ES2931975T3 - Procedimiento para registrar huellas dactilares - Google Patents

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ES2931975T3 ES19213883T ES19213883T ES2931975T3 ES 2931975 T3 ES2931975 T3 ES 2931975T3 ES 19213883 T ES19213883 T ES 19213883T ES 19213883 T ES19213883 T ES 19213883T ES 2931975 T3 ES2931975 T3 ES 2931975T3
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Bernhard Strobl
Erich Voko
Christoph Weiss
Michael Cyniburk
Gustavo Fernandez
Axel Weissenfeld
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Abstract

Procedimiento de captura de huellas dactilares con un dispositivo de reconocimiento de huellas dactilares (100), en particular móvil, portátil, que comprende una unidad de registro de imágenes (1), donde la unidad de registro de imágenes (1) puede enfocarse en un plano focal con un valor de distancia del plano focal (a) de la unidad de grabación de imágenes (1). es, donde) se crea una secuencia de imágenes (Bj) de uno o más dedos (Fi) ubicados en el área de detección (10) de la unidad de grabación de imágenes (1), mientras un usuario mueve su mano a distancias variables de la imagen la unidad de registro (1) se movió a través de la profundidad de campo, estando preferiblemente previsto que el escaneo temporal de la unidad de registro de imágenes (1) sea de al menos 25 imágenes por segundo, b) se crea una pila de imágenes a partir de las imágenes (Bj) creadas de esta forma,c) se determinan imágenes dactilares (FBi,j) y/o huellas dactilares (FPi,j) a partir de las imágenes (Bi,j) creadas, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para registrar huellas dactilares
Sector de la técnica
La invención se refiere a un procedimiento para registrar huellas dactilares con una disposición de registro de huellas dactilares, en particular móvil, portátil, de acuerdo con la reivindicación de patente 1, un soporte de datos de acuerdo con la reivindicación de patente 11 y un dispositivo de registro de huellas dactilares de acuerdo con la reivindicación de patente 12.
Estado de la técnica
Los sistemas de registro de huellas dactilares son tecnologías biométricas que se utilizan ampliamente en una variedad de escenarios de aplicación.
Weissenfeld, A. et al: "Contactless finger and face capturing on a secure handheld embedded device", 2018 Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE), EDAA, 19 de marzo de 2018 (2018-03-19), pág. 1321­ 1326, XP033334109, DOI: 10.23919/DATE.2018.8342218 divulga un procedimiento en el que el usuario mueve sus dedos con respecto a una unidad de captura de imágenes. Se crean varias capturas de los dedos. A partir de estas capturas de los dedos se extraen de estas imágenes de dedo mediante segmentación, se lleva a cabo un control de calidad y se realiza un reajuste a escala de las imágenes de los dedos. El documento DE 601 18918 T2 describe un procedimiento en el que el usuario coloca su dedo en un sensor y se crea un modelo digital de la huella dactilar. A este respecto, previamente se almacena una plantilla y, del patrón de la huella dactilar se puede comparar con la plantilla.
Los sistemas de registro de huellas dactilares conocidos de este tipo suelen disponer de una registro basada en contacto a través de por ejemplo, sensores ópticos o capacitivos. Esto significa que el usuario que quiere dejar una huella debe colocar su dedo sobre el sensor o su área de captura para registrar la huella dactilar, lo que algunos usuarios encuentran incómodo o antihigiénico. Los problemas surgen a la hora de registrar huellas dactilares con sensores de este tipo, ya que, por ejemplo, pueden producirse distorsiones en las huellas capturadas debido a deformaciones elásticas resultantes del rozamiento entre la piel de los dedos y el sensor. Además, las capturas de huellas dactilares creadas con dichos sensores pueden presentar áreas con bajo contraste, que son causadas por las propiedades de la piel de los dedos o la humedad y la suciedad en la placa del sensor. Otros problemas surgen de la retención de huellas dactilares latentes en los sensores.
Otra desventaja de tales procedimientos de registro basados en contacto es que deben limpiarse regularmente para evitar que queden huellas dactilares latentes y para garantizar condiciones higiénicas suficientes para el usuario.
Objeto de la invención
Por lo tanto, el objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo para registrar huellas dactilares que presente una alta precisión de registro y al mismo tiempo evite las desventajas conocidas del estado de la técnica y que permita utilizar disposiciones de registro de huellas dactilares con especificaciones técnicas desconocidas.
La invención resuelve este problema con un procedimiento para registrar huellas dactilares con un dispositivo de registro de huellas dactilares, en particular móvil y portátil, que comprende una unidad de captura de imágenes que puede enfocarse en un plano focal con un valor de distancia de plano focal, con los rasgos característicos de la reivindicación 1 de la patente.
Está previsto que
a) se cree una secuencia de capturas de imágenes de uno o más dedos que se encuentran en el área de registro de la unidad de captura de imágenes mientras que un usuario mueve su mano a través del área de profundidad de campo a una distancia variable con respecto a la unidad de captura de imágenes, en donde preferentemente está previsto que el barrido temporal de la unidad de captura de imágenes sea de al menos 25 imágenes por segundo,
b) se cree una pila de imágenes a partir de las capturas de imágenes creadas de esta manera,
c) las imágenes del dedo y/o las huellas dactilares se determinen a partir de las capturas de imágenes creadas, d) se determine la imagen del dedo y/o la huella dactilar, en particular para cada dedo capturado individualmente, cuya calidad se reconozca como óptima sobre la base de al menos una medida de calidad especificada, y e) se realice un ajuste a escala de al menos una parte de la imagen del dedo y/o de las huellas dactilares reconocidas como óptimas en función del valor de distancia de plano focal, en donde el ajuste a escala se lleva a cabo a una resolución especificada, en particular a una densidad de puntos especificada, preferentemente indicada en DPI, que es directamente proporcional al valor de distancia de plano focal.
De esta forma, se crean capturas nítidas de los dedos o huellas dactilares de un usuario en una disposición de registro de huellas dactilares que comprende una unidad de captura de imágenes con un plano focal en el área de registro. Para ello, el usuario para la captura de sus dedos o huellas dactilares mueve su mano en el área de registro con una distancia variable de la unidad de captura de imágenes y la guía de esta manera a través del plano focal.
De acuerdo con la invención está previsto a este respecto,
- que se utilice una disposición de registro de huellas dactilares cuyas especificaciones técnicas, en particular los parámetros de cámara de la unidad de captura de imágenes, no se conozcan de antemano y se consulte una tabla de ajuste a escala para el ajuste a escala de las imágenes de los dedos y/o huellas dactilares en la etapa e), en donde el ajuste a escala se lleva a cabo tomando como base una resolución de imagen almacenada en la tabla de ajuste a escala para el valor de distancia de plano focal respectivo, en particular en DPI, y
- que para crear la tabla de escala se lleve a cabo una calibración de la disposición de registro de huellas dactilares con un patrón de calibración con dimensiones conocidas, en donde
- el patrón de calibración con dimensiones conocidas se mueva a través del área de registro de la unidad de captura de imágenes a una distancia diferente con respecto a la unidad de captura de imágenes,
- se creen captura de imágenes del patrón de calibración y se determine la distancia del objeto asociada, - se determine la captura de imágenes cuya calidad se reconozca como óptima sobre la base de al menos una medida de calidad especificada, en donde en particular la captura de imágenes clasificada como más nítida relativamente se reconoce como óptima,
- la distancia del objeto asociada con la captura de imágenes reconocida como óptima se determine como el valor de distancia de plano focal del plano focal,
- se efectúe un cálculo de la resolución de la imagen, en particular en DPI, sobre la base de las dimensiones conocidas del patrón de calibración para la captura de imágenes reconocida como óptima y
- la resolución de imagen determinada de esta manera, en particular en DPI, se almacene en la tabla de ajuste a escala con el valor de distancia de plano focal asociado.
