WO2006026970A1 - Method and system for determining the authenticity of the individually typical features of test objects - Google Patents

Method and system for determining the authenticity of the individually typical features of test objects Download PDF

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WO2006026970A1
WO2006026970A1 PCT/DE2005/001563 DE2005001563W WO2006026970A1 WO 2006026970 A1 WO2006026970 A1 WO 2006026970A1 DE 2005001563 W DE2005001563 W DE 2005001563W WO 2006026970 A1 WO2006026970 A1 WO 2006026970A1
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parameters
test object
skin
evaluation
evaluated
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PCT/DE2005/001563
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German (de)
French (fr)
Inventor
Frank Bechtold
Original Assignee
Frank Bechtold
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13Sensors therefor

Definitions

  • the invention relates to methods and a system for determining the authenticity of the individual-typical features of test objects, in particular in the identification of persons based on individual-typical features of the fingertips
  • a serious disadvantage of the current fingerprint recognition systems is that they can not distinguish between a "true" finger or a manipulated replica, since in most cases only the relief of the skin band structure is measured and evaluated.
  • a live recognition is performed to prevent manipulation or misuse Liver detection is usually based on the evaluation or existence of physiological parameters (non-specific biomet ⁇ c parameters) of the test person Physiological parameters such as oxygen content, pulse rate of the blood or skin temperature are often used Parameters
  • physiological parameters are measured by potential Attackers can be unnoticed at a distance and / or estimated Physiological parameters such as oxygen content, pulse rate of the blood or skin temperature are easily estimable and therefore m
  • EP 0 752 143 B1 discloses a method which is intended to identify persons on the basis of individual characteristics and physiological parameters, on the one hand a conventional identification system for identifying the fingerprint and, on the other hand, an additional sensor for measuring physiological parameters, e.g. Pulse rate or oxygen saturation of the blood, is used.
  • a person should be considered identified or authenticated if an individual-typical trait and physiological parameters, taken individually, apply.
  • the disadvantage of this method is that the two comparison procedures run without feedback and independently, and thus both procedures can be simulatively bypassed by simulations if appropriate manipulations are used for both procedures.
  • physiological parameters are widely affected by physical or mental factors, e.g. physical stress or excitement, can fluctuate.
  • the separate measurement and evaluation of physiological parameters can therefore improve the identification procedure with regard to the reliability of detection only to a small extent since they have too great a variance.
  • the mentioned measurement of an ECG is also not user-friendly, since an ECG must be applied with specialist knowledge and also does not correspond to the currently required fully automatic identification or authentication.
  • Another disadvantage of the pulse or ECG measurement results from the long cycle time of about 1000 ms from one pulse maximum to the next pulse maximum. If a safe detection of this parameter requires about three cycles, the result is an excessively long measuring time of about three seconds. Counterfeits are thus not excluded in this proposed recognition system and, moreover, has the disadvantage of the additional expenditure or costs for the comparison circuits and the most expensive biometric sensors.
  • a method in which the integrity of a body part is measured to produce imitations of a biometric feature, e.g. of the fingerprint, by preventing surgical intervention.
  • physiological parameters of a body part e.g. Skin resistance or conductivity or skin moisture are measured.
  • the papillary structure of the fingertips can, as stated, be manipulated by means of prepared gloves, plastics or rubber and used simulatively, whereby, of course, the conductivity or temperature of the skin can also be reproduced.
  • the sensor system in terms of the evaluation, must be set with large tolerance ranges in order to prevent authorized persons from being rejected. However, this reduces the security against counterfeiting to an unsatisfactory value.
  • DE 199 01 881 A1 discloses a method which is intended to increase the forgery-proofing of personal recognition systems by causing a controllable movement of the test person, the movement being recorded and evaluated.
  • a disadvantage of this method is that an additional display device and an additional non-microintegratable sensor system is required, which is associated with the appropriate size of the detection system and costs. In practice, this method is not applicable for mobile applications such as smart cards due to the lack of integration into small sizes.
  • the invention has for its object to provide a method and a system of the type mentioned above, which does not have the otherwise existing disadvantages, in terms of authenticity, recognition security, forgery protection or living recognition, and in particular in practical use under everyday conditions, the identification of objects or persons cheap and safe possible on the basis of individual-typical features.
  • the solution of the problem is that interdependent - mutually dependent, and scalar - not dependent on each other - physical and / or physiological parameters of a test object and / or its support surface are detected that at least one interrelation of the interdependent parameters and / or the attributes , in particular to be generated and dependent attributes, summarized interdependent and scalar parameters is determined, and that at least one interdependent parameter and / or at least one correlation of the interdependent parameters and / or at least one specific attribute of the test object is evaluated, the information obtained in particular for authenticity determination , Increase the recognition security or security against counterfeiting as well as for the detection of lifestyles.
  • the genuineness determination of individual-typical features relates, without limitation to the general public, in particular all methods which deal with the recording and / or evaluation of individual-typical features of the skin on the fingertips.
  • the authenticity determination can be provided, for example, in the case of optical, for example, active or passive infrared methods, capacitive, acousto-optical or acoustic, eg ultrasound-based, fingerprint recognition methods.
  • optical for example, active or passive infrared methods, capacitive, acousto-optical or acoustic, eg ultrasound-based, fingerprint recognition methods.
  • Examples of the individual characteristics of the skin of the fingertips or fingertips are the minutiae of the papillary lines, inherent structures of the skin or skin textures.
  • the application of the method also in data carriers, such as smart cards, - A - possible, since manufacturing processes also individual-typical characteristics arise.
  • the invention makes it possible to evaluate feature-bearing biological matrices, for example skin layers (epidermis) or skin boundary layers (epidermis / dermis), with respect to interdependent, mutually dependent, and scalar-related or non-dependent physical and / or physiological parameters.
  • feature-bearing biological matrices for example skin layers (epidermis) or skin boundary layers (epidermis / dermis)
  • test objects e.g. the skin of the fingertip
  • a parametrisierbaren in particular clearly limited, layered structure with resulting from the biological growth process or industrial manufacturing process structures, textures, impurities or the like. It has been shown that interdependent and scalar parameters can be determined from this.
  • the respectively deeper layer is the generating layer of the overlying dependent layer and thus a high correlation or interrelation of the parameters of the generating layers, for example stratum papillae - inner papillary structure, to the parameters of the dependent layers
  • a high correlation or interrelation of the parameters of the generating layers for example stratum papillae - inner papillary structure
  • epithelial structure - external papillary structure exists.
  • the respective interdependent parameters can be determined and evaluated with regard to the authenticity determination of the test object.
  • Scalar parameters - such as global thickness, density, extensibility, flexibility or the like of the skin - that are scalar-dependent or not very dependent on the invention, for example, are influenced by the moisture content, fat content or applied creams. Property changes occur especially when applying substances such as water. After only a short period of exposure, a significant increase in the thickness of the skin layers can be observed. However, the interdependent parameters of the layers or their interrelations are not changed or change analogously.
  • latent structures that serve to interlock the epidermis and dermis, such as stratum papillaries, while inherently presenting the fingerprint.
  • the advantage is that when exposed to moisture, skin creams or the like, although the thickness, depth or lateral dimensions are changed, but the structure does not change in its entirety, with the detectable wave characteristic properties or parameters. This also explains that the fingerprint can not be destroyed by ordinary influences such as water, creams or less aggressive chemicals and thus these structures or layers can be used both as a reference structure for the measurement of the parameters and as a physiological parameter.
  • the measurement or evaluation of these structures as a reference structure or parameter is advantageous, since these structures or their parameters can not be recorded at a distance and can not be estimated.
  • the simulation of the parameters of the structures or layers causes too much effort for an attacker, which, in contrast to the other conventionally used fake parameters, eg Skin resistance or temperature, must be re-used with each Falsifikat.
  • the parameters of latent structures or layers applied by the genetic code are recorded and evaluated in order to determine the authenticity or increase the security against counterfeiting, because they can not be expected, estimated, forged, or unnoticed by potential attackers at a distance .
  • the parameters of the structures in the area of the stratum papillars and / or stratum reticulars are detected, wherein these structures applied by the genetic code can be used according to the invention even as parameters and / or reference structure for the evaluation.
  • the parameterization of latent structural properties or layer properties the fact that the latent structures in the area of the stratum papillae on the side facing the dermis are connected or adjacent to vessels, capillaries and nerves is advantageous.
  • Keratinization processes can be used to parameterize skin or skin layers.
  • the data acquisition can be done for example with ultrasound.
  • the ultrasound velocity is characterized by the concentration of solutions or by the tissue composition.
  • the ultrasound speed or impedance increases with increasing protein content (keratinization - sulfur-rich fiber proteins), but falls with increasing water or fat content. This is due to both the low compressibility of the proteins themselves and with increasing protein content to the increased breaking up of their ice-like structures with high compressibility in embedded liquid water.
  • a frequency of about 10 MHz results in a keratin-typical frequency dependence with the corresponding frequency-dependent scattering or backscatter coefficients.
  • An advantage of the invention is that an indirect measuring method is used, which in one measurement - detection step / evaluation step - can deliver in parallel a multiplicity of results over the most varied parameters.
  • An alternative sensor such as a humidity sensor, can only determine one parameter and, on its own, provides too little information about the nature of the test object. Consequently, uneconomically many individual sensor systems would have to be used for the various parameters.
  • the advantage of this alternative of the method according to the invention is, in particular, the low-cost possibility of simultaneously measuring a large number of parameters with a high degree of accuracy via an indirect measurement To detect evaluation accuracy.
  • the data is recorded by the detection of incident in the test object optical, acoustic, electromagnetic waves or fields and / or combinations thereof.
  • the respective absorbable effects are absorption behavior, reflection behavior, isotropic / anisotropic scattering behavior, dispersion behavior, spectral behavior and / or diffraction behavior, which can be measured individually and / or in total.
  • the measured values of the quantities thereby characterize the parameters of the test object, for example the biological matrix or the contact surface of the test object.
  • the interaction of radiation with wave character for example ultrasound radiation
  • wave character for example ultrasound radiation
  • the effects such as signal velocity in the medium, such as ultrasonic velocity, scattering properties and absorption in the tissue or biological Matrizen be characterized by parameters such as tissue composition, concentration of solutions of water, creams, various types of contamination or the like.
  • the invention consists of substeps, which can be subdivided into the following blocks or modules in one embodiment.
  • a first step the physical and / or physiological parameters of the test object are detected.
  • interdependent and scalar parameters are determined from the detected parameters and evaluated with regard to the correlation of the interdependent parameters and / or in conjunction with scalar parameters by means of the formation of attributes.
  • data are available for determining the authenticity of individual-typical features and / or living recognition, which are used in the acquisition and evaluation of the individual-typical features. By, for example, lacking authenticity features, the identification of an object is not continued with a positive result.
  • electromagnetic waves for example light waves in the infrared range
  • the backscattered, reflected, diffracted and / or interfering waves are detected and evaluated by means of detectors.
  • the detected waves are characteristically modulated or changed by the physical and / or physiological parameters of the test object.
  • the skin is a three-dimensional structure or matrix with a high number of optical scattering centers, so that light is usually scattered many times before it leaves the matrix again. Due to the multiple scattering, the light waves increasingly interact with the scattering matrix.
  • At least one transmitter and at least one receiver for electromagnetic radiation are installed at a distance from each other.
  • the distance is like that measure that too much primary light does not enter the detector, which would interfere with the measurement.
  • the gain of the received signal is expediently carried out by a frequency-selective amplifier, for example by a lock-in amplifier.
  • the primary light is suitably modulated. It is expedient if optically confocal arrangements are provided in order to enable punctual scanning of the surface and / or close below the surface of an object.
  • the spectral absorption and / or reflection of the waves is detected.
  • a spectrum of light waves is sent to the site to be tested and the backscattered waves detected.
  • Advantageous is the possibility of effecting stimulated emission of waves through the structure / matrix, for example fluorescence, luminescence or the like.
  • OCT optical coherence tomography
  • the basic principle is based on a low-coherence interferometric method, wherein the parameters to be evaluated are obtained from the available optical parameters.
  • electromagnetic waves from a low-coherence light source for example white light
  • a beam splitter into two optical arms, one beam being closed by the object to be examined and the other by a reference mirror. After reflection from a point within the object and the reference reflector, both light components are brought together again at the beam splitter and reach a detector.
  • An interference signal can only be measured if the path lengths of both optical arms are identical to approximately the coherence length of the light source.
  • the test object is subjected to static or dynamic electric fields and the change of the electrical field properties, such as field strength, field strength change, polarization, influence, depolarization of the layers and / or boundary layers is detected by a sensor and the desired parameters are evaluated therefrom.
  • the capacitive detection of parameters can be found in the already cited prior art and the relevant literature. It is advantageous to choose detection methods which are only slightly affected by electrically conductive liquids, e.g. Water, are disturbed on the adaptation surface of the test object or finger.
  • acoustic detection acoustic waves such as ultrasonic waves
  • the backscattered, reflected, diffracted and / or interfering waves carry the information of the physical and / or physiological parameters and are detected and evaluated by ultrasonic receivers.
  • At least one transmitter and at least one receiver for ultrasonic waves is provided.
  • the ultrasonic transmitters are used to generate a
  • Ultrasonic signal controlled by a transmitter control circuit As a result, sound waves with a discrete or a plurality of frequencies and amplitudes and phases, according to the measurement method, generated.
  • the transmitters are expediently connected to a pulse transmitter, which can interrupt the sound waves for selective detection in time.
  • the signals of the sound receiver are, preferably selectively amplified and evaluated in a processing circuit.
  • ultrasonic transducers for example piezoelectric ceramics, film-like PVDF transducers, piezoelectric semiconductors, preferably with high frequency resolution, can be used as vibrating bodies. Since the piezo effect works bidirectionally, the ultrasonic transducers can be used both for transmitting and for receiving.
  • the ultrasonic waves in the frequency or in the wavelength are adapted to the parameters to be evaluated or to the parameter-carrying structures or layers.
  • the parameters are typically detectable in a frequency range of 0.1-100 MHz.
  • the ultrasound beam is focused. This achieves a depth selection on the layers and / or structures to be measured.
  • the focusing can be achieved by acoustic lenses.
  • the focusing can be realized by a phase control of the waves, by the geometry of the transducer and / or by analysis in the time or frequency domain.
  • the depth selection can be set statically or dynamically or adaptively.
  • the penetration depth of the waves can be defined by the choice of the irradiating frequency, since the penetration depth is frequency-dependent.
  • the frequency for example greater than 75 MHz, is made adjustable and / or adjusted by a correspondingly modulated carrier frequency.
  • the parameters can be detected from the appropriate depth. It is expedient if the focusing on the desired structure is ensured or verified on the basis of the characteristic filter formed by the structures or layers. These filters show a typical frequency response, which can be evaluated by means of an FFT (Fast Fourier Transformation), for example as a quasiperiodic spectrum.
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • the received waves are detected in a time window.
  • the duration of the waves corresponds to the depth. If several windows are used, an evaluation according to the selected depth is possible.
  • the high frequency components of the envelope of the received RF signal (RF) are filtered out and the filtered signal is differentiated. This can be done from the RF signal by rectification and low pass filtering the envelope will be generated. The differentiation can be done by a differentiator or approximately by a high pass.
  • a comparator with counter circuit is compared to certain signal voltage levels, for example near the maximum or zero crossing, compared and determined by stopping the counter, the signal propagation times between the individual maxima.
  • the delimitations of layers and / or structures can be detected or selected.
  • a simpler evaluation function for example for spectral transformations, is made possible.
  • the counter readings corresponding to the depth selection of the layers and / or boundary layers, are brought into correspondence with the memory areas of the recorded digitized RF signal for spectral transformation.
  • the transformation can thereby be carried out for a time signal with a selected depth or layer.
  • Another possibility for determining parameters is the spectral evaluation of the test object data.
  • the detected signals, the (re) scattering distribution of the radiated wave energy, the absorption spectrum and / or the frequency-dependent backscatter coefficient can be evaluated.
  • the sought-after physical or physiological parameters attenuate the ultrasound waves spectrally to different extents and thus the spectrum characterizes the parameters.
  • the absorption spectrum can be measured by impulse excitation or by a plurality of discrete frequencies.
  • the frequencies and / or the spectral composition of the irradiated waves are adapted to the parameters of interest.
  • the evaluation can be carried out by transforming the measured signals into the frequency domain, for example by means of an FFT or FHT (fast Hartley transformation), which has speed advantages due to its revaluation.
  • frequencies or frequency subranges can be assigned and quantified to the individual parameters or parameter groups. It has been found that typically a few points FFT, for example, 15-20 frequencies per parameter group, is provided.
  • the frequencies assigned to the parameters are determined and stored in a series of measurements in order to serve as a reference for further measurements.
  • a comparison fabric with known parameters for calibration may be used because measurements may be affected by the placement of the measurement system.
  • Tissue composition is determined by a histogram method, wherein the structure of the frequency response in classes of material constants Zi of the scattering bodies or impurities of the test layers is made. For example, about 10-30 classes are used.
  • the classification is divided into the parameters of interest and compared with references.
  • the transmitted frequency is changed by a time, for example, triangular ramp.
  • the received frequency according to the duration of the sound waves, is shifted to the transmitted frequency.
  • the intermediate frequency is approximately proportional to the differential
  • the intermediate frequency spectrum thereby characterizes the plurality of scattering, reflecting or parameter-carrying elements of the test object, for example a biological matrix.
  • the information from the resulting spectra show the same dependencies of the parameters at reduced frequency level.
  • the intermediate frequency spectrums can be detected and evaluated with lower sampling frequencies.
  • the formation of an intermediate frequency information about thicknesses or depths of structures or layers and / or focus areas, converted into frequencies and thereby the information is converted into a frequency evaluation.
  • the frequency difference between the local intensity maxima of spectra or intermediate frequency spectra can be evaluated to determine thicknesses or depths, since these characterize the thicknesses or depths of the individual layers.
  • phase relationships of the frequencies and / or signals can be characterized more accurately.
  • the backscattered, diffracted, reflected and / or interfering waves are superimposed in the data acquisition with further information, which results from the convolution of the signals with the system transfer function.
  • the convolution occurs during data acquisition by the electronic and physical components in the signal path, e.g. Transmitter-type ultrasonic transmitter, amplifier-amplified receiver, lead lines, matching layers or the like, and is commonly called a system transfer function.
  • Transmitter-type ultrasonic transmitter, amplifier-amplified receiver, lead lines, matching layers or the like is commonly called a system transfer function.
  • the received ultrasonic signal is unfolded. It is used that can be deployed from two signals a third.
  • ultrasonic signals are measured in a measurement series with an object that is approximately known in the parameter of interest.
  • a defined layer structure or an object with defined elastic, structural parameters can be used.
  • the recorded signal of the system is transformed into the frequency domain, for example by means of an FFT.
  • the result of the transformation is the desired system transfer function, whereby it is possible to define and store corresponding system transfer functions by means of several reference objects.
  • deconvolution is reduced to a division of two spectral signals. For this purpose, each frequency of the transform of a current measurement signal is divided by the corresponding frequency of the system transfer functions.
  • the unfolded signals are transformed back into a time signal by an inverse FFT.
  • the time signals are thereby freed from disturbing system dependencies.
  • the distances of the peak values of the unfolded and back-transformed time course of a measurement signal corresponding to the layer thickness can be evaluated. Since the layer thickness of skin correlates in particular with the moisture content.
  • the measurement may be by counter circuits which is started by the peak value n and stopped by the peak value n + 1, the counts corresponding to the thicknesses of the respective layer.
  • structures, layer thicknesses or boundaries can be determined by correlation with reference measurements of known objects.
  • the searched parameters can be determined by comparison with the respective correlation results.
  • the time signal for example, the unfolded time signal of the detected waves is divided into intervals and for these intervals, a transformation is made in the frequency domain.
  • the spectral data for each time domain is analyzed for spectral increase or decrease.
  • the slope of the spectrum is characterized in particular by the parameter-influenced regular / complex scattering of the irradiated waves. This derivative of the spectrum can be severely affected by noise and interference, which would damage the further evaluation.
  • a linear regression is formed from a set of spectral points. The determined slope factor of the regression function replaces the spectral descent or decrease.
  • the frequency signal can be filtered before the derivative.
  • the resulting derivation is due to the correspondence of the aforementioned time intervals to depth, as a function of depth.
  • the derivation and / or dispersion of derivation values is a measure of the physical and / or physiological parameters of the test object or tissue structure / matrix concerned. It is expedient if at least one discrimination function, for example according to the principle of regression or least-squares principle, is formed over the course of the derivation and / or dispersion of the derivation and thereby the different parameters are evaluated.
  • measurement series of tissue with known values can be used.
  • impedance measuring methods can alternatively be used, since the impedance of the skin depends directly on the moisture content or applied substances such as creams.
  • transmitter and receiver are arranged so that multiple scattering of the ultrasonic waves can be detected. This can be done by a multiple wavelengths distance from transmitter and receiver or by irradiation or reception at an angle to the vertical, for example 10 ° - 45 °. Further possibilities for parameter evaluation result from the principle of correlation spectroscopy or resonance spectroscopy.
  • Acousto-optic methods can be used as an alternative to detection.
  • the evaluation is analogous to the corresponding (partial) method and can preferably be used in acousto-optical feature sensors.
  • their evaluation follows.
  • Several alternatives for evaluating parameters can be used for this purpose.
  • the parameters are determined by comparison measurements with known objects and the results are stored in the form of a function, table, map or the like.
  • a comparison may be performed by correlation with reference information, such as reference measurements, reference functions, or reference tables.
  • mapping maps
  • measuring points and / or regressions of the measuring points and / or the respective transformers in the frequency domain for example the spectral slope and spectral amplitude, are entered into the map.
  • Frequencies of registered points can be grouped into regions. The parameters are determined by comparison with the regions of at least one reference map.
  • fuzzy logic for example fuzzy logic
  • neural networks for example self-organizing maps, or the like can be used for "comparing".
  • the principle of modal decoupling can be used to evaluate parameters, as a further system-theoretical approach.
  • Quality features are preferably formed by difference or error to stored curves or references.
  • At least one result of the quality determination is provided for optimizing further, for example repetitive, detection and / or evaluation steps. By multiple detection or evaluation, the parameters can be determined more accurately.
  • An alternative determination of quality is that the squared error function and / or deviations from references over a certain time, preferably the measuring time of the sensors, is integrated, wherein the quality optima coincides with the minimum of the squared or integrated error function.
  • the properties of the recognition system are set to variable and / or unknown test object parameters with the aid of a quality feature.
  • parameters can be evaluated by a large number of different test objects, for example persons and / or data carriers.
  • interdependent and scalar parameters are determined from the detected parameters and with respect to the correlation of the interdependent parameters and / or in an extended alternative in conjunction with scalar parameters evaluated the formation of attributes.
  • the evaluation of the correlation of interdependent parameters can be simplified by the use of the measurement signals reproducing the parameters and / or spectral signals of the test object.
  • the signals of the respective layer are directly processed without accurate determination of the parameters according to their size or the like.
  • the structural or layer parameters of the test object finger-bone detected and determined by comparing the individual layers against each other, whether the characteristic of the fingerberry layer structure is present, otherwise it can be assumed that a replica.
  • focus is made on the respective layer or structure by means of depth selection and the correlation of the parameters, for example the correlation of the structural parameters of the layers, is compared.
  • Another alternative is advantageous through the formation of attributes.
  • One or more parameters and / or the measurement signals of the test object and / or support surface reproducing the parameters, in particular those of the respective skin layers, are combined to form an attribute.
  • the best combination of parameters with respect to the test object can be used specifically. This is advantageous for different test objects that are used on the same recognition system, as e.g. at a bank machine with many users, or when persons and documents, such as e.g. Identity cards to be tested on a system.
  • the summary is analogous to the interdependent parameters for interdependent attribute combinations.
  • basic or generating attributes from the generating parameters of the test object for example wave-specific properties or parameters of the stratum papillaries, as well as dependent attributes from the dependent parameters of the test object, for example wave-specific properties or parameters of the papillary structure are determined.
  • interdependent and scalar, not or little dependent parameters of the test object are combined to form an attribute.
  • layer parameters and the parameter moisture content, impedance and / or contact pressure can be combined to form an attribute.
  • the interrelations can be evaluated more reliably and more easily with reference to a number of parameters, in particular interacting with one another, even under difficult data acquisition conditions, since it is at a change in the moisture content of the skin would also lead to a change in the layer parameters, for example the structure sizes.
  • the parameters combined into attributes are stored and thus available for further data acquisitions.
  • the parameter moisture content of skin can be used in each case with the layer or structure parameters thereby changed for current data recordings.
  • a lateral and / or axial grid is applied to the test object and the attributes for the respective elements of the grid are formed and the correlations are evaluated.
  • the particular morphological and / or biological attributes can be selected from the range of microscopic cells to macroscopic layers or boundary layers and / or structures of skin, for example their keratinization, lipidation, vitality and / or their spectral or wave characteristic properties.
  • the advantages of the evaluation methods are the evaluation of latent skin layers that can not be detected at a distance.
  • latent structures or layers of the skin represent biometric parameters which do not change significantly during the detection and can therefore be detected in a short measuring cycle.
  • these structures or layers are not subject to any great variations from standard data and are additionally dependent on the live system, for example capillaries, tissue composition of keratin-containing structures or cell growth.
  • Fingers are also advantageous in that, due to ischemia, the cells of the layers rapidly lose energy potential in the absence of active perfusion and thus show in a short time distinct deviations of the physiological parameters and their correlation with the tissue to be perfused.
  • stratum-papillae and stratum-reticular layers also has the advantage that with a ground fingerprint, these structures are very likely to remain intact, because an injury would trigger a pain reaction down to this structural depth.
  • the detection system in the negative case lock all transactions and / or trigger or record a silent alarm.
  • a silent alarm allows a central computer to lock the detection system to a variety of terminals simultaneously. This prevents tampering with other terminals, such as ATMs.
  • the sensors are used for parameters and features in a bifunctional manner.
  • physical / physiological parameters can be detected by the sensors for the individual characteristics or features via parameter sensors be measured.
  • some cells of the feature sensors are modified with regard to the parameter evaluation or parameter sensors with regard to the feature recording.
  • the advantage is given by the fact that the basic structure of the sensor surface of the feature sensor is retained with regard to the feature recognition. It is expedient if the parameter sensors detect features and are thereby preferably realized according to the same functional principle, for example acoustically or ultrasonically.
  • the invention offers, in particular by applying the same principle of operation of the sensors, a further advantage that, for example, only the parameter sensors or their evaluation circuits with improved properties, such as frequency range and / or sensitivity, equipped and switched for feature detection.
  • the feature sensors or parameter sensors differ only by the different measuring ranges, evaluation and signal processing or the like and can therefore be produced inexpensively using the same technology.
  • it is expedient if, in the detection step for parameters, some sensor cells provided for the parameter detection are decoupled from the feature evaluation circuits and connected to the evaluation units for parameters. When measuring features, the parameter sensors are switched on again and thereby fill in the gaps in the characteristic name.
  • the advantage here is that, depending on the number of parameter sensors, the feature recording by closing the gaps about the full resolution or accuracy maintains.
  • a further advantage results from the usually lower requirement profile of feature sensors, since they detect with reduced properties, for example lower frequency bandwidth and / or lower sensitivity, compared to the parameter sensors and thereby, in particular when produced in the same technology, be realized with higher packing density or resolution can.
  • the option that the detection of an individual-typical feature can be started automatically by the detection of test object typical or person-typical physiological parameters.
  • This automatic capturing in the adaptation of a finger is done, for example, if the authenticity of the individual-typical features is determined. It is expedient if the detection system and further user circuits are put into the operating mode with the detection of test object-typical parameters from a stand-by mode and / or the communication with other computers and / or encryption or decryption of data is initiated.
  • recognition system it is expedient if a part or the entire software and / or data of the recognition system is loaded into the recognition system only after successful transfer and activation by means of a suitable key.
  • the recognition system can not be operated or analyzed without the associated host, for example in the event of theft.
  • the method and the device can be used for various test objects.
  • the features of data carriers and / or electronic documents for example smart cards, driving licenses, identity cards or the like, are relevant for modern recognition systems.
  • Data carriers or documents have identifiable individual features, for example the paper structure or structure of a laminate, in a manner analogous to individual-typical biometric features. Accordingly, the invention can be used to determine the authenticity of data carriers, for example with regard to material properties of a smart card with integrated microchip, and thereby ensure their correct identification.
  • FIG. 1 shows an ultrasound image of the fingertip for clarification of the
  • Fig. 2 shows an ultrasound image of the fingertip after application of water
  • Fig. 3 is an optical image of the fingertip to illustrate the inventive principle
  • F Fiigg .. 4 4 is an optical image of the fingertip after application with water
  • Fig. 5 is a schematic block diagram of the inventive principle and a
  • Test objects F Fig. 7aa shows a schematic representation of an embodiment of the detection
  • Fig. 7b is a modification of Fig. 7a
  • FIG. 1 shows a cross-sectional representation of an ultrasound image of the fingertip for explaining or clarifying the parameter evaluation on the basis of the layer structure of the skin.
  • the upper boundary of the epidermis 1 is in correspondence with the relief of the fingerprint.
  • the upper horny layers of the stratum corneum 2 contain the keratinized squamous epithelium and the germinal layer of the epithelial structures.
  • the stratum corneum 2 is traversed in regular arrangements of spiral excretory ducts exocrine sweat glands, which each end in a centered in a survey and determine a part of the moisture content of the skin by exudation. The distances are about 800 ⁇ m to 950 microns.
  • the dermis 3 is the collagen-connective tissue dermis located below the epidermis 1 layer of the skin, divided into stratum reticulare u. Stratum papillary 4.
  • An arrow 6a shows the thickness of the stratum corneum 2 without the application of substances.
  • the thickness of the stratum corneum 2 on the individual fingers is different. In the measured subjects it is greatest at 182 ⁇ 49 ⁇ m on the right index finger and lowest at 145 ⁇ 27 ⁇ m in the left ring finger. There are large interindividual differences in thickness between individuals, as evidenced by the high standard deviations. It follows that the different fingers of a person and especially the fingers of different people with different settings of the sensor system must be measured.
  • the area of the stratum papillars 4 shows itself as a strong reflection and diffusion band between epidermis 1 and dermis 3 and is therefore particularly suitable for the detection or evaluation of parameters.
  • Fig. 2 as shown in Figure 1, the skin layers of the epidermis 1 and dermis 3 are shown, wherein the skin was exposed to a moisture-cream application.
  • a significantly widened thickness 6b of the stratum corneum 2 can be seen in comparison to the thickness 6a (FIG. 1).
  • the reflection and scattering in the area of the stratum papillars 4 also change according to the application. Whereby the application of the acoustic impedance of the skin layers adapts to the impedance of water.
  • FIG. 3 shows a stylized optical image acquisition by means of OCT (Optical Coherence Tomography), with a section of the epidermis 1 and dermis 3, to illustrate the alternative detection of parameters on an optical basis.
  • OCT Optical Coherence Tomography
  • the stratum corneum 2 is shown with arrows for the thickness 8a - 8c at different positions.
  • the spiral-shaped ducts 7 of the sweat glands are schematically visible here.
  • the optical refractive index 5 is shown as an example in the skin structure, wherein the refractive index profile in the stratum corneum 2 and in the region of the stratum germinative 9 can be approximated in sections with a straight line for evaluation.
  • the refractive index changes with the parameters of the structure or layers.
  • Fig. 4 shows the same recording region as Fig. 3 after a water application.
  • the thickness 8d-8f of the stratum corneum 2 has increased due to the swelling of the skin, with the illustrated arrow lengths corresponding to those without application.
  • the change can be seen in each case at the distance to the underlying layer of the stratum germinative 9.
  • the course of the Refractive index 5 has also changed significantly due to the changed scattering behavior or reflection behavior.
  • Fig. 5 describes the principle of the invention and an embodiment in a schematic block diagram. Overall, the functions of a conventional feature recognition system 10 are extended by the authenticity determination or living recognition 180 according to the invention.
  • the feature recognition system 10 comprises a feature sensor system 11 which detects individual characteristics of a person, for example the minutiae of the fingerprint, and evaluation functions 139 which evaluate the features for identification of the test object.
  • the feature sensor system 11 can be embodied for example as an acoustic sensor, capacitive CMOS sensor or as an optical sensor.
  • the sensor data recorded represent features or characteristic raw data of a person.
  • the sensor data are preprocessed by a processing algorithm, for example edge extraction, contrast enhancement, noise filtering, artifact filtering.
  • a preprocessed image of the fingerprint is created. From this image or data, a feature list is created by a feature extractor (encoder).
  • this feature list generally represents the description of a person on the feature level.
  • the data of the feature extractor can be stored in a feature memory 140, this feature memory 140 containing a set of feature lists of at least one person is.
  • a comparison unit matcher
  • the data of a current feature list is usually compared with one or more feature lists in the feature memory 140.
  • the comparison unit evaluates the data according to a scheme and provides further features or applications not shown, for example functions for triggering a transaction, a corresponding identification result 19 of the feature evaluation.
  • the interface can be executed analog or preferably digital.
  • the parameter sensor system 21 detects permanently, timed and / or triggered by a
  • the evaluation system 22 evaluates the acquired data and determines therefrom the parameters of the test object and / or bearing surface.
  • the evaluation of the sensor data takes place, for example, by an alternative of the detection or evaluation method according to the invention. Furthermore, the methods of non-destructive material testing, in particular by means of ultrasound, can be used.
  • the data and / or results of the evaluation system 22 may be stored in the physical / physiological parameter or parameter change memory 143. Wherein the results or intermediate results are written analog or preferably digitally via an interface in the memory 143.
  • parameter memory 143 total values, ranges of values, calibration data, assignments (mapping), physiological / physical parameters and / or reference information of the parameter evaluation of the method can be stored.
  • the evaluation for determining the authenticity of individual-typical features, for increasing the security against counterfeiting and / or for the detection of life is subdivided into interconnected alternative methods that can be used individually or in combination.
  • the combination of the methods results for example from the required accuracy or evaluation time of the application.
  • the first and fundamental alternative is the evaluation of the interrelation of interdependent parameters and / or the measurement signals of the test object reproducing the parameters, for example the individual skin layers of a fingertip.
  • the basic or generating parameters 181 are first determined from the parameters already determined in step 22. These are available as interim results 182 for further evaluation.
  • the dependent parameters 183 are determined and are present as an intermediate result 184.
  • the determination of the generating, dependent or interdependent parameters is done by means of comparisons and / or correlations with references, test object models, e.g. Skin models, or the like, which are preferably permanently stored in the reference memory 186.
  • the evaluation methods according to the invention in particular according to FIGS. 7a, 7b, 8 or 9, can be used correspondingly.
  • the determined interdependent parameters 182, 184 are evaluated in the evaluation 185 with respect to their correlation by means of a correlation or directly by means of comparisons.
  • the result of this evaluation 187 can already serve as a statement about the authenticity of the individual-typical features.
  • the evaluation of the correlations may alternatively be in a loop of the method steps 181-185 and 21-22, respectively. It is possible for layered test objects that initially not evaluate all interrelationships. If an evaluation reveals that a result is not sufficiently meaningful, further iterations of the steps can be performed until the desired result is achieved or a predetermined computing time expires.
  • the result 187 can be considered positive if a certain number of correlations are reproduced predominantly and / or to a selectable percentage.
