DE10123561A1

DE10123561A1 - Person identification with 3-dimensional finger group analysis involves analyzing fingerprint, fingertip shape from different perspectives to prevent deception using planar images

Info

Publication number: DE10123561A1
Application number: DE10123561A
Authority: DE
Inventors: Olaf Otahal; Marius Annoff
Original assignee: Atelion GmbH
Current assignee: ATELION GMBH, 22089 HAMBURG, DE
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2001-10-18

Abstract

The method involves using biometric characteristics of fingertips. The outer shape of the fingertip and its pattern of lines are detected as characteristics specific to a person and are fed to an analyzer. The fingerprint and the shape of the fingertip can be analyzed from different perspectives so that the system cannot be deceived using planar images of the original or applying images to a cylindrical surface as an approximation to the finger.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Personenidentifikation unter Verwendung der Fingerkuppe, wobei sowohl die Struktur der sogenannten Papillarlinien auf der Fingerkuppe als auch das dreidimensionale, räumliche Profil der Fingerkuppe zur Erhöhung der Täuschungssicherheit selbst erfasst und analysiert wird, um die Identität einer Person festzustellen bzw. zu verifizieren. Zur Akquisition des Profils der Fingerkuppe bedient sich das Verfahren einer Aufnahmeapparatur, die mit einer oder mehreren Kameras derart ausgestattet ist, dass eine Rekonstruktion der Fingerkuppenform und Fingerkuppentextur in drei Raumdimensionen möglich wird.The invention relates to a method for automatic personal identification Use of the fingertip, whereby both the structure of the so-called papillary lines on the Fingertip as well as the three-dimensional, spatial profile of the fingertip to increase the Security against deception itself is recorded and analyzed to determine the identity of a person or to verify. The method uses one to acquire the profile of the fingertip Recording apparatus that is equipped with one or more cameras in such a way that one Reconstruction of the shape of the fingertips and the texture of the fingertips in three spatial dimensions becomes possible.

Die Biometrie und insbesondere die Analyse von Fingerabdrücken zur Identifikation von Personen wird seit langer Zeit im Rahmen der Kriminalistik verwendet und gewinnt neuerdings auch in öffentlichen und privaten Sicherheitsbereichen immer mehr an Bedeutung. Beispielsweise werden Kreditkarten- und Geldausgabeautomaten, Zugangskontrollen zu Räumen, Gebäuden oder Computersystemen und Berechtigungssysteme in Telekommunikationsgeräten und tragbaren Computern zunehmend mit Hilfe von biometrischen Personenidentifikationssystemen realisiert. Einen Überblick über die verschiedenen biometrischen Merkmale eines Menschen und deren Auswertung zu Identifikationszwecken gibt das Buch "Biometrics - Personal Identification in Networked Society", Kluwer Academic Publishers, 1999. Ein weiterer Vorteil in der Nutzung des Fingerabdrucks bzw. der Papillarlinien der Fingerkuppe ergibt sich aus der Tatsache, dass diese Papillarstrukturen genauestens erforscht sind und sorgfältige Reihenuntersuchungen und Statistiken ergeben haben, dass diese Strukturen der Fingerkuppe eines jeden Menschen - sogar bei eineiigen Zwillingen - individuell verschieden sind und das ganze Leben lang nahezu unverändert erhalten bleiben.The biometrics and especially the analysis of fingerprints for the identification of people will used for a long time in the field of forensic science and recently also wins in public and private security areas are becoming increasingly important. For example, credit card and ATMs, access controls to rooms, buildings or computer systems and Authorization systems in telecommunication devices and portable computers increasingly with the help realized by biometric person identification systems. An overview of the different That gives biometric characteristics of a person and their evaluation for identification purposes Book "Biometrics - Personal Identification in Networked Society", Kluwer Academic Publishers, 1999. Another advantage of using the fingerprint or the papillary lines of the fingertip results derive from the fact that these papillary structures have been researched carefully and carefully Screening and statistics have shown that these structures are the fingertips of everyone People - even with identical twins - are individually different and all their lives remain almost unchanged.