Las resoluciones de imagen en DPI correspondiente para el valor de distancia de plano focal se almacenan en la tabla de ajuste a escala, de modo que la captura de imágenes de un dedo reconocida como óptima o la huella dactilar del dedo reconocida como óptima puede ajustarse a escala en correspondencia con el valor de distancia de plano focal asociado a la unidad de captura de imágenes. Esto permite un ajuste a escala de la captura de imágenes a un valor DPI específico (por ejemplo, 500 DPI). Así, por ejemplo, también pueden utilizarse componentes para el mercado de consumo.
Ventajosamente, a este respecto no es necesario mantener un posicionamiento exacto de la mano o los dedos de un usuario en la disposición de registro de huellas dactilares. El movimiento de la mano con una distancia variable de la unidad de captura de imágenes y un barrido temporal alto simultáneo asegura la creación de al menos una captura óptimamente nítida para cada dedo del usuario cuando el dedo pasa por el plano focal. Al seleccionar el ajuste a escala de acuerdo con el valor de distancia de plano focal puede garantizarse, dado el caso, que las tomas de los dedos del usuario se ajusten a escala de manera ideal, de modo que puedan consultarse sin problemas para compararlas, por ejemplo, con bases de datos ya existentes. con huellas dactilares creadas a partir de contactos.
A continuación, por plano focal se entiende el área relativa a una unidad de captura de imágenes en la que se reproducen nítidamente objetos en el sensor cuando se especifica una configuración de lente específica. En la práctica, a este respecto no se trata de planos, sino de áreas aproximadamente planas que se especifican por la forma de la lente utilizada en cada caso. A este respecto, el plano focal está asociado a un valor de distancia de plano focal que indica la distancia entre la lente de la unidad de captura de imágenes y el plano focal. La profundidad de campo de un sistema óptico es la longitud del intervalo zc-(véase Fig. 4) en el que se ubican los objetos reproducidos con nitidez suficientemente.
Los procedimientos sin contacto para el registro de huellas dactilares evitan los problemas que aparecen con los sistemas de registro conocidos, ya que no es necesario que la yema del dedo toque un sensor para la captura de huellas dactilares. Además, los procedimientos para la captura de huellas dactilares sin contacto pueden aumentar la aceptación del usuario, ya que se evita cualquier contacto con el sensor y esto se traduce en ventajas para la higiene o la privacidad del usuario frente a los sensores de contacto. Además, el tiempo de registro se acorta con el procedimiento sin contacto de acuerdo con la invención, ya que los sensores basados en contacto deben limpiarse regularmente, lo que ventajosamente no es el caso de los sensores sin contacto.
Para reducir el número de capturas de imágenes y, por lo tanto, el requerimiento de cálculo asociado, puede estar previsto ventajosamente que se mida la distancia del objeto entre la unidad de captura de imágenes y uno o más dedos en el área de registro de la unidad de captura de imágenes y la secuencia de capturas de imágenes en la etapa a) solo se crea si la distancia del objeto medido no alcanza una distancia límite especificada.
Para acortar aún más el tiempo de procesamiento en la captura de huellas dactilares o para reducir adicionalmente el requerimiento de cálculo asociado con el procesamiento de las imágenes de los dedos, puede estar previsto ventajosamente que antes de la etapa c)
- las imágenes reducidas se calculen reduciendo la resolución de las capturas de imágenes seleccionadas, creadas preferiblemente todas, en la etapa a),
- la posición y/o ubicación de una o más imágenes de dedo de uno o más dedos en la imagen reducida se determinan mediante segmentación y aplicación de un algoritmo de seguimiento de contorno,
- en la captura de imágenes creada, las posiciones de la imagen de dedo capturada o múltiples imágenes de dedo capturadas, que corresponden a las imágenes de dedo determinadas en la imagen reducida, se determinen por medio de extrapolación y
- dado el caso, en la etapa e) se ajusten a escala las partes de la captura de imágenes averiguadas de esta manera, en las que se determinó la imagen de dedo capturada de un dedo,
en donde está previsto que se descarten aquellas partes de la captura de imágenes en las que no se determinó ninguna imagen de dedo de un dedo.
La segmentación y el seguimiento del contorno en las capturas de imágenes con resolución reducida aseguran que las tomas de los dedos en la captura de imágenes se puedan separar rápidamente de la información de fondo, asegurando así un procesamiento posterior más rápido. En este contexto, puede garantizarse una reducción adicional en el requerimiento de cálculo y el tiempo requerido para el registro de huellas dactilares cuando solo se ajustan a escala las áreas de imagen de una captura de imágenes, en las que se determinó realmente la toma de un dedo.
Para garantizar una comparación especialmente sencilla de las imágenes de dedo capturadas que reproducen las huellas dactilares del usuario con las bases de datos de huellas dactilares ya existentes que comprenden huellas dactilares creadas mediante procedimientos basados en el contacto, puede estar previsto que en la etapa e) las imágenes de dedo capturadas se conviertan a un formato de huella dactilar, reproduciendo las huellas dactilares así convertidas las tomas de las papilas dérmicas de los dedos, en particular en forma de imagen digital en color gris.
En lo sucesivo, por "huella dactilar" se entiende el equivalente a una huella dactilar basada en contacto creada a partir de una captura de imagen en forma de imagen digital, en particular una imagen digital en color gris, que contiene únicamente las tomas capturadas la papilas dérmicas.
Para determinar de forma fiable la captura de imágenes óptima en la pila de imágenes, puede estar previsto que, como medida de calidad para determinar las imágenes de dedo óptimas y/o las huellas dactilares en la pila de imágenes
- se consulte la nitidez de la imagen, realizándose una clasificación relativa de las imágenes de dedo y/o huellas dactilares seleccionadas, en particular todas, de una pila de imágenes tomando como base su nitidez de la imagen y/o
- se consulte la frecuencia de papilas dérmicas,
- en donde se determina la frecuencia de papilas dérmicas para cada imagen de dedo y/o cada huella dactilar y - en donde se comprueba si la frecuencia de papilas dérmicas determinada para la imagen de dedo respectiva y/o la huella dactilar respectiva está dentro de un intervalo de frecuencia especificado y
- en donde la imagen de dedo respectiva y/o la huella dactilar respectiva se descartan si la frecuencia de papilas dérmicas determinada está fuera del intervalo de frecuencia y/o
- se utiliza el valor NFIQ 2.0,
- en donde para imágenes de dedo y/o huellas dactilares seleccionadas se determina un valor NFIQ 2.0 entre 0 y 100 utilizando el valor de distancia de plano focal y las imágenes de dedo y/o huellas dactilares ajustadas a escala en la etapa e) y
- en donde la imagen de dedo y/o la huella dactilar se descartan cuando el valor NFIQ 2.0 determinado está por debajo de un valor umbral especificado.
La selección basada en al menos uno, preferiblemente varios, de estos criterios asegura que se seleccionen imágenes de dedo y/o huellas dactilares óptimas.
Con el fin de especificar de manera eficiente la frecuencia de papilas dérmicas, en un procedimiento de acuerdo con la invención puede estar previsto que la frecuencia de papilas dérmicas se determine dentro de al menos una ventana rectangular o cuadrada en una imagen de dedo y/o huella dactilar de un dedo,
- en donde las tomas de papilas dérmicas en la imagen de dedo y/o la huella dactilar se determinan utilizando los valores de brillo detectados con los píxeles individuales de la unidad de captura de imágenes,
- donde se establecen el centro de la ventana se define como origen de un sistema de coordenadas bidimensional en el plano de la imagen de dedo y/o huella dactilar, un eje de coordenadas del sistema de coordenadas ortogonal a la dirección local de las papilas dérmicas y el otro eje de coordenadas paralelo a la dirección local de las papilas dérmicas,
- el número de papilas dérmicas dentro de una longitud unitaria especificada se determina ortogonalmente a la dirección local de las papilas dérmicas en la ventana mediante los valores de brillo, y
- la frecuencia de papilas dérmicas se determina como el inverso del número de papilas dérmicas por longitud unitaria especificada ortogonal a la dirección local de las papilas dérmicas.
