DE3712089A1 - Anordnung zur identifizierung des papillarlinienmusters eines fingers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Identifizierung des Pa­ pillarlinienmusters eines Fingers mit einem ein sequentielles elektrisches Bildsignal erzeugenden lichtempfindlichen Teil und mit Mitteln zum Vergleichen des Bildsignals mit Vorgabesignalen zur Erzeugung eines Frei­ gabesignals bei zumindest weitgehender Übereinstimmung der vergliche­ nen Signale.

Eine Anordnung dieser Art ist aus der DE-OS 26 27 981 bekannt.

Bei der bekannten Anordnung ist zur Erzeugung des sequentiellen elektri­ schen Bildsignals eine mechanisch-optische Abtasteinrichtung vorgesehen, die einen Schwenkspiegel und einen dazugehörenden mechanischen Antrieb enthält. Derartige Bauteile erhöhen nicht nur den Leistungsverbrauch der Anordnung, sie sind darüber hinaus störanfällig und verhindern eine kompakte Bauweise der Anordnung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Iden­ tifizierung des Papillarlinienmusters eines Fingers der eingangs genannten Art zu schaffen, die klein baut, sich durch geringe Störungsanfälligkeit auszeichnet und die somit als kompakte Einheit auch bei gewöhnlichen Schließanlagen, wie beispielsweise bei einer gewöhnlichen Wohnungstür, mit sinnvollem Aufwand eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß das lichtempfindliche Teil ein mit einer zweidimensionalen Anreihung von lichtempfindlichen Elementen ver­ sehener, elektronisch abgetasteter Sensor ist.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines zweidimensionalen Sensors mit elektronischer Abtastung zur Erzeugung eines sequentiellen elektri­ schen Bildsignals kann auf mechanisch bewegliche Bauteile, wie bei­ spielsweise Dreh- oder Schwenkspiegel verzichtet werden. Der zweidimen­ sionale Sensor, der beispielsweise ein CCD-Sensor sein kann, beansprucht wenig Platz, arbeitet zuverlässig und schnell, so daß trotz der kleinen Bauweise ein hoher Genauigkeits- und Sicherheitsgrad erreicht werden kann. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Empfindlichkeit und das Auflösungsvermögen eines zweidimensionalen CCD-Sensors ausreichend zur sicheren Erfassung des Papillarlinienmusters sind.

Es wurde sogar festgestellt, daß die Aufnahmeempfindlichkeit des zweidi­ mensionalen CCD-Sensors selbst dann noch ausreichend kontraststarke Bildsignale erzeugt, wenn die Papillarlinienfläche des Fingers im Auflicht aufgenommen wird. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist daher eine Fingerauflage vorgesehen, die die Pa­ pillarlinienfläche des Fingers nur an wenigen Bereichen abstützt und an den übrigen Bereichen freiläßt. An den freigelassenen Bereichen kann das Papillarlinienmuster durch den zweidimensionalen CCD-Sensor direkt auf­ genommen werden. Im Gegensatz zum Stande der Technik, bei dem ein Fingerabdruck an einem Prisma unter Ausnützung der Totalreflektions­ eigenschaften erzeugt wird, ist die Anordnung gemäß der vorteilhaften Ausführungsform überlegen, da die Papillarlinien nicht durch das Auflegen auf einem Glasträger verformt werden können. Ebenso besteht keine Gefahr der Verschmutzung des prismenförmigen Glasträgers.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Fingerauflage Anschläge für die gezielte Positionierung des aufzu­ nehmenden Fingers auf. Durch die Anschläge kann die Lage des aufzuneh­ menden Fingers in genau reproduzierbarer Weise festgelegt werden.

Zur Beleuchtung der freiliegenden, d. h. nicht durch die Auflage abge­ deckten, Papillarlinienfläche des Fingers wird nach einer weiteren vorteil­ haften Ausführungsform der Erfindung eine impulsförmig betriebene elek­ trische Lichtquelle verwendet. Durch den blitzlichtartigen Betrieb der Lichtquelle werden Unschärfen der Aufnahme, die auf eine geringfügige Bewegung (Zittern) des Fingers zurückzuführen sind, vermieden.