Es sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die eine Personenidentifikation mittels Auflegen und Abrollen des zu analysierenden Fingers auf einer Glasplatte realisieren. In der europäischen Patentanmeldung EP 0 387 522 A2 ist beispielsweise eine Apparatur angegeben, bei der auf eine Glasplatte unter Totalreflexions-Bedingungen Licht eingestrahlt wird. Das Abrollen des Fingers und die dabei auftretenden Berührungen zwischen den Papillarlinien der Fingers und der Glasplatte stören dabei die Totalreflexion des Lichts. Diese Auflagepunkte erscheinen somit dunkel und das entstehende Bild kann somit elektronisch aufgenommen und ausgewertet werden. Andere Verfahren nutzen einen kapazitiven Fingerabdrucksensor. Dieser besteht aus einem Sensor-Array von kleinen Zellen, die mit einer Punktladung vorgeladen sind. Wird nun der Finger auf den Sensor aufgelegt, so bildet die Haut die Gegenplatte zu einem System aus vielen kleinen Kondensatoren. Durch die verschiedenen Höhen und Tiefen in der Struktur der Papillarlinien ergeben sich unterschiedliche Abstände zu den einzelnen Sensorelementen und somit auch unterschiedliche Kapazitäten. Diese Kapazitäten können daraufhin gemessen, digitalisiert und gespeichert werden. Numerous methods and devices are known which use personal identification Place and roll the finger to be analyzed on a glass plate. In the European Patent application EP 0 387 522 A2, for example, specifies an apparatus in which a Glass plate is irradiated under total reflection conditions. The rolling of the finger and the Any contact that occurs between the papillary lines of the fingers and the glass plate will interfere the total reflection of light. These support points therefore appear dark and the resulting image can thus be recorded and evaluated electronically. Other methods use one capacitive fingerprint sensor. This consists of a sensor array of small cells that work with are preloaded with a point charge. If the finger is placed on the sensor, the skin forms it Counterplate to a system of many small capacitors. Through the different heights and Depths in the structure of the papillary lines result in different distances from the individual ones Sensor elements and therefore different capacities. These capacities can then measured, digitized and stored.

Die Grundlage all dieser Verfahren bildet dabei die Berührung des Fingers mit einer Auflagefläche, was bei mehrmaliger Nutzung unweigerlich zur Verschmutzung der Auflagefläche führt. Diese Verschmutzungen können sich negativ auf die Erkennung der folgenden Fingerabdrücke auswirken und vermindern solange die Erkennungsrate, bis die Auflagefläche gereinigt wird. Im Extremfall kann bei Verwendung einer Glasplatte als Auflagefläche der Fall eintreten, dass der Fingerabdruck nach der Verwendung teilweise oder komplett auf der Glasplatte verbleibt und somit durch Unbefugte abgenommen werden kann. Einen weiteren Nachteil dieser Verfahren stellt die Hygiene dar. Durch die Berührung der Finger mit der Auflagefläche können Schmutzpartikel oder Krankheitserreger von einer Person zur nächsten übertragen werden. Diese Effekte führen zudem dazu, dass die Akzeptanz dieser Verfahren beim Benutzer gesenkt wird.The basis of all these methods is the touch of the finger with a support surface, what in the event of repeated use, this inevitably leads to contamination of the contact surface. This Soiling can have a negative impact on the recognition of the following fingerprints and reduce the detection rate until the contact surface is cleaned. In extreme cases, Use a glass plate as a support surface in the event that the fingerprint after the Use remains partially or completely on the glass plate and therefore by unauthorized persons can be removed. Another disadvantage of these processes is hygiene Touching the fingers with the contact surface can cause dirt particles or pathogens from one Person to be transferred to the next. These effects also lead to the acceptance of this Procedure when the user is lowered.

