan antingen göras i samma fysiska enhet som referens- datana är lagrade i, i samma fysiska enhet som registre- rar och behandlar det aktuella fingeravtrycket eller i någon annan enhet.

Om jämförelsen görs i en enhet med begränsad pro- cessorkapacitet är det önskvärt att jämförelsen mellan aktuella data och referensdata kan göras på ett enkelt sätt. Om antingen aktuella data eller referensdata be- höver överföras från en enhet till en annan i samband med jämförelsen är det önskvärt att mängden data är liten så att överföringstiden blir kort.

I många tillämpningar vill användaren kunna autenti- sera sig och få tillgång till ett skyddat objekt utan fördröjning. Då är det önskvärt att de aktuella datana kan genereras snabbt, att eventuell överföringstid är kort och att jämförelsen kan göras snabbt.

Referensdatana kan motsvara ett komplett finger- avtryck såsom det refistreras. Normalt sparas emellertid endast en del av informationen i fingeravtrycket som referensdata.

Det är exempelvis känt att som referensdata spara information om speciella kännetecken, även kallade minu- tiae-punkter i fingeravtrycket. Dessa speciella känne- tecken är normalt av två förutbestämda typer, nämligen fingeravtryckslinjeslut och fingeravtryckslinjedelning.

Exempelvis kan koordinater för var dessa kännetecken är placerade sparas som referensdata. Vid kontroll av en persons identitet bestäms då den inbördes placeringen av kännetecken i ett aktuellt fingeravtryck och jämförs därefter med den inbördes placeringen av kännetecknen i referensdatana.

Genom exempelvis WO Ol/84494 är det vidare känt att som referensdata spara delområden av en bild av ett refe- k!:.z1der“~._E're-:1se Biometrics AIM.Patent\I«“reqr,1erf=:y- 'u-LES amerzcíed by Oífbtdoc' 10 15 20 25 30 35 3 rensfingeravtryck. Vid kontroll av en persons identitet letas motsvarande delområden fram i ett aktuellt finger- avtryck och jämförs därefter med delomràdena i referens- datana. För att möjliggöra att den slutliga identitets- kontrollen utförs på ett smartcard med begränsad pro- cessor- och minneskapacitet lagras ett delomràde som ett s k publikt delomràde i en publik del av referensdatana på smartcardet. Vid identitetskontrollen läses detta publika delomràde ut till en datorenhet, i vilken det jämförs med ett aktuellt fingeravtryck för att bestämma i vilken position i förhållande till detta som det publika delområdet passar bäst. På detta sätt linjeras referens- datana upp med det aktuella fingeravtrycket. I den publika delen av referensdatana lagras även koordinater för hur andra delområden, s k privata delområden, är placerade i förhållande till det publika delområdet. När det aktuella fingeravtrycket har linjerats upp med refe- rensdatana kan dessa koordinater användas för att bestäm- ma vilka delområden i den aktuella bilden som skall väl- jas ut och skickas till smartcardet för jämförelse med de privata delomràdena.

Det vidare känt att bilda en fingerkod genom att först leta fram en objektiv referenspunkt i ett finger- avtryck, därefter dela in fingeravtrycket i sektorer i förhållande till referenspunkten, därefter Gabor-filtrera bilden med ett antal Gaborfilter och slutligen beräkna fingerkoden som variansen i varje sektor av den Gabor- filtrerade bilden. aktig som referensdata eftersom det går snabbt och enkelt att jämföra en referensfingerkod med en aktuell finger- kod. Det tar dock relativt sett lång tid att få fram Den erhållna fingerkoden är fördel- fingerkoden. Ett annat problem är att den bygger på att en objektiv referenspunkt kan fastställas i fingerav- trycket enbart genom sökning i detta. Det är dock känt att det för vissa fingeravtryck är svårt, om inte omöj- ligt, att fastställa en sådan objektiv referenspunkt.

'“ Iilzül V:“ušpecialkunderU-'recise Biometrics AB\Patent\.Frec1I.!en:y-» .-.~;'__{FI§2003-Ü6-~05 azneiidecl by CPbLdoc 10 15 20 25 30 35 524 727 4 Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med uppfinningen är att anvisa ett för- farande och en anordning för användning i samband med kontroll av en persons identitet, vilket förfarande och vilken anordning gör det möjligt att helt eller delvis uppfylla ett eller flera av ovanstående önskemål när det gäller lagringsutrymme, överföringstid, jämförelsetid och tid för generering av data.

Enligt uppfinningen åstadkommes närmare bestämt ett förfarande för användning i samband med kontroll av en persons identitet, innefattande stegen att transformera åtminstone en del av en bild av ett fingeravtryck från personen så att en representation av ett frekvensinnehåll i nämnda del av bilden erhålles, och på basis av den er- hållna representationen av frekvensinnehållet bestämma en frekvenskod, som innefattar ett förutbestämt antal frek- venskodsvärden.

