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WO2011116761A1 - Verfahren zum erfassen biometrischer merkmale - Google Patents

Verfahren zum erfassen biometrischer merkmale Download PDF

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Publication number
WO2011116761A1
WO2011116761A1 PCT/DE2011/075007 DE2011075007W WO2011116761A1 WO 2011116761 A1 WO2011116761 A1 WO 2011116761A1 DE 2011075007 W DE2011075007 W DE 2011075007W WO 2011116761 A1 WO2011116761 A1 WO 2011116761A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wavelength
body part
polarization
light
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2011/075007
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Dilger
Frank Neudel
Jürg ABDERHALDEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TST Biometrics Holding AG
Original Assignee
TST Biometrics Holding AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TST Biometrics Holding AG filed Critical TST Biometrics Holding AG
Publication of WO2011116761A1 publication Critical patent/WO2011116761A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1312—Sensors therefor direct reading, e.g. contactless acquisition
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10—Image acquisition
    • G06V10/12—Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof
    • G06V10/14—Optical characteristics of the device performing the acquisition or on the illumination arrangements
    • G06V10/143—Sensing or illuminating at different wavelengths

Definitions

  • the invention is formed by a method for detecting biometric features in a body part to be examined, in particular a finger with finger lines, wherein the body part with a light of a first wavelength and / or polarization and with a light of a second wavelength deviating from the first wavelength and / or polarization having a pattern is illuminated, and wherein the light of the first wavelength and / or polarization reflected by the body part is detected to be detected by the detected light of the first wavelength and / or
  • Polarization biometric features as a Biometriesent of the body part to determine, and at the same time the light reflected by the body part of the second wavelength and / or polarization is detected, based on the detected light of the second wavelength and / or polarization with an evaluation of the distortion of the pattern to determine a three-dimensional shape of the body part as a geometry image of the body part, and in which the biomass image is imaged onto the geometry image to a
  • US 20020097896 discloses a structured illumination as a dot matrix at a triangulation angle to the camera, by means of which displacement a statement about the topology of the body part can be made. An extension of this functionality is achieved through the use of patterns of different frequencies, interfering with structures of equal frequency on the
  • a disadvantage of the sequential image recording is that the user must hold the finger during recording stationary or a software-side correction of the position is necessary.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method with which biometric information can be better captured and processed. This object is achieved in a method for detecting biometric
  • Polarization having a pattern is illuminated, and by detecting the light of the first wavelength and / or polarization reflected by the body part to determine biometric characteristics as a bio-mode image of the body part from the detected light of the first wavelength and / or polarization; and simultaneously detecting the second wavelength and / or polarization light reflected from the body part to determine from the detected second wavelength light and / or polarization
  • Geometry image is mapped to obtain a three-dimensional distribution of biometric features on the body part.
  • the filters are preferably color filters which transmit only light of different wavelengths or linear polarizers which are arranged perpendicular to one another. The separation of the two information takes place in the recording unit by the filters associated optical elements
  • the light of the first wavelength and / or polarization and the light of the second wavelength and / or polarization are preferably detected with a color camera or a polarization-selective camera whose color channels separate the first wavelength and the second wavelength, whereby the device for carrying out the
  • Wavelength and / or polarization are measured using fast Fourier transforms and / or phase locked loops, since sinusoidal patterns can be measured with a sufficiently high number of periods via fast Fourier transforms or phase locked loops, with a low resolution in the maxima and minima of the sine can be compensated by interpolation.
  • Important for the functioning of the based on the structured illumination measuring Geometriesentes is that the topological properties of the body part to be examined in the frequency can be clearly separated. The frequency of
  • Lighting must therefore differ from the frequency of the finger lines, which also generates an approximated sinusoidal information in the frequency domain.
  • the first wavelength and / or the second wavelength may be in the range of 400 nm to 580 nm.
  • the light of the second wavelength is under a
  • Triangulation angle is projected onto an entire surface of the body part to be examined.
  • Magnification can be compensated on an image surface of the body part to be examined, whereby a telecentric recording can be obtained.