Zusätzlich zu den zuvor genannten Problemen mit Verschmutzungen ergeben sich bei diesen Verfahren Schwierigkeiten bei der Analyse des Fingerabdrucks. Aufgrund der Elastizität des Fingers können sich die Papillarlinien des Fingers bei den unterschiedlichen Aufnahmen verschieben. Ferner kann es beim Vorgang des Abrollens bzw. des Auflegens des Fingers zu Deformationen oder Verdeckungen der charakteristischen Merkmale des Fingers kommen, was die Analyse des Fingerabdrucks zu unterschiedlichen Zeitpunkten erschwert.In addition to the problems with contamination mentioned above, these methods also result in Difficulty analyzing the fingerprint. Because of the elasticity of your finger, you can shift the papillary lines of the finger in the different images. Furthermore, it can Process of rolling or laying on the finger to deform or hide the characteristic features of the finger come what the analysis of the fingerprint too different times difficult.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 31 296 A1 ist weiterhin eine Vorrichtung bekannt, welche in einer speziellen Weiterbildung mit Hilfe einer Auflageeinrichtung und entsprechenden Positionierungssensoren den Fingerabdruck bzw. den maßgeblichen Teil der Fingerunterseite weitgehend berührungslos aufnimmt. Der Nachteil dieser Anordnung bzw. der Unterschied zur vorliegenden Erfindung liegt in der Art der Positionsbestimmung mit Hilfe von Sensoren und den notwendigen Auflagevorrichtungen für den zu analysierenden Finger. Zudem ist die Täuschungssicherheit des Systems nur gewährleistet, wenn die Analyse des Fingers mit Hilfe eines Systems von Sensoren durchgeführt wird, um die Täuschung des Systems mit Hilfe eines einfachen Fotos des Fingerabdrucks zu verhindern. Aus den zuvor angegebenen Mängeln des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Identifikation von Personen vorzustellen, was mit Hilfe eines einfachen Aufbaus eine benutzerfreundliche Personenidentifikation realisiert und gleichzeitig durch die Nutzung mindestens zweier Ansichten sowohl die Erfassung des Fingerabdrucks bzw. der Papillarlinienstruktur einschließlich ihrer Anordnung im dreidimensionalen Raum als auch die Ermittlung des Profils der Fingerkuppe in drei Raumdimensionen ermöglicht, was die Anzahl und Qualität der Merkmale für das Mustererkennungsproblem vorteilhaft erhöht und damit die Sicherheit eines solchen Personenidentifikationssystems verbessert.From the German patent application DE 197 31 296 A1 a device is also known which in a special training with the help of a support device and corresponding Position sensors the fingerprint or the relevant part of the bottom of the finger largely records without contact. The disadvantage of this arrangement or the difference from the present one Invention lies in the type of position determination with the aid of sensors and the necessary ones Support devices for the finger to be analyzed. In addition, the system's security against deception only guaranteed if the analysis of the finger is carried out using a system of sensors to prevent the deception of the system with the help of a simple photo of the fingerprint. The present invention lies in the above-mentioned deficiencies of the prior art Task to present a method for identifying people, what with the help of a simple construction realizes a user-friendly person identification and at the same time by the Use at least two views both the capture of the fingerprint or the Papillary line structure including its arrangement in three-dimensional space as well as the determination of the profile of the fingertip in three spatial dimensions, what the number and quality of Features for the pattern recognition problem advantageously increased and thus the security of such Personal identification system improved.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Akquirierung und Analyse eines Fingerabdrucks und des Profils der entsprechenden Fingerkuppe in drei Raumdimensionen zur Personenidentifikation ist durch ein System gekennzeichnet, das Ansichten der Fingerkuppe aus verschiedenen Betrachtungsrichtungen liefert und dadurch die Rekonstruktion der Form der Oberfläche der Fingerkuppe im dreidimensionalen Raum und der Textur dieser Oberfläche, d. h. der Papillarlinienstruktur, ermöglicht. Das vorgeschlagene Verfahren erhöht die Täuschungssicherheit des Systems, weil die Aufnahmen sich in ihrer Perspektive unterscheiden und somit eine Täuschung des Systems mit Hilfe eines Fotos der betreffenden Fingerunterseite nicht mehr möglich ist. Zusätzlich zum Aspekt der erhöhten Anzahl an Papillarstruktur- Merkmalen