Para garantizar una determinación exacta de la captura de imágenes óptima dentro de una pila de imágenes para cada dedo individualmente y, por lo tanto, un ajuste a escala ventajoso, puede estar previsto que para cada dedo se reconozca como óptima esa imagen de dedo y/o esa huella dactilar de una pila de imágenes,
- cuya frecuencia de papilas dérmicas se encuentra dentro del intervalo de frecuencia especificado, y/o
- que se clasifica como relativamente más nítida, y/o
- cuyo valor NFIQ 2.0 determinado se sitúa por encima del valor umbral especificado.
Puede garantizarse una comprobación sencilla de las huellas dactilares determinadas de acuerdo con la invención en bases de datos comunes o con programas conocidos del estado de la técnica si en la etapa e) se lleva a cabo individualmente un ajuste a escala a una resolución especificada, en particular superior o igual a 500 DPI, para cada imagen de dedo y/o cada huella dactilar.
Dado que los componentes ópticos de cada característica de una disposición de registro de huellas dactilares se calibran al menos una vez, para determinar el valor exacto de la distancia de plano focal del plano focal, puede estar previsto que el valor de distancia de plano focal se determine para una configuración de lente especificada de la unidad de captura de imágenes, en donde
- para determinar el valor de distancia de plano focal se efectúa una calibración de la disposición de registro de huellas dactilares con un patrón de calibración,
- para una configuración de lente especificada y el plano focal asociado, el patrón de calibración se mueve a través del área de registro de la unidad de captura de imágenes a una distancia diferente con respecto a la unidad de captura de imágenes,
- en donde en cada caso se crean capturas de imágenes del patrón de calibración y se determina la distancia del objeto asociada,
- se determina la captura de imágenes cuya calidad se reconoce como óptima sobre la base de al menos una medida de calidad especificada, en donde en particular la captura de imágenes clasificada como más nítida relativamente se reconoce como óptima,
- la distancia de objeto del plano focal perteneciente a la captura de imágenes reconocida como óptima se asigna como valor de distancia de plano focal y se mantiene disponible junto con la configuración de lente asociada.
Se almacena la configuración para ajustar los elementos de lente y el valor de distancia de plano focal asociado.
Para garantizar el mejor procesamiento o comprobación posible de las huellas dactilares determinadas utilizando soluciones de software comunes, puede estar previsto que inmediatamente después del ajuste a escala en la etapa e) se lleve a cabo un ajuste de las imágenes de dedo y/o las huellas dactilares, en donde
- se establece una limitación rectangular, en particular un cuadro delimitador (bounding box), para cada huella dactilar y/o cada huella dactilar, preferiblemente con dos bordes paralelos al eje longitudinal de la imagen de dedo o huella dactilar del dedo y dos bordes perpendiculares al eje longitudinal de la imagen de dedo o la huella dactilar del dedo, y
- se determine un giro en el que la delimitación rectangular del área de imagen sea el más pequeño, y se aplique a la limitación respectiva, en particular al cuadro delimitador.
Dado que las soluciones de software conocidas del estado de la técnica no pueden procesar capturas torcidas o giradas de dedos o huellas dactilares, un registro de este tipo puede garantizar un procesamiento sencillo con poco requerimiento de cálculo.
Para poder llevar a cabo un procedimiento de acuerdo con la invención en una amplia variedad de disposiciones de registro de huellas dactilares, puede estar previsto un soporte de datos en el que esté almacenado un programa informático para llevar a cabo un procedimiento de acuerdo con la invención, en particular cuando se ejecuta en una disposición de registro de huellas dactilares con una unidad de captura de imágenes.
La invención se refiere además a una disposición de registro de huellas dactilares para registrar huellas dactilares, en particular configurada como terminal portátil, móvil, configurado para llevar a cabo un procedimiento de acuerdo con la invención y/o que contiene un soporte de datos de acuerdo con la invención,
que comprende una unidad de captura de imágenes, en donde la unidad de captura de imágenes puede enfocarse en un plano focal con un valor de distancia de plano focal mediante la unidad de captura de imágenes,
- en donde está prevista una unidad de procesamiento, que está configurada para
- provocar que la unidad de captura de imágenes cree una secuencia de capturas de imágenes de uno o más dedos que se encuentran en el área de registro de la unidad de captura de imágenes mientras que un usuario mueve su mano a través del área de profundidad de campo a una distancia variable con respecto a la unidad de captura de imágenes, en donde preferentemente está previsto que el barrido temporal de la unidad de captura de imágenes sea de al menos 25 imágenes por segundo,
- para crear una pila de imágenes a partir de las capturas de imágenes creadas de esta manera,
- para determinar imágenes de dedo y/o huellas dactilares a partir de las capturas de imágenes creadas, - evaluar la calidad de las imágenes de dedo y/o huellas dactilares utilizando al menos una medida de calidad especificada y determinar individualmente qué imagen de dedo o huella dactilar, para cada dedo capturado, cuya calidad se reconoce como óptima, y
- realizar un ajuste a escala de al menos una parte de la imagen del dedo y/o de las huellas dactilares reconocidas como óptimas en función del valor de distancia de plano focal, y a este respecto llevar a cabo el ajuste a escala se lleva a cabo a una resolución especificada, en particular a una densidad de puntos especificada, preferentemente indicada en DPI, que es directamente proporcional al valor de distancia de plano focal.
De acuerdo con la invención está previsto a este respecto,
- que las especificaciones técnicas de la disposición de registro de huellas dactilares, en particular los parámetros de cámara de la unidad de captura de imágenes, no se conozcan de antemano, y
- que la unidad de procesamiento esté configurada para utilizar una tabla de ajuste a escala creada mediante una calibración de acuerdo con la invención de la disposición de registro de huellas dactilares con un patrón de calibración con dimensiones conocidas para el ajuste a escala de las imágenes de dedo y/o huellas dactilares y para efectuar el ajuste a escala en función de la resolución de imágenes en particular en DPI, almacenada en la tabla de ajuste a escala para el valor de distancia de plano focal respectivo almacenado.
Las resoluciones de imagen en DPI correspondiente para el valor de distancia de plano focal se almacenan en la tabla de ajuste a escala, de modo que la captura de imágenes de un dedo reconocida como óptima o la huella dactilar del dedo reconocida como óptima puede ajustarse a escala en correspondencia con el valor de distancia de plano focal asociado a la unidad de captura de imágenes. Esto permite un ajuste a escala de la captura de imágenes a un valor DPI específico (por ejemplo, 500 DPI). Así, por ejemplo, también pueden utilizarse componentes para el mercado de consumo.
Una disposición de registro de huellas dactilares de acuerdo con la invención registra ventajosamente las huellas dactilares de un usuario sin contacto, de modo que no necesita tocar el sensor o la unidad de captura de imágenes para la captura. Esto aumenta ventajosamente la precisión de registro, por ejemplo, ya que no queda suciedad ni huellas dactilares latentes en la unidad de captura de imágenes.
Una imagen nítida de los dedos solo es posible en el área focalizada (plano focal). La alta resolución temporal del barrido asegura que los dedos también se detecten cuando se mueven a través del plano focal. Por lo tanto, las huellas dactilares del usuario siempre se toman nítidamente, de modo que pueden consultarse fácilmente para comparar con las bases de datos existentes, con p. ej. huellas dactilares creadas basadas en contacto.
Otras ventajas y configuraciones de la invención se deducen de la descripción y de los dibujos adjuntos.
A continuación, la invención se muestra esquemáticamente en los dibujos utilizando ejemplos de realización particularmente ventajosos, pero que no han de entenderse como limitativos, y se describe a modo de ejemplo con referencia a los dibujos.
Descripción de las figuras
A continuación muestran:
Fig. 1 una disposición de registro de huellas dactilares para llevar a cabo un procedimiento de acuerdo con la invención,
Fig. 2a esquemáticamente la creación de una secuencia de capturas de imágenes con movimiento de la mano y un solo plano focal,
Fig. 2b una captura de imagen con tomas de cuatro dedos de un usuario,
Fig. 2c una imagen reducida creada a partir de la captura de imágenes en la figura 2b,
Fig. 2d un ejemplo de la imagen de un dedo,
Fig. 2e un ejemplo de una huella dactilar,
Fig. 3a un área de imagen con la huella dactilar de un usuario,
Fig. 3b y Fig. 3c esquemáticamente la determinación de la frecuencia de papilas dérmicas y Fig. 4 esquemáticamente la trayectoria del haz de una lente óptica.
