DE3017160C2 - Verfahren zur Aufzeichnung von Bilddetails und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Aufzeichnung von Bilddetails und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifizierung
einer Person mittels optoelektronischer Abtastung der Hand, wobei durch eine Rasterabtastung der Handfläche
analoge Signale erzeugt werden, die der auf dem jeweils abgetasteten Flächenteil herrschenden Licht
intensität proportional sind und wobei aus den analogen Signalen eine digitale Aufzeichnung der Bilddetails zur
Identifizierung erzeugt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem
der folgenden Ansprüche mit einer Rasterabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung für die Erfassung der
von der Fläche einer Hand ausgehenden Strahlen, und mit einem der Rasterabtast- und Aufzeichnungsvorrichlung
nachgeschalteten Speicher sowie mit einer Steuereinrichtung.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind beispielsweise aus der DE-OS 28 31 582 derselben
Anmelderin bekannt. Der Schrift ist jedoch nicht zu entnehmen, auf welche Weise die Lichtintensität erzeugt
wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine
Verbesserung der analogen Signale die nachfolgende Signalverarbeitung und Identifizierung wesentlich vereinfacht.
Es ist auf einem anderen technischen Gebiet, wie beispielsweise
aus der US-PS 41 52 723 hervorgeht, bekanntgeworden,
die Oberfläche von Platinen für elektronische Schaltungen, welche ein Muster metallischer
Leiter auf einem Isolierstoffkörper aufweisen, mit einem Lichtstrahl derart gerastert abzutasten, daß die Oberfläche
des lsoiierstoffkörpers aufgrund der genügend hohen Lichtstrahlenergie beim Auftreffen des Lichtstrahles
zur Fluoreszenz angeregt wird, wogegen die metallisehen Leiter aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften
nicht fluoreszieren. Die Aussendung von Fluoreszenz wird geeignet nachgewiesen und ergibt daher ein
Abbild der Gesamtoberfläche bei dem Leiter als »dunkle«, d. h. nicht fluoreszierende Stellen erkennbar werden.
Im Gegensatz hierzu besteht die Oberfläche einer menschlichen Hand nicht aus zwei Materialien unterschiedlicher
physikalischer Eigenschaften, sondern ist eine lebende organische, relativ homogene Substanz,
nämlich Haut.
Die Erfindung steht unter der Aufgabe, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung derart weiterzuentwickeln,
daß auf optische Weise die für eine Identifizierung charakteristischen Merkmale einer menschlichen
Hand hervorgehoben werden, um den Aufwand für die nachfolgende elektronische Auswertung der abgetasteten
Handfläche verringern zu können.
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der abzutastende Flächenbereich
gleichzeitig einer hinreichend energiereichen Strahlung ausgesetzt wird, die den Flächenbereich zumindest
in Teilbereichen zur Emission sichtbarer Strahlung anregt, und daG die Strahlung unter einem Winkel
derart auf die Hand gerichtet ist. daß bestimmte Bereiehe auf der Handfläche gegen die Strahlung abgeschattet
sind. Die interessierenden charakteristischen Merkmale sind das Handflächenmuster, bei dem infolge der
Aufstrahlung unter einem Winkel die Vertiefungen im Schatten liegen und so in überraschender Weise trotz
bo der Homogenität der Haut der Effekt der Fluoreszenz
genutzt werden kann.
Infolge der Aufstrahlung findet daher die gewünschte Selektion wesentlicher Bildelcmentc statt. Die optoelektronische
Abtastung kann hierbei unverändert blci-
hr) ben, insbesondere eine beliebige Kamera verwendet
werden, die optisch oder ein Ladungsbild empfängt und in analoge Signale entsprechend den Lichtintensitätsuntcrscliicden
umwandelt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die auf die Räche der Hand geworfene Strahlung im ultravioletten Bereich liegt und
daß das emittierte Licht im sichtbaren Bereich durch Fluoreszenz oder Phosphoreszenz ecüieht Optoelektronisch
wird dann die Strahlung im sichtbaren Bereich aufgenommen.
Wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die energiereiche Strahlung unter
einem Winkel von weniger als 45° auf die Fläche der Hand geworfen, ergibt sich ein vorteilhaft großer Intensitätsunterschied
der sichtbare Strahlung emittierenden Teilbereiche von den abgeschatteten Bereichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dauert die Bestrahlung der Hand
etwa eine Millisekunde. Die Strahlung kann also kurzzeitig, etwa als Blitz oder Blitzfolge, appliziert werden.
Aufgrund des Nachleuchtens verbleibt genügend Zeit für die Aufnahme durch eine Kamera.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die
Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Strahlenquelle für ultraviolette Strahlung jeweils unter einem gleichbleibenden
Winkel auf die Hand ausgerichtet ist, daß die Rasterabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung gegenüber
der Handfläche unter einem rechten Winkel angeordnet ist, und mit dem Speicher und mit der Steuereinrichtung
verbunden ist Hierdurch werden standardisierte Bedingungen geschaffen, wie sie für Identifizierungszwecke
besonders vorteilhaft sind, und gleichzeitig die charakteristischen Merkmale deutlich hervorgehoben.
Wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß zwischen der Strahlenquelle
für die ultraviolette Strahlung und der Fläche der Hand ein erstes Filter mit einer Durchlässigkeit von 350 bis
400 Nanometern und zwischen der Fläche der Hand und der optischen Rasterabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung
ein zweites Filter mit einer Durchlässigkeit zwischen 450 bis 500 Nanometern angeordnet ist, so
wird durch die Trennung von aufgestrahlter und emittierter Strahlung in vorteilhafter Weise erreicht, daß
keine Beeinflussung der Aufzeichnungsvorrichtung durch die energiereiche aufgestrahlte Strahlung erfolgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der nahe der Fläche der Hand
ein Spiegel zur Reflexion der ultravioletten Strahlung auf die Hand angeordnet ist. Hierdurch wird die ultraviolette
Strahlung besser ausgenutzt und damit die Emission verbessert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eins zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 ein schematischcs Blockschaltbild una
Fig. 2 einen Schnitt durch die Oberfläche eines Objektes,
auf das unter einem schrägen Winkel Strahlungsenergie auftrifft.
In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Idcntifikaiionssystems
mit einer Anordnung zur optischen Hervorhebung von Bilddetails dargestellt.
Das Identifikationssystem 10 besteht aus einer Kamera 12, mit deren Hilfe die Bilddetails aufgezeichnet werden.
Die Kamera selbst kann eine Videoauf/.eichnungskamera oder ein Bildsensor mit Halbleitern sein, der auf
ein Ladungsbild anspricht, beispielsweise eine Fairchild-Kamera
CCD 202. Eine solche Kamera rasten ein Bild und gibt ein analoges elektrisches Signal ab, das den
Strahlungsunterschieden entspricht, die von einem Bild innerhalb jeder horizontalen Abtastung gewonnen werden.
An die Kamera schließt sich eine Erhöhungsschaltung 14 an, die aus einer üblichen Differenzierungsschaltung
bestehen kann. Eine solche Schaltung besteht aus einer Serienkapazität und einen: Nebenschlußwiderstand.
Diese Glieder dienen dazu, eine elektrische Erhöhung oder Steigerung der aufgezeichneten Bilddetails
zu besorgen, falls eine solche elektrische Steigerung notwendig ist oder gewünscht wird. Das Analog-Signal,
entweder elektrisch verstärkt oder direkt von der Kamera übernommen, wird von einem Analog-Digital-Wandler
(ADC) 16 quantifiziert, um numerische Digitaldaten zu erzeugen, die den verschiedenen, quantifizierten
Spannungsänderungen entsprechen. Für diesen Zweck sind mannigfaltige Analog-Digital-Umsetzer bekannt
Das quantifizierte oder »digitalisierte« Signal wird dann in einem Bildspeicher 20 Zeile für Zeile so gespeichert,
wie das Bild abgetastet worden ist, so daß ein vollständiges, digitalisiertes Bild gespeichert werden
kann. Eine solche Speichereinheit umfaßt 10 000 oder mehr adressierbare Speicherelemente.
