DE2627981B2 - Identifizierungssystem mittels Fingerabdrucken - Google Patents
Identifizierungssystem mittels FingerabdruckenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Identifizienvigssystem
mittels Fingerabdrücken, bei welchem die Papillarlinien
eines Fingerabdrucks in elektrische Binärsignale für eine bildmäßige Verarbeitung umgewandelt werden,
indem verschiedene genau ausgeprägte Einzelheiten oder Kenndaten des Fingerabdrucks festgestellt
und entnommen werden. Das Identifizierungssystem kann dort verwendet werden, wo eine ganz
sichere Identifizierung einer Person wesentlich ist, beispielsweise wo ein begrenzter Zutritt zu einer Anlage
oder Einrichtung, beispielsweise nur für unter Sicherheitsgesichtspunkten ausgewähltes Personal, vorgesehen
ist.
Immer größere Sicherheitsprobleme stellen einen beträchtlichen Teil des modernen Lebens dar; Sicherheitsfragen
waren früher einmal hauptsächlich geheimen Regierungsstellen vorbehalten; zunehmende
Verluste und Unglücksfälle haben jedoch eine Überprüfung vor; Sicherheitseinrichtungen und -verfahren
durch Regierung und Industrie erzwungen. Transportverluste bzw. -schaden und der Diebstahl von Firmengeheimnissen
kosten die Industrie jährlich Milliarden. Die öffentliche Sicherheit ist gefährdet, da
Eindringlinge Bomben und Sprengsätze an Stellen, wie beispielsweise Flugzeugen und Gebäuden, an-
bzw. unterbringen können. Durch Rechner aufbereitete Aufzeichnungen bzw. Informationen und sogar
die Rechner selbst werden angegriffen und zerstört.
Eine Zutrittskontrofo und eine Personenidentifizierung
bringen daher große Schwierigkeiten mit sich, und es werden beträchtliche Mittel von Organisationen
und Gesellschaften aufgewendet, die gezwungen sind, ihre Angestellten, Verkäufer usw. zu identifizieren,
denen der Zutritt zu Werksanlagen, Rechnerräumen, Tresoren, Gepäck- oder Frachträumen usw. zu
gestatten ist. Das zuletzt benutzte Verfahren zur Personenidentifizierung ist weder eine Karte, welche verloren,
verliehen oder gestohlen werden kann, noch ein Zahlenkode, welcher mitgeteilt oder entwendet
werden kann, sondern ein unveränderliches, nicht übertragbares und unbestreitbar eindeutiges Kennzeichen
der Person selbst, nämlich sein Fingerabdruck.
Gemäß der Erfindung ist daher ein Identifizierungssystem mittels Fingerabdrücken geschaffen, bei
welchem Papillarlinien nnes Fingerabdrucks in elektronische Binärsignale zur bildmäßigen Verarbeitung
umgewandelt werden, indem verschiedene, eindeutig bestimmbare und ausgeprägte Einzelheiten oder
Kennwerte des Fingerabdrucks festgestellt und entnommen werden; hierbei ist das System gekennzeichnet
durch Endstelleneinrichtungen in einer »örtlichen, lokalen« Station, um für eine zu identifizierende Person
wichtige Identifizierungsdaten zu liefern und um die Linien eines Fingerabdrucks in einer »örtlichen,
lokalen« Station zu fühlen und sie in die elektronischen Binärsignale umzuwandeln, damit derartige Signale
an einen Multiplexer in einer entfernten »zentralen« Station übertragen werden und die Daten von
dem Multiplexer aufgenommen werden, und durch eine Datenverarbeitungsanlage in der »zentralen«
Station, die betriebsmäßig mit dem Multiplexer verbunden ist, um von ihm die Identifizierung einer Person
betreffende Daten zu erhalten, an ihn und damit an die Endstelleneinrichtungen zu übertragen, wobei
der Datenverarbeitungsanlage zu diesem Zweck ein Datenspeicher zugeordnet ist, w:!cher Identitätsbzw. PersÖP.Hchkeitsdaters und Einzelheiten für verschiedene
Personen speichert, und wobei die Datenverarbeitungsanlage Einzelheiten aus den den Endstelieneinrichtungen
zugeführten Binärdaten entnimmt und die entnommenen Einzelheiten und Identinzierungsdaten, die den Endstelieneinrichtungen
zugeführt worden sind, mit Identitätsdaten und Einzelheiten vergleicht, die in dem Datenspeicher gespeichert
sind, um zu entscheiden, ob die Identität bestätigt wird, und im mittels des Multiplexers die Bestätigung
an die Endstelleneinrichtungen zu übertragen.
Mit dem erfindungsgemäßen System ist ein begrenzter Zugang zu einem bestimmten Raum, zu Informationen,
zu Dienststellen usw. dadurch gewährleistet, daß die einzelnen aazu berechtigten Personen
durch ihre Fingerabdrücke identifiziert werden. Sobald das System feststellt, daß die Fingerabdruckkennwerte
einer Person für die angebliche (eingegebene bzw. eingetastete) Kennummer mit den
Kenndaten auf einer Datei übereinstimmen, und wenn diere Identität unter den angegebenen Voraussetzungen
zu einem Zutritt berechtigt, kann eine Bestätigung vorgenommen werden, beispielsweise kann eine Tür
geöffnet oder eine Rechnerendstelle entriegelt und freigegeben werden. Zum Zweck der Identifizierung
kann sich die Person der Identifizierungsendstelle nähern und zur Identifizierung dessen, wer sie zu sein
behauptet, kann sie eine Karte einstecken oder eine Zahl eintasten. Die Person legt dann einen bestimmten
Finger auf die Oberfläche eines Fingerabdrucklesers, welcher den Fingerabdruck abtastet und eine
vergrößerte Darstellung des Bildes an einen »zentralen« Systemrechner überträgt.
In der zentralen Station werden die Daten von dem Fingerabdruck verarbeitet, um seine besonderen
Kennwerte (beispielsweise die Enden und die Gabelungen von Rillen) festzustellen und zu bestimmen,
und dann wird ein Vergleich mit den entsprechenden Kennwerten auf eher Datei in dem Datenspeicher für
die angebliche Persönlichkeit durchgeführt. Weitere Informationen auf der Datei über bzw. für die Person
können Daten, zu weichen Bereichen, Endstellen oder Türen und zu welchen Zeitabschnitten sie Zugang hat
und/oder andere Kontroll- bzw. Steuerinformationen aufweisen. Ein Sigi/il wird dann zu der Endstellen-Einrichtung
zurückgeleitet, durch das dann bestimmt wird, ob der Person der Zugang gestattet wird, oder
durch das eine weitere Ablesung gefordert wird, wenn
keine Übereinstimmung festgestellt worden ist. Spätere erfolglose Versuche können dann zu einem
Alarm oder zu einer anderen Abhilfe führen.
Bei der Anwendung der Erfindung ergeben sich eine Anzahl Vorteile. Eine ganz sichere Identifizierung
einer Person und nicht einer Karte ist durch die Fingerabdrucke der Person gegeben, da dies die einzige,
in hohem Maße anerkannte Form der Personenidentifizierung darstellt. Es wird auch kein Abdruck
mittels Stempelfarbe genommen, da die Einzelheiten unmittelbar gefühlt bzw. gelesen und digitalisiert werden.
Da eine Kartenidentifizierung nicht notwendig ist, ist das System sicher und zuverlässig, und die Ansprechzeit
kann in der Größenordnung von 2 Sekunden liegen. Zusätzlich schafft das System eine auf die
einzelne Person bezogene Aufstellung einschließlich der zulässigen Zutrittszeit für jede Endstelle oder jeden
Eingang, schafft ferner eine Datenaufstellu.ig bezüglich
üci Tdiigkeü bzw. Akiiviiät einer Person und
erfordert keine zusätzlichen oder besonderen Einrichtungen, um eine neue Person in die Datei aufzunehmen,
da normale, übliche Endstelleneinrichtungen verwendet werden. Es kann auch eine zentrale Steuerung
und Sicherheitsüberwachung sowie eine wählbare bzw. einstellbare Ansprechempfindlichkeit bezüglich
Versuchen vorgesehen sein, das System auszuschalten.
Das erfindungsgemäße System kann bei einer Anzahl Einrichtungen und Anlagen verwendet werden,
die jeweils besondere Anforderungen haben. Ein System kann eine einzelne oder viele Endstellen aufweisen,
und die Endstellen können unmittelbar bei oder sehr weit weg von der zentralisierten Anordnung sein.
Mit der Bezeichnung »örtliche, lokale« und »entfernte« Stationen ist natürlich nicht die Möglichkeit
ausgeschlossen, daß die Endstelleneinrichtungen unmittelbar bei der zentralisierten bzw. zentralen Anlage
sein können. Die Übertragung von den Endstellen zu dem zentralen System kann über eine direkte Leitung,
eine Telefonleitung oder ein anderes Datenübertragungssystem erfolgen. Das System kann so ausgelegt
sein, daß eine nicht begrenzte Anzahl Personen überwacht wird, und die Ansprechzeit des Systems hängt
von der Anzahl der verwendeten Endstellen sowie von ihrer Gesamtabfragegeschwindigkeit und davon ab,
ob die Übertragung über Telefonleitungen erfolgt oder ob andere schmalbandige Übertragungsleitungen
erforderlich sind oder nicht.