Descripción detallada de la invención
La Fig. 1 muestra una disposición de registro de huellas dactilares 100 de acuerdo con la invención para llevar a cabo un procedimiento de acuerdo con la invención para registrar huellas dactilares. En el ejemplo de realización mostrado, la disposición de registro de huellas dactilares 100 comprende una disposición de captura 50 y una unidad de procesamiento 2 en la que se almacenan datos 21, como tablas de ajuste a escala, que se tratarán más adelante.
En el ejemplo de realización mostrado, la disposición de captura 50 comprende una unidad de captura de imágenes 1 y medios de iluminación 4. La unidad de captura de imágenes 1 es, por ejemplo, una cámara cuya lente puede focalizarse o enfocarse en un plano focal especificado con un valor de distancia de plano focal a.
En el ejemplo de realización mostrado, la disposición de registro de huellas dactilares 100 comprende un sensor de distancia 3, que, sin embargo, no es absolutamente necesario. El sensor de distancia 3 de la disposición de captura 50 puede ser un sensor de tiempo de vuelo, por ejemplo, y la unidad de captura de imágenes 1 y el sensor de distancia 3 están calibrados entre sí. Un sensor de tiempo de vuelo de este tipo determina la distancia a un objeto utilizando el procedimiento de tiempo de tránsito. Para ello, por ejemplo, se emite un pulso de luz y se determina el tiempo de tránsito que necesita la luz para llegar al objeto y volver al sensor. Este tiempo de tránsito requerido es directamente proporcional a la distancia del objeto.
La ventaja de esta estructura de hardware compacta es que también puede instalarse en un dispositivo móvil como un teléfono inteligente o una tableta y por lo tanto no se requieren sensores de detección voluminosos tridimensionales. Por lo tanto, una disposición de registro de huellas dactilares 100 de este tipo también puede realizarse para que sea móvil y portátil.
Los medios de iluminación 4, por ejemplo diodos emisores de luz, están dispuestos alrededor de la unidad de captura de imágenes 1 para garantizar una iluminación suficiente del área de registro 10 de la unidad de captura de imágenes 1. El área de registro 10 de la unidad de captura de imágenes 1 está limitada por las distancias dmín y dmáx., en donde la distancia dmáx. se selecciona de tal manera que se garantiza la resolución requerida de las huellas dactilares de al menos 500 DPI y la distancia dmín se selecciona de tal manera que en una captura de imágenes Bj cuatro dedos de una mano todavía son visibles al mismo tiempo.
Como puede verse en la Fig. 1, en el ejemplo de realización mostrado, cuatro dedos F1, ..., F4 del usuario, a saber, el dedo índice, el dedo corazón, el dedo anular y el dedo meñique se registran al mismo tiempo. El pulgar F5 del usuario se encuentra fuera del área de registro 10 de la unidad de captura de imágenes 1. Para la captura de los dedos Fi no se requiere que el usuario mueva su mano hacia el área de registro 10 especificada de la disposición de registro de huellas dactilares 100 en una posición u orientación, sino que puede moverla hacia el área de registro 10 en una posición y orientación naturales que le resulten cómodas. En lo sucesivo, i designa un índice ie{1,2,...10}, que indica el dedo Fi del usuario capturado u observado en cada caso.
Para crear la captura de un solo dedo Fi; F1, ..., F5 , el usuario solo necesita moverlo a través del plano focal en el área de registro 10 de la unidad de captura de imágenes 1 (FIG. 2a) y girarlo de manera que puedan registrarse las papilas dérmicas de la unidad de captura de imágenes 1.
Para aumentar la visibilidad de las papilas dérmicas y las distancias entre ellas, también conocidas como crestas y valles (ridges and valleys), los dedos Fi, ie{1,2,...10} del usuario se iluminan uniformemente con diferentes espectros de luz en el ejemplo de realización mostrado. Para la iluminación sirven a este respecto medios de iluminación 4, dispuestos en forma anular alrededor de la unidad de captura de imágenes 1. Debido a la alta intensidad de la luz, la naturaleza de la iluminación ambiental es ventajosamente irrelevante y el fondo en una captura de imágenes Bj se captura muy oscuro. Además, la captura de una imagen de este tipo requiere Bj solo un tiempo de exposición corto, de modo que los efectos borrosos, por ejemplo, al mover los dedos Fi, ie{1,2,...10} y/o la disposición de registro de huellas dactilares 100 puede reducirse o evitarse por completo.
De acuerdo con la etapa de procedimiento a), inicialmente se crea una secuencia de capturas de imágenes Bj de uno o más dedos Fi, ie{1,2,...10}, que se encuentran en el área de registro 10 de la unidad de captura de imágenes 1, con la unidad de captura de imágenes 1. Para ello, el usuario cuyas huellas dactilares se van a tomar mueve su mano por el área de registro 10 de la unidad de captura de imágenes 1, de forma que la distancia entre la unidad de captura de imágenes 1 y los dedos Fi, ie{1,2,...10} del usuario se modifica. Esto significa que el usuario acerca o aleja su mano de la unidad de captura de imágenes 1, por ejemplo, y pasa por el plano focal.
A este recto se crean capturas de imágenes Bj en rápida sucesión, por ejemplo, con un barrido temporal de al menos 25 fotogramas por segundo. Moviendo la mano o los dedos Fi, ie{1,2,...10} con distancias variables a la unidad de captura de imágenes 1, se asegura que las capturas de los dedos Fi, ie{1,2,...10} se creen mientras se encuentran en el plano focal de la unidad de captura de imágenes 1. De esta manera se crean capturas nítidas de los dedos Fi, ie{1,2,...10} o de las huellas dactilares.
Como ya se ha descrito anteriormente, esta creación de la captura de imagen Bj se realiza sin contacto a diferencia de los procedimientos conocidos del estado de la técnica, en los que el dedo Fi, ie{1,2,...10} de un usuario debe colocarse sobre la unidad de captura de imágenes 1. Como se muestra en la Fig. 1, hay cuatro dedos Fi; ie{1,2,...,4} del usuario en el área de registro 10 de la unidad de captura de imágenes 1 y se crea una captura de imágenes Bj, como se muestra en la Fig. 2b.
En el ejemplo de realización mostrado, se lleva a cabo una medición de distancia entre la unidad de captura de imágenes 1 y los dedos Fi, que se encuentran en el área de captura de imágenes 10 de la unidad de captura de imágenes 1, y se determina un valor de distancia de objeto d relacionado para el dedo Fi relevante en cada caso. A este respecto la disposición de registro de huellas dactilares 100 comienza automáticamente a registrar huellas dactilares tan pronto como uno o más dedos Fi; F1,..., F5 de un usuario se encuentran en el área de registro 10 de la unidad de captura de imágenes 1 y no se alcanza una distancia límite g especificada. A este respecto la distancia límite g se selecciona de manera que ya se toman capturas de imágenes Bj antes de que la mano del usuario pase por el plano focal con el valor de distancia de plano focal a. A este respecto, el valor de distancia de plano focal a de la unidad de registro de imágenes 1 se conoce de antemano o, como se describe a continuación, se especifica por medio de un procedimiento de calibración y a continuación se pone a disposición.
A continuación, en la etapa b) del procedimiento, se crea una pila de imágenes a partir de las capturas de imágenes B j creadas de esta, y de acuerdo con la etapa c) se determinan imágenes de dedo FBi,j y/o huellas dactilares FPi,j de las capturas de imágenes Bi,j creadas. Después, de acuerdo con la etapa d), la imagen de dedo FBi,j y/o la huella dactilar FPi,j en particular para cada dedo Fi capturado se determina individualmente, cuya calidad se reconoce como óptima sobre la base de al menos una medida de calidad especificada.