Eine weitere Steigerung der Aufnahmepräzision wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß als elektrische Lichtquelle eine lichtemittierende Diode verwendet wird. Eine solche lichtemittierende Diode kann in besonders geeigneter Weise blitz­ lichtartig betrieben werden. Darüber hinaus ist das von einer lichtemit­ tierenden Diode abgestrahlte Licht monochromatisch (insbesondere, wenn eine Laserdiode eingesetzt wird), so daß sich die Möglichkeit eröffnet, Streulicht auszufiltern, das nicht dem Emissionsspektrum der licht­ emittierenden Diode entspricht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Ausgang des CCD-Sensors mit einem Schwellwertvergleicher verbunden, der aus dem Bildsignal ein Binärsignal erzeugt. Durch diese Binärisierung des Bildsignales wird die anschließend zu verarbeitende Informationsmen­ ge drastisch reduziert, ohne daß eine Genauigkeitseinbuße zu befürchten ist. Die Reduzierung der Information durch Binärisierung des Bildsignals ermöglicht die Verwendung von kleineren Speichereinheiten, führt zu kür­ zeren Rechnerzeiten oder zu größerer Rechnergenauigkeit bei gleichen Rechnerzeiten.

Ganz besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der Schwellwertvergleicher mit einer Schwellwertrechnerschaltung verbunden ist, durch die der Schwellwert selbsttätig derart festgelegt wird, daß das Minimum der Größe dZ/dS iterativ ermittelt wird, wobei Z die Anzahl der Signalwert­ übergänge des binärisierten Bildsignales und S den Schwellwert bedeuten. Wird der Schwellwert auf diese Weise ermittelt, wird das von dem Papil­ larlinienmuster entworfene Bild optimal wiedergegeben. Das bedeutet, daß in diesem Fall die durch Rauschen oder optische Effekte auftretenden Störungen minimal sind. Die Schwellwertrechnerschaltung ist einfach aufgebaut und kann in einem Signalprozessor integriert sein. Zur iterativen Ermittlung des optimalen Schwellwertes wird zunächst ein Standardschwellwert vorgegeben und das Bildsignal wird mit diesem Schwellwert binärisiert. Danach werden die Signalwertübergänge, d. h. die Übergänge des Binärsignales von einem Zustand (beispielsweise 0) in den anderen Zustand (beispielsweise 1) ermittelt. Danach wird der Schwellwert um einen vorgegebenen Betrag erhöht und die Anzahl der Signalwertübergänge sowie deren Zuwachs wird festgestellt. Derjenige Schwellwert, für den Wert dZ/dS minimal ausfällt, wird gespeichert und für die Binärisierung des Bildsignales verwendet.

Eine weitere Reduzierung der zu verarbeitenden Datenmenge mit den da­ mit verbundenen oben erwähnten Vorteilen (Verkleinerung der Speicher, Verkürzung der Rechenzeit) wird dann erzielt, wenn nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung eine Filterschaltung vorgese­ hen ist, über die die Bildsignale geführt werden. Auch die Filterschaltung kann in einem Signalprozessor, d. h. in einer Schaltung, die in der Lage ist, analoge Signale zu verarbeiten, integriert sein. Da die Papillarlinien eines Fingers eine bestimmte Dichte nicht unterschreiten, ist die maximale Raumfrequenz für ein Papillarlinienmuster festgelegt. Treten in dem Bildsignal größere Raumfrequenzen auf, so sind diese auf Störun­ gen zurückzuführen und können ausgefiltert werden.

Eine weitere Reduktion der zu verarbeitenden Datenmenge ergibt sich dann, wenn nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin­ dung eine Verarbeitungsschaltung vorgesehen ist, die aus dem binärisier­ ten Bildsignal eine Signalfolge erzeugt, die im wesentlichen eine Folge von den Signalwertübergängen entsprechenden Ortskoordinaten enthält. Die Verarbeitungsschaltung umfaßt im wesentlichen einen Zeilenzähler und einen Spaltenzähler sowie einen Dekoder, der Signalübergänge, das be­ deutet eine Änderung des binären Signales, feststellt. Bei jeder festgestell­ ten Änderung des binären Bildsignales erzeugt der Dekoder ein Speicher­ signal für den momentan in dem Zeilen- und dem Spaltenzähler befind­ lichen Wert.

Die für den Vergleich bestimmten Vorgabesignale, die eine binäre Be­ schreibung eines Fingerabdruckes einer zutrittsberechtigten Person dar­ stellen, können entweder von einer zentralen Einheit geliefert werden oder in einem in der Anordnung enthaltenen Vorgabesignalspeicher gespei­ chert sein.