und der damit verbundenen Erhöhung der Täuschungssicherheit ermöglicht die Nutzung mehrerer Ansichten der Fingerkuppe eine Rekonstruktion der Form der Fingerkuppe in drei Raumdimensionen. Dadurch wird einerseits die Anzahl der detektierten Merkmale, die einen Finger charakterisieren, weiter gesteigert und die Täuschungssicherheit damit zusätzlich erhöht und andererseits erlaubt die Rekonstruktion der Lage der Fingerkuppe im Raum eine Normierung der Kameraaufnahmen auf die für die Analyse notwendige Position und Orientierung des Fingers.The method according to the invention for acquiring and analyzing a fingerprint and the profile of the corresponding fingertip in three room dimensions for person identification is through a system characterized, which provides views of the fingertip from different viewing directions and thereby the reconstruction of the shape of the surface of the fingertip in three-dimensional space and the texture of this surface, d. H. the papillary line structure. The proposed procedure increases the security against deception of the system because the recordings are in their perspective distinguish and thus a deception of the system with the help of a photo of the concerned The underside of the finger is no longer possible. In addition to the aspect of the increased number of papillary structures Features and the associated increase in security against deception enable the use several views of the fingertip a reconstruction of the shape of the fingertip in three Room dimensions. On the one hand, this makes the number of detected features that a finger characterize, further increased and thus further increases the security against deception and on the other hand allows the reconstruction of the position of the fingertip in the room to normalize the camera shots to the position and orientation of the finger necessary for the analysis.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das System zur Aufnahme der Fingerunterseite mit Hilfe von zwei Kameras realisiert, die in einem solchen Winkel zueinander stehen, dass ein guter Kompromiss zwischen Tiefenauflösung und Überlappungsbereich der beiden Bilder, d. h. Größe der Tiefenkarte, erzielt wird. Die Fingerunterseite wird dabei durch eine separate Beleuchtungseinrichtung angestrahlt und, angepasst an die vorherrschenden Lichtverhältnisse, so positioniert, dass die Fingerunterseite ausreichend ausgeleuchtet wird. Die Position der Fingerunterseite in Relation zu den Kameras ist dabei frei vom Benutzer wählbar, solange sich die Fingerkuppe, insbesondere der Ausschnitt der Fingerunterseite von der Fingerspitze bis zum ersten Fingergelenk, im Blickfeld beider Kameras befindet und die Papillarlinienstruktur von den Kameras aufgelöst werden kann. Eine falsche Positionierung des Fingers kann durch die verschiedenen Perspektiven detektiert und der Benutzer gegebenenfalls informiert werden. In einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, die dem Benutzer eine Hilfestellung zur Positionierung des Fingers in der Weise gibt, dass der Finger auf eine muldenförmige Unterlage aufgelegt wird, wodurch die Lage und Orientierung des Fingers in Relation zum Kamerasystem festgelegt ist. Dadurch wird die Analyse der Fingerkuppe vereinfacht und beschleunigt.According to a preferred embodiment of the invention, the system for receiving the Finger underside realized with the help of two cameras that are at such an angle to each other, that a good compromise between depth resolution and overlap area of the two images, d. H. Depth map size. The underside of the fingers is separated by a separate one Illuminated lighting device and, adapted to the prevailing lighting conditions, see above positioned that the underside of the fingers is adequately illuminated. The position of the bottom of the finger in relation to the cameras, the user can freely select as long as the fingertip, in particular the cutout of the underside of the finger from the tip of the finger to the first finger joint, in The field of view of both cameras is located and the papillary line structure is resolved by the cameras can. An incorrect positioning of the finger can be detected by the different perspectives and the user may be informed. In a favorable development of the invention, one is Device provided to assist the user in positioning the finger in the manner indicates that the finger is placed on a trough-shaped surface, whereby the position and Orientation of the finger in relation to the camera system is defined. This will analyze the Fingertip simplified and accelerated.