En el ejemplo de realización mostrado, antes de la determinación de las imágenes de dedo FBi,j y/o huellas dactilares FPi,j a partir de las capturas de imágenes Bi,j creadas en la etapa c) se calcula una reducción en la resolución de las capturas de imágenes Bj de la pila de imágenes y se calcula una imagen reducida BAj. La segmentación y el seguimiento del contorno se llevan a cabo en la imagen BAj reducida y la posición y/o ubicación de las imágenes de dedo FbAi,ji,j de los dedos fi del usuario en la imagen reducida BA se determina de tal manera que se muestra en la Figura 2b.
Las posiciones de las imágenes de dedo FBi,j capturadas asociadas en la captura de imagen Bj creada que se corresponden en cada caso a las imágenes de dedo F b A ij determinadas en la imagen reducida BAj se calculan a continuación por extrapolación de las posiciones de las imágenes de dedo FBA j^ en la imagen reducida BAj. La figura 2d muestra un ejemplo de una imagen de dedo FBi,j capturada, que contiene información sobre el fondo y el color de la piel.
La segmentación se basa, por ejemplo, en el registro del color de la piel según C. Stein, C. Nickel y C. Busch. Fingerphoto recognition with smartphone cameras. En Proc. Conf. Biometrics Special Interest Group (BIOSIG), páginas 1-12, Darmstadt, Alemania, septiembre de 2012, y se simplifica por la intensa iluminación descrita anteriormente. Al segmentar una imagen reducida BAj en el ejemplo de realización mostrado se combinan diferentes máscaras de filtro y las imágenes de dedo FBAij de dedos Fi reconocibles en cada caso en la imagen reducida BAj o huellas dactilares se separan de la información de fondo.
Dedos individuales Fi o la ubicación y posición de sus imágenes de dedo FBAij se reconocen, por ejemplo, mediante el seguimiento de contornos y una ventana orientada rectangular se define alrededor del dedo Fi respectivo. A continuación, tomando como base las posiciones de las imágenes de dedo FBAij determinadas también las imágenes de dedo FBi,j capturadas de dedos individuales Fi se determinan individualmente a partir de las capturas de imágenes Bj creadas individuales.
De este modo se asegura que el procesamiento posterior de las capturas de imágenes Bj o el ajuste a escala de las imágenes de dedo FBi,j sólo se lleve a cabo si en la captura de imágenes Bj también en realidad pueden reconocerse las tomas FBi,j de dedos Fi del usuario o que solo esas áreas de imagen FBi,j de una captura de imagen Bj necesiten ajustarse a escala en las que se determinaron la imagen de dedo FBi,j de un dedo F o las imágenes de dedo FBi,j de varios dedos Fi, p.ej. Bie{1,...,4}. Esto garantiza un procesamiento rápido de la captura de imágenes Bj o de las imágenes de dedo FBi,j.
En el ejemplo de realización mostrado, tal como se muestra en Fig. 2b y Fig.2c, se determinan las imágenes de dedo FBi,j de cuatro dedos F1,..., F4 del usuario. El pulgar del usuario no se registró por completo y, por lo tanto, no se detectó como una toma de un dedo. Las partes o áreas de imagen de la captura de imagen Bj, en las que no se determinó ninguna imagen de dedo de un dedo, se descartan para que el procesamiento de la captura de imagen Bj puede realizarse más rápidamente y con menos requerimiento de cálculo, mientras que al mismo tiempo se ahorra espacio de almacenamiento.
De cada captura de imagen Bj para un número de dedos Fi ie{1,...,10} se extraen imágenes de dedo FBi,j mediante la segmentación descrita anteriormente. En la Fig. 1 y Fig. 2b se muestra un ejemplo con cuatro dedos Fi ie{1,...,4}). Cuatro imágenes de dedo FB1,j,..., FB4,j de dedos F1,..., F4 , concretamente, el dedo índice, el dedo corazón, el dedo anular y el dedo meñique, se extraen mediante la segmentación descrita anteriormente. Un ejemplo para una imagen de dedo de este tipo FBi,j se representa en la Fig. 2d.
Adicional o alternativamente, de las imágenes de dedo FBi,j individuales de los dedos Fi, en una etapa de procesamiento posterior pueden extraerse huellas dactilares FPi,j, como es el caso, por ejemplo, en Liu, Xinwei, et al. "An improved 3-step contactless fingerprint image enhancement approach for minutiae detection." Visual Information Processing (EUVIP), 20166th European Workshop on Visual Information Processing. IEEE, 2016. Un ejemplo de una huella digital o de huellas dactilar FPi,j se muestra en la Fig. 2e. Puede reforzarse el contraste de las crestas o papilas dérmicas para mejorar la calidad de las huellas digitales extraídas o de las huellas dactilares FPi,j, en donde se aumenta el refuerzo del contraste por medio de media-varianza, normalización, filtros de caja normalizados y/u operaciones morfológicas.
A continuación se determina la imagen de dedo FBi,j* óptima y/o la huella dactilar óptima FPi,j* para cada uno de los dedos Fi registrados. Para este propósito, de acuerdo con la etapa b), inicialmente se crea una pila de imágenes a partir de las capturas de imágenes Bj j{1e,...,M} y en la pila de imágenes se determinan todas las imágenes de dedo FBi,j y/o huellas dactilares FPi,j y/o se determinan individualmente las imágenes de dedo FPi,j* y/o huellas dactilares FPi,j*para cada dedo Fi capturado cuya calidad se reconoce como óptima sobre la base de al menos una medida de calidad especificada. El índice j* se refiere a la captura de imágenes óptima Bj* para el dedo Fi.
En el ejemplo de realización mostrado, se presentan capturas imágenes M Bj je{1,..M}. Las imágenes de dedo FBi,j y/o huellas dactilares FPi,j de los dedos individuales Fi se extraen y se evalúa su calidad en tiempo real. Para ello, como medida de calidad para determinar las imágenes de dedo óptimas FBi,j* y/o huellas dactilares FPi,j* inicialmente se recurre a la nitidez de la imagen y para cada dedo individual Fi se evalúa individualmente.
Para ello, en el ejemplo de realización mostrado, se realiza una clasificación relativa de todas las imágenes de dedo FBi,j y/o huellas dactilares FPi,j de una pila de imágenes para cada dedo Fi individualmente tomando como base su nitidez de imagen. A este respecto, la nitidez de la imagen se puede calcular, por ejemplo, como se describe en Eskicioglu, Ahmet M. y Paul S. Fisher. "Image quality measures and their performance." IEEE Transactions on communications 43.12 (1995): 2959-2965 y a este respecto no se considera como una medida absoluta, sino que se sirve para crear una secuencia de las imágenes de los dedos FBi,j. Alternativamente, también es posible recurrir solo imágenes de dedo FBi,j seleccionadas y/o huellas dactilares FPi,j de una pila de imágenes para la clasificación relativa.
En el ejemplo de realización mostrado, además de la nitidez de la imagen, las frecuencia de papilas dérmicas o de crestas f se utiliza como medida de calidad, en donde la frecuencia de papilas dérmicas f se determina localmente en el centro de cada huella dactilar FPi,j y/o huellas dactilares FPi,j. Alternativamente, es posible determinar la frecuencia de papilas dérmicas f para huellas dactilares FPi,j y/o fotos de dedos FBi,j seleccionadas.
A continuación se comprueba si la frecuencia de papilas dérmicas f determinada para las huellas dactilares FPi,j y/o imágenes de dedo FBi,j respectivas se sitúa dentro de un intervalo de frecuencia especificado y la huella dactilar FPi,j se descarta si la frecuencia f de papila dérmica determinada se sitúa fuera de este intervalo de frecuencia.
La Fig. 3a ilustra el cálculo de la frecuencia de papilas dérmicas f utilizando un ejemplo de huella dactilar FPi,j. Como se describió anteriormente, la frecuencia de papilas dérmicas f se determina localmente en al menos una ventana rectangular OW de una huella dactilar FPi,j. Alternativamente, tal ventana OW también puede presentar un área cuadrada. Figura 3a muestra una ventana OW de este tipo en la que puede reconocerse la huella dactilar FPi,j de un dedo detectado Fi con cuatro papilas dérmicas R1, R2 , R3 , R4.