Det finns tekniker, exempelvis fouriertransfor- mering, som gör det möjligt att snabbt transformera en bild så att en representation av frekvensinnehållet i bilden erhålles. På basis av denna representation kan en frekvenskod relativt enkelt och snabbt bestämmas. Det är alltså möjligt att generera referensdata och aktuella data på en för många tillämpningar godtagbart kort tid.

Beroende på hur många frekvenskodvärden som frek- venskoden innehåller och på hur frekvenskodvärdena defi- nieras är det möjligt att åstadkomma referensdata och aktuella data som kräver litet lagringsutrymme och kort överföringstid, men som ändå ger en för många tillämp- ningar godtagbar låg felsannolikhet när det gäller fel av typ l (att ett aktuellt fingeravtryck från samma person och finger som referensdatana är hämtade ifrån inte accepteras) och av typ 2 (att ett aktuellt fingeravtryck från en annan person eller ett annat finger än det som referensdatana är hämtade ifrån accepteras).

Förfarandet enligt uppfinningen är såsom nämnts av- sett för användning i samband med kontroll av en persons 2604-06-02 llzül V:“aåpecialkundexflfretíse Bioxnetrics AB\Patent'xFreqxzency- MOC\20'./.íJE-15 SE LF12OL13-Ü6~-05 ainended by OPNmlot' l0 15 20 25 30 35 identitet. Detta kan exempelvis innefatta att förfarandet används för åstadkommande av referensfingeravtrycksdata för en person, för åstadkommande av aktuella fingerav- trycksdata eller för kontroll av en persons identitet.

Bilden kan vara en bild i gråskala, en binär bild eller en färgbild. Den visar ett fingeravtryck genom att den representerar åsar och dalar i fingeravtrycket med olika intensitet. Bilden kan innehålla ett komplett fingeravtryck eller ett partiellt fingeravtryck beroende på storleken på sensor som har använts för att registrera bilden.

Med att bilden eller en del av denna tranformeras menas här att en matematiskt definierad transform tillåts operera på bilden och omvandla informationen i bilden till en representation av frekvensinnehållet, dvs med vilka frekvenser man kan beskriva intensitetsvariatio- nerna i bilden i olika riktningar och dessas inbördes förhållanden.

I vissa fall kan man vilja transformera endast en del av fingeravtrycksbilden. Man kan exempelvis vilja utesluta bakgrunden eller delar där fingeravtrycket är av dålig kvalitet, man kan vilja använda enbart ett område kring en viss punkt eller man kan av något annat skäl vilja välja ut endast en del att transformera.

Frekvenskoden innehåller ett förutbestämt antal frekvenskodsvärden. Antalet värden i koden kan bestämmas utifrån önskad storlek på referensdatana och önskad fel- sannolikhet av typ l och 2. Fler värden kräver större lagringskapacitet för referensdatana, lägre felsannolikhet. men ger normalt Transformen kan exempelvis vara en eller en kombina- tion av följande transformer: Fouriertransformer, Cosinustranformen, Besseltransformen eller Hadamard- En fördel med dessa transformer är att de är i viss mån okänsliga för sidledsförskjutningar av ett finger på en sensor så länge som samma del av fingret befinner sig på sensorn. transformen. 'lÜ-34-ü6-iJ;É '111511 V:\zšriecialku:tder\1š're-:íse Bifgunetrics AB\_ëatent\.Fr“eq\.1en-:'y- PlOC\2020É-l5__SE__iEUQOÜS-ÜG-ÜE air-ended by OPk-Ecloc 10 15 20 25 30 35 Frekvenskodsvärdena bestäms på basis av den erhållna representationen av frekvensinnehållet. Närmare bestämt kan de bestämmas på basis av ett förutbestämt antal frek- vensvärden som väljs ut från representationen av frek- vensinnehållet, varvid varje frekvensvärde kan utgöra ett mått på förekomsten av en motsvarande frekvens i en viss riktning i bilden som transformeras. Ett eller flera frekvensvärden kan användas för att åstadkomma ett frek- venskodsvärde. Flera frekvensvärden kan exempelvis medel- värdesbildas eller viktas ihop för bestämning av ett frekvenskodsvärde.

Förfarandet enligt uppfinningen kan realiseras med hjälp av ett datorprogram. Datorprogrammet kan vara lag- rat på ett lagringsmedium, exempelvis i ett minne av elektronisk, optisk, magnetisk eller annan känd typ.

Lagringsmediet kan också vara en propagerande signal.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen åstadkommes en anordning för användning i samband med kontroll av en persons identitet, innefattande en signalbehandlare, vilken är anordnad att transformera åtminstone en del av en bild av ett fingeravtryck från personen så att en representation av ett frekvensinnehåll i nämnda del av bilden erhålles, och på basis av den erhållna represen- tationen av frekvensinnehållet bestämma en frekvenskod, som innefattar ett förutbestämt antal frekvenskodsvärden.