Typische Anwendungen des erfindungsgemäßen Systems für eine Zutrittskontrolle sind: Rechnerzentren;
radioaktive oder biologische Gefahrenbereiche; gesteuerte Versuche; Informationspeicherbereiche;
Flughafenwartungs-und -frachtbereiche; abgeschlossene Bezirke in Krankenhäusern und Bereiche, wo
Drogen bzw. Arzneimittel gelagert sind; Appartement- oder Miethäuser und Bürogebäude nach Geschäftsschluß;
sichere Aufbewahrungsbehälter und Tresore; und Rechnerendstellen mit einer Eingabe und
Zugriffsmöglichkeit zu Informationen.
Bei einer derartigen gesicherten Anlage gibt es eine begrenzte Anzahl von Zugangsstellen. Um die Erfindung
an eine derartige Anlage anzupassen, ist eine Endstelle an jeder Zugangsstelle zu der Anlage sowie
am Zugang zu irgendwelchen sicheren Bereichen in der Anlage angeordnet. Jede Endstelle ist ausgelegt
für die Identifizierung einer Person und zum Abtasten seines Fingerabdrucks und kann eine Einrichtung zum
Entriegeln oder öffnen einer Tür, zum Betätigen ei-
nes Drehkreuzes oder einer ähnlichen Durchgangseinrichtung, welche gleichzeitig nur immer eine Person
durchläßt, sobald der Rechner einen passenden Wert für eine berechtigte Nachfolge festgestellt hat.
Diese entfernt angeordneten Endstellen sind mit dem zentralen Rechnersystem mit einer direkten Leitung
aus einem verdrillten Leitungspaar oder einem Äquivalent verbunden. Die zentrale Einrichtung kann an
einer sichereren Stelle in der Anlage angeordnet sein und weist den Multiplexer sowie; die Datenverarbeitur.gseinrichtung,
d. h. einen Rechner auf, welcher einiges von der Ermittlung und alle Funktionen zum
Feststellen der Einzelheiten und deren Übereinstimmung durchführt, wobei die zentrale Recheneinrichtung
erforderlichenfalls eine vorgeschaltete Recheneinheit aufweist, um eine parallele Bildverarbeitung
durchzuführen. Erforderlichenfalls kann der Rechner auch so ausgeführt sein, daß er einen Alarm gibt, wenn
anormaie, unregelmäßige Linien oder fviusier von Zu-
und Abgängen vorhanden sind. Eine an den Rechner angekoppelte Plattenspeicherdatei enthält Daten einer
bestimmten Anzahl von Personen.
Zusätzlich zu den oben angeführten Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Systems kann
das System auch anstelle einer Stech- oder Stempeluhr verwendet werden, wobei dann ein Stechen oder
Stempeln in Vertretung ausgeschlossen ist. In ähnlicher Weise Konnte mit dem System die Gültigkeit bzw.
Richtigkeit und die Identität jeder Person überprüft werden, welche versucht zu wählen. Da der zentrale
Datenverarbeitungsabschnitt des Systems auch eine Rechen- und Datenspeichereinrichtung enthält, kann
eine Information bezüglich der Zeiteingabe oder einer Stimmabgabe nachgeprüft, verarbeitet und für eine
weitere Verwendung gespeichert oder angezeigt werden. Aufgrund der Genauigkeit der Identitätsprüfung,
zu welchem das System in der Lage ist, eignet es sich sehr gut für Geld abgebende Systeme oder Anwendungen,
wie beispielsweise für Fahrschein(ausgabe)systeme für einen Massendurchgang oder -verkehr,
wobei ein Fahrgast einen bestimmten Betrag vorher einzahlt und wobei dann der Preis für seine
Fahrt von seinem Guthaben jedesmal abgezogen wird, wenn er das System benutzt. Da es die Einzelperson
ist, welche wiedererkannt wird, und nicht eine Karte oder ein Fahrschein, können Fälschungen oder
Schwarzmärkte für Fahrkarten im geringerem Preis
ausgeschaltet werden. Das würde bedeuten, daß in einem derartigen System viele Endstelleneinrichtungen
vorhanden und über einer großen geographischen Fläche verteilt sind. Auf diese Weise würde dann eine
Datenübertragung von den Endstellen sehr wahrscheinlich über bestehende Telefonleitungen mit Hilfe
von Modems, d. h. mit Hilfe von Modulatoren und Demodulatoren, erfolgen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein funktionelles Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Systems,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Endstelle mit einer
einachsigen Abtasteinrichtung,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Endstelle mit einer zweiachsigen Abtasteinrichtung, und
Fig. 4 ein funktionelles Blockschaltbild einer vorgeschalteten
Datenverarbeitungseinrichtung.
Das in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete System gemäß der Erfindung ist sehr gut in F ig. 1 darge-
stellt. Das System 10 weist eine oder mehrere Endstellen auf, von denen vier Endstellen 12a und 12 d
dargestellt sind. Die Endstellen 12a bis 12c/sind über
Fernübertragungsleitungen 14a bis 14a* mit einem
Datenmultiplexer 16 in der zentralen Station verbunden. Wenn die Endstellen über eine große geographische
Fläche verteilt sind, können die Ubertragungsleitungen vorzugsweise Telefonleitungen sein. Der
Datenmultiplexer 16 gibt Fingerabdruckdaten von einer Endstelle zu einem vorgegebenen Zeitpunkt über
eine Leitung 18 an eine vorgeschaltete ebenfalls in der zentralen Station angeordnete Recheneinheit 20
ab und gibt über eine Leitung 30 eine Identitäts-Etikett- bzw. Markierungsinformation an eine Datenverarbeitungseinrichtung
24 ab, welche ein Rechner sein kann. Die vorgeschaltete Recheneinheit 20 gibt ihrerseits
die vorher verarbeiteten Daten über eine Leitung 22 an die Datenverarbeitungseinrichtung 24 ab. Die
Verarbeiiungseinrichiung 24 isi über eine Leitung 25 auch mit einem Datenspeicher 26 für eine abschließende
Verarbeitung vor einer Identitätsprüfung und zur Bestimmung und Festlegung der Zutrittsvoraussetzungen,
die wenn überhaupt dem zu suchenden Zutritt einer Person zu einer Anlage zugeordnet sind,
wenn ein unberechtigter Zutritt zu überwachen ist. Ein Signal, welches das öffnen einer Tür u. ä. zur
Folge haben kann, wird dann über Leitungen 32a bis Hd an eine entsprechende nicht dargestellte Einrichtung
abgeben. Wie dargestellt, wird das Signal von der Datenverarbeitungseinrichtung 24 über eine Leitung
30 an den Multiplexer 16 und über die entsprechende Übertragungsleitung zu der Endstelle abgegeben,
welche die Identitätsüberprüfung gefordert hat; das Signal kann jedoch auch in entsprechenden Einrichtungen
irgendeinen anderen Weg von der Verarbeitungseinrichtung
24 zu einer entsprechenden Einrichtung nehmen.
Das in Fig. 1 dargestellte System arbeitet folgendermaßen: Eine Person, welche ihre Identität überprüft
haben will, gibt ihr angebliches numerisches Identitäts-Etikett über ein Tastenfeld oder einen Kartenleser
in eine der Endstellen, z. B. 12« des Systems ein und drückt dann die bereits vorher festgelegte Fingerkappe
zum Ablesen gegen das Fenster der Endstelle 12a. In der Endstelle 12a wird der Fingerabdruck
abgetastet und das Identitäts-Etikett und eine Darstellung des Fingerabdrucks, an welchem eine gewisse
elektronische Signalverarbeitung durchgeführt worden ist, um eine Bildvergrößerung zu erreichen,
über eine Übertragungsleitung 14α an den Multiplexer 16 abgegeben.