  • Wavelength and / or polarization and the detected light of the second wavelength and / or polarization calculated from the circumference unrolled image of the body part
  • an image of the deformed body part is calculated with definable parameters, in particular contact pressure and / or elasticity of the body part and / or diameter of the body part. It has proven to be favorable if the predetermined parameters based on the Geometriesentes be determined.
  • the method compares the circumferentially unrolled image of the body part or the image of the deformed body part to two-dimensional impressions of the body part stored in a database, thereby enabling matching with biometric features data sets transmitted by contact based scanners
  • the thus determined three-dimensional distribution of the biometric features on the body part can be compared with data sets of biometric features stored in a database which have been detected according to the invention.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first device
  • FIG. 2 is a schematic representation of a second device which is suitable for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 3 and a diagram for the method of detecting biometric
  • Fig. 4 is a schematic representation of the distance determination
  • FIG. 1 and 2 show schematic representations of a first device and a second device, which are used to carry out the
  • a finger 4 to be examined is illuminated in a region 6 to be detected biometrically via a first light source 3 with a light of a first wavelength.
  • the Light source 3 may have one light-emitting diode or a plurality of light-emitting diodes of the same color.
  • the reflected light from the region 6 is detected by a camera 1, wherein z. B. a lens 2 is arranged in front of the camera 1.
  • the finger 4 can also rest on a support 5.
  • the finger 5 can be freely held over the camera 1 to avoid deformations of the finger 4.
  • the area to be detected biometrically 6 will continue under a
  • Triangulation angle 7 is illuminated via a second light source 8 with a light of a second wavelength, which differs from the first wavelength. Via an absorption pattern 9, a pattern is impressed on the light of the second wavelength, wherein in the beam path a
  • Projection optics 10 may be arranged.
  • an optical or a plurality of optical filters 16 may be arranged in front of the first light source 3 and / or the second light source 8. It should be noted that different polarizations and a polarization-sensitive camera can be used instead of different wavelengths and a color-selective camera.
  • Fig. 3 shows a scheme for the inventive method for
  • the finger 4 to be examined is illuminated with the light 11 of a second wavelength, which may have been impressed on a sinusoidal pattern. An ensuing one
  • Phase shift 12 and modeling the frequency of the pattern gives depth information 13 for a topographic survey of the finger 4 and its position in space so that a geometry image 14 can be determined while determining a biomimetic image 15 with the light of the first wavelength.
  • the absolute determination of the position of the biometric object in space can, as in FIG. 4, be seen by objects visible in the image at the edge of the image with known depth information and there observed position of the projection pattern 14 on the object are determined (case 13A) or with a defined pattern artifact and their detection and measurement of the shift in the image relative to a reference position of the artifact with a flat object in the zero plane in the image (3B).
  • the underside of the support 5 is suitable, whereby it must be ensured that the
  • Projection pattern 14 can be tracked steadily from the edge to the object 4 to be measured. With the imaging of the biomimetic image 15 on the geometry image 14, a data set with the biometric information on the surface of the finger 4 can be determined three-dimensionally precisely. In addition to translations and / or rotations of this three-dimensional
  • Dataset can be generated more images to biometric evaluations.
  • an optically corrected image can be generated, which compensates the distance-dependent magnification on the body part to be measured, whereby a telecentric image 17 is obtained.
  • a circumferential unrolled image 18 can be generated, which compensates for the shortened by the plan view representation of the planes whose surface normal is not parallel to the optical axis. This eliminates biometric comparisons between one and the same body part, the rotation-related differences.
  • Deformations can both empirical, such. B. from the elasticity of the finger, or from the three-dimensional record such. B. from the radius of the finger can be obtained. For those out of the simulation
  • resulting image can be different contact pressures or
  • Geometries of the surfaces are used, so that in each case a two-dimensional image of an impression of uneven objects can be generated, as is desirable for forensics.
  • a combination of the imaging methods 2) and 3) can also be performed so that data records corresponding to a rolled forensic finger with deformations generated by contact pressure can be obtained.
  • either the defect in the pattern can be defined and subsequently detected in the image, or an object of known distance also illuminated with the pattern and imaged in the image, while the body part (4) Object is present.
  • the method of detecting a biometric feature is not limited to the detection of finger lines, but may be applied to other parts of the body to be examined (such as the iris).