Ein Datenerkennungs-Analysator 22 ist anschließend vorgesehen, um eine elementenweise Analyse des in der
Bildspeichcreinheit 20 gespeicherten Bildmusters zu ermöglichen. Der Datenerkennungs-Analysator 22 besteht
aus einer Anzahl von »Read-only-memories« (ROM) mit deren Hilfe spezifische logische Schritte für
eine Analysierung jeden Speicherelementes unter Programmsteuerung so vorgenommen werden können, daß
die Daten hierbei nicht verändert oder zerstört werden. Dies geschieht, um die herausragenden Bilddetails aufzugreifen
und sie dann nach ihrer Gewichtung zu ordnen. Die stärker gewichteten Details des Bildes werden
dann in einem Datenspeicher 24 abgelegt, der aus jedem beliebigen, für eine dauernde Speicherung geeigneten
Speichermedium bestehen kann, beispielsweise aus magnetischen Disketten, Bändern, Kassetten oder Karten.
Die Daten lassen sich später auf Befehl zu Identifikationszwecken wiederauffinden.
Der Identitätsvergleich wird von einer Identitäts-Testschaltung 26 vorgenommen, die eine frühere Bildinformation,
so wie sie im Datenspeicher 24 abgelegt ist, mit einer neuaufgenommenen Bildinformation, welche
in den Bildspeicher 20 eingeleser. wurde, vergleicht. Die Identifikations-Testschaltung 26 besteht gleichfalls aus
ROMs, die zu spezifischen logischen Schritten für den Vergleich unter einer Programmsteuerung fähig sind.
Zusätzlich kann der Datenerkennungs-Analysator 22 aufgerufen werden, um die als hervorragend gewichteten
Details herauszusuchen, die für die Originaldaten-Akquisition abgelegt worden sind. Von der Identifikations-Testschaltung
26 wird die Entscheidung getroffen, ob eine wesentliche Übereinstimmung zwischen den gespeicherten
Erkennungsdaten und den neuaufgenommenen Mustern vorhanden ist. Dadurch entsteht ein
Ausgangssignal, das an eine Auswcrtschaltung 30 angelegt wird, mit deren Hilfe das neu aufgenommene Bildmuster
in der Weise qualifiziert wird, daß es angenommen oder zurückgewiesen wird. In Übereinstimmung
b<> hiermit besteht die Auswertschaltung 30 aus entsprechenden
elektromechanischen Gliedern zur Steuerung von Türöffnern oder optischen oder akustischen Anzeigen.
Eine Prozeß- und Steuerschaltung 34 ist vorgesehen,
M um die Aufnahme und Aufnahmesequenz der Kamera zu steuern und um die einzelnen Schaltungen des ganzen
Identifikationssystems 10 aufeinander abzustimmen. Diese Steuerschaltung 34 ist im wesentlichen ein
Minicomputer oder ein Mikroprozessor. Sowohl ein Minicomputer als auch ein Mikroprozessor haben sich in
Prototypen der vorliegenden Erfindung bewährt und für die praktische Anwendung wird zwcckmäßigcrwcise
ein Mikroprozessor vorgesehen werden. Insgesamt besteht das Identifikationssystem 10 aus solchen Elementen,
wie sie aus der DE-OS 28 31 582.4 der selben Anmelderin bekannt sind.