Der Multiplexer 16 steht zu einem bestimmten Zeitpunkt nur mit einer Endstelle in Verbindung und
gibt an die anderen Endstellen ein »Halt« ab, bis die Verbindung mit der einen Endstelle beendet ist. Der
Multiplexer 16 überträgt das angebliche Identitäts-Etikett über die Leitung 30 an die Verarbeitungseinrichtung
24; die Verarbeitungseinrichtung 2 liest die Daten bezüglich der Einzelheiten eines Fingerabdrucks der bestimmten Person sowie irgendwelche
Zutrittsvoraussetzungen, die dieser Person zugeordnet sind, über eine Leitung 25 aus dem Datenspeicher
26 aus. Der Multiplexer 16 überträgt die verarbeiteten Fingerabdruckdaten an die vorgeschaltete Recheneinheit
20, welche alle vorläufigen Einzelheiten daraus entnimmt und diese vorläufigen Einzelheiten über
eine Leitung 22 an die Datenverarbeitungseinrichtung 24 überträgt. Diese (24) verarbeitet die vorläufigen
Einzelheiten, um die richtigen Einzelheiten zu entnehmen,
welche dann mit den Einzelheiten auf einer Datei für das gegebene Identitäts-Etikett verglichen
werden, um eine Übereinstimmung zu überprüfen. In Abhängigkeit davon, ob eine Übereinstimmung festgestellt
wird oder nicht, und bedingt durch die Steuerdaten in den Datenspeicher, die der Person zugeordnet
sind, deren Identität überprüft werden soll, wird ein wirksames (Steuer)Signal von der Verarbeitungseinrichtung 24 über die Leitung 30, den Multiplexer
16 und die Leitung 14a an die Endstelle 12a zurückgesendet. Dieses Signal ist dann das endgültige Ergebnis
des gesamten Vorgangs und wird von der Endstelle 12a an eine Leitung 32a abgegeben und kann dazu
benutzt werden, Zugang zu einem gesicherten Bereich zu gestatten, Geld herauszugeben, einen Aufzug zu
betätigen, eine Fahrt in einem öffentlichen Verkehrsmittel zu gestatten usw.
identitätsdaten und Einzeiheiien können über das
zwischengeschaltete Tastenfeld 34 von dem Datenspeicher 26 aus hinzugefügt oder gelöscht werden,
wobei ein »geschaffener Datei«-Kode über das Tastenfeld 34 und die Leitung 33 zu der Datenverarbeitungseinrichtung
24 abgegeben wird; diese überträgt dann in einem derartigen Fall die Identitätsdaten der
Person und die übrigen Einzelheiten, die mittels der Etikett-Identifizierung und der Fingerabtastung der
Person an einer der Endstellen festgestellt worden sind, über die Leitung 25 zur Speicherung an den Datenspeicher
26. Wenn die Datenverarbeitungseinrichtung 24 eine Identitätsnummer von dem Multiplexer
16 und einen »Lösch«-Kode von dem Tastenfeld 34 über die Leitung 33 erhält, überträgt sie über Leitungen
25 Daten an den Datenspeicher 26, um die Identitätsdaten und die übrigen Einzelheiten, welche sich
auf die einzelne Person beziehen, zu überschreiben (zu löschen).
Wie oben ausgeführt, weist das System fünf Elemente auf, von welchen die Endstellen (12a bis I2d)
die »örtliche oder lokale« Station und die übrigen Einrichtungen die »zentrale« Station darstellen, nämlich
die Übertragungsleitungen (14a bis 14d) und der Multiplexer (16); die vorgeschaltete Recheneinheit
(20); die Datenverarbeitungseinrichtung (24) und der Datenspeicher (26). Diese Elemente werden nunmehr
im einzelnen beschrieben.
Die Endstellen (12a bis lld) haben fünf Hauptaufgaben: (1) den Fingerabdruck von einem Finger zu
lesen, welcher auf das Endstellenfenster gelegt worden ist, und ein deutliches, gut ausgebildetes Binärbild
des Fingerabdrucks für eine weitere Verarbeitung zu schaffen; (2) den Mechanismus für eine schnelle und
genaue Aufnahme des angeblichen Identitäts-Etiketts einer Person zu schaffen, die eine Identitätsprüfung
fordert; (3) die Einrichtungen zur Übertragung des Binärbildes des Fingerabdrucks und des Identitäts-Etiketts
und zum Empfang des wirksamen (Steuer-)-Signals über das Verbindungssystem vorzusehen; (4)
Einrichtungen zur Anzeige und Wiedergabe der Zustände der Endstellen und des Verhaltens der zentralen
Verarbeitungseinrichtung vorzusehen und (S) Einrichtungen zur Übertragung des wirksamen Steuersignals
an eine entsprechende Einrichtung vorzusehen (wenn eine derartige Einrichtung nahe bei der
Endstelle angeordnet ist).
Eine der Hauptschwierigkeit, Fingerabdrucke unmittelbar
zu lesen, besteht darin, daß die Papillarlinien, d. h. die Erhebungen und Vertiefungen, einen
schlechten Kontrast aufweisen. Um ein gutes Bild zu erzeugen, wird in den Endstellen ein Vergrößerungsverfahren
angewendet, das auf der optischen Erscheinung der Totalreflexion beruht, die bei einem Prisma
angewendet wird. Sich in einem Prisma ausbreitendes Licht kann an einer Glas/Luft-Grenzfläche reflektiert
und gebrochen werden, und die Einfalls- und Brechungswinkel sowie die Brechungskoeffizienten sind
durch das Snellsche Brechungsgesetz in Beziehung gesetzt:
M1 sin0, = M2 sin 0,
Ein derartiger kritischer Einfallswinkel ist der Winkel 0,, für welchen Q1 gleich 90° ist. Über diesem Winkel,
welcher für Luft und bestimmte Glaszusammensetzungen ungefähr 42° beträgt, findet nur eine
Reflexion statt.
Wenn ein Finger auf die Prismenoberfläche gelegt wird, berühren nur die Erhebungen das Glas, und
(kieine) Lufttaschen bleiben in den Vertiefungen zurück. Auf diese Weise wird Licht, das unter dem richtigen
Winkel in die Vertiefungen einfällt, reflektiert, während Licht, das auf die Erhebungen auftrifft, in
dem verhältmäßig dichten Medium des Fingers absorbiert wird. Auf diese Weise können scharfe Bilder mit
einem sehr guten Kontrast erhalten werden.
Wie in Fig. 2 dargestellt, hat die Endstelle 12a ein durch eine Fläche lila eines Prismas 111 festgelegtes
Fenster zum Abtasten der Kappe des Fingers F, ein Tastenfeld 112 zur Eingabe eines Identitäts-Etiketts
und eine Anzahl Anzeigeeinrichtungen 114 bis 117, um anzeigen zu können, ob die Endstelle wirksam,
d. h. eingeschaltet ist und für eine Identitätsüberprüfung zur Verfügung steht; ob das Identitäts-Etikett
zu überprüfen ist; ob ein Finger auf die Endstelleneinrichtung zum Abtasten oder zu einem erneuten Abtasten
gelegt werden sollte, und ob die geforderte Identität bestätigt oder zurückgewiesen worden ist.
Licht von der voreingestellten Lampe 120 tritt durch Kondensorlinsen 122 hindurch und ist auf die Fläche
1116 des Prismas 111 gerichtet. Normalerweise wird dieses Licht im Inneren des Prismas 11.1 reflektiert
und tritt über eine Fläche illc aus. Wenn jedoch eine Person ihren Finger F auf das durch die Fläche lila
festgelegte Abtastfenster gelegt hat, kommt es zu einer Reflexion entlang den Erhebungen, wodurch sich
ein Schwarzweißbild mit hohem Kontrast ergibt. Das Bild wird dann zu dem vertikalen Abtastspiegel 124
reflektiert und tritt durch eine aus vielen Elementen bestehende Objektivlinse 126 hindurch, mittels weicher
das Bild auf eine horizontal verlaufende Photodetektoranordnung 137 scharf eingestellt wird und in
ein elektronisches, einem Fernsehbild ähnliches Rasterbild mit Hilfe einer mechanischen und elektronischen
Abtastung, gesteuert durch Zeitsteuer- und Steuersignalschaltungen 154, umgewandelt wird.
Die Identitäts-Etikett-Information wird mittels Tastenanschlägen auf dem Tastenfeld 112 geschaffen,
und diese Daten werden in ein Schieberegister 140 eingespeichert, und zu einem bestimmten Zeitpunkt
wird ein Zeichen herausgeschoben, um einen Uberprüfungsvorgang einzuleiten. Für eine Übertragung
über die Telefonleitungen werden die an den Multiplexer 16 in der der »zentralen« Station übertragenen
Daten in der Endstelle 12a in zeichenähnliche Bitblocks mit Hilfe eines Informationskodierers/dekodierers
142 kodiert, um mittels eines nicht dargestellten
Modems über eine Leitung 14 a übertragen zu werden. Die Daten, welche von der Endstelle 12a
über die Leitung \4a von dem Modem erhalten werden,
werden aus zeichenähnlichen Bitblocks mittels eines Informationskodierers/dekodierers 142 dekodiert.
Wenn die Endstelle 12a mit der Datenverarbeitungseinrichtung 24 in der »zentralen« Station über
Leitungen verbunden ist, sind Leitungstreiberstufen und Empfänger für das nicht dargestellte, verdrillte
Leitungspaar in der Endstelle 12a vorgesehen. Wenn die geforderte Identität nachgewiesen worden ist, erhält
die Endstelle 12a ein Signal von der Verarbeitungseinrichtung 24. Die Endstelle 12a gibt dann nach
dem Dekodieren des Signals mittels des Kodierers/ Dekodierers 142 ein Steuersignal über eine Leitung
143, eine relaisgesteuerte Betätigungseinrichtung 144 und eine Leitung 32a an einen nicht dargestellten Betätigungsmechanismus
ab.