Wenn die Anzahl der zutrittsberechtigten Personen und die damit in dem Vorgabesignalspeicher gespeicherten Daten gering ist, ist es möglich, sämtliche Vorgabesignale mit dem momentan aufgenommenen Fingerabdruck zu vergleichen, so daß durch die Anordnung gewissermaßen die Identität der zutrittsberechtigten Person selbst ermittelt wird. Bei einer sehr großen Zahl von Zutrittsberechtigten ist es jedoch zur Verkürzung der Rechenzeit empfehlenswert, ein Eingabeterminal vorzusehen (beispielsweise ein Tastenfeld) über das der Vorgabesignalspeicher derart angesteuert werden kann, daß er nur eine bestimmte Datengruppe für den Vergleich bereitstellt.

Wenn nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform die Stromversor­ gung durch eine Batterie gebuffert ist, wird sichergestellt, daß die In­ halte der Speicher, insbesondere der Inhalt des Vorgabesignalspeichers auch bei Stromausfall erhalten bleiben.

Trotz der Verwendung der erläuterten Anschläge zur genauen Positionie­ rung des aufzunehmenden Fingers kann es vorkommen, daß die Lage des aufzunehmenden Fingers nicht völlig exakt reproduziert wird. Ein Vergleich der aufgenommenen Bildsignale mit den Vorgabesignalen führt in diesem Fall nicht zu einer hinreichenden Übereinstimmung der beiden Signale, so daß kein Freigabesignal erzeugt wird, obwohl eine Übereinstimmung des aufgenommenen Papillarlinienmusters mit dem in binärer Form gespeicherten Papillarlinienmuster vorliegt. Um dies zu vermeiden ist nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein Koordinatenrechner vorgesehen, der die Koordinaten des Bildsignals oder des Vorgabesignals Koordinatentransformationen unterwirft, wobei nach jeder Koordinatentransformation die Anzahl der zwischen dem Bildsignal und den Vorgabesignalen übereinstimmenden Signalwerte festgestellt und diejenige Koordinatentransformation ermittelt wird, die die maximale Anzahl von Signalwert­ übereinstimmungen aufweist. Unter Koordinatentransformation sind Ko­ ordinatenverschiebungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen sowie Drehungen zu verstehen. Der Koordinatenrechner führt somit eine dreidimensionale Autokorrelation durch.

Dabei hat es sich gezeigt, daß zur Ermittlung der maximalen Anzahl der Signalwertübereinstimmungen nur eine Teilmenge der Bildsignale und der Vorgabesignale verglichen werden müssen. Dies trägt zur Verkürzung der Rechenzeit bei. Als Teilmenge kann dabei vorzugsweise eine einem cha­ rakteristischen Bildbereich, wie beispielsweise dem Fingerabdruckzentrum entsprechende Teilmenge, ausgewählt werden. Wenn diejenige Koordina­ tentransformation festliegt, für die die maximale Anzahl von Signalwert­ übereinstimmungen erzielt wird, wird der gesamte aufgenommene Bildsig­ nalbestand mit dem Bestand der Vorgabesignale verglichen, um eine Ent­ scheidung über die Erzeugung eines Freigabesignales herbeizuführen.

Die Anordnung gemäß der Erfindung kann zur Sicherung von Wohnungs­ türen, Schließanlagen für Sicherheitsbereiche, Sicherungsschalter für hoch­ wertige Maschinen, Geldautomaten und viele weitere Verwendungszwecke eingesetzt werden. Sie gewährleistet nicht nur, daß unberechtigte Per­ sonen von der Bedienung der jeweiligen Anlage ausgeschlossen werden, vielmehr kann auch durch Auslesen des Bildsignalspeichers festgestellt werden, wie der Fingerabdruck der Person ausgesehen hat, die die Anlage zuletzt bedient hat oder bedienen wollte. Bei entsprechender Größe des Bildsignalspeichers können sogar mehrere derartige Fingerabdrücke ge­ speichert werden. Die Anordnung kann somit über alle Bedienungsvorgän­ ge oder Bedienungsversuche "Protokoll führen", wodurch eventuellen Miß­ bräuchen entgegengewirkt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Eine Anordnung zur Identifizierung des Pa­ pillarlinienmusters eines Fingers im Schnitt.

Fig. 2 Eine Prinzipdarstellung eines CCD-Sensors.