Landscapes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen biometrischer Merkmale bei einem zu untersuchenden Körperteil (4), insbesondere bei einem Finger mit Fingerlinien, bei dem das Körperteil (4) mit einem Licht einer ersten Wellenlänge und/oder Polarisation und mit einem Licht (11) einer von der ersten Wellenlänge und/oder Polarisation abweichenden zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation, das ein Muster aufweist, beleuchtet wird und bei dem das von dem Körperteil (4) reflektierte Licht der ersten Wellenlänge und/oder Polarisation erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der ersten Wellenlänge und/oder Polarisation biometrische Merkmale als ein Biometriebild (15) des Körperteils (4) zu bestimmen, und bei dem gleichzeitig das von dem Körperteil (4) reflektierte Licht der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation mit einer Auswertung der Verzerrung des Musters eine dreidimensionale Gestalt des Körperteils (4) als ein Geometriebild (14) des Körperteils (4) zu bestimmen, und bei dem das Biometriebild (15) auf das Geometriebild (14) abgebildet wird, um eine dreidimensionale Verteilung der biometrischen Merkmale auf dem Körperteil (4) zu erhalten.

Description

Verfahren zum Erfassen biometrischer Merkmale
Die Erfindung ist gebildet durch ein Verfahren zum Erfassen biometrischer Merkmale bei einem zu untersuchenden Körperteil, insbesondere bei einem Finger mit Fingerlinien, bei dem das Körperteil mit einem Licht einer ersten Wellenlänge und/oder Polarisation und mit einem Licht einer von der ersten Wellenlänge abweichenden zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation, das ein Muster aufweist, beleuchtet wird und bei dem das von dem Körperteil reflektierte Licht der ersten Wellenlänge und/oder Polarisation erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der ersten Wellenlänge und/oder
Polarisation biometrische Merkmale als ein Biometriebild des Körperteils zu bestimmen, und bei dem gleichzeitig das von dem Körperteil reflektierte Licht der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation mit einer Auswertung der Verzerrung des Musters eine dreidimensionale Gestalt des Körperteils als ein Geometriebild des Körperteils zu bestimmen, und bei dem das Biometriebild auf das Geometriebild abgebildet wird, um eine
dreidimensionale Verteilung der biometrischen Merkmale auf dem Körperteil zu erhalten. Dreidimensionale Aufnahmen von Fingeroberflächen ermöglichen eine höhere biometrische Erkennungsleistung gegenüber Fingerabdruckscannern, da der in Richtung und Betrag als auch im zeitlichen Verlauf unbekannte Anpressdruck auf die Oberfläche eines zweidimensionalen Scanners zu einer Verformung des Fingers führt und die Erkennungsleistung des System verringert oder höhere Toleranzen in der Auswertungssoftware erfordert, was zu Lasten der Trennschärfe zwischen den Fingern verschiedener Personen geht. Aus diesem Grunde sind verschiedene Ansätze zur Vermessung von Fingerkuppen untersucht worden. In der US 5963664 und in der DE
10153808 werden Verfahren beschrieben, bei denen durch
Spiegelanordnungen mehrere Ansichten von Fingerkuppen aufgenommen werden. Die DE 10315923 beschreibt ein Verfahren, bei dem durch sequentielle Beleuchtungen aus unterschiedlichen Richtungen mehrere Ansichten aufgenommen werden. Diese Ansichten werden entweder mit Mehrkamerasystemen, wie in der US 7606395 beschrieben, oder durch Teilbilder in einer Kamera aufgenommen. Ein Nachteil der herkömmlichen Verfahren liegt darin, dass die Verwendung von Spiegeln entweder eine äußerst exakte Positionierung der Spiegel, die zu erhöhten Kosten bei der Fertigung führt, oder einen softwareseitigen Ausgleich des Spiegelversatzes erfordert. Diese Überlagerung ist bei merkmalsarmen Teilbildern der
Ansichten aufwendig und störungsanfällig. Die Verwendung mehrerer Kameraeinheiten führt zu einem zusätzlichen Aufwand an elektronischen und optischen Bauteilen, wodurch sich die Herstellungskosten für das
Gesamtsystem erhöhen. Grundsätzlich könnten auch Kamerasysteme, die mit einem Laufzeitverfahren Entfernungen bestimmen, (3D-TOF-