Die Anzeigeeinrichtung 114 ist über eine Leitung 119 mit Zeit- und Steuersignalschaltungen 154 der
EiiUMciie 12ü vci uuiiucii uiiu lclgi an, daß die Endstelle
12a betriebsbereit ist. Die zu identifizierende Person gibt die entsprechenden Identifizierungsdaten
an dem Tastenfeld 112 ein, welches die Daten an das Schieberegister 140 überträgt, welches eine herkömmliche,
digitale, elektronische Schieberegisterschaltung aufweist. Das Schieberegister 140 speichert
die von dem Tastenfeld 112 übertragenen Daten und gibt zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Zeichen über
eine Leitung 158 an die Zeit- und Steuersignalschaltungen 154 ab. Die Zeit- und Steuersignalschaltungen
154 weisen herkömmliche elektronische Impulsgeneratoren, logische Verknüpfungsschaltungen und Registerschaltungen
auf und übertragen die von dem Schieberegister 140 erhaltenen Identifizierungsdaten
über eine Leitung 156 an den Informationskodierer/ dekodierer 142. Der Kodierer/Dekodierer 142 weist
herkömmliche digitale, elektronische Logikschaltungen auf und kodiert die eingetasteten Identifizierungsdaten,
die er von den Zeit- und Steuersignalschaltungen 154 erhalten hat, um sie über die Leitung
14a an den Multiplexer 16 und über die Leitung 30 an die Datenverarbeitungseinrichtung 24 zr übertragen,
wo bestimmt wird, ob die Person in dem Datenspeicher vorhanden ist.
Zusätzlich schalten die Zeit- und Steuersignalschaltungen 154 über die Leitung 119 die Anzeigeeinrichtung
115 an. Entsprechend der Anzeige in der Anzeigeeinrichtung 115 legt die zu identifzierende
Person ihren bereits vorher bestimmten Finger F auf die Fläche lila des Prismas iii. Wenn der Finger F
richtig auf die Fläche lila aufgelegt ist, berührt der Finger F Elektroden 101 und 102, und das Licht, welches
von einer normalerweise angeschalteten, voreingestellten Lampe 120 durch Kondensorlinsen 122 und
die Prismafläche 1116 hindurchtritt, wird aufgrund des Vorhandenseins der Erhebungen des Fingers F,
welche die Prismafläche lila berühren, nur teilweise reflektiert. Das reflektierte Licht, das ein Schwarzweiß-Abbild
mit hohem Kontrast des Fingerabdrucks darstellt, tritt über die Prismafläche Illc aus, wird
von dem vertikalen Abtastspiegel 124 reflektiert und tritt durch die aus vielen Elementen bestehende Objektivlinse
126 hindurch, welche das Bild auf der horizontal verlaufenden Photodetektoranordnung 137
scharf einstellt. Die Photodetektoranordnung 137, Welche eine lineare Festkörperabtasteinrichtung der
Serie RL-128 sein kann, welche von der Reticon Corporation in Mountain View, Kalifornien hergestellt
wird, schafft einen Ausgang, welcher das an ihr einf al-
lende Lichtmuster wiedergibt.
Der Ausgang der Photodetektoranordnung 137 wird über eine Leitung 149 an Videosignal-Verarbeitungsschaltungen
ISO übertragen, welche Verstäxker, Scheitelwertdetektoren und Abfrage- und Halteschaltungen
aufweisen. Signale von den Elektroden 101 und 102, welche an der Fläche lila des Prismas
111 angeordnet sind, werden verwendet, um zu fühlen,
daß der Finger F richtig angeordnet ist, um mit einer Abtastung beginnen zu können. Diese Signale
werden mittels Verstärkern 104 und 105 verstärkt, welche in Leitungen 107 bzw. 108 angeordnet sind;
die verstärkten Signale werden von den Zeit- und Steuersigpalschaltungen 154 benutzt, welche ihrerseits
über eine Leitung 156, den Kodierer/Dekodierer 142, die Leitung 14a, den Multiplexer 16 und die Leitung
30 ein Signal an die Datenverarbeitungseinrichtung 24 bei Anliegen eines Signals abgeben, daß der
einrichtung 24 übertragen, bis eine Fingerabtastung beendet ist; hierzu sind in der wiedergegebenen Ausführungsform
128 Leitungen vorgesehen. Entsprechend dem Ausgangssignal, das über die Leitung 152
den Zeit- und Steuersignalschaltungen 154 zugeführt ist, geben diese (154) ein Ausgangssignal über eine
Leitung 170 an einen 9-Bit-Zeile»izähler 172 ab, welcher
herkömmliche, digitale, elektronische Zählerschaltungen aufweist. Die sieben, dem Zähler 172 zugeführten,
höherwertigen Bits werden dazu verwendet, um die 128 Stellen hinaufzuzählen, welche eine
Fingerabdruckzeile darstellen, und es wird ein Zeilenendsignal als Eingang an den Bildzähler 176 über eine
Leitung 173 und über Leitungen 173 und 174 als Rückkopplungssignal an die Zeit- und Steuersignalschaltungen
154 abgegeben.
Der Bildzähler 176, welcher herkömmliche, digitale, elektronische Zählerschaltungen aufweist, zählt
rmgci r ι ItIHi^aiigcuiuiici im. c2.n1 iiiiitcia eines unuzählers
176 festgelegtes Einleitungssignal wird zu den Zeit- und Swuersignalschaltungen 154 zurückgeleitet,
welches über eine Verbindung von Steuer- und Rückkopplungssignalen den Betrieb der Teile in der Endstelle
12a synchronisiert.
Da die horizontal verlaufende Photodetektoranordnung eine einzelne Linie des Fingerabdruckbildes
fühlt, muß das Bild quer zu der Photodetektoranordnung bewegt werden. Das Bild wird mittels eines Synchronmotors
130 bewegt, we'cher in Gang gesetzt wird, wenn der entsprechende Befehl von der Verarbeitungseinrichtung
24 erhalten wird und an den Motor 130 über eine Leitung 160 von den Zeit- und Steuersignalschaltungen
154 übertragen wird. Der Motor 130 ist über eine Riemenscheibe, einen Treibriemen,
ein Getriebe oder eine andere entsprechende Verbindung mit einer Antriebskurvenscheibe 134 verbunden
und bewegt dadurch den Spiegel 124, welcher an einem schwenkbaren Teil 136 angebracht ist, an welchem
die Kurvenscheibe 134 anliegt. Der Ausgang der Photodetektoranordnung 137, welcher eine Reihe
von negativ verlaufenden Impulsen mit einer Amplitude ist, die proportional dem einfallenden Licht ist,
wird den Videosignal-Verarbeitungsschaltungen 150 zugeführt. Die Schaltungen 150 geben ein erstes Ausgangssignal
über eine Leitung 152 an die Zeit- und Steuersignalschaltungen 154 und ein zweites Ausgangssignai,
weiches ein stetiges Videosignal ist, über eine Leitung 161 an Schwellenwertschaitungen 162
ab. Die Schwellenwertschaltungen 162 weisen herkömmliche Vergleicherschaltungen und ein Hochpaßfilter
auf, das irgendeine Verschiebung gegenüber dem Videosignal beseitigt und es in ein Wcchsclstromsignal
umwandelt Positive Auslenkungen (Erhebungen) und negative Auslenkungen (Vertiefungen)
werden von den Schwellenwertschaltungen 162 unterschieden, und ihr Ausgangssignal wird am hinteren
Ende des Abtastimpulses in einen 1-Bit-Puffer 164 als Binärsignal taktgesteuert eingegeben, in welches
der abgetastete Fingerabdruck umgewandelt worden ist
Ein synchrones Steuersignal wird dem l-Bit-Puffer
164 über eine Leitung 166 von den Zeit- and Steuersignalschaltungen 164 zugeführt, und dementsprechend
wird die Übertragung des Binärsignals Ober die Leitung 168 zu dem Kodierer/Dekodierer 142 fortgesetzt
und von dort über die Leitung 14a, den Multiplexer 16 und über Leitungen 18 und 30 zu der vorgeschalteten
Recheneinheit 20 bzw. der Datenverarbeitungs-
uic 1Z.0 seilen, WciCiic eine VuiiStdiluigc g
darstellen. An dieser Stelle wird dann ein Bildendsignal zu den Zeit- und Steuerschaltungen 154 über eine
Leitung 178 rückgekoppelt, um den Motor 130 anzuhalten, und es stellt gleichzeitig das synchrone Steuersignal
dar, das über die Leitung 166 dem 1 -Bit-Puffer zugeführt wird, bis der nächste Startimpuls erhalten
wird. Hierdurch kann das Abtasten des Fingerabdrucks durch einen Vergleich mit dem gespeicherten
Fingerabdruck in der Datenbank in der »zentralen« Station synchronisiert werden. Wenn alle Identitätsinformationen zu der vorgeschalteten Recheneinheit
20 und der Datenverarbeitungseinrichtung 24 übertragen worden ist und die Identität bestätigt oder bestritten
worden ist, wird ein entsprechendes Signal von der Datenverarbeitungseinrichtung über die Leitung
30, den Multiplexer 16 und die Leitung 14a an den Kodierer/Dekodierer 142 der Endstelle 12a übertragen.
Wenn die Identität bestätigt worden ist, gibt der Kodierer/Dekodierer 142 ein Signal über die Leitung
143 an die relaisgesteue-te Betätigungseinrichtung
144 ab. Die Einrichtung 144, welche ein herkömmliches Festkörper- oder mechanisches Relais ist, überträgt
ein entsprechendes Steuersignal über die Leitung 32a, wodurch dann entsprechend dem über 4ie Leitung
143 zugeführten Signal eine Tür geöffnet wird usw.