Fig. 3 Ein Übersichtsblockschaltbild einer ersten Ausführungsform.

Fig. 4 Ein Übersichtsblockschaltbild einer zweiten Ausführungsform mit Signalprozessor.

Die in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Anordnung zur Identifizierung des Papillarlinienmusters eines Fingers besteht aus einem quaderförmigen Gehäuse 15, das an einer Seite mit einer kreisrunden Bohrung versehen ist, die als Fassung für eine optische Linse 6 dient. Über die Linse ist ein rohrförmiges Ansatzstück 16 angeordnet, dessen lichte Weite etwa den Abmessungen eines menschlichen Daumens entspricht. Das rohrförmige Ansatzstück 16 ist etwa unter einem Winkel von 45° gegen die Horizontale nach unten geneigt, so daß der üblicherweise nach oben gerichtete Daumen 3 in das rohrförmige Ansatzstück 16 bequem eingeführt werden kann. Der Daumen 3 liegt auf einer Auflage 2 auf. Durch einen Anschlag 4 wird die präzise Positionierung des Daumens erleichtert. Vor der Linse 6 ist - auf den Fingerabdruck des Daumens 3 gerichtet - eine Lichtquelle in Form von mehreren lichtemittierenden Dioden 5 angeordnet. Im Innern des Gehäuses befinden sich zwei Zwischenträger 17 und 18. Auf dem ersten befindet sich gegenüber der Linse 6 ein zweidimensionaler CCD-Sensor 1. Ansonsten dienen die Träger 17 und 18 zur Aufnahme der elektronischen Schaltung zur Aus­ wertung des Bildsignals des CCD-Sensors 1. Unter den elektronischen Bauteilen seien insbesondere eine Buffer-Batterie 19 und ein Freigabe­ relais 20 hervorgehoben.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, wird der Daumen 3 dessen Papillarlinien­ muster identifiziert werden soll, in das rohrförmige Ansatzstück 16 ein­ geführt. Die Papillarlinienfläche des Daumens wird intermittierend durch Leuchtdioden 5 beleuchtet, so daß die freie Papillarlinienfläche mittels der Linse 6 auf den CCD-Sensor 1 abgebildet wird. Die Brennweite der Linse 6 ist so bemessen, daß die Papillarlinienfläche scharf auf der licht­ empfindlichen Ebene des zweidimensionalen CCD-Sensors abgezeichnet wird. Sofern die elektronische Auswerteschaltung feststellt, daß das Papillarlinienmuster des Daumens 3 mit einem gespeicherten Muster über­ einstimmt, wird ein Freigabesignal an das Relais 20 geliefert, das zur Be­ tätigung einer Schließanlage, eines Geldautomaten oder dgl. verwendet werden kann. Ersichtlich baut die Anlage klein, so daß sie beispielsweise auch für gewöhnliche Wohnungstüren Verwendung finden kann. Ersichtlich kommt die Papillarlinienfläche nicht in Kontakt mit der optischen Linse, so daß keine Verschmutzungsgefahr besteht.

Anhand der Fig. 2 wird im folgenden der Aufbau und die Arbeitsweise des zweidimensionalen CCD-Sensors 1 erläutert. Der zweidimensionale CCD-Sensor weist eine zweidimensionale Anreihung von Fotodioden 21 auf. Jeder Fotodiode 21 ist ein MOSFET 22 nachgeschaltet, dessen Ausgang jeweils mit einer vertikalen Signalleitung 23 verbunden ist. In vertikaler Richtung sind untereinander angeordnete MOSFETs jeweils an dieselbe vertikale Signalleitung 23 angeschlossen. Die GATE-Anschlüsse sind jeweils in horizontalen Gruppen mit einer horizontalen Adressleitung 24 zusammengefaßt und an ein Vertikalschieberegister 25 angeschlossen. An den Enden jeder vertikalen Signalleitung ist jeweils ein weiterer MOSFET 27 angeschlossen, dessen GATE jeweils mit einem Ausgang eines Horizontalschieberegisters 26 verbunden ist. Dem Vertikalschieberegister 25 wird ein Taktimpuls y und dem Horizontalschieberegister 26 ein Taktimpuls x zugeführt. Durch die weiteren MOSFETs 27, die durch das Horizontalschieberegister 26 nacheinander durchgesteuert werden, wird jede Matrixspalte an den Signalausgang gelegt. Das Vertikalschiebe­ register 25 wählt dabei mit Hilfe eines positiven Impulses die jeweilige Zeile, die ausgelesen werden soll. Durch Anheben der GATE-Potentiale der MOSFETs in einer Zeile, können die in den Fotodioden 21 entstandenen Ladungen auf die vertikalen Signalleitungen 23 gelangen. Sequentiell gesteuert durch das Horizontalschieberegister 26 passieren die Ladungen die weiteren MOSFETs 27 und gelangen einzeln zum Signalausgang.