  • the individual characteristics of the test object can be recorded or identified.
  • the evaluation 139 and / or the feature holder 11 receives, for example, a start signal. In the case of missing and / or insufficient interactions, this is prevented.
  • a particular alternative to the above evaluation method 185 is, if the structure parameters of the test object finger-furrow are detected and it is determined by comparing the individual layers against each other whether the layer structure characteristic of the finger-berry is present, otherwise a replica can be assumed. For this purpose, focusing on the respective layer or structure by means of a depth selection and the correlation of the parameters is compared or the correlation of the structural parameters of the layers is determined.
  • characteristic attributes are determined from the determined interdependent parameters 182, 184 and additionally from non-interdependent or scalar parameters of the parameter evaluation 22.
  • the evaluation of the attributes takes place with regard to their correlation by means of correlation or by direct comparison.
  • the result of this evaluation 189 can serve as a statement about the authenticity of the individual-typical features. In principle, if the dependent attribute reproduces the generating attribute predominantly and / or to a selectable percentage of a "real" test object.
  • a lateral and / or axial grid can be applied to the test object and the attributes for the respective elements of the grid can be determined and evaluated, resulting in the number of selectable test sites.
  • the aggregation of parameters into basic or generating attributes from the result 182 and further scalar parameters, as well as the combination of parameters to dependent attributes from the result 184, can take place with the aid of references or tables of preferred parameters, in particular of the test object. These may be stored in the reference memory 186.
  • an evaluation option is described by way of example.
  • different influencing parameters for example the contact pressure, moisture content and the layer parameters of the skin, and their correlations can be taken into account, ignoring and / or eliminating unnecessary parameters, for example the temperature of the test object.
  • the layer parameters and moisture content as well as the contact pressure are combined to form an attribute which simplifies the following data acquisition with respect to the references and the authenticity determination can be ensured even under difficult data acquisition conditions with respect to a current evaluation.
  • the respective intermediate results 187, 189 can be evaluated individually or in combination by means of the weighting 190 to form an overall result of the authenticity determination 191. There is the possibility of a 1 out of 2 evaluation or a 2 out of 2 evaluation. Alternatively, a special weighting is possible, wherein the respective results 187 and 189 can be weighted differently from each other. If an application-specific selectable threshold or percentage is reached, the authenticity determination of the individual-typical features can be concluded with a positive result.
  • the evaluation 185 determines the correlation of the structure or layer parameters and the attribute evaluation 188 the same parameter structure or layer parameters and other variables influenced, in particular moisture, contact pressure, scattering of the skin or support surface, as a parameter underlying the attribution.
  • the results 187 and 189 must be approximately identical.Thus, the variable parameters with respect to the contact surface of the test object can be appropriately taken into account and used to determine the authenticity, and the influence of the support of the test object on the support surface is evaluated for safety compensated.
  • the feature holder 11 or the feature evaluation 139 can be started. This can be done manually or automatically (autocapturing). In the negative case, we prevent the characteristic recording and the identification of the test object is not possible, with the test object is considered rejected. Additionally, the detection system 10 may disable all transactions and / or trigger a silent alarm. A silent alarm allows a central computer to lock the detection system to a variety of terminals simultaneously. This prevents tampering with other terminals, such as ATMs. 6 shows, in a schematic flowchart representation, an authenticity determination of the individual-typical features of test objects and / or living recognition of test persons by means of the evaluation of attributes formed from interdependent parameters and / or the measurement signals of the test object reproducing these parameters.
  • the deeper layer of the skin is the generating layer of the overlying layer and thus a high correlation of the parameters of the generating layers, for example the stratum papillae - inner papillary structure, to the parameters of the dependent layers, for example the Epithelial structure - external papillary structure, exists.
  • the parameters of the generating layers for example the stratum papillae - inner papillary structure
  • the dependent layers for example the Epithelial structure - external papillary structure
  • detection step 171 determines the physical and / or physiological parameters and / or Parmeter changes, such as structural and / or layer parameters, the test object and / or the support surface detected.
  • the interdependent parameters are determined by the evaluation step 172, for example by comparison with references.
  • a grid for example a three-dimensional electronic grid, can be placed in the test region of the test object. Each raster element or raster volume thereby the associated parameters are classified.
  • a lateral raster can be applied to the surface of the test object, wherein the axial rastering takes place in the depth of the test object by means of a depth selection or focusing in the measurement region, for example on the structures, scattering centers and / or layers in the layer structure of the skin.
  • the grid is placed in the layer structure and resolved by depth selection in depth.
  • the rasterization can be implied, in particular at depth, by the sampling of the detected signals and / or by the application of a spectral transformation.
  • the lateral grid can be predetermined, for example, by the arrangement of the parameter sensors. In this case, the implicit rasterization of the sampling or the spectral transformation of the signals and the arrangement of the parameter sensors is used.
  • the attribute selection step 173 determines basic or generating attributes of the test object and / or the support surface. By determining attributes from the test object parameters, the interdependent parameters are described classifiable or comparable.
  • parameters into attributes different influencing parameters, for example the moisture content and the layer parameters of the skin, and their interactions can be evaluated more simply and reliably, whereby parameters that are not needed, for example the temperature of the test object, can be ignored and / or eliminated.
  • the advantage is that, for example, the layer parameters and moisture content as well as the contact pressure are combined to form an attribute which respectively simplifies the following data acquisition and the correlation even under difficult conditions Data acquisition conditions can be safely evaluated.
  • the best combination of parameters with respect to the test object can be used specifically.
  • the aggregation of parameters to attributes can be selected overall from the range of microscopic cells to macroscopic layers and / or boundary layers and / or structures of skin, for example their keratinization, lipidation, vitality and / or their spectral or wave characteristic properties or behavior become.
  • attributes from morphology, biology, physiology and / or physics, such as structure, scattering centers, wave-typical spectral behavior are formed and used in particular mixed, since due to the interdependent layer structure of the skin often evaluable interrelations exist.
  • dependent attributes are determined from the parameters and / or the measurement signals of the test object and / or the bearing surface reproducing the parameters.
  • Attributes can be suitably selected according to the task of identification or verification, the requirement for accuracy or the available evaluation time.
  • generating attributes can be formed from the parameters of the structure of the stratum papillars and / or the parameter of the distribution of the scattering centers between epidermis and dermis, and the respectively dependent attributes from the parameters of the structure of the epithelial layers and the distribution of the scattering centers of these layers.
  • the respective attributes from the parameter wave characteristic of a generating skin layer, skin boundary layer and / or skin structure such as the inner papillary structure - stratum papillae, a dependent skin layer, skin boundary layer and / or skin structure, such as the outer papillary structure - skin strips, and the Moisture content and / or impedance or impedance characteristic are formed.
  • the wave characteristic parameter can be used as an attribute since this is formed by the sum of the measurement signals supplied by the structures, in particular scattering centers, and cell groups.
  • the correlation can be formed by comparison, for example with stored references, correlation algorithms, for example autocorrelation function, regression, histogram evaluation, fuzzy comparison, for example by means of fuzzy logic, neural networks and / or the principle of least quadrature.
  • correlation algorithms for example autocorrelation function, regression, histogram evaluation, fuzzy comparison, for example by means of fuzzy logic, neural networks and / or the principle of least quadrature.
  • decision step 176 if the dependent attribute reflects the generating attribute at the number of selectable checks predominantly and / or to a selectable percentage, then branching to 177 is made, assuming a "real" test object In the case of missing and / or insufficient correlations, a branch is made to 178.
  • the test object can be excluded from the detection or identification of the individual-typical characteristics, whereby a "false" test object, in particular a replica or Residue on the support surface is assumed.
  • the detection system can lock all transactions and / or trigger or record a silent alarm.
  • a central computer can lock the detection system at a plurality of terminals simultaneously. This prevents tampering with other terminals, such as ATMs.
  • the number of evaluated attributes of the interdependent parameters determines, in particular, the reliability of the authenticity determination, living recognition or the counterfeit security of the
  • Available parameter sensors a predetermined evaluation time and / or be determined based on the grid formed.
  • decision step 176 in addition, the irregularity and / or discontinuity in the correlation caused by the spiral channels of the sweat gland exits of the skin may be evaluated. These must be present with a "real" finger.
  • FIG. 7a describes a schematic representation of an embodiment of the detection and evaluation of the physical and / or physiological parameters of the test object 100, in particular a fingertip, and / or the support surface 102.
  • at least one radiation source 92a for example an ultrasound source
  • waves 107 are inserted into the Test region of the test object 100 sent.
  • the transmitted waves are for this purpose equipped with defined wave properties, for example amplitude, polarization, frequency, phase angle and the like, by the transmission signal generator 101, wherein the parameters can optionally be detected by pulse signals and / or single or multiple discrete frequencies.
  • the reflected, interfering and / or diffracted waves scattered by the object 100 and / or bearing surface 102 are recorded by at least one detector 92b and amplified, filtered and / or quantified by means of at least one signal preprocessing circuit 103.
  • Sensors 92a, 92b which are designed both for transmitting and for receiving (transducers), can be operated alternately or simultaneously in the respective mode.
  • the switching of the respective signals is realized via a signal multiplexer 104.
  • the preprocessed signals are processed and evaluated in at least one evaluation unit 105. For this purpose, possibly existing signal components of the transmitted signals are filtered out.
  • the parameters of the test object 100 and / or bearing surface 102 can be determined, for example, by comparison with reference data of the parameters sought.
  • the controller 106 is provided for the distribution and control of the signals and data. Through the interface 110, the evaluated data can be transported to other circuit parts of the recognition system.
  • Shafts 107 is focused by a depth selection 108 on a low-lying and uniquely measurable layer / structure of the skin, such as stratum reticular and / or stratum papillae, approximately.
  • this layer / structure forms the lower end as a reference structure. From the intervening layers, including the support surface 102, the parameters of interest are evaluated. It is exploited that the top
  • Skin layers have a strong reflection band and therefore delineate in the evaluation of the underlying tissues.
  • the depth selection 108 can be transmitter side, by a wave control method, For example, by phase control of the wavefronts, and / or detector side, by analysis in the time or frequency domain performed.
  • the phase angles of the transmitted waves are adjusted by means of the transmission signal generator 101.
  • the received signal is sampled in time masked by means of the signal preprocessing circuit 5 103 and / or spectrally selected by the evaluation unit 105.
  • the penetration depth can be defined by the choice of the irradiating frequency, since the penetration depth is frequency-dependent.
  • the frequency for example, greater than 75 MHz, adjustable and / or adjusted by a correspondingly modulated carrier frequency.
  • focusing by lenses and / or 0 can be predetermined by the geometry of the transducer.
  • the waves 107 are adapted to the parameters or structure to be measured and optionally adjusted during the measurement.
  • the radiation source 92a and / or transmission signal generator 101 is designed to be modifiable in the corresponding parameters, for example frequency, amplitude, phase and / or lobe control.
  • the evaluation of parameters, for example a fingertip can be simplified by applying a skin model 109.
  • the parameters of the skin and its parameters are stored on a support surface 102 as a reference model, whereby in particular the dependence of the parameters on the contact pressure of the finger is taken into account.
  • the preprocessed signals of the test object for example in the form 0 of pulse sequences or frequency sequences of the respective detectors 92b, fitted and assigned to the predetermined model parameters, such as structure or slice parameters.
  • the reference model can be determined by comparison objects with known behavior, a calibration by calculated scattering behavior and / or by the spectral behavior of tissue, for example according to FIG. 8 or FIG. 9.
  • Fig. 7b shows a modification of Fig. 7a, which may preferably be applied to micro-integrated parameter sensors 92c or to micro-integrated detection systems. Due to the integration possibility, for example in CMOS technology or mixed-mode circuits, an integrated signal processing circuit 111 is assigned to each parameter sensor 92c instead of the signal multiplexer 104, wherein the parameter sensors 92c 0 are designed, for example, according to the transducer principle. In this case, the signal processing circuits 111 comprise the transmitter generator on the transmitter side and the signal amplifier and signal filter on the detector side.
  • a generator When wave excitation with discrete frequencies, a generator according to the principle of digital synthesis (DDS) and an associated frequency-selective and / or phase-selective amplifier, such as a lock-in amplifier, used and summarized in a block 5.
  • the detector signal can be rectified and low-pass filtered, whereby the resulting envelope is evaluated.
  • FIG. 8 shows a spectral course of skin layers or tissue recorded by means of ultrasound for the evaluation and / or modeling of physical and / or physiological parameters.
  • the frequency domain 115 is plotted on the horizontal axis and the normalized amplitude 116 is plotted on the vertical axis.
  • the spectral amplitude 117 is shown in a range of 0-15MHz on which the measurement is based.
  • spectral amplitude is usually uses the power spectrum, with complex spectra, for example, with real and / or imaginary part, can be applied accordingly.
  • the recorded measurement data are combined with a
  • Window function such as Hamming window
  • FFT Fast Fourier transform
  • the calibration data can be developed from a series of measurements or theoretical calculations. In order to reduce the noise during the calibration and / or evaluation and / or to increase the accuracy, it may be necessary to provide the deployment of the system transfer function.
  • Lines 118a-118f describe the approximation, for example by linear regression, of the spectral amplitude 117 in the respective frequency range.
  • the frequency band of the straight lines 118a-118e is approximately 1 MHz and from the straight line 118f approximately 5 MHz.
  • the spectral amplitude turns out to be specifically linear in sections, so a few points regression or FFT can be chosen.
  • the division of the bands of the frequency-dependent regression is due to the error of the section-wise approximation of the respective frequency band, the required accuracy of the parameter evaluation, the frequency response of the system and / or the frequency resolution of the parameter sensors.
  • the regressions can be carried out over the entire frequency range with equidistant and / or variable classification, in each case for example 5-50 frequencies being used. Due to the variable classification, evaluations can be carried out faster.
  • the information of the regression lines 118a-118f in particular the spectral amplitude or spectral slope, can be evaluated by entry in a map and / or table and comparison with reference maps.
  • the spectral amplitude 117 may alternatively be compared to reference spectra for parmetering.
  • the correlation coefficient of the regression lines 118a-118f is a measure of the resulting amplitude uncertainty and indicates with which error the respective regession was performed.
  • the amplitude uncertainty is caused by noise, temperature-dependent non-linearity and by strong amplitude deviations of the measurements.
  • the calculation can be refined with the aid of new data and / or the measurement can be repeated.
  • any curve regression such as quadratic or cubic regression, and / or the least squares principle may be used.
  • the amplitude uncertainty and / or the ripple or the error of the spectral amplitude 117 can be further reduced.
  • the parameters of the test object or The contact surface is determined analogously to the linear regession from the parameters of the curve application used in each case.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of the spectral amplitude and spectral slope in the form of a map for parameter evaluation.
  • the map display captures further 5 test object parameters, for example tissue parameters, which can be used to determine the authenticity of individual-typical features, live recognition and / or skin modeling.
  • the spectral slope 120 is plotted on the horizontal axis and the normalized spectral amplitude 121 on the vertical axis, with multi-dimensional representations, for example, ordered according to frequencies, frequency ranges and / or 10 amplitude ranges, can also be applied.
  • spectral amplitudes and gradients are entered into the map representation and associated regions or regions 122 - 127 are formed, corresponding to the parameters to be searched for or evaluated.
  • the amplitudes and slopes for obtaining references can be determined, for example, by theoretical analysis, calculations and / or measurement series with known objects of different parameter composition or parameter values. The number of regions depends on the parameters to be evaluated.
  • the map shows an example of the subdivision into the regions: sensor / support surface 122,
  • the mixed regions 127a - 127d are areas of particular relevance, since the
  • the spectral slope and the spectral amplitude and / or the normalized spectral amplitude are entered into the map and compared with the reference areas, thereby quantifying the parameters.
  • the amplitude uncertainty of the spectral data and / or normalization can be compensated during the quantification, the tolerance or tolerance band being determined, for example, by the average amplitude uncertainty and / or the accuracy of the quantification.
  • the result can be ignored in the further calculations or the data acquisition can be repeated with new system tuning. If the data in the region of the sensor 122 can be assumed to be insufficient coupling of the test object to the adaptation surface. The user can be given a corresponding signaling or the data recording can be repeated with a new setting.
  • Map display preferably electronically screened, in tabular form, e.g. stored in a database and the corresponding parameters by means of the assignment parameter - region or
  • the 40 area of a region can be quantified.
  • the parameters are read out by the associated index, for example by the spectral slope or amplitude of the data.
  • the information of the map may be determined by a correlation algorithm, Centroid methods, fuzzy logic, self-organizing or other neural networks are evaluated or quantified.
  • the evaluation can be simplified, wherein the range of the sensor 122, for example, the spectral amplitude of one and the spectral slope zero, normalized.
  • FIG. 10 shows, in a schematic block diagram, an embodiment of a recognition system extended by determining the authenticity of the individual-typical features for identifying a test object, in particular for identifying the individual-typical features of a human finger.
  • the realization of the recognition system can be done by discrete structure, modular design or by microintegration, for example in card form, and be supplemented by optional components.
  • the sensory part of the recognition system consists of the sensor array 130, which is arranged, for example, like a matrix, with the feature sensors 91 and parameter sensors 92.
  • the dimension of the support surface 102 is designed so that at least one test object 100, for example a fingertip, can be detected approximately over the whole area.
  • the feature sensors 91 are driven by generators 131 for transmitting waves or static / dynamic fields in at least one measurement cycle.
  • the parameter sensors 92 are driven by generators 132 for transmitting waves or static / dynamic fields.
  • the block amplifier, data multiplexer, quantification 133 the measurement data are amplified, quantified or digitized and fed to the processing algorithms.
  • the parameter sensors 92 may be utilized for feature detection, thereby closing the resulting gaps in the array of feature sensors 91.
  • the switch 134 is provided.
  • the parameter sensors 92 with extended properties, e.g. Frequency range or bandwidth, resolution and / or sensitivity equipped.
  • the feature sensors are executed without this extension and can be manufactured using inexpensive methods or with a high packing density.
  • the sensor controller 135 controls the sequence of the data acquisition of the sensor array 130 with the integrated feature sensors 91 and parameter sensors 92, and the associated
  • the data and system controller 136 controls the data acquisition of the recognition system.
  • the interface 137 allows transactions to other units of a system, such as a terminal.
  • the interface can be implemented, for example, as a USB, parallel port, RS-232, LAN, WAN, modem, video, blue-tooth or the like.
  • the feature sensors 91, parameter sensors 92 and / or the evaluation circuits not required can be switched off (stand-by).
  • energy can be saved.
  • the Parameter sensors and / or the feature sensors and their evaluation circuits for a short time turned on.
  • the parameter evaluation and authenticity determination can be started.
  • the feature recognition circuits 139 and memories identify the inspection objects.
  • signal processors such as DSP - Digital
  • CCD Charge Coupled Device
  • the system configuration according to the invention allows the software to be replaced by conventional ones
  • Minuzienerkennungalgorithmen or the like are applied.
  • the identification can be carried out by a central computer, to the captured data of the test object by means of the
  • the features of at least one object and / or the sensors are stored in the feature memory 140, for example permanently.
  • the sensor array 130 is compatible with the system tolerances, e.g. Manufacturing tolerances, to understand itself as a feature carrier and can therefore be considered as an identifiable object.
  • the feature memory 140 may alternatively be implemented as a mobile memory module, for example a smart card, wherein the data can be exchanged via the interface 137.
  • the circuits and memories of the feature recognition 139 and / or the feature memories 140 may be paged out in a separate part of another system.
  • the access, for example to the sensor data, takes place in this case with the aid of the interface 137.
  • Test object and / or the bearing surface determined.
  • a skin model (108) may be provided.
  • a depth selection (108) can be realized by the evaluation unit 141, sensor control 135, generators 131 and quantification 133.
  • the parameter memory 143 values, value ranges, calibration data, assignments (mapping), physiological / physical parameters and / or reference information of the parameter evaluation are stored.
  • a corresponding interface for example interface 137, is provided.
  • the parameter memory 143 represents an extension of the memory for physiological / physical parameters (23).
  • the modification 144 sets the static and / or dynamic parameters of the feature sensors, such as frequency, phase angle, amplitude, delay time or the like, according to the measurement method or sensor principle.
  • data can be encrypted Data streams, the data transmission to other applications, processes, procedures, algorithms and / or circuits secured and / or session keys are generated. This can prevent attackers from analyzing the data and methods of the detection system.
  • the information of the data acquisition for example the parameter measurement, can be used in analog and / or digital form as input values.
  • the authenticity determination or living recognition or the test object 100 is provided. As a result, it can be determined whether a finger imitation rests on the support surface or residues on the support surface are present and these are excluded from further detection procedures, whereby the individual-typical features of the test object are protected against counterfeiting.
  • the optional tolerance tolerance adaptation 147 adapts the approval tolerance of the feature recognition by means of at least one quality feature to the quality of the data acquisition of the parameter sensors 92 and / or feature sensors 91 variably. Thus, according to the quality of the data acquisition, an optimal recognition reliability is achieved.
  • the self-test or self-diagnosis 148 checks the system components for operability and, in particular after switching on the operating voltage, at regular intervals and / or after changing an operating mode, for example, from stand-by in recording mode performed. As a result, the function of the recognition system can be secured and / or incorrect measurements as a consequence of a defect can be prevented.
  • the parameter sensors 92 and the feature sensors 91 can be checked, for example, by measuring the frequency response and / or the spectral behavior, with defective sensors, for example, as a result of breakage of the support surface, can be detected by the characteristic changed frequency response. A possible fault diagnosis can be communicated to the user and / or a central computer and / or the system can be blocked.
  • the surface of the parameter sensors 92, feature sensors 91 and / or the bearing surface of the test object 102 can be formed scratch-resistant or break-resistant. Scratch-resistant and / or fracture-resistant layers can be applied, for example, by the methods of nanotechnology.

Abstract

The invention relates to a method and a system for determining the authenticity of the individually typical features of test objects, especially during identification of individuals using the individually typical features of the fingertips. Person identification is problematic in that a copy of the individually typical features, such as for example a silicone copy of a fingerprint, may be judged to be correct or matching during feature evaluation, thereby causing an incorrect positive identification and facilitating improper use of a security system. The invention addresses this problem by providing a method which is characterized in that interdependent - mutually dependent - and scalar - mutually independent - physical and/or physiological parameters of the test object (100) and/or the contact surface (102) are detected. At least one correlation of the interdependent parameters and/or the interdependent and scalar parameters combined to attributes are determined. At least one correlation of these interdependent parameters and/or a determined attribute is evaluated, and the data thereby obtained are used especially for determining the authenticity, for increasing recognition reliability or protection against forgery and for biometric recognition.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und System zur Echtheitsbestimmung der individual-typischen Merkmale von PrüfobjektenMethod and system for determining the authenticity of individual characteristics of test objects
Die Erfindung betrifft Verfahren und ein System zur Echtheitsbestimmung der individual-typischen Merkmalen von Prufobjekten, insbesondere bei der Identifikation von Personen anhand von individual-typischen Merkmalen der FingerkuppenThe invention relates to methods and a system for determining the authenticity of the individual-typical features of test objects, in particular in the identification of persons based on individual-typical features of the fingertips
Es sind eine Vielzahl von Identifikationssystemen bekannt, welche anhand von individual typischen Merkmalen (specific biometπc parameter) Personen identifizieren können Beispiele hierzu sind Fingerabdruckerkennung, Spracherkeπnung, Iriserkennung oder Unterschπfterkennung Zur Personenidentifikation anhand der Fingerkuppen werden üblicherweise die Miπuzien der Hautleistenstruktur detektiert und ausgewertet Die Datenerfassung kann hierbei auf der Basis von bekannten optischen, akustischen, optoakustischen oder kapazitiven Verfahren erfolgenA variety of identification systems are known, which can identify persons based on individual characteristics (specific biometπc parameter) Examples of this are fingerprint recognition, Spracherkennnung, iris recognition or Unterschπfterkennung For personal identification based on the fingertips usually the Miπuzien the Hautleistenstruktur are detected and evaluated The data collection can here on the basis of known optical, acoustic, optoacoustic or capacitive methods
Bei der Personenidentifikation besteht grundsätzlich das Problem, dass eine Nachbildung der individual-typischen Merkmale, wie z B ein Fingerabdruck aus Silikon, bei der Merkmalauswertung als richtig bzw zutreffend gewertet werden kann So dass es zu einer fälschlichen positiven Identifikation der Nachbildung kommtIn the case of personal identification, there is basically the problem that a simulation of the individual characteristics, such as eg a fingerprint made of silicone, can be regarded as correct or correct in the evaluation of the characteristics. Thus, a false positive identification of the reproduction occurs
Ein schwerwiegender Nachteil der derzeitigen Fingerabdruckerkenπungssysteme ist, dass diese nicht zwischen einem .echten" Finger oder einer manipulierten Nachbildung unterscheiden können da meistens nur das Relief der Hautleistenstruktur gemessen und ausgewertet wird Bei den existenten Identifikationssystemen wird zum Verhindern von Manipulation oder missbrauchlicher Benutzung eine Lebenderkennung durchgeführt Die Lebenderkennung basiert meist auf die Auswertung bzw Existenz von physiologischen Parameter (non-specific biometπc parameter) der Prufperson Physiologische Parameter wie z B Sauerstoffgehalt, Pulsfrequenz des Bluts oder Hauttemperatur sind oft genutzt Parameter Insgesamt besteht das Problem, dass physiologische Parameter gemessen werden, die von potentiellen Angreifern erwartet, unbemerkt auf Distanz aufgenommen und/oder geschätzt werden können Physiologische Parameter wie z B Sauerstoffgehalt, Pulsfrequenz des Bluts oder Hauttemperatur sind leicht schatzbar und damit mit hoher Wahrscheinlichkeit simulierbar, da Menschen nur in einem eingeschränkten biologischen Lebensbereich existieren können und die herkömmlichen Systeme ihre Toleranzbandbreite darauf abstimmen müssen Wodurch diese Verfahren zu ungenau sind und leicht umgangen werden könnenA serious disadvantage of the current fingerprint recognition systems is that they can not distinguish between a "true" finger or a manipulated replica, since in most cases only the relief of the skin band structure is measured and evaluated. In the existing identification systems, a live recognition is performed to prevent manipulation or misuse Liver detection is usually based on the evaluation or existence of physiological parameters (non-specific biometπc parameters) of the test person Physiological parameters such as oxygen content, pulse rate of the blood or skin temperature are often used Parameters Overall, there is the problem that physiological parameters are measured by potential Attackers can be unnoticed at a distance and / or estimated Physiological parameters such as oxygen content, pulse rate of the blood or skin temperature are easily estimable and therefore m It is highly probable that it can be simulated because humans can only exist in a limited biological range of life and conventional systems have to adjust their tolerance bandwidth. As a result, these methods are too inaccurate and can easily be circumvented
Die Echtheit der individual-typischen Merkmale lasst sich daher mit den vorgeschlagenen Verfahren nicht sicher feststellenThe authenticity of the individual-typical features can therefore not be ascertained with certainty by the proposed methods
Des weiteren hinterlassen Personen auf allen angefassten Gegenstanden ihre Fingerabdrucke Somit ist es für einen Angreifer auf Sicherheitsbereiche leicht in Kenntnis des Fingerabdrucks eines Zugπffsberechtigen zu kommen unό diesen dann gegen dessen Willen oder Wissen missbrauchlich bzw simulatoπsch einzusetzen Dieses Problem ist besonders schwerwiegend bei mobilen Datenträgern wie z B bei einer Smart-Card mit Benutzeridentifizierung durch den Fingerabdruck Durch die Benutzung der Berechtigungskarte ist der Fingerabdruck auf der Karte bereits als Referenz, z B als Bild oder in Minuzienform, und physikalisch als Ruckstand auf der Oberflache des Datenträgers bzw auf der Sensorauflageflache vorhanden Bei Verlust oder Entwenden der Karte hat ein Angreifer somit alle Informationen um sich illegal Zutritt zu gesicherten Bereichen zu verschaffen.Furthermore, people leave their fingerprints on all affected objects Thus, it is easy for an attacker on security areas in the knowledge of the fingerprint of a Zugπffsberechtigen to come and then use against his will or knowledge abusive or simulatoπsch This problem is particularly serious in mobile data carriers such in a smart-card with user authentication by the fingerprint by the use of the authorization card is the fingerprint of the card already as a reference, for example as an image or in Minuzienform, and physically as residue on the surface of the data carrier like gers or on the sensor contact surface present case Loss or stealing the card An attacker thus has all the information to gain access to secure areas illegally.
Bei einigen Fingerprintsensoren ergibt sich das Problem, dass die Rückstände des Fingerabdrucks durch Fett, Schweiß oder Cremes auf diesen ausreichen, um auch ohne aufgelegten Finger eine fälschlich positive Identifikation zu bewirken.The problem with some fingerprint sensors is that the residues of the fingerprint due to fat, sweat or creams on them are sufficient to cause a falsely positive identification even without a finger being put on.
Es sind Verfahren bekannt, welche bei der Identifikation von Personen die Messung von physiologischen Parameter zur Lebenderkennung benutzen.Methods are known which use the measurement of physiological parameters for living recognition in the identification of persons.
Aus EP 0 752 143 B1 ist ein Verfahren bekannt, welches Personen anhand individual-typischen Merkmalen und physiologischen Parametern identifizieren soll, wobei zum Einen ein herkömmliches Identifizierungssystem zur Identifikation des Fingerabdrucks und zum Anderen ein zusätzlicher Sensor zum Messen von physiologischen Parametern, z.B. Pulsfrequenz oder Sauerstoffsättigung des Bluts, verwendet wird. Eine Person soll als identifiziert bzw. authentifiziert gelten, wenn ein individual-typisches Merkmal und physiologische Parameter, jedes für sich genommen, zutreffen. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die beiden Vergleichsprozeduren rückkopplungsfrei und unabhängig ablaufen und somit jeweils beide Prozeduren durch Nachbildungen simulatorisch umgangen werden können, wenn für beide Prozeduren entsprechende Manipulationen angewendet werden. Ein weiterer Nachteil ist, dass physiologische Parameter in weiten Bereichen durch physische oder psychische Einwirkungen, z.B. körperliche Belastung oder Aufregung, schwanken können. Die getrennte Messung und Auswertung von physiologischen Parameter kann also nur zu einem geringen Umfang die Identifikationprozedur hinsichtlich der Erkennungssicherheit verbessern, da diese eine zu große Varianz besitzen. Die angeführte Messung eines EKG ist zudem nicht benutzerfreundlich, da ein EKG mit Fachwissen appliziert werden muss und entspricht außerdem nicht der heutzutage geforderten vollautomatischen Identifikation bzw. Authentifikation. Ein weiterer Nachteil der Puls- bzw. EKG-Messung ergibt sich aus der langen Zykluszeit von ca. 1000ms von einem Pulsmaximum zum nächsten Pulsmaximum. Wenn zu einer sicheren Detektion von diesem Parameter etwa drei Zyklen benötigt werden, resultiert daraus eine zu lange Messdauer von ca. drei Sekunden. Bei diesem vorgeschlagenen Erkennungssystem sind somit Fälschungen nicht ausgeschlossen und hat zudem den Nachteil des zusätzlichen Aufwands bzw. Kosten für die Vergleichsschaltungen und den meist aufwendigen biometrischen Sensoren. Aus DE 198 30 058 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Unversehrtheit eines Körperteils gemessen wird, um Imitationen eines biometrischen Merkmals, z.B. des Fingerabdrucks, durch chirurgische Eingriffe zu verhindern. Hierzu sollen ebenfalls physiologische Parameter eines Körperteils, z.B. Hautwiderstand bzw. Leitfähigkeit oder Hautfeuchtigkeit gemessen werden. Die papilläre Struktur der Fingerkuppen kann, wie angeführt, durch präparierte Handschuhe, Kunststoffe oder Gummi manipuliert und simulatorisch eingesetzt werden, wobei sich natürlich auch die Leitfähigkeit oder Temperatur der Haut nachbilden lässt. Durch die bereits erwähnte große Varianz der physiologischen Parameter, muss das Sensorsystem, hinsichtlich der Auswertung, mit großen Toleranzbandbreiten eingestellt werden um zu verhindern, dass berechtigte Personen nicht abgewiesen werden. Dadurch reduziert sich jedoch die Fälschungssicherheit auf einen nicht zufriedenstellenden Wert.EP 0 752 143 B1 discloses a method which is intended to identify persons on the basis of individual characteristics and physiological parameters, on the one hand a conventional identification system for identifying the fingerprint and, on the other hand, an additional sensor for measuring physiological parameters, e.g. Pulse rate or oxygen saturation of the blood, is used. A person should be considered identified or authenticated if an individual-typical trait and physiological parameters, taken individually, apply. The disadvantage of this method is that the two comparison procedures run without feedback and independently, and thus both procedures can be simulatively bypassed by simulations if appropriate manipulations are used for both procedures. Another disadvantage is that physiological parameters are widely affected by physical or mental factors, e.g. physical stress or excitement, can fluctuate. The separate measurement and evaluation of physiological parameters can therefore improve the identification procedure with regard to the reliability of detection only to a small extent since they have too great a variance. The mentioned measurement of an ECG is also not user-friendly, since an ECG must be applied with specialist knowledge and also does not correspond to the currently required fully automatic identification or authentication. Another disadvantage of the pulse or ECG measurement results from the long cycle time of about 1000 ms from one pulse maximum to the next pulse maximum. If a safe detection of this parameter requires about three cycles, the result is an excessively long measuring time of about three seconds. Counterfeits are thus not excluded in this proposed recognition system and, moreover, has the disadvantage of the additional expenditure or costs for the comparison circuits and the most expensive biometric sensors. From DE 198 30 058 A1 a method is known in which the integrity of a body part is measured to produce imitations of a biometric feature, e.g. of the fingerprint, by preventing surgical intervention. For this purpose, physiological parameters of a body part, e.g. Skin resistance or conductivity or skin moisture are measured. The papillary structure of the fingertips can, as stated, be manipulated by means of prepared gloves, plastics or rubber and used simulatively, whereby, of course, the conductivity or temperature of the skin can also be reproduced. Due to the already mentioned large variance of the physiological parameters, the sensor system, in terms of the evaluation, must be set with large tolerance ranges in order to prevent authorized persons from being rejected. However, this reduces the security against counterfeiting to an unsatisfactory value.
Aus DE 198 30 830 A1 ist ein Verfahren bekannt, welches die charakteristische elektrische Impedanz von Haut messen und für die Lebenderkennung auswerten soll. Dazu werden über elektrisch leitende Kontaktflächen Wechselspannungen an die Hautoberfläche angelegt. Durch die Auswertung des charakteristischen elektrischen Impedanzverlaufs soll die Fälschungssicherheit erhöht werden. Der Impedanzverlauf ist wie in den Figuren der Anmeldung beschrieben, für eine Vielzahl von Personen praktisch identisch. Es wird dazu angeführt, dass die absoluten Impedanzwerte großen Schwankungen unterliegen können und deshalb bei der Auswertung hohe Toleranzen eingestellt werden müssen. Das Verfahren ist dadurch mit erheblichen Nachteilen belastet. Wenn der Impedanzverlauf für alle Personen etwa gleich ist und die absoluten Werte der Impedanz mit hoher Toleranz gemessen werden, ist so ein Verfahren leicht zu umgehen, da durch Kunststoffe oder Gummi, mit eingebrachten elektrisch leitenden Partikel, der erwartete Impedanzverlauf von Haut nachgebildet werden kann. Dieses Verfahren zeigt dadurch erhebliche Mängel bezüglich der Fälschungssicherheit und ist zudem durch den zusätzlichen Aufwand noch kostenintensiv.From DE 198 30 830 A1 a method is known which measures the characteristic electrical impedance of skin and is to evaluate it for the detection of the live. This will be over electrically conductive contact surfaces AC voltages applied to the skin surface. By evaluating the characteristic electrical impedance curve, the security against counterfeiting should be increased. The impedance curve is as described in the figures of the application, practically identical for a large number of people. It is stated that the absolute impedance values can be subject to large fluctuations and therefore high tolerances must be set during the evaluation. The process is thereby burdened with considerable disadvantages. If the impedance curve is approximately the same for all persons and the absolute values of the impedance are measured with high tolerance, such a method is easy to circumvent, since plastics or rubber, with introduced electrically conductive particles, can simulate the expected impedance curve of skin. As a result, this method shows considerable deficiencies with regard to the security against counterfeiting and, moreover, is cost-intensive due to the additional expense.