Signalbehandlaren kan realiseras med hjälp av en lämpligt programmerad generell eller specialanpassad dator. Den kan alternativt realiseras med specialanpassad hårdvara, såsom en ASIC (Application Specific Integrated Circuit) eller med en FPGA ( Field Programable Gate Array) eller med analoga kretsar eller digitala kretsar eller med någon lämplig kombination därav.

Kortfattad figurbeskrivning Föreliggande uppfinning skall nu beskrivas mera i detalj med hjälp av utföringsexempel som hänvisar till bifogade ritningar, på vilka ' ík.=.11'1-.ier“'-.lê'ffe<;:se Eiozxwtxfics TaB-Ä.Patent"xïrfèqlzen-ïfiu- 4-35 alnende-J ba' íšï-'šhdoc 10 15 20 25 30 35 521.- 727 7 Fig 1 ytterst schematiskt visar den grundläggande principen för föreliggande uppfinning.

Fig 2 visar ett exempel på ett system i vilket iden- titetskontroll med hjälp av frekvenskoder kan realiseras.

Fig 3 visar en bild av ett fingeravtryck.

Fig 4 visar en representation av frekvensinnehållet i fingeravtrycket i fig 3.

Fig 5 visar ett flödesschema med ett exempel på ett förfarande för åstadkommande av referensfingeravtrycks- data.

Fig 6 visar flödesschema med ett exempel pà ett för- farande för identitetskontroll.

Detaljerad beskrivning av utföringsexempel Föreliggande uppfinning bygger på idén att skapa en frekvenskod som kan användas vid kontroll av en persons identitet. Detta illustreras schematiskt i fig l.

Först registreras en bild l av ett fingeravtryck från en person. Denna bild representerar informationen i fingeravtrycket i form av intensitetsvariationer. Bilden l transformeras 2 så att man istället erhåller en repre- sentation 3 av frekvensinnehållet i bilden l.

Från denna frekvensrepresentation väljer man ut ett antal frekvensvärden och behandlar dessa 4 så att de kan representeras pà ett kompakt sätt i form av frekvens- kodvärden. Frekvenskodvärdena bildar tillsammans en frekvenskod CR. Denna frekvenskod kan lagras som refe- rensfingeravtrycksdata för att användas vid en senare identitetskontroll.

Vid identitetskontrollen skapas en aktuell frekvens- kod CA från ett aktuellt fingeravtryck och jämförs med den tidigare lagrade referensfrekvenskoden CR. Om de jäm- förda frekvenskoderna är tillräckligt lika anses finger- avtrycken från vilka de är genererade komma från ett och samma finger, och personens identitet är därmed säker- ställd.

I det följande skall beskrivas ett exempel på ett system i vilket identitetskontroll med hjälp av frekvens- .wm«=f'^ www ilzül V:\Speci ._ funder\Fretise Biometrics AE\?atenïïFre~wenf~- -¿4;l5 SE {P:20u3-G kk M., G5 amended by OPE.d@c 10 15 20 25 30 35 (71 FJ .ïx \'l ßl *J 8 koder kan realiseras. Systemet innefattar, såsom visas i en fingeravtryckssensor 10 för registrering av fingeravtryck, en första enhet ll, betecknas datorenhet, fig 2, vilken i det följande för behandling av fingeravtrycks- data och en andra enhet 12, som innefattar ett minne för lagring av referensfingeravtrycksdata och en processor för behandling av fingeravtrycksdata och som i detta fall utgörs av ett smartcard.

Sensorn 10 kan, men behöver inte, användas både för registrering av referensfingeravtryck och för registr- ering av aktuella fingeravtryck. Den kan vara optisk, kapacitiv, termisk eller av någon annan lämplig typ. Den kan vara en areasensor eller en linjesensor.

Datorenheten 11 kan vara en vanlig generell dator, exempelvis en PC. Alternativt kan den exempelvis vara en datorenhet 11 som är specialanpassad för denna tillämp- ning eller en specialanpassad hårdvara. Den innefattar i _ detta exempel en smartcardläsare 13, som kan vara vilken som helst kommersiellt tillgänglig smartcardläsare eller en specialkonsturerad/-anpassad smartcardläsare. Smart- cardläsaren 13 kan vara fysiskt integrerad i datorenheten ll eller kan finnas i ett eget hölje som är signalmässigt anslutet eller anslutningsbart till resten av dator- enheten. Det kan finnas en eller flera processorer i datorenheten ll och den behandling av fingeravtrycksdata som sker i datorenheten kan vara distribuerad på olika sätt mellan olika processorer.

Smartcardet 12 kan vara vilken som helst typ av smartcard pà vilket en jämförelse av fingeravtrycksdata skall utföras. Smartcardet 12 har en signalbehandlings- enhet som innefattar en processor 16, ett minne 17 för lagring av referensfingeravtrycksdata, som är extraherade från ett referensfingeravtryck från smartcardinnehavaren, och ett arbetsminne 18, samt kommunikationskretsar 19 som möjliggör kommunikation mellan smartcardläsaren 13 och smartcardet 12. Kommunikationskretsarna 19 kan, men be- 2004-06-DS 11:01 V:\Specia1kunder\Precise Biometrics AB\Patent\Frequency- MOC\2020S15__SE_(P§2003-06-05 amended by OPN.dcc 10 15 20 25 30 35 höver inte, kräva kontakt mellan smartcardet 12 och läsaren 13.