Die matrixförmige Ansteuerung der lichtempfindlichen Fotodioden ähnelt stark der Adressierung von Zellen in Halbleiterspeichern. Der Aufbau des CCD-Sensors kann deshalb in praktisch dergleichen Technologie wie bei CMOS-RAMs erfolgen. Die zu erfassende Fläche beträgt 25 × 20 mm, wobei die minimale Auflösung drei Linien pro mm beträgt. Der Sensor weist mindestens 75 × 60 Elemente auf, um die nötige Auflösung zur erzielen.

Die elektronische Schaltung zur Verarbeitung des Bildsignals und ihre Wir­ kungsweise werden nachfolgend anhand des Prinzipschaltbilds der Fig. 3 erläutert. In Fig. 3 ist wiederum der CCD-Sensor 1 angedeutet, der mit einem Taktgenerator zur Erzeugung des x- und des y-Impulses verbunden ist. Das aus dem CCD-Sensor kommende Bildsignal wird einem Schwell­ wertvergleicher 7 zugeführt, der aus diesem ein Binärsignal erzeugt, also ein Signal, das nur zwei Zustände annehmen kann. Nach der Binärisierung im Schwellwertvergleicher 7 gelangt das Binärsignal in ein digitales Filter 9, in dem höhere Raumfrequenzen, ausgefiltert werden. Dies be­ deutet, daß in dem digitalen Filter 9 eine rasche Folge von Signalwert­ übergängen als Störung erkannt und ausgefiltert wird, während diejenigen Signalbestandteile, die Raumfrequenzen aufweisen, welche der na­ türlichen Struktur eines Papillarlinienmusters entspricht, durch das Filter hindurchtreten. Das gefilterte Binärsignal gelangt sodann in einen Schwellwertrechner 8. Bei dem Schwellwertrechner 8 handelt es sich um eine digitale Rechnerschaltung, die die Anzahl der Signalübergänge, d. h. die Anzahl der Übergänge von 0 auf 1 und die Anzahl der Übergänge von 1 auf 0 ermittelt. Der Schwellwertrechner 8 gibt an einem Ausgang ein digitales Schwellwertsignal ab, das über einen Digital-Analog-Wandler 28 dem Schwellwertvergleicher 7 zugeführt wird. Der Schwellwertrechner 8 erhöht in mehreren Schritten den Schwellwert S und ermittelt zu jedem neuen Schwellwert S die Zahl der Signalübergänge Z. Diese Werte sowie die Differenzwerte dS und dZ werden in entsprechende Register ein­ geschrieben. Der Schwellwertrechner 8 ermittelt aus einer durchgeführ­ ten Meßreihe denjenigen Schwellwert S, für den der Wert dS/dZ ein Minimum aufweist. Dieser Wert S, für den dS/dZ minimal ist, wird erneut an den Digital-Analog-Wandler 28 geliefert und gleichzeitig wird über einen Ausgang 16 des Schwellwertrechners ein Freigabesignal an eine Ver­ arbeitungsschaltung 10 weitergeleitet, der das binärisierte, gefilterte Bild­ signal zugeleitet wird.

Durch die Zuleitung des Freigabesignales über die Leitung 16 wird be­ wirkt, daß nur dasjenige Bildsignal verarbeitet wird, das aufgrund des optimalen Schwellwerts, d. h. mit optimalen Kontrastverhältnissen ge­ wonnen wird. Dieses Bildsignal erfährt in der Verarbeitungsschaltung 10 eine Verarbeitung dahingehend, daß es in eine Folge von Koordinaten mit dem dazugehörigen Helligkeitswert umgewandelt wird. Die aus der Verar­ beitungsschaltung 10 austretende Signalfolge besteht daher aus einer Folge von digitalen Daten, die den Ortskoordinaten der Signalwertüber­ gänge entsprechen. Durch diese Verarbeitung wird die Informationsmenge drastisch reduziert. Die Verarbeitungsschaltung enthält hierzu im wesent­ lichen einen von dem Taktgenerator 29 angesteuerten Zähler sowie eine Dekodierschaltung für Signalwertübergänge. Jedesmal, wenn ein Sig­ nalwertübergang dekodiert wird, wird der Inhalt des internen Zählers der Verarbeitungsschaltung 10 als digitaler Signalwert weitergegeben. Dieser entspricht der Ortskoordinate des Signalwertüberganges in kodierter Form.