Entsprechend einer Variante der Erfindung weist das Kamerasystem mehr als zwei Kameras auf. Dadurch ist das System in der Lage, die räumliche Analyse gleichzeitig in einem größeren Bereich der Fingeroberfläche bis hin zur Rundumsicht durchzuführen. Position und Verkippung des Fingers relativ zum Kamerasystem werden wie oben beschrieben zur Normierung bestimmt. Ferner kann das System eine größere Anzahl an Merkmalswerten aus den Einzelbildern erkennen und verarbeiten, was bereits ohne dreidimensionale Rekonstruktion die Erkennungsrate verbessert.According to a variant of the invention, the camera system has more than two cameras. Thereby the system is able to perform spatial analysis simultaneously in a larger area Finger surface to carry out all-round visibility. Position and tilt of the finger relative for the camera system are determined for standardization as described above. Furthermore, the system recognize a larger number of characteristic values from the individual images and process what already without three-dimensional reconstruction, the recognition rate improved.

Die Zahl der Kameras kann reduziert werden, wenn ein Bild z. B. über Spiegel auf die linke Hälfte des Kamerasensors abgebildet wird und ein zweites Bild auf die rechte Sensorhälfte. Hierdurch ist bereits mit einer Kamera eine stereoskopische Aufnahme möglich.The number of cameras can be reduced if an image e.g. B. via mirror on the left half of the Camera sensor is mapped and a second image on the right half of the sensor. This is already with stereoscopic recording possible with a camera.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Finger unter einer Kamera um seine Längsachse vom Probanden gedreht. Die Kamera erzeugt während der Rotation des Fingers eine Bildfolge. Aus der Bildfolge wird im Rahmen prinzipieller Grenzen erstens die Bewegung des Fingers im Raum ermittelt und zweitens die Fingerform und Fingertextur. Die Mehrdeutigkeiten lassen sich durch Verwendung von zwei oder mehr Kameras in Kombination mit einer Fingerbewegung gegenüber der Ein-Kamera- Aufnahme reduzieren, z. B. bei der Rekonstruktion der Rundumsicht. Nach einer anderen günstigen Weiterbildung der Erfindung wird in unmittelbarer Nähe des Kamerasystems ein Sensor (z. B. Thermopil) angebracht, der die Wärmestrahlung des Fingers berührungslos messen kann. Mit Hilfe der gemessenen Daten dieses Sensors kann vom System überprüft werden, dass es sich bei dem zu analysierenden Finger um ein Körperteil einer lebenden Person handelt.In a further embodiment of the invention, the finger is under a camera about its longitudinal axis rotated by the subject. The camera creates an image sequence while rotating the finger. From the First, the movement of the finger in space is determined within the limits of the image and second, the finger shape and texture. The ambiguities can be resolved by using two or more cameras in combination with a finger movement compared to the one-camera Reduce intake, e.g. B. in the reconstruction of the all-round view. Another cheap A further development of the invention is a sensor in the immediate vicinity of the camera system (e.g. Thermopil) attached, which can measure the thermal radiation of the finger without contact. With the help of the measured Data from this sensor can be checked by the system that it is the finger to be analyzed is a body part of a living person.

Das vorgestellte Verfahren und die angegebenen Weiterbildungen der Erfindung können vorteilhaft in allen Lebensbereichen angewendet werden, in denen eine Personenidentifikation von Nöten oder hilfreich ist und kann ferner herkömmliche Verfahren zur Identifikation oder Verifikation von Personen ersetzen. Die heutzutage üblichen Verfahren zur Identifikation z. B. an Geldautomaten bedienen sich in der Regel einer Chipkarte und einer personenbezogenen PIN-Nummer. Diese Verfahren können allerdings durch Unbefugte leicht getäuscht werden, indem die Chipkarte gestohlen und die PIN-Nummer erraten oder ebenfalls entwendet wird, da sie von vielen Benutzern an irgendeinem Ort hinterlegt bzw. notiert wird. Die Anwesenheit der jeweiligen Person ist somit nicht zwingend erforderlich, was im krassen Gegensatz zu dem hier vorgestellten biometrischen Verfahren steht. Dadurch ergeben sich eine Reihe von sinnvollen gewerblichen Anwendungen für die Erfindung wie z. B. Zugangskontrollsysteme an Türen oder Gebäuden, Computerzugriffsberechtigungen oder das zuvor erwähnte System zur Authentifizierung gegenüber einem Geld- oder Kreditkartenautomaten.The method presented and the specified developments of the invention can advantageously be found in be used in all areas of life in which personal identification is necessary or helpful is and can also replace conventional methods of identifying or verifying people. The methods commonly used today for identification e.g. B. at ATMs usually use a chip card and a personal PIN number. However, these procedures can be done by Unauthorized persons can easily be misled by stealing the chip card and guessing the PIN number or is also stolen because it is stored or noted by many users at some place. The presence of each person is therefore not absolutely necessary, which is in stark contrast stands for the biometric method presented here. This results in a number of sensible ones commercial applications for the invention such. B. Access control systems on doors or Buildings, computer access rights or the aforementioned authentication system towards an ATM or credit card machine.

Die zuvor genannten bzw. in den Unteransprüchen der Erfindung genannten Weiterbildungen werden im folgenden zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung im Text und anhand der Zeichnungen näher erläutert.The developments mentioned above or mentioned in the subclaims of the invention are described in following together with the description of the preferred embodiment in the text and based on the Drawings explained in more detail.

