Способ сканирования рисунка кожных линий

Способ сканирования рисунка кожных линий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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.

Известны аналоги заявляемого технического решения, например способ отображения участков кожи, которые освещают через прозрачное основание при контакте исследуемого рельефа с поверхностью последнего (ЕР 0785750 В1, МПК А61В 5/117, G06K 9/00, опубл. 1999 г.). Для улучшения оптической связи между рельефом и поверхностью основания в устройстве используют прозрачные нагревательные элементы, что обеспечивает более надежное отображение отпечатка. Недостатком этого способа является то, что вследствие возможного более слабого прижатия участка кожи могут быть получены недостаточно четкие отображения.

Известно также 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, G06K 9/20, опубл. 1994 г.). Прижатая ладонь освещается через основание и регистрируются отраженные пучки. Однако и здесь возможный плохой контакт между исследуемой поверхностью и поверхностью основания может быть причиной неточных отображений, а излишнее давление руки приводит к деформированию как ладони, так и регистрируемого рисунка кожных линий.

Наиболее близким к заявляемому является способ сканирования рисунка кожных линий, приведенный в патенте РФ №2168206, МПК G06K 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.

Недостатком прототипа является то, что перемещение выпуклого, прозрачного для сканирующего излучения основания, а следовательно, и его линейная скорость задается лицом, части тела которого сканируют.

При этом возможна потеря части изображения как вследствие проскальзывания кожи относительно выпуклого основания при неравномерном движении, так и вследствие ограничений, накладываемых возможностями приемника обрабатывать поступающий сигнал и пропускной способностью канала передачи информации от фотоприемника.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание такого способа сканирования рисунка кожных линий, реализация которого позволяет получить надежный и гарантированно полный рисунок.

Достигается это тем, что в способе сканирования рисунка кожных линий, заключающемся 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, предварительно приводят в движение выпуклое основание относительно потока сканирующего излучения, с заданной скоростью, оптимальной для конкретной конструкции, после чего помещают анализируемую часть тела на выпуклое основание с образованием контакта между ними и обеспечивают совместное синхронное движение анализируемой части тела и выпуклого основания относительно потока сканирующего излучения.

Кроме того, приведение в движение выпуклого основания относительно потока сканирующего излучения и помещение на него анализируемой части тела осуществляют одновременно.

Кроме того, движение выпуклого основания относительно потока сканирующего излучения осуществляют в заранее заданном направлении.

Кроме того, поверхности выпуклого основания придают повышенный коэффициент трения посредством нанесения пленочного покрытия из оптически прозрачного эластичного материала.

Суть заявляемого способа поясняется на фиг.1 и фиг.2, на которых приводятся вариант исполнения устройства для реализации способа (фиг.1) и последовательность действий, реализуемых в способе (фиг.2). Одинаковые элементы на фиг.1 и фиг.2 обозначены теми же ссылочными позициями.

Устройство для сканирования рисунка кожных линий (фиг.1), на котором оно представлено в перспективе, содержит неподвижную опору 1, на которой установлено выпуклое оптически прозрачное основание 2, выполненное, например, в виде цилиндра, имеющее возможность вращения вокруг оси 3, зафиксированной относительно опоры 1. Основание 2 может быть выполнено с возможностью вращения вокруг оси 3 по часовой стрелке либо против часовой стрелки, как показано на фиг.1, и задается заранее. Основание 2 установлено на опоре 1 посредством роликов 4, крепящихся к опоре и выполненных с возможностью вращения. Ось, например, одного из роликов 4 механически связана с осью устройства для вращения этого ролика, например электродвигателя 10, крепящегося к опоре 1. Для надежной передачи вращения электродвигателя 10 к основанию 2 посредством ролика 4, на основание 2 может быть установлено кольцо 11, выполненное из фрикционного материала, например резины. По обеим сторонам от торцов выпуклого основания 2 (один из вариантов исполнения устройства) установлены источник 5 излучения, выполненный, например, в виде матрицы светодиодов, и приемник 6 излучения, выполненный, например, в виде матрицы фотодиодов либо линейки фотодиодов. Они закреплены таким образом, чтобы лучи от источника 5, претерпевая внутреннее отражение на цилиндрической поверхности основания 2, попадали в приемник 6 (ход световых лучей на фиг.1 показан стрелками). Источник 5 излучения предпочтительно вытянут в плоскости, проходящей через ось 3 вращения, и формирует, например, с помощью оптической системы 7 (на фиг.1 оптическая система 7 показана условно) плоский поток излучения, так что линия его падения на боковую сторону цилиндрического основания 2 параллельна оси 3 вращения этого основания. Источник 5 излучения в этом случае может быть выполнен в виде матрицы либо линейки светодиодов.

Соответственно, приемник 6 излучения также вытянут в плоскости, проходящей через ось 3 вращения, для приема плоского потока излучения, отраженного от боковой стороны цилиндрического основания 2. Приемник 6 излучения в этом случае может представлять матрицу либо линейку фотоприемных элементов с соответствующей оптической системой 8, обеспечивающей формирование изображения на приемнике 6 освещенной полосы 9 (на фиг.1 оптическая система 8 показана условно). Источник 5 и приемник 6 излучения выбираются из условия обеспечения их спектрального согласования, чтобы излучение источника 5 воспринималось приемником 6 наилучшим образом. Цилиндрическое основание 2 выполнено из материала, оптически прозрачного для излучения источника 5. В этом случае источник 5 формирует на боковой стороне цилиндрического основания 2 узкую полосу (линию) 9 излучения, относительно которой перемещается поверхность цилиндрического основания 2 при его вращении вокруг оси 3. Если на цилиндрическом основании разместить ладонь, стопу, палец или иную часть тела с кожным рисунком, то выступы (бугорки) кожных линий, соприкасаясь с внешней боковой стороной цилиндрического основания 2, вызовут изменения коэффициента отражения, в результате чего меняется интенсивность потока сканирующего излучения, попадающего на приемник 6 после отражения от участков соприкосновения выступов кожных линий с цилиндрическим основанием 2. Канавки (впадины) же между этими бугорками не будут соприкасаться с основанием 2, и в этих местах изменения интенсивности отраженного потока сканирующего излучения происходить не будет.