Kamerasysteme) zur Bestimmung der Geometrie des Körperteils eingesetzt werden. In der US 20020097896 wird eine strukturierte Beleuchtung als Punktmatrix unter einem Triangulationswinkel zu der Kamera offenbart, wodurch mittels deren Verschiebung eine Aussage über die Topologie des Körperteils getroffen werden kann. Eine Erweiterung dieser Funktionsweise wird durch die Verwendung von Mustern unterschiedlicher Frequenz erreicht, wobei Interferenzen mit Strukturen gleicher Frequenz auf der zu
vermessenden Oberfläche des Körperteils vermieden werden können. Ein Nachteil der sequentiellen Bildaufnahme liegt allerdings darin, dass der Benutzer den Finger während der Aufnahme ortsfest halten muss oder eine softwareseitige Korrektur der Position notwendig wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem biometrische Informationen besser erfasst und verarbeitet werden können. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Erfassung biometrischer
Merkmale bei einem zu untersuchenden Körperteil, insbesondere bei einem Finger mit Fingerlinien gelöst, indem das Körperteil mit einem Licht einer ersten Wellenlänge und/oder Polarisation und mit einem Licht einer von der ersten Wellenlänge abweichenden zweiten Wellenlänge und/oder
Polarisation, das ein Muster aufweist, beleuchtet wird, und indem das von dem Körperteil reflektierte Licht der ersten Wellenlänge und/oder Polarisation erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der ersten Wellenlänge und/oder Polarisation biometrische Merkmale als ein Biometriebild des Körperteils zu bestimmen, und indem gleichzeitig das von dem Körperteil reflektierte Licht der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der zweiten Wellenlänge und/oder
Polarisation mit einer Auswertung der Verzerrung des Musters eine dreidimensionale Gestalt des Körperteils als ein Geometriebild des
Körperteils zu bestimmen, und indem das Biometriebild auf das
Geometriebild abgebildet wird, um eine dreidimensionale Verteilung der biometrischen Merkmale auf dem Körperteil zu erhalten. Die
unterschiedlichen optischen Eigenschaften des auf den Finger treffenden Lichtes werden entweder durch die optischen Filter oder durch die
unterschiedlichen optischen Eigenschaften der Lichtquellen erzeugt. Die Filter sind bevorzugt Farbfilter, die nur Licht unterschiedlicher Wellenlängen transmittieren oder lineare Polarisatoren, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Die Trennung der beiden Informationen erfolgt in der Aufnahmeeinheit durch den Filtern zugeordnete optische Elemente
(Farbkamera oder Polfilterelemente vor den Pixeln). Der Vorteil dieser Verfahrensweise liegt darin, dass durch das Abbilden des Biometriebildes auf das Geometriebild die biometrischen Merkmale besser dreidimensional bestimmt werden. Darüber hinaus wird durch das gleichzeitige Erfassen eine Ortsverschiebung der Bilder zueinander vermieden.
Bei diesem Verfahren werden bevorzugt das Licht der ersten Wellenlänge und/oder Polarisation und das Licht der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation mit einer Farbkamera respektive einer polarisationsselektiven Kamera erfasst, deren Farbkanäle die erste Wellenlänge und die zweite Wellenlänge trennen, wodurch die Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens einfacher ausgestaltet werden kann.
Als vorteilhaft hat es sich bei dem Verfahren erwiesen, wenn dem Licht der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation sinusförmige Strukturen aufgeprägt worden sind. Über die Beleuchtung mit der sinusförmigen Struktur ist im Vergleich zu einem Streifenmuster eine verbesserte Bestimmung des Geometriebildes möglich. Vorzugsweise wird das Licht der zweiten
Wellenlänge und/oder Polarisation mit schnellen Fourier-Transformationen und/oder Phasenregelschleifen vermessen, da sinusförmige Muster mit einer ausreichend hohen Anzahl an Perioden über schnelle Fourier- Transformationen oder Phasenregelschleifen vermessen werden können, wobei eine niedrige Auflösung in den Maxima und in den Minima des Sinus durch Interpolation kompensiert werden kann. Wichtig für die Funktionsweise des auf Basis der strukturierten Beleuchtung vermessenden Geometriebildes ist, dass die topologischen Eigenschaften des zu untersuchenden Körperteils in der Frequenz deutlich getrennt werden können. Die Frequenz der