Die Zeichnungen zeigen folgendes:The drawings show the following:

Fig. 1a eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit zwei Kameras und einer Beleuchtungseinheit in Schnittdarstellung, Fig. 1a, a preferred embodiment of the invention with two cameras and a lighting unit in sectional view,

Fig. 1b eine günstige Weiterbildung des in Fig. 1a gezeigten Ausführungsbeispiels mit zwei Kameras, einer Beleuchtungseinheit und einer Auflagefläche in Schnittdarstellung, FIG. 1b is a favorable further development of the embodiment shown in Fig. 1a with two cameras, a lighting unit and a bearing surface in sectional view,

Fig. 1c eine weitere Variante des in Fig. 1b gezeigten Ausführungsbeispiels mit zwei Kameras, einer Beleuchtungseinheit und einer Auflagefläche, in die ein Temperatursensor integriert ist, in Schnittdarstellung, Fig. 1c shows a further variant of the in Figure 1b. The embodiment shown with two cameras, a lighting unit and a bearing surface into which a temperature sensor is integrated, in section,

Fig. 1d eine günstige Weiterbildung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1a, welches durch eine dritte Kamera und eine zweite Beleuchtungseinheit erweitert wurde, Fig. 1d shows a favorable further development of the embodiment of Fig. 1a, which has been extended by a third camera and a second lighting unit,

Fig. 2a eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung mit einer zusätzlichen Positionierungskamera in Schnittdarstellung, Fig. 2a shows a further advantageous embodiment of the invention with an additional camera positioning in section,

Fig. 2b die Ausführungsform aus Fig. 2a von oben, FIG. 2b shows the embodiment of Fig. 2a from above,

Fig. 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit nur einer Kamera und einem Spiegelsystem. Fig. 3 shows a further preferred embodiment of the invention with only one camera and a mirror system.

Die in Fig. 1a in einer Schnittansicht dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist eine Beleuchtungseinheit 4 auf, die sich in der Mitte zwischen zwei Kameras 2, 3 in einer bestimmten Höhe 7 über dem zu untersuchenden Finger 1 befindet und diesen anstrahlt. Die Beleuchtungsstärke wird dabei so an die vorherrschenden Lichtverhältnisse angepasst, dass der Finger 1 ausreichend ausgeleuchtet ist und die Papillarstrukturen auf der Fingerunterseite mit einem guten Kontrast sichtbar sind. Die beiden Kameras 2, 3 sind in einer bestimmten Höhe 7 über dem zu analysierenden Finger 1 auf einer gedachten Linie 6 angeordnet und sind beide spiegelbildlich zueinander unter einem festen Winkel 5 auf den zu analysierenden Finger 1 gerichtet. Der Winkel 5 zwischen den beiden Kameras 2, 3 wird dabei zweckgemäß so gewählt, dass die Tiefenauflösung für die dreidimensionale Rekonstruktion optimal ist. Der Finger 1 ist dabei vom Benutzer so zu halten, dass die Fingerunterseite in Richtung der Kameras 2, 3 zeigt. Der zur korrekten Analyse einzuhaltende Abstand 7 zwischen dem Finger 1 und den Kameras 2, 3 muss dabei in dieser speziellen Ausgestaltung der Erfindung dem Benutzer in geeigneter Weise z. B. in Form eines optischen oder akustischen Signals mitgeteilt werden.The embodiment of the invention shown in a sectional view in FIG. 1 a has an illumination unit 4 , which is located in the middle between two cameras 2 , 3 at a certain height 7 above the finger 1 to be examined and illuminates it. The illuminance is adapted to the prevailing lighting conditions in such a way that the finger 1 is sufficiently illuminated and the papillary structures on the underside of the finger are visible with a good contrast. The two cameras 2 , 3 are arranged at a certain height 7 above the finger 1 to be analyzed on an imaginary line 6 and are both mirror images of one another at a fixed angle 5 to the finger 1 to be analyzed. The angle 5 between the two cameras 2 , 3 is appropriately chosen so that the depth resolution is optimal for the three-dimensional reconstruction. The finger 1 is to be held by the user so that the underside of the finger points in the direction of the cameras 2 , 3 . The distance 7 to be maintained for the correct analysis between the finger 1 and the cameras 2 , 3 must in this special embodiment of the invention suitably z. B. in the form of an optical or acoustic signal.

