DE2720151C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablesen von Handlinien. Sie wird vorzugsweise auf dem Gebiet der automatischen Personenidentifikation verwendet, da mit ihrer Hilfe Handlinien in Form digitaler Daten dargestellt werden können. Die Vorrichtung kann also zur Identifikation von Personen benützt werden.

In zunehmendem Maße werden Computerterminals für personenbezogene Zwecke verwendet, wie Verkaufskassen, Zugangskontrolle, Selbstbedier.ungsbanken etc. Zudem besteht ein erhöhtes Bedürfnis, die Daten, die in dem über solche Terminals zugänglichen Computer gespeichert sind, vor unberechtigten Zugriffen und vor Abänderung zu schützen. Es iat daher notwendig, die Berechtigung und damit die Identität von Personen am Terminal selbst zu überprüfen. Nur so kann festgestellt werden, ob eine Person über bestimmte Daten verfügen oder diese abändern darf.

Es wurde schon vorgeschlagen. Eigenschaften von Fingerabdrücken oder von Handlinien in digitaler Form zu codieren und in Computerspeichern, auf Personalausweisen oder Bankkarten festzuhalten. Fine Person, die Zugriff zu gewissen Daten oder gewissen Einrichtungen wünscht, kann leicht durch Oberprüfen ihres Fingerabdrucks oder ihrer Handlinien und Vergleich mit den Daten auf der Karte oder im Computerspeicher identifiziert werden.

Bei einer bekannten Vorrichtung legt die Person ihre Hand auf eine ebene Fläche, die eine Seite eines Prismas bildet, durch welches das beleuchtete Linienmuster von einem Fotodetektor abgetastet wird zur Digitalisierung und zum Vergleich mit von einer Ausweiskarte abgelesenen Daten. Da die Handfläche uneben ist muß die Hand sehr kräftig gegen die ebene Fläche gepreßt werden, damit der Fotodetektor c"^:e Handlinien klar erkennen kann. Manche Personen sind zudem nicht in der Lage, ihre Hand auf eine ebene fläche vollkommen aufzupressen. Auch entsteht durch starkes Aufpressen eine Verzerrung der Linien, wodurch beim wiederholten Ablesen derselben Hand nicht vergleichbare Resultate entstehen. Darum kann bisv/eilen fälschlicherweise eine Person nicht identifiziert werden, was unerwünscht und für die betreffende Person unter Umständen peinlich ist.

Wenn ein Muster zjm Vergleich digitalisiert und aufgespeichert wira, beispielsweise auf dem Magnet streifen einer Personalausweiskarte. 'st es nicht möglich, auf der Karte die digitale Darstellung aller Linien einer Handfläche oder eines Fingerabdrucks wiederzugeben. Es ist vielmehr wünschbar, nur die wesentlichen oder am meisten hervortretenden Linien aufzunehmen, damit die Gesamtzahl der /u vergleichenden Linien so klein bleibt, daß ihre digitalisierte Darstellung in den Magnetstreifen einer Karte eingeschrieben werden kann.

Wird eine Handfläche abgetastet zur Erzeugung digitaler Signale, die die Handlinien darstellen, so ist es wesentlich, die Hand bezüglich der Abtastungslinie genau auszurichten. Schon eine leichte Abweichung der Hand von der richtigen Stellung beeinflußt das Resultat erheblich. Die Vorrichtung zur Abtastung der Hand sollte möglichst einfach und doch unempfindlich gegenüber der Orientierung der abzutastenden Handflächesein.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, für eine automatisch arbeitende Handlinien-Lesevorrichtung eine Lösung anzugeben, bei der die Handlinien eindeutig reproduzierbar abgetastet v/erden können und die Auswahl der Handlinien für die Abtastung auf die wesentlichen beschränkt bleibt

Gelöst wird diese Aufgabe der Erfindung durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale und deren Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen.