Beleuchtung muss sich demzufolge von der Frequenz der Fingerlinien unterscheiden, die ebenfalls eine dem Sinus angenäherte Information im Frequenzraum erzeugt.
Weiterhin können die erste Wellenlänge und/oder die zweite Wellenlänge sich in dem Bereich von 400 nm bis 580 nm befinden. Bevorzugt wird bei dem Verfahren das Licht der zweiten Wellenlänge unter einem
Triangulationswinkel auf eine gesamte Oberfläche des zu untersuchenden Körperteils projiziert wird.
Des Weiteren kann bei dem Verfahren eine abstandsabhängige
Vergrößerung auf einer Bildoberfläche des zu untersuchenden Körperteils kompensiert werden, wodurch eine telezentrische Aufnahme erhalten werden kann.
Besonders bevorzugt wird anhand des erfassten Lichtes der ersten
Wellenlänge und/oder Polarisation und des erfassten Lichtes der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation ein vom Umfang abgerolltes Bild des Körperteils berechnet.
Bei diesem Verfahren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mit definierbaren Parametern, insbesondere Anpressdruck und/oder Elastizität des Körperteils und/oder Durchmesser des Körperteils, ein Bild des deformierten Körperteils berechnet wird. Dabei hat es sich als günstig gezeigt, wenn die vorbestimmten Parameter anhand des Geometriebildes bestimmt werden. Bevorzugt werden bei dem Verfahren das vom Umfang abgerollte Bild des Körperteils oder das Bild des deformierten Körperteils mit in einer Datenbank gespeicherten zweidimensionalen Abdrücken des Körperteils verglichen, wodurch ein Abgleich mit Datensätzen biometrischer Merkmale möglich wird, die von kontaktbasierenden Scannern, über
Tintenabdrücke oder forensischen Bildern gewonnen worden sind.
Alternativ und/ zusätzlich kann bei dem Verfahren die auf diese Weise bestimmte dreidimensionale Verteilung der biometrischen Merkmale auf dem Körperteil mit in einer Datenbank gespeicherten Datensätzen biometrischer Merkmale verglichen werden, die erfindungsgemäß erfasst worden sind.
Im Folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Vorrichtung, die zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist,
Fig. 3 und ein Schema zum Verfahren des Erfassens biometrischer
Merkmale und
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Abstandbestimmung
Fig. 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen einer ersten Vorrichtung bzw. einer zweiten Vorrichtung, die zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind. Ein zu untersuchender Finger 4 wird in einem biometrisch zu erfassenden Bereich 6 über eine erste Lichtquelle 3 mit einem Licht einer ersten Wellenlänge beleuchtet. Die Lichtquelle 3 kann eine Leuchtdiode oder mehrere Leuchtdioden gleicher Farbe aufweisen. Das reflektierte Licht aus dem Bereich 6 wird von einer Kamera 1 erfasst, wobei z. B. ein Objektiv 2 vor der Kamera 1 angeordnet ist. Wie in der Fig. 1 gezeigt, kann der Finger 4 auch auf einer Auflage 5 aufliegen. Alternativ kann, wie in der Fig. 2 gezeigt, der Finger 5 frei über der Kamera 1 gehalten werden, um Verformungen des Fingers 4 zu vermeiden. Der biometrisch zu erfassende Bereich 6 wird weiterhin unter einem
Triangulationswinkel 7 über eine zweite Lichtquelle 8 mit einem Licht einer zweiten Wellenlänge beleuchtet, die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet. Über ein Absorptionsmuster 9 wird dem Licht der zweiten Wellenlänge ein Muster aufgeprägt, wobei im Strahlengang eine
Projektionsoptik 10 angeordnet sein kann. Zur besseren Trennung der Farbkanäle können ein optischer oder mehrere optische Filter 16 vor der ersten Lichtquelle 3 und/oder der zweiten Lichtquelle 8 angeordnet sein. Es ist darauf hinzuweisen, dass statt unterschiedlicher Wellenlängen und einer farbselektiven Kamera auch unterschiedliche Polarisationen und eine polarisationssensitive Kamera verwendet werden können.
Fig. 3 zeigt ein Schema zu dem erfindungsgemäßen Verfahren zur