Die in Fig. 1b dargestellte Weiterbildung des Ausführungsbeispiels in Fig. 1a weist zusätzlich zu dem ansonsten identischen Aufbau eine Auflageeinheit 8 auf, die in einer festen Höhe 7 unterhalb des Kamerasystems angebracht ist. Die Auflageeinheit 8 kann dabei in ihrer Mitte in Form einer Mulde 9 ausgebildet sein und muss in diesem Fall so dimensioniert sein, dass ein Finger problemlos hineinpasst. Die Auflageeinheit 8 dient dabei dem Zweck, dem Benutzer eine Hilfestellung bezüglich der Positionierung des Fingers 1 zu geben und dem Analyseverfahren die Lokalisierung des Fingers 1 zu erleichtern.The further development of the embodiment in Fig. 1a shown in Fig. 1b has in addition to the otherwise identical structure, a support unit 8, which is mounted at a fixed height beneath 7 of the camera system. The support unit 8 can be designed in the middle in the form of a trough 9 and in this case must be dimensioned such that a finger fits easily into it. The support unit 8 serves the purpose of providing the user with assistance with regard to the positioning of the finger 1 and to facilitate the localization of the finger 1 for the analysis method.

Eine weitere Variante der bevorzugten Ausführungsform aus Fig. 1a bzw. Fig. 1b wird in Fig. 1c dargestellt. Die zuvor dargelegten Ausführungsformen werden in der Weise erweitert, dass sich innerhalb der Auflageeinheit 8 in einer zusätzlichen Aussparung 10 unterhalb der Mulde 9 ein Temperatursensor 11 befindet, der dazu in der Lage ist, berührungslos die Wärmestrahlung des sich in der Mulde befindenden Fingers zu detektieren. Mit Hilfe der Messdaten dieses Temperatursensors 11 kann entschieden werden, ob der Finger von einer lebenden Person stammt.A further variant of the preferred embodiment from FIG. 1a or FIG. 1b is shown in FIG. 1c. The above-described embodiments are expanded in such a way that a temperature sensor 11 is located in the support unit 8 in an additional recess 10 below the depression 9 , which is able to detect the thermal radiation of the finger in the depression without contact. With the help of the measurement data of this temperature sensor 11 it can be decided whether the finger comes from a living person.

Fig. 1d stellt eine ergänzende Weiterbildung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1a dar. Es wird dahingehend erweitert, dass jetzt drei anstatt zwei Kameras verwendet werden. Ferner besteht die Beleuchtungseinrichtung in dieser Weiterbildung jetzt aus zwei Lichtquellen 4, 8. Die beiden Kameras 2, 3 sind im wesentlichen genauso angeordnet wie in der Ausführungsform aus Fig. 1a. Sie weisen allerdings einen größeren Abstand zueinander auf, damit die zweite Lichtquelle und die zusätzliche Kamera 9 platziert werden können. Mit Hilfe der zusätzlichen Kamera 9 ist die Rekonstruktion der Fingerkuppe in den drei Raumdimensionen detaillierter möglich als in Fig. 1a, da dem Analysesystem eine zusätzliche Perspektive zur Verfügung steht. Zudem wird ein größerer Teil der Fingerkuppe erfasst. Weitere Varianten dieses Systems mit einer noch größeren Anzahl an Kameras sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. FIG. 1d represents a supplementary development of the exemplary embodiment from FIG. 1a. It is expanded to the effect that three instead of two cameras are now used. Furthermore, the lighting device in this development now consists of two light sources 4 , 8 . The two cameras 2 , 3 are arranged essentially the same as in the embodiment from FIG. 1a. However, they are at a greater distance from one another so that the second light source and the additional camera 9 can be placed. With the help of the additional camera 9 , the reconstruction of the fingertip in the three spatial dimensions is possible in more detail than in FIG. 1a, since the analysis system has an additional perspective available. A larger part of the fingertip is also recorded. Further variants of this system with an even larger number of cameras are characterized in the subclaims.