Aus DE 199 01 881 A1 ist ein Verfahren bekannt, welches die Fälschungssicherheit von Personenerkennungssystemen durch die Veranlassung einer steuerbaren Bewegung der Prüfperson erhöhen soll, wobei die Bewegung aufgezeichnet und ausgewertet wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass ein zusätzliches Anzeigegerät und ein zusätzliches nicht mikrointegrierbares Sensorsystem benötigt wird, was mit entsprechender Baugröße des Erkennungssystems und Kosten verbunden ist. In der Praxis ist dieses Verfahren durch die fehlende Integrationsmöglichkeit in kleine Baugrößen nicht für mobile Applikationen wie z.B. Smart-Cards anwendbar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Verfahren und ein System der eingangs erwähnten Art anzugeben, welche die sonst vorhanden Nachteile, hinsichtlich der Echtheitsbestimmung, Erkennungssicherheit, Fälschungssicherheit bzw. Lebenderkennung nicht hat, und insbesondere in der praktischen Anwendung unter Alltagsbedingungen die Identifizierung von Objekten bzw. Personen anhand individual-typischen Merkmalen preiswert und sicher ermöglicht. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass interdependente - gegenseitig abhängige, sowie skalare - nicht von einander abhängige - physikalische und/oder physiologische Parameter eines Prüfobjekts und/oder dessen Auflagefläche detektiert werden, dass wenigstens eine Wechselbeziehung der interdependenten Parameter und/oder der zu Attributen, insbesondere zu generierenden und dependenten Attributen, zusammengefassten interdependenten und skalaren Parameter bestimmt wird, und dass wenigstens ein interdependenter Parameter und/oder wenigstens eine Wechselbeziehung der interdependenten Parameter und/oder wenigstens ein bestimmtes Attribut des Prüfobjekts ausgewertet wird, wobei die gewonnenen Informationen insbesondere zur Echtheitsbestimmung, Erhöhung der Erkennungssicherheit bzw. Fälschungssicherheit sowie zur Lebenderkennung ausgewertet werden. Die Echtheitsbestimmung von individual-typischen Merkmalen betrifft, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, insbesondere alle Verfahren die sich mit der Aufnahme und/oder Auswertung von individual-typischen Merkmalen der Haut an den Fingerkuppen befassen. Die Echtheitsbestimmung kann beispielsweise bei optischen z.B. bei aktiven oder passiven Infrarotverfahren, kapazitiven, akustooptischen oder akustischen, z.B. ultraschallbasierenden, Fingerabdruckerkennungsverfahren vorgesehen werden. Beispiele für die individual-typischen Merkmale der Haut der Fingerkuppen bzw. Fingerbeere sind die Minuzien der papillären Linien, inhärente Strukturen der Haut oder Hauttexturen. Weiter ist die Anwendung der Verfahren auch bei Datenträger, z.B. Smart-Cards, - A - möglich, da bei Herstellungsprozessen ebenfalls individual-typische Merkmale entstehen.DE 199 01 881 A1 discloses a method which is intended to increase the forgery-proofing of personal recognition systems by causing a controllable movement of the test person, the movement being recorded and evaluated. A disadvantage of this method is that an additional display device and an additional non-microintegratable sensor system is required, which is associated with the appropriate size of the detection system and costs. In practice, this method is not applicable for mobile applications such as smart cards due to the lack of integration into small sizes. The invention has for its object to provide a method and a system of the type mentioned above, which does not have the otherwise existing disadvantages, in terms of authenticity, recognition security, forgery protection or living recognition, and in particular in practical use under everyday conditions, the identification of objects or persons cheap and safe possible on the basis of individual-typical features. The solution of the problem is that interdependent - mutually dependent, and scalar - not dependent on each other - physical and / or physiological parameters of a test object and / or its support surface are detected that at least one interrelation of the interdependent parameters and / or the attributes , in particular to be generated and dependent attributes, summarized interdependent and scalar parameters is determined, and that at least one interdependent parameter and / or at least one correlation of the interdependent parameters and / or at least one specific attribute of the test object is evaluated, the information obtained in particular for authenticity determination , Increase the recognition security or security against counterfeiting as well as for the detection of lifestyles. The genuineness determination of individual-typical features relates, without limitation to the general public, in particular all methods which deal with the recording and / or evaluation of individual-typical features of the skin on the fingertips. The authenticity determination can be provided, for example, in the case of optical, for example, active or passive infrared methods, capacitive, acousto-optical or acoustic, eg ultrasound-based, fingerprint recognition methods. Examples of the individual characteristics of the skin of the fingertips or fingertips are the minutiae of the papillary lines, inherent structures of the skin or skin textures. Furthermore, the application of the method also in data carriers, such as smart cards, - A - possible, since manufacturing processes also individual-typical characteristics arise.
Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Auswertung von merkmaltragenden biologischen Matrizen, beispielsweise Hautschichten (Epidermis) oder Hautgrenzschichten (Epidermis/Dermis), hinsichtlich interdependenten - gegenseitig abhängigen, sowie skalaren - nicht oder wenig von einander abhängigen - physikalischen und/oder physiologischen Parameter.In particular, the invention makes it possible to evaluate feature-bearing biological matrices, for example skin layers (epidermis) or skin boundary layers (epidermis / dermis), with respect to interdependent, mutually dependent, and scalar-related or non-dependent physical and / or physiological parameters.
Im Grundsatz macht sich die Erfindung die Tatsache zu nutze, dass Prüfobjekte, z.B. die Haut der Fingerbeere, einen parametrisierbaren, insbesondere deutlich begrenzten, schichtartigen Aufbau mit durch den biologischen Wachstumprozess oder industriellen Herstellungsprozess entstandenen Strukturen, Texturen, Störstellen oder dergleichen besitzen. Es hat sich gezeigt, dass sich daraus interdependente und skalare Parameter bestimmen lassen.In principle, the invention makes use of the fact that test objects, e.g. the skin of the fingertip, a parametrisierbaren, in particular clearly limited, layered structure with resulting from the biological growth process or industrial manufacturing process structures, textures, impurities or the like. It has been shown that interdependent and scalar parameters can be determined from this.
Bei dem Prüfobjekt Haut wird beispielsweise genutzt, dass die jeweils tiefere Schicht die generierende Schicht der darüber liegenden dependenten Schicht ist und somit eine hohe Korrelation bzw. Wechselbeziehung der Parameter der generierenden Schichten, beispielsweise Stratum-Papillare - innere Papillarstruktur, zu den Parameter der dependenten Schichten, beispielsweise Epithelstruktur - äußere Papillarstruktur, existiert. Da jede Schicht auf der darunter liegenden Schicht aufwächst ergibt sich, dass die jeweiligen interdependente Parameter bestimmbar und bzgl. der Echtheitsbestimmung des Prüfobjekts auswertbar sind. Diese Strukturen bzw. Schichten haben eine ähnlich hohe Konstanz wie der Fingerabdruck selbst, da z.B. die innere Papillarstruktur die Quelle für den äußerlich erkennbaren Fingerabdruck ist. Im Sinne der Erfindung skalare - nicht bzw. wenig abhängige - Parameter, wie globale Dicke, Dichte, Dehnbarkeit, Flexibilität oder dergleichen der Haut, sind beispielsweise durch den Feuchtigkeitsgehalt, Fettgehalt oder applizierte Cremes beeinflusst. Eigenschaftsänderungen treten besonders beim Applizieren von Substanzen, wie beispielsweise Wasser, auf. Schon nach kurzer Einwirkungsdauer ist eine deutliche Zunahme der Dicke der Hautschichten zu beobachten. Dabei werden die interdependenten Parameter der Schichten bzw. deren Wechselbeziehung jedoch nicht verändert oder verändern sich analog konform.In the case of the test object skin, it is used, for example, that the respectively deeper layer is the generating layer of the overlying dependent layer and thus a high correlation or interrelation of the parameters of the generating layers, for example stratum papillae - inner papillary structure, to the parameters of the dependent layers For example, epithelial structure - external papillary structure exists. As each layer grows on the underlying layer, it results that the respective interdependent parameters can be determined and evaluated with regard to the authenticity determination of the test object. These structures or layers have a similar high consistency as the fingerprint itself, since e.g. the inner papillary structure is the source of the externally visible fingerprint. Scalar parameters - such as global thickness, density, extensibility, flexibility or the like of the skin - that are scalar-dependent or not very dependent on the invention, for example, are influenced by the moisture content, fat content or applied creams. Property changes occur especially when applying substances such as water. After only a short period of exposure, a significant increase in the thickness of the skin layers can be observed. However, the interdependent parameters of the layers or their interrelations are not changed or change analogously.
Innerhalb des Schichtaufbaus gibt es latente Strukturen, die zur Verzahnung der Epidermis und Dermis dienen, beispielsweise Stratum-Papillare, und dabei inhärent den Fingerabdruck darstellen. Durch die Messung der Eigenschaften bzw. Parameter der latenten Strukturen ist es möglich die Echtheit von individual-typischen Merkmalen zu bestimmen. Der Vorteil liegt darin, dass bei Einwirkung von Feuchtigkeit, Hautcremes oder dergleichen, zwar die Dicke, Tiefe bzw. laterale Dimensionen verändert werden, jedoch die Struktur sich in ihrer Gesamtheit, mit den detektierbaren wellentypischen Eigenschaften bzw. Parameter, nicht ändert. Dies erklärt auch, dass der Fingerabdruck durch gewöhnliche Einflüsse wie Wasser, Cremes oder minder aggressive Chemikalien nicht zerstörbar ist und damit diese Strukturen bzw. Schichten sowohl als Referenzstruktur für die Messung der Parameter, sowie als physiologischer Parameter herangezogen werden kann.Within the layer structure, there are latent structures that serve to interlock the epidermis and dermis, such as stratum papillaries, while inherently presenting the fingerprint. By measuring the properties or parameters of the latent structures, it is possible to determine the authenticity of individual-typical features. The advantage is that when exposed to moisture, skin creams or the like, although the thickness, depth or lateral dimensions are changed, but the structure does not change in its entirety, with the detectable wave characteristic properties or parameters. This also explains that the fingerprint can not be destroyed by ordinary influences such as water, creams or less aggressive chemicals and thus these structures or layers can be used both as a reference structure for the measurement of the parameters and as a physiological parameter.
Gleichermaßen ist, bezüglich der Fälschungssicherheit, die Messung bzw. Auswertung dieser Strukturen als Referenzstruktur bzw. Parameter vorteilhaft, da diese Strukturen bzw. deren Parameter nicht auf Distanz aufgenommen und nicht geschätzt werden können. Das Nachbilden der Parameter der Strukturen bzw. Schichten verursacht für einen Angreifer einen zu großen Aufwand, welcher, im Gegensatz zu den anderen herkömmlich benutzten fälschbaren Parametern, z.B. Hautwiderstand oder Temperatur, bei jedem Falsifikat erneut aufgewendet werden muss.Likewise, with regard to the protection against counterfeiting, the measurement or evaluation of these structures as a reference structure or parameter is advantageous, since these structures or their parameters can not be recorded at a distance and can not be estimated. The simulation of the parameters of the structures or layers causes too much effort for an attacker, which, in contrast to the other conventionally used fake parameters, eg Skin resistance or temperature, must be re-used with each Falsifikat.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Echtheitsbestimmung bzw. Erhöhung der Fälschungssicherheit die Parameter von latenten, vom genetischen Code angelegten Strukturen bzw. Schichten erfasst und ausgewertet werden, weil diese von potentiellen Angreifern nicht erwartet, geschätzt, gefälscht, oder unbemerkt auf Distanz aufgenommen werden können. Dazu werden vorzugsweise die Parameter der Strukturen im Bereich der Stratum-Papillare und/oder Stratum-Retikulare detektiert, wobei diese vom genetischen Code angelegten Strukturen erfindungsgemäß selbst als Parameter und/oder Referenzstruktur zur Auswertung genutzt werden können. Zur Parametrisierung latenter Struktureigenschaften bzw. Schichteigenschaften ist die Tatsache von Vorteil, dass die latenten Strukturen im Bereich der Stratum-Papillare auf der der Dermis zugewandten Seite mit Gefäßen, Kapillaren und Nerven verbunden bzw. angrenzend sind. Diese Strukturen bzw. Schichten reagieren sensibel auf das Fehlen eines wenigstens statischen Blutdrucks, welcher durch die quasi laminare Blutströmung in den Fingerkuppen gebildet wird. Das in größeren Gefäßen typische pulsieren ist hier entsprechend stark gedämpft. Auf Grund von Ischämie bzw. in Ermangelung der laminaren Blutströmung resultieren detektierbare Parameteränderungen an Gewebe und Struktur dieser latenten Schichten. Dieser Sachverhalt kann vorteilhaft für die Entschärfung eines bereits diskutierten Schreckensszenario dienen. Wenn ein Angreifer einer Person einen Finger abtrennt und damit versucht durch biometrischen Sensoren eine Transaktion auszuführen, wird diese bei Auswertung der paratnetrisierten Struktureigenschaften und der resultierenden Parameteränderungen erfindungsgemäß verhindert.It is particularly advantageous if the parameters of latent structures or layers applied by the genetic code are recorded and evaluated in order to determine the authenticity or increase the security against counterfeiting, because they can not be expected, estimated, forged, or unnoticed by potential attackers at a distance , For this purpose, preferably the parameters of the structures in the area of the stratum papillars and / or stratum reticulars are detected, wherein these structures applied by the genetic code can be used according to the invention even as parameters and / or reference structure for the evaluation. For the parameterization of latent structural properties or layer properties, the fact that the latent structures in the area of the stratum papillae on the side facing the dermis are connected or adjacent to vessels, capillaries and nerves is advantageous. These structures or layers are sensitive to the absence of an at least static blood pressure, which is formed by the quasi-laminar blood flow in the fingertips. The pulsation typical in larger vessels is correspondingly strongly damped here. Due to ischemia or in the absence of laminar blood flow, detectable parameter changes result in tissue and structure of these latent layers. This situation can advantageously be used to defuse an already discussed horror scenario. If an attacker separates a finger from a person and thus attempts to carry out a transaction by means of biometric sensors, this is prevented according to the invention when the paratnetrised structural properties and the resulting parameter changes are evaluated.
Zur Parametrisierung von Haut bzw. Hautschichten können Keratinisierungprozesse genutzt werden. Die Datenaufnahme kann beispielsweise mit Ultraschall erfolgen. Die Ultraschallgeschwindigkeit wird durch die Konzentration von Lösungen oder durch die Gewebezusammensetzung charakterisiert. In biologischen Weichgeweben bzw. Matrizen, außer in Fettgewebe, steigt die Ultraschallgeschwindigkeit bzw. Impedanz mit steigendem Proteingehalt an (Keratinisierung - schwefelreiche Faserproteine), fällt hingegen mit steigendem Wasser- oder Fettgehalt. Dies ist sowohl auf die niedrige Kompressibilität der Proteine selbst als auch mit zunehmendem Proteingehalt auf das verstärkte Aufbrechen deren eisartigen Strukturen mit hoher Kompressibilität in eingelagertem flüssigem Wasser zurückzuführen. Durch diese Abhängigkeiten der Keratin-Strukturen resultiert ab eine Frequenz von etwa 10 MHz eine keratintypische Frequenzabhängigkeit mit den entsprechenden frequenzabhängigen Streuungs- bzw. Rückstreukoeffizienten. Die sich ergebenden Funktionen über die einzelnen Hautschichten können hinsichtlich der Parameterauswertung genutzt werden. Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ein indirektes Messverfahren angewendet wird, welches bei einer Messung - Detektionsschritt/Auswerteschritt - parallel eine Vielzahl von Ergebnissen über die unterschiedlichsten Parameter liefern kann. Ein alternativer Sensor, beispielsweise ein Feuchtigkeitssensor, kann nur einen Parameter bestimmen und bietet dabei für sich genommen zu wenig Informationen über die Beschaffenheit des Prüfobjekts. In Konsequenz dessen müssten unwirtschaftlich viele einzelne Sensorsysteme für die diversen Parameter herangezogen werden. Der Vorteil dieser Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere die preiswerte Möglichkeit über eine indirekte Messung gleichzeitig eine Vielzahl von Parametern mit einer hohen Auswertegenauigkeit zu detektieren.Keratinization processes can be used to parameterize skin or skin layers. The data acquisition can be done for example with ultrasound. The ultrasound velocity is characterized by the concentration of solutions or by the tissue composition. In biological soft tissues or matrices, except in fatty tissue, the ultrasound speed or impedance increases with increasing protein content (keratinization - sulfur-rich fiber proteins), but falls with increasing water or fat content. This is due to both the low compressibility of the proteins themselves and with increasing protein content to the increased breaking up of their ice-like structures with high compressibility in embedded liquid water. As a result of these dependencies of the keratin structures, a frequency of about 10 MHz results in a keratin-typical frequency dependence with the corresponding frequency-dependent scattering or backscatter coefficients. The resulting functions over the individual skin layers can be used with regard to parameter evaluation. An advantage of the invention is that an indirect measuring method is used, which in one measurement - detection step / evaluation step - can deliver in parallel a multiplicity of results over the most varied parameters. An alternative sensor, such as a humidity sensor, can only determine one parameter and, on its own, provides too little information about the nature of the test object. Consequently, uneconomically many individual sensor systems would have to be used for the various parameters. The advantage of this alternative of the method according to the invention is, in particular, the low-cost possibility of simultaneously measuring a large number of parameters with a high degree of accuracy via an indirect measurement To detect evaluation accuracy.
Die Datenaufnahme erfolgt durch die Detektion von in das Prüfobjekt einstrahlenden optischen, akustischen, elektromagnetischen Wellen oder Felder und/oder Kombinationen davon. Die jeweiligen aufnehmbaren Effekte sind Absorptionsverhalten, Reflexionsverhalten, isotropes/anisotropes Streuungsverhalten, Dispersionsverhalten, Spektralverhalten und/oder Beugungsverhalten, welche einzeln und/oder insgesamt gemessen werden können. Die Messwerte der Größen charakterisieren dabei die Parameter des Prüfobjekts, beispielsweise der biologischen Matrix, bzw. der Auflagefläche des Prüfobjekts.The data is recorded by the detection of incident in the test object optical, acoustic, electromagnetic waves or fields and / or combinations thereof. The respective absorbable effects are absorption behavior, reflection behavior, isotropic / anisotropic scattering behavior, dispersion behavior, spectral behavior and / or diffraction behavior, which can be measured individually and / or in total. The measured values of the quantities thereby characterize the parameters of the test object, for example the biological matrix or the contact surface of the test object.
Vorteilhaft ist es wenn, zur Detektion von Parameter des Prüfobjekts, beispielsweise der Haut des Fingers, und/oder Auflagefläche des Prüfobjekts, die Wechselwirkung von Strahlung mit Wellencharakter, beispielsweise Ultraschailstrahlung, detektiert wird. Dabei wird genutzt, dass die Effekte wie Signalgeschwindigkeit im Medium, beispielsweise Ultraschallgeschwindigkeit, Streueigenschaften und Absorption im Gewebe bzw. biologischen Matrizen, durch Parameter wie Gewebezusammensetzung, Konzentration der Lösungen von Wasser, Cremes, diverse Arten von Verschmutzungen oder dergleichen charakterisiert werden.It is advantageous if, for the detection of parameters of the test object, for example the skin of the finger, and / or contact surface of the test object, the interaction of radiation with wave character, for example ultrasound radiation, is detected. It is used that the effects such as signal velocity in the medium, such as ultrasonic velocity, scattering properties and absorption in the tissue or biological Matrizen be characterized by parameters such as tissue composition, concentration of solutions of water, creams, various types of contamination or the like.
Zusammengefasst besteht die Erfindung aus Teilschritten, die in einer Ausführungsform in nachstehende Blöcke bzw. Module unterteilt werden können. In einem ersten Schritt werden die physikalischen und/oder physiologischen Parameter des Prüfobjekts detektiert. Im Auswerteschritt werden aus den detektierten Parameter jeweils interdependente und skalare Parameter ermittelt und hinsichtlich der Wechselbeziehung der interdependenten Parameter und/oder in Verbindung mit skalaren Parameter mittels der Bildung von Attributen ausgewertet. Im Ergebnis stehen Daten zur Echtheitsbestimmung von individual-typischen Merkmalen und/oder Lebenderkennung fest, die bei der Erfassung und Auswertung der individual-typischen Merkmalen genutzt werden. Indem beispielsweise bei fehlenden Echtheitsmerkmalen die Identifikation eines Objekts nicht mit positiven Ergebnis fortgeführt wird.In summary, the invention consists of substeps, which can be subdivided into the following blocks or modules in one embodiment. In a first step, the physical and / or physiological parameters of the test object are detected. In the evaluation step, interdependent and scalar parameters are determined from the detected parameters and evaluated with regard to the correlation of the interdependent parameters and / or in conjunction with scalar parameters by means of the formation of attributes. As a result, data are available for determining the authenticity of individual-typical features and / or living recognition, which are used in the acquisition and evaluation of the individual-typical features. By, for example, lacking authenticity features, the identification of an object is not continued with a positive result.
Es werden im folgenden alternative Detektions- und Auswerteverfahren beschrieben, welche einzeln oder in Kombination angewendet werden können. Im Rahmen dieser Erfindung werden, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, Beispiele für die optische, kapazitive und ultraschallbasierende Detektion vorgestellt. Bei der Alternative elektromagnetische Detektion werden elektromagnetische Wellen, beispielsweise Lichtwellen im infraroten Bereich, in das auszuwertende Prüfobjekt, beispielsweise in die Struktur, Matrix bzw. Hautschicht, gesendet. Die rückgestreuten, reflektierten, gebeugten und/oder interferierenden Wellen werden mittels Detektoren erfasst und ausgewertet. Dabei sind die detektierten Wellen charakteristisch durch die physikalischen und/oder physiologischen Parameter des Prüfobjekts moduliert bzw. verändert.In the following, alternative detection and evaluation methods are described, which can be used individually or in combination. In the context of this invention, examples of optical, capacitive and ultrasound-based detection are presented, without restricting generality. In the alternative electromagnetic detection, electromagnetic waves, for example light waves in the infrared range, are sent to the test object to be evaluated, for example into the structure, matrix or skin layer. The backscattered, reflected, diffracted and / or interfering waves are detected and evaluated by means of detectors. The detected waves are characteristically modulated or changed by the physical and / or physiological parameters of the test object.
Vorteilhaft ist es, wenn die optische Streuung der auszuwertenden Matrix detektiert und daraus die Parameter ausgewertet werden. Dabei ist die Haut ein dreidimensionales Gebilde bzw. Matrix mit einer hohen Anzahl optischer Streuzentren, so dass Licht in der Regel vielfach gestreut wird, bevor es die Matrix wieder verlässt. Durch die Vielfach-Streuung treten die Lichtwellen verstärkt in Wechselwirkung mit der streuenden Matrix.It is advantageous if the optical scattering of the matrix to be evaluated is detected and the parameters are evaluated therefrom. The skin is a three-dimensional structure or matrix with a high number of optical scattering centers, so that light is usually scattered many times before it leaves the matrix again. Due to the multiple scattering, the light waves increasingly interact with the scattering matrix.
Zur Datenaufnahme wird wenigstens ein Sender und wenigstens ein Empfänger für elektromagnetische Strahlung mit einem Abstand zueinander installiert. Der Abstand ist so bemessen, dass nicht zu viel Primärlicht in den Detektor einfällt, was die Messung stören würde.For data acquisition, at least one transmitter and at least one receiver for electromagnetic radiation are installed at a distance from each other. The distance is like that measure that too much primary light does not enter the detector, which would interfere with the measurement.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Verstärkung des empfangenen Signals durch einem frequenzselektiven Verstärker, beispielsweise durch einen Lock-In Verstärker. Dazu wird das Primärlicht geeignet moduliert. Zweckmäßig ist es, wenn optisch konfokale Anordnungen vorgesehen sind, um punktuelles Abtasten der Oberfläche und/oder nahe unterhalb der Oberfläche eines Objekts zu ermöglichen.The gain of the received signal is expediently carried out by a frequency-selective amplifier, for example by a lock-in amplifier. For this purpose, the primary light is suitably modulated. It is expedient if optically confocal arrangements are provided in order to enable punctual scanning of the surface and / or close below the surface of an object.
Zweckmäßig ist es, wenn die spektrale Absorption und/oder Reflexion der Wellen erfasst wird. Dazu wird eine Spektrum an Lichtwellen in die zu prüfende Stelle gesendet und die rückgestreuten Wellen detektiert. Vorteilhaft ist dabei die Möglichkeit, stimulierte Aussendung von Wellen durch die Struktur/Matrix, beispielsweise Fluoreszenz, Lumineszenz oder dergleichen, zu bewirken.It is expedient if the spectral absorption and / or reflection of the waves is detected. For this purpose, a spectrum of light waves is sent to the site to be tested and the backscattered waves detected. Advantageous is the possibility of effecting stimulated emission of waves through the structure / matrix, for example fluorescence, luminescence or the like.
Zweckmäßig ist es, wenn einige Wellenlängen im Bereich des sogenannten Wassertransmisionsfensters von biologischen Gewebe im nahen Infrarotbereich und einige Wellenlängen im entfernten Bereich des Wassertransmisionsfensters verwendet werden. Der Vorteil liegt darin, dass, beispielsweise durch Diodenquellen, Teil-Spektren einfacher zu erzeugen sind als ein gesamtes Spektrum. Wobei bei Messungen im Bereich des Wassertransmisionsfensters mit Vergleichsmessungen im entfernten Bereich des Wassertransmisionsfensters, beispielsweise der der skalare Parameter Feuchtigkeitsgehalt der Haut und/oder der Adaptionfläche des Fingers, ermittelt werden kann.It is expedient if some wavelengths in the region of the so-called water transmission window of biological tissue in the near infrared range and some wavelengths in the remote region of the water transmission window are used. The advantage is that, for example by diode sources, partial spectra are easier to generate than an entire spectrum. Wherein measurements in the area of the water transmission window can be determined with comparative measurements in the remote region of the water transmission window, for example the scalar parameter moisture content of the skin and / or the adaptation surface of the finger.
Vorteilhaft ist es, für die optische Detektion von Parameter die Optical-Coherence-Tomography (OCT) anzuwenden. Das OCT-Verfahren ist vorzugsweise geeignet für die Untersuchung von optisch semitransparenten bzw. streuenden Strukturen wie dies bei Haut der Fall ist. Das Grundprinzip basiert auf einem niederkohärenten interferometrischen Verfahren, wobei die auszuwertenden Parameter aus den zur Verfügung stehenden optischen Parameter gewonnen werden. Dazu werden elektromagnetische Wellen aus einer niederkohärenten Lichtquelle, beispielsweise Weißlicht, durch einen Strahlteiler in zwei optische Arme aufgeteilt, wobei ein Strahl durch das zu untersuchende Objekt und der andere durch einen Referenzspiegel abgeschlossen ist. Nach der Reflektion von einem Punkt innerhalb des Objektes und dem Referenzreflektor, werden beide Lichtanteile an dem Strahlteiler wieder zusammengeführt und gelangen auf einen Detektor. Ein Interferenzsignal ist nur messbar, wenn die Weglängen beider optischen Arme bis etwa auf die Kohärenzlänge der Lichtquelle identisch sind. Durch Bewegen des Referenzspiegels, beispielsweise durch einen Piezoaktor, kann so die Tiefenrichtung des Objektes ohne dessen Bewegung abgetastet und in einem Auswerteschritt die Parameter ermittelt werden.It is advantageous to use optical coherence tomography (OCT) for the optical detection of parameters. The OCT method is preferably suitable for the examination of optically semitransparent or scattering structures as is the case with skin. The basic principle is based on a low-coherence interferometric method, wherein the parameters to be evaluated are obtained from the available optical parameters. For this purpose, electromagnetic waves from a low-coherence light source, for example white light, are split by a beam splitter into two optical arms, one beam being closed by the object to be examined and the other by a reference mirror. After reflection from a point within the object and the reference reflector, both light components are brought together again at the beam splitter and reach a detector. An interference signal can only be measured if the path lengths of both optical arms are identical to approximately the coherence length of the light source. By moving the reference mirror, for example by a piezoelectric actuator, the depth direction of the object can thus be scanned without its movement and the parameters can be determined in an evaluation step.
Bei der Alternative kapazitiver Detektion wird das Prüfobjekt mit statischen oder dynamischen elektrische Felder beaufschlagt und über einen Sensor die Änderung der elektrischen Feldeigenschaften, wie beispielsweise Feldstärke, Feldstärkeänderung, Polarisation, Influenz, Depolarisation der Schichten und/oder Grenzschichten erfasst und daraus die gesuchten Parameter ausgewertet. Nähere Einzelheiten zur kapazitiven Detektion von Parameter können aus dem bereits angeführten Stand der Technik und der einschlägigen Literatur entnommen werden. Dabei ist es vorteilhaft Detektionsverfahren zu wählen, die nur wenig durch elektrisch leitende Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser, auf der Adaptionsfläche des Prüfobjekts bzw. Fingers gestört werden.In the alternative capacitive detection, the test object is subjected to static or dynamic electric fields and the change of the electrical field properties, such as field strength, field strength change, polarization, influence, depolarization of the layers and / or boundary layers is detected by a sensor and the desired parameters are evaluated therefrom. Further details on the capacitive detection of parameters can be found in the already cited prior art and the relevant literature. It is advantageous to choose detection methods which are only slightly affected by electrically conductive liquids, e.g. Water, are disturbed on the adaptation surface of the test object or finger.
Bei der Alternative akustische Detektion werden akustische Wellen, beispielsweise Ultraschallwellen, in das zu prüfende Objekt, beispielsweise in die Struktur, Matrix bzw. Hautschicht gesendet. Die rückgestreuten, reflektierten, gebeugten und/oder interferierenden Wellen tragen die Informationen der physikalischen und/oder physiologischen Parameter und werden von Ultraschallempfänger erfasst und ausgewertet.In the alternative acoustic detection acoustic waves, such as ultrasonic waves, in the object to be tested, for example in the structure, matrix or skin layer Posted. The backscattered, reflected, diffracted and / or interfering waves carry the information of the physical and / or physiological parameters and are detected and evaluated by ultrasonic receivers.
Zur Datenaufnahme wird wenigstens ein Sender und wenigstens ein Empfänger für Ultraschallwellen vorgesehen. Die Ultraschallsender werden zum Generieren einesFor data acquisition at least one transmitter and at least one receiver for ultrasonic waves is provided. The ultrasonic transmitters are used to generate a
Ultraschallsignals über ein Sendersteuerschaltung angesteuert. Dadurch werden Schallwellen mit einer diskreten oder einer Vielzahl von Frequenzen sowie Amplituden und Phasen, entsprechend dem Messverfahren, erzeugt.Ultrasonic signal controlled by a transmitter control circuit. As a result, sound waves with a discrete or a plurality of frequencies and amplitudes and phases, according to the measurement method, generated.
Die Sender werden zweckmäßig mit einem Pulsgeber verbunden, welcher die Schallwellen zur selektiven Detektion zeitlich unterbrechen kann. Die Signale des Schallempfängers werden, vorzugsweise selektiv verstärkt und in einer Verarbeitungsschaltung ausgewertet.The transmitters are expediently connected to a pulse transmitter, which can interrupt the sound waves for selective detection in time. The signals of the sound receiver are, preferably selectively amplified and evaluated in a processing circuit.
Für die akustischen Sender bzw. Empfänger können Ultraschall-Wandler (Transducer), beispielsweise piezoelektrische Keramiken, folienartige PVDF-Wandler, piezoelektrische Halbleiter, vorzugsweise mit hoher Frequenzauflösung, als Schwingkörper eingesetzt werden. Da der Piezoeffekt bidirektional funktioniert, können die Ultraschall-Wandler sowohl zum Senden als auch zum Empfangen eingesetzt werden.For the acoustic transmitter or receiver, ultrasonic transducers (transducers), for example piezoelectric ceramics, film-like PVDF transducers, piezoelectric semiconductors, preferably with high frequency resolution, can be used as vibrating bodies. Since the piezo effect works bidirectionally, the ultrasonic transducers can be used both for transmitting and for receiving.
Zweckmäßig ist es, wenn die Ultraschallwellen in der Frequenz bzw. in der Wellenlänge an die auszuwertenden Parameter bzw. an die parametertragenden Strukturen oder Schichten angepasst werden. Die Parameter sind typischerweise in einem Frequenzbereich von 0,1-100 MHz erfassbar. Vorteilhaft ist es, wenn der Ultraschallstrahl fokussiert wird. Dadurch wird eine Tiefenselektion auf die zu messenden Schichten und/oder Strukturen erreicht. Die Fokussierung kann durch akustische Linsen erreicht werden. Alternativ kann die Fokussierung durch eine Phasensteuerung der Wellen, durch die Geometrie des Transducer und/oder durch Analyse im Zeit- oder Frequenzbereich realisiert werden. Die Tiefenselektion kann statisch oder dynamisch bzw. adaptiv eingestellt werden. Alternativ kann zur Tiefenselektion die Eindringtiefe der Wellen durch die Wahl der einstrahlenden Frequenz definiert werden, da die Eindringtiefe frequenzabhängig ist. Dazu wird die Frequenz, beispielsweise größer 75MHz, einstellbar ausgeführt und/oder durch eine entsprechend modulierte Trägerfrequenz eingestellt. Durch Demodulation der empfangenen Signale können die Parameter aus der entsprechenden Tiefe erfasst werden. Zweckmäßig ist es, wenn die Fokussierung auf die gewünschte Struktur aufgrund der durch die Strukturen bzw. Schichten gebildeten charakteristischen Filter sichergestellt bzw. verifiziert wird. Diese Filter zeigen eine typische Frequenzreaktion, welche mittels einer FFT (Fast-Fourier- Transformation), beispielsweise als ein quasiperiodisches Spektrum, ausgewertet werden kann.It is expedient if the ultrasonic waves in the frequency or in the wavelength are adapted to the parameters to be evaluated or to the parameter-carrying structures or layers. The parameters are typically detectable in a frequency range of 0.1-100 MHz. It is advantageous if the ultrasound beam is focused. This achieves a depth selection on the layers and / or structures to be measured. The focusing can be achieved by acoustic lenses. Alternatively, the focusing can be realized by a phase control of the waves, by the geometry of the transducer and / or by analysis in the time or frequency domain. The depth selection can be set statically or dynamically or adaptively. Alternatively, for depth selection, the penetration depth of the waves can be defined by the choice of the irradiating frequency, since the penetration depth is frequency-dependent. For this purpose, the frequency, for example greater than 75 MHz, is made adjustable and / or adjusted by a correspondingly modulated carrier frequency. By demodulating the received signals, the parameters can be detected from the appropriate depth. It is expedient if the focusing on the desired structure is ensured or verified on the basis of the characteristic filter formed by the structures or layers. These filters show a typical frequency response, which can be evaluated by means of an FFT (Fast Fourier Transformation), for example as a quasiperiodic spectrum.