Der Kodierer/Dekodierer 142 überträgt die die Identität bestätigende oder ablehnende Information
an die Zeit- und Steuersignalschaltungen 154, welche ein Signal über die Leitung 119 abgeben, um die Anzeigeeinrichtung
117 anzuschalten, wenn die Identifizierung bestätigt wird, oder um die Anzeigeeinrichtung
116 anzuschalten, wenn die Identität abgelehnt wird. Wenn die Identität abgelehnt wird, kann eine
zweite Abtastung des Fingerabdrucks und eine Eingabe der Identifizierung gefordert werden, bevor ein
Alarm erfolgt oder eine andere entsprechende Maßnahme ergriffen wird; sonst wird der Alarm unmittelbar
gegeben.
Eine andere Ausführung 12a' einer Endstelle ist in Fig. 3 dargestellt, wobei Striche bei den Bezugszeichen
hinzugefügt worden sind, die den geänderten Aufbau anzeigen. In der zweiachsigen Abtasteinrichtung
ist die Photodetektoranordnung 137 der Fig. 2 durch ein Drehprisma ISO mit einem in horizontaler
Richtung quadratischen Querschnitt und durch einen Photodetektor 137' ersetzt Das Prisma 180 ist an einer
WeUe 182 angebracht und wird mittels eines Motors 130' über Kegelräder 186 und 188 oder über an-
dere entsprechende Verbindungseinrichtungen, wie Riemen, Riemenscheiben und Rädergetriebe, angetrieben. Gesteuert durch die Zeit- und Steuersignalschaltungen 154' treibt der Motor 130' sowohl das
verschwenkbare Teil 136 als auch die Welle 182 synchron an, um die Winkelbewegung sowohl des vertikalen Abtastspiegels 124 als auch die Drehbewegung
des Prismas 180 zu steuern. Da jede Fläche des Prismas 180 den Weg des Lichts kreuzt, das auf die aus
vielen Elementen bestehende Objektivlinse 126 auftrifft, wird das Licht im Inneren des Prismas 180 unter
einem Winkel zu der horizontalen Ebene gebrochen, welcher sich mit dem Winkel zwischen der Fläche des
Prifmas 180 und der Richtung des einfallenden Lichts
ändert. Das Licht tritt dann von der Fläche des Prismas 180, die der Fläche gegenüberliegt, über welche es
eintritt, wieder unter einem sich ändernden Winkei aus. Da jede Fläche des Prismas 180 sich um etwa
90° in der Lichtbahn dreht, tastet das austretende Licht quer über den kleinen Photodetektor 137'. Auf
diese Weise wird eine horizontale Linie oder ein sehr schmaler horizontaler Streifen des Bildes quer über
den Photodetektor 137' getastet; da der Ausgang des Photodetektors 137' kontinuierlich ist, brauchen die
Videosignal-Verarbeitungsschaltungen 150' das Signal nur zu verstärken, bevor es den Schwellenwertschaltungen 162 zugeführt wird. Der Aufbau und die
Arbeitsweise der Endstelle 12a' entspricht im übrigen
der cer Endstelle 12 a.
Der Multiplexer 16 des »zentralen« Systems weist herkömmliche Abrufschaltungen und Pufferspeicher
auf und ist mit der Endstelle 12a über eine Übertragungsleitung 14α verbunden, welche entweder ein
verdrilltes Leitungspaar sein kann, wenn die Abstände nicht zu groß sind (kleiner als 1000 m) oder Telefonleitungen sein können. Es können auch spezielle
Übertragungseinrichtungen, wie beispielsweise Infrarot-Datenübertragungen, verwendet werden, aber
diese Einrichtungen dürften, abgesehen für außergewöhnliche Umstände, zu teuer sein. Wenn die Datenverbindung ein verdrilltes Leitungspaar ist, können
herkömmliche integrierte Ansteuer- und Empfängerschaltungen verwendet werden, die dann in den Endstellen und dem Multiplexer untergebracht sind.
Wenn öffentliche Telefonleitungen verwendet werden müssen, gibt es mehrere Wahlmöglichkeiten, aber
in allen Fällen müssen herkömmliche Modems zwischen den Telefonleitungen und dem Multiplexeranschluß verwendet werden. Die Wahlmöglichkeiten im
Hinblick auf die Telefonleitungen hängen davon ab, ob die Leitungen anwählbar sind, ob es unabhängig
vermietete Leitungen oder abhängig vermietete Leitungen sind, wobei jedoch die Kosten für die Leitungen ansteigen und die Zeit für eine Datenübertragung
abnimmt. Die Entscheidung wird hauptsächlich im Hinblick auf die Kosten einer Übertragung und im
Hinblick auf die Geschwindigkeit getroffen, mit welcher die Daten zwischen der Endstelle und der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung übertragen werden müssen.
Der Multiplexer 16 dient dazu, viele Endstellen einer vorgeschalteten Recheneinheit 20 und der Daten*
einrichtung 24 zuzuteilen. Der verhältnismäßig korn* plizierte Aufbau des Multiplexers 16 hängt von der
Geschwindigkeit ab, mit der das ganze System auf die Identifizierungseingaben ansprechen muß, die es aushalten muß. Wenn jede weitere Endstelle so ausgelegt
werden kann, daß sie wartet, bis die Endstelle, welche
gerade von der vorgeschalteten Recheneinheit 20 un
der Datenverarbeitungseinrichtung 24 bedient wire erledigt ist, dann kann der Multiplexer 16 ziemlic
einfach sein. In diesem Fall würde er ein Schalter sein
• welcher die erste Endstelle verbindet, die eine Ver bindung mit der Recheneinheit 20 und der Datenver
arbeitungseinrichtung 24 verlangt. Wenn der Vorganj beendet ist, würde er zu der nächsten Endstelle in de
Leitung umschalten, welche eine Verbitdung gefor
ι» dert hat. Wenn eine höhere Arbehsgeschwindigkei
gefordert wird, dann wird ein Multiplexer 16 vorgese hen, der Daten von jeder Endstelle, die eine Verbin
dung fordert, so schnell aufnimmt, wie jede Endstelli
die Daten übertragen kann. In diesem Fall müssei
ι' die Daten in einen Pufferspeicher eingegeben werden
und sobald ein Pufferspeicher voll ist, werden die Da ten zu der Recheneinheit 20 und der Datenverarbei
tungseinrichtung 24 abgegeben.
-ii scher Digitalrechner mit Festprogramm, welcher her
kömmliche integrierte Festkörperschaltungen ein schließlich logischen Verknüpfungsgliedern und Re
gistern aufweist. Die Hauptaufgabe der Rechenein
heit 20 besteht darin, ein vorbereitendes Fühlen de
Einzelheiten des Fingerabdruckbildes und eine Ver
größerang und Organisation des Fingerabdruckbilde; durchzuführen. Die Recheneinheit 20 erhält in seriel
ler Form einen Datenfluß, welcher eine digitalisierte (binäre) Videosignaiform des Fingerabdrucks dar
jo stellt, welchen die Endstelle in dem 1-Bit-Puffer 16<
erzeugt und welcher Untersuchungen auf kleinen Flä chenbereichen des Fingerabdruckbildes durchführt
um zu bestimmen, ob ein Ende oder eine Verzweigunj einer Erhebung (Einzelheiten) an der Fensterstellc
j> vorhanden ist, und gibt dann die gefühlten Einzeihe i
ten vorläufig bzw. versuchsweise an die Datenverar beitungseinrichtung 24 weiter.
Die zwei durchgeführten Untersuchungen, welche nunmehr im einzelnen beschrieben werden, sind di<
fortlaufenden, logischen Fühlvorgänge, welche be stimmen, ob eine zusammenhängende Erhebunj
(d. h. eine Papillarlinie) sich in, aber nicht über da Fenster erstreckt, und die Randuntersuchung legt fest
daß das, was sich in das Fenster erstreckt, eine Erhe
4-, bung und nicht ein Fleck ist. Die gesamte, zulässig«
Abtastrastergröße beträgt 128 Stellen pro Zeile. Die von der Datenverarbeitungseinrichtung 24 geschaffe
nen Fühldaten bestehen aus den X- und K-Koordina
ten des Fensters, einem Fenster-Komplement-Bit
-,o dem Inhalt des Fensters selbst und Flächen- sowie Pe
rimetermeßwerten der geprüften Einzelheiten. Dies« Daten werden in vierzehn 16-Bit-Worten zusammen
gefaßt und mittels eines Datenmultiplexers 232 an di« Ein/Ausgabe-Hauptleitung abgegeben. Die Adres
-,-, senwahl für den Datenmultiplexers 232 wird mittel:
der Datenverarbeitungseinrichtung 24 durchgeführt
2417282.5 beschrieben.