I det följande skall beskrivas ett exempel på hur uppfinningen kan realiseras i det i fig 2 visade syste- met.

För att smartcardet 12 skall kunna användas för att verifiera smartcardinnehavarens identitet behöver refer- ensfingeravtrycksdata lagras i smartcardets minne 17.

Detta utförs företrädesvis under sådana förhållanden att man kan säkerställa att det verkligen är smartcardinne- havarens referensfingeravtrycksdata som lagras. Ett exem- pel på hur registreringen av referensfingeravtrycksdata görs visas i flödesschemat i fig 5.

I ett första steg 50 registreras en bild av smart- cardinnehavarens fingeravtryck med hjälp av sensorn 10.

Ett exempel på hur en verklig fingeravtrycksbild som har registrerats med hjälp av en kapacitiv fingeravtrycks- sensor visas i fig 3. I bilden motsvarar de mörka linj- erna àsar i fingeravtrycket och de ljusa linjerna dalar i fingeravtrycket. De mörkare partierna som förekommer i bildens ovan- och underkänt orsakas av kvarliggande fett- lager på sensorn.

Bilden läses in från sensorn 10 till datorenheten ll där den fouriertransformeras, steg 51. Fouriertrans- formeringen kan göras med hjälp av specialutvecklad pro- gramvara eller hårdvara eller med hjälp av kommersiellt tillgänglig programvara eller hårdvara. Den görs normalt med hjälp av beräkningar baserat på en matematiskt metod, men kan också göras utan beräkningar med hjälp av en optisk lins och en sensor. Eventuellt kan endast en del av bilden väljas ut och transformeras.

Genom fouriertransformeringen erhålls frekvensvärden F(u,v), som utgörs av komplexa tal med en realdel och en imaginärdel enligt följande 2004-06-92 11:01 V:\Specia1kunLier\Pre-ti.se Biometrics AB'-_PatentïFrequer|-,:;.'- M=JC\2O2OE-l5__MV5í-1ï_(LWZOGJ-Üë-GB amerxdefi by OH-Ldoc' lO 15 20 25 30 10 F (u,v) = f(x, y) expí- flrrí-Auš + där u=0,l,2,m,M-1 v=O,l,2,m,N-l och där u och v är kartesiska koordinater i den fouriertransformerade bilden och x och y är kartesiska koordinater i fingeravtrycksbilden (fig 3).

Frekvensvärdena F(u,v) utgör en representation av frekvensinnehållet i fingeravtrycksbilden. innehållet kan åskàdliggöras i en bild.

Frekvens- I fig 4 visas en fouriertransform av bilden i fig 3.

Närmare bestämt visas absolutvärdena av frekvensvärdena F(u,v). I bilden i fig 4 visas i gråskala vilka frekven- ser som förekommer i olika riktningar i fingeravtrycket i fig 3, varvid frekvensen ökar som funktion av radien r i fig 4, vinkeln 6 från den horisontella axeln A i fig 4 anger riktningen i fig 3 och högre förekomst av en viss frekvens visas med ljusare gråskala i fig 4. Representa- tionen i fig 4 är symmetrisk eftersom frekvensinnehållet blir detsamma i riktningar som skiljer sig åt 180 grader.

För varje frekvens i fig 4 finns det alltså ett frekvensvärde som ger ett mått på förekomsten av den frekvensen i den aktuella riktningen v. Dessa frekvens- värden används för att skapa frekvenskoden. Närmare be- stämt väljs ett förutbestämt antal frekvensvärden ut, steg 52.

Fig 4 visar samtliga frekvenser inom ett visst frek- vensområde, dvs även frekvenser som inte är signifikanta för ett fingeravtryck eftersom de inte alls avspeglar tätheten av fingeravtryckslinjer i olika riktningar i ett fingeravtryck. Därför väljs frekvensvärdena för frekven- ser inom ett begränsat område i fig 4 vilket område är relevant för fingeravtryck. I fig 4 väljs frekvenser i det övre halvplanet i det ringformade området mellan radierna R1 och R2. r-= f' :LL V:\3pecialkunder\Fre:ise Ezcmetrics àE\Patent\Frequency- :l5_MbL_{P)2OÜ3-G6-G5 amended by GFN.dcc 10 15 20 25 30 35 ll Det relevanta området är individberoende eftersom olika personer har olika tätt mellan fingeravtrycks- linjerna. Antingen kan då frekvensvärden väljas för frek- venser inom ett större förutbestämt område som tar hänsyn till spridningen mellan olika individer, eller kan frek- vensvärden väljas för frekvenser inom ett mindre individ- anpassat område. Det individanpassade frekvensområdet bestäms som ett område i vilket individen ifråga har en hög förekomst av relevanta frekvenser, dvs frekvenser som motsvarar strukturer i fingeravtrycket.