Des weiteren kann eine Verifizierung der Tiefe über die Rauschfrequenzen der Blutzirkulation realisiert werden. Alternativ kann der Impedanzsprung zu Fett bzw. zu kollagenhaltigen Geweben detektiert werden.Furthermore, verification of the depth via the noise frequencies of the blood circulation can be realized. Alternatively, the impedance jump to fat or to collagen-containing tissues can be detected.
Zur Tiefenselektion ist es zweckmäßig, wenn die empfangen Wellen in einem zeitlichen Fenster erfasst werden. Die Laufzeit der Wellen entspricht dabei der Tiefe. Wenn mehrere Fenster angewendet werden ist somit eine Auswertung entsprechend der gewählten Tiefe möglich. Vorteilhaft ist es, wenn zur Tiefenselektion und/oder Parameteranalyse die Hochfrequenzanteile der Hüllkurve des empfangenen RF-Signals (R.F. - radiofrequency) herausgefiltert und das gefilterte Signal differenziert wird. Dazu kann aus dem RF-Signal durch Gleichrichtung und Tiefpassfilterung die Hüllkurve erzeugt werden. Die Differenzierung kann durch ein Differenzierglied oder angenähert durch einen Hochpass erfolgen. Durch ein Komparator mit Zählerschaltung wird auf bestimmte Signalspannungshöhen, beispielsweise nahe des Maximums oder Nulldurchgangs, verglichen und durch stoppen der Zähler die Signallaufzeiten zwischen den einzelnen Maxima ermittelt. Dadurch können die Abgrenzungen von Schichten und/oder Strukturen erfasst bzw. selektiert werden. Daraus ergibt sich ein weiterer Vorteil, dass eine einfachere Auswertefunktion, beispielsweise für spektrale Transformationen, ermöglicht wird. Dazu werden die Zählerstände, entsprechend der Tiefenselektion der Schichten und/oder Grenzschichten, mit den Speicherbereichen des aufgenommenen digitalisierten RF-Signals zur spektralen Transformation in Korrespondenz gebracht. Die Transformation kann dadurch für ein Zeitsignal mit einer gewählten Tiefe bzw. Schicht durchgeführt werden.For depth selection, it is useful if the received waves are detected in a time window. The duration of the waves corresponds to the depth. If several windows are used, an evaluation according to the selected depth is possible. It is advantageous if, for depth selection and / or parameter analysis, the high frequency components of the envelope of the received RF signal (RF) are filtered out and the filtered signal is differentiated. This can be done from the RF signal by rectification and low pass filtering the envelope will be generated. The differentiation can be done by a differentiator or approximately by a high pass. By a comparator with counter circuit is compared to certain signal voltage levels, for example near the maximum or zero crossing, compared and determined by stopping the counter, the signal propagation times between the individual maxima. As a result, the delimitations of layers and / or structures can be detected or selected. This results in a further advantage that a simpler evaluation function, for example for spectral transformations, is made possible. For this purpose, the counter readings, corresponding to the depth selection of the layers and / or boundary layers, are brought into correspondence with the memory areas of the recorded digitized RF signal for spectral transformation. The transformation can thereby be carried out for a time signal with a selected depth or layer.
Eine weitere Möglichkeit Parameter zu ermitteln bietet sich in der spektralen Auswertung der Prüfobjektdaten. Dazu können die detektierten Signale, die (Rück)-Streuungsverteilung der eingestrahlten Wellenenergie, das Absorptionsspektrum und/oder der frequenzabhängige Rückstreukoeffizient ausgewertet werden.Another possibility for determining parameters is the spectral evaluation of the test object data. For this purpose, the detected signals, the (re) scattering distribution of the radiated wave energy, the absorption spectrum and / or the frequency-dependent backscatter coefficient can be evaluated.
Zur Aufnahme eines Absorptionsspektrums wird ausgenutzt, dass die gesuchten physikalischen bzw. physiologischen Parameter die Ultraschallwellen spektral unterschiedlich stark abschwächen und dadurch das Spektrum die Parameter charakterisiert. Das Absorptionsspektrum kann mittels einer Impulsanregung oder durch eine Vielzahl diskreter Frequenzen gemessen werden. Dazu werden die Frequenzen und/oder die spektrale Zusammensetzung der eingestrahlten Wellen an die interessierenden Parameter angepasst.In order to record an absorption spectrum, use is made of the fact that the sought-after physical or physiological parameters attenuate the ultrasound waves spectrally to different extents and thus the spectrum characterizes the parameters. The absorption spectrum can be measured by impulse excitation or by a plurality of discrete frequencies. For this purpose, the frequencies and / or the spectral composition of the irradiated waves are adapted to the parameters of interest.
Die Auswertung kann durch Transformation der gemessenen Signale in den Frequenzbereich, beispielsweise durch eine FFT oder FHT (Fast-Hartley-Transformation), welche durch ihre Reelwertigkeit Geschwindigkeitsvorteile besitzt, erfolgen. Im Frequenzbereich können den einzelnen Parameter oder Parametergruppen Frequenzen bzw. Frequenzteilbereiche zugeordnet und quantifiziert werden. Dabei hat es sich herausgestellt, dass typischerweise eine wenige Punkte umfassende FFT, beispielsweise 15-20 Frequenzen je Parametergruppe, vorzusehen ist.The evaluation can be carried out by transforming the measured signals into the frequency domain, for example by means of an FFT or FHT (fast Hartley transformation), which has speed advantages due to its revaluation. In the frequency domain, frequencies or frequency subranges can be assigned and quantified to the individual parameters or parameter groups. It has been found that typically a few points FFT, for example, 15-20 frequencies per parameter group, is provided.
Zweckmäßig ist es, wenn die den Parameter zugeordneten Frequenzen in einer Messreihe ermittelt und abgespeichert werden, um für weitere Messungen als Referenz zu dienen. Alternativ kann eine Vergleichsgewebe mit bekannten Parameter zum Kalibrieren angewendet werden, weil Messungen durch die Anordnung des Messsystems beeinflusst sein können.It is expedient if the frequencies assigned to the parameters are determined and stored in a series of measurements in order to serve as a reference for further measurements. Alternatively, a comparison fabric with known parameters for calibration may be used because measurements may be affected by the placement of the measurement system.
Eine zusätzliche Analysemöglichkeit ergibt sich, wenn die Parameter, beispielsweise derAn additional analysis possibility arises when the parameters, for example the
Gewebezusammensetzung, durch ein Histogramm-Verfahren bestimmt wird, wobei die Gliederung der Frequenzreaktion in Klassen der Materialkonstanten Zi der Streukörper bzw. Störstellen der Prüfschichten vorgenommen wird. Dazu werden beispielsweise etwa 10-30 Klassen angewendet.Tissue composition is determined by a histogram method, wherein the structure of the frequency response in classes of material constants Zi of the scattering bodies or impurities of the test layers is made. For example, about 10-30 classes are used.
Die Klassifikation wird in die interessierenden Parameter unterteilt und mit Referenzen verglichen.The classification is divided into the parameters of interest and compared with references.
Ein weiteres Messverfahren ergibt sich nach der FMCW-Methode (Frequency ModulationAnother measuring method results according to the FMCW method (Frequency Modulation
Continuos Wave). Dabei wird die gesendete Frequenz durch eine, beispielsweise dreieckige Rampe, zeitlich geändert. Wobei die empfangene Frequenz, entsprechend der Laufzeit der Schallwellen, zur gesendeten Frequenz verschoben ist. Die Zwischenfrequenz ist etwa proportional zum differenziellenContinuos Wave). In this case, the transmitted frequency is changed by a time, for example, triangular ramp. Wherein the received frequency, according to the duration of the sound waves, is shifted to the transmitted frequency. The intermediate frequency is approximately proportional to the differential
Abstand der Streukörper bzw. Streuzentren, Refektionssichten oder dergleichen.Distance of the scattering bodies or scattering centers, Refektionsssichten or the like.
Zweckmäßig ist es, wenn durch die Anwendung von FMCW wenigstens ein Zwischenfrequenzspektrum gebildet wird und dadurch die spektrale Detektion bzw. Auswertung vereinfacht wird. Das Zwischenfrequenzspektrum charakterisiert dabei die Vielzahl der streuenden, reflektierenden bzw. parametertragenden Elemente des Prüfobjekts z.B. einer biologischen Matrix. Wobei die Informationen aus den sich ergebenden Spektren die gleichen Abhängigkeiten der Parameter bei reduzierter Frequenzhöhe zeigen. Dadurch besteht ein Vorteil darin, dass die Zwischenfrequenzspektren mit geringeren Abtastfrequenzen erfasst und ausgewertet werden können. Insbesondere können durch die Bildung einer Zwischenfrequenz, Informationen über Dicken bzw. Tiefen von Strukturen bzw. Schichten und/oder Fokusbereiche, in Frequenzen umgewandelt und dadurch die Informationen in eine Frequenzauswertung überführt werden. Alternativ kann die Frequenzdifferenz zwischen den lokalen Intensitätmaxima von Spektren bzw. Zwischenfrequenzspektren zur Bestimmung von Dicken bzw. Tiefen ausgewertet werden, da diese die Dicken bzw. Tiefen der einzelnen Schichten charakterisieren.It is expedient if, by the application of FMCW, at least one Intermediate frequency spectrum is formed and thereby the spectral detection or evaluation is simplified. The intermediate frequency spectrum thereby characterizes the plurality of scattering, reflecting or parameter-carrying elements of the test object, for example a biological matrix. The information from the resulting spectra show the same dependencies of the parameters at reduced frequency level. As a result, there is an advantage in that the intermediate frequency spectrums can be detected and evaluated with lower sampling frequencies. In particular, the formation of an intermediate frequency, information about thicknesses or depths of structures or layers and / or focus areas, converted into frequencies and thereby the information is converted into a frequency evaluation. Alternatively, the frequency difference between the local intensity maxima of spectra or intermediate frequency spectra can be evaluated to determine thicknesses or depths, since these characterize the thicknesses or depths of the individual layers.
Zweckmäßig ist es, wenn bei spektralen Auswertungen zusätzliche Informationen aus den Phasenbeziehungen der Frequenzen und/oder Signalen gewonnen werden. Durch Phasenbeziehungen können die Parameter, insbesondere in Tiefenrichtung, genauer charakterisiert werden.It is expedient if, in the case of spectral evaluations, additional information is obtained from the phase relationships of the frequencies and / or signals. Through phase relationships, the parameters, in particular in the depth direction, can be characterized more accurately.
Die rückgestreuten, gebeugten, reflektierten und/oder interferierenden Wellen sind bei der Datenerfassung mit weiteren Information überlagert, welche durch die Faltung der Signale mit der Systemübertragungsfunktion entstehen. Die Faltung entsteht bei der Datenaufnahme durch die im Signalweg liegenden elektronischen und physikalischen Komponenten, wie z.B. Ultraschallsender mit Sendergenerator, Empfänger mit Verstärkerschaltung, Vorlaufstrecken, Anpassungsflächen bzw. Anpassungsschichten oder dergleichen, und wird gewöhnlich als Systemübertragungsfunktion bezeichnet. Um die Genauigkeit und/oder die Auflösung zu erhöhen und/oder das Rauschen zu reduzieren, ist es zweckmäßig, dass das empfangene Ultraschallsignal entfaltet wird. Dabei wird genutzt, dass aus zwei Signalen ein Drittes entfaltet werden kann. Zum Eliminieren der Systemübertragungsfunktion werden Ultraschallsignale in einer Messreihe mit einem in den interessierenden Parameter in etwa bekanntem Objekt gemessen. Dabei kann beispielsweise ein definierter Schichtaufbau oder ein Objekt mit definierten elastischen, strukturalen Parameter genutzt werden. Das aufgezeichnete Signal des Systems wird, beispielsweise mittels einer FFT, in den Frequenzbereich transformiert. Das Ergebnis der Transformation ist die gesuchte Systemübertragungsfunktion, wobei die Möglichkeit besteht durch mehrere Referenzobjekte entsprechende Systemübertragungsfunktionen festzulegen und abzuspeichern. Im Frequenzbereich reduziert sich eine Entfaltung auf eine Division von zwei spektralen Signalen. Dazu wird jede Frequenz der Transformierten eines aktuellen Messsignals durch die entsprechende Frequenz der Systemübertragungsfunktionen dividiert.The backscattered, diffracted, reflected and / or interfering waves are superimposed in the data acquisition with further information, which results from the convolution of the signals with the system transfer function. The convolution occurs during data acquisition by the electronic and physical components in the signal path, e.g. Transmitter-type ultrasonic transmitter, amplifier-amplified receiver, lead lines, matching layers or the like, and is commonly called a system transfer function. In order to increase the accuracy and / or the resolution and / or reduce the noise, it is expedient that the received ultrasonic signal is unfolded. It is used that can be deployed from two signals a third. To eliminate the system transfer function, ultrasonic signals are measured in a measurement series with an object that is approximately known in the parameter of interest. In this case, for example, a defined layer structure or an object with defined elastic, structural parameters can be used. The recorded signal of the system is transformed into the frequency domain, for example by means of an FFT. The result of the transformation is the desired system transfer function, whereby it is possible to define and store corresponding system transfer functions by means of several reference objects. In the frequency domain, deconvolution is reduced to a division of two spectral signals. For this purpose, each frequency of the transform of a current measurement signal is divided by the corresponding frequency of the system transfer functions.
Zur weiteren Verarbeitung im Zeitbereich ist es vorteilhaft, wenn die entfalteten Signale durch eine inverse FFT in ein Zeitsignal rücktransformiert werden. Die Zeitsignale sind dadurch befreit von störenden Systemabhängigkeiten.For further processing in the time domain, it is advantageous if the unfolded signals are transformed back into a time signal by an inverse FFT. The time signals are thereby freed from disturbing system dependencies.
Zur Feuchtigkeitsgehaltbestimmung von Haut können die der Schichtdicke entsprechenden Abstände der Spitzenwerte des entfalteten und rücktransformierten zeitlichen Verlaufs eines Messsignals ausgewertet werden. Da die Schichtdicke von Haut insbesondere mit dem Feuchtigkeitsgehalt korreliert. In einer Ausführungsform kann die Messung durch Zählerschaltungen durchgeführt werden, welche durch den Spitzenwert n gestartet und durch den Spitzenwert n+1 gestoppt wird, wobei die Zählerstände den Dicken der jeweiligen Schicht entsprechen.For determination of the moisture content of skin, the distances of the peak values of the unfolded and back-transformed time course of a measurement signal corresponding to the layer thickness can be evaluated. Since the layer thickness of skin correlates in particular with the moisture content. In one embodiment, the measurement may be by counter circuits which is started by the peak value n and stopped by the peak value n + 1, the counts corresponding to the thicknesses of the respective layer.
Alternativ können Strukturen, Schichtdicken oder Abgrenzungen durch Korrelation mit Referenzmessungen bekannter Objekte ermittelt werden. Die gesuchten Parameter können dabei durch Vergleich mit den jeweiligen Korrelationsergebnissen bestimmt werden.Alternatively, structures, layer thicknesses or boundaries can be determined by correlation with reference measurements of known objects. The searched parameters can be determined by comparison with the respective correlation results.
Eine weitere Methode zur Parameter-Analyse besteht darin, dass das Zeitsignal, beispielsweise das entfaltete Zeitsignal der detektierten Wellen, in Intervalle unterteilt wird und für diese Intervalle eine Transformation in den Frequenzbereich vorgenommen wird. Zur Parameter-Analyse werden die Spektralen-Daten für jeden Zeitbereich bezüglich des spektralen Anstiegs bzw. Abfalls analysiert. Die Steigung des Spektrums wird dabei insbesondere durch die parameterbeeinflusste reguläre/komplexe Streuung der eingestrahlten Wellen charakterisiert. Diese Ableitung des Spektrums kann durch Rauschen und Störungen stark beeinträchtigt sein, was der weiteren Auswertung schaden würde. Zweckmäßigerweise wird, anstatt das Spektrum direkt abzuleiten, aus einem Set von spektralen Punkten eine lineare Regression gebildet. Der ermittelte Steigungsfaktor der Regressionsfunktion ersetzt den spektralen Abstieg bzw. Abfall. Alternativ kann das Frequenzsignal vor der Ableitung gefiltert werden. Die so entstandene Derivation liegt, durch die Entsprechung der vorgenannten Zeitintervalle zur Tiefe, als Funktion der Tiefe vor. Dabei ist die Derivation und/oder Dispersion der Derivationswerte ein Maß für die physikalischen und/oder physiologischen Parameter des betreffenden Prüfobjekts bzw. Gewebestruktur/Matrix. Zweckmäßig ist es, wenn wenigstens eine Diskriminierungsfunktion, beispielsweise nach dem Prinzip der Regression bzw. Prinzip der kleinsten Quadrate, über den Verlauf der Derivation und/oder Dispersion der Derivation gebildet wird und dadurch die unterschiedlichen Parameter ausgewertet werden. Als Referenz können beispielsweise Messreihen von Gewebe mit bekannten Werten genutzt werden. Zweckmäßig ist es, mit Hilfe des Dopplereffekts, welcher sich in einer Frequenzverschiebung der detektierten Wellen durch Blutrauschen äußert, zu verifizieren ob eine Messung nahe bei den Kapillaren im Stratum-Retikulare bzw. Stratum-Papillare der Haut stattfindet.Another method for parameter analysis is that the time signal, for example, the unfolded time signal of the detected waves is divided into intervals and for these intervals, a transformation is made in the frequency domain. For parameter analysis, the spectral data for each time domain is analyzed for spectral increase or decrease. The slope of the spectrum is characterized in particular by the parameter-influenced regular / complex scattering of the irradiated waves. This derivative of the spectrum can be severely affected by noise and interference, which would damage the further evaluation. Conveniently, instead of directly deriving the spectrum, a linear regression is formed from a set of spectral points. The determined slope factor of the regression function replaces the spectral descent or decrease. Alternatively, the frequency signal can be filtered before the derivative. The resulting derivation is due to the correspondence of the aforementioned time intervals to depth, as a function of depth. The derivation and / or dispersion of derivation values is a measure of the physical and / or physiological parameters of the test object or tissue structure / matrix concerned. It is expedient if at least one discrimination function, for example according to the principle of regression or least-squares principle, is formed over the course of the derivation and / or dispersion of the derivation and thereby the different parameters are evaluated. As a reference, for example, measurement series of tissue with known values can be used. It is expedient, with the help of the Doppler effect, which manifests itself in a frequency shift of the detected waves by blood noise, to verify whether a measurement takes place close to the capillaries in the stratum-reticular or stratum-papillary of the skin.
Zur Detektion des skalaren Parameters Feuchtigkeitgehalt bzw. Emulsionsgehalt durch Cremes können alternativ Impedanzmessverfahren angewendet werden, da die Impedanz der Haut direkt vom Feuchtigkeitsgehalt bzw. applizierten Substanzen wie Cremes abhängt.For the detection of the scalar parameter moisture content or emulsion content by creams, impedance measuring methods can alternatively be used, since the impedance of the skin depends directly on the moisture content or applied substances such as creams.
Vorteilhaft ist es, wenn Sender und Empfänger so angeordnet werden, dass Mehrfach-Streuung der Ultraschallwellen detektiert werden kann. Dies kann durch einen mehreren Wellenlängen betragenden Abstand von Sender und Empfänger oder durch Einstrahlung bzw. Empfang unter einem Winkel zur senkrechten, beispielsweise 10° - 45°, erfolgen. Weitere Möglichkeiten zur Parameterauswertung ergeben sich aus dem Prinzip der Korrelationsspektroskopie oder Resonanzspektroskopie.It is advantageous if transmitter and receiver are arranged so that multiple scattering of the ultrasonic waves can be detected. This can be done by a multiple wavelengths distance from transmitter and receiver or by irradiation or reception at an angle to the vertical, for example 10 ° - 45 °. Further possibilities for parameter evaluation result from the principle of correlation spectroscopy or resonance spectroscopy.
Akustooptische Verfahren können alternativ zu Detektion angewendet werden. Die Auswertung ergibt sich analog zu den entsprechenden (Teil-)Verfahren und kann bevorzugt bei akustooptischen Merkmalsensoren genutzt werden. Zusammengefasst folgt nach der Detektion der Parameter deren Auswertung. Dazu können mehrere Alternativen zur Auswertung von Parameter angewendet werden.Acousto-optic methods can be used as an alternative to detection. The evaluation is analogous to the corresponding (partial) method and can preferably be used in acousto-optical feature sensors. In summary, after the detection of the parameters, their evaluation follows. Several alternatives for evaluating parameters can be used for this purpose.
Zur Auswertung kann eine aufgenommene Messkurve mit abgespeicherten bekannten Messkurven verglichen werden und daraus die gesuchten Parameter ermittelt werden.For evaluation, a recorded trace with stored known Traces are compared and the sought parameters are determined.
Zweckmäßig ist es, wenn die Parameter durch Vergleichsmessungen mit bekannten Objekten festgestellt werden und die Ergebnisse in Form einer Funktion, Tabelle, Karte oder dergleichen abgespeichert werden. Alternativ kann ein Vergleich durch Korrelation mit Referenzinformationen, beispielsweise Referenzmesswerten, Referenzfunktionen oder Referenztabellen, durchgeführt werden.It is expedient if the parameters are determined by comparison measurements with known objects and the results are stored in the form of a function, table, map or the like. Alternatively, a comparison may be performed by correlation with reference information, such as reference measurements, reference functions, or reference tables.
Vorteilhaft ist es, wenn die Auswertung mittels einer Kartendarstellung (Map) erfolgt. Dabei werden Messpunkte und/oder Regressionen der Messpunkte und/oder die jeweiligen Transformierten im Frequenzbereich, beispielsweise die spektrale Steigung und spektrale Amplitude, in die Karte eingetragen. Häufigkeiten von eingetragen Punkten können zu Regionen zusammengefasst werden. Die Parameter werden durch Vergleich mit den Regionen wenigstens einer Referenzkarte ermittelt.It is advantageous if the evaluation is carried out by means of a map display (Map). In this case, measuring points and / or regressions of the measuring points and / or the respective transformers in the frequency domain, for example the spectral slope and spectral amplitude, are entered into the map. Frequencies of registered points can be grouped into regions. The parameters are determined by comparison with the regions of at least one reference map.
Alternativ zu analytischen Auswerteverfahren und/oder Kartendarstellungen können unscharfe Logik, beispielsweise Fuzzy-Logic, Neuronale Netze, beispielsweise selbstorganisierende Karten, oder dergleichen zum „Vergleichen" angewendet werden.As an alternative to analytical evaluation methods and / or map representations, fuzzy logic, for example fuzzy logic, neural networks, for example self-organizing maps, or the like can be used for "comparing".
Zweckmäßig kann zur Auswertung von Parameter, als weiterer systemtheoretischer Ansatz, das Prinzip der Modalen-Entkopplung angewendet werden.Appropriately, the principle of modal decoupling can be used to evaluate parameters, as a further system-theoretical approach.
Vorteilhaft ist es, wenn die Parameter mit Hilfe von Gütemerkmale ausgewertet werden. DieIt is advantageous if the parameters are evaluated with the aid of quality features. The
Gütemerkmale werden vorzugsweise durch Differenzbildung bzw. Fehler zu gespeicherten Kurven bzw. Referenzen gebildet. Durch ein Vergleich mit einer einstellbaren Schwelle kann bei zu geringerQuality features are preferably formed by difference or error to stored curves or references. By comparing with an adjustable threshold can be too low
Güte die Erfassung bzw. Auswertung abgebrochen und/oder mit neuer Einstellung wiederholt werden.Quit the acquisition or evaluation aborted and / or repeated with a new setting.
Zweckmäßig ist es, wenn wenigstens eine Ergebnis der Gütebestimmung zum Optimieren weiterer, beispielsweise sich wiederholende, Detektions- und/oder Auswerteschritte vorgesehen ist. Durch mehrfaches Erfassen bzw. Auswerten können die Parameter genauer bestimmt werden.It is expedient if at least one result of the quality determination is provided for optimizing further, for example repetitive, detection and / or evaluation steps. By multiple detection or evaluation, the parameters can be determined more accurately.
Zweckmäßig ist es, wenn zur Gütebestimmung das Prinzip der kleinsten Quadrate (least-square) vorgesehen wird.It is expedient if the principle of least squares (least-square) is provided for determining the quality.
Eine alternative Gütebestimmung besteht darin, dass die quadrierte Fehlerfunktion und/oder Abweichungen zu Referenzen über eine bestimmte Zeit, vorzugsweise die Messzeit der Sensoren, integriert wird, wobei das Güteoptima mit dem Minimum der quadrierten bzw. integrierten Fehlerfunktion zusammenfällt.An alternative determination of quality is that the squared error function and / or deviations from references over a certain time, preferably the measuring time of the sensors, is integrated, wherein the quality optima coincides with the minimum of the squared or integrated error function.
Zweckmäßig ist es, wenn die Eigenschaften des Erkennungssystems mit Hilfe eines Gütemerkmals auf veränderliche und/oder unbekannte Prüfobjektparameter eingestellt werden. Dadurch können Parameter von einer Vielzahl unterschiedlicher Prüfobjekte, beispielsweise Personen und/oder Datenträger, ausgewertet werden.It is expedient if the properties of the recognition system are set to variable and / or unknown test object parameters with the aid of a quality feature. As a result, parameters can be evaluated by a large number of different test objects, for example persons and / or data carriers.
Im Auswerteschritt zur Bestimmung der Echtheit von individual-typischen Merkmalen, Erhöhung der Fälschungssicherheit und/oder Lebenderkennung werden aus den detektierten Parameter jeweils interdependente und skalare Parameter ermittelt und hinsichtlich der Wechselbeziehung der interdependenten Parameter und/oder in einer erweiterten Alternative in Verbindung mit skalaren Parameter mittels der Bildung von Attributen ausgewertet.In the evaluation step for determining the authenticity of individual-typical features, increasing the security against forgery and / or living recognition, respectively interdependent and scalar parameters are determined from the detected parameters and with respect to the correlation of the interdependent parameters and / or in an extended alternative in conjunction with scalar parameters evaluated the formation of attributes.
Zur Echtheitsbestimmung bzw. Lebenderkennung wird dabei die Tatsache genutzt, dass bei Auflage von Finger-Nachbildungen, beispielsweise aus Silikon, Gummi oder dergleichen bzw. Rückständen auf der Auflagefläche des Prüfobjekts, die interdependenten physikalischen und/oder physiologischen Parameter, deren Wechselbeziehungen und/oder mögliche Attributekombinationen des erwarteten Prüfobjekts fehlen und somit in der Folge negativ ausgewertet werden können. Dadurch können Nachbildungen ohne diese spezifischen Wechselbeziehungen abgewiesen und die individual-typischen Merkmale des Prüfobjekts geschützt werden.For authenticity determination or living recognition, the fact is used that in the edition of finger replicas, such as silicone, rubber or the like or Residues on the bearing surface of the test object, the interdependent physical and / or physiological parameters whose correlations and / or possible attribute combinations of the expected test object are missing and thus can be evaluated negative in the sequence. As a result, replicas without these specific correlations can be rejected and the individual characteristics of the test object protected.
Die Auswertung der Wechselbeziehung von interdependenten Parameter, beispielsweise einzelner Hautschichten einer Fingerkuppe, kann durch die Nutzung der die Parameter wiedergebenden Messsignale und/oder spektralen Signale des Prüfobjekts vereinfacht werden. Dazu werden ohne genaue Ermittlung der Parameter nach deren Größe oder dergleichen direkt die Signale der jeweiligen Schicht verarbeitet.The evaluation of the correlation of interdependent parameters, for example individual skin layers of a fingertip, can be simplified by the use of the measurement signals reproducing the parameters and / or spectral signals of the test object. For this purpose, the signals of the respective layer are directly processed without accurate determination of the parameters according to their size or the like.
Zweckmäßig ist es, wenn die Struktur- bzw. Schichtparameter des Prüfobjekts Fingerbeere detektiert und durch Vergleich der einzelnen Schichten gegeneinander festgestellt wird, ob der für die Fingerbeere charakteristische Schichtaufbau vorhanden ist, anderenfalls kann von einer Nachbildung ausgegangen werden. Dazu wird mittels einer Tiefenselektion auf die jeweilige Schicht bzw. Struktur fokussiert und die Wechselbeziehung der Parameter, beispielsweise die Korrelation der Strukturparameter der Schichten, verglichen.It is expedient if the structural or layer parameters of the test object finger-bone detected and determined by comparing the individual layers against each other, whether the characteristic of the fingerberry layer structure is present, otherwise it can be assumed that a replica. For this purpose, focus is made on the respective layer or structure by means of depth selection and the correlation of the parameters, for example the correlation of the structural parameters of the layers, is compared.
Zur Auswertung der Wechselbeziehung ist eine weitere Alternative durch die Bildung von Attributen vorteilhaft. Zu einem Attribut werden ein oder mehrere Parameter und/oder die die Parameter wiedergebenden Messsignale des Prüfobjekts und/oder Auflagefläche, insbesondere die der jeweiligen Hautschichten, zusammengefasst. So kann die jeweils beste Kombination von Parameter bezüglich des Prüfobjekts spezifisch genutzt werden. Von Vorteil ist dies bei unterschiedlichen Prüfobjekten, die auf dem gleichen Erkennungssystem benutzt werden, wie z.B. bei einem Bankautomat mit vielen Benutzern, oder wenn Personen und Dokumente, wie z.B. Personalausweise, auf einem System geprüft werden sollen. Die Zusammenfassung erfolgt analog zu den interdependenten Parameter zu interdependenten Attributkombinationen. Dazu werden grundlegende bzw. generierende Attribute aus den generierenden Parameter des Prüfobjekts, beispielsweise wellenspezifische Eigenschaften bzw. Parameter der Stratum-Papillare, sowie dependente Attribute aus den dependenten Parameter des Prüfobjekts, beispielsweise wellenspezifische Eigenschaften bzw. Parameter der Papillarstruktur, bestimmt.To evaluate the correlation, another alternative is advantageous through the formation of attributes. One or more parameters and / or the measurement signals of the test object and / or support surface reproducing the parameters, in particular those of the respective skin layers, are combined to form an attribute. Thus, the best combination of parameters with respect to the test object can be used specifically. This is advantageous for different test objects that are used on the same recognition system, as e.g. at a bank machine with many users, or when persons and documents, such as e.g. Identity cards to be tested on a system. The summary is analogous to the interdependent parameters for interdependent attribute combinations. For this purpose, basic or generating attributes from the generating parameters of the test object, for example wave-specific properties or parameters of the stratum papillaries, as well as dependent attributes from the dependent parameters of the test object, for example wave-specific properties or parameters of the papillary structure are determined.
Die Bildung und Auswertung der Wechselbeziehungen von dependenten Attributen zu generierenden Attributen an einer oder mehreren Prüfstellen ermöglicht ein Vergleich der jeweiligen Attribute, wobei bei überwiegender und/oder gewählter Übereinstimmung der Attribute bzw. deren Wechselbeziehung von einem „echten" Finger ausgegangen wird. Wenn diese Attribute nicht oder geringfügig übereinstimmen, kann von einer Nachbildung oder Rückstand auf der Auflagefläche ausgegangen werden.The formation and evaluation of the correlations of dependent attributes to generating attributes at one or more test points enables a comparison of the respective attributes, whereby in the case of predominant and / or selected matching of the attributes or their interrelation, a "real" finger is assumed not or slightly coincident, it can be assumed that a replica or residue on the support surface.
Vorteilhaft ist es, wenn mehrere, insbesondere interdependente und skalare, nicht bzw. wenig abhängige Parameter des Prüfobjekts zu einem Attribut zusammengefasst werden. Beispielsweise können Schichtparameter und der Parameter Feuchtigkeitsgehalt, Impedanz und/oder Auflagedruck zu einem Attribut zusammengefasst werden. Dadurch können die Wechselbeziehungen unter Bezugnahme mehrerer insbesondere sich gegenseitig beeinflussende Parameter auch unter schwierigen Datenerfassungsbedingungen sicherer und einfacher ausgewertet werden, da es bei einer Veränderung des Feuchtigkeitsgehalt der Haut gleichfalls zu einer Veränderung der Schichtparameter, beispielsweise der Strukturgrößen, kommen würde.It is advantageous if several, in particular interdependent and scalar, not or little dependent parameters of the test object are combined to form an attribute. For example, layer parameters and the parameter moisture content, impedance and / or contact pressure can be combined to form an attribute. As a result, the interrelations can be evaluated more reliably and more easily with reference to a number of parameters, in particular interacting with one another, even under difficult data acquisition conditions, since it is at a change in the moisture content of the skin would also lead to a change in the layer parameters, for example the structure sizes.
Von Vorteil ist es, wenn die zu Attribute zusammengefassten Parameter gespeichert werden und dadurch für weitere Datenerfassungen verfügbar sind. So kann beispielsweise der Parameter Feuchtigkeitsgehalt von Haut jeweils mit den dadurch veränderten Schicht- bzw. Strukturparameter für aktuelle Datenaufnahmen genutzt werden.It is advantageous if the parameters combined into attributes are stored and thus available for further data acquisitions. Thus, for example, the parameter moisture content of skin can be used in each case with the layer or structure parameters thereby changed for current data recordings.
Zweckmäßig ist es, wenn zur Bildung der Attribute ein laterales und/oder axiales Raster an das Prüfobjekt angelegt wird und die Attribute für die jeweiligen Elemente des Rasters gebildet und die Wechselbeziehungen ausgewertet werden. Die insbesondere morphologischen und/oder biologischen Attribute können aus dem Bereich von mikroskopischen Zellen bis zu makroskopischen Schichten bzw. Grenzschichten und/oder Strukturen von Haut, beispielsweise deren Keratinisierung, Lipidierung, Vitalität und/oder deren spektralen bzw. wellentypischen Eigenschaften, gewählt werden.It is expedient if, to form the attributes, a lateral and / or axial grid is applied to the test object and the attributes for the respective elements of the grid are formed and the correlations are evaluated. The particular morphological and / or biological attributes can be selected from the range of microscopic cells to macroscopic layers or boundary layers and / or structures of skin, for example their keratinization, lipidation, vitality and / or their spectral or wave characteristic properties.
Zusammengefasst bestehen die Vorteile der Auswertungeverfahren durch die Auswertung von nicht auf Distanz erfassbaren latenten Hautschichten. Dazu wird genutzt, dass latente Strukturen bzw. Schichten der Haut biometrische Parameter darstellen die sich während der Detektion nicht signifikant ändern und dadurch in einem kurzen Messzyklus erfasst werden können.In summary, the advantages of the evaluation methods are the evaluation of latent skin layers that can not be detected at a distance. For this purpose it is used that latent structures or layers of the skin represent biometric parameters which do not change significantly during the detection and can therefore be detected in a short measuring cycle.
Diese Strukturen bzw. Schichten unterliegen dabei, im Gegensatz zu anderen physiologischen Parameter, keinen großen Schwankungen zu Normdaten und sind zusätzlich vom Live-System, beispielsweise Kapillare, Gewebezusammensetzung von keratinhaltigen Strukturen bzw. Zellwachstum, abhängig.In contrast to other physiological parameters, these structures or layers are not subject to any great variations from standard data and are additionally dependent on the live system, for example capillaries, tissue composition of keratin-containing structures or cell growth.
Das Heranziehen der Hautschichten zur Parametrisierung bzw. Attributisierung und/oder dieThe use of the skin layers for parameterization or attribution and / or the
Auswertung deren Wechselbeziehungen ist zum Verhindern von Manipulationen durch abgetrennterEvaluation of their interrelations is to prevent manipulation by severed
Finger gleichfalls vorteilhaft, da durch Ischämie die Zellen der Schichten in Ermangelung von aktiver Durchblutung schnell an Energiepotential verlieren und damit in kurzer Zeit deutliche Abweichungen der physiologischen Parameter und dereren Wechselbeziehung zu durchblutetem Gewebe zeigen.Fingers are also advantageous in that, due to ischemia, the cells of the layers rapidly lose energy potential in the absence of active perfusion and thus show in a short time distinct deviations of the physiological parameters and their correlation with the tissue to be perfused.
Das Auswerten der Schichten Stratum-Papillare und Stratum-Retikulare hat weiterhin den Vorteil, dass bei einem abgeschliffenen Fingerabdruck, diese Strukturen mit hoher Wahrscheinlichkeit unversehrt bleiben, weil eine Verletzung bis in diese Strukturtiefe eine Schmerzreaktion auslösen würde.The evaluation of the stratum-papillae and stratum-reticular layers also has the advantage that with a ground fingerprint, these structures are very likely to remain intact, because an injury would trigger a pain reaction down to this structural depth.
Zweckmäßig ist es, wenn das Ergebnis der Echtheitsbestimmung, Lebenderkennung bzw. Fälschungserkennung im positiven Fall zum Einschalten und im negativen Fall zum Auschalten bzw. Abbrechen der restlichen Merkmalaufnahme bzw. Merkmalauswertung dient. Falls eine Finger- Nachbildung auf der Adaptionsfläche aufliegt, kann somit sichergestellt werden, dass diese von weiteren Erkennungsprozeduren ausgeschlossen wird.It is expedient if the result of the authenticity determination, living recognition or forgery detection in the positive case to turn on and in the negative case to turn off or cancel the remaining feature recording or feature evaluation. If a finger replica rests on the adaptation surface, it can thus be ensured that it is excluded from further recognition procedures.
Vorteilhaft ist die Möglichkeit, dass das Erkennungssystem im negativen Fall alle Transaktionen sperren und/oder einen stillen Alarm auslösen bzw. aufzeichnen kann. Durch einen stillen Alarm kann ein Zentralrechner das Erkennungsystem an einer Vielzahl von Terminals gleichzeitig sperren. Dadurch werden Manipulationen an anderen Terminals, beispielsweise Geldautomaten, verhindert. Vorteilhaft ist es, wenn die Sensoren für Parameter und Merkmale in bifunktionaler Weise genutzt werden. Dabei können wahlweise physikalische/physiologische Parameter durch die Sensoren für die individual-typischen Merkmale detektiert werden oder Merkmale über Parametersensoren gemessen werden. Dazu werden einige Zellen der Merkmalssensoren hinsichtlich der Parameterauswertung bzw. Parametersensoren hinsichtlich der Merkmalaufnahme modifiziert. Der Vorteil ist dadurch gegeben, dass die Grundstruktur der Sensorfläche des Merkmalsensors hinsichtlich der Merkmalerkennung erhalten bleibt. Zweckmäßig ist es, wenn die Parametersensoren Merkmale erfassen und dabei vorzugsweise nach dem gleichen Funktionsprinzip, beispielsweise akustisch bzw. auf ultraschallbasis, realisiert sind.Advantageously, the possibility that the detection system in the negative case lock all transactions and / or trigger or record a silent alarm. A silent alarm allows a central computer to lock the detection system to a variety of terminals simultaneously. This prevents tampering with other terminals, such as ATMs. It is advantageous if the sensors are used for parameters and features in a bifunctional manner. Optionally, physical / physiological parameters can be detected by the sensors for the individual characteristics or features via parameter sensors be measured. For this purpose, some cells of the feature sensors are modified with regard to the parameter evaluation or parameter sensors with regard to the feature recording. The advantage is given by the fact that the basic structure of the sensor surface of the feature sensor is retained with regard to the feature recognition. It is expedient if the parameter sensors detect features and are thereby preferably realized according to the same functional principle, for example acoustically or ultrasonically.
Die Erfindung bietet, insbesondere durch das Anwenden des gleichen Funktionsprinzips der Sensoren, einen weiteren Vorteil, dass beispielsweise nur die Parametersensoren bzw. deren Auswerteschaltungen mit verbesserten Eigenschaften, beispielsweise Frequenzbereich und/oder Empfindlichkeit, ausgestattet und zur Merkmalerfassung umgeschaltet werden. Wobei aufgrund der Verfahrenanalogie die Merkmalsensoren bzw. Parametersenoren nur durch die unterschiedlichen Messbereiche, Auswertung und Signalverarbeitung oder dergleichen differieren und dadurch kostengünstig in gleicher Technologie herstellbar sind. Zweckmäßig ist es, wenn beim Detektionsschritt für Parameter einige für die Parametererfassung vorgesehenen Sensorzellen von den Merkmalauswerteschaltungen abgekoppelt werden und mit der Auswerteeinheiten für Parameter verbunden werden. Bei der Messung von Merkmalen werden die Parametersenoren wieder zugeschaltet und füllen dadurch die Lücken in der Merkmalsaufname. Der Vorteil ist dabei, dass je nach Anzahl von Parametersensoren, die Merkmalaufnahme durch das Schließen der Lücken etwa die volle Auflösung bzw. Genauigkeit beibehält.The invention offers, in particular by applying the same principle of operation of the sensors, a further advantage that, for example, only the parameter sensors or their evaluation circuits with improved properties, such as frequency range and / or sensitivity, equipped and switched for feature detection. Where, due to the method analogy, the feature sensors or parameter sensors differ only by the different measuring ranges, evaluation and signal processing or the like and can therefore be produced inexpensively using the same technology. It is expedient if, in the detection step for parameters, some sensor cells provided for the parameter detection are decoupled from the feature evaluation circuits and connected to the evaluation units for parameters. When measuring features, the parameter sensors are switched on again and thereby fill in the gaps in the characteristic name. The advantage here is that, depending on the number of parameter sensors, the feature recording by closing the gaps about the full resolution or accuracy maintains.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aufgrund des meist geringeren Anforderungsprofils an Merkmalsensoren, da diese mit reduzierten Eigenschaften, beispielsweise geringeren Frequenzbandbreite und/oder geringerer Empfindlichkeit, gegenüber den Parametersensoren detektieren und dadurch, insbesondere bei Herstellung in gleicher Technologie, mit höherer Packungsdichte bzw. Auflösung realisiert werden können.A further advantage results from the usually lower requirement profile of feature sensors, since they detect with reduced properties, for example lower frequency bandwidth and / or lower sensitivity, compared to the parameter sensors and thereby, in particular when produced in the same technology, be realized with higher packing density or resolution can.
Vorteilhaft ist die Option, dass die Erfassung eines individual-typischen Merkmals automatisch durch die Detektion von prüfobjekttypischen bzw. personentypischen physiologischen Parametern gestartet werden kann. Dieses automatische Capturing bei der Adaption eines Fingers erfolgt beispielsweise, wenn die Echtheit der individual-typischen Merkmalen fest gestellt wird. Zweckmäßig ist es, wenn das Erkennungssystem und weitere Anwenderschaltungen mit der Detektion von prüfobjekttypischen Paramerter aus einem Stand-by Modus in den Betriebsmodus versetzt wird und/oder die Kommunikation mit anderen Rechnern und/oder Verschlüsselung bzw. Entschlüsselung von Daten initiiert wird.Advantageously, the option that the detection of an individual-typical feature can be started automatically by the detection of test object typical or person-typical physiological parameters. This automatic capturing in the adaptation of a finger is done, for example, if the authenticity of the individual-typical features is determined. It is expedient if the detection system and further user circuits are put into the operating mode with the detection of test object-typical parameters from a stand-by mode and / or the communication with other computers and / or encryption or decryption of data is initiated.
Vorteilhaft ist, dass physikalische und/oder physiologische Parameter bzw. die Ergebnisse deren Auswertung zum Generieren von unabhängigen kryptologischen Schlüsseln verwendet werden können. Alternativ können die bisher angewendeten Schlüssel zur Erhöhung der Systemsicherheit erweitert werden. Dazu werden die Resultate der Parameterauswertung in analoger und/oder digitaler Form als Eingangswerte zur Schlüsselerzeugung, insbesondere zum Erzeugen von Zufallszahlen vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass durch die Toleranzen der physikalischen/physiologischen Parameter mit jeder Messung neue und unabhängige Schlüssel generiert werden können.It is advantageous that physical and / or physiological parameters or the results of their evaluation can be used to generate independent cryptological keys. Alternatively, the previously used keys can be extended to increase system security. For this purpose, the results of the parameter evaluation in analog and / or digital form are provided as input values for key generation, in particular for generating random numbers. It is particularly advantageous that new and independent keys can be generated by the tolerances of the physical / physiological parameters with each measurement.
Zweckmäßig ist es, wenn durch die Verschlüsselung bzw. Entschlüsselung ein Interface und/oder Datenübertragung zu einem Host freigegeben wird.It is useful if the encryption or decryption an interface and / or Data transfer to a host is released.
Zweckmäßig ist es, wenn ein Teil oder die gesamte Software und/oder Daten des Erkennungssystem erst nach erfolgreichem Übertragen und Freischalten durch einen passenden Schlüssel in das Erkennungssystem geladen wird. Das Erkennungssystem kann dadurch, beispielsweise bei Diebstahl, nicht ohne den zugehörigen Host betrieben oder analysiert werden.It is expedient if a part or the entire software and / or data of the recognition system is loaded into the recognition system only after successful transfer and activation by means of a suitable key. The recognition system can not be operated or analyzed without the associated host, for example in the event of theft.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten bieten sich in Hash-Funktionen, digitalen Unterschriften, ZKIP-Systeme (Zero Knowledge Interaktive Proof - System), Sitzungsschlüssel oder verschlüsselungsähnliche Methoden, welche vorteilhaft durch die Auswertung von physikalischen bzw. physiologischen Parameter optimiert werden können. Erfindungsgemäß kann das Verfahren und die Vorrichtung für diverse Prüfobjekte angewendet werden. Für moderne Erkennungssysteme sind neben der Erkennung von biometrischen Merkmalen zudem die Merkmale von Datenträger und/oder elektronischen Dokumenten, beispielsweise Smart- Cards, Führerscheine, Personalausweise oder dergleichen, relevant. Datenträger bzw. Dokumente weisen, in analoger Weise wie individual-typische biometrische Merkmale, identifizierbare individuelle Merkmale, beispielsweise die Papierstruktur oder Struktur eines Laminats, auf. Die Erfindung kann dementsprechend zur Echtheitsbestimmung von Datenträger, beispielsweise hinsichtlich Materialeigenschaften einer Smart-Card mit integriertem Mikrochip, genutzt werden und dadurch deren korrekten Identifizierung sicherstellen.Further application possibilities are found in hash functions, digital signatures, ZKIP systems (Zero Knowledge Interactive Proof System), session keys or encryption-like methods, which can advantageously be optimized by evaluating physical or physiological parameters. According to the invention, the method and the device can be used for various test objects. In addition to the recognition of biometric features, the features of data carriers and / or electronic documents, for example smart cards, driving licenses, identity cards or the like, are relevant for modern recognition systems. Data carriers or documents have identifiable individual features, for example the paper structure or structure of a laminate, in a manner analogous to individual-typical biometric features. Accordingly, the invention can be used to determine the authenticity of data carriers, for example with regard to material properties of a smart card with integrated microchip, and thereby ensure their correct identification.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Zeichnungen noch genauer beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Ultraschallaufnahme der Fingerbeere zur Verdeutlichung desThe invention is described in more detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an ultrasound image of the fingertip for clarification of the
Erfindungsprinzipsinventive principle
Fig. 2 eine Ultraschallaufnahme der Fingerbeere nach Applikation von WasserFig. 2 shows an ultrasound image of the fingertip after application of water
Fig. 3 eine optische Aufnahme der Fingerbeere zur Verdeutlichung des Erfindungsprinzips F Fiigg.. 4 4 eine optische Aufnahme der Fingerbeere nach Applikation mit WasserFig. 3 is an optical image of the fingertip to illustrate the inventive principle F Fiigg .. 4 4 is an optical image of the fingertip after application with water
Fig. 5 eine schematische Blockdarstellung des Erfindungsprinzips und einerFig. 5 is a schematic block diagram of the inventive principle and a
Ausführungsformembodiment
Fig. 6 eine schematische Flussdiagrammdarstellung einer Echtheitsbestimmung von6 is a schematic flowchart representation of an authenticity determination of
Prüfobjekten F Fiigg.. 7 7aa eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Detektion undTest objects F Fig. 7aa shows a schematic representation of an embodiment of the detection and
Auswertung von Parameter des Prüfobjekts und/oder der AuflageflächeEvaluation of parameters of the test object and / or the bearing surface
Fig. 7b eine Abwandlung von Fig. 7aFig. 7b is a modification of Fig. 7a
Fig. 8 ein mittels Ultraschall aufgenommener spektraler Verlauf von Hautschichten bzw.8 a recorded by means of ultrasound spectral profile of skin layers or
Gewebe zur Auswertung und/oder Modellierung von physikalischen und/oder physiologischen ParameterTissue for evaluation and / or modeling of physical and / or physiological parameters
Fig. 9 eine schematische Darstellung der spektralen Amplitude und Steigung in Form einer9 is a schematic representation of the spectral amplitude and slope in the form of a
Karte zur ParameterauswertungCard for parameter evaluation
Fig. 10 eine Ausführungsform in schematisierter Blockdarstellung eines durch die10 shows an embodiment in a schematic block diagram of a through the
Bestimmung der Echtheit der individual-typischen Merkmale erweiterten Erkennungssystems zur Identifikation eines Prüfobjekts, insbesondere zurDetermining the authenticity of the individual-typical features of an extended recognition system for identifying a test object, in particular for
Identifikation der Merkmale eines menschlichen Fingers In Fig. 1 wird in einer Querschnittsdarstellung eine Ultraschallaufnahme der Fingerbeere zur Erläuterung bzw. Verdeutlichung der Parameterauswertung anhand des Schichtaufbaus der Haut gezeigt. Die obere Begrenzung der Epidermis 1 stellt sich entsprechend dem Relief des Fingerabdrucks in Wellenform dar. Die obersten Hornschichten des Stratum-Corneum 2 beinhalten das verhornte Plattenepithel und die Keimschicht der Epithelstrukturen. Das Stratum-Corneum 2 wird in regelmäßigen Anordnungen von spiralförmigen Ausführungsgängen exokriner Schweißdrüsen durchzogen, welche jeweils zentriert in einer Erhebung enden und zu einem Teil durch Exsudation den Feuchtigkeitsgehalt der Haut bestimmen. Die Abstände betragen ca. 800μm bis 950 μm. Die Dermis 3 ist die kollagen-bindegewebige Lederhaut unter der Epidermis 1 gelegene Schicht der Haut, unterteilt in Stratum-Reticulare u. Stratum-Papillare 4. Mit einem Pfeil 6a ist die Dicke des Stratum-Corneum 2 ohne Applikation von Substanzen dargestellt. Dabei ist die Dicke des Stratum- Corneum 2 an den einzelnen Fingern unterschiedlich. Bei den gemessenen Testpersonen ist sie am rechten Zeigefinger mit 182±49μm am größten, am linken Ringfinger mit 145±27μm am geringsten. Zwischen den einzelnen Personen bestehen große interindividuelle Unterschiede bezüglich der Dicke, wie die hohen Standardabweichungen belegen. Daraus ergibt sich, dass die verschiedenen Finger einer Person und besonders die Finger von unterschiedlichen Personen mit unterschiedlichen Einstellungen des Sensorsystems gemessen werden müssen. Der Bereich der Stratum-Papillare 4 zeigt sich als reflektions- und streuungsstarkes Band zwischen Epidermis 1 und Dermis 3 und ist daher besonders für die Erfassung bzw. Auswertung von Parameter geeignet. In Fig. 2 sind wie in Fig.1 die Hautschichten der Epidermis 1 und Dermis 3 gezeigt, wobei die Haut einer Feuchtigkeit-Creme Applikation ausgesetzt war. Durch das Einwirken der Substanzen ist eine deutlich verbreiterte Dicke 6b des Stratum-Corneum 2 im Vergleich zur Dicke 6a (Fig. 1) erkennbar. Auch die Reflexion und Streuung im Bereich der Stratum-Papillare 4 verändern sich entsprechend der Applikation. Wobei sich die akustische Impedanz der Hautschichten durch die Applikation an die Impedanz von Wasser anpasst. Änderungen der Dichte, Raumstruktur, Schallgeschwindigkeit und Streuverhalten bzw. Reflexionsverhalten sind ebenfalls feststellbar. Daraus bietet sich die Möglichkeit die gesuchten Parameter, beispielsweise der Feuchtigkeitsgehalt, über die detektierten Größen bzw. Messsignale, beispielsweise akustische Impedanz bzw. Impedanzverlauf, Streuung, Absorption oder dergleichen zu ermitteln. Fig. 3 zeigt eine stilisierte optischen Bildaufname mittels OCT (Optical Coherence Tomography), mit einem Ausschnitt der Epidermis 1 und Dermis 3, zur Verdeutlichung der alternativen Detektion von Parameter auf optischer Basis. Das Stratum-Corneum 2 ist mit Pfeilen für die Dicke 8a - 8c an unterschiedlichen Positionen dargestellt. Die spiralförmigen Ausführungsgänge 7 der Schweißdrüsen sind hier schematisch sichtbar. Der optische Brechungsindex 5 ist exemplarisch in die Hautstruktur eingezeichnet, wobei der Brechungsindexverlauf im Stratum-Corneum 2 sowie im Bereich des Stratum-Germinativum 9 zur Auswertung abschnittsweise mit einer Geraden angenähert werden kann. Dabei ändert sich der Brechungsindex mit den Parameter der Struktur bzw. Schichten.Identification of the characteristics of a human finger FIG. 1 shows a cross-sectional representation of an ultrasound image of the fingertip for explaining or clarifying the parameter evaluation on the basis of the layer structure of the skin. The upper boundary of the epidermis 1 is in correspondence with the relief of the fingerprint. The upper horny layers of the stratum corneum 2 contain the keratinized squamous epithelium and the germinal layer of the epithelial structures. The stratum corneum 2 is traversed in regular arrangements of spiral excretory ducts exocrine sweat glands, which each end in a centered in a survey and determine a part of the moisture content of the skin by exudation. The distances are about 800μm to 950 microns. The dermis 3 is the collagen-connective tissue dermis located below the epidermis 1 layer of the skin, divided into stratum reticulare u. Stratum papillary 4. An arrow 6a shows the thickness of the stratum corneum 2 without the application of substances. The thickness of the stratum corneum 2 on the individual fingers is different. In the measured subjects it is greatest at 182 ± 49μm on the right index finger and lowest at 145 ± 27μm in the left ring finger. There are large interindividual differences in thickness between individuals, as evidenced by the high standard deviations. It follows that the different fingers of a person and especially the fingers of different people with different settings of the sensor system must be measured. The area of the stratum papillars 4 shows itself as a strong reflection and diffusion band between epidermis 1 and dermis 3 and is therefore particularly suitable for the detection or evaluation of parameters. In Fig. 2, as shown in Figure 1, the skin layers of the epidermis 1 and dermis 3 are shown, wherein the skin was exposed to a moisture-cream application. As a result of the action of the substances, a significantly widened thickness 6b of the stratum corneum 2 can be seen in comparison to the thickness 6a (FIG. 1). The reflection and scattering in the area of the stratum papillars 4 also change according to the application. Whereby the application of the acoustic impedance of the skin layers adapts to the impedance of water. Changes in density, spatial structure, speed of sound and scattering behavior or reflection behavior can also be detected. This makes it possible to determine the desired parameters, for example the moisture content, via the detected variables or measurement signals, for example acoustic impedance or impedance profile, scattering, absorption or the like. FIG. 3 shows a stylized optical image acquisition by means of OCT (Optical Coherence Tomography), with a section of the epidermis 1 and dermis 3, to illustrate the alternative detection of parameters on an optical basis. The stratum corneum 2 is shown with arrows for the thickness 8a - 8c at different positions. The spiral-shaped ducts 7 of the sweat glands are schematically visible here. The optical refractive index 5 is shown as an example in the skin structure, wherein the refractive index profile in the stratum corneum 2 and in the region of the stratum germinative 9 can be approximated in sections with a straight line for evaluation. The refractive index changes with the parameters of the structure or layers.
Fig. 4 zeigt die gleiche Aufnahmeregion wie Fig. 3 nach einer Wasser Applikation. Die Dicke 8d - 8f des Stratum-Corneum 2 hat durch das Aufquellen der Haut zugenommen, wobei die dargestellten Pfeillängen denjenigen ohne Applikation entsprechen. Die Änderung ist jeweils in der Distanz zu den darunter liegenden Schicht des Stratum-Germinativum 9 erkennbar. Der Verlauf des Brechungsindex 5 hat sich durch das geänderte Streuverhalten bzw. Reflexionsverhalten gleichfalls signifikant verändert.Fig. 4 shows the same recording region as Fig. 3 after a water application. The thickness 8d-8f of the stratum corneum 2 has increased due to the swelling of the skin, with the illustrated arrow lengths corresponding to those without application. The change can be seen in each case at the distance to the underlying layer of the stratum germinative 9. The course of the Refractive index 5 has also changed significantly due to the changed scattering behavior or reflection behavior.
Durch die Informationen der Figuren 1 bis 4 wird insbesondere die Abhängigkeit der Parameter und/oder Merkmale der Hautschichten vom Feuchtigkeitsgehalt gezeigt und die, hinsichtlich einer optimierten Erkennung, nötige Adaption der Merkmalsensoren an die jeweilige Applikationssituation dargelegt.In particular, the dependence of the parameters and / or features of the skin layers on the moisture content is shown by the information of FIGS. 1 to 4, and the adaptation of the feature sensors to the respective application situation necessary for optimized recognition is presented.
Anhand der Figuren 1 bis 4, histologischen Schnitten und aufgrund von Messreihen zeigt sich die Abhängigkeit der Parameter und/oder individual-typischen Merkmalen der Hautschichten vom Feuchtigkeitsgehalt. Weiter ergibt sich, dass sich die jeweils tiefere Schicht der Haut als generierende Schicht der darüber liegenden, dependenten Schicht darstellt. Dies zeigt sich besonders beim Schichtvergleich von Stratum-Papillare 4 zu den Papillaren-Linien des Fingerabdrucks. Bei Messungen äußert sich dies durch eine hohe Korrelation, beispielsweise der Wellencharakteristik, der einzelnen Schichten. Diese Tatsache kann dabei vorteilhaft für die Echtheitsbestimmung der individual-typischen Merkmale, Lebenderkennung bzw. das Verhindern der Identifikation von Nachbildungen und/oder zur Rückstandsdetektion genutzt werden.On the basis of FIGS. 1 to 4, histological sections and on the basis of measurement series, the dependence of the parameters and / or individual characteristics of the skin layers on the moisture content is shown. It can also be seen that the respective deeper layer of the skin represents the generating layer of the overlying, dependent layer. This is particularly evident in the layer comparison of stratum papillare 4 to the papillary lines of the fingerprint. In measurements, this is expressed by a high correlation, for example, the wave characteristics of the individual layers. This fact can be used advantageously for the authenticity determination of the individual-typical features, living recognition or the prevention of the identification of replicas and / or for residue detection.
Im Bereich der spiralförmigen Ausführungsgänge der Schweißdrüsen 7 treten Abweichungen bzw. Unregelmäßigkeiten und/oder Diskontinuität in den jeweiligen Wechselbeziehungen der Schichten auf, welche charakteristisch für Haut zusätzlich zur Echtheitsbestimmung, Lebenderkennung bzw. zum Abweisen von Nachbildungen, ausgewertet werden können. Fig. 5 beschreibt das Erfindungsprinzip und eine Ausführungsform in einer schematischen Blockdarstellung. Insgesamt werden die Funktionen eines konventionellen Merkmalerkennungssystems 10 durch die erfindungsgemäße Echtheitsbestimmung bzw. Lebenderkennung 180 erweitert.In the area of the spiral excretory ducts of the sweat glands 7, deviations or irregularities and / or discontinuity occur in the respective correlations of the layers, which can be evaluated for skin in addition to the determination of authenticity, living recognition or rejection of simulations. Fig. 5 describes the principle of the invention and an embodiment in a schematic block diagram. Overall, the functions of a conventional feature recognition system 10 are extended by the authenticity determination or living recognition 180 according to the invention.
Das Merkmalerkennungssystem 10 umfasst ein Merkmalssensorsystem 11, welches individual- typische Merkmale einer Person, beispielsweise die Minuzien des Fingerabdrucks detektiert, und Auswertefunktionen 139 welche die Merkmale zur Identifikation des Prüfobjekts auswerten. Das Merkmalssensorsystem 11 kann beispielsweise als akustischer Sensor, kapazitiver CMOS-Sensor oder als optischer Sensor ausgeführt sein. Die erfassten die Sensordaten stellen Merkmale bzw. Merkmalrohdaten einer Person dar. Die Sensordaten werden durch einen Verarbeitungsalgorithmen, beispielsweise Kantenextrahierung, Kontrasterhöhung, Rauschfilterung, Artifaktf ilterung , vorverarbeitet. Es entsteht, je nach Sensortyp, ein vorverarbeitetes Bild des Fingerabdrucks. Aus diesem Bild bzw. Daten wird durch ein Merkmalextrahierer (Encoder) eine Merkmalliste erstellt. Diese Merkmalliste stellt bei der Identifikation bzw. Verifikation im allgemeinen die Beschreibung einer Person auf der Merkmalsebene dar. Zur Aufnahme von Referenzen, können die Daten des Merkmalextrahierers in einem Merkmalspeicher 140 abgespeichert werden, wobei in diesem Merkmalspeicher 140 ein Set von Merkmallisten wenigstens einer Person enthalten ist. Durch eine Vergleichseinheit (Matcher) bzw. einem Vergleichsalgorithmus werden üblicherweise die Daten einer aktuellen Merkmalliste mit einer oder mehreren Merkmallisten im Merkmalspeicher 140 verglichen. Die Vergleichseinheit wertet die Daten nach einem Schema aus und stellt weiteren nicht eingezeichneten Funktionen oder Anwendungen, beispielsweise Funktionen zum Auslösen einer Transaktion, ein entsprechendes Identifizierungsergebnis 19 der Merkmalauswertung zur Verfügung. IVlit der Blockdarstellung des Echheitsbestimmungssystems 180 kommt die erfindungsgemäßeThe feature recognition system 10 comprises a feature sensor system 11 which detects individual characteristics of a person, for example the minutiae of the fingerprint, and evaluation functions 139 which evaluate the features for identification of the test object. The feature sensor system 11 can be embodied for example as an acoustic sensor, capacitive CMOS sensor or as an optical sensor. The sensor data recorded represent features or characteristic raw data of a person. The sensor data are preprocessed by a processing algorithm, for example edge extraction, contrast enhancement, noise filtering, artifact filtering. Depending on the type of sensor, a preprocessed image of the fingerprint is created. From this image or data, a feature list is created by a feature extractor (encoder). In the identification or verification, this feature list generally represents the description of a person on the feature level. To record references, the data of the feature extractor can be stored in a feature memory 140, this feature memory 140 containing a set of feature lists of at least one person is. By means of a comparison unit (matcher) or a comparison algorithm, the data of a current feature list is usually compared with one or more feature lists in the feature memory 140. The comparison unit evaluates the data according to a scheme and provides further features or applications not shown, for example functions for triggering a transaction, a corresponding identification result 19 of the feature evaluation. With the block representation of the echiness determination system 180 comes the invention
Funktionalität zur Bestimmung der Echtheit von individual-typischen Merkmalen des Prüfobjekts durch die Auswertung der physikalischen und/oder physiologischen Parameter des Prüfobjekts bzw. der Auflagefläche des Prüfobjekts, hinzu. Dazu wird wenigstens ein Parametersensorsystem 21 für physikalische und/oder physiologische Parameter mit wenigstens einem Auswertesystem 22 über einFunctionality for determining the authenticity of individual-typical features of the test object by the evaluation of the physical and / or physiological parameters of the test object or the bearing surface of the test object, added. For this purpose, at least one parameter sensor system 21 for physical and / or physiological parameters with at least one evaluation system 22 via a
Interface verbunden. Das Interface kann analog oder vorzugsweise digital ausgeführt werden. Dabei erfasst das Parametersensorsystem 21 permanent, zeitlich gesteuert und/oder ausgelöst durch einInterface connected. The interface can be executed analog or preferably digital. In this case, the parameter sensor system 21 detects permanently, timed and / or triggered by a
Auflagesignal, physiologische und/oder physikalische Daten des Prüfobjekts und/oder physikalischeOverlay signal, physiological and / or physical data of the test object and / or physical
Daten der Auflagefläche des Prüfobjekts. Das Auswertesystem 22 wertet die erfassten Daten aus und bestimmt daraus die Parameter des Prüfobjekts und/oder Auflagefläche.Data of the bearing surface of the test object. The evaluation system 22 evaluates the acquired data and determines therefrom the parameters of the test object and / or bearing surface.
Die Auswertung der Sensordaten erfolgt beispielsweise durch eine Alternative der erfindungsgemäßen Detektions- bzw. Auswertungsverfahren. Weiterhin können die Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, insbesondere mittels Ultraschall, angewendet werden.The evaluation of the sensor data takes place, for example, by an alternative of the detection or evaluation method according to the invention. Furthermore, the methods of non-destructive material testing, in particular by means of ultrasound, can be used.
Die Daten und/oder Ergebnisse des Auswertesystems 22 können in den Speicher 143 für physikalische/physiologische Parameter bzw. Parameteränderung gespeichert werden. Wobei die Ergebnisse bzw. Zwischenergebnisse analog oder vorzugsweise digital über ein Interface in den Speicher 143 geschrieben werden.The data and / or results of the evaluation system 22 may be stored in the physical / physiological parameter or parameter change memory 143. Wherein the results or intermediate results are written analog or preferably digitally via an interface in the memory 143.
Im Parameterspeicher 143 können insgesamt Werte, Wertebereiche, Kalibrierdaten, Zuordnungen (Mapping), physiologische/physikalische Parameter und/oder Referenzinformationen der Parameterauswertung der Verfahrens gespeichert werden.In the parameter memory 143, total values, ranges of values, calibration data, assignments (mapping), physiological / physical parameters and / or reference information of the parameter evaluation of the method can be stored.
Die Auswertung zur Bestimmung der Echtheit von individual-typischen Merkmalen, zur Erhöhung der Fälschungssicherheit und/oder zur Lebenderkennung gliedert sich in miteinander verbundene alternative Verfahren, die einzeln oder in Kombination angewendet werden können. Die Kombination der Verfahren ergibt sich beispielsweise aus der geforderten Genauigkeit oder Auswertezeit der Anwendung.The evaluation for determining the authenticity of individual-typical features, for increasing the security against counterfeiting and / or for the detection of life is subdivided into interconnected alternative methods that can be used individually or in combination. The combination of the methods results for example from the required accuracy or evaluation time of the application.
Die erste und grundlegende Alternative ist die Auswertung der Wechselbeziehung von interdependenten Parameter und/oder der die Parameter wiedergebenden Messsignale des Prüfobjekts, beispielsweise der einzelnen Hautschichten einer Fingerkuppe. Dazu werden zunächst aus den bereits in Schritt 22 festgelegten Parameter die grundlegenden bzw. generierenden Parameter 181 ermittelt. Diese liegen als Zwischenergebnis 182 zur weiteren Auswertung bereit. Analog zu 181 werden die dependenten Parameter 183 bestimmt und liegen als Zwischenergebnis 184 vor. Die Bestimmung der generierenden, dependenten bzw. interdependenten Parameter erfolgt mit Hilfe von Vergleichen und/oder Korrelationen mit Referenzen, Prüfobjektmodellen, z.B. Hautmodellen, oder dergleichen, welche im Referenzspeicher 186 vorzugsweise dauerhaft gespeichert sind. Alternativ können die erfindungsgemäßen Auswerteverfahren, insbesondere nach Fig. 7a, 7b, 8 oder 9 entsprechend angewendet werden.The first and fundamental alternative is the evaluation of the interrelation of interdependent parameters and / or the measurement signals of the test object reproducing the parameters, for example the individual skin layers of a fingertip. For this purpose, the basic or generating parameters 181 are first determined from the parameters already determined in step 22. These are available as interim results 182 for further evaluation. Analogous to 181, the dependent parameters 183 are determined and are present as an intermediate result 184. The determination of the generating, dependent or interdependent parameters is done by means of comparisons and / or correlations with references, test object models, e.g. Skin models, or the like, which are preferably permanently stored in the reference memory 186. Alternatively, the evaluation methods according to the invention, in particular according to FIGS. 7a, 7b, 8 or 9, can be used correspondingly.
Die bestimmten interdependenten Parameter 182, 184 werden in der Auswertung 185 hinsichtlich deren Wechselbeziehung mittels einer Korrelation oder direkt mittels Vergleichen ausgewertet. Das Ergebnis dieser Auswertung 187 kann bereits als Aussage über die Echtheit der individual-typischen Merkmalen dienen.The determined interdependent parameters 182, 184 are evaluated in the evaluation 185 with respect to their correlation by means of a correlation or directly by means of comparisons. The result of this evaluation 187 can already serve as a statement about the authenticity of the individual-typical features.
Die Auswertung der Wechselbeziehungen kann alternativ in einer Schleife der Verfahrensschritte 181 - 185 bzw. 21 - 22 durchgeführt werden. Es ist bei schichtartigen Prüfobjekten möglich, dass zunächst nicht alle Wechselbeziehungen auszuwerten. Wenn es sich bei einer Auswertung herausstellt, dass eine Ergebnis zu wenig aussagekräftig ist, können weitere Iterationen der Schritte durchgeführt werden, bis das gewünschte Ergebnis erreicht wird oder eine vorgegebene Rechenzeit abläuft.The evaluation of the correlations may alternatively be in a loop of the method steps 181-185 and 21-22, respectively. It is possible for layered test objects that initially not evaluate all interrelationships. If an evaluation reveals that a result is not sufficiently meaningful, further iterations of the steps can be performed until the desired result is achieved or a predetermined computing time expires.
Das Ergebnis 187 kann positiv gelten, wenn eine bestimme Anzahl von Wechselbeziehungen überwiegend und/oder zu einem wählbaren Prozentsatz wiedergegeben werden. Die individual- typischen Merkmale des Prüfobjekts können aufgenommen bzw. identifiziert werden. Dazu erhält die Auswertung 139 und/oder die Merkmalaufnahme 11 beispielsweise ein Startsignal. Bei fehlenden und/oder unzureichenden Wechselbeziehungen wird dies verhindert.The result 187 can be considered positive if a certain number of correlations are reproduced predominantly and / or to a selectable percentage. The individual characteristics of the test object can be recorded or identified. For this purpose, the evaluation 139 and / or the feature holder 11 receives, for example, a start signal. In the case of missing and / or insufficient interactions, this is prevented.
Eine speziele Alternative der obigen Auswertemethode 185 ist, wenn die Struktur- bzw. Schichtparameter des Prüfobjekts Fingerbeere detektiert und durch Vergleich der einzelnen Schichten gegeneinander festgestellt wird, ob der für die Fingerbeere charakteristische Schichtaufbau vorhanden ist, anderenfalls kann von einer Nachbildung ausgegangen werden. Dazu wird mittels einer Tiefenselektion auf die jeweilige Schicht bzw. Struktur fokussiert und die Wechselbeziehung der Parameter verglichen oder die Korrelation der Strukturparameter der Schichten bestimmt.A particular alternative to the above evaluation method 185 is, if the structure parameters of the test object finger-furrow are detected and it is determined by comparing the individual layers against each other whether the layer structure characteristic of the finger-berry is present, otherwise a replica can be assumed. For this purpose, focusing on the respective layer or structure by means of a depth selection and the correlation of the parameters is compared or the correlation of the structural parameters of the layers is determined.
Mit der bevorzugten Alternative Attributauswertung 188 wird die Auswertung interdependenten Parameter bezüglich der Echtheitsbestimmung von individual-typischen Merkmalen noch genauer bzw. sicherer realisiert. Die jeweiligen Verfahrensschritte werden zusammengefasst als Flussdiagramm insbesondere durch Fig. 6 veranschaulicht. Dazu werden aus den bestimmten interdependenten Parameter 182, 184 und zusätzlich aus nicht interdependen bzw. skalaren Parameter der Parameterauswertung 22 charakteristische Attribute bestimmt. Die Auswertung der Attribute erfolgt hinsichtlich deren Wechselbeziehung mittels Korrelation oder durch direkten Vergleich. Das Ergebnis dieser Auswertung 189 kann als Aussage über die Echtheit der individual- typischen Merkmalen dienen. Grundsätzlich kann, wenn das dependente Attribut das generierende Attribut überwiegend und/oder zu einem wählbaren Prozentsatz wiedergibt von einen „echten" Prüfobjekt ausgegangen werden.With the preferred alternative attribute evaluation 188, the evaluation of interdependent parameters with regard to the authenticity determination of individual-typical features is implemented even more accurately or more securely. The respective method steps are summarized as a flowchart, in particular by FIG. 6. For this purpose, characteristic attributes are determined from the determined interdependent parameters 182, 184 and additionally from non-interdependent or scalar parameters of the parameter evaluation 22. The evaluation of the attributes takes place with regard to their correlation by means of correlation or by direct comparison. The result of this evaluation 189 can serve as a statement about the authenticity of the individual-typical features. In principle, if the dependent attribute reproduces the generating attribute predominantly and / or to a selectable percentage of a "real" test object.
Zur Bildung der Attribute kann ein laterales und/oder axiales Raster an das Prüfobjekt angelegt werden und die Attribute für die jeweiligen Elemente des Rasters bestimmt und ausgewertet werden, wodurch in der Anzahl wählbaren Prüfstellen entstehen.To form the attributes, a lateral and / or axial grid can be applied to the test object and the attributes for the respective elements of the grid can be determined and evaluated, resulting in the number of selectable test sites.
Die Zusammenfassung von Parametern zu grundlegende bzw. generierende Attribute aus dem Ergebnis 182 und weiteren skalaren Parameter, sowie die Zusammenfassung von Parameter zu dependenten Attributen aus dem Ergebnis 184 kann mit Hilfe von Referenzen oder Tabellen von bevorzugten, insbesondere von prüfobjektspezifischen Parameter erfolgen. Diese können im Referenzspeicher 186 abgelegt sein.The aggregation of parameters into basic or generating attributes from the result 182 and further scalar parameters, as well as the combination of parameters to dependent attributes from the result 184, can take place with the aid of references or tables of preferred parameters, in particular of the test object. These may be stored in the reference memory 186.
Aufgrund der großen Anzahl von Prüfobjektparameter und damit einer Vielzahl Kombinationen zur Bildung von Attributen wird exemplarisch eine Auswertemöglichkeit beschrieben. Durch die Zusammenfassung von Parametern zu Attributen können unterschiedliche sich beeinflussende Parameter, beispielsweise der Auflagedruck, Feuchtigkeitsgehalt und die Schichtparameter der Haut, und deren Wechselbeziehungen berücksichtigt werden, wobei nicht benötigte Parameter, beispielsweise die Temperatur des Prüfobjekts, ignoriert und/oder eliminiert werden können. Der Vorteil besteht darin, dass beispielsweise die Schichtparameter und Feuchtigkeitsgehalt sowie der Auflagedruck zu einem Attribut zusammengefasst, die bezüglich den Referenzen jeweilig folgende Datenaufnahme vereinfacht und bezüglich einer aktuellen Auswertung die Echtheitsbestimmung auch unter schwierigen Datenerfassungsbedingungen gewährleistet werden kann. So ist es möglich die Wechselbeziehung der grundlegende bzw. generierende Attribute, beispielsweise wellenspezifische Eigenschaften bzw. Parameter der Stratum-Papillare, sowie dependente Attribute, beispielsweise wellenspezifische Eigenschaften bzw. Parameter der Papillarstruktur, in praktisch jeder Aufnahmesituation, welche sich durch Feuchtigkeitsgehalt, Auflagedruck oder messtechnische Impedanz der Auflagefläche sich jeweilig verändern kann, zu bestimmen. Die jeweiligen Zwischenergebnisse 187, 189 können einzeln oder in Kombination mittels der Gewichtung 190 zu einem Gesamtergebnis der Echtheitsbestimmung 191 ausgewertet werden. Es besteht die Möglichkeit einer 1 aus 2 Auswertung oder einem 2 aus 2 Auswertung. Alternativ ist eine spezielle Gewichtung möglich, wobei die jeweiligen Ergebnisse 187 bzw. 189 unterschiedlich von einander gewichtet werden können. Wenn eine anwendungsspezifisch wählbare Schwelle bzw. Prozentsatz erreicht ist kann die Echtheitsbestimmung der individual-typischen Merkmale mit einem positiven Ergebnis abgeschlossen werden.Due to the large number of test object parameters and thus a large number of combinations for forming attributes, an evaluation option is described by way of example. By combining parameters into attributes, different influencing parameters, for example the contact pressure, moisture content and the layer parameters of the skin, and their correlations can be taken into account, ignoring and / or eliminating unnecessary parameters, for example the temperature of the test object. Of the The advantage is that, for example, the layer parameters and moisture content as well as the contact pressure are combined to form an attribute which simplifies the following data acquisition with respect to the references and the authenticity determination can be ensured even under difficult data acquisition conditions with respect to a current evaluation. Thus, it is possible the correlation of the basic or generating attributes, such as wave-specific properties or parameters of the stratum papillaries, as well as dependent attributes, such as wave-specific properties or parameters of the papillary structure, in virtually any recording situation, which is characterized by moisture content, contact pressure or metrological Impedance of the support surface may vary, respectively. The respective intermediate results 187, 189 can be evaluated individually or in combination by means of the weighting 190 to form an overall result of the authenticity determination 191. There is the possibility of a 1 out of 2 evaluation or a 2 out of 2 evaluation. Alternatively, a special weighting is possible, wherein the respective results 187 and 189 can be weighted differently from each other. If an application-specific selectable threshold or percentage is reached, the authenticity determination of the individual-typical features can be concluded with a positive result.
Von Vorteil ist es wenn die Auswertung 185 die Wechselbeziehung der Struktur- bzw. Schichtparameter bestimmt und die Attributauswertung 188 die gleichen Parameter Struktur- bzw. Schichtparameter und weitere sich beeinflussene Größen, insbesondere Feuchtigkeit, Auflagedruck, Streuung der Haut bzw. Auflagefläche, als Parameter bei der Attributisierung zu Grunde liegen. Bei einem „echten" Prüfobjekt müssen die Ergebnisse 187 und 189 in etwa identisch sein. So können die variablen Parameter in Bezug zur Auflagefläche des Prüfobjekts geeignet berücksichtigt und zur Echtheitsbestimmung genutzt werden. Zudem wird der Einfluss der Auflage des Prüfobjekts auf der Auflagefläche zur sicheren Auswertung kompensiert.It is advantageous if the evaluation 185 determines the correlation of the structure or layer parameters and the attribute evaluation 188 the same parameter structure or layer parameters and other variables influenced, in particular moisture, contact pressure, scattering of the skin or support surface, as a parameter underlying the attribution. In the case of a "real" test object, the results 187 and 189 must be approximately identical.Thus, the variable parameters with respect to the contact surface of the test object can be appropriately taken into account and used to determine the authenticity, and the influence of the support of the test object on the support surface is evaluated for safety compensated.
Wenn das Ergebnis der Echtheitsbestimmung 191 Echtheitsbestimmung der individual-typischen Merkmale mit einem positiven Ergebnis abgeschlossen wurde, kann die Merkmalaufnahme 11 bzw. die Merkmalauswertung 139 gestartet werden. Dies kann manuell oder automatisch (Autocapturing) erfolgen. Im negativen Fall wir die Merkmalaufnahme verhindert und die Identifikation des Prüfobjekts nicht ermöglicht, wobei das Prüfobjekt als zurückgewiesen gilt. Zusätzlich kann das Erkennungssystem 10 alle Transaktionen sperren und/oder einen stillen Alarm auslösen bzw. aufzeichnen. Durch einen stillen Alarm kann ein Zentralrechner das Erkennungsystem an einer Vielzahl von Terminals gleichzeitig sperren. Dadurch werden Manipulationen an anderen Terminals, beispielsweise Geldautomaten, verhindert. Fig. 6 zeigt in einer schematischen Flussdiagrammdarstellung eine Echtheitsbestimmung der individual-typischen Merkmalen von Prüfobjekten und/oder Lebenderkennung von Prüfpersonen mittels der Auswertung von aus interdependenten Parameter und/oder der diese Parameter wiedergebenden Messsignale des Prüfobjekts gebildeten Attributen.If the result of the authenticity determination of authenticity determination of the individual-typical features has been completed with a positive result, the feature holder 11 or the feature evaluation 139 can be started. This can be done manually or automatically (autocapturing). In the negative case, we prevent the characteristic recording and the identification of the test object is not possible, with the test object is considered rejected. Additionally, the detection system 10 may disable all transactions and / or trigger a silent alarm. A silent alarm allows a central computer to lock the detection system to a variety of terminals simultaneously. This prevents tampering with other terminals, such as ATMs. 6 shows, in a schematic flowchart representation, an authenticity determination of the individual-typical features of test objects and / or living recognition of test persons by means of the evaluation of attributes formed from interdependent parameters and / or the measurement signals of the test object reproducing these parameters.
Zur Echtheitsbestimmung bzw. Lebenderkennung wird genutzt, dass bei Personen die jeweils tiefere Schicht der Haut die generierende Schicht der darüberliegenden ist und somit eine hohe Korrelation der Parameter der generierenden Schichten, beispielsweise der Stratum-Papillare - innere Papillarstruktur, zu den Parameter der dependenten Schichten, beispielsweise der Epithelstruktur - äußere Papillarstruktur, existiert. Durch die Auswertung der Wechselbeziehungen der interdependenten Parameter können Nachbildungen aus Silikon oder Rückstände mit Fingerabdruckcharakteristik auf der Auflagefläche des Prüfobjekts, z.B. aus Cremes, Fett, Emulsionen, ohne diese spezifische Wechselbeziehung abgewiesen und die individual-typischen Merkmale vor Fälschungen geschützt werden. Zudem kann die Identifikation von abgetrennten Fingern verhindert werden, da aufgrund von Ischämie die Zellen schnell an Energiepotential verlieren und sich die Wechselbeziehungen messbar verändern. Bei technischen Herstellungsprozessen ist ein analoger Zusammenhang, insbesondere bei laminierten oder durch Epitaxie hergestellten Produkten, zu beobachten Der Ablauf der Echtheitsbestimmung bzw. Lebenderkennung beginnt mit Start 170. Zur Bestimmung der Wechselbeziehungen werden durch den Detektionsschritt 171 die physikalischen und/oder physiologischen Parameter und/oder Parmeteränderungen, beispielsweise Struktur- und/oder Schichtparameter, des Prüfobjekts und/oder der Auflagefläche detektiert.For the purpose of determining authenticity or living recognition, it is used that in persons the deeper layer of the skin is the generating layer of the overlying layer and thus a high correlation of the parameters of the generating layers, for example the stratum papillae - inner papillary structure, to the parameters of the dependent layers, for example the Epithelial structure - external papillary structure, exists. By evaluating the interactions of the interdependent parameters replicas of silicone or residues with fingerprint characteristic on the support surface of the test object, eg creams, fat, emulsions, rejected without this specific correlation and the individual-typical features are protected against counterfeiting. In addition, the identification of severed fingers can be prevented because, due to ischemia, the cells quickly lose their energy potential and the correlations change measurably. In technical production processes, an analogous connection is observed, in particular in laminated or epitaxially produced products. The process of determining authenticity or living recognition begins with start 170. To determine the correlations, detection step 171 determines the physical and / or physiological parameters and / or Parmeter changes, such as structural and / or layer parameters, the test object and / or the support surface detected.
Die interdependenten Parameter werden durch den Auswerteschritt 172, beispielsweise durch Vergleich mit Referenzen, bestimmt. Um den Vergleich und/oder die weitere Auswertung zu vereinfachen, kann ein Raster, beispielsweise ein drei dimensionales elektronisches Raster, in die Prüfregion des Prüfobjekts gelegt werden. Jedem Rasterelement bzw. Rastervolumen werden dabei die zugehörigen Parameter klassifiziert.The interdependent parameters are determined by the evaluation step 172, for example by comparison with references. In order to simplify the comparison and / or the further evaluation, a grid, for example a three-dimensional electronic grid, can be placed in the test region of the test object. Each raster element or raster volume thereby the associated parameters are classified.
Alternativ kann eine laterales Raster an die Oberfläche des Prüfobjekts angelegt werden, wobei die axiale Rasterung in der Tiefe des Prüfobjekts mittels einer Tiefenselektion bzw. Fokussierung in die Messregion, beispielsweise auf die Strukturen, Streuzentren und/oder Schichten im Schichtaufbau der Haut, erfolgt. Dadurch wird das Raster in den Schichtaufbau gelegt und durch die Tiefenselektion in der Tiefe aufgelöst. Die Rasterung kann, insbesondere in der Tiefe, durch die Abtastung der detektierten Signale und/oder durch die Anwendung einer spektralen Transformation impliziert werden.Alternatively, a lateral raster can be applied to the surface of the test object, wherein the axial rastering takes place in the depth of the test object by means of a depth selection or focusing in the measurement region, for example on the structures, scattering centers and / or layers in the layer structure of the skin. As a result, the grid is placed in the layer structure and resolved by depth selection in depth. The rasterization can be implied, in particular at depth, by the sampling of the detected signals and / or by the application of a spectral transformation.
Statt die Parameter genauer zu bestimmen können die die Parameter wiedergebenden Messsignale direkt ausgewertet werden. Dadurch kann die genaue Referenzierung der Parameter entfallen und die weitere Auswertung vereinfacht werden. Das laterale Raster kann beispielsweise durch die Anordnung der Parametersensoren vorgegeben werden. Dabei wird die implizite Rasterung der Abtastung bzw. der spektralen Transformation der Signale und der Anordnung der Parametersensoren genutzt.Instead of determining the parameters more accurately, the measurement signals reproducing the parameters can be evaluated directly. As a result, the exact referencing of the parameters can be omitted and the further evaluation can be simplified. The lateral grid can be predetermined, for example, by the arrangement of the parameter sensors. In this case, the implicit rasterization of the sampling or the spectral transformation of the signals and the arrangement of the parameter sensors is used.
Aus den Parameter und/oder den die Parameter wiedergebenden Messsignale werden durch den Attributselektionsschritt 173 grundlegende bzw. generierende Attribute des Prüfobjekts und/oder der Auflagefläche bestimmt. Durch das Bestimmen von Attributen aus den Prüfobjektparameter werden die interdependenten Parameter klassifizierbar bzw. vergleichbar beschrieben.From the parameters and / or the measurement signals representing the parameters, the attribute selection step 173 determines basic or generating attributes of the test object and / or the support surface. By determining attributes from the test object parameters, the interdependent parameters are described classifiable or comparable.
Durch die Zusammenfassung von Parametern zu Attributen können unterschiedliche sich beeinflussende Parameter, beispielsweise der Feuchtigkeitsgehalt und die Schichtparameter der Haut, und deren Wechselbeziehungen einfacher und sicherer ausgewertet werden, wobei nicht benötigte Parameter, beispielsweise die Temperatur des Prüfobjekts, ignoriert und/oder eliminiert werden können. Der Vorteil besteht darin, dass beispielsweise die Schichtparameter und Feuchtigkeitsgehalt sowie der Auflagedruck zu einem Attribut zusammengefasst, die jeweilig folgende Datenaufnahme vereinfacht und die Wechselbeziehung auch unter schwierigen Datenerfassungsbedingungen sicher ausgewertet werden kann. So kann die jeweils beste Kombination von Parameter bezüglich des Prüfobjekts spezifisch genutzt werden.By combining parameters into attributes, different influencing parameters, for example the moisture content and the layer parameters of the skin, and their interactions can be evaluated more simply and reliably, whereby parameters that are not needed, for example the temperature of the test object, can be ignored and / or eliminated. The advantage is that, for example, the layer parameters and moisture content as well as the contact pressure are combined to form an attribute which respectively simplifies the following data acquisition and the correlation even under difficult conditions Data acquisition conditions can be safely evaluated. Thus, the best combination of parameters with respect to the test object can be used specifically.
Die Zusammenfassung von Parameter zu Attribute kann insgesamt aus dem Bereich von mikroskopischen Zellen bis zu makroskopischen Schichten und/oder Grenzschichten und/oder Strukturen von Haut, beispielsweise deren Keratinisierung, Lipidierung, Vitalität und/oder deren spektralen bzw. wellentypischen Eigenschaften bzw. Verhalten, gewählt werden. Zudem können Attribute aus der Morphologie, Biologie, Physiologie und/oder Physik, beispielsweise Struktur, Streuzentren, wellentypisches spektrales Verhalten, gebildet und insbesondere gemischt genutzt werden, da aufgrund des interdependenten Schichtaufbaus der Haut vielfach auswertbare Wechselbeziehungen bestehen.The aggregation of parameters to attributes can be selected overall from the range of microscopic cells to macroscopic layers and / or boundary layers and / or structures of skin, for example their keratinization, lipidation, vitality and / or their spectral or wave characteristic properties or behavior become. In addition, attributes from morphology, biology, physiology and / or physics, such as structure, scattering centers, wave-typical spectral behavior, are formed and used in particular mixed, since due to the interdependent layer structure of the skin often evaluable interrelations exist.
In einem weiteren Attributselektionsschritt 174 werden dependente Attribute aus den Parameter und/oder den die Parameter wiedergebenden Messsignale des Prüfobjekts und/oder der Auflagefläche bestimmt.In a further attribute selection step 174, dependent attributes are determined from the parameters and / or the measurement signals of the test object and / or the bearing surface reproducing the parameters.
Attribute können entsprechend der Aufgabenstellung der Identifizierung bzw. Verifizierung, der Anforderung an Genauigkeit oder der zu Verfügung stehender Auswertezeit geeignet gewählt werden. Exemplarisch können generierende Attribute aus den Parameter der Struktur der Stratum- Papillare und/oder den Parameter der Verteilung der Streuzentren zwischen Epidermis und Dermis, und die jeweils dependenten Attribute aus den Parameter der Struktur der Epithelschichten und die Verteilung der Streuzentren dieser Schichten gebildet werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform können die jeweilige Attribute aus dem Parameter Wellencharakteristik einer generierenden Hautschicht, Hautgrenzschicht und/oder Hautstruktur, beispielsweise der inneren Papillarstruktur - Stratum-Papillare, einer dependenten Hautschicht, Hautgrenzschicht und/oder Hautstruktur, beispielsweise der äußeren Papillarstruktur - Hautleisten, und den Parameter Feuchtigkeitsgehalt und/oder Impedanz bzw. Impedanzverlauf gebildet werden. Der Parameter Wellencharakteristik kann als Attribut genutzt werden, da diese durch die Summe der von den Strukturen, insbesondere Streuzentren, und Zellverbänden gelieferten Messsignalen gebildet wird.Attributes can be suitably selected according to the task of identification or verification, the requirement for accuracy or the available evaluation time. By way of example, generating attributes can be formed from the parameters of the structure of the stratum papillars and / or the parameter of the distribution of the scattering centers between epidermis and dermis, and the respectively dependent attributes from the parameters of the structure of the epithelial layers and the distribution of the scattering centers of these layers. In an advantageous embodiment, the respective attributes from the parameter wave characteristic of a generating skin layer, skin boundary layer and / or skin structure, such as the inner papillary structure - stratum papillae, a dependent skin layer, skin boundary layer and / or skin structure, such as the outer papillary structure - skin strips, and the Moisture content and / or impedance or impedance characteristic are formed. The wave characteristic parameter can be used as an attribute since this is formed by the sum of the measurement signals supplied by the structures, in particular scattering centers, and cell groups.
Aus den jeweiligen interdependenten Attributen wird in einem Überprüfungsschritt 175 die Wechselbeziehungen der dependenten Attribute zu den generierenden Attribute gebildet und ausgewertet. Die Wechselbeziehung kann durch Vergleich, beispielsweise mit gespeicherten Referenzen, Korrelationsalgorithmen, beispielsweise Autokorrelationfunktion, Regression, Histogramm-Auswertung, unscharfer Vergleich, beispielsweise mittels Fuzzy-Logik, Neuronale Netze und/oder dem Prinzip der kleinsten Quadrtate gebildet werden.From the respective interdependent attributes, the interaction of the dependent attributes with the generating attributes is formed and evaluated in a checking step 175. The correlation can be formed by comparison, for example with stored references, correlation algorithms, for example autocorrelation function, regression, histogram evaluation, fuzzy comparison, for example by means of fuzzy logic, neural networks and / or the principle of least quadrature.
Durch den Entscheidungsschritt 176 wird, wenn das dependente Attribut das generierende Attribut an den in der Anzahl wählbaren Prüf stellen überwiegend und/oder zu einem wählbaren Prozentsatz wiedergibt, zu 177 verzweigt, wobei von einen „echten" Prüfobjekt ausgegangen wird. Die individual-typischen Merkmale des Prüfobjekts können aufgenommen bzw. identifiziert werden. Bei fehlenden und/oder unzureichenden Wechselbeziehungen wird zu 178 verzweigt. Das Prüfobjekt kann von der Erfassung bzw. Identifizierung der individual-typischen Merkmalen ausgeschlossen werden, wobei von einem „unechten" Prüfobjekt, insbesondere einer Nachbildung oder Rückstand auf der Auflagefläche, ausgegangen wird. Zusätzlich kann das Erkennungssystem alle Transaktionen sperren und/oder einen stillen Alarm auslösen bzw. aufzeichnen. Durch einen stillen Alarm kann ein Zentralrechner das Erkennungsystem an einer Vielzahl von Terminals gleichzeitig sperren. Dadurch werden Manipulationen an anderen Terminals, beispielsweise Geldautomaten, verhindert.By decision step 176, if the dependent attribute reflects the generating attribute at the number of selectable checks predominantly and / or to a selectable percentage, then branching to 177 is made, assuming a "real" test object In the case of missing and / or insufficient correlations, a branch is made to 178. The test object can be excluded from the detection or identification of the individual-typical characteristics, whereby a "false" test object, in particular a replica or Residue on the support surface is assumed. In addition, the detection system can lock all transactions and / or trigger or record a silent alarm. By a silent Alarm, a central computer can lock the detection system at a plurality of terminals simultaneously. This prevents tampering with other terminals, such as ATMs.
Die Anzahl der ausgewerteten Attribute der interdependenten Parameter bestimmt insbesondere die Zuverlässigkeit der Echtheitsbestimmung, Lebenderkennung bzw. die Fälschungssicherheit desThe number of evaluated attributes of the interdependent parameters determines, in particular, the reliability of the authenticity determination, living recognition or the counterfeit security of the
Erkennungssystems. Die Anzahl der Attribute kann beispielsweise aus der Auflösung der zurRecognition system. The number of attributes, for example, from the resolution of the
Verfügung stehenden Parametersensoren, einer vorgegebenen Auswertezeit und/oder anhand des gebildeten Rasters festgelegt werden.Available parameter sensors, a predetermined evaluation time and / or be determined based on the grid formed.
Im Entscheidungsschritt 176 können zusätzlich die durch die spiralförmigen Kanäle der Schweißdrüsenausgänge der Haut hervorgerufene Unregelmäßigkeit und/oder Diskontinuität in der Wechselbeziehung ausgewertet werden. Diese müssen bei einem „echten" Finger vorhanden sein.In decision step 176, in addition, the irregularity and / or discontinuity in the correlation caused by the spiral channels of the sweat gland exits of the skin may be evaluated. These must be present with a "real" finger.
Fig. 7a beschreibt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Detektion und Auswertung der physikalischen und/oder physiologischen Parameter des Prüfobjekts 100, insbesondere einer Fingerkuppe, und/oder der Auflagefläche 102. Durch wenigstens eine Strahlungsquelle 92a, beispielsweise eine Ultraschallquelle, werden Wellen 107 in die Prüf-Region des Prüfobjekts 100 gesendet. Die gesendeten Wellen werden dazu mit definierten Welleneigenschaften, beispielsweise Amplitude, Polarisation, Frequenz, Phasenlage und dergleichen, durch den Sendesignalgenerator 101 ausgestattet, wobei die Parameter wahlweise durch Pulssignale und/oder einzelne oder mehrere diskrete Frequenzen erfasst werden können. Durch wenigstens einen Detektor 92b werden die vom Objekt 100 und/oder Auflagefläche 102 gestreuten, reflektierten, interferierenden und/oder gebeugten Wellen aufgenommen und mittels mindestens einer Signalvorverarbeitungsschaltung 103 verstärkt, gefiltert und/oder quantifiziert.7a describes a schematic representation of an embodiment of the detection and evaluation of the physical and / or physiological parameters of the test object 100, in particular a fingertip, and / or the support surface 102. By means of at least one radiation source 92a, for example an ultrasound source, waves 107 are inserted into the Test region of the test object 100 sent. The transmitted waves are for this purpose equipped with defined wave properties, for example amplitude, polarization, frequency, phase angle and the like, by the transmission signal generator 101, wherein the parameters can optionally be detected by pulse signals and / or single or multiple discrete frequencies. The reflected, interfering and / or diffracted waves scattered by the object 100 and / or bearing surface 102 are recorded by at least one detector 92b and amplified, filtered and / or quantified by means of at least one signal preprocessing circuit 103.
Sensoren 92a, 92b, die sowohl zum Senden als auch zum Empfangen (Transducer) ausgeführt sind, können abwechselnd oder zugleich im jeweiligen Modus betrieben werden. Die Umschaltung der jeweiligen Signale wird über einen Signalmultiplexer 104 realisiert.Sensors 92a, 92b, which are designed both for transmitting and for receiving (transducers), can be operated alternately or simultaneously in the respective mode. The switching of the respective signals is realized via a signal multiplexer 104.
Die vorverarbeiteten Signale werden in wenigstens einer Auswerteeinheit 105 aufbereitet und ausgewertet. Dazu werden eventuell vorhandenen Signalanteile der gesendeten Signale herausgefiltert. Die Parameter des Prüfobjekts 100 und/oder Auflagefläche 102 können beispielsweise durch Vergleich mit Referenzdaten der gesuchten Parameter ermittelt werden. Die Steuerung 106 ist für die Verteilung und Steuerung der Signale und Daten vorgesehen. Durch das Interface 110 können die ausgewerteten Daten an weitere Schaltungsteile des Erkennungsystems transportiert werden.The preprocessed signals are processed and evaluated in at least one evaluation unit 105. For this purpose, possibly existing signal components of the transmitted signals are filtered out. The parameters of the test object 100 and / or bearing surface 102 can be determined, for example, by comparison with reference data of the parameters sought. The controller 106 is provided for the distribution and control of the signals and data. Through the interface 110, the evaluated data can be transported to other circuit parts of the recognition system.
Die Detektion der Parameter der Haut einer Fingerkuppe vereinfacht sich, wenn die gesendetenThe detection of the parameters of the skin of a fingertip simplifies when the sent
Wellen 107 durch eine Tiefenselektion 108 auf eine möglichst tiefliegende und eindeutig messbare Schicht/Struktur der Haut, beispielsweise Stratum-Retikulare und/oder Stratum-Papillare, in etwa fokussiert wird. Diese Schicht/Struktur bildet hinsichtlich der Tiefenselektion den unteren Abschluss als Referenzstruktur. Aus den dazwischenliegenden Schichten, inklusive der Auflagefläche 102, werden die interessierenden Parameter ausgewertet. Dabei wird ausgenutzt, dass die oberstenShafts 107 is focused by a depth selection 108 on a low-lying and uniquely measurable layer / structure of the skin, such as stratum reticular and / or stratum papillae, approximately. In terms of depth selection, this layer / structure forms the lower end as a reference structure. From the intervening layers, including the support surface 102, the parameters of interest are evaluated. It is exploited that the top
Hautschichten ein stark ausgeprägtes Reflektionsband besitzen und sich deshalb bei der Auswertung von den tieferliegenden Geweben abgrenzen.Skin layers have a strong reflection band and therefore delineate in the evaluation of the underlying tissues.
Die Tiefenselektion 108 kann dabei senderseitig, durch ein Wellensteuerungsverfahren, beispielsweise durch Phasensteuerung der Wellenfronten, und/oder detektorseitig, durch Analyse im Zeit- oder Frequenzbereich, durchgeführt werden. Zur senderseitigen Selektion werden die Phasenwinkel der gesendeten Wellen mittels dem Sendesignalgenerator 101 eingestellt. Zur detektorseitigen Selektion wird das empfangene Signal mittels der Signalvorverarbeitungsschaltung 5 103 zeitlich maskiert abgetastet und/oder durch die Auswerteeinheit 105 spektral selektiert.The depth selection 108 can be transmitter side, by a wave control method, For example, by phase control of the wavefronts, and / or detector side, by analysis in the time or frequency domain performed. For the transmitter-side selection, the phase angles of the transmitted waves are adjusted by means of the transmission signal generator 101. For detector-side selection, the received signal is sampled in time masked by means of the signal preprocessing circuit 5 103 and / or spectrally selected by the evaluation unit 105.
Alternativ kann durch die Wahl der einstrahlenden Frequenz die Eindringtiefe definiert werden, da die Eindringtiefe frequenzabhängig ist. Dazu wird die Frequenz, beispielsweise größer 75 MHz, einstellbar ausgeführt und/oder durch eine entsprechend modulierte Trägerfrequenz eingestellt. Zur Tiefenvorselektion kann als weitere Alternative eine Fokussierung durch Linsen und/oder 0 durch die Geometrie des Transducer vorgegeben werden.Alternatively, the penetration depth can be defined by the choice of the irradiating frequency, since the penetration depth is frequency-dependent. For this purpose, the frequency, for example, greater than 75 MHz, adjustable and / or adjusted by a correspondingly modulated carrier frequency. For depth preselection, as a further alternative, focusing by lenses and / or 0 can be predetermined by the geometry of the transducer.
Zur Detektion werden die Wellen 107 an die zu messenden Parameter bzw. Struktur angepasst und gegebenenfalls während der Messung abgestimmt. Dazu ist die Strahlungsquelle 92a und/oder Sendesignalgenerator 101 in den entsprechenden Parametern, beispielsweise Frequenz, Amplitude, Phase und/oder Keulensteuerung, modifizierbar ausgeführt. 5 Die Auswertung von Parameter, beispielsweise einer Fingerkuppe, kann durch das Anwenden eines Hautmodells 109 vereinfacht werden. Dazu werden die Parameter von Haut und deren Parameter bei Auflage auf einer Auflagefläche 102 als Referenzmodell gespeichert, wodurch insbesondere die Abhängigkeit der Parameter vom Auflagedruck des Fingers berücksichtigt wird. In das Modell der Haut werden die vorverarbeiteten Signale des Prüfobjekts, beispielsweise in Form 0 von Impulsfolgen oder Frequenzfolgen der jeweiligen Detektoren 92b, eingepasst und zu den vorgegeben Modellparameter, beispielsweise Struktur- bzw. Schichtparameter, zugeordnet.For the purpose of detection, the waves 107 are adapted to the parameters or structure to be measured and optionally adjusted during the measurement. For this purpose, the radiation source 92a and / or transmission signal generator 101 is designed to be modifiable in the corresponding parameters, for example frequency, amplitude, phase and / or lobe control. The evaluation of parameters, for example a fingertip, can be simplified by applying a skin model 109. For this purpose, the parameters of the skin and its parameters are stored on a support surface 102 as a reference model, whereby in particular the dependence of the parameters on the contact pressure of the finger is taken into account. In the model of the skin, the preprocessed signals of the test object, for example in the form 0 of pulse sequences or frequency sequences of the respective detectors 92b, fitted and assigned to the predetermined model parameters, such as structure or slice parameters.
Das Referenzmodell kann durch Vergleichsobjekte mit bekanntem Verhalten, einer Kalibrierung durch berechnetes Streuverhalten und/oder durch das spektrale Verhalten von Gewebe, beispielsweise gemäß Fig. 8 bzw. Fig. 9, festgelegt werden. 5 Fig. 7b zeigt eine Abwandlung von Fig. 7a, welche bevorzugt bei mikrointegrierten Parametersenoren 92c bzw. bei mikrointegrierten Erkennungssystemen angewendet werden kann. Durch die Integrationsmöglichkeit, beispielsweise in CMOS-Technologie oder Mixed-Mode Schaltungen, wird anstelle des Signalmultiplexers 104 zu jedem Parametersensor 92c eine integrierte Signalverarbeitungsschaltung 111 zugeordnet, wobei die Parametersensoren 92c 0 beispielsweise nach dem Transducerprinzip ausgeführt sind. Die Signalverarbeitungsschaltungen 111 umfassen dabei senderseitig den Sendergenerator und detektorseitig den Signalverstärker und Signalfilter. Bei Wellenanregung mit diskreten Frequenzen kann ein Generator nach dem Prinzip der Digitalen Synthese (DDS) und ein zugehöriger frequenzselektiver und/oder phasenselektiver Verstärker, beispielsweise ein Lock-In Verstärker, genutzt und in einem Block zusammengefasst 5 werden. Alternativ kann das Detektorsignal gleichgerichtet und tiefpassgefiltert werden, wobei die dadurch entstehende Hüllkurve ausgewertet wird.The reference model can be determined by comparison objects with known behavior, a calibration by calculated scattering behavior and / or by the spectral behavior of tissue, for example according to FIG. 8 or FIG. 9. Fig. 7b shows a modification of Fig. 7a, which may preferably be applied to micro-integrated parameter sensors 92c or to micro-integrated detection systems. Due to the integration possibility, for example in CMOS technology or mixed-mode circuits, an integrated signal processing circuit 111 is assigned to each parameter sensor 92c instead of the signal multiplexer 104, wherein the parameter sensors 92c 0 are designed, for example, according to the transducer principle. In this case, the signal processing circuits 111 comprise the transmitter generator on the transmitter side and the signal amplifier and signal filter on the detector side. When wave excitation with discrete frequencies, a generator according to the principle of digital synthesis (DDS) and an associated frequency-selective and / or phase-selective amplifier, such as a lock-in amplifier, used and summarized in a block 5. Alternatively, the detector signal can be rectified and low-pass filtered, whereby the resulting envelope is evaluated.
Fig. 8 zeigt ein mittels Ultraschall aufgenommener spektraler Verlauf von Hautschichten bzw. Gewebe zur Auswertung und/oder Modellierung von physikalischen und/oder physiologischen Parameter. Dazu ist auf der horizontalen Achse der Frequenzbereich 115 und auf der vertikalen 0 Achse die normierte Amplitude 116 aufgetragen. Die spektrale Amplitude 117 wird in einem der Messung zugrunde liegenden Bereich von 0-15MHz gezeigt. Als spektrale Amplitude wird gewöhnlich das Leistungspektrum verwendet, wobei komplexe Spektren, beispielsweise mit Real- und/oder Imaginärteil, entsprechend angewendet werden können.FIG. 8 shows a spectral course of skin layers or tissue recorded by means of ultrasound for the evaluation and / or modeling of physical and / or physiological parameters. For this purpose, the frequency domain 115 is plotted on the horizontal axis and the normalized amplitude 116 is plotted on the vertical axis. The spectral amplitude 117 is shown in a range of 0-15MHz on which the measurement is based. As spectral amplitude is usually uses the power spectrum, with complex spectra, for example, with real and / or imaginary part, can be applied accordingly.
Zur Berechnung der spektrale Amplitude 117 werden die aufgenommenen Messdaten mit einerFor the calculation of the spectral amplitude 117, the recorded measurement data are combined with a
Fensterfunktion, beispielsweise Hamming-Fenster, multipliziert und mittels einer FFT in den Frequenzbereich transformiert, wobei je nach gewünschter Genauigkeit bzw. zur Verfügung stehender Rechenleistung beispielsweise 256 Punkte aufgelöst werden. Das berechneteWindow function, such as Hamming window, multiplied and transformed by means of an FFT in the frequency domain, for example, 256 points are resolved depending on the desired accuracy or available computing power. The calculated
Leistungsspektrum wird anschließend durch Kalibrierdaten normalisiert. Die Kalibrierdaten können aus einer Messreihe oder theoretischen Berechnungen entwickelt werden. Um bei der Kalibrierung und/oder Auswertung das Rauschen zu reduzieren und/oder die Genauigkeit zu erhöhen, ist gegebenenfalls die Entfaltung der Systemübertragungsfunktion vorzusehen.Power spectrum is then normalized by calibration data. The calibration data can be developed from a series of measurements or theoretical calculations. In order to reduce the noise during the calibration and / or evaluation and / or to increase the accuracy, it may be necessary to provide the deployment of the system transfer function.
Die Geraden 118a - 118f beschreiben die Approximation, beispielsweise durch lineare Regression, der spektralen Amplitude 117 im jeweiligen Frequenzbereich. Das Frequenzband der Geraden 118a - 118e beträgt dabei etwa 1MHz und von der Geraden 118f etwa 5MHz. Die spektrale Amplitude stellt sich spezifisch abschnittweise linear dar, deshalb kann eine wenige Punkte umfassende Regression bzw. FFT gewählt werden. Die Einteilung der Bänder der frequenzabhängigen Regression erfolgt aufgrund des Fehlers der abschnittweisen Approximation des jeweiligen Frequenzbandes, der geforderten Genauigkeit der Parameterauswertung, dem Frequenzgang des Systems und/oder der Frequenzauflösung der Parametersensoren.Lines 118a-118f describe the approximation, for example by linear regression, of the spectral amplitude 117 in the respective frequency range. The frequency band of the straight lines 118a-118e is approximately 1 MHz and from the straight line 118f approximately 5 MHz. The spectral amplitude turns out to be specifically linear in sections, so a few points regression or FFT can be chosen. The division of the bands of the frequency-dependent regression is due to the error of the section-wise approximation of the respective frequency band, the required accuracy of the parameter evaluation, the frequency response of the system and / or the frequency resolution of the parameter sensors.
Die Regressionen können über den gesamten Frequenzbereich mit äquidistanter und/oder variabler Einteilung vorgenommen werden, wobei jeweils beispielsweise 5-50 Frequenzen genutzt werden. Durch die variable Einteilung können Auswertungen schneller durchgeführt werden.The regressions can be carried out over the entire frequency range with equidistant and / or variable classification, in each case for example 5-50 frequencies being used. Due to the variable classification, evaluations can be carried out faster.
Alternativ können unterschiedliche Parametersensoren mit verschiedenen Frequenzbänder abgefragt und die Regression entsprechend angewendet werden.Alternatively, different parameter sensors with different frequency bands can be interrogated and the regression applied accordingly.
Es hat sich aus den Ergebnissen der Regressionen gezeigt, dass die normalisierte spektrale Amplitude bei der Frequenz Null - entsprechend dem y-Achsenabschnitt der jeweiligen Regression, und die Steigung der Regressionsgeraden - entsprechend der spektrale Steigung, die Parameter eines Prüfobjekts bzw. der Auflagefläche charakterisieren. Dabei kann die normalisierte spektraleIt has been shown from the results of the regressions that the normalized spectral amplitude at the frequency zero - corresponding to the y-intercept of the respective regression, and the slope of the regression line - according to the spectral slope, characterize the parameters of a test object or the bearing surface. The normalized spectral
Amplitude auf jede beliebige Frequenz, beispielsweise Null, bezogen werden.Amplitude to any frequency, such as zero, related.
Die Informationen der Regressionsgeraden 118a - 118f, insbesondere die spektrale Amplitude bzw. spektrale Steigung, können durch Eintragen in eine Karte und/oder Tabelle und Vergleich mit Referenzkarten ausgewertet werden. Die spektrale Amplitude 117 kann alternativ mit Referenzspektren, zur Parmeterermittlung verglichen werden.The information of the regression lines 118a-118f, in particular the spectral amplitude or spectral slope, can be evaluated by entry in a map and / or table and comparison with reference maps. The spectral amplitude 117 may alternatively be compared to reference spectra for parmetering.
Der Korrelationskoeffizient der Regressionsgeraden 118a - 118f ist ein Maß für entstandene Amplitudenunsicherheit und gibt dabei an mit welchem Fehler die jeweilige Regession durchgeführt wurde. Die Amplitudenunsicherheit entsteht durch Rauschen, temperaturabhängige Nichtlinearität und durch starke Amplitudenabweichungen der Messungen. Um bei schlechten Regressionkoeffizienten die Auswertung zu verbessern, kann die Berechnung unter Zuhilfenahme neuer Daten verfeinert werden und/oder die Messung wiederholt werden.The correlation coefficient of the regression lines 118a-118f is a measure of the resulting amplitude uncertainty and indicates with which error the respective regession was performed. The amplitude uncertainty is caused by noise, temperature-dependent non-linearity and by strong amplitude deviations of the measurements. In order to improve the evaluation with poor regression coefficients, the calculation can be refined with the aid of new data and / or the measurement can be repeated.
Anstelle der Linearen Regression kann eine beliebige Kurvenregression, beispielsweise quadratische oder kubische Regression, und/oder das Prinzips der kleinsten Quadrate angewendet werden. Dadurch kann die Amplitudenunsicherheit und/oder die Welligkeit bzw. der Fehler der spektralen Amplitude 117 weiter reduziert werden. Die Parameter des Prüfobjekts bzw. Auflagefläche werden analog der linearen Regession aus den Parameter der jeweils angewendeten Kurvenregession bestimmt.Instead of Linear Regression, any curve regression, such as quadratic or cubic regression, and / or the least squares principle may be used. As a result, the amplitude uncertainty and / or the ripple or the error of the spectral amplitude 117 can be further reduced. The parameters of the test object or The contact surface is determined analogously to the linear regession from the parameters of the curve application used in each case.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung der spektralen Amplitude und spektralen Steigung in Form einer Karte zur Parameterauswertung. Die Kartendarstellung erfasst dabei weitere 5 Prüfobjektparameter, beispielsweise Gewebeparameter, die zur Echtheitsbestimmung von individual- typischen Merkmalen, Lebenderkennung und/oder zur Hautmodellierung genutzt werden können.9 shows a schematic representation of the spectral amplitude and spectral slope in the form of a map for parameter evaluation. The map display captures further 5 test object parameters, for example tissue parameters, which can be used to determine the authenticity of individual-typical features, live recognition and / or skin modeling.
In der zweidimensional dargestellten Karte ist auf der horizontalen Achse die spektrale Steigung 120 und auf der vertikalen Achse die normierte spektrale Amplitude 121 aufgetragen, wobei mehrdimensionale Darstellungen, beispielsweise nach Frequenzen, Frequenzbereichen und/oder 10 Amplitudenbereichen geordnet, gleichfalls angewendet werden können.In the two-dimensional map, the spectral slope 120 is plotted on the horizontal axis and the normalized spectral amplitude 121 on the vertical axis, with multi-dimensional representations, for example, ordered according to frequencies, frequency ranges and / or 10 amplitude ranges, can also be applied.
In die Kartendarstellung werden zur Festlegung wenigstens einer Referenz spektrale Amplituden und Steigungen eingetragen und zusammengehörige Bereiche bzw. Regionen 122 - 127, entsprechend den gesuchten bzw. auszuwertenden Parameter, gebildet. Die Amplituden und Steigungen zur Gewinnung von Referenzen können beispielsweise durch theoretische Analyse, 15 Berechnungen und/oder Messreihen mit bekannten Objekten unterschiedlicher Parameterzusammensetzung bzw. Parameterwerte ermittelt werden. Die Anzahl der Regionen richtet sich nach den auszuwertenden Parametern.In order to establish at least one reference, spectral amplitudes and gradients are entered into the map representation and associated regions or regions 122 - 127 are formed, corresponding to the parameters to be searched for or evaluated. The amplitudes and slopes for obtaining references can be determined, for example, by theoretical analysis, calculations and / or measurement series with known objects of different parameter composition or parameter values. The number of regions depends on the parameters to be evaluated.
Die Karte zeigt exemplarisch die Unterteilung in die Regionen: Sensor/Auflagefläche 122,The map shows an example of the subdivision into the regions: sensor / support surface 122,
Gewebe/passiver Teil der Hautschichten 123, Feuchtigkeitgehalt 124, Schmutz 125 und RauschenTissue / passive part of the skin layers 123, moisture content 124, dirt 125 and noise
20 126. Die Mischregionen 127a - 127d sind dabei Bereiche mit besonderer Relevanz, da die20 126. The mixed regions 127a - 127d are areas of particular relevance, since the
Parameter, an Gewebe und Auflagefläche gekoppelt, indirekt ausgewertet werden. Je nachParameters coupled to tissue and bearing surface, indirectly evaluated. Depending on
Abstufung der vorgesehen Regionen können die gesuchten Parameter genauer aufgelöst werden.Grading the intended regions, the sought-after parameters can be resolved more accurately.
Zur Bestimmung der Parameter einer aktuellen Datenaufnahme werden die spektrale Steigung und die spektrale Amplitude und/oder die normierte spektrale Amplitude, beispielsweise der 25 Regressionsgeraden (118a - 118f), in die Karte eingetragen und mit den Referenzbereichen verglichen und dadurch die Parameter quantifiziert.To determine the parameters of a current data acquisition, the spectral slope and the spectral amplitude and / or the normalized spectral amplitude, for example the 25 regression lines (118a-118f), are entered into the map and compared with the reference areas, thereby quantifying the parameters.
Durch einen „unscharfen" Vergleich, kann bei der Quantifizierung die Amplitudenunsicherheit der spektralen Daten und/oder Normierung ausgeglichen werden, wobei die Toleranz bzw. Toleranzband beispielsweise durch die durchschnittliche Amplitudenunsicherheit und/oder die Genauigkeit der 30 Quantifizierung festgelegt wird.By a "fuzzy" comparison, the amplitude uncertainty of the spectral data and / or normalization can be compensated during the quantification, the tolerance or tolerance band being determined, for example, by the average amplitude uncertainty and / or the accuracy of the quantification.
Sind die Daten im Bereich von Rauschen 126 oder in einem nicht zuordenbaren Bereich kann das Ergebnis bei den weiter folgenden Berechnungen ignoriert oder die Datenaufnahme mit neuer Systemabstimmung wiederholt werden. Sind die Daten im Bereich des Sensors 122 kann von einer nicht ausreichenden Ankopplung des Prüfobjekts an die Adaptionsfläche ausgegangen werden. Dem 35 Benutzer kann eine entsprechende Signalisierung gegeben oder die Datenaufnahme mit neuer Einstellung wiederholt werden.If the data is in the range of noise 126 or in a non-assignable range, the result can be ignored in the further calculations or the data acquisition can be repeated with new system tuning. If the data in the region of the sensor 122 can be assumed to be insufficient coupling of the test object to the adaptation surface. The user can be given a corresponding signaling or the data recording can be repeated with a new setting.
Damit die Anzahl der aufwendigen Fließkommaberechnungen reduziert wird, kann dieTo reduce the number of complex floating-point calculations, the
Kartendarstellung, vorzugsweise elektronisch gerastert, in Tabellenform, z.B. in eine Datenbank, abgespeichert und die entsprechenden Parameter mittels der Zuordnung Parameter - Region bzw.Map display, preferably electronically screened, in tabular form, e.g. stored in a database and the corresponding parameters by means of the assignment parameter - region or
40 Bereich einer Region quantifiziert werden. Das Auslesen der Parameter erfolgt durch den zugehörigen Index, beispielsweise durch die spektrale Steigung bzw. Amplitude, der Daten.40 area of a region can be quantified. The parameters are read out by the associated index, for example by the spectral slope or amplitude of the data.
Alternativ können die Informationen der Karte durch ein Korrelationsalgorithmus, Flächenschwerpunktmethoden, Fuzzy-Logic, selbstorganisierende oder andere Neuronale Netze ausgewertet bzw. quantifiziert werden.Alternatively, the information of the map may be determined by a correlation algorithm, Centroid methods, fuzzy logic, self-organizing or other neural networks are evaluated or quantified.
Durch die Kalibrierung und/oder Normierung der Systemübertragungsfunktion, kann die Auswertung vereinfacht werden, wobei der Bereich des Sensors 122, beispielsweise auf die spektralen Amplitude eins und die spektrale Steigung Null, normiert wird.By the calibration and / or normalization of the system transfer function, the evaluation can be simplified, wherein the range of the sensor 122, for example, the spectral amplitude of one and the spectral slope zero, normalized.
Fig. 10 zeigt in schematisierter Blockdarstellung eine Ausführungsform eines durch die Bestimmung der Echtheit der individual-typischen Merkmale erweiterten Erkennungssystems zur Identifikation eines Prüfobjekts, insbesondere zur Identifikation der individual-typischen Merkmale eines menschlichen Fingers. Die Realisierung des Erkennungssystems kann durch diskreten Aufbau, Modulbauweise oder durch Mikrointegration, beispielsweise in Kartenform, erfolgen und durch optionale Komponenten ergänzt werden.10 shows, in a schematic block diagram, an embodiment of a recognition system extended by determining the authenticity of the individual-typical features for identifying a test object, in particular for identifying the individual-typical features of a human finger. The realization of the recognition system can be done by discrete structure, modular design or by microintegration, for example in card form, and be supplemented by optional components.
Der sensorische Teil des Erkennungssystem besteht aus dem beispielsweise matrixartig angeordneten Sensor-Array 130 mit den Merkmalsensoren 91 und Parametersensoren 92. Die Dimension der Auflagefläche 102 ist so ausgestaltet, dass wenigstens eine Prüfobjekt 100, beispielsweise eine Fingerkuppe, in etwa vollflächig erfasst werden kann.The sensory part of the recognition system consists of the sensor array 130, which is arranged, for example, like a matrix, with the feature sensors 91 and parameter sensors 92. The dimension of the support surface 102 is designed so that at least one test object 100, for example a fingertip, can be detected approximately over the whole area.
Die Merkmalsensoren 91 werden durch Generatoren 131 zum Aussenden von Wellen oder statischen/dynamischen Felder in wenigstens einem Messzyklus angesteuert. Die Parametersensoren 92 werden durch Generatoren 132 zum Aussenden von Wellen oder statischen/dynamischen Felder angesteuert. Durch den Block Verstärker, Datenmultiplexer, Quantifizierung 133 werden die Messdaten verstärkt, quantifiziert bzw. digitalisiert und zu den Verarbeitungsalgorithmen geführt.The feature sensors 91 are driven by generators 131 for transmitting waves or static / dynamic fields in at least one measurement cycle. The parameter sensors 92 are driven by generators 132 for transmitting waves or static / dynamic fields. Through the block amplifier, data multiplexer, quantification 133 the measurement data are amplified, quantified or digitized and fed to the processing algorithms.
In einer Alternativen bifunktionalen Sensorkonfiguration können die Parametersensoren 92 zur Merkmalerfassung genutzt werden, wodurch die sich ergebenden Lücken in der Anordnung der Merkmalsensoren 91 geschlossen werden. Zur Umschaltung der Sensoren ist der Umschalter 134 vorgesehen. Um Daten für Merkmale und Parameter zu erfassen werden die Parametersensoren 92 mit erweiterten Eigenschaften, z.B. Frequenzbereich bzw. Bandbreite, Auflösung und/oder Empfindlichkeit ausgestattet. Die Merkmalsensoren werden ohne diese Erweiterung ausgeführt und können dadurch mit preiswerten Methoden bzw. mit hoher Packungsdichte gefertigt werden.In an alternative bifunctional sensor configuration, the parameter sensors 92 may be utilized for feature detection, thereby closing the resulting gaps in the array of feature sensors 91. To switch the sensors, the switch 134 is provided. To acquire data for features and parameters, the parameter sensors 92 with extended properties, e.g. Frequency range or bandwidth, resolution and / or sensitivity equipped. The feature sensors are executed without this extension and can be manufactured using inexpensive methods or with a high packing density.
Die Sensorsteuerung 135 steuert den Ablauf der Dateneraufnahme des Sensor-Arrays 130 mit den integrierten Merkmalsensoren 91 und Parametersensoren 92, sowie den zugehörigenThe sensor controller 135 controls the sequence of the data acquisition of the sensor array 130 with the integrated feature sensors 91 and parameter sensors 92, and the associated
Schaltungen. Dies erfolgt entsprechend dem jeweiligen akustischen, kapazitiven, optischen oder akkustooptischen Sensorprinzips. Die Daten und Systemsteuerung 136 steuert die Datenerfassung bzw. Datenverteilung des Erkennungssystems.Circuits. This is done according to the respective acoustic, capacitive, optical or acousto-optical sensor principle. The data and system controller 136 controls the data acquisition of the recognition system.
Mit dem Interface 137 werden Transaktionen zu anderen Einheiten eines Systems, beispielsweise ein Terminal, ermöglicht. Das Interface kann beispielsweise als USB, Parallel-Port, RS-232, LAN, WAN, Modem, Video, Blue-Tooth oder dergleichen ausgeführt sein.The interface 137 allows transactions to other units of a system, such as a terminal. The interface can be implemented, for example, as a USB, parallel port, RS-232, LAN, WAN, modem, video, blue-tooth or the like.
Mit der optionalen Schaltung Power Management 138 können, beispielsweise bei Batteriebetrieb des Erkennungssystems, die Merkmalsensoren 91, Parametersensoren 92 und/oder die nicht benötigten Auswerteschaltungen abgeschaltet werden (Stand-by). Dadurch kann bei Implementation in mobile Datenträger, beispielsweise Bankkarten oder Ausweise, Energie eingespart werden. Um bei Auflage eines Prüfobjekts das System in den Betriebszustand zu bringen, werden die Parametersensoren und/oder die Merkmalsensoren und deren Auswerteschaltungen für kurze Zeit eingeschaltet. Bei der Erfassung von prüfobjektspezifischen Parameter, kann die Parameterauswertung und Echtheitsbestimmung gestartet werden.With the optional power management circuit 138, for example, during battery operation of the detection system, the feature sensors 91, parameter sensors 92 and / or the evaluation circuits not required can be switched off (stand-by). As a result, when implemented in mobile data carriers, such as bank cards or ID cards, energy can be saved. In order to bring the system into operating condition when a test object is applied, the Parameter sensors and / or the feature sensors and their evaluation circuits for a short time turned on. When acquiring test object-specific parameters, the parameter evaluation and authenticity determination can be started.
Durch die Schaltungen und Speicher für die Merkmalerkennung 139 werden die Prüfobjekte identifiziert. Hardwareseitig können Signalprozessoren, beispielsweise DSP - Digitale-The feature recognition circuits 139 and memories identify the inspection objects. On the hardware side, signal processors, such as DSP - Digital
Signalprozessoren, ASP - Analoge-Signalprozessoren, analoge Rechenschaltungen, beispielsweiseSignal processors, ASP - analogue signal processors, analogue computing circuits, for example
CCD (charge coupled device - Ladungsgekoppelte Bauteile) oder dergleichen verwendet werden.CCD (Charge Coupled Device) or the like may be used.
Durch die erfindungsgemäße Systemkonfiguration können softwareseitig herkömmlicheThe system configuration according to the invention allows the software to be replaced by conventional ones
Minuzienerkennungalgorithmen oder dergleichen anwendet werden. Alternativ kann die Identifikation durch ein Zentralrechner erfolgen, dazu werden die erfassten Daten des Prüfobjekts mittels desMinuzienerkennungalgorithmen or the like are applied. Alternatively, the identification can be carried out by a central computer, to the captured data of the test object by means of the
Interface 137 übertragen.Transfer interface 137.
Die Merkmale von wenigstens einem Objekt und/oder der Sensoren werden im Merkmalspeicher 140, beispielsweise dauerhaft, gespeichert. Im Sinne der Identifizierung ist das Sensor-Array 130 mit den Systemtoleranzen, z.B. Fertigungstoleranzen, selbst als Merkmalträger zu verstehen und kann deshalb als ein identifizierbares Objekt betrachtet werden. Durch die Identifikation der Merkmale der Sensoren können Manipulationen an den Sensorsystem bzw. Erkennungssystem verhindert werden. Der Merkmalspeicher 140 kann alternativ als ein mobiles Speichermodul, beispielsweise Smart- Card, ausgeführt sein, wobei die Daten über das Interface 137 ausgetauscht werden können.The features of at least one object and / or the sensors are stored in the feature memory 140, for example permanently. For purposes of identification, the sensor array 130 is compatible with the system tolerances, e.g. Manufacturing tolerances, to understand itself as a feature carrier and can therefore be considered as an identifiable object. By identifying the characteristics of the sensors, manipulations to the sensor system or detection system can be prevented. The feature memory 140 may alternatively be implemented as a mobile memory module, for example a smart card, wherein the data can be exchanged via the interface 137.
Die Schaltungen und Speicher der Merkmalerkennung 139 und/oder der Merkmalspeicher 140 können in einem separaten Teil eines anderen Systems ausgelagert sein. Der Zugriff, beispielsweise auf die Sensordaten, erfolgt in diesem Fall mit Hilfe des Interface 137.The circuits and memories of the feature recognition 139 and / or the feature memories 140 may be paged out in a separate part of another system. The access, for example to the sensor data, takes place in this case with the aid of the interface 137.
Durch die Auswerteeinheit 141 werden aus den erfassten Sensordaten Parameter desBy the evaluation unit 141 are from the detected sensor data parameters of
Prüfobjekts und/oder der Auflagefläche ermittelt. Zur Vereinfachung der Auswertung der Parameter des Prüfobjekts Finger kann ein Hautmodell (108) vorgesehen sein. Eine Tiefenselektion (108) kann durch die Auswerteeinheit 141, Sensorsteuerung 135, Generatoren 131 und Quantifizierung 133 realisiert werden.Test object and / or the bearing surface determined. To simplify the evaluation of the parameters of the test object finger, a skin model (108) may be provided. A depth selection (108) can be realized by the evaluation unit 141, sensor control 135, generators 131 and quantification 133.
Durch die Schaltungen und Algorithmen der Gütemerkmale 142 wird die Güte derBy the circuits and algorithms of the quality features 142, the quality of the
Parameterermittlung bzw. die Güte der Erkennung festgestellt und die Ergebnisse derParameter determination or the quality of detection detected and the results of
Gütebestimmung zum Optimieren weiterer, insbesondere sich wiederholender Detektionsschritte, Auswerteschritte und/oder Erkennungsschritte angewendet, wobei eine Begrenzung derQuality determination for optimizing further, in particular repetitive detection steps, evaluation steps and / or recognition steps applied, wherein a limitation of
Wiederholungen vorgesehen ist.Repetitions is provided.
Im Parameterspeicher 143 werden Werte, Wertebereiche, Kalibrierdaten, Zuordnungen (Mapping), physiologische/physikalische Parameter und/oder Referenzinformationen der Parameterauswertung gespeichert. Um die Daten der Kalibrierung oder dergleichen, beispielsweise nach der Fertigung einzuspeichern, ist ein entsprechendes Interface, beispielsweise Interface 137, vorgesehen. Der Parameterspeicher 143 stellt eine Erweiterung des Speichers für physiologische/physikalische Parameter (23) dar.In the parameter memory 143, values, value ranges, calibration data, assignments (mapping), physiological / physical parameters and / or reference information of the parameter evaluation are stored. In order to store the data of the calibration or the like, for example after the production, a corresponding interface, for example interface 137, is provided. The parameter memory 143 represents an extension of the memory for physiological / physical parameters (23).
Die Modifikation 144 stellt die statischen und/oder dynamischen Parameter der Merkmalsensoren, beispielsweise Frequenz, Phasenwinkel, Amplitude, Verzögerungszeit oder dergleichen, entsprechend dem Messverfahren bzw. Sensorprinzips ein.The modification 144 sets the static and / or dynamic parameters of the feature sensors, such as frequency, phase angle, amplitude, delay time or the like, according to the measurement method or sensor principle.
Durch den optionalen Kryptoprozessor 145 können mittels Verschlüsselung Daten, interne Datenströme, die Datenübertragung zu weiteren Anwendungen, Prozesse, Prozeduren, Algorithmen und/oder Schaltungen gesichert und/oder Sitzungsschlüssel generiert werden. Dadurch kann das Analysieren der Daten und Methoden des Erkennungssystems durch Angreifer verhindert werden. Zur Erzeugung unabhängige Schlüssel bzw. Zufallszahlen können die Informationen der Datenerfassung, beispielsweise der Parametermessung, in analoger und/oder digitaler Form als Eingangswerte genutzt werden.Through the optional crypto processor 145, data, internal, can be encrypted Data streams, the data transmission to other applications, processes, procedures, algorithms and / or circuits secured and / or session keys are generated. This can prevent attackers from analyzing the data and methods of the detection system. For generating independent keys or random numbers, the information of the data acquisition, for example the parameter measurement, can be used in analog and / or digital form as input values.
Mit dem Block Echtheitsbestimmung der individual-typischen Merkmale 146 ist die Echtheitsbestimmung bzw. Lebenderkennung bzw. des Prüfobjekts 100 nach wenigstens einer Alternative der erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere nach Fig. 5 und Fig. 6, vorgesehen. Dadurch kann festgestellt werden ob eine Finger-Nachbildung auf der Auflagefläche aufliegt bzw. Rückstände auf der Auflagefläche vorhanden sind und diese von weiteren Erkennungprozeduren ausgeschlossen werden, wodurch die individual-typischen Merkmale des Prüfobjekts vor Fälschung geschützt werden.With the block authenticity determination of the individual-typical features 146, the authenticity determination or living recognition or the test object 100 according to at least one alternative of the inventive method, in particular according to FIGS. 5 and 6, is provided. As a result, it can be determined whether a finger imitation rests on the support surface or residues on the support surface are present and these are excluded from further detection procedures, whereby the individual-typical features of the test object are protected against counterfeiting.
Durch die optionale Zulassungstoleranzadaption 147 wird die Zulassungstoleranz der Merkmalerkennung mit Hilfe wenigstens eines Gütemerkmals, variabel an die Qualität der Datenerfassung der Parametersensoren 92 und/oder Merkmalsensoren 91 adaptiert. Dadurch wird, entsprechend der Qualität der Datenerfassung, eine optimale Erkennungssicherheit erreicht.The optional tolerance tolerance adaptation 147 adapts the approval tolerance of the feature recognition by means of at least one quality feature to the quality of the data acquisition of the parameter sensors 92 and / or feature sensors 91 variably. Thus, according to the quality of the data acquisition, an optimal recognition reliability is achieved.
Der Selbsttest bzw. Selbstdiagnose 148 überprüft die Systemkomponenten auf Funktionsfähigkeit und wird, insbesondere nach dem Einschalten der Betriebsspannung, in zeitlich regelmäßigen Abständen und/oder nach dem Ändern eines Betriebsmodus, beispielsweise von Stand-by in Aufnahmemodus, durchgeführt. Dadurch kann die Funktion des Erkennungssystems gesichert und/oder Fehlmessungen in Folge eines Defekts verhindert werden. Die Parametersensoren 92 und die Merkmalsensoren 91 können, beispielsweise durch Messung des Frequenzgangs und/oder des spektralen Verhaltens, geprüft werden, wobei defekte Sensoren, beispielsweise in Folge eines Bruch der Auflagefläche, durch den charakteristisch veränderten Frequenzgang detektiert werden können. Ein eventuelle Fehlerdiagnose kann dem Benutzer und/oder einem Zentralrechner mitgeteilt und/oder das System gesperrt werden.The self-test or self-diagnosis 148 checks the system components for operability and, in particular after switching on the operating voltage, at regular intervals and / or after changing an operating mode, for example, from stand-by in recording mode performed. As a result, the function of the recognition system can be secured and / or incorrect measurements as a consequence of a defect can be prevented. The parameter sensors 92 and the feature sensors 91 can be checked, for example, by measuring the frequency response and / or the spectral behavior, with defective sensors, for example, as a result of breakage of the support surface, can be detected by the characteristic changed frequency response. A possible fault diagnosis can be communicated to the user and / or a central computer and / or the system can be blocked.
Um die Einsatzzeit des Systems zu erhöhen, kann die Oberfläche der Parametersensoren 92, Merkmalsensoren 91 und/oder die Auflagefläche des Prüfobjekts 102 kratzfest bzw. bruchfest ausgebildet werden. Kratz- und/oder bruchfeste Schichten können beispielsweise durch die Methoden der Nanotechnik aufgetragen werden. In order to increase the operating time of the system, the surface of the parameter sensors 92, feature sensors 91 and / or the bearing surface of the test object 102 can be formed scratch-resistant or break-resistant. Scratch-resistant and / or fracture-resistant layers can be applied, for example, by the methods of nanotechnology.

Claims

Patentansprücheclaims
1. Verfahren zur Echtheitsbestimmung der individual-typischen Merkmale von Prüfobjekten und/oder zur Lebenderkennung von Prüfpersonen bei der Identifikation und/oder Verifikation dieser Merkmale, insbesondere zum Determinieren von Falsifikaten, Nachbildungen oder Rückständen auf der Auflagefläche bei der Auswertung von Merkmalen der Fingerkuppen, gekennzeichnet durch,1. A method for determining the authenticity of the individual-typical features of test objects and / or for the life detection of test persons in the identification and / or verification of these features, in particular for determining falsifications, replicas or residues on the support surface in the evaluation of features of the fingertips characterized by,
(a) die Detektion von wenigstens einem interdependenten physikalischen und/oder physiologischen Parameter und/oder Parmeteränderung des Prüfobjekts (100) und/oder der(a) the detection of at least one interdependent physical and / or physiological parameter and / or parameter change of the test object (100) and / or the
Auflagefläche (102), wobei ein interdependenter Parameter aus wenigstens einem grundlegenden und/oder generierenden und wenigstens einem dependenten Parameter besteht,Bearing surface (102), wherein an interdependent parameter consists of at least one basic and / or generating and at least one dependent parameter,
(b) die Bildung von wenigstens einer Wechselbeziehung dieser interdependenten Parameter, und(b) the formation of at least one correlation of these interdependent parameters, and
(c) die Auswertung wenigstens einer Wechselbeziehung.(c) the evaluation of at least one correlation.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die grundlegenden und/oder generierenden Parameter aus wenigstens einem Textur-, Schicht- und/oder Strukturparameter von wenigstens einer latenten grundlegenden und/oder generierenden Schicht und/oder Raumstruktur gebildet wird und/oder die dependenten Parameter von wenigstens einem Textur-, Schicht- und/oder Strukturparameter von wenigstens einer dependenten Schicht und/oder Raumstruktur des Prüfobjekts (100), insbesondere von einer das Prüfobjekt äußerlich abschließenden Schicht, Hülle und/oder Raumstruktur, gebildet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the basic and / or generating parameters from at least one texture, layer and / or structure parameter of at least one latent basic and / or generating layer and / or spatial structure is formed and / or the dependent parameter of at least one texture, layer and / or structure parameter of at least one dependent layer and / or spatial structure of the test object (100), in particular of a test object externally final layer, shell and / or space structure is formed.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet durch,3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized by,
(a) die Bestimmung von wenigstens einem grundlegenden und/oder generierenden Attribut aus einem oder mehreren interdependenten Parameter des Prüfobjekts (100) und/oder einem oder mehreren interdependenten Parameter der Auflagefläche (102),(a) the determination of at least one basic and / or generating attribute from one or more interdependent parameters of the test object (100) and / or one or more interdependent parameters of the support surface (102),
(b) die Bestimmung von wenigstens einem dependenten Attribut aus einem oder mehreren interdependenten Parameter des Prüfobjekts und/oder einem oder mehreren interdependenten Parameter der Auflagefläche, (c) die Bildung von wenigstens einer Wechselbeziehung von wenigstens einem grundlegenden und/oder generierenden Attribut zu wenigstens einem dependenten Attribut, und(b) determining at least one dependent attribute from one or more interdependent parameters of the test object and / or one or more interdependent parameters of the bearing surface, (c) forming at least one correlation of at least one basic and / or generating attribute with at least one dependent attribute, and
(d) die Auswertung wenigstens einer Wechselbeziehung dieser Attribute.(d) the evaluation of at least one correlation of these attributes.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein interdependenter Parameter und wenigstens ein skalarer Parameter zu einem Attribut zusammengefasst wird.4. The method according to claim 3, characterized in that at least one interdependent parameter and at least one scalar parameter is combined into one attribute.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Attribut aus Textur-, Schicht-, Struktur- und/oder Raumstrukturparameter und Feuchtigkeitsparameter, Auflagedruckparameter, Leitfähigkeitsparameter und/oder5. The method according to any one of claims 3 to 4, characterized in that at least one attribute of texture, layer, structure and / or spatial structure parameters and moisture parameters, contact pressure parameters, conductivity parameters and / or
Impedanzparameter des Prüfobjekts (100) und/oder der Auflagefläche (102) gebildet und/oder ausgewertet wird.Impedance parameter of the test object (100) and / or the support surface (102) formed and / or is evaluated.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei überwiegender oder einer gewählten prozentualen Übereinstimmung wenigstens einer 5 Wechselbeziehung der Attribute und/oder der interdependenten Parameter dem Prüfobjekt (100) ein positives Prozedurergebnis zugeordnet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at predominant or a selected percentage match of at least one correlation of the attributes and / or the interdependent parameters the test object (100) is assigned a positive procedure result.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlender oder unzureichender Wechselbeziehung der Attribute und/oder 0 interdependenten Parameter dem Prüfobjekt (100) und/oder Auflagefläche (102) bei deren Identifikation ein negatives Prozedurergebnis zugeordnet wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that in the absence or insufficient correlation of the attributes and / or 0 interdependent parameters the test object (100) and / or support surface (102) is assigned a negative result of the procedure when they are identified.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem positiven Prozedurergebnis, insbesondere bei der Bestimmung der Echtheit von 5 Merkmalen, wenigstens ein individual-typisches Merkmal aufgenommen und ausgewertet wird und/oder bei einem negativen Prozedurergebnis das Prüfobjekt (100) von der Identifizierung ausgeschlossen und/oder zurückgewiesen wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that in a positive procedure result, in particular in the determination of the authenticity of 5 features, at least one individual-typical feature is recorded and evaluated and / or in a negative procedure result the test object ( 100) is excluded from the identification and / or rejected.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, 0 dass wenigstens ein Parameter, Attribut und/oder Wechselbeziehung durch Korrelationsalgorithmen, Vergleich mit Referenzen, Vergleich mit Funktionen oder Tabellen, Vergleich mit Kartendarstellungen, Regression, Histogramm-Auswertung, unscharfer Vergleich, Fuzzy-Logik, Neuronale Netze, Prinzip der kleinsten Quadrate, Vergleich der spektralen Steigung und spektralen Amplitude von den die Parameter, die Attribute und/oder die Wechselbeziehung 5 wiedergebenden Messdaten oder Kombinationen davon geschaffen wird. 10.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Attribut und/oder Wechselbeziehung von interdependenten Parameter aus den die Parameter wiedergebenden Messsignale gebildet und/oder ausgewertet wird.9. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one parameter, attribute and / or correlation by correlation algorithms, comparison with references, comparison with functions or tables, comparison with map representations, regression, histogram evaluation, fuzzy comparison , Fuzzy logic, neural networks, least squares principle, comparison of the spectral slope and spectral amplitude from which the parameters, attributes and / or interrelationship 5 reproducing measurement data or combinations thereof are created. 10.A method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that at least one attribute and / or correlation of interdependent parameters from the parameters reproducing the parameters measurement signals is formed and / or evaluated.
30 11.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung von Parameter, Attributen und/oder Wechselbeziehungen wenigstens ein axiales, laterales und/oder vorzugsweise dreidimensionales Raster auf das Prüfobjekt oder Prüfstelle gelegt wird, wobei die aufzunehmenden Daten vorzugsweise räumlich und/oder zeitlich 5 bezüglich des Rasters quantifiziert werden. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass physikalische und/oder physiologische Parameter, Attribute und/oder Wechselbeziehungen genutzt werden, die sich während der Detektion nicht signifikant verändern.11 11.Verfahren according to one of claims 1 to 10, characterized in that for the evaluation of parameters, attributes and / or interactions at least one axial, lateral and / or preferably three-dimensional grid is placed on the test object or test site, wherein the data to be recorded preferably spatially and / or temporally 5 are quantified with respect to the grid. 12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that physical and / or physiological parameters, attributes and / or correlations are used, which do not change significantly during the detection.
40 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion und/oder Auswertung vom genetischen Code angelegten Hautschichten und/oder Hautgrenzschichten, vorzugsweise der Epidermis (1), Dermis (3) und/oder Region zwischen Epidermis (1) und Dermis (3), insbesondere die Region der Stratum-Papillare (4) und/oder die Region der Stratum-Retikulare und/oder die Region der Epithelschichten, vorgesehen ist.40 13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the detection and / or evaluation of skin layers and / or skin boundary layers applied by the genetic code, preferably of the epidermis (1), dermis (3) and / or region between epidermis (1) and dermis (3), in particular the region of the stratum papillars (4) and / or the region of the stratum reticular and / or the region of the epithelial layers.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Detektion und/oder Auswertung einer Größe und/oder eines Ergebnisses abhängig von Wert einer anderen Größe und/oder Ergebnisses wenigstens in einem weiteren Durchgang wiederholt wird, wobei eine Begrenzung der Wiederholungen vorgesehen ist.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that at least one detection and / or evaluation of a size and / or a result is repeated depending on the value of another size and / or result in at least one further passage, wherein a limitation the repetitions is provided.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein physikalischer und/oder physiologischer Parameter und/oder Attribut und/oder Wechselbeziehung: (a) aus der Charakteristik, Morphologie, Physik, Physiologie und/oder Biologie von biologischen Matrizen, insbesondere Haut, Hautschichten, Hautgrenzschichten, Hautstrukturen, und/oder merkmaltragende biologische Matrizen, insbesondere quasiperiodische Strukturen und/oder Textur der Haut der Fingerbeere,15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that at least one physical and / or physiological parameter and / or attribute and / or correlation: (a) from the characteristics, morphology, physics, physiology and / or biology of biological Matrices, in particular skin, skin layers, skin boundary layers, skin structures, and / or feature-bearing biological matrices, in particular quasiperiodic structures and / or texture of the skin of the fingertip,
(b) und/oder aus dem Bereich von mikroskopischen Zellen oder Zellverbänden, vorzugsweise der Keratinisierung und/oder der Lipidierung von Haut bis zu makroskopischen Schichten und/oder Grenzschichten und/oder Strukturen gebildet und ausgewertet wird,(b) and / or from the range of microscopic cells or cell aggregates, preferably the keratinization and / or the lipidation of skin to macroscopic layers and / or boundary layers and / or structures is formed and evaluated,
(c) oder aus der Charakteristik, Morphologie, Physik, Physiologie und/oder Biologie wenigstens einer dependenten Hautschicht, Hautgrenzschicht und/oder Hautstruktur, insbesondere von der äußeren Papillarstruktur, vorzugsweise Papillarlinien/Hautleisten, und/oder wenigstens einer tieferen generierenden Hautschicht, Hautgrenzschicht und/oder Hautstruktur, insbesondere von der inneren Papillarstruktur, vorzugsweise Stratum-Papillare, gebildet und ausgewertet wird,(c) or from the characteristic, morphology, physics, physiology and / or biology of at least one dependent skin layer, skin boundary layer and / or skin structure, in particular of the outer papillary structure, preferably papillary lines / skin strips, and / or at least one deeper generating skin layer, skin boundary layer and / or skin structure, in particular of the inner papillary structure, preferably stratum papillare, is formed and evaluated,
(d) oder aus der Charakteristik und/oder Rasterung der Schweißporen der Haut, insbesondere der in deren spiralförmigen Bereich hervorgerufene Abweichung, Unregelmäßigkeit und/oder Diskontinuität in den Hautschichten, gebildet und ausgewertet wird, wobei das Raster der(d) or from the characteristic and / or rastering of the sweat pores of the skin, in particular the deviation, irregularity and / or discontinuity in the skin layers caused in its spiral area, is formed and evaluated
Schweißporen insbesondere als Referenz für Detektionen und/oder Auswertungen, vorzugsweise zur Bestimmung des Scheitelpunkt einer Hautleiste und/oder Bestimmung der absoluten und/oder relativen Detektionstiefe dient,Welding pores in particular serves as reference for detections and / or evaluations, preferably for determining the vertex of a skin strip and / or determination of the absolute and / or relative depth of detection,
(e) oder aus dem Raum/Zwischenraum zwischen Prüfobjekt (100) und Auflagefläche (102) gebildet und ausgewertet wird,(e) or is formed and evaluated from the space / gap between test object (100) and support surface (102),
(f) oder aus der Blutzirkulation in den Kapillaren der Haut, insbesondere der Veränderung an Gewebe der Haut, Zellen und/oder Zellverbänden aufgrund von Ischämie gebildet und ausgewertet wird,(f) or is formed and evaluated from the blood circulation in the capillaries of the skin, in particular the change to tissue of the skin, cells and / or cell aggregates due to ischemia,
(g) oder aus der Charakteristik, Morphologie und/oder Physik von kondensierter Materie, insbesondere Dokumenten, Datenträgern, Ausweisen gebildet und ausgewertet wird.(g) or from the characteristics, morphology and / or physics of condensed matter, in particular documents, data carriers, identity cards is formed and evaluated.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfobjekt (100) und/oder die Auflagefläche (102) durch Strahlung mit Welleneigenschaften, vorzugsweise Ultraschallstrahlung und/oder elektromagnetische Strahlung, bestrahlt wird, und dass die Reflektion, Absorption, Streuung, Beugung, Dispersion, Brechung oder Kombinationen davon detektiert und ausgewertet wird, wobei die Welleneigenschaften, 5 insbesondere die Wellenlänge, entsprechend den zu detektierenden Parameter gewählt wird. 17.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfobjekt (100) und/oder die Auflagefläche (102) durch Felder, vorzugsweise dynamische und/oder statische elektrische Felder beaufschlagt wird, wenigstens eine 0 Feldeigenschaft, insbesondere Feldstärke und/oder Polarisation und/oder Influenz und/oder16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized that the test object (100) and / or the bearing surface (102) is irradiated by radiation with wave properties, preferably ultrasonic radiation and / or electromagnetic radiation, and that the reflection, absorption, scattering, diffraction, dispersion, refraction or combinations thereof are detected and evaluated is, wherein the wave properties, 5 in particular the wavelength, is selected according to the parameters to be detected. 17.Verfahren according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the test object (100) and / or the bearing surface (102) is acted upon by fields, preferably dynamic and / or static electric fields, at least one 0 field property, in particular field strength and / or polarization and / or influence and / or
Depolarisation, und/oder Kapazität detektiert und ausgewertet wird. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sender/Generator zum Aussenden von Strahlung, und/oder Felder 5 vorgesehen ist und über eine gewählte Zeitdauer sendet, und dass wenigstens ein Detektor zur Erfassung von Strahlung, Weilen und/oder Felder vorgesehen ist und über eine gewählte Zeitdauer erfasst, wobei die Parameter der Sender und/oder Detektoren vorzugsweise Amplitude, Frequenz, Phase, Polarisation, Kohärenz, Sensitivität, Selektivität oder dergleichen einstellbar ist und/oder angepasst wird.Depolarization, and / or capacity is detected and evaluated. 18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that at least one transmitter / generator for emitting radiation, and / or fields 5 is provided and transmits over a selected period of time, and that at least one detector for detecting radiation, Weilen and / or fields is provided and detected over a selected period of time, wherein the parameters of the transmitter and / or detectors preferably amplitude, frequency, phase, polarization, coherence, sensitivity, selectivity or the like is adjustable and / or adjusted.
20 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Tiefenselektionsmittel, vorzugsweise Wellensteuerungsverfahren, Phasensteuerungsverfahren, Zeitanalyseverfahren, Geometrie von strahlenden und/oder empfangenden Flächen/Körper, Frequenz der einstrahlenden Energie oder Wellen, und/oder 5 konfokale Fokussierung vorgesehen ist, um Messsignale von einer bestimmten Tiefe des Prüfobjekts (100) und/oder Auflagefläche (102) zu erfassen und/oder Messsignale in eine bestimmte Tiefe zu senden, wobei die Tiefe gewählt wird. 2O.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, 0 dass bei der Detektion von physikalischen und/oder physiologischen Parameter:19. Method according to claim 1, characterized in that at least one depth selection means, preferably wave control method, phase control method, time analysis method, geometry of radiating and / or receiving surfaces / body, frequency of the incident energy or waves, and / or confocal Focusing is provided to detect measurement signals from a certain depth of the test object (100) and / or support surface (102) and / or send measurement signals to a certain depth, wherein the depth is selected. 2O.Verfahren according to any one of claims 1 to 19, characterized in that 0 in the detection of physical and / or physiological parameters:
(a) wenigstens ein gesendetes Signal in der Frequenz und/oder Amplitude zeitlich geändert wird und die durch das Prüfobjekt (100) und/oder Auflagefläche (102) modulierte Frequenz und/oder modulierte Amplitude, vorzugsweise die modulierte Frequenzverschiebung zwischen den gesendeten und detektierten Signalen ausgewertet wird,(A) at least one transmitted signal in the frequency and / or amplitude is changed over time and the modulated by the test object (100) and / or support surface (102) frequency and / or modulated amplitude, preferably the modulated frequency shift between the transmitted and detected signals is evaluated,
35 (b) und/oder aus einem detektiertem Signal die Hochfrequenzanteile, vorzugsweise durch einen Detektor mit Tiefpassfilterung herausgefiltert werden, die daraus resultierende Hüllkurve differenziert und/oder hochpassgefiltert wird, (c) und/oder Vielfachstreuung des Prüfobjekts (100) und/oder der Auflagefläche (102) detektiert wird und die Detektion entlang eines, vorzugsweise vielfach streuenden Weges erfolgt, 40 (d) und/oder kohärente oder niederkohärente Wellen in das Prüfobjekt (100) und/oder die Auflagefläche (102) gesendet werden und das Interferenzsignal der Objektwellen und Referenzwellen in bestimmten Messpfaden durch wenigstens ein Detektor erfasst und ausgewertet wird. 21.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet,(B) and / or from a detected signal, the high-frequency components, preferably filtered by a detector with low-pass filtering, the resulting envelope is differentiated and / or high-pass filtered, (c) and / or multiple scattering of the test object (100) and / or the Support surface (102) is detected and the detection along a, preferably multiple scattering path, 40 (d) and / or coherent or low-coherence waves in the test object (100) and / or the support surface (102) are sent and the interference signal of the object waves and Reference waves in certain measurement paths is detected and evaluated by at least one detector. 21.A method according to one of claims 1 to 20, characterized
5 dass die detektierten Signale des Prüfobjekts (100) und/oder Auflagefläche (102), vorzugsweise durch eine FFT oder FHT, in spektrale Signale transformiert werden und die jeweils verschiedenen spektralen Signale die unterschiedlichen Parameter des Prüfobjekts und/oder Auflagefläche wiedergeben und ausgewertet werden. 22.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, 0 dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer Prüfstelle des Prüfobjekts (100) und/oder der Auflagefläche (102) der frequenzabhängige Streu- und/oder Rückstreukoffizent, insbesondere der keratin-typische Rückstreukoffizent von biologischen Matrizen und/oder Haut/Hautschichten detektiert und/oder ausgewertet wird.5 that the detected signals of the test object (100) and / or bearing surface (102), preferably by an FFT or FHT, are transformed into spectral signals and the respective different spectral signals reproduce and evaluate the different parameters of the test object and / or bearing surface. 22.Verfahren according to one of claims 1 to 21, 0, characterized in that at least one test site of the test object (100) and / or the support surface (102) of the frequency-dependent scattering and / or Rückstreukoffizent, in particular the keratin-typical Rückstreukoffizent of biological Matrices and / or skin / skin layers detected and / or evaluated.
15 23.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender und/oder Detektoren von Signalen als elektroakustische Wandler, vorzugsweise als Ultraschallwandler aus piezoelektrischen Keramiken, piezoelektrischen Folien und/oder piezoelektrischen Halbleiter ausgeführt sind, wobei die Wandler gleichzeitig oder zeitlich versetzt 0 als Sender und/oder Detektoren verwendet werden. 24.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung von physikalischen und/oder physiologischen Parameter:15 23.A method according to one of claims 1 to 22, characterized in that the transmitters and / or detectors of signals as electroacoustic transducers, preferably as ultrasonic transducers of piezoelectric ceramics, piezoelectric films and / or piezoelectric semiconductors are executed, wherein the transducers simultaneously or offset in time 0 are used as transmitters and / or detectors. 24.A method according to any one of claims 1 to 23, characterized in that in the evaluation of physical and / or physiological parameters:
(a) aus einem detektiertem Signal wenigstens ein zeitlich gewähltes Intervall gebildet wird, die 5 Informationen des Intervalls spektral transformiert werden und die spektrale Steigung und/oder die spektrale Amplitude aus wenigstens einem spektralen Intervall gebildet und ausgewertet wird,(a) at least one time-selected interval is formed from a detected signal, the information of the interval is spectrally transformed and the spectral slope and / or the spectral amplitude are formed and evaluated from at least one spectral interval,
(b) alternativ aus den spektralen Signalen wenigstens eine Approximation, vorzugsweise eine lineare Regession in wenigstens einem gewähltem Intervall gebildet und ausgewertet wird, 0 wobei die spektrale Steigung und/oder die spektrale Amplitude des jeweiligen Intervalls durch die Parameter der Regression wiedergeben wird,(b) alternatively, from the spectral signals at least one approximation, preferably a linear regression, is formed and evaluated in at least one selected interval, wherein the spectral slope and / or the spectral amplitude of the respective interval is represented by the parameters of the regression,
(c) alternativ die Dispersion der spektralen Steigung und/oder spektralen Amplitude in wenigstens einem gewählten Intervall, vorzugsweise als Funktion der Tiefe gebildet und ausgewertet wird.(c) alternatively, the dispersion of the spectral slope and / or spectral amplitude is formed and evaluated in at least one selected interval, preferably as a function of the depth.
25.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Parameter des Prüfobjekts (100) und/oder Auflagefläche (102):25.Verfahren according to one of claims 1 to 24, 5 characterized in that the evaluation of the parameters of the test object (100) and / or support surface (102):
(a) durch wenigstens ein Vergleich und/oder Korrelation mit Referenzinformationen vorgesehen ist, wobei die Referenzinformationen, vorzugsweise in Form von Klassifikationen und/oder Karten und/oder Tabellen und/oder Funktionen und/oder Regressionen und/oder Prinzip der 0 kleinsten Quadrate und/oder Histogrammen und/oder Messkurven gebildet werden,(a) is provided by at least one comparison and / or correlation with reference information, wherein the reference information, preferably in the form of classifications and / or maps and / or tables and / or functions and / or regressions and / or least squares principle and / or histograms and / or measurement curves are formed,
(b) und/oder wenigstens ein unscharfer Vergleich, insbesondere mittels Fuzzy-Logik oder Neuronale Netze, vorgesehen ist, (c) und/oder wenigstens ein Referenzmodell des Prüfobjekts (100) und/oder Auflagefläche (102) vorgesehen ist und Messdaten vorzugsweise Frequenz- oder Impulsfolgen des Prüfobjekts und/oder der Auflagefläche in das Referenzmodell eingepasst werden, wobei die gesuchten Parameter aus wenigstens einer gespeicherten Referenz entnommen werden. 26.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen des Prüfobjekts (100) und/oder der Auflagefläche (102), vorzugsweise spektrale Steigungen und/oder spektrale Amplituden:(b) and / or at least one fuzzy comparison, in particular by means of fuzzy logic or neural networks, is provided, (c) and / or at least one reference model of the test object (100) and / or bearing surface (102) is provided and measured data preferably frequency or pulse sequences of the test object and / or the support surface are fitted in the reference model, the sought parameters of at least one stored reference can be taken. 26.Verfahren according to one of claims 1 to 25, characterized in that information of the test object (100) and / or the support surface (102), preferably spectral slopes and / or spectral amplitudes:
(a) in wenigstens einer Klassifikation, vorzugsweise einer Karte gespeichert und ausgewertet werden, wobei Informationen, insbesondere spektrale Steigungen und spektrale Amplituden mit etwa gleichen physikalischen und/oder physiologischen Parameter zu wenigstens einer(a) be stored and evaluated in at least one classification, preferably a map, wherein information, in particular spectral slopes and spectral amplitudes with approximately the same physical and / or physiological parameters for at least one
Region (122-126) und/oder Mischregion (127a-127d) zusammengefasst und/oder Referenzen gebildet werden,Region (122-126) and / or mixing region (127a-127d) and / or references are formed,
(b) die jeweils verschiedenen Regionen die unterschiedlichen Parameter des Prüfobjekts und/oder Auflagefläche wiedergeben, und/oder(b) the respective different regions reflect the different parameters of the test object and / or contact surface, and / or
(c) wenigstens eine Diskriminierungfunktion vorgesehen ist, die aus spektralen Steigungen und/oder spektralen Amplituden und/oder Karten und/oder Regionen relative oder absolute Werte der Parameter des Prüfobjekts und/oder Auflagefläche erzeugt. 27.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gütemerkmal zum Festlegen wenigstens einer Systemgüte, vorzugsweise von Detektionsschritten und/oder Auswerteschritten vorgesehen und/oder ausgewertet wird, wobei wenigstens eine Eigenschaft und/oder Methode des Erkennungssystems durch wenigstens eine Auswertung eines Gütemerkmals auf veränderliche und/oder unbekannte Prüfobjektparameter eingestellt wird.(c) at least one discrimination function is provided which generates from spectral gradients and / or spectral amplitudes and / or maps and / or regions relative or absolute values of the parameters of the test object and / or bearing surface. 27.Verfahren according to one of claims 1 to 26, characterized in that at least one quality feature for determining at least one system quality, preferably provided by detection steps and / or evaluation steps and / or evaluated, wherein at least one property and / or method of the detection system by at least an evaluation of a quality feature is set to varying and / or unknown test object parameters.
28.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor für Parameter (92) und/oder Merkmale (91) bifunktional zur28.A method according to one of claims 1 to 27, characterized in that at least one sensor for parameters (92) and / or features (91) bifunctional to
Detektion genutzt wird und für die jeweilige Anwendung angepasste, vorzugsweise umschaltbare Detektionseigenschaften besitzt, wobei vorzugsweise die Parametersensoren zurDetection is used and for the particular application has adapted, preferably switchable detection properties, preferably the parameter sensors for
Merkmaldetektion vorgesehen sind. 29.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass durch wenigstens eine Information, Ergebnis und/oder Wirkung einer Detektion, Auswertung und/oder Wechselbeziehung der Parameter und/oder Attribute des Prüfobjekts (100) und/oder der Auflagefläche (102): (a) das Generieren von kryptologischer Schlüssel, vorzugsweise von Sitzungsschlüssel, und/oder zum Generieren von unabhängigen Werten, vorzugsweise von Zufallszahlen, (b) die Aufnahme von individual-typischen Merkmalen, (c) die Kommunikation mit anderen Systemkomponenten oder Benutzer, insbesondere eine Signalisierung auslöst, wobei die Signalisierung an ein Benutzer vorzugsweise optisch, akustisch, mechanisch, die Gefühle eines Menschen beeinflussend, mittels Piktogrammen oder Kombinationen davon ausgeführt ist,Feature detection are provided. 29.Method according to one of claims 1 to 28, characterized in that by at least one information, result and / or effect of a detection, evaluation and / or correlation of the parameters and / or attributes of the test object (100) and / or the bearing surface ( 102): (a) generating cryptographic keys, preferably session keys, and / or generating independent values, preferably random numbers, (b) the inclusion of individual-typical features, (c) communication with other system components or users , in particular triggers a signaling, wherein the signaling to a user is preferably optical, acoustic, mechanical, influencing the emotions of a person, carried out by means of pictograms or combinations thereof,
(d) das Wechseln eines energiesparenden Modus in ein Betriebsmodus, und/oder(d) changing an energy saving mode to an operating mode, and / or
(e) die Verschlüsselung von Informationen initiiert wird.(e) the encryption of information is initiated.
5 30.Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem oder mehreren vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor oder Sensorsystem zur Detektion von physikalischen und/oder physiologischen Parameter (92, 21), wenigstens eine logische und/oder physikalische 0 Auswerteeinheit (22, 141, 181, 183, 185, 188, 190) zur Auswertung der Parameter, wenigstens eine Einrichtung zur Detektion von individual-typischen Merkmalen (91, 10), wenigstens ein Interface (137) zur Übertragung und/oder Darstellung von Daten vorgesehen ist. 31.Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, 5 dass wenigstens ein Generator (131, 132), vorzugsweise Sinus-Generatoren, Burst-Generatoren, DDS-Generatoren und/oder Impuls-Generatoren und wenigstens eine Quantifizierung (133), vorzugsweise Synchrondemodulator, integrierende Messwandler (Dual-Slope), synchronisierte Verstärker (Lock-in Amplifier) und/oder A/D-Wandler vorgesehen ist, wobei die Generatoren und/oder die Quantifizierung in den jeweiligen Parameter einstellbar ausgeführt sind.5 30.Vorrichtung for performing the method according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one sensor or sensor system for the detection of physical and / or physiological parameters (92, 21), at least one logical and / or physical 0 evaluation unit (22 , 141, 181, 183, 185, 188, 190) for evaluating the parameters, at least one device for detecting individual-typical features (91, 10), at least one interface (137) for transmitting and / or displaying data is provided , 31.Vorrichtung according to claim 30, characterized in that at least one generator (131, 132), preferably sine generators, burst generators, DDS generators and / or pulse generators and at least one quantification (133), preferably synchronous demodulator, integrating transducer (dual slope), synchronized amplifier (lock-in amplifier) and / or A / D converter is provided, wherein the generators and / or the quantification are made adjustable in the respective parameters.
20 32.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (145), vorzugsweise ein Kryptoprozessor zur Verschlüsselung und/oder Entschlüsselung von Daten, Auswerteergebnisse, Teilergebnisse, Datenkanäle, Generieren von Zufallszahlen, Erzeugen und/oder Prüfen einer digitalen Signatur oder 5 dergleichen vorgesehen ist.20 32.Vorrichtung according to one of claims 30 to 31, characterized in that at least one means (145), preferably a crypto processor for encryption and / or decryption of data, evaluation results, partial results, data channels, generating random numbers, generating and / or testing a digital signature or the like is provided.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Speicher (140, 143, 186), vorzugsweise zur nichtflüchtigen Speicherung der Ergebnisse und/oder des zeitlichen Verlaufs der Ergebnisse und/oder Teilergebnisse des 0 Verfahrens, prüfobjektspezifischen Daten, systemspezifische Merkmale, Referenzen der individual-typischen Merkmale, Referenzen von physikalischen und/oder physiologischen Parameter und/oder deren Wechselbeziehungen, Referenzen von Gütemerkmalen, Referenzen der jeweiligen Sensorparameter, Referenzen von kryptologischen Verfahren, ausführbarer Maschinencode oder Kombinationen davon vorgesehen ist.33. Device according to one of claims 30 to 32, characterized in that at least one memory (140, 143, 186), preferably for non-volatile storage of the results and / or the time course of the results and / or partial results of the method 0, object-specific data , system-specific features, references of the individual-typical features, references of physical and / or physiological parameters and / or their interrelations, references of quality features, references of the respective sensor parameters, references of cryptological methods, executable machine code or combinations thereof.
35 34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Selbsttest (148) und/oder Selbstdiagnose zur Funktionsprüfung der Sensoren, elektronische Schaltungen, elektrischen Modulverbindungen, Speicher, Schnittstellen oder dergleichen vorgesehen ist, wobei vorzugsweise beim Fehlschlagen einer Testfunktion ein 0 Störungsprogramm ausgeführt, Alarm signalisiert und/oder Sperrung des Systems oder Teilsystems bewirkt wird. 35.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (138) zur Reduzierung des Leistungsaufnahme und/oder des Energieverbrauchs, vorzugsweise eine Zykluszeitsteuerung und/oder Spannungssteuerung des 5 Systems vorgesehen ist, wobei vorzugsweise permanent, periodisch oder zeitlich gesteuert die für die jeweils nicht genutzten Systemkomponenten in einen Leistung/Energie einsparenden Betriebsmodus gesetzt werden. 36.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, 0 dass wenigstens ein Umschalter (134), zum Umschalten von einem oder mehreren Sensor(en) zwischen Merkmalaufnahme und Parameterdetektion vorgesehen ist, wobei die Umschaltung vorzugsweise durch elektronische Schalter ausgeführt ist. 37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 36, dadurch gekennzeichnet, 5 dass wenigstens ein Parametersensor (92) und/oder Merkmalsensor (91):35 34. Device according to one of claims 30 to 33, characterized in that at least one self-test (148) and / or self-diagnosis for functional testing of the sensors, electronic circuits, electrical module connections, memory, interfaces or the like is provided, preferably in the failure of a Test function on 0 Fault program executed, alarm signaled and / or locked system or subsystem is activated. 35.Vorrichtung according to any one of claims 30 to 34, characterized in that at least one means (138) for reducing the power consumption and / or energy consumption, preferably a cycle timing and / or voltage control of the system 5 is provided, preferably permanent, periodic or timed controlled to be set for each unused system components in a power / energy saving operating mode. 36.Vorrichtung according to any one of claims 30 to 35, characterized in that at least one switch (134) is provided for switching between one or more sensor (s) between feature recording and parameter detection, wherein the switching is preferably carried out by electronic switches. 37. Device according to one of claims 30 to 36, characterized in that 5 that at least one parameter sensor (92) and / or feature sensor (91):
(a) als kapazitiver, optischer, thermischer, akustooptischer und/oder vorzugsweise akustischer Sensor mit ebener oder gewölbter Auflagefläche (102) ausgeführt ist,(a) is designed as a capacitive, optical, thermal, acousto-optic and / or preferably acoustic sensor with a plane or curved support surface (102),
(b) in etwa matrixartig oder zeilenartig auf einem vorzugsweise flexiblen gemeinsamen Substrat angeordnet und/oder aneinander gefügt sind, wobei das Prüfobjekt etwa gleichmäßig 0 abgedeckt oder abtastbar ist, und/oder(B) are arranged in a matrix-like or line-like manner on a preferably flexible common substrate and / or joined together, wherein the test object is approximately evenly covered or scanned, and / or
(c) mit vergüteter Oberfläche und/oder vergüteter Auflagefläche, vorzugsweise kratzfest und/oder bruchfest ausgebildet ist.(c) is formed with a quenched surface and / or tempered support surface, preferably scratch-resistant and / or break-resistant.
38.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, 5 dass wenigstens eine steuernde und/oder rechnende Einheit als digitale und/oder analoge38.Vorrichtung according to any one of claims 30 to 37, characterized in that 5 at least one controlling and / or computing unit as digital and / or analog
Rechnenschaltung, Mikorechner, Signalprozessor, programmierbare Logik oder dergleichen ausgeführt ist. 39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 38, dadurch gekennzeichnet, 0 dass wenigstens eine energieabsorbierende und/oder energieableitende Einrichtung, vorzugsweise Metallisierungen und/oder Dämpfer zur Reduktion des Energietransfers zwischen dem System und/oder Systemkomponenten und anderen Einrichtungen, insbesondere von mechanischer Energie, elektromagnetischer Energie, elektrischer Feldenergie und/oder derenCalculator circuit, microcomputer, signal processor, programmable logic or the like is executed. 39. Device according to one of claims 30 to 38, characterized in that at least one energy-absorbing and / or energy-dissipating device, preferably metallizations and / or dampers for reducing the energy transfer between the system and / or system components and other devices, in particular of mechanical energy , electromagnetic energy, electric field energy and / or their
Interferenzen vorgesehen ist. 35 40.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein logischer und/oder physikalischer Bestandteil wenigstens einer anderen, insbesondere mobilen Einrichtung, Datenträger, elektronisches Dokument, Informationssystem,Interference is provided. 40.Vorrichtung according to any one of claims 30 to 39, characterized in that the device is a logical and / or physical component of at least one other, in particular mobile device, data carrier, electronic document, information system,
Terminal, digitaler Ausweis, Chip-Card oder dergleichen ist und über wenigstens eine, 0 vorzugsweise drahtlose Schnittstelle, insbesondere zur Übertragung von Energie und/oderTerminal, digital card, chip card or the like, and at least one, preferably wireless interface, in particular for the transmission of energy and / or
Informationen verbunden und/oder verbindbar ist. Information is connected and / or connectable.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009014919A1 (en) * 2009-03-25 2010-09-30 Wincor Nixdorf International Gmbh Method for authenticating user to system e.g. automated teller machine, involves comparing compressed recording value with stored recording value so that access to secured function is denied based on correlation of values
WO2015134816A1 (en) * 2014-03-06 2015-09-11 Qualcomm Incorporated Multi-spectral ultrasonic imaging
US10503948B2 (en) 2014-03-06 2019-12-10 Qualcomm Incorporated Multi-spectral ultrasonic imaging

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012011972A1 (en) * 2012-06-14 2013-12-19 Technische Universität Dresden Method and arrangement for checking fingerprints
DE102014215307B4 (en) * 2014-08-04 2023-01-05 Rohde & Schwarz GmbH & Co. Kommanditgesellschaft Measuring device and measuring method for measuring FMCW signals in particular

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4016105A1 (en) * 1989-06-12 1990-12-13 Bicz Wieslaw METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING SURFACE STRUCTURES
DE4222387A1 (en) * 1992-07-08 1994-02-24 Stockburger H Method and device for identifying test objects
US5935071A (en) * 1995-02-15 1999-08-10 Ultra-Scan Corporation Ultrasonic biometric imaging and identity verification system
WO1999056237A1 (en) * 1998-04-24 1999-11-04 Tst-Touchless Sensor Technology Ag System for contactless recognition of hand and finger lines
US20020076089A1 (en) * 2000-07-25 2002-06-20 Yoshinori Muramatsu Fingerprint authentication apparatus
DE10128717A1 (en) * 2001-06-13 2002-12-19 Tst Touchless Sensor Technolog Method for recognition of natural skin, based on the properties of visible and near visible light scattered from the skin surface, thus increasing the security of biometric fingerprint identification

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4016105A1 (en) * 1989-06-12 1990-12-13 Bicz Wieslaw METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING SURFACE STRUCTURES
DE4222387A1 (en) * 1992-07-08 1994-02-24 Stockburger H Method and device for identifying test objects
US5935071A (en) * 1995-02-15 1999-08-10 Ultra-Scan Corporation Ultrasonic biometric imaging and identity verification system
WO1999056237A1 (en) * 1998-04-24 1999-11-04 Tst-Touchless Sensor Technology Ag System for contactless recognition of hand and finger lines
US20020076089A1 (en) * 2000-07-25 2002-06-20 Yoshinori Muramatsu Fingerprint authentication apparatus
DE10128717A1 (en) * 2001-06-13 2002-12-19 Tst Touchless Sensor Technolog Method for recognition of natural skin, based on the properties of visible and near visible light scattered from the skin surface, thus increasing the security of biometric fingerprint identification

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI X D ET AL: "Development of a fast scanning miniature probe and methods of dispersion management for high-resolution optical coherence tomography", 26TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, SAN FRANCISCO, CA, USA 1-5 SEPT. 2004, vol. 7, 1 September 2004 (2004-09-01), PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, US, pages 5289 - 5291, XP010775620, ISBN: 0-7803-8439-3 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009014919A1 (en) * 2009-03-25 2010-09-30 Wincor Nixdorf International Gmbh Method for authenticating user to system e.g. automated teller machine, involves comparing compressed recording value with stored recording value so that access to secured function is denied based on correlation of values
WO2015134816A1 (en) * 2014-03-06 2015-09-11 Qualcomm Incorporated Multi-spectral ultrasonic imaging
CN106068515A (en) * 2014-03-06 2016-11-02 高通股份有限公司 Multiple spectra ultrasonic imaging
US10503948B2 (en) 2014-03-06 2019-12-10 Qualcomm Incorporated Multi-spectral ultrasonic imaging
CN106068515B (en) * 2014-03-06 2020-03-10 高通股份有限公司 Multi-spectral ultrasound imaging

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