способ сканирования рисунка кожных линий и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ сканирования рисунка кожных линий, заключающийся в помещении анализируемой части тела со сканируемым рисунком кожных линий на выпуклое основание, 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 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.

2. Способ сканирования рисунка кожных линий по п.1, отличающийся тем, что сканирование и/или регистрацию отраженного излучения обеспечивают с момента начала перемещения выпуклого основания.

3. Способ сканирования рисунка кожных линий по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что выпуклое основание выполняют в виде цилиндра и при перемещении основания осуществляют его вращение вокруг оси, фиксированной относительно неподвижной опоры, на угол, обеспечивающий контакт основания со всей анализируемой частью тела в процессе сканирования.

4. Способ сканирования рисунка кожных линий по п.1, отличающийся тем, что формируют плоский поток сканирующего излучения при расположении линии его падения на область контакта с анализируемой частью тела параллельно оси перемещения основания.

5. Способ сканирования рисунка кожных линий по п.3, отличающийся тем, что формируют плоский поток сканирующего излучения при расположении линии его падения на боковую сторону цилиндрического основания в области контакта с анализируемой частью тела параллельно оси вращения основания.

6. Способ сканирования рисунка кожных линий по любому из пп.1 -5, отличающийся тем, что диапазон сканирующего излучения выбирают в пределах от инфракрасного до ультрафиолетового излучения.

7. Устройство для сканирования рисунка кожных линий, содержащее установленное на неподвижной опоре выпуклое прозрачное для сканирующего излучения основание, предназначенное для размещения на нем анализируемой части тела со сканируемым рисунком кожных линий, и неподвижно установленные с соответствующих сторон области контакта основания с анализируемой частью тела источник и приемник излучения, отличающееся тем, что выпуклое основание выполнено в виде цилиндра с возможностью вращения вокруг оси, фиксированной относительно неподвижной опоры, для поворота на угол, обеспечивающий по меньшей мере полное перемещение помещенной на него анализируемой части тела относительно потока сканирующего излучения.

8. Устройство для сканирования рисунка кожных линий по п.7, отличающееся тем, что источник излучения выполнен с возможностью формирования плоского сканирующего пучка, линия падения которого на боковую сторону цилиндрического основания в области контакта с анализируемой частью тела параллельна оси вращения этого основания.

9. Устройство для сканирования рисунка кожных линий по п.8, отличающееся тем, что источник излучения выполнен в виде линейки светодиодов, расположенной в плоскости, проходящей через ось вращения цилиндрического основания, отдельного светодиода или лазера с излучением, выбранным в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового излучения.

10. Устройство для сканирования рисунка кожных линий по п.8, отличающееся тем, что приемник излучения выполнен в виде линейки фотодиодов, расположенной в плоскости, проходящей через ось вращения цилиндрического основания, с помещенной перед ней линзой.

11. Устройство для сканирования рисунка кожных линий по п.7, отличающееся тем, что введен датчик вращения или элемент включения источника и/или приемника излучения в момент начала перемещения цилиндрического основания, механически связанный с этим основанием.

12. Устройство для сканирования рисунка кожных линий по п.11, отличающееся тем, что элемент включения выполнен в виде концевого выключателя.

13. Устройство для сканирования рисунка кожных линий по любому из пп. 7-10, отличающееся тем, что источник и приемник излучения установлены с противоположных торцевых сторон цилиндрического основания.

14. Устройство для сканирования рисунка кожных линий по любому из пп. 7-10, отличающееся тем, что источник излучения установлен под неподвижной опорой напротив области контакта цилиндрического основания с анализируемой частью тела, а приемник излучения - со стороны соответствующей торцевой поверхности этого основания.

15. Устройство для сканирования рисунка кожных линий по любому из пп. 7-10, отличающееся тем, что приемник излучения установлен под неподвижной опорой напротив области контакта цилиндрического основания с анализируемой частью тела, а источник излучения - со стороны соответствующей торцевой поверхности этого основания.