Frekvensområdet kan exempelvis i det förra fallet väljas så att det motsvarar 800 linjer/m till 5000 linjer/m.

För bestämningen av frekvenskodsvärdena kan antingen realdelarna, imaginärdelarna, absolutvärdena eller någon kombination av dessa användas, t ex fasförskjutningen.

I detta exempel antas att absolutvärdena (även kallade magnituderna) av de utvalda frekvensvärdena beräknas, steg 53.

Frekvenskoden C bildas av följden av de sålunda åstadkomna frekvenskodvärdena. Annorlunda uttryckt: CKnv)=iFO30fl där R1 där F(r,G) är frekvensvärdet i punkten (r,9) och C(r,6) är frekvenskodsvärdet för samma punkt.

Med denna terminologi är det alltså frekvenskods- värdena C(r,G) som visas i fig 4. Man kan alltså som ett alternativ först beräkna frekvenskodsvärdena för samtliga punkter och sen välja ut frekvenskodsvärden för förut- bestämda frekvenser som de frekvenskodsvärden som skall bilda frekvenskoden.

För att frekvenskoden skall kunna representeras på ett minnessnålt sätt, kvantiseras därefter, steg 54, frekvenskodsvärdena C(r,9), exempelvis till något av värdena O, 1, 2 eller 3. 'et-lalk=in<íer\i're-ïise Qiolnetxi-:s 'AE-XPatent\Fregr:fer;cj,'-~ ZOUE-Cï-S--íëß ainended by OE“2~I.d:>-\: 10 15 20 25 30 35 m r a 43.

»J ro -s 12 Om man väljer ut 800 frekvensvärden, exempelvis 20 olika frekvenser för var och en av 40 olika vinklar v så erhålles då, om frekvenskodvärdena kvantiseras enligt ovan, en frekvenskod CR med 200 Bytes data.

Värdena lagras i en tabell med 5 bytes på varje rad.

Detta innebär att varje rad innehåller de kvantiserade frekvenskodvärdena för ett vinkelvärde. En ändring av frekvenskoden som motsvarar en vridning av fingerav- trycket i endera riktningen med en vinkel 4,5 grader kan därmed enkelt åstadkommas. Det enda som behöver göras är att cirkulärskifta raderna i tabellen ett steg i mot- svarande riktning.

Slutligen lagras, steg 55, frekvenskoden CR som referensfingeravtrycksdata på smartcardet 12. Såsom kommer att beskrivas mera i detalj nedan kan frekvens- koden lagras som publika referensfingeravtrycksdata som tillåts läsas ut från smartcardet för användning i dator- enheten i samband med identitetskontroll, eller som privata referensfingeravtrycksdata som inte får läsas ut från smartcardet utan som jämförs med aktuella finger- avtrycksdata på smartcardet.

När väl referensfingeravtrycksdata har lagrats på smartcardet 12 kan smartcardinnehavaren använda smart- cardet för att autentisera sig. Ett exempel på hur detta kan gå till beskrivs i det följande.

Smartcardinnehavaren placerar sitt smartcard 12 i smartcardläsaren 13 och samma finger som har använts för registrering av referensfingeravtrycksdata på sensorn 10.

Sensorn lO registrerar en aktuell bild av smartcard- innehavarens fingeravtryck, steg 60 i fig 6. Bilden läses in till datorenheten ll, där den behandlas på precis samma sätt som skedde vid registreringen av referens- fingeravtrycksdatana. Närmare bestämt fouriertransfor- meras bilden, steg 61, frekvensvärden väljs ut i bilden, steg 62, absolutvärdena av de valda frekvensvärdena be- räknas, steg 63, och de beräknade absolutvärdena kvanti- "Q 11:01 V:\3pecialkunder\Precise Biometrics ABXPatentXFrequen:y- 5E_§P1ZQÜ3-OG-Ü5 amended by U?N.doc 10 15 20 25 30 35 m ro 1 ro »a 13 seras, steg 64, för bildande av den aktuella frekvens- koden CA.

Som ett alternativ kan frekvensvärdena väljas inom ett förutbestämt, individoberoende område. Detta alter- nativ kan användas även om referenfrekvenskoden är base- rad på ett individberoende område för i så fall kan en större aktuell frekvenskod skickas till smartcardet och en lämplig delmängd av den aktuella frekvenskoden väljas ut på smartcardet på basis av data som lagrats där an- gående på vilket frekvensområde referensfrekvenskoden är baserat.

Som ett annat alternativ kan frekvensvärdena väljas individberoende. Frekvensområdet kan då väljas beroende på var i representationen av frekvensinnehållet i det aktuella fingeravtrycket som individen har höga före- komster av frekvenser. Alternativt kan frekvensområdet väljas på basis av data om detta som skickas ut från smartcardet.