Vor der Kamera findet eine Hervorhebung auf optische Weise, der für eine Identifizierung wesentlichen
Merkmale statt. Diese stützt sich auf die Ausnutzung der fluoreszierenden und phosphoreszierenden Eigenschaften
der Handfläche einer menschlichen Hand. Die Hand wird in eine bestimmte Stellung gebracht, beispielsweise
illii Hilfe einer hier nicht dargestellten ge- is
eigneten Handrückenauflage. Auf diese Weise wird die Hand für wiederholbare Aufzeichnungen in die richtige
Position gebracht, und zwar derart, daß die Handfläche sowohl einer ultravioletten Strahlungsquelle 40 als auch
der Kamera 12 zugewandt ist. Die Handfläche wird so 2» ausgerichtet, daß gegenüber der ultravioletten Strahlungsquelle
40 ein spitzer Winkel entstehl, während die Handfläche zugleich gegenüber der Kamera 12 aus
Gründen, die nachstehend noch näher erläutert werden, einen rechten Winkel einnimmt. Das Identifikationssystern
10 kann durch eine von vielen möglichen Methoden ausgelöst werden. Beispielsweise können die Daten
der zu identifizierenden Person mit einem Identitätscode über eine Tastatur eingegeben werden oder es kann
eine magnetische Identifikationskarte in einen Kartenleser eingesteckt werden. Nach der Auslösung des Identifikationssystems
startet die Steuerschaltung 34 ihre vorher festgelegte Identifikationssequenz. Zunächst
wird die ultraviolette Strahlungsquelle 40 eingeschaltet, von der ein ultravioletter Blitz oder eine Biitzfolge von
Strahlungsenergie ausgeht, und zwar in Richtung auf die Handfläche. Während der ultravioletten Anregung oder
kurz darauf emittiert die Handfläche sichtbares Licht für einen kurzen Augenblick, in welchem Bilddetails
deutlich werden. Diese beziehen sich vorzugsweise auf die Handlinien, die infolge von Fluoreszenz und
Phosphoreszenz sichtbar werden.
Diese Änderungen der Lichtstärke, die von den höchsten Erhebungen der Handlinien unter Lumineszenz
emittiert werden, lassen sich leicht mit den Variationen 4r>
der Lichstärke vergleichen, die von den Riefen und benachbarten
Bereichen ausgesandt werden. Hierbei ist anzumerken, daß die Linien selbst praktisch als dunkle
Linien gegen die helleren benachbarten Bereiche abstechen. Es wird angenommen, daß dies daher rührt, daß
die Haul der Handfläche bei geöffneter Hand gedehnt wird, wodurch die molekulare Dichte der Haut in den
Handlinien gegenüber der Dichte der anderen Bereiche geringer wird, was zu der Konsequenz führt, daß entsprechend
der hierbei eine Rolle spielenden quantenmechanischen Effekte verhältnismäßig weniger Atome
auch weniger Strahlungsenergie absorbieren und dadurch auch weniger sichtbares Licht emittieren. Deshalb
erscheinen Handliniendetails für die Kamera als dunkle Linien.
Die Blitzdauer der ultravioletten Strahlungsquelle 40 beträgt etwa eine Millisekunde. Eine typische Zeit für
die Abtastung und Aufnahme durch die Kamera 12 liegt bei zehn Millisekunden.
Optische Filter 42 und 44 können vorgesehen werden. Das Filter 42 läßt Licht mit einer Wellenlänge von 350
bis 400 Nanorr>"tern durch, um sicherzustellen, daß lediglich
ultraviolette Strahlen die Handfläche erreichen.
Das Filter 44 liißi Licht mit einer Wellenlänge von 450
bis 550 Nanometern durch, um sicherzustellen, daß lediglich
sichtbares Licht aiii die Kamera 12 fällt.
Ein Spiegel 46 kann vorgesehen werden, um eine vollständige und ebene Abdeckung der Handfläche durch
Spiegelung zu erzielen, wobei die sonst danebenzielende ultraviolette Strahlung auf die Handfläche während
der Bliizperiode zurückgeworfen wird. Selbst unter dieser zurückgeworfenen Strahlung werden die vertieften
Teile der Handfläche einschließlich der Handliniendetails abgeschattet.
Sobald die Handflächendetailinformation von der Kamera 12 aufgezeichnet ist, tritt das Identifikationssystem
in Tätigkeit, um die gespeicherte Information mit Hilfe der Steuerung, ausgehend von der Steuerschaltung
34 zu verarbeiten, und sobald diese Verfahrensstufe erreicht ist, kann die Hand von der Auflage weggenommen
werden.