Fig. 2a zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der zusätzlich zu den beiden Kameras 2, 3, deren Positionen in der Draufsicht in Fig. 2b deutlich werden und den Positionen aus Fig. 1a entsprechen, eine weitere Kamera 4 in der Weise platziert wird, dass sie vor der Fingerspitze des Benutzers liegt und somit die Rotation und Translation des Fingers 1 aufnehmen kann. Diese Informationen können vom Analysesystem genutzt werden, um den Benutzer, falls es nötig ist, zur Korrektur seiner Fingerposition aufzufordern oder die Analyse durch die zusätzlichen Informationen über den Grad der Rotation des Fingers zu verbessern. FIG. 2a shows a further embodiment of the invention, in which in addition to the two cameras 2 , 3 , the positions of which are clear in the plan view in FIG. 2b and correspond to the positions from FIG. 1a, another camera 4 is placed in this way that it lies in front of the fingertip of the user and can thus start the rotation and translation of the finger 1 . This information can be used by the analysis system to prompt the user to correct their finger position if necessary or to improve the analysis by the additional information about the degree of rotation of the finger.

In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass nur eine Kamera 2 verwendet wird und zwei verschiedene Ansichten der Fingerunterseite durch ein System von Spiegeln 3-6 erzeugt wird. Eine der beiden Ansichten der Fingerunterseite wird dabei über die beiden linken Spiegel 3, 4 auf die linke Seite des Kamerasensors abgebildet und die andere Ansicht auf der rechten Seite des Kamerasensors wird über die beiden rechten Spiegel 5, 6 erzeugt. Die Strahlen 7, 8 nehmen dabei den eingezeichneten Verlauf.In Fig. 3, a preferred embodiment of the invention is shown, which is characterized in that only one camera 2 is used and two different views of the finger base is produced by a system of mirrors 3-6. One of the two views of the underside of the finger is imaged on the left side of the camera sensor via the two left mirrors 3 , 4 and the other view on the right side of the camera sensor is generated via the two right mirrors 5 , 6 . The rays 7 , 8 take the course shown.

Claims

1.Procedure for person identification using the biometric features of the fingertip, whereby both the outer shape of the fingertip in the three spatial dimensions and the structures of the fingerprint contained on the underside of the finger, the so-called papillary lines, including their spatial position and orientation on the fingertip as person-specific Characteristics are detected and can be fed to an analysis device, characterized by an imaging system consisting of one or more cameras with suitable optical imaging units and an algorithm for evaluation in such a way that the system is able to both the fingerprint, which by the structure the papillary lines is identified as a person-specific feature and stored in a suitable manner, and also to use the images from the different perspectives in such a way that a three-dimensional profile of the fingertip and its P can be created or the papillary line structure can be analyzed separately for each of the perspectives, so that the system can no longer be deceived with the help of planar images of the original or even by placing such images on a cylindrical surface, for example, as an approximation of the finger.

2. A method for personal identification according to claim 1, characterized in that only one camera is used and this camera via suitable spatial beam splitting with or without two mirrors Views of the same finger captured from different directions.

3. A method for personal identification according to claim 1, characterized in that only one camera is used and this camera over a temporal image sequence of the suitably rotating finger sufficient number of views of the finger captured so that the spatial analysis of fingertip shape and papillary line structure succeed.

4. A method for personal identification according to claim 1, characterized in that a system consisting of two or more cameras the fingertip simultaneously from different perspectives records, wherein the cameras can additionally have the configuration of claims 2 and 3.

5. A method for personal identification according to claim 1, characterized in that the recordings of the camera system by an illumination device with one or more light sources Increase in contrast are supported.

6. A method for personal identification according to claims 2 and 4, characterized in that for Positioning the finger, a support unit is provided, which is preferably one of the finger shape corresponding trough is formed.

7. A method for personal identification according to claims 1 to 6, characterized in that the Arrangement is supplemented by a temperature sensor to keep the living finger from an imitation differentiate.

8. A method for personal identification according to claims 1-7, characterized in that the Cameras are arranged so that a complete all-round view is created around the fingertip and thus an increase in the detectable features is made possible.

9. A method for personal identification according to one of the preceding claims, characterized characterized that for the purpose of positioning the finger an additional camera in front of the Fingertip of the user is attached.

10. A method for personal identification according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the method is implemented in an apparatus that acts as a door or Building access control serves and only because of the biometric characteristics or in combination with other means of identification make the access decision.

11. A method for personal identification according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the method using one of the preferred embodiments as individual portable identification module is used.

12. The method for personal identification according to claim 11, characterized in that the Identification module contains both the recording unit and the evaluation unit.

13. The method for personal identification according to claim 12, characterized in that the personal data do not leave the identification module.