Erfassung biometrischer Merkmale. Der zu untersuchende Finger 4 wird mit dem Licht 1 1 einer zweiten Wellenlänge, dem ein sinusförmiges Muster aufgeprägt worden sein kann, beleuchtet. Eine sich daraus ergebene
Phasenverschiebung 12 und eine Modellierung der Frequenz des Musters ergibt Tiefeninformationen 13 für eine topographische Vermessung des Fingers 4 und dessen Position im Raum, so dass ein Geometriebild 14 bestimmt werden kann, während mit dem Licht der ersten Wellenlänge ein Biometriebild 15 bestimmt wird. Die absolute Bestimmung der Lage des biometrischen Objektes im Raum kann wie in Fig. 4 durch im Bild sichtbare Objekte am Rand des Bildes mit bekannter Tiefeninformation und dort beobachteter Lage des projektionsmusters 14 auf dem Objekt bestimmt werden (Fall 13A) oder mit einem definierten Musterartefakt und deren Detektion und Vermessung der Verschiebung im Bild gegenüber einer Referenzlage des Artefaktes bei flachem Objekt in der Null-Ebene im Bild ( 3B) bestimmt werden. Im Fall 13A eignet sich insbesondere die Unterseite der Auflage 5, wobei sichergestellt werden muss, dass das
Projektionsmuster 14 stetig vom Rand auf das zu vermessende Objekt 4 verfolgt werden kann. Mit der Abbildung des Biometriebildes 15 auf das Geometriebild 14 kann ein Datensatz mit den biometrischen Informationen auf der Oberfläche des Fingers 4 dreidimensional präzise bestimmt werden. Neben Translationen und/oder Rotationen dieses dreidimensionalen
Datensatzes können weitere Abbildungen zu biometrischen Auswertungen erzeugt werden.
1 ) Z. B. kann eine optisch korrigierte Abbildung erzeugt werden, welche die abstandsabhängige Vergrößerung auf dem zu vermessenden Körperteil kompensiert, wodurch eine telezentrische Abbildung 17 erhalten wird.
2) Des Weiteren kann eine vom Umfang abgerollte Abbildung 18 erzeugt werden, die die durch die Draufsicht verkürzte Darstellung der Ebenen kompensiert, deren Flächennormale nicht parallel zur optischen Achse ist. Dadurch entfallen bei biometrischen Vergleichen zwischen ein und demselben Körperteil die rotationsbedingten Unterschiede.
3) Darüber hinaus kann durch eine simulierte Deformation des zu
untersuchenden Körperteils eine Abbildung erzeugt werden, die z. B. dem Aufpressen auf eine ebene Fläche mit einem vorbestimmten Anpressdruck entspricht, so dass für den Vergleich Datensätze verwendet werden können, die aus kontaktbasierten Scannern, Tintenabdrücken oder forensischen Bilder gewonnen worden sind. Die Parameter für die simulierten
Deformationen können sowohl empirisch, wie z. B. aus der Elastizität des Fingers, oder auch aus dem dreidimensionalen Datensatz, wie z. B. aus dem Radius des Fingers, erhalten werden. Für die aus der Simulation
entstandene Abbildung können verschiedene Anpressdrücke oder
Geometrien der Oberflächen verwendet werden, so dass jeweils eine zweidimensionale Abbildung eines Abdruckes auch von unebenen Objekten erzeugt werden kann, wie dies für die Forensik erwünscht ist.
4) Außerdem kann auch eine Kombination der Abbildungsverfahren 2) und 3) durchgeführt werden, so dass Datensätze erhalten werden können, die einem abgerollten forensischen Finger mit durch Anpressdruck erzeugter Deformationen entsprechen.
Hinsichtlich der Bestimmung der Abstände des Körperteils (4) von der Kamera kann entweder die Fehlstelle im Muster definiert erzeugt und nachfolgend im Bild detektiert werden oder ein Objekt bekannten Abstandes gleichfalls mit dem Muster beleuchtet und im Bild abgebildet werden, während das Körperteil (4) dem Objekt anliegt.
Das Verfahren zur Erfassung eines biometrischen Merkmals ist nicht auf die Erfassung von Fingerlinien beschränkt, sondern es kann auch auf andere zu untersuchenden Körperteile (wie z. B. die Iris) angewandt werden.
Bezugszeichenliste
1 Digitalkamera
2 Objektiv
3 erste Lichtquelle
4 Finger
5 Auflage
6 biometrisch zu erfassender Bereich
7 Triangulationswinkel
8 zweite Lichtquelle
9 Absorptionsmuster
10 Projektionsoptik
1 1 Licht mit sinusförmigen Muster
12 Phasenverschiebung
13 Tiefeninformation
14 Geometriebild
15 Biometriebild
16 optischer Filter
17 telezentrische Abbildung
18 vom Umfang abgerollte Abbildung