16. Устройство для сканирования рисунка кожных линий по п.7, отличающееся тем, что ось вращения цилиндрического основания имеет горизонтальное, или наклонное, или вертикальное положение относительно неподвижной опоры.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области биометрической идентификации личностей, более конкретно к способам и устройствам сканирования рисунка кожных линий, и может применяться для сканирования рисунка кожных линий ладони, стопы, пальца и т.п..

В настоящее время все более широкое применение находят способы получения отпечатков "живых" пальцев, ладоней и т.п. без использования краски, с помощью соответствующих сканирующих средств. При этом весьма актуальной оказывается задача получения четкого отпечатка, без искажений и пустот.

Известен способ отображения участков кожи, которые освещают через прозрачное основание при контакте исследуемого рельефа с поверхностью последнего [1] . Для улучшения оптической связи между рельефом и поверхностью основания в устройстве используют прозрачные нагревательные элементы, что обеспечивает более надежное отображение отпечатка.

Недостатком такого способа является то, что вследствие возможного более слабого прижатия участка кожи не могут быть получены достаточно четкие отображения.

Известно устройство для получения отображений кожных линий, в котором используется искривленная поверхность прозрачного основания (например, призмы) для достижения удовлетворительного контакта с искривленной поверхностью ладони [2]. Прижатая ладонь освещается через основание, и регистрируются отраженные пучки. Однако и здесь возможный плохой контакт между объектом и поверхностью основания может создавать серьезные проблемы, приводя к неточным отображениям, а излишнее давление руки приводит к деформированию как ладони, так и регистрируемого рисунка кожных линий.

Наиболее близким к предлагаемому является способ сканирования рисунка кожных линий, при котором анализируемую часть тела помещают на выпуклое основание, прозрачное для используемого сканирующего излучения, сканируют анализируемую часть тела от источника излучения через основание и регистрируют приемником отраженное излучение [3] . Соответствующее устройство содержит неподвижную опору, выпуклое основание, прозрачное для сканирующего излучения и предназначенное для размещения на нем анализируемой части тела, источник и приемник излучения.

Хотя данное техническое решение обеспечивает более качественные отпечатки за счет использования выпуклого прижимного основания, оно все же не обеспечивает надежного сканирования рисунка кожных линий вследствие того, что прижатие анализируемой части тела к этому основанию не всегда бывает полным из-за возможного слабого усилия этого прижатия.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание таких способа и устройства для сканирования рисунка кожных линий, чтобы получаемый рисунок был надежным и гарантированно полным.

Поставленная задача решается тем, что в способе сканирования рисунка кожных линий, заключающемся в помещении анализируемой части тела со сканируемым рисунком кожных линий на выпуклое основание, прозрачное для сканирующего излучения, сканировании анализируемой части тела потоком сканирующего излучения от источника излучения через выпуклое основание и регистрации приемником отраженного излучения, 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.

Предпочтительно поток сканирующего излучения формируют плоским при расположении линии его падения на область контакта с анализируемой частью тела параллельно оси перемещения основания.

Предпочтительно сканирование и/или регистрацию отраженного излучения обеспечивают с момента начала перемещения выпуклого основания. При этом само основание выполняют в виде цилиндра и при перемещении основания осуществляют его вращение вокруг оси, фиксированной относительно неподвижной опоры, на угол, обеспечивающий контакт основания со всей анализируемой частью тела в процессе сканирования. В этом случае линия падения плоского потока сканирующего излучения располагается на боковой стороне цилиндрического основания в области контакта с анализируемой частью тела параллельно оси вращения основания.

Диапазон сканирующего излучения может быть выбран в пределах от инфракрасного до ультрафиолетового излучения.

Для решения поставленной задачи в устройстве сканирования рисунка кожных линий, содержащем установленное на неподвижной опоре выпуклое прозрачное для сканирующего излучения основание, предназначенное для размещения на нем анализируемой части тела со сканируемым рисунком кожных линий, и неподвижно установленные с соответствующих сторон области контакта основания с анализируемой частью тела источник и приемник излучения, выпуклое основание выполнено в виде цилиндра с возможностью вращения вокруг оси, фиксированной относительно неподвижной опоры, для поворота на угол, обеспечивающий по меньшей мере полное перемещение помещенной на него анализируемой части тела относительно потока сканирующего излучения.