Как показано на фиг.1, источник 5 и приемник 6 излучения размещены по разные стороны цилиндрического основания 2 вдоль оси 3 вращения. Возможны и другие варианты их размещения, например, источник 5 может быть размещен под цилиндрическим основанием 2, а приемник 6 остается на прежнем месте, но на реализацию заявляемого способа это не влияет.

При реализации заявляемого способа приведение в движение выпуклого основания относительно потока сканирующего излучения и помещение на него анализируемой части тела могут осуществлять одновременно. Это может быть важным при питании устройства, осуществляющего заявляемый способ, от аккумулятора (экономия энергии).

Кроме этого, в заявляемом способе предусмотрено движение выпуклого основания (цилиндра 2 на фиг.1) в заранее заданном направлении (по часовой стрелке либо против нее). Это необходимо для людей с ограниченными возможностями (например, ограниченные возможности движения рук, когда рука может относительно легко двигаться в одном направлении, например, от себя, и с трудом в другом). В этом случае заданное направление может быть легко выбрано, например, изменением полярности напряжения на контактах электродвигателя 10.

Наконец, для исключения возможного проскальзывания анализируемой части тела относительно выпуклого основания 2 при сканировании кожных линий, последнему придают повышенный коэффициент трения. Это может быть сделано с помощью нанесения на цилиндрическую поверхность основания 2 пленочного покрытия из оптически прозрачного эластичного материала, например прозрачного силиконового полимера.

Скорость движения выпуклого основания 2 выбирают такой, чтобы согласовать ее с возможностями обработки приемником 6 изменений светового потока, а также уменьшить вероятность проскальзывания анализируемой части тела относительно выпуклого основания 2. Для каждого конкретного типа устройства, осуществляющего реализацию заявляемого способа, скорость движения выпуклого основания 2 выбирают опытным путем.

Способ сканирования рисунка кожных линий согласно заявляемому изобретению реализуется в описанном выше варианте устройства следующим образом (см. фиг.2).

Подают напряжение на источник 5 излучения и на электродвигатель 10. При этом источник 5 формирует на цилиндрическом основании 2 световую линию 9, а электродвигатель 10 посредством ролика 4 начинает вращать цилиндрическое основание 2 относительно оси 3 вращения, например, по часовой стрелке (фиг.2а). После этого анализируемую часть тела, например палец 12, с которого необходимо получить рисунок кожных линий на участке АВ, помещают на выпуклое цилиндрическое основание 2 так, чтобы обеспечить соприкосновение с внешней поверхностью этого основания той своей части, которая будет подвергнута сканированию (в момент прикосновения пальца 12 световая линия 9 должна быть правее начала участка сканирования АВ). После этого происходит совместное синхронное движение пальца 12 и цилиндрического основания 2 (фиг.2б). При этом источник 5 формирует на цилиндрическом основании 2 световую линию 9, которая перемещается при вращении основания 2, обеспечивая сканирование прижатого к его поверхности пальца. Поток излучения, отраженный от точек соприкосновения кожи анализируемого пальца с поверхностью основания 2, прозрачного для излучения источника 5, попадает в приемник 6, в котором он преобразуется в электрический сигнал, пригодный для дальнейшей обработки. После завершения сканирования анализируемого участка АВ палец 12 снимают с вращающегося цилиндрического основания 2 (фиг.2в). После этого выключают питание электродвигателя 10 и источника 5 излучения. Последовательность действия заявляемого способа завершена.

Заявителем разработана документация и создан опытный образец устройства, реализующего заявляемый способ. Подбор соответствующей скорости вращения выпуклого основания позволил исключить проскальзывание анализируемой части тела относительно выпуклого основания, что обеспечило гарантированно качественный рисунок кожных линий без пустот и разрывов.

По мнению заявителя, настоящее техническое решение обладает новизной, отличительными признаками и промышленной применимостью.

1. Способ сканирования рисунка кожных линий, заключающийся 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, отличающийся тем, что приводят в движение выпуклое основание относительно потока сканирующего излучения, помещают анализируемую часть тела на выпуклое основание с образованием контакта между ними и обеспечивают совместное синхронное движение анализируемой части тела и выпуклого основания относительно потока сканирующего излучения.

2. Способ сканирования рисунка кожных линий по п.1, отличающийся тем, что приведение в движение выпуклого основания относительно потока сканирующего излучения и помещение на него анализируемой части тела осуществляют одновременно.

3. Способ сканирования рисунка кожных линий по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что движение выпуклого основания относительно потока сканирующего излучения осуществляют в заранее заданном направлении.

4. Способ сканирования рисунка кожных линий по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что поверхности выпуклого основания придают повышенный коэффициент трения посредством пленочного оптически прозрачного эластичного материала.