Das so verarbeitete Bildsignal gelangt über einen Betriebswahlschalter 30, dessen Funktion unten erläutert wird, in einen Bildsignalspeicher 11 und wird dort gespeichert.

In einem Vorgabesignalspeicher 12 sind Vorgabesignale in einem entspre­ chenden Daten-Format gespeichert, die vorgegebenen Papillarlinienmu­ stern entsprechen.

Durch einen Koordinatenrechner/Vergleicher 13, der ebenfalls durch den Taktgenerator 29 getaktet wird, können die in dem Vorgabesignalspeicher gespeicherten Signalwerte einzeln mit den in dem Bildsignalspeicher ge­ speicherten Signalwerten verglichen werden.

Der Koordinatenrechner/Vergleicher 13 ist so programmiert, daß die An­ zahl von Vergleichen mit positivem Ergebnis (Übereinstimmung) ermittelt wird, und bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes ein Frei­ gabesignal erzeugt wird.

Der Koordinatenrechner ist des weiteren in der Lage, lineare Koordinaten­ transformationen des aus dem Bildsignalspeicher 11 ausgelesenen Bild­ signales durchzuführen. Unter linearen Koordinatentransformationen sind dabei Verschiebungen in x- und y-Richtung sowie Drehungen zu verstehen. Verschiebungen in x- und y-Richtung werden durch inkrementale Erhöhung der x- und y-Koordinaten erzielt. Für Drehungen ist folgende Transformation durchzuführen:

x′ = x · cos a + y · sin a
y′ = -x · sin a + y · cos a

wobei x und y die ursprünglich gespeicherten Koordinaten, a der Dre­ hungswinkel und x′ bzw. y′ die errechneten Koordinaten sind.

Die linearen Koordinatentransformationen werden dann abgebrochen, wenn sich eine Maximalzahl von Signalwertübereinstimmungen ergibt. Auf diese Weise werden Ungenauigkeiten bei der Positionierung des Fingers vor dem CCD-Sensor rechnerisch eliminiert.

Wenn sich auch nach Durchführung einer vorgegebenen Anzahl von Koordi­ natentransformationen keine ausreichende Anzahl von Signalwertüberein­ stimmungen ergibt, wird der Rechenvorgang abgebrochen.

Andernfalls wird ein Freigabesignal erzeugt, das einem Relais 20 zuge­ führt wird, über das eine Schließanlage betätigt werden kann.

Zur Aufnahme von neuen Papillarlinienmustern in den Vorgabesignalspei­ cher 12 wird der Betriebswahlschalter 30 betätigt, so daß der Ausgang der Verarbeitungsschaltung 10 mit dem Vorgabesignalspeicher 12 verbun­ den ist. Die neu aufgenommenen "Fingerabdrücke" können dann in den Vorgabesignalspeicher 12 eingespeichert werden.

Der Koordinatenrechner 13 kann so programmiert sein, daß er sämtliche, in dem Vorgabesignalspeicher 12 enthaltenen Daten mit dem aus dem Bildsignalspeicher ausgelesenen Daten vergleicht. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn nur wenige Daten - beispielsweise die Daten von zehn verschiedenen Papillarlinienmustern - in dem Vorgabesignalspeicher gespeichert sind.