Предпочтительно источник излучения выполнен с возможностью формирования плоского сканирующего пучка, линия падения которого на боковую сторону цилиндрического основания в области контакта с анализируемой частью тела параллельна оси вращения этого основания. Источник излучения может быть выполнен в виде линейки светодиодов, расположенной в плоскости, проходящей через ось вращения цилиндрического основания, отдельного светодиода или лазера с излучением, выбранным в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового излучения.

Приемник излучения может быть выполнен в виде линейки фотодиодов, расположенной в плоскости, проходящей через ось вращения цилиндрического основания, с помещенной перед ней линзой.

Предпочтительно устройство содержит элемент включения источника и/или приемника излучения в момент начала перемещения цилиндрического основания, механически связанный с этим основанием. Элемент включения может быть выполнен в виде концевого выключателя.

Источник и приемник излучения могут быть установлены с противоположных торцевых сторон цилиндрического основания.

Источник излучения может быть установлен под неподвижной опорой напротив области контакта цилиндрического основания с анализируемой частью тела, а приемник излучения - со стороны соответствующей торцевой поверхности этого основания.

Приемник излучения может быть установлен под неподвижной опорой напротив области контакта цилиндрического основания с анализируемой частью тела, а источник излучения - со стороны соответствующей торцевой поверхности этого основания.

Ось вращения цилиндрического основания может иметь горизонтальное или наклонное, или вертикальное положение относительно неподвижной опоры.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где:

фиг. 1 показывает вид в перспективе одного варианта выполнения устройства для сканирования рисунка кожных линий в соответствии с настоящим изобретением,

фиг. 2 показывает вид в разрезе устройства для сканирования рисунка кожных линий по фиг. 1,

фиг. 3 и 4 показывают виды в разрезе двух других вариантов выполнения устройства для сканирования рисунка кожных линий по фиг. 1.

Предложенный способ может быть реализован с помощью различных средств. В частности, он реализуется с помощью устройства, описываемого ниже со ссылками на фиг. 1-4, где одинаковые элементы обозначены теми же ссылочными позициями.

Устройство для сканирования рисунка кожных линий (фиг. 1) содержит неподвижную опору 1, на которой установлено выпуклое цилиндрическое основание 2, имеющее возможность вращения вокруг оси 3, зафиксированной относительно опоры 1. На фиг. 1 ось 3 вращения цилиндрического основания 2 показана горизонтальной, хотя в общем случае она может иметь и иное расположение (например, наклонное или вертикальное).

По обеим сторонам от торцев неподвижной опоры 1 установлены источник 5 излучения и приемник 6 излучения. Они закреплены так, чтобы луч от источника 5, отражаясь от боковой стороны цилиндрического основания 2, попадал в приемник 6. Источник 5 излучения предпочтительно вытянут в плоскости, проходящей через ось 3 вращения, и формирует поток излучения плоским, 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 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 линейку фотодиодов с соответствующей линзой 8, обеспечивающей формирование плоского потока сканирующего излучения.

Источник 5 и приемник 6 излучения выбраны так, чтобы обеспечить их спектральное согласование, т.е. чтобы излучение источника 5 воспринималось приемником 6 наилучшим образом. Излучение может выбираться от инфракрасного до ультрафиолетового. При этом и цилиндрическое основание 2 выполнено из такого материала, который прозрачен для излучения источника 5. В этом случае источник 5 формирует на боковой стороне цилиндрического основания 2 узкую полоску (линию) 7 излучения, которая перемещается по цилиндрическому основанию 2 при его вращении вокруг оси 3. Если на цилиндрическом основании разместить ладонь, стопу, палец или иную часть тела с кожным рисунком, то бугорки кожных линий, соприкасаясь с боковой внешней стороной цилиндрического основания 2, вызовут изменение коэффициента отражения, в результате чего поток сканирующего излучения от этих точек соприкосновения отразится в приемник 6. Канавки же между этими бугорками не будут соприкасаться с основанием 2 и в этих местах отражение потока от источника 5 излучения происходить не будет.