En el ejemplo de realización mostrado, inicialmente en la ventana OW se determinan las tomas de las papilas dérmicas R1, R2 , R3 , R4 mediante los valores de brillo registrados con los píxeles individuales de la unidad de captura de imágenes 1. El centro de la ventana OW se utiliza como origen de un sistema de coordenadas bidimensional en el plano de la huella dactilar FPi,j o del área de la imagen. Un eje de coordenadas del sistema de coordenadas discurre ortogonalmente a la dirección local de las papilas dérmicas R1, R2 , R3 , R4 y el otro eje de coordenadas discurre paralelo a la dirección local de las papilas dérmicas R1, R2 , R3, R4 , como se representa en la Fig. 3b.
La frecuencia de la cresta f(x,y) o papilas dérmicas local se establece en el punto (x,y) como la inversa del porcentaje de las papilas dérmicas o crestas por longitud unitaria a lo largo de un segmento centrada en el punto (x,y) y ortogonal a la dirección local de las papilas dérmicas R1, R2 , R3, R4 o crestas.
La dirección de la cresta local en la posición (x,y) se describe mediante el ángulo 0(x,y). El ángulo 0(x,y) en la posición (x,y) en la ventana OW se define como el ángulo entre la tangente de la cresta y el eje horizontal y se determina en el intervalo entre [0 ... PI[. El gradiente en el punto (x,y) es un vector bidimensional con los componentes 5x y dy. Para calcular 0(x,y), se lleva a cabo el siguiente cálculo en una ventana OW de N*M píxeles:
9(x, y )= | ^atm2(2dxy,dxx - d yy)
A este respecto:
Figure imgf000010_0001
dx es el gradiente en la dirección x y dy es el gradiente en la dirección y.
La frecuencia de la cresta local f(x,y) en el punto (x,y) es la inversa del número de crestas por longitud unitaria a lo largo de un segmento centrado en (x,y) y ortogonal a la dirección de la cresta local. Para el cálculo, inicialmente se gira una ventana OW de píxeles NxM alrededor de 0(x,y) centrada en el punto (x,y), de modo que el eje y sea paralelo a la dirección de la cresta. La firma x de los valores grises se crea sumando los valores en cada columna x de la ventana. Por lo tanto, se producen mínimos locales Br con r = 1,...,k y máximos locales Tv con v = 1,...,I.
Las crestas Rr y valles Vr se calculan de la siguiente manera (ver Fig. 3c):
Rv = Tv - Tv +1, v= 1,..., l - 1
Vr = Br - Br+1, r = 1,...,k - 1
En donde R da: cresta, V: valle; T: máximo local de los valores de gris; B: mínimo local de los valores de gris.
Finalmente, la frecuencia f de la cresta o papila dérmica en el punto (x,y) se calcula de la siguiente manera:
Figure imgf000010_0002
Por ejemplo, dado que la longitud promedio de un par de cresta-valle con una resolución de 500 PPI es de 8 a 12 píxeles, estas longitudes promedio se utilizan como valores umbral para eliminar huellas dactilares FPi,j a eliminar cuya frecuencia de cresta f media se desvía significativamente de la longitud media de un par de cresta-valle.
En el ejemplo de realización, una medida de calidad adicional para determinar las huellas dactilares FPi,j y/o imágenes de dedo FBi,j* óptimas por cada dedo Fi se utiliza el valor NFIQ 2.0. NFIQ 2.0 es un software de código abierto para evaluar la calidad de las imágenes de huellas dactilares (NIFIQ 2.0: NIST fingerprint image quality', National Institute of Standards and Technology, 2016). A este respecto, en el ejemplo de realización para todas las huellas dactilares FPi,j y/o imágenes de dedo FBi,j* se determina un valor NFIQ 2.0 entre 0 y 100 recurriendo al valor de distancia a asociado.
Una huella dactilar FPi,j y/o imágenes de dedo FBi,j* se descarta si el valor NFIQ 2.0 determinado está por debajo de un valor umbral especificado. Alternativamente, también es posible averiguar el valor NFIQ 2.0 solo para huellas dactilares seleccionadas FPi,j y/o fotos de dedos FBi,j*.
En el ejemplo de realización mostrado, por ejemplo, se reconoce como óptica la huella dactilar FPi,j cuya frecuencia de papilas dérmicas f se sitúa dentro del intervalo de frecuencia especificado y que se clasifica como la más nítida relativamente y cuyo valor NFIQ 2.0 determinado se sitúa por encima del valor umbral especificado. Este procedimiento se lleva a cabo para cada dedo individual Fi, que se tomó mediante la unidad de captura de imágenes 1, de modo que finalmente para cada uno de los dedos Fi tomados se presenta una huella dactilar FPi,j óptima.
Si se determinaron ahora las imágenes de dedo FBi,j* y/o huellas dactilares FPi,j determinado cuya calidad se reconoció como óptima, en la etapa de procedimiento e) se lleva a cabo un ajuste a escala de al menos una parte de la imagen del dedo FBi,j* y/o huellas dactilares FPij* reconocidas como óptimas en función del valor de distancia de plano focal a, en donde el ajuste a escala se lleva a cabo a una resolución especificada, en particular a una densidad de puntos especificada, preferentemente indicada en DPI, que depende del valor de distancia de plano focal a de la unidad de captura de imágenes 1. En lo sucesivo, DPI se usa como sinónimo de PPI para la resolución o densidad de puntos.
A este respecto al menos una parte de la imagen de dedo FBi,j* reconocida como óptima se ajusta a escala a una resolución especificada, en donde el ajuste a escala se lleva a cabo en el ejemplo de realización mostrado de manera directamente proporcional al valor de distancia de plano focal a. Como ya se mencionó anteriormente, el valor de distancia de plano focal a del plano focal de la unidad de captura de imágenes 1 se mantiene disponible para este fin. Alternativamente, este ajuste a escala también puede aplicarse en huellas dactilares FPi,j extraídas de las imágenes de dedo FPi,j* reconocidas como óptimas en cada caso.
Para poder fijar para cada imagen de dedo FBi,j o huella dactilar FPi,j de un dedo F1,..., F4 el ajuste a escala requerido de la manera más rápida y sencilla posible, en el ejemplo de realización mostrado para el ajuste a escala de las capturas dactilares FBi,j o huellas dactilares FPi,j en la etapa de procedimiento e) se utiliza una tabla de distancia de objetos en el plano focal. Para crear la tabla de distancia de objeto de plano focal, la unidad de captura de imágenes 1 se calibra con un patrón de calibración. De acuerdo con la invención, también se utiliza una tabla de ajuste a escala, que se discutirá con más detalle a continuación.
Para un plano focal definido con el valor de distancia de plano focal a, la distancia del objeto asociado di se determina, lo que permite obtener la imagen más nítida posible. La propia calibración se realiza mediante la captura repetida de un patrón de calibración mientras que la unidad de captura de imágenes 1 se aproxima al patrón de calibración. A este respecto se atraviesa el plano focal. En la tabla de distancia de objeto del plano focal, el valor de distancia de plano focal se convierte en a=di y se guarda la configuración asociada de las lentes.
Hay dos posibilidades de convertir píxeles de imagen a magnitudes métricas: Por un lado, como en la Fig. 4 se ilustra esquemáticamente, el factor de ajuste a escala que va a aplicarse en una captura de imagen Bj se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
Figure imgf000011_0001
A este respecto, G es el tamaño del objeto [mm] y B es el tamaño de la imagen [mm] dado por la unidad de captura de imagen, d la distancia del objeto [mm] y B w la distancia focal [mm].
Los píxeles DPI [puntos por pulgada] se calculan de acuerdo con la relación:
S en R es0ye
DPI = PPI = 25 , 4
G
A este respecto SenResoye indica la resolución de píxeles horizontales del sensor o de la unidad de captura de imágenes 1.
De acuerdo con la invención, como alternativa a esto, cuando la especificación técnica del sensor o de la unidad de captura de imágenes 1 (por ejemplo, en el caso de componentes para el mercado de consumo) no está disponible, se realizará una segunda calibración única para el ajuste a escala. Para este propósito, se usa un patrón de calibración con dimensiones conocidas y se sigue el mismo proceso de calibración que se describió anteriormente. La resolución de la imagen, por ejemplo en DPI, se calcula utilizando las magnitudes métricas conocidas del patrón de calibración. Este tipo de calibración permite así la conversión de píxeles de imagen en magnitudes métricas. Los valores determinados se guardan en una tabla de ajuste a escala.