Den aktuella frekvenskoden CA skickas till smart- cardet 12 där den jämförs, steg 65, med den tidigare lagrade referensfrekvenskoden CR. Jämförelsen görs genom att den absoluta differensen mellan mot varandra svarande frekvenskodsvärden bestäms. Den totala differensen jäm- förs därefter, steg 66, med ett tröskelvärde för att av- göra om ett likhetsvillkor är uppfyllt och om referens- frekvenskoden CR och den aktuella frekvenskoden CA därmed kan anses komma från ett och samma finger.

Vid registreringen av det aktuella fingeravtrycket kan det hända att personen ifråga placerar sitt finger i en annorlunda vinkel på sensorn i förhållande till när referensfingeravtrycket registrerades. Detta kommer att påverka frekvenskoden genom att representationen av frekvensinnehållet vrids. Frekvenskodvärdena kommer så- ledes att komma i en annan ordning i frekvenskoden. Vid identitetskontrollen kan hänsyn till detta tas genom att man upprepar jämförelsen mellan den aktuella frekvens- koden och referensfrekvenskoden med en inbördes permuta- '1004-(16-02 lllzül V:\Specj..alkundeflPre-:ise Birr-nïetxics AB\Patent\Frequen-ry-- MÛC\2020C-15____LšE_-(P!QGOE-Üü-OE ainended by OPN.dcc 10 15 20 25 30 35 Lfi TJ _,- RJ *Q 14 tion av frekvenskodvärdena, steg 67. Den inbördes permu- tationen kan åstadkommas på olika sätt. Antingen kan pro- cessorn på smartcardet permutera värdena i antingen refe- rensfrekvenskoden eller den aktuella frekvenskoden så att permutationen motsvarar en viss vridning. Alternativt kan referensfrekvenskoden vara lagrad på smartcardet i olika versioner med frekvenskodvärdena permuterade. Som ett ytterligare alternativ kan datorenheten ll skapa olika versioner av den aktuella frekvenskoden och skicka in till smartcardet för jämförelse.

I fallet när flera jämförelser utförs blir kriteriet för att identifiera en person att någon av permutatio- nerna uppfyller likhetskriteriet.

Det är dock inte alltid som permutationen behöver göras. Vissa fingeravtryckssensorer har olika styrorgan som styr användaren till att alltid placera fingret i samma läge på sensorn. Vid användning av en sådan finger- avtryckssensor behövs alltså inte frekvenskoden permu- teras.

Det kan också hända att användaren vid registrering av det aktuella fingeravtrycket placerar sitt finger i samma vridningsläge på sensorn men i ett translaterat läge. Eftersom frekvenskoden är baserad på frekvensinne- hållet, som är en global egenskap hos fingeravtrycket, kommer translationen att ha mindre inverkan på frekvens- koden jämfört med fallet med användningen av minutia points och delområden som representerar lokala egenskaper i fingeravtrycket.

Ovan har beskrivits ett utföringsexempel där den aktuella frekvenskoden genereras i datorenheten och där- efter jämföres med en referensfrekvenskod på smartcardet.

I detta fall lämnar aldrig referensfrekvenskoden smart- cardet och utgör därför privata referensfingeravtrycks- data.

Det är emellertid också tänkbart att använda refe- rensfrekvenskoden som publika referensfingeravtrycksdata som tillåts läsas ut från smartcardet för användning i iüüél-üßüi ílzíil Xi:ßpecialklinder\Precise Bi-'unetrics AEÄ.Parent"xFreqgLïfiencgx- MLKI\_202!É}E-l5___SE_:PMÛOJ-OG-OS amendecl by OPILdoc 10 15 20 25 30 35 Fflfl JL: 15 datorenheten för upplinjering av den aktuella fingerav- trycksbilden med de privata referensfingeravtrycksdatana så att den slutliga jämförelsen mellan aktuell finger- avtrycksdata och referensfingeravtrycksdatan går snabbare och enklare att utföra.

Närmare bestämt lagras alltså i detta fall referens- fingeravtryckskoden som publika referensdata. Om refe- rensfingeravtryckskoden är baserad på absolutbeloppen av frevensvärdena kan upplinjering bara göras i rotations- led. Om referensfingeravtryckskoden däremot innehåller både kvantiserade realdelar och kvantiserade imaginär- delar av frekvensvärdena kan dock upplinjering även göras i translationsled.

Vidare lagras andra fingeravtrycksdata som privata referensdata på smartcardet. Dessa andra fingeravtrycks- data kan utgöras av en fingeravtryckskod som är baserad på andra punkter i representationen av frekvensinne- hållet, delområden av referensfingeravtrycksbilden, minutia points från referensfingeravtrycksbilden eller någon annan fingeravtrycksdata som bestäms från referens- fingeravtryckbilden.