Устройство для сканирования рисунка кожных линий снабжено датчиком 9 вращения, который в простейшем случае может бить концевым выключателем. С помощью этого элемента можно обеспечить включение источника 5 или приемника 6 излучения, либо их обоих от соответствующего источника питания при начале перемещения цилиндрического основания 2.

Как показано на фиг. 2, источник 5 и приемник 6 излучения размещены по разные стороны цилиндрического основания 2 вдоль оси 3 вращения.

На фиг. 3 и 4 показаны виды в разрезе двух других вариантов выполнения устройства с иным расположением источника 5 и приемника 6 излучения. Так, на фиг. 3 источник 5 размещен под цилиндрическим основанием 2, а приемник 6 излучения остается на том же месте, что и на фиг. 2. На фиг. 4 источник 5 остается на том же месте, что и на фиг. 2, а приемник 6 излучения помещен под цилиндрическим основанием 2. Все три варианта расположения по фиг. 2-4 имеют как достоинства, так и недостатки и могут выбираться в зависимости от конкретных требований к устройству согласно настоящему изобретению.

Следует отметить, что в любом варианте выполнения устройства сканирование может осуществляться путем развертки луча одиночного светодиода, лазера и т.п. вдоль боковой поверхности цилиндрического основания 2 параллельно оси 3 его вращения. При этом скорость перемещения этого луча должна быть много выше скорости вращения основания 2, чтобы обеспечить просмотр анализируемой части тела с требуемым шагом.

Способ сканирования рисунка кожных линий согласно настоящему изобретению реализуется в описанных устройствах следующим образом.

Анализируемая часть тела, например рука, помещается на выпуклом цилиндрическом основании 2 так, чтобы обеспечить соприкосновение с внешней поверхностью этого основания по меньшей мере той своей части, которая будет подвергнута сканированию. Пусть этой частью будет ладонь (без пальцев). При этом рука не просто помещается па цилиндрическом основании, но еще и задает его перемещение, т.е. создает усилие, толкая это основание 2, чтобы заставить его вращаться вокруг оси 3. При этом происходит включение источника 5 излучения и/или приемника 6 излучения. Источник 5 формирует на цилиндрическом основании 2 световую линию 7, которая перемещается при вращении основания 2, обеспечивая таким образом сканирование прижатой к его поверхности ладони. Поток, отраженный от точек соприкосновения кожи анализируемой ладони с поверхностью основания 2, прозрачного для излучения источника 5, попадает в приемник 6, где он преобразуется в электрический сигнал, пригодный для дальнейшей обработки. После завершения сканирования руку снимают с цилиндрического основания 2.

Источник 5 и приемник 6 излучения могут быть включены постоянно, до размещения анализируемой части тела на поверхности основания 2.

Использование движения, задаваемого цилиндрическому основанию 2 анализируемой частью тела, решает сразу две задачи. Во-первых, это движение обеспечивает сканирование кожного покрова данной части тела потоком излучения, а во вторых, обеспечивает лучшее прижатие кожи анализируемой части тела к поверхности основания 2 именно за счет создания толкающего усилия. Это более крепкое прижатие ладони, стопы и т.п. происходит непроизвольно, чтобы исключить подсознательно ожидаемое проскальзывание прижимаемой части тела при слабом прижатии к выпуклой поверхности. Таким образом, при реализации настоящего изобретения получается гарантированно качественный рисунок, без пустот и разрывов из-за неприжатия или слабого прижатия анализируемой части тела к поверхности выпуклого основания 2.

Настоящее изобретение может применяться в криминалистике, в системах предотвращения несанкционированного доступа в охраняемые помещения, при идентификации личности человека, пользующегося кредитной картой, и во многих других приложениях, где требуется восприятие рисунка кожных линий.

Специалистам в данной области техники понятно, что возможны различные модификации, уточнения и усовершенствования рассмотренных иллюстраций вариантов осуществления изобретения, объем которого определяется только приведенной формулой.

Источники информации

1. EP 0785750 B1, МКИ A 61 B 5/117, G 06 K 9/00, опубл. 1999.

2. EP 0617919 A2, МКИ A 61 B 5/117, G 06 K 9/20, опубл. 1994.

3. US 5528355, МКИ G 06 K 9/00, опубл. 1996.