Μ abdruck-Bildpunkte aufnehmen und weist ein«
selbstpriifende Hardware auf, welche es der Daten
Verarbeitungseinrichtung 24 ermöglicht, diagnosti sehe Prüfungen durchzuführen, um die genaue Ar
beitsweise des Systems zu gewährleisten. Einschrän
h; kungert sowohl bei den Fingerabdruckendstellen ah
auch bei der Datenverarbeitungseinrichtung 24 ver mindern die Verarbeitungsgescnwindigkeit der vor
geschalteten Recheneinheit 20.
is
Wie in Fig. 4 dargestellt, wird der binäre Datenfluß mittels des Multiplexers 16 (siehe Fig. 1) über eine
Leitung 18 an die vorgeschaltete Recheneinheit 20 übertragen, und wird mittels einer Kopplungs- oder
Anschlußeinrichtung 200 am Eingang aufgenommen, welche aus herkömmlichen, digitalen, elektronischen
Logik- und Registerschaltungen aufgebaut ist. Ein Datensortiergerät 202 ist eine Verknüpfungsanordnung
aus herkömmlichen, elektronischen digitalen Logikschaltungen, welche die Datenquelle für ein
Zeilenspeicherregister 208 und ein Eingaberegister 210 auswählt. Das Zeichenspeicherregister 208, das
aus elf herkömmlichen, statischen 128 Bit-Schieberegistern aufgebaut ist, die in Reihe in einer 11 X 128-Anordnung
angeordnet sind, um insgesamt 1408 Bits zu speichern, und das Eingaberegister 210, welches
aus einer Vielzahl in Reihe/parallel geschalteter Schieberegister aufgebaut ist, um eine rechteckige
bzw. quadratische Fensteranordnung zu schaffen, sind mit der Eingangsdaten-Sortiereinrichtung 202 über
Leitungen 204 bzw. 205 verbunden. Normalerweise ist die ausgewählte Datenquelle die Endstelle, in welcher
ein Fingerabdruck abgetastet wird und weiche über die Leitung 201 mit der Eingangsdaten-Sortiereinrichtung
202 verbunden ist; bei Versuchsbedingungen ist die Datenquelle jedoch die Datenverarbeitungseinrichtung
24, welche über eine Leitung 22, eine Kopplungseinrichtung 230 und eine Leitung 203
mit der Eingangsdaten-Sortiereinrichtung 202 verbunden ist. Die Auswahl der Datenquelle wird mittels
eines nicht dargestellten Schalters dargestellt, der zu Wartungszwecken in der Sortiereinrichtung 208 untergebracht
ist.
Die Zeilenspeicherregister 208 schafft eine Speicherung
für elf vorher abgetastete Zeilen des Fingerabdrucks, und wenn Information von jeder neuen
Stelle erhalten wird, werden die Daten durch die Register geschoben, so daß die 1408 zuletzt abgelesenen
Stellen (elf vorhergehende Zeilen) gespeichert werden. Ein 12-Bit-Parallelwort aus dem laufenden Bit
von der Sortiereinrichtung 202 und die Ausgänge der elf Speicherregister, welche das Speicherregister 208
bilden, werden über eine Leitung 208 und über Leitungen 206 bzw. 209 zugeführt, um das Eingangswort
an dem Eingaberegister 210 zu bilden. Das Register 210 ist die erste Einrichtung zur Durchführung einer
»Fensterabtastung«, die verwendet wird, um kleine Flächenbereiche des Fingerabdrucks zu überprüfen,
um mögliche Fingerabdruckeinzelheiten zu fühlen. Das Eingaberegister 210 weist eine Vielzahl in
Reihe/parallel geschalteter Schieberegister auf, deren parallele Ausgangsanschlüsse zu irgendeinem Zeitpunkt
eine Rechteckt- oder Quadratanordnung von Abtastpunkren in dem abgetasteten Fingerabdruckbild
aufweisen. Diese Anordnung weist auch eine logische Einrichtung auf, welche das bitweise, logische
Komplement der Registerinhalte auf einen Befehl hin bilden kann. Die Anordnung wird geladen, und zwar
mit zwölf Bits zu einem bestimmten Zeitpunkt, d. h. mit dem einen Bit von der Datensortiereinrichtung
202 über die Leitung 205 und mit dem 11-Bit-Wort,
das von dem Zeilenspeicherregister 208 über Leitungen 206 und 209 zugeführt wird.
Die Komplementlogik 214 ist aus herkömmlichen, digitalen elektronischen Logikschaltungen aufgebaut ,
und hat die Aufgabe, den Inhalt des Eingabezählers 210 zu ändern, welcher über eine Leitung 213 zugeführt
wird, so daß ein Ende einer Papillarlinie bzw. einer Erhebung ähnlich wie eine Verzweigung während
des anschließenden Fühlens der Einzelheiten behandelt werden kann. Insbesondere wird dies dadurch
erreicht, daß ein Befehl über eine Leitung 215 eingegeben wird, um das bitweise Komplement des Inhalts
des Registers 210 zu bilden, wenn bestimmte Voraussetzungen bestehen. Die Voraussetzungen im Hinblick
auf die Verwendung des Komplements sind: (1) wenn entweder 3 oder 4 der vier'Mittelpunkte der
Anordnung auf einem logischen Pegel 1 liegen, befindet sich in dem Fenster wahrscheinlich eine Vertiefung
oder möglicherweise eine Abzweigung, und die Anordnung wird nicht ergänzt; (2) wenn entweder 3 oder
4 der vier Mittelpunkte der Anordnung auf einem logischen Pegel 0 liegen, befindet sich in dem Fenster
sehr wahrscheinlich eine Erhebung und möglicherweise ein Ende einer Erhebung, und die Anordnung
wird ergänzt; und (3) wenn genau 2 der vier Mittelpunkte der Anordnung auf einem logischen Pegel 0
sind, dann befindet sich in dem Fenster wahrscheinlich eine Begrenzungs- oder Randlinie einer Erhöhung
oder einer Vertiefung oder ein verschmutzter Flächenbereich des Abdrucks, und die Anordnung wird
nur ergänzt, wenn das vorherige Fenster nicht ergänzt wurde. Eine Anordnung, die ergänzt worden ist, wird
wieder ergänzt, bevor das nächste Datenbit von der Endstelle erhalten wird. Ein Kennzeichensignal wird
über eine Leitung 216 an den Datenmultiplexer 232 jedesmal dann abgegeben, wenn ein Fenster ergänzt
wird.
Die Kontinuitätslogik 220 ist aus einer Parallelanordnung von herkömmlichen, digitalen, elektronischen
logischen Schaltungen gebildet und hat die Aufgabe, während jedes Arbeitszyklus alle Punkte des
Bildes zu beseitigen, welche in dem 12 X 12-Fenster-(Anordnung)bereich
enthalten sind, welche nicht durch mindestens eine fortlaufende Folge von binären
Bildpunkten mit dem logischen Wert (1) mit den vier Mittelpunkten des Fensters verbunden sind. Diese
vier Mittelpunkte werden unmittelbar über die Leitung 218 an das Ausgangsregister 222 übertragen.
Hierdurch wird eine angrenzende Erhöhung beseitigt, welche dazu führen würde, daß bestimmte zu prüfende
Einzelheiten verschwommen oder unklar gefühlt werden.
Die Kontinuitätslogik 220 arbeitet an dem Bild (oder einem Komplement des Bildes), das in dem Eingaberegister
210 enthalten ist. Das abgewandelte Bild wird über eine Leitung 221 an das Ausgangsregister
222 übertragen, welches die binären Bilddaten in der 12 X 12-Fensterflache speichert, die mitteis der Kontinuitätslogik
220 abgewandelt sind. Das Ausgangsregister 222 weist zwölf 12-Bit am Eingang und Ausgang
parallel geschaltete Register auf, die in einer 12 x 12-Anordnung angeordnet und mit einer logisehen
Fühleinrichtung 224 und dem Datenmultiplexer 232 über Leitungen 223 bzw. 231 verbunden sind.
Die logische Fühleinrichtung 224 ist aus digitalen, elektronischen Logikschaltungen gebildet, die als herkömmliche
Zähler, Register, Addierer und Verknüpf ungsglieder angeordnet sind und die Aufgabe haben,
Untersuchungen bzw. Überprüfungen an jedem in dem Ausgangsregister 222 enthaltenen Fenster
durchzuführen, um das Vorhandensein von möglichen Einzelheiten festzustellen. Die Kriterien, die ein Fen·
ster haben und aufweisen muß, damit es als ein Fenster betrachtet werden kann, das mögliche bzw. denkbare
Einzelheiten enthält, sind folgende: (1) die Erhebung muß nicht vollständig über das Fenster verlaufen; und
(2) es muß in Abhängigkeit von seiner Ausrichtung in dem Fenster nicht mehr als eine maximal zulässige
Anzahl von Auflösungselementen entlang des Fensterrandes schneiden. Bei Fenstern, welche den obigen
Kriterien genügen, gibt die logische Fühleinrichtung 224 ein Annahmesignal an eine einen Fensterdurchgang
steuernde Logik 226 über die Leitung 225 ab.