Vid identitetskontrollen registreras på samma sätt som tidigare en aktuell bild av fingeravtrycket från den person vars identitet skall kontrolleras. Den aktuella bilden fouriertransformeras såsom beskrivits ovan. Dator- enheten läser vidare in de publika referensfingerav- trycksdatana från smartcardet, dvs i detta fall referens- frekvenskoden CR(r,6). Varje komplext värde av fourier- transformen multipliceras därefter med motsvarande komp- lexa värde i referensfrekvenskoden CR(r,9) enligt föl- jande: G(r,6) = F (r, 0) * C R(r,t9) Enligt korrelationsteoremet motsvarar denna multi- plikation en korrelation av tvà bilder i spatialplanet. _ 11:01 V:kšpecialkiuzrieräxfrecise Eic-nxetrics Aßïlëaterfl:älïrteqvuency- _SE_(Pï12Gü3~~O6-O5 aitzerzded by OPhZ-:ïoc 10 15 20 25 30 35 (TT w .ss -a r -a 16 Härefter inversfouriertransformeras G(r,9) tillbaka till spatialplanet till g. Koordinaterna för maxvärdet för g motsvarar då direkt den relativa translationen mellan referensfingeravtrycksbilden och den aktuella fingeravtrycksbilden. Om dessa inte är förskjutna i för- hållande till varandra skulle alltså maxvärdet för g ligga i centrum av g.

Vridningen mellan den aktuella bilden och referens- bilden kan vidare bestämmas genom permutation av refe- rensfrekvenskoden och en aktuell frekvenskod som skapas från fouriertransformen på samma sätt som beskrivits ovan. När vridningen och translationen bestämts har allt- så den aktuella fingeravtrycksbilden och referensfinger- avtrycksbilden linjerats upp med varandra. Med utgångs- punkt från upplinjeringen kan data från den aktuella bilden enklare jämföras med referensdata på smartcardet.

Om de privata referensdatana består av delområden, kan aktuella delområden bestämmas efter det att upp- linjeringen med hjälp av frekvenskoden har gjorts. Om de privata referensdatana består av minutiae points kan koordinater för dessa bestämmas i referensdatanas koordi- natsystem efter upplinjering med hjälp av frekvenskoden.

Som ett ytterligare alternativ kan jämförelse med hjälp av frekvenskoden utföras som ett komplement till en jämförelse mellan någon annan typ av fingeravtrycksdata.

Eftersom frekvenskoden avspeglar en global egenskap hos fingeravtrycket kan det vara lämpligt att göra en komp- letterande jämförelse av en lokal egenskap, exempelvis minutiae-punkter eller delområden. Detta bör öka säker- heten i autentiseringen. Kriteriet för att den aktuella personens identitet skall anses vara autentiserad kan vara att ett autentiseringströskelvärde skall uppnås separat för båda jämförelserna av fingeravtrycksdata eller uppnås för endast den ena jämförelsen. Alternativt kan man använda någon typ av kriterium som bygger på en viktning av autentiseringströskelvärdena för de båda jämförelserna.

:G04-CS-92 .'23 :la1kunder\?re¿ise Biometrics AB\PatentXFrequen:y- -Ü6-CS amended by OFN.dsc 10 15 20 25 LN |\D JE: \J DJ *Q 17 Ovan har beskrivits ett utföringsexempel där frek- venskoden genereras i en datorenhet och där jämförelsen sker på ett smart card. Det är emellertid möjligt att realisera uppfinningen med hjälp av något annat par av en första och en andra enhet. Den första enheten kan exem- pelvis vara en PC hos en Internetkund och den andra en- heten en dator hos en tjänsteleverantör som lagrar refe- rensfingeravtrycksdatana under säkra förhållanden. Som ett ytterligare exempel kan den första enheten utgöras av en mobiltelefon och den andra enheten av ett SIM-kort eller motsvarande i mobiltelefonen. Det är också tänkbart att förfarandet kan realiseras helt eller delvis i någon annan typ av portabel enhet, såsom en PDA, en processor- försedd penna, eller en accessskyddad hårddisk.

Det är alternativt tänkbart att genomföra det ovan beskrivna förfarandet med bestämning av en aktuell frek- venskod och jämförelse av den aktuella frekvenskoden med en referenskod i en och samma enhet.

En ytterligare tänkbar tillämpning är att använda frekvenskoden vid identifiering. Den aktuella frekvens- koden jämförs då med referensfrekvenskoder för ett antal personer. Syftet är då att i ett första steg välja ut ett mindre antal av personerna som kandidater för ytterligare jämförelse. Den ytterligare jämförelsen kan då göras med hjälp av någon annan typ av referensfingeravtryckdata, exempelvis minutia points eller delområden. 2034-06-OI llzül V:\Specialkunder\Precise Biometrics AE\Patent\Frequency- MOC\20205l5__SE_(P)2003-06-05 amended by GPN.doc

Claims (22)

10 15 20 25 30 35 18 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för användning i samband med kontroll av en persons identitet, innefattande stegen att transformera åtminstone en del av en bild av ett fingeravtryck från personen så att en representation av ett frekvensinnehåll i nämnda del av bilden erhålles, och på basis av den erhållna representationen av frek- vensinnehållet bestämma en frekvenskod, som innefattar ett förutbestämt antal frekvenskodsvärden.