Auf diese Weise wird also der Vorteil erreicht, daß die Lesevorrichtung für Handlinien eindeutige und reproduzierbare Digitalmustfcr liefert, die auf die wesentlichen Merkmale der Handlinien zwecks einer Datenreduktion beschränkt ist

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nun näher erläutert

Die Zeichnungen stellen dar

F i g. 1 schematisch eine Handregistervorrichtung,

F i g. 2 einen rotierenden Handflächenabtaster,

F i g. i einen Detaiiquerschnitt des Abtasters nach Fig. 2,

F i g. 4 und 5 weitere Details des Abtasters,

F i g. 6 ein anderes Ausführungsbeispiel,

F i g. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel,

Fig.8 eine Variante des Ausführungsbeispiels der F i g. 6,

F i g. 9 ein Detail eines Ausführungsbeispiels,

Fig. 10 schematisch eine menschliche Hand zur Darstellung der Abtastungsart

F i g. 11 eine logische Schaltung zur Erkennung einer Person mittels der Handliniendaten.

In der folgenden Beschreibung wird mit Handfläche die gesamte Fläche von der Handwurzel bis zu den Fingerspitzen der gestreckten menschlichen Hand bezeichnet Die Handfläche umfaßt also den Handteller und die Innenseite der Finger.

Fig. 1 zeigt eine Handauflage vorrichtung für einen rotierenden Abtaster. Die Platte 20 ist mit einer Gummischic'.it 22 bedeckt, die den Umriß 23 einer menschlichen Hand zeigt um der zu prüfenden Person das richtige Auflegen zu erleichtern. Dab^i soll der Anschlag 25 zwischen Zeige- und Mittelfinger und der Zeigefinger in die Ausrichtvertiefung 24 zu liegen kommen.

Fig. 2 zeigt die Unterseite der Vorrichtung nach Fig. I Der drehbar gelagerte Abtastarm 26 ist auf der Unterseite des Anschlags ?5 befestigt, der selbst auf der Platte 20 ist. Der Motor 27 treibt den Abtastarm 26 über die Zahnräder 28, 29. Der Abtastarm 26 trägt die Abtasteiemente 30 bis 33, die durch Federn durch Abtastschliize 34 bis 37 gedrückt werden, so daß sie die Unterseite der Gummiauflageschicht 22 abtasten. Fehlt die Gummischicht 22, so wird der Handteller direkt abgetastet.

Hat eine Person ihre Hand in den Umriß 23 und gegen den Anschlag 25 gelegt, so schwenkt der Motor 27 den Abtastarm 26. Die Abtastelemente 30 bis 33 stellen darauf die Handlinien fest zwecks Vergleich mit dem von einer Personalausweiskarte oder aus dem Computerspeicher in digitalisierter Form abgelesenen Muster.

Fig.3 ist eine Detaildarstellung des Abtastarmes 26 mit der Einrichtung zur Feststellung des Handprofils and des Abstanciss zwischen den Handlinien. Am Anschlag 25 ist eine Positionsscheibe 40 montiert, die sich mit dem AbtastarrJ. 26 dreht. Die Scheibe trägt

Zeitmarken zur Bestimmung der Winkelposition des Armes 26 zu jedem Zeitpunkt der Drehbewegung. Die Marken werden von der Fotozelle 41 festgestellt Die Abtaster 30 bis 33 sind in den Bohrungen 46 bis 49 angebracht Ihre Rollen werden durch Federn 50 bis 53 mit der Handfläche resp. der Gummischicht 22 in Berührung gebracht Die Fotozellen 42 bis 45 überwachen die Vertikalbewegung der Abtasteiemente und stellen dadurch das Profil des Handtellers 54 fest