Die Steuerlogik 226 ist aus herkömmlichen, digitalen elektronischen Verknüpfungsschaltungen aufgebaut
und hat die Aufgabe, ein Signal zu erzeugen, welches
über eine Leitung 227 an die Kopplungseinrichtung 230 abgegeben wird, wenn mögliche bzw.
denkbare Einzelheiten gefühlt werden. Bestimmte andere Kriterien müssen angetroffen werden, bevor
eine Meldung an den Rechner oder die Datenverarbeitungseinrichtung 24 abgegeben wird. Diese Kriterien
sind: (1) es können keine Meldungen während der ersten 11 Zeilen des Fingerabdrucks (Zeilensperre)
abgegeben werden; und (2) es können keine Meldungen während der ersten 11 Stellen einer Zeile
(Stellensperre) abgegeben werden. Bei Fenstern, welche die logische Überprüfung durchlaufen und den
oben angegebenen Kriterien genügen, gibt die Steuerlogik 226 ein Markierungssignal an die Kopplungseinrichtung
230 ab.
Der Datenmultiplexer 232 ist aus digitalen, elektronischen Logikschaltungen in einer bei Multiplexem
üblichen Anordnung aufgebaut und hat die Aufgabe, Daten an ganz bestimmten Stellen in der vorgeschalteten
Recheneinheit 20 für eine Übertragung an den Rechner oder die Datenverarbeitungseinrichtung 24
zu ergreifen. Der Daten;nultipLxer 232 kann eine
ausgewählte feste Anzahl von Vielfachbit-Worten erfassen, und die Adressenauswahl fv den Datenmultiplexer
232 wird mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 24 über die Leitung 22, die Kopplungseinrichtung
230, die Leitung 235, ein Multiplexeradressenregister
236, welches ein herkömmliches, digitales elektronischen Register ist, und eine Leitung 237
durchgeführt. Daten von dem Datenmultiplexer 232 gelangen über die Leitung 239, die Kopplungseinrichtung
230 und die Leitung 22 zu der Datenverarbeitungseinrichtung 24.
Die gesamte zeitliche Steuerung des Systems wird von einer herkömmlichen, elektronischen 12-Phasen-Taktschaltung
252 erhalten, welche eine quarzgesteuerte Oscillatorschaltung aufweist, die bei einer
ausgewählten festen Frequenz arbeitet. Die Taktschaltung 252 ist mit der Eingangskopplungseinrichtung
200 über eine Leitung 251 verbunden und gibt über eine Leitung 2S3 ein Steuersignal an den X-Koordinaten-Zähler
242 ab. Bei Anliegen eines Zeitsteuersignals von der Endstelle an der »lokalen« Station
wird mit dem Verarbeitungszyklus begonnen. Da die zeitliche Systemsteuerung der Datentaktschaltung
252 untergeordnet ist, kommt es zu keiner Beschränkung der Taktfrequenz, außer daß sie nicht schneller
sein muß als die Verarbeitungsgeschwindigkeit der vorgeschalteten Recheneinheit 20 und daß genau
16384 Impulse für jede Abtastung eitles Fingerabdrucks vorhanden sein müssen. Sobald ein das Ende
eines Abdrucks anzeigendes Signal gefühlt wird, wird die vorgeschaltete Recheneinheit 20 abgeschaltet und
wird mittels eines Befehls von der Datenverarbeitungseinrichtung 24 freigegeben.
Zähler 242 und 244 für die X- und die Y- Koordinaten
sind aus herkömmlichen, digitalen, elektronischen
Zählerschaltungen aufgebaut und zeigen die X- und Y- Koordinaten dar Stelle an, die während der Abtastung
des Fingerabdrucks verarbeitet wird. Der Zähler
242 für die .^-Koordinate ist 7 Bit lang und zählt
128 Stellen entlang einer Zeile. Der Zähler 244 für die Y-Koordinate, welcher 7 Bit lang ist und 128 Zeilen
zählt, ist mit dem Zähler 242 über eine Leitung
243 und dadurch rtiit der Taktschaltung 252 verbunden.
Bei einer volkn Zahlung der beiden ZälJer 242
und 244 wird ein das Ende eines Abdruckes markierendes Signal an die Datenverarbeiiungseinrichtung
24 über Leitung 2Ί6 bzw. 248, den Datenmultiplexer
232, die Leitung 2139, die Kopplungseinrichtung 230
und die Leitung 32 abgegeben.
Die Kopplungseinrichtung 230, welche aus herkömmlichen,
digitalen, elektronischen Logikschaltungen aufgebaut: ist, die wie Verknüpfungsglieder
angeordnet sind, ist kein Bestandteil der vorgeschalteten Recheneinheit 20. Die Aufgabe der Kopplungseinrichtung
230 besteht darin, eine Steuerung der vorgeschalteten Recheneinheit 20 zu schaffen und das
Obertragen von Daiten an und von der Datenverarbeitungseinrichtung
24 zu erleichtern. Die Kopplungseinrichtung 230 schafft ein Startsignal, um die Recheneinheit
20 auszulösen. Wenn die vorgeschaltete Recheneinheit 2Gzu prüfende Einzelheiten führt, gibt
sie ein Signal an ·&? Datenverarbeitungseinrichtung
24, welche dann den Datenmultiplexer 232 adressiert und die Fühlparameter liest.
Bei Prüfbetrieb gibt die Datenverarbeitungseinrichtung 24 Prüfmuster über die Leitung 22 und über
die Kopplungseinrichtung 230 ab, welche sie der Datensortiereinrichtiing
202 über die Leitung 203 zuführt. Die Recheneinheit 20 arbeitet mit den Prüfmustern,
und die Ergebnisse werden über die Kopplungseinrichtung 230 für eine Untersuchung durch die
Dateneinrichtung 24 wieder cingelesen. Hierdurch kann dann festgestellt werden, ob die vorgeschaltete
Recheneinheit richtig arbeitet.
Die Datenverarbeitungseinrichtung 24 ist ein herkömmlicher, digitaler Kleinrechner, der digitale, abgetastete
Daten rniit hoher Geschwindigkeit und äußere Einrichtungen! schnell steuern kann und welcher
die folgenden programmierten Funktionen durchführt: (1) er prüft und untersucht die von der Recheneinheit
20 abgegelxsnen Einzelheiten genauer, um doppelte bzw. gleiche gefühlte Einzelheiten zu beseitigen
oder irgendwelche von der Recheneinheit 20 durchgelassene nirilit richtigen Einzelheiten zu beseitigen;
(2) er beseitigt falsche Einzelheiten, die auf Schrammen, Falten, !Risse in den Erhebungen infolge
eines schlechten Bildes oder infolge von Poren, und auf Randeffekten berühren; (3) er stellt den Winkel
der Einzelheiten feit; (4) er gibt die angeblichen Identitäts-Etikett-Dateii
an den Datenspeicher 26 weiter und erhält entsprechende, den Einzelheiten entsprechende
Daten von dem Datenspeicher 26; (5) er vergleicht die von da- Endstelle über den Multiplexer
16 und die Recheneinheit abgegebenen Einzelheiten mit den aus dem Datenspeicher 26 ausgelesenen Einzelheiten,
die dent von der Endstelle eingegebenen Identitäts-Etikett umgeordnet sind; (6) wenn der Vergleich
die Identität bestätigt, bestimmt er, ob andere Erfordernisse einen bestimmten Vorgang verhindern;
(7) wenn alle Bedingungen günstig sind, gibt er das Steuersignal an die entsprechende Endstelle ab; (8)
er gibt Alarm, weil π die Voraussetzungen es rechtfertigen; (9) er registriert die Identitätsprüfung; (10) er
verbessert die Bezugsaufstellung der Einzelheiten für jede Person, wenn eine Identität überprüft wird; (11)
er führt selbst Untersuchungen durch, um festzustellen, ob das System richtig arbeitet; und (12) er führt
andere brauchbare Funktionen durch, beispielsweise berechnet er das neue Guthaben eines Teilnehmers,
welcher es aus irgendeinem Grund verwendet hat, oder er berechnet die Anzahl von Stimmberechtigten,
die für und gegen irgendeine Maßnahme stimmen.
Der Datenspeicher 26 besteht aus einer herkömmlichen Speichereinrichtung mit direktem Zugriff, wie
beispielsweise einem Magnetplattenspeicher, wie er in der elektronischen Datenverarbeitung üblich ist. Er
weist auch herkömmliche Zeit- und Steuerschaltungen auf, mittels welchen Daten von dem Speicher an
die Datenverarbeitungseinrichtung 24 synchron übertragen werden, wenn ein Befehl von der Datenverarbeitungscinrichtung
24 erteilt wird.
Die jeweiligen Einzelheiten der Ausführungsformen der Erfindung hängen von der jeweiligen Anwendung
ab. für welche sie vorgesehen ist. Faktoren, welche die Wahl eines Systems für eine bestimmte
Anwendung letztlich beeinflussen, sind die Anzahl der Endstellen, der Piatz, wo die Endsteiien aufgestellt
werden (nahe oder entfernt), die Art der Endstellen (beispielsweise solche, die den Zugang zu sichereren
Bereichen steuern), die Anzahl Personen, denen ein Zugang gestattet wird; die Eingabegeschwindigkeit,
die aufzuzeichnenden Daten (der Zeittakt, die Wartungsbeanspruchung, die Fingerabdruckdaten einer
Person, die versucht, sich unbefugt Zutritt zu verschaffen, usw.), die Möglichkeit, befugten Personen
den Zutritt zu verweigern, die Möglichkeit, nicht befugten Personen den Zutritt zu erlauben usw. Obwohl
die zuletzt angeführte Lösung von einer bestimmten Nutzung vorgeschrieben sind, gelten die Grundüberlegungen,
die beim Auslegen bestimmter elektronischer Schaltungen angewendet werden, die aus den
vorbeschriebenen Bauteilen aufgebaut sind und die auf diesem Gebiet üblich sind und beispielsweise in
den folgenden Abhandlungen beschrieben sind: »Arithmetic Operations in Digital Computers« von
R. K. Richards; »Digital Circuits and Devices« von Teuvo Kohonen und »The Design of Digital Systems«
von John B. Peatman, »Integrated Circuits in Digital Electronics« von Arpat Barna und Dan
I. Porai, »Multiprocessors and Parallel Processing«, herausgegeben von Philipp H. Enslos, Jrd., und
»Design of Digital Computers« von Hans W. Gschwind und Edward J. McCluskey.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und dargestellt sind, können verschiedene
Änderungen vorgenommen werden. Beispielsweise können zusätzliche Anzeigeeinrichtungen
in den Endstellen verwendet werden, und die Identifizierungszahl kann auf einer Karte aufgebracht sein,
welche in oie Endstelle eingesteckt wird. Die Abtastfläche und deren Auflösung kann -geändert werden,
um dadurch ganz bestimmten Genauigkeitsanforderungen bei einer bestimmten Anwendung zu entsprechen.
Es kann zusätzliche Information gefordert werden, die von einem Benutzer der Endstelle eingetastet
wird, ui»i entweder einen komplizierteren Ablauf zu
beschleunigen oder um die Art eines Zugriffs festzulegen. Ferner können weitere herkömmliche Verfahren
angewendet werden, um eine zweidimensionale Rasterabtastung des Bildbereichs des Fingerabdrucks
durchzuführen, indem beispielsweise eine zweidimensionale elektro-optische Fühleranordnung verwendet
wird. Auch können zwei synchrone oder unmittelbar gekuppelte Motoren anstelle von Treibriemen und
Getrieben verwendet werden. Auch kann die ganze Einrichtung für bestimmte Anwendungszwecke abgeschlossen
ausgeführt sein.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Identifizierungssystem mittels Fingerabdrükken, bei welchem die Papillarlinien eines Fingerabdrucks
in elektronische Binärsignale für eine bildmäßige Verarbeiten umgewandelt werden, indem
verschiedene, eindeutig bestimmbare und ausgeprägte Einzelheiten oder Kennwerte des
Fingerabdrucks festgestellt und entnommen werden, gekennzeichnet durch Endstelleneinrichtungen
(12a, 12b, 12c, 12d) in einer »örtlichen« Station, um für eine zu identifizierende
Person wichtige Identifizierungsdaten zu liefern und um ein Fingerabdruckmuster in einer »lokalen«
Station zu fühlen und in die elektronischen Binärsignale umzuwandeln, damit derartige Signale
an einen Multiplexer (16) in einer entfernten »zentralen« Station übertragen werden und die
Daten von dem Multiplexer aufgenommen werden,
und durch eine Datenverarbeitungseinrichtung (24) in der »zentralen« Station, die betriebsmäßig
mit dem Multiplexer verbunden ist, um von ihm die Identifizierung einer Person betreffende
Daten aufzunehmen, und an sie und damit an die Endstelleneinrichtung zu übertragen, wobei der
Datenverarbeitungseinrichtung hierzu ein Datenspeicher
(26) zugeordnet ist, welcher Persönlichkeitsdaten und Einzelheiten für verschiedene Personen
speichert, und wobei die Datenverarbeitungseinricht'jng Einzelheiten aus den Binärsignalen
entnimmt, die den Endstelleneinrichtungen zugeführt sind, und die entnommenen Einzelheiten sowie die Persönlichkeitsdaten, die
von den Endstelleneinrichtungt λ zugeführt sind, mit Identitätsdaten und Einzelheiten vergleicht,
die in dem Datenspeicher gespeichert sind, um zu bestimmen, ob die Identität bestätigt wird, und um
mittels des Multiplexers die Bestätigung an die Endstelleneinrichtungen zu übertragen.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung
(24) betriebsmäßig mit einer vorgeschalteten Recheneinheit (20) verbunden ist, welche vorläufige
Einzelheiten aus den von den Endstelleneinrichtungen zugeführten Daten entnimmt und welche
auf die vorläufigen Einzelheiten einwirkt.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstelleneinrichtung ein
Prisma (111) mit einer Fläche aufweist, auf welche ein Finger gelegt wird, dessen Abdruck mit Daten
in dem Datenspeicher (26) zu vergleichen ist, und daß die Endstelleneinrichtung ferner eine Photodetektoranordnung
(137 oder 137') aufweist, um ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, das
dem Licht proportional ist, das mittels einer entsprechenden lichtprojizierenden Einrichtung
(124, 126) projiziert wird, die dem Prisma zugeordnet ist, und daß Einrichtungen (130, 134,
136) vorgesehen sind, um das Bild des Fingerabdrucks der zu identifizierenden Person quer zu der
Photodetektoranordnung zu bewegen.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstelleneinrichtung ferner Videosignal-Verarbeitungseinrichtungen
(150) zum Verarbeiten des elektrischen Ausgangs der Photodetektoranordnung sowie Zeit- und Steuersignalschaltungen
(134) aufweist, um die Einrich-
tung zum Bewegen eines Bildes und die Videosignal-Verarbeitungsschaltungen zu synchronisieren.
5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetektoranordnung
(137) eine horizontal verlaufende Anordnung ist.
ό. System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum
Projizieren eines Fingerabdruckbildes ein Drehprisma (180) aufweist.
7. System nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschaltete
Recheneinheit (20) folgende Einrichtungen aufweist, eine Eingangsriatensortiereinrichtung (202)
und ein Zeilenspeicherregister (208), um von der Endstelleneinrichtung mittels des Multiplexers
(16) einen seriellen Binärdatenfluß aufzunehmen, welcher ein digitalisiertes Fingerabdruckhild darstellt,
ein Eingaberegister (210), das mittels Signalen von der Eingangsdatensortiereinrichtung
(202) und dem Zeilenspeicherregister (208) versorgt wird, um Untersuchungen an kleinen Flächenbereichen
des digitalisierten Fingerabdruckbildes durchzuführen, welches Fenster festlegt, um
das Vorhandensein von bestimmten Einzelheiten an den Fehlerstellen zu bestimmen, eine logische
Komplementeinrichtung (214), die mit dem Eingaberegister zur Schaffung von Fensterkomplementen
verbunden ist, und mit Zählern (242,244) für die Λ'-und Y-Koordinaten, welche mittels des
Binärflusses synchronisiert sind, um die X- und y-Koordinaten der Fenster, die Fenster-Komplement-Bits
und den Inhalt der Fenster-Bits mittels eines Ausgangsregisters (222), das betriebsmäßig
mit dem Eingaberegister verbunden ist, zu der Datenverarbeitungseinrichtung (24)
übertragen.
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstelleneinrichtung
einen Informationskodierer/ dekodierer (142) aufweist, der mittels des Multiplexers (16) mit der Datenverarbeitungseinrichtung
(24) verbunden ist, um an sie Identitäts-Verarbeitungssignale abzugeben und von ihr zu
erhalten, wobei der Kodierer/Dekodierer (142) betriebsmäßig mit einer relaisgesteuerten Betätigungseinrichtung
(144) verbunden ist, um ein entsprechendes Steuersignal am Ende einer Fingerabdruckabtastmig
zu geben.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstelleneinrichtung
eine Anzahl Endstellen aufweist und daß der Multiplexer (16) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt eine Verbindung zwischen
einer einzelnen Endstelle und der Datenverarbeitungseinrichtung (24) schafft.
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tastenfeld
(34) mit der Datenverarbeitungseinrichtung (24) verbunden ist, um Identitätsdaten und
Einzelheiten hinzuzuaddieren und Identitätsdaten und Einzelheiten aus dem Datenspeicher (26) zu
entfernen.
11. Vorgeschaltete Recheneinrichtung zur
Aufnahme von Fihgerabdruckdaten, zur Entnahme von vorläufige Einzelheiten betreffende
Daten aus den Fingerabdruckdaten und zur Übertragung der die vorläufigen Einzelheiten betref-
fenden Daten an die Datenverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung, insbesondere für ein
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen
zum Empfangeines in Serienform anliegenden Binärdatenstroms,
welcher ein digitalisiertes Fingerabdruckbild darstellt; durch Einrichtungen zur
Durchführung von Untersuchungen und Prüfungen an kleinen Flächenbereichen des digitalisierten
Fingerabdruckbildes, das Fenster festlegt, um das Vorhandensein von Einzelheiten an den verschiedenen
Fensterstellen zu bestimmen, und durch Einrichtungen zum Übertragen X- und Y-Koordinaten
der Fenster, der Fensterkomplement-Bits und der Inhalte der Fenster an die Datenverarbeitungseinrichtung.
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