Claims

Patentansprüche:
Verfahren zum Erfassen biometrischer Merkmale bei einem zu
untersuchenden Körperteil (4), insbesondere bei einem Finger mit Fingerlinien, bei dem:
- das Körperteil (4) mit einem Licht einer ersten Wellenlänge und/oder Polarisation und mit einem Licht (1 1 ) einer von der ersten Wellenlänge abweichenden zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation, das ein Muster aufweist, beleuchtet wird,
- das von dem Körperteil (4) reflektierte Licht der ersten Wellenlänge und/oder Polarisation erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der ersten Wellenlänge und/oder Polarisation biometrische Merkmale als ein Biometriebild (15) des Körperteils (4) zu bestimmen,
- gleichzeitig das von dem Körperteil (4) reflektierte Licht der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation erfasst wird, um anhand des erfassten Lichtes der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation mit einer Auswertung der Verzerrung des Musters eine dreidimensionale Gestalt des Körperteils (4) als ein Geometriebild (14) des Körperteils (4) zu bestimmen, und
- das Biometriebild (15) auf das Geometriebild (14) abgebildet wird, um eine dreidimensionale Verteilung der biometrischen Merkmale auf dem Körperteil (4) zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der ersten Wellenlänge und/oder Polarisation und das Licht (1 1 ) der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation mit einer Farbkamera (1 ) respektive einer polarisationsselektiven Kamera erfasst werden, deren Farbkanäle die erste Wellenlänge und die zweite Wellenlänge trennen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem
Licht (1 1 ) der zweiten Wellenlänge sinusförmige Strukturen aufgeprägt worden sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wellenlänge und/oder die zweite Wellenlänge sich in dem Bereich von 400 nm bis 580 nm befinden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation mit schnellen Fourier-Transformationen und/oder Phasenregelschleifen vermessen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation unter einem Triangulationswinkel (7) auf eine gesamte Oberfläche des
Körperteils (4) projiziert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine abstandsabhängige Vergrößerung auf einer Bildoberfläche des Körperteils (4) kompensiert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des erfassten Lichtes der ersten Wellenlänge und/oder Polarisation und des erfassten Lichtes der zweiten Wellenlänge und/oder Polarisation ein vom Umfang abgerolltes Bild (18) des Körperteils (4) berechnet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit definierbaren Parametern, insbesondere Anpressdruck und/oder Elastizität des Körperteils (4) und/oder Durchmesser des Körperteils (4), ein Bild des deformierten Körperteils berechnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
vorbestimmten Parameter anhand des Geometriebildes (14) bestimmt werden.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das vom Umfang abgerollte Bild (18) des
Körperteils (4) und/oder das Bild des deformierten Körperteils (4) mit in einer Datenbank gespeicherten zweidimensionalen Abdrücken des Körperteils verglichen werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass die bestimmte dreidimensionale Verteilung der biometrischen Merkmale auf dem Körperteil (4) mit in einer Datenbank gespeicherten Datensätzen biometrischer Merkmale verglichen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der absoluten Abstände des Körperteils (4) von der Kamera im Muster eine definierte Fehlstelle erzeugt und diese im Bild detektiert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der absoluten Abstände des Körperteils (4) von der Kamera ein im Bild sichtbares Objekt bekannte Abstände mit dem Muster beleuchtet wird, während das Körperteil (4) dem Objekt anliegt.
PCT/DE2011/075007 2010-03-24 2011-01-21 Verfahren zum erfassen biometrischer merkmale Ceased WO2011116761A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010016109.8 2010-03-24
DE102010016109A DE102010016109A1 (de) 2010-03-24 2010-03-24 Verfahren zum Erfassen biometrischer Merkmale

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011116761A1 true WO2011116761A1 (de) 2011-09-29

Family

ID=44455229

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