F i g. 4 zeigt im Detail ein Abtastelement 30 auf einem Sockel 46. Das Element besteht aus einer Rolle eines transparenten Materials wie Glas oder dem unter der Bezeichnung Lucite erhältlichen Polymethylmethacrylat Die Rolle ist mit ihrer Achse 58 drehbar auf dem Sockel 46 befestigt Auf einer Seite der Abtastrolle trägt der Sockel eine Leuchtdiode 55, die durch die Seitenwand der Rolle und die Umfangsfläche 56 den Handteller beleuchtet Auf der gegenüberliegenden Seite der Rolle 30 ist die Fotozelle 57 angebracht die ebenfalls am Berührungspunkt mit der Handfläche auf die Rollenoberfläche 56 gerichtet is¹ Die Anordnung ist genauer in F i g. 5 dargestellt wo der ! .ichtstrah! von der Leuchtdiode 55 dargestellt ist, der von der Fläche 56 auf die Fotozelle 57 reflektiert wird, wenn die Abtastrolle nicht eine Handfläche berührt Diese Reflektion beruht auf der unterschiedlichen Brechungsindizes von Luft und Glas. Wenn jedoch die Handfläche 54 die Rolle 30 an der Stelle berührt, auf die die Fotozelle 57 gerichtet ist, wird die Oberfläche 56 nicht mehr reflektieren, sondern das Licht der Leuchtdiode 55 wird gestreut. Folglich stellt die Fotozelle 57 eine veränderte Beleuchtung fest Überkreuzt die Rolle 30 eine Handlinie, so berührt die Hautoberfläche in der vertieften Linie den Rollenumfang nicht unmittelbar, vielmehr befindet sich an dieser Stelle eine Luftschicht zwischen den Oberflächen der Haut und der Rolle. Hier wirkt die Oberfläche 56 wieder als Spiegel und reflektiert das Licht der Leuchtdiode 55 kräftig auf die Fotozelle 57. Die Zunahme der Lichtin'ensitr* wird abgefühlt und als Handlinie ausgewertet. Der Durchgang eines Luftspaltes oberhalb der Rollenfläche 56 en :ugt dann eine Änderung der Beleuchtung der Fotozelle 57. wenn der Winkel zwischen der Fläche 56 und der Linie der Ausrichtung der Fntozeüe 57 kleiner ist als der kritische Winkel.

Der Sockel 46 des Abtastelementes uer Fig.4 trägt ein Balkenmuster 59, das eine Skala bildet. Die Fotozelle 42 liest daran die vertikale Stellung des Abtasters ab, um das Profil des Handtellers zu bestimmen.

Fig.6 zeigt eine andere Ausführungsart der Erfindung. Ein Zylinder 70 aus Glas oder Lucite, dessen Durchmesser 2 - 3 cm ist und dessen Länge etwa 15 cm beträgt, kann sich frei um die Achse 71 drehen, die in einem nicht dargestellten Lager gehalten ist. Eine Lichtquelle 72 beleuchtet die Innenseite des Zylinders 70 durch dessen eines Ende. Eine Anzahl von ^r-'otozellen 73 unterhalb des Zylinders 70 sind auf die Innenseite de·; Zylinders ausgerichtet. Das der Lichtquelle 72 abge wandte Ende des Zylinders trägt eine Skalenteilung 74. die von einer F .tozelle 75 abgelesen wird, um die Winkelstel'ung des Zylinders festzustellen, wenn die Hand in Richtung des Pfeils 76 über denselben wegrollt. Der Zylinder 70 wirkt als Lichtleitung und das Licht der Lampe 72 kann normalerweise die Fotozelle 73 nicht erreichen. Wenn jedoch die Fläche der Hand 77 über den Abtastzylinder ίΌ rollt und denselben berührt, wird Licht der Lampe 72 an den Berührungsstellen infolge des Prinzips der gestörten Totalreflektion gestreut. Das

Streulicht wird von den Fotozellen 73 festgestellt. Die Fotozellen 73 stellen somit eine Beleuchtungsänderung fest, wenn infolge einer Handlinie ein Luftspalt über der Zylinderoberfläche entsteht. Anhand der Winkelskala 74 wird die Strecke festgestellt, über die sich die Hand bewegt hat, d. h. wie weit der Zylinder gedreht worden ist, wenn bestimmte Hand- oder Fingerlinien von den Fotozellen 73 festgestellt werden.

F i g. 7 zeigt eine Variante der Vorrichtung gemäß Fig.6, in welcher der Zylinder 70 von einem Gummiriemen 78 umgeben ist, der eine Feuchtfläche bildet zur besseren Sichtbarmachung des Handlinien. Der Riemen 78 liegt über dem oberen Teil des Zylinders 70 und ist nach unten gespannt durch die Trommel 79, die um die Achse 80 dreht. Zwischen den beiden Trommeln entsteht so genügend Raum zur Anordnung der Fotozellen 73. Die Gummischicht 78 sorgt für gleichmäßige Beleuchtung der Fotozellen 73. Dies ist vorteilhaft weil die menschliche Haut unterschiedliche Feuchtigkeit und Farbe aufweist, wodurch die Störung der Totalreflektion an der Oberfläche der Zylinder 70 variiert Die Gummischicht 78 dient dazu, diesen Parameter konstant zu halten. Die Dicke der Schicht 78 ist so gewählt, daß die besonders feinen Linien der Hand unsichtbar werden, weil mit zunehmender Dicke die Auflösung abnimmt.