Für den Fall jedoch, daß eine größere Datenmenge in dem Vorgabesignal­ speicher 12 abgespeichert ist, kann über ein Tastenfeld die Kennzahl eines bestimmten gespeicherten Papillarlinienmusters eingegeben werden, so daß nur der Vergleich zwischen diesen, dem bestimmten Papillarlinien­ muster entsprechenden Daten und den in dem Bildsignalspeicher gespei­ cherten Daten durchgeführt werden muß. Hierdurch kann die Rechenzeit erheblich verringert werden.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die Filterschaltung, der Schwellwertrechner, die Verarbeitungsschaltung und der Koordinatenrechner/Vergleicher in einem masken-programmierten Sig­ nalprozessor 14 zusammengefaßt sind. Ansonsten sind ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 bezeichnet. Alle Bauteile sind im SMD-Technik (Surface Mounted Device) ausgeführt, wodurch sich eine besonders kompakte Bauweise erzielen läßt. Der Taktsignalgenerator 29 ist durch einen Steuerprozessor realisiert. Die Speicher 11 und 12 sind mit dem Signalprozessor 14 und mit dem Steuerprozessor 29 über einen 8-Bit-Datenbus 33 verbunden. Über die Verbindungsleitungen 34 und 35 erhält der Signalprozessor 14 von dem Steuerprozessor 29 Schreib- und Löschbefehle. Die Bildsignaldaten werden in den Bildsignalspeicher nach folgendem Muster eingelesen:

Bit Nr.
0Zeile 1Punkt 2Inhalt 3 (frei)
4Zeile 5Punkt 6Inhalt 7 (frei)
8Zeile

Das bedeutet, daß die ersten beiden Bits jeder Vierergruppe die Koordi­ nateninformation für Signalwertübergänge und das jeweilige dritte Bit den Signalwertinhalt beschreibt.

Claims (16)

1. Anordnung zur Identifizierung des Papillarlinienmusters eines Fingers mit einem ein sequentielles elektrisches Bildsignal erzeugenden lichtempfindlichen Teil und mit Mitteln zum Vergleichen des Bildsignals mit Vorgabesignalen zur Erzeugung eines Freigabesignals bei zumindest weitgehender Übereinstimmung der verglichenen Signale, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das lichtempfindliche Teil ein mit einer zweidimensionalen Anreihung von lichtempfindlichen Elementen (21) versehener elektronisch abgetasteter Sensor (1) ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Fingerauflage (2), die die Papillarlinienfläche des Fingers (3) nur an weni­ gen Bereichen abstützt und an den übrigen Bereichen freiläßt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Anschläge (4) für die gezielte Positionierung des Fingers (3).

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine impulsförmig betriebene elektrische Lichtquelle (5), die auf die freie Papillarlinienfläche des auf der Auflage (2) abgestützten Fingers (3) gerichtet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Lichtquelle (5) eine lichtemittierende Diode (LED) ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Fingerauflage (2) und dem Sensor (1) eine opti­ sche Linse (6) angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausgang des Sensors (1) mit einem Schwellwertverglei­ cher (7) verbunden ist, der aus dem Bildsignal ein Binärsignal erzeugt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertvergleicher (7) mit einer Schwellwertrechnerschaltung (8) verbunden ist, durch die der Schwellwert (S) selbsttätig derart festgelegt wird, daß das Minimum der Größe dZ/dS iterativ ermittelt wird, wobei Z die Anzahl der Signalwertübergänge des binärisierten Bildsignals und S den Schwellwert bedeuten.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Filterschaltung (9), der die Bildsignale zuführbar sind.

10. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Verarbeitungsschaltung (10), der das binärisierte Bildsignal zuführbar ist und die aus diesem eine Signalfolge erzeugt, die im wesentlichen eine Folge von den Signalwertübergängen entsprechenden Ortskoordinaten ent­ hält.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeich­ net durch einen Bildsignalspeicher (11).

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeich­ net durch einen Vorgabesignalspeicher (12).

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeich­ net durch eine Bufferbatterie (19).

14. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Koordinatenrechner (13) enthält, der die Koordinaten des Bildsig­ nals oder des Vorgabesignals Koordinatentransformationen unterwirft, wo­ bei nach jeder Koordinatentransformation die Anzahl der übereinstimmen­ den Signalwerte zwischen dem Bildsignal und dem Vorgabesignal festge­ stellt und diejenige Koordinatentransformation ermittelt wird, die die maximale Anzahl von Signalwertübereinstimmungen aufweist.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Koordinatenrechner (13) so programmiert ist, daß zur Ermittlung der maximalen Anzahl von Signalwertübereinstimmungen nur eine Teilmenge der Bildsignalwerte und der Vorgabesignalwerte verglichen werden.

16. Anordnung nach den Ansprüchen 8, 12 und 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schwellwertrechnerschaltung, die Filterschaltung, die Verarbeitungsschaltung, und/oder der Koordinatenrechner in einem Signalprozessor (14) zusammengefaßt sind.