Способ идентификации личности по геометрии ладони и устройство для идентификации личности

 

Изобретение относится к способу и устройству для идентификации личности пользователя по параметрам его ладони. Его использование позволяет получить технический результат в виде уменьшения габаритов считывающего устройства и повышения комфортности процесса контроля. Способ, реализуемый в соответствующем устройстве, заключается в размещении заданным образом ладони на подложке, ее освещении, одномерной регистрации не менее двух поперечных линейных сечений в области пальцев в отраженном излучении, формировании идентификационного признака из полученной совокупности одномерных изображений и сравнении сформированного идентификационного признака с запомненным ранее. Технический результат достигается благодаря тому, что ладонь размещают на прозрачной подложке, а освещение и регистрацию изображений производят с обратной стороны прозрачной подложки, при этом освещение каждого поперечного линейного сечения производят последовательно, а регистрацию одномерных изображений осуществляют в рассеянном квазипараллельном излучении, выделенном из потока отраженного от ладони излучения. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Известны различные способы и устройства для идентификации личности по параметрам ладони пользователя, например по отпечаткам ладони, по ее внутреннему строению или по ее геометрии.

В частности, известен способ, реализованный в устройстве по патенту ЕР 076023 от 18.05.95, МПК С 07 G 9/00, А 61 В 05/117, который заключается в позиционировании руки пользователя прецизионным образом на платформе поверх просмотрового окна, считывании участка отпечатка ладони пользователя и сравнении его с известным отпечатком, взятым заранее.

Сравнение отпечатков ладони, также как и отпечатков пальцев по индивидуальному рисунку, присущему только конкретному пользователю, требует достаточно сложных технических средств, обеспечивающих быструю и качественную обработку произвольного рисунка кожных линий и получение результата сравнения.

Известен способ идентификации личности по параметрам кисти руки пользователя, реализованный в устройстве по патенту США 4573193 от 03.07.84, МПК G 06 K 9/00. Способ заключается в размещении заданным образом руки пользователя на измерительном столике, освещении измерительного столика пучком света от источника света, формировании силуэтного изображения кисти руки с четырьмя пальцами на двухразмерном плоском фотоэлектрическом преобразователе, обработке полученных с выходов фотоэлементов сигналов, из совокупности которых выделяется информация о длинах пальцев и расстояниях между ними.

Способ требует обработки большого количества избыточной информации, что делает его реализацию достаточно сложной.

Известен способ биометрической идентификации по патенту США 5335288, от 10.02.92, МПК G 06 K 9/00, заключающийся в формировании и запоминании силуэтного изображения руки человека с разведенными пальцами, и формировании и запоминании структурированного изображения руки вдоль одной из поперечных линий в области размещения пальцев, анализа обоих запомненных изображений для формирования параметров руки, используемых для последующего сравнения.

Сложность данного способа заключается в анализе большого объема снимаемой информации, т.к. анализируются не только параметры, выраженные в двухмерной системе координат, но привлекаются параметры третьего измерения, характеризующие толщину пальцев.

Известен способ идентификации личности по геометрии ладони по заявке 98112549, от 29.06.98, МПК G 06 K 9/82 (опубл. 10.04.2000), заключающийся в размещении заданным образом ладони на световозвращающей подложке, освещении ее источником света, одномерной регистрации не менее двух поперечных линейных сечений ладони в области пальцев в отраженном излучении и использовании для сравнения полученной совокупности одномерных изображений.

Для реализации способа осветитель руки и оптический тракт для проецирования изображений на фотодетектор необходимо размещать над светоотражающей подложкой, т.е. большая часть элементов и узлов устройства располагается над рукой пользователя и требует выполнения корпуса, выступающего над местом размещения руки. Однако в некоторых случаях отсутствует возможность выполнения выступающего корпуса устройства, защищающего аппаратурную часть над зоной размещения руки пользователя. Это может быть связано с эргономическими или эстетическими требованиями к зоне контроля. При этом должна быть обеспечена высокая информативность регистрируемых изображений.

Задача заключается в создании способа, позволяющего отказаться от выступающего корпуса устройства в виде надстройки над местом размещения руки, указывающей на наличие идентифицирующего устройства, уменьшить габариты устройства, повысить комфортность процесса контроля для идентифицируемого лица и обеспечить формирование регистрируемых изображений, обладающих высокой информативностью.

Поставленная задача решается следующим образом.

В способе идентификации личности по геометрии ладони, заключающемся в размещении заданным образом ладони на подложке, освещении ее источником света, одномерной регистрации не менее двух поперечных линейных сечений в области пальцев в отраженном излучении, формировании идентификационного признака из полученной совокупности одномерных изображений и сравнении сформированного идентификационного признака с запомненным ранее, согласно изобретению ладонь размещают на прозрачной подложке, а освещение и регистрацию изображений производят с обратной стороны прозрачной подложки, при этом освещение каждого поперечного линейного сечения производят последовательно, а регистрацию одномерных изображений осуществляют в рассеянном квазипараллельном излучении, выделенном из потока отраженного от ладони излучения.

Технический результат заключается в том, что все элементы и узлы устройства: осветитель, оптический тракт, фоторегистратор, устройство обработки и анализа зарегистрированных изображений, размещаются с тыльной стороны подложки и закрыты ею. При этом благодаря тому, что из всего потока светового излучения, рассеянного освещенным линейным участком ладони, выделяется только квазипараллельное излучение и подавляются иные виды отраженного излучения, зарегистрированное изображение имеет более контрастный характер и обеспечивает большую точность формирования идентификационного признака. Временной сдвиг освещения линейных участков ладони позволяет производить последовательную регистрацию изображений на одних и тех же элементах фотодетектора, что дополнительно уменьшает габариты устройства. Отсутствие выделенного элемента надстройки над кистью руки снимает дополнительное психологическое напряжение и делает процесс идентификации для пользователя более комфортным.

Прототипом устройства для идентификации личности по геометрии ладони выбрано устройство, реализующее способ по заявке 98112549, и содержащее подложку для размещения ладони идентифицируемого лица с элементами для единообразного расположения ладони, источник освещения, оптический тракт для проецирования двух и более линейных сечений ладони в области пальцев в область размещения фоторегистратора и фоторегистратор, выполненный в форме фотодиодной линейки.

Недостатком этого устройства являются относительно большие габариты, обусловленные размерами оптического тракта, необходимыми для качественного проецирования изображений линейных сечений в отраженном от световозвращающей подложки излучении, наличие надстройки над рукой пользователя, вызывающей определенный психологический стресс.

Задача состоит в создании простого малогабаритного устройства, аппаратурная часть которого была бы вне зоны видимости для идентифицируемого лица.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для идентификации личности по геометрии ладони, содержащем подложку для размещения ладони идентифицируемого лица с элементами для единообразного размещения ладони, осветитель, оптический тракт для переноса изображений линейных сечений ладони в области пальцев на линейный фоторегистратор и блок для обработки сигналов с выхода линейного фоторегистратора, согласно изобретению подложка для ладони выполнена из прозрачного материала, а все элементы и узлы устройства размещены с обратной стороны прозрачной подложки, при этом осветитель состоит, по меньшей мере, из двух источников структурированного света для поочередного освещения каждого из выбранных сечений и размещен в непосредственной близости от подложки, а оптический тракт содержит, по меньшей мере, две щелевые диафрагмы, размещенные также в непосредственной близости от подложки и выделяющие поочередно освещаемые линии ладони, а также, по меньшей мере, два цилиндрических объектива, систему зеркал и щелевые диафрагмы, установленные в фокусе цилиндрических объективов и проецирующие участки каждого из линейных сечений на неперекрывающиеся участки линейного фоторегистратора.

Технический результат заключается в том, что благодаря такому построению оптического тракта, обеспечивается не только качественный перенос изображения выбранных линейных сечений на элементы линейного фоторегистратора в рассеянном диффузном излучении, но и уменьшение габаритов устройства. Уменьшение габаритов устройства в целом достигается также за счет уменьшения габаритов линейного фоторегистратора из-за поочередной регистрации изображений разных линейных сечений на одних и тех же элементах фоторегистратора.

Для уменьшения продольного размера устройства за входными щелевыми диафрагмами установлено дополнительное зеркало, обеспечивающее поворот плоскопараллельных лучей на прямой угол, при этом остальные элементы оптического тракта и фоторегистратор размещены в непосредственной близости от плоскости размещения светопрозрачной подложки.

На фиг.1 показано размещение ладони идентифицируемого лица на подложке; на фиг.2 приведена схема оптического хода лучей; на фиг.3 - устройство, реализующее способ.

Устройство содержит прозрачную подложку 1, на которую кладется ладонь 2 определенным единообразным образом. Такое единообразие может быть достигнуто с помощью специальных штифтов 3, размещаемых между раздвинутыми пальцами или ложементов для пальцев. Подложка 1 может быть выполнена из оргстекла. Источники структурированного света размещены с обратной стороны подложки 1 и формируют линейные лучи света, поочередно освещающие поперечные линейные участки ладони в области пальцев. В данном примере показаны два источника структурированного света 4 и 5, освещающих линейные сечения А-А и Б-Б. С той же стороны, где находятся источники света 4 и 5, размещены и элементы оптического тракта. В непосредственной близости от подложки 1 установлены щелевые диафрагмы 6 и 7, выделяющие плоскопараллельное излучение, дополнительное зеркало 8, разворачивающее излучение на прямой угол и направляющее его на цилиндрические линзы 9. Оптический тракт содержит также зеркала 10, установленные в фокальной плоскости линз 9 вторые щелевые диафрагмы 11, установленные перпендикулярно линиям А-А и Б-Б, фоторегистратор 12 и систему зеркал 13. Выходы фоторегистратора 12 соединены со входами блока 14 обработки и анализа зарегистрированных изображений.

Способ заключается в следующем. Пользователь кладет ладонь 2 на прозрачную подложку 1, конструкция которой обеспечивает ее удобное и единообразное размещение. Через прозрачную подложку ладонь поочередно освещают источниками 4 и 5. При включении источника 4 освещается линия А-А, а при включении источника 5 - линия Б-Б. Из рассеянного освещенными линейными участками ладони излучения с помощью оптического тракта, элементы которого размещены также с обратной стороны подложки, выделяют только плоскопараллельное рассеянное излучение, которое и воздействует на элементы линейного фоторегистратора 12. Другие виды светового излучения на него не поступают. Формирование изображений отдельных сечений осуществляют последовательно на одних и тех же элементах линейного фоторегистратора 12. Благодаря тому, что на элементы фоторегистратора поступает только рассеянное плоскопараллельное излучение, обеспечивается формирование четкого изображения каждого из сечений, позволяющего с достаточно высокой точностью измерить ширины пальцев в данном сечении и преобразовать их в соответствующие цифровые коды. В процессе формирования эталонного идентификационного признака совокупность цифровых кодов, соответствующих ширинам пальцев в выбранных линейных сечениях, заносится в память и в последующем используется для сравнения с аналогичной совокупностью, полученной в процессе контроля идентифицируемого лица. Для снижения влияния фоновой засветки осуществляют дополнительную регистрацию изображений до включений источников света 4, 5. С помощью специального алгоритма при обработке изображения вначале осуществляют вычитание из результатов основной регистрации, производимой при включенном источнике освещения, результатов вспомогательной регистрации и для формирования идентификационного признака используют полученный разностный результат.

Устройство для идентификации личности по геометрии ладони работает следующим образом. Ладонь 2, размещенную определенным образом, например, с помощью специальных штифтов 3 на прозрачной подложке 1, поочередно освещают с обратной стороны прозрачной подложки источниками света 4 и 5. При этом поочередно освещаются линии ладони А-А и Б-Б. Рассеянное этими линиями ладони излучение, являющееся разновидностью отраженного излучения, возвращается обратно через прозрачную подложку 1 в область размещения элементов оптического тракта устройства. Щелевые диафрагмы 6 и 7 также поочередно выделяют освещаемые линейные участки и направляют их на вспомогательное зеркало 8, разворачивающее выделенные излучения на объективы, выполненные в виде цилиндрических линз 9. В фокальных плоскостях этих линз собираются только плоскопараллельные лучи, выделенные из рассеянного излучения. Каждая из линз 9 обрабатывает часть (в данном случае, половину) освещенной в данный момент линии. Далее необходимо перенести полученную таким образом совокупность рассеянных плоскопараллельных излучений в плоскость размещения линейного фоторегистратора 12. Для этого с помощью зеркал 10 разворачивают собранные в фокальных плоскостях цилиндрических линз 9 плоскопараллельных излучений в плоскости размещения соответствующих им вторых щелевых диафрагм 11, установленных перпендикулярно к регистрируемым линейным сечениям А-А и Б-Б. С помощью системы зеркал 13 плоскопараллельные излучения, формируемые пространственно разнесенными цилиндрическими линзами 9, смещаются в габариты единого линейного фоторегистратора 12 таким образом, чтобы части каждого из регистрируемых в данный момент времени изображений А-А или Б-Б размещались на его неперекрывающихся участках. Сигналы с выходов элементов линейного фоторегистратора 12, содержащие информацию о ширинах пальцев в выбранных сечениях А-А и Б-Б поступают в блок 14 обработки и анализа, где осуществляется цифровое кодирование, запоминание, сравнение и выдача соответствующего результата.

Таким образом, заявленные способ и устройство, объединенные единым изобретательским замыслом, позволяют компактно разместить элементы и узлы устройства, повысить комфортность идентификации при обеспечении необходимой достоверности контроля.

Формула изобретения

1. Способ идентификации личности по геометрии ладони, заключающийся в размещении заданным образом ладони на подложке, ее освещении, одномерной регистрации не менее двух поперечных линейных сечений в области пальцев в отраженном излучении, формировании идентификационного признака из полученной совокупности одномерных изображений и сравнении сформированного идентификационного признака с запомненным ранее, отличающийся тем, что ладонь размещают на прозрачной подложке, а освещение и регистрацию изображений производят с обратной стороны прозрачной подложки, при этом освещение каждого поперечного линейного сечения производят последовательно, а регистрацию одномерных изображений осуществляют в рассеянном квазипараллельном излучении, выделенном из потока отраженного от ладони излучения.

2. Устройство для идентификации личности по геометрии ладони, содержащее подложку для размещения ладони пользователя с элементами для единообразного размещения ладони, оптический тракт для переноса изображений линейных сечений ладони в области пальцев на линейный фоторегистратор и блок для обработки сигналов с выхода линейного фоторегистратора, отличающееся тем, что подложка для ладони выполнена из прозрачного материала, а все элементы и узлы устройства размещены с обратной стороны прозрачной подложки, при этом осветитель состоит, по меньшей мере, из двух источников структурированного света для поочередного освещения каждого из выбранных сечений и размещен в непосредственной близости от подложки, а оптический тракт содержит, по меньшей мере, две щелевые диафрагмы, размещенные также в непосредственной близости от подложки и выделяющие поочередно освещаемые линии ладони, а также, по меньшей мере, два цилиндрических объектива, систему зеркал и щелевые диафрагмы, установленные в фокусе цилиндрических объективов и проецирующие участки каждого из линейных сечений на неперекрывающиеся участки линейного фоторегистратора.

3. Устройство для идентификации личности по п.2, отличающееся тем, что в оптический тракт за первыми щелевыми диафрагмами установлено дополнительное зеркало, обеспечивающее поворот выделенного щелевыми диафрагмами излучения на прямой угол, при этом остальные элементы оптического тракта и фоторегистратор размещены в непосредственной близости от плоскости размещения светопрозрачной подложки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3