F i g. 8 zeigt eine weitere Ausführungsart Eine Anzahl von Abtastrollen 81, wovon nur eine dargestel't ist, sind auf Achsen 82 je in einem Arm 83 gelagert Die Hand 84 wird auf die Platte 85 gelegt, die einen Schlitz aufweist damit die Rolle 81 die Handfläche berühren kann. Der Arm 83 ist mittels der Achse 87 auf dem Wagen 86 befestigt und wird durch die Feder 88 mit der Handfläche der Hand 84 in Berührung gebracht. Wird die Hand auf die Platte 85 gelegt so wird der Wagen 86 so bewegt daß die Rolle 81 auf der Handfläche abrollt Ähnlich wie in bezug auf F i g. 5 beschrieben, beleuchtet die Lichtquelle 89 von innen die polierte Oberfläche der Rolle 81 dort wo diese die Hand 84 berührt An der Berührungsstelle reflektiertes Licht gelangt in die Lichtleitfaser 90 und durch dieselbe zur Fotozelle 91, die ein den Handlinien entsprechendes Ausgangssignal erzeugt Die Fotozelle 92 fühlt das Balkenmuster der Skala 93 an der Seite des Arms 83 ab, um die Vertikalbewegung der Rolle 81 festzustellen und ein Signal entsprechend dem Profil der Hand zu erzeugen.

F i g. 9 zeigt eine weitere Ausführung eines Abtasters. Rollen 96 und 97 aus Glas oder Lucite sind drehbar auf den Achsen 98 und 99 gelagert und werden von Federn nach oben gegen die Handfläche 130 gedruckt Die Lichtquellen 131 und 132 beleuchten die Hand durch die Rollen % und 97. Die Seiten 133 und 134 der Rollen sind geschwärzt, damit die Fotozellen 135 und 136 gegen die Innenseite der Rollen, die als Reflektorfläche wirken, ausgerichtet werden können. Die Umfangsflächen 96 und 97 sind vor der Fotozelle dann reflektierend, wenn sie mit Luft in Berührung stehea Liegt keine Hand auf den Rollen, so stellen die Fotozellen lediglich die geschwärzten Oberflächen 133 und 134 fest Liegt dagegen die Handfläche 130 auf den Rollen, so wird das Licht der Lichtquellen 131 und 132 auf die Fotozellen 135 und 136 gestreut Auf diese Weise können die die Handlinien darstellenden Hautunebenheiten durch die Fotozeilen festgestellt werden.

Die Abtastrollen 96 und 97 können sich um die Achsen 38 und 99 drehen. Das ist vorteilhaft weil infolge des Abrollens die Linien der Hand kaum verzerrt werden. Ist eine gewisse Verzerrung aber zulässig, so kann die Einrichtung dadurch vereinfacht werden, daß die Abtaster 96 und 97 feststehen und gleitend über die Handfläche 100 bewegt werden. Ein bleistiftartiger Abtastkopf anstatt der Rollen würde dann genügen. ■5 Eine Reihe solcher Köpfe könnten anstelle von Rollen in der Vorrichtung gemäß F i g. 8 angebracht werden.

Anhand der F i g. 10 und 11 soll nun ein Verfahren zur Identifikation von Personen mittels der Handlinien und der Handkonturen beschrieben werden.

ίο Auf der Ausweiskarte einer Person oder im Cumputerspeicher ist ein Datenblock 102 gespeichert. Dieser wird ausgelesen und in die Register 104 bis 107 übertragen. Die Speicherung auf einer Ausweiskarte kann in magnetischer oder optischer Aufzeichnungsart oder in Form von Lochungen etc. geschehen. Die Daten im Feld 1 beziehen sich auf die Abtastlinie 61 und geben beispielsweise in Millimetern den Abstand der zweiten, dritten, vierten etc. Linie auf dem Handteller von de^r erctpn Ιλγϊϊρ an Dnc Feld 2 ^alht stif ähnliche Weise ds" Abstand der Handlinien entlang der Abtastlinie 62 an, das Feld 3 den entlang der Abtastlinie 63. Diese Abstandidngaben können sich auf z. B. die vier ausgeprägtesten Handlinien beziehen und alle anderen Linien können durch elektronische