Se selecciona una gran apertura durante la calibración y también durante la operación posterior para garantizar una pequeña profundidad de campo, es decir, una pequeña expansión del área reproducida nítidamente en el espacio del objeto del sistema óptico de reproducción de imágenes de la unidad de captura de imágenes 1.
La resolución de la imagen, por ejemplo en PPI, se calcula utilizando las magnitudes métricas conocidas del patrón de calibración. Este tipo de calibración permite así la conversión de píxeles de imagen en magnitudes métricas. Los valores determinados se almacenan en una tabla de ajuste a escala, que a continuación está disponible para el ajuste a escala en la etapa e).
En el ejemplo de realización que se muestra, el ajuste a escala se lleva a cabo individualmente a una resolución especificada o densidad de puntos mayor o igual a 500 DPI para las imágenes de dedo FBi,j o huellas dactilares Fpiji,j para garantizar una reproducción particularmente nítida y precisa de las huellas digitales o huellas dactilares FPi,j de cada dedo Fi del usuario.
Dado que la mayoría de los algoritmos de registro de huellas dactilares requieren de forma especificada una resolución de al menos 500 DPI para cumplir con la especificación del FBI indicada en Criminal Justice Information Services: Electronic Fingerprint Transmission Specification, 2 de mayo de 2005, Oficina Federal de Investigaciones, División de Servicios de Información de Justicia Penal, 1000 Custer Hollow Road, Clarksburg, WV 26306, es necesario un ajuste a escala de las huellas dactilares FPi,j capturadas para esta resolución.
Opcionalmente, en un procedimiento de acuerdo con la invención, inmediatamente después del ajuste a escala en la etapa e) del procedimiento puede llevarse a cabo un registro de las imágenes de dedo FBij o huellas dactilares FPi,j de un dedo Fi. Para ello, para cada área de imagen se establece una limitación rectangular BB que por ejemplo, se establece con dos bordes paralelos respectivo al eje longitudinal de la imagen de dedo FPij, o huellas dactilares FPi,j del dedo respectivo Fi y dos bordes perpendiculares al eje longitudinal de la imagen de dedo FBi,j o huellas dactilares FPi,j del dedo Fi y se determina un giro en el que la delimitación rectangular BB del área de imagen es la más pequeña, que finalmente se aplica al área de imagen respectiva, como se represente esquemáticamente en la Fig. 2b.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento implementado por ordenador para el registro de huellas dactilares con una disposición de registro de huellas dactilares (100), en particular móvil, portátil, que comprende una unidad de captura de imágenes (1), en donde la unidad de captura de imágenes (1) puede enfocarse un plano focal con un valor de distancia de plano focal ( a) de la unidad de captura de imágenes (1), en donde
a) se crea una secuencia de capturas de imágenes (Bj) de uno o varios dedos (Fi) que se encuentran en el área de registro (10) de la unidad de captura de imágenes (1) mientras que un usuario mueve su mano a través del área de profundidad de campo a una distancia variable con respecto a la unidad de captura de imágenes (1), en donde preferentemente está previsto que el barrido temporal de la unidad de captura de imágenes (1) sea de al menos 25 imágenes por segundo,
b) se crea una pila de imágenes a partir de las capturas de imágenes (Bj) creadas de esta manera,
c) se determinan imágenes de dedo (FBi,j) y/o huellas dactilares (FPi,j) a partir de las capturas de imágenes (Bi,j) creadas,
d) la imagen de dedo (FBi,j*) y/o la huella dactilar (FPi,j*) en particular para cada dedo (Fi) capturado se determina individualmente, cuya calidad se reconoce como óptima tomando como base al menos una medida de calidad especificada, y
e) se realiza un ajuste a escala de al menos una parte de la imagen de dedo (FBi,j*) y/o de la huella dactilar (FPi,j*) reconocidas como óptimas en función del valor de distancia de plano focal (a), en donde el ajuste a escala se lleva a cabo en una resolución especificada, en particular en una densidad de puntos especificada, preferentemente indicada en DPI, que es directamente proporcional al valor de distancia de plano focal (a),
caracterizado
- por que se utiliza una disposición de registro de huellas dactilares (100), cuya especificación técnica, en particular los parámetros de cámara de la unidad de captura de imágenes (1), no se conoce de antemano, y para el ajuste a escala de las imágenes de dedo (FBi,j) y/o huellas dactilares (FPi,j) se utiliza una tabla de ajuste a escala en la etapa e), en donde el ajuste a escala se efectúa en función de una resolución de imagen almacenada en la tabla de ajuste a escala para el valor de distancia de plano focal (a) respectivo, en particular en DPI, y
- por que para crear la tabla de ajuste a escala se lleva a cabo una calibración de la disposición de registro de huellas dactilares (100) con un patrón de calibración con dimensiones conocidas, en donde
- el patrón de calibración con dimensiones conocidas se mueve a través del área de registro (10) de la unidad de captura de imágenes (1) a una distancia diferente con respecto a la unidad de captura de imágenes (1), - se crean capturas de imágenes del patrón de calibración en cada caso y se determina la distancia del objeto asociada,
- se determina la captura de imágenes cuya calidad se reconoce como óptima sobre la base de al menos una medida de calidad especificada, en donde en particular la captura de imágenes clasificada como más nítida relativamente se reconoce como óptima,
- la distancia del objeto asociada con la captura de imágenes reconocida como óptima se determina como el valor de distancia de plano focal (a) del plano focal,
- se efectúa un cálculo de la resolución de la imagen, en particular en DPI, sobre la base de las dimensiones conocidas del patrón de calibración para la captura de imágenes reconocida como óptima y
- la resolución de imagen determinada de esta manera, en particular en DPI, se almacena en la tabla de ajuste a escala con el valor de distancia de plano focal (a) asociado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la distancia de objeto (d) entre la unidad de captura de imágenes (1) y uno o más dedos (Fi) se mide en el área de registro (10) de la unidad de captura de imágenes (1), y
la secuencia de capturas de imágenes (Bj) solo se crea en la etapa a) cuando la distancia de objeto (d) medida no alcanza una distancia límite (g) especificada.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que antes de la etapa c)
- se calculan imágenes reducidas (BAj) mediante reducción de la resolución de capturas de imágenes (Bj) seleccionadas, preferiblemente todas creadas en la etapa a),
- la posición y/o ubicación de una o varias imágenes de dedo (FBAi,j) de uno o varios dedos (Fi) en la imagen reducida (BAj) se determinan en cada caso mediante segmentación y aplicación de un algoritmo de seguimiento de contorno,
- en la captura de imágenes (Bj) creada las posiciones de la imagen de dedo capturada o de varias imágenes de dedo (FBi,j) capturadas que corresponden en cada caso a las imágenes de dedo (FBA j determinadas en la imagen reducida (BAj) se determinan por extrapolación y
- dado el caso, en la etapa e) las partes de la captura de imágenes (Bj) averiguadas de esta manera, en las que se determinó la imagen de dedo (FBi,j) capturada de un dedo (Fi) se ajustan a escala,
en donde en particular está previsto que se descarten las partes de la captura de imágenes (Bj) en las que no se determinó ninguna imagen de dedo (fB¡j) de un dedo (Fi).