2. Förfarande enligt krav 1, varvid steget att transformera utförs med hjälp av minst en transform från gruppen Fouriertransformer, Cosinustranformer, Bessel- transformer och Hadamardtransformer.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, innefattande att från representationen av frekvensinnehållet välja ut ett förutbestämt antal frekvensvärden och att bestämma nämnda frekvenskodvärden på basis av frekvensvärdena.

4. Förfarande enligt krav 3, varvid frekvensvärdena som väljs ut är frekvensvärden för förutbestämda frek- venser.

5. Förfarande enligt krav 3, innefattande att i representationen av frekvensinnehàllet välja ut ett individuellt frekvensintervall för personen, varvid nämnda förutbestämda antal frekvensvärden väljs för frek- venser i det valda frekvensintervallet.

6. Förfarande enligt något av krav 3-5, innefattande att beräkna absolutbeloppet av minst ett av de utvalda frekvensvärdena och att använda absolutbeloppet för be- stämning av ett av nämnda frekvenskodvärden.

7. Förfarande enligt något av krav 3-6, innefattande att för minst ett av de utvalda frekvensvärdena använda realdelen av det utvalda frekvensvärdet för bestämning av ett av nämnda frekvenskodvärden.

8. Förfarande enligt något av krav 3-7, innefattande att för minst ett av de utvalda frekvensvärdena använda Iüíläf-üšl-Oï llzül V:\Specialkilzidefaïrecise Biometrics AFAPatent\FL'eqL1en.:j,'- MOC\202-'JF.-15___IšE_(P)2093-06-05 alnexided by OPrL-:lot- 10 15 20 25 30 35 524 727 19 imaginärdelen av det utvalda frekvensvärdet för bestäm- ning av ett av nämnda frekvenskodvärden.

9. Förfarande enligt något av krav 3-8, varvid be- stämningen av nämnda frekvenskodsvärden innefattar att kvantisera de utvalda frekvensvärdena.

10. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid frekvensinnehållet representeras i polära koordi- nater.

11. Förfarande enligt något av föregående krav, innefattande att lagra frekvenskoden som referensfinger- avtrycksdata för personen.

12. Förfarande enligt krav 11, varvid referens- fingeravtrycksdatana lagras på en portabel databärare, företrädesvis ett smart card.

13. Förfarande enligt krav ll eller 12, varvid refe- rensfingeravtrycksdatana lagras i en enhet som publika referensfingeravtrycksdata som får läsas ut från enheten.

14. Förfarande enligt krav ll eller 12, varvid refe- rensfingeravtrycksdatana lagras i en enhet som privata referensfingeravtrycksdata som ej får läsas ut från en- heten.

15. Förfarande enligt något av krav 1-10, varvid frekvenskoden jämförs med minst en referensfrekvenskod, som innehåller ett förutbestämt antal frekvenskodsvärden.

16. Förfarande enligt krav 15, innefattande att upp- repa jämförelsen mellan frekvenskoden och referensfrek- venskoden med en inbördes permutation av frekvenskod- värdena.

17. Förfarande enligt krav 15, vidare innefattande steget att permutera frekvenskodvärdena i antingen frek- venskoden eller referensfrekvenskoden och upprepa jäm- förelsen.

18. Förfarande enligt något av krav 14-16, varvid frekvenskoden bestäms i en första enhet och jämförelsen med referensfrekvenskoden sker i en andra enhet.

19. Förfarande enligt något av krav 14-16, varvid frekvenskoden bestäms i en första enhet, referensfrek- ialiuïnde:^~.Pre».;ise Bzoxnetrilca AEAEfvatentXFIeQLIen-:y- 06-65 alu-ended by OPšL-.iloc- 10 15 20 CH P3 “<1 BJ \J 20 venskoden mottages från en andra enhet, frekvenskoden jämförs med referensfrekvenskoden och annan data från bilden skickas till den andra enheten på basis av resul- tatet av jämförelsen mellan frekvenskoden och referens- frekvenskoden.

20. Förfarande enligt något av krav 14-19, varvid frekvenskoden jämförs med ett flertal referensfrekvens- koder för olika personer, och ett mindre antal av nämnda olika personer väljs ut för vidare kontroll.

21. Datorprogramprodukt, på vilken är lagrad ett datorprogram med instruktioner för utförande av ett för- farande enligt något av krav 1-20.

22. Anordning för användning i samband med kontroll av en persons identitet, innefattande en signalbehandla- re, vilken är anordnad att transformera åtminstone en del av en bild av ett fingeravtryck från personen så att en representation av ett frekvensinnehåll i nämnda del av bilden erhålles, och på basis av den erhållna representationen av frek- vensinnehållet bestämma en frekvenskod, som innefattar ett förutbestämt antal frekvenskodsvärden. 'JLTJ-'l--ilê-US lllzül V:Mšysecialkrixaderï' e-:ise Blo:net,i2if:s AEKBaren:'aFrequen-ïy- MOC\2'OZ="J'_Ü-.ï.S__SE_I_PÉ2003-06-05 amendefi by OETwÜfJ-:Jc