Aus F i g. 2 gehl hervor, daß, sobald Licht auf ein Objekt 50 mil Erhebungen 52 und Vertiefungen 54 unter
einem schrägen Winkel auftrifft, die Vertiefungen 54 nichts von dem einfallenden Licht empfangen, da sie in
dieser Stellung abgeschaltet sind. Deshalb wird das Licht bevorzugt von den Erhebungen 52 reflektiert. Aus
diesem Grunde wird die Handfläche vorzugsweise so zu der ultravioletten Strahlung von der Blitzstrahlenquelle
40 orientiert, daß die Oberfläche der Innenhand unter einem spitzen Winkel getroffen wird. Dies stellt sicher,
daß die Handliniendetails weniger Strahlungsenergie absorbieren und daß die Bilddetails der Handfläche dadurch
hervorgehoben werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Identifizierung einer Person mittels optoelektronischer Abtastung der Hand, wobei
durch eine Rasterabtastung der Handfläche analoge Signale erzeugt werden, die der auf dem jeweils abgetasteten
Flächenteil herrschenden Lichtintensität proportional sind und wobei aus den analogen Signalen
eine digitale Aufzeichnung der Biiddetails zur Identifizierung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der abzutastende Flächenbereich gleichzeitig einer hinreichend energiereichen Strahlung
ausgesetzt wird, die den Flächenbereich zumindest in Teilbereichen zur Emission sichtbarer Strahlung
anregt und daß die Strahlung unter einen* Winkel derart auf die Hand gerichtet ist, daß bestimmte
Bereiche auf der Handfläche gegen die Strahlung abgeschattet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die auf die Fläche der Hand geworfene Strahlung im ultravioletten Bereich liegt und daß das
emittierte Licht im sichtbaren Bereich durch Fluoreszenz oder Phosphoreszenz entsteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung unter einem Winkel
von weniger als 45° auf die Fläche der Hand geworfen wird.
4. Verfahren nach Anspruch I oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bestrahlung der Hand eine Millisekunde dauert.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche
mit einer Rasterabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung für die Erfassung der von der Fläche einer
Hand ausgehenden Strahlen, und mit einem der Rasterabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung nachgcschalteten
Speicher sowie mit einer Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strahlenquelle
(40) für ultraviolette Strahlung jeweils unter einem gleichbleibenden Winkel auf die Hand ausgerichtet
ist, daß die Rasterabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung (12) gegenüber der Handfläche unter
einem rechten Winkel angeordnet ist, und mit dem Speicher (20) und mit der Steuereinrichtung (34) verbunden
ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Strahlenquelle (40) für
die ultraviolette Strahlung der Fläche der Hand ein erstes Filter (42) mit einer Durchlässigkeit von 350
bis 400 Nanometern und zwischen der Fläche der Hand und der optischen Rasterabtast- und Aufzeichnungsvorrichtung
(12) ein zweites Filter (44) mit einer Durchlässigkeit zwischen 450 bis 500 Nanometern
angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß nahe an der Fläche der Hand
ein Spiegel (46) zur Reflexion der ultravioletten Strahlung auf die Hand angeordnet ist.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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GB8014141A GB2075235B (en) | 1980-04-29 | 1980-04-29 | Palm-print identification apparatus |
DE3017160A DE3017160C2 (de) | 1980-04-29 | 1980-05-05 | Verfahren zur Aufzeichnung von Bilddetails und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (2)
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DE3017160C2 true DE3017160C2 (de) | 1984-11-22 |
Family
ID=25785302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3017160A Expired DE3017160C2 (de) | 1980-04-29 | 1980-05-05 | Verfahren zur Aufzeichnung von Bilddetails und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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DE3712089A1 (de) * | 1987-04-09 | 1988-10-27 | Jaspal Singh | Anordnung zur identifizierung des papillarlinienmusters eines fingers |
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US4152723A (en) * | 1977-12-19 | 1979-05-01 | Sperry Rand Corporation | Method of inspecting circuit boards and apparatus therefor |
-
1980
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- 1980-05-05 DE DE3017160A patent/DE3017160C2/de not_active Expired
Also Published As
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GB2075235A (en) | 1981-11-11 |
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