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que en la etapa e) se efectúa una conversión de las imágenes de dedo (FBi,j) capturadas a un formato de huella dactilar, en donde las huellas dactilares (FPi,j) convertidas de este modo reproducen las tomas de las papilas dérmicas (R1, ..., R4) de los dedos, en particular en forma de una imagen digital en color gris.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como una medida de calidad para determinar las imágenes de dedo (FBi,j*) y/o huellas dactilares (FP¡j*) óptimas en la pila de imágenes
- se utiliza la nitidez de imagen, en donde se efectúa una clasificación relativa de las imágenes de dedo (FBij) y/o huellas dactilares (FRij) seleccionadas, en particular todas, de una pila de imágenes tomando como base su nitidez de imagen y/o
- se utiliza la frecuencia de papilas dérmicas (f),
- en donde se determina la frecuencia de papilas dérmicas (f) para cada imagen de dedo (FBij) y/o cualquier huella dactilar (FPij) y
- en donde se comprueba si la frecuencia de papilas dérmicas (f) determinada para la imagen de dedo (FBij) respectiva y/o la huella dactilar (FPi,j) respectiva se sitúa dentro de un intervalo de frecuencia especificado y - en donde la imagen de dedo (FBij) respectiva y/o la huella dactilar (FPi,j) respectiva se descartan cuando la frecuencia de papilas dérmicas (f) determinada se sitúa fuera del intervalo de frecuencia y/o
- se utiliza el valor NFIQ 2.0,
- en donde para imágenes de dedo (FBij) y/o huellas dactilares (FPi,j) seleccionadas se determina un valor de NFIQ 2.0 entre 0 y 100 utilizando el valor de distancia de plano focal (ai) y las imágenes de dedo (FBij) y/o huellas dactilares (FPi,j) ajustadas a escala en la etapa e) y
- en donde la imagen de dedo (FPij) y/o la huella dactilar (FPij) se descartan cuando el valor NFIQ 2.0 determinado se sitúa por debajo de un valor umbral especificado.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que la frecuencia de papilas dérmicas (f) se determina dentro de al menos una ventana (OW) rectangular o cuadrada en una imagen de dedo (FBi,j) y/o huella dactilar (FPi,j) de un dedo (Fi),
- en donde en la imagen de dedo (FBi,j) y/o huella dactilar (FPi,j) las tomas de papilas dérmicas (Ri, ..., R4) se determinan tomando como base los valores de brillo registrados con los píxeles individuales de la unidad de captura de imágenes (1),
- en donde se establecen el centro de la ventana (OW) como origen de un sistema de coordenadas bidimensional en el plano de la imagen de dedo (FBij) y/o huellas dactilares (FPij), un eje de coordenadas del sistema de coordenadas ortogonal a la dirección local de las papilas dérmicas (Ri, ..., R4) y el otro eje de coordenadas paralelo a la dirección local de las papilas dérmicas (Ri, ..., R4),
- el número de papilas dérmicas (ri, ..., R4) dentro de una longitud unitaria especificada ortogonal a la dirección local de las papilas dérmicas (Ri, ..., R4) se determina en la ventana (OW) mediante los valores de brillo, y - la frecuencia de papilas dérmicas (f) se determina como la inversa del número de papilas dérmicas (Ri, ..., R4) por longitud unitaria especificada ortogonal a la dirección local de las papilas dérmicas (Ri, ..., R4).
7. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6, caracterizado por que para cada dedo se reconoce como óptima la imagen de dedo (FBi,j) y/o la huella dactilar (FPi,j) de una pila de imágenes,
- cuya frecuencia de papilas dérmicas (f) se encuentra dentro del intervalo de frecuencia especificado, y/o - que se clasifica como relativamente más nítida, y/o
- cuyo valor NFIQ 2.0 determinado se sitúa por encima del valor umbral especificado.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que en la etapa e) el ajuste a escala a una resolución especificada, en particular superior o igual a 500 DPI, para cada imagen de dedo (FBi,j) y/o cada huella dactilar (FPi,j) se lleva a cabo individualmente.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para una configuración de lente especificada de la unidad de captura de imagen (i), se determina el valor de distancia de plano focal (a), en donde
- para determinar el valor de distancia de plano focal (a) se efectúa una calibración de la disposición de registro de huellas dactilares (i00) con un patrón de calibración,
- para una configuración de lente especificada y el plano focal asociado, el patrón de calibración se mueve a través del área de registro (i0 ) de la unidad de captura de imágenes ( i) a una distancia diferente con respecto a la unidad de captura de imágenes (i),
i4
- en donde en cada caso se crean capturas de imágenes del patrón de calibración y se determina la distancia de objeto (di) asociada,
- se determina la captura de imágenes cuya calidad se reconoce como óptima sobre la base de al menos una medida de calidad especificada, en donde en particular la captura de imágenes clasificada como más nítida relativamente se reconoce como óptima,
- la distancia de objeto del plano focal (di*) asociada a la captura de imágenes reconocida como óptima se asigna como valor de distancia de plano focal (a) y se mantiene disponible junto con la configuración de lente asociada.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que inmediatamente después al ajuste a escala en la etapa e) se lleva a cabo un registro de las imágenes de dedo (FBij) y/o de las huellas dactilares (F P j, en donde
- para cada imagen de dedo (FBi,j) y/o cada huella dactilar (F P j se establece una limitación rectangular (BB), en particular un cuadro delimitador (bounding box), preferentemente con dos bordes paralelos al eje longitudinal de la imagen de dedo (FBij) o huellas dactilares (F P j del dedo (Fi) y dos bordes perpendiculares al eje longitudinal de la imagen de dedo (FBij) o huellas dactilares (FPi,j) del dedo (Fi) y
- se determina un giro en el que la delimitación rectangular del área de imagen sea el más pequeño, y se aplica a la limitación respectiva (BB), en particular al cuadro delimitador.
11. Soporte de datos en el que está almacenado un programa informático para llevar a cabo un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, en particular cuando se ejecuta en una disposición de registro de huellas dactilares (100) con una unidad de captura de imágenes (1).
12. Dispositivo de registro de huellas dactilares (100) para el registro de huellas dactilares, en particular configurado como terminal portátil móvil, configurado para llevar a cabo un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10 y/o que contiene un soporte de datos según la reivindicación 11,
que comprende una unidad de captura de imágenes (1), en donde la unidad de captura de imágenes (1) puede enfocarse en un plano focal con un valor de distancia de plano focal (a) de la unidad de captura de imágenes (1),
- en donde está prevista una unidad de procesamiento (2), que está configurada para
- provocar que la unidad de captura de imágenes (1) cree una secuencia de capturas de imágenes (Bj) de uno o varios dedos (Fi) que se encuentran en el área de registro (10) de la unidad de captura de imágenes (1) mientras que un usuario mueve su mano a través del área de profundidad de campo a una distancia variable con respecto a la unidad de captura de imágenes (1), en donde preferentemente está previsto que el barrido temporal de la unidad de captura de imágenes (1) sea de al menos 25 imágenes por segundo,
- crear una pila de imágenes a partir de las capturas de imágenes (Bj) creadas de esta manera,
- determinar imágenes de dedo (FBi,j)y/o huellas dactilares (F P j a partir de las capturas de imágenes ( B j creadas,
- evaluar la calidad de las imágenes de dedo y/o huellas dactilares sobre la base de al menos una medida de calidad especificada y determinar individualmente la imagen de dedo (FBij*) y/o la huella dactilar (FPi,j*), en particular para cada dedo (Fi) capturado, cuya calidad se reconoce como óptima, y
- efectuar un ajuste a escala de al menos una parte de la imagen de dedo (FBij*) y/o de huellas dactilares (FP¡j*) reconocidas como óptimas en función del valor de distancia de plano focal (a), y a este respecto llevar a cabo el ajuste a escala a una resolución especificada, en particular a una densidad de puntos especificada, preferentemente indicada en DPI, que es directamente proporcional al valor de distancia de plano focal (a),
caracterizado
- por que la especificación técnica de la disposición de registro de huella dactilar (100), en particular el parámetro de cámara de la unidad de captura de imágenes (1), no se conoce de antemano, y
- por que la unidad de procesamiento (2) está configurada para utilizar para el ajuste a escala de las imágenes de dedos (FBij) y/o huellas dactilares (F P j una tabla de ajuste a escala creada con dimensiones conocidas mediante una calibración de la disposición de detección de huellas dactilares (100) de acuerdo con la reivindicación 1 con un patrón de calibración y para llevar a cabo el ajuste a escala en función de la resolución de imagen en particular en DPI almacenada en la tabla de escala para el valor de distancia de plano focal respectivo (a).
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