Способ регистрации папиллярного узора
Изобретение относится к области оптического формирования изображения папиллярных узоров и может быть использовано в криминалистике для идентификации личности. Способ состоит в том, что анализируемую часть тела в контакте с поверхностью неподвижной призмы полного внутреннего отражения протягивают по этой поверхности, синхронно регистрируя как изображение фрагмента анализируемой части тела, находящегося в контакте с призмой, так и величину и направление перемещения анализируемой части тела относительно призмы. Технический результат - применение способа позволяет использовать в устройствах для его реализации оптические детали с существенно меньшими по сравнению с аналогами габаритами и стоимостью. 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области биометрической идентификации личности, более конкретно - к способам сканирования рисунка кожных линий (папиллярных узоров), и может быть применено для сканирования рисунков кожных линий различных участков тела - ладони, пальца, стопы и др. в правоохранительных органах, системах ограничения доступа к охраняемым объектам и т.д.
Большая часть способов регистрации папиллярного узора основана на эффекте разрушения полного внутреннего отражения в точках контакта кожи с воспринимающей поверхностью. Так, например, известно устройство для получения отображений кожных линий, в котором используется искривленная поверхность оптически прозрачного основания (например, призмы) для достижения удовлетворительного контакта с искривленной поверхностью ладони (ЕР 0617919 А2, МПК А61В 5/117, G06К 9/20, опубл. 1994 г.). Прижатая ладонь освещается через основание и регистрируются отраженные пучки.
Наиболее близким по своей сути к заявляемому является способ сканирования рисунка кожных линий, приведенный в патенте РФ №2168206, МПК G06К 9/00, А61В 5/117, опубл. 27.05.2001 г. Способ заключается в помещении анализируемой части тела со сканируемым рисунком кожных линий на выпуклое основание, оптически прозрачное для сканирующего излучения, сканировании анализируемой части тела потоком сканирующего излучения от источника излучения через выпуклое основание и регистрации приемником отраженного излучения. При этом при контакте с выпуклым основанием анализируемой частью тела создают усилие для перемещения основания относительно неподвижной опоры с обеспечением, по меньшей мере, полного перемещения помещенной на него анализируемой части тела относительно потока сканирующего излучения. Данный способ выбран в качестве прототипа как наиболее близкий к заявляемому.
К недостаткам как аналога, так и прототипа относится то, что устройства для их реализации содержат крупногабаритные и дорогие прецизионные оптические детали и узлы такие, как, например, изготовленный в устройстве по способу-прототипу цилиндр из оптического стекла диаметром около 100 мм и длиной около 150 мм, высокоточные узлы для крепления и вращения этого цилиндра, специальные осветители и сложные проекционные системы для компенсации аберраций, возникающих при наклонном отражении света от цилиндрической поверхности и преломлении света при наклонном его прохождении границ «стекло-воздух» при входе и выходе в цилиндр через торцы т.п. При этом перемещение прозрачного основания (вращение цилиндра) необходимо, в основном, для того, чтобы получать информацию о продольной координате сканируемой поверхности.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является возможность существенного упрощения конструкции устройств, осуществляющих данный способ и снижение их стоимости. Достигается это тем, что анализируемую часть тела при контакте в воспринимающей поверхностью перемещают (протягивают) по этой поверхности, которая остается при этом неподвижной, и при этом синхронно определяют величину перемещения анализируемой части тела относительно воспринимающей поверхности.
Суть заявляемого способа поясняется чертежом, на котором приведен вариант исполнения устройства для реализации способа.
Устройство для сканирования рисунка кожных линий, представленное на чертеже в перспективе, содержит линейный источник сканирующего излучения 1, неподвижную опору (не показана), на которой установлено оптически прозрачное основание 2, выполненное, в виде линейки (вытянутой призмы), представляющей собой вариант призмы полного внутреннего отражения. Поперечное сечение линейки в приведенном варианте представляет собой трапецию. Сканирующее излучение от линейного источника 1 входит в основание 2 через грань А, претерпевает полное внутреннее отражение на грани В и выходит из основания 2 через грань С. Вышедшее из основания 2 излучение проходит через проекционную оптическую систему 3, которая создает на фотоприемнике 4 изображение осевой зоны 5 грани В основания 2. При прижатии анализируемой части тела 6 к грани В, которая является воспринимающей поверхностью, в местах контакта гребней папиллярных линий кожи с материалом основания происходит разрушение полного внутреннего отражения и излучение частично поглощается кожей, частично рассеивается. В местах же впадин папиллярных линий полное внутреннее отражение сохраняется, что приводит к пространственной модуляции потока сканирующего излучения и образует на фотопремнике 4 светотеневую картину, представляющую собой изображение папиллярных линий узкого фрагмента анализируемой части тела 6.
В контакте с гранью В основания 2 анализируемую часть тела 6 протягивают поперек осевой зоны 5, регистрируя фотоприемником 4 изменения светотеневой картины, и одновременно определяют с помощью датчика перемещения 7 величину и направление перемещения анализируемой части тела 6 относительно основания 2. Из полученных с фотоприемника полос (строк) изображения с помощью информации, полученной от датчика перемещения 7, составляют полное изображение папиллярных линий анализируемой части тела. Для определения перемещения может служить, например, бесконтактный оптический датчик движения или установленный вблизи основания 2 параллельно его продольной оси свободно вращающийся валик 7 с датчиком вращения.
Может быть применена и другая схема освещения, когда сканирующее излучение падает на воспринимающую поверхность под углом меньшим, чем предельный угол полного внутреннего отражения, например, перпендикулярно воспринимающей поверхности. В варианте устройства, показанного на чертеже, это грань D. В этом случае на приемник 4 падает излучение не отраженное от воспринимающей поверхности, а рассеянное участками кожи, находящейся на гребнях папиллярного узора, и распространяющееся под углами, превышающими предельный угол полного внутреннего отражения. На впадинах папиллярного узора сканирующее излучение рассеивается вне основания 2 и, войдя внутрь основания 2, распространяется под углами заведомо меньшими, чем предельный угол полного внутреннего отражения, и через проекционную оптическую систему не проходит. Сути предлагаемого способа это не меняет.
На чертеже вид А прерывистой линией 8 изображено сечение цилиндра, который необходим для реализации способа, описанного в патенте РФ №2168206, MПК G06К 9/00, А61В 5/117. Можно видеть, что объем детали (призмы), содержащей воспринимающую поверхность, уменьшен по сравнению с прототипом примерно в 70 раз. В принципе, сечение призмы может быть еще значительно уменьшено и определяется, в основном, из соображений механической прочности.
Реализация заявляемого способа осуществляется следующим образом.
Подают питание на источник сканирующего излучения, который создает на осевой зоне 5 воспринимающей поверхности В основания 2 полосу сканирующего излучения. После этого к воспринимающей поверхности В основания 2 прикладывают анализируемую часть тела 6, например ладонь, и при установлении ее контакта с воспринимающей поверхностью В основания 2 перемещают (протягивают) анализируемую часть тела 6 относительно неподвижного основания 2 и потока сканирующего излучения от источника 1 в направлении, перпендикулярном оси воспринимающей поверхности В основания 2, с сохранением контакта анализируемой части тела 6 и воспринимающей поверхности В основания 2. При этом синхронно с перемещением анализируемой части тела 6 определяют величину и направление ее перемещения относительно основания 2 посредством датчика перемещения 7 и с помощью приемника сканирующего излучения 4 регистрируют изменения изображения, формируемого проекционной оптической системой 3. После перемещения анализируемой части тела на величину, достаточную для ее сканирования, ее убирают с воспринимающей поверхности В основания 2. После этого источник сканирующего излучения может быть выключен. Последовательность действий заявляемого способа закончена. Полученные с приемника сканирующего излучения строки изображения с помощью информации от датчика перемещения «сшивают» в полное изображение папиллярного узора анализируемой части тела, которое пригодно для дальнейшей обработки, например, с помощью ЭВМ.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет обходиться значительно более простыми и малогабаритными деталями и узлами, вследствие чего существенно упрощается конструкция устройства, осуществляющего способ, снижается его стоимость и уменьшаются габариты устройства. В настоящее время заявителем разрабатывается опытный образец ладонного сканера для органов МВД, производство которого намечено на 2008 г.
Учитывая, что заявленный способ имеет новизну, отличительные признаки и промышленную применимость, заявитель считает, что он может быть защищен патентом на изобретение.
Способ регистрации папиллярного узора, состоящий в том, что анализируемую часть тела со сканируемым рисунком кожных линий помещают на воспринимающую поверхность, прозрачную для сканирующего излучения, сканируют анализируемую часть тела с помощью потока сканирующего излучения от линейного источника излучения через воспринимающую поверхность и регистрируют фотоприемником сканирующего излучения отраженное либо рассеянное излучение, причем источник и приемник сканирующего излучения располагают таким образом, что, по меньшей мере, один из пучков сканирующего излучения - освещающий или регистрируемый распространяется под углом к воспринимающей поверхности, превышающим предельный угол полного внутреннего отражения на границе воспринимающей поверхности с окружающей средой, отличающийся тем, что после установления контакта с воспринимающей поверхностью анализируемую часть тела перемещают с сохранением контакта относительно неподвижной воспринимающей поверхности и потока сканирующего излучения с сохранением контакта, и при этом синхронно с перемещением анализируемой части тела определяют величину этого перемещения относительно воспринимающей поверхности, обрабатывают совместно полученные с фотоприемника строки изображения и информацию о величине синхронного перемещения для получения изображения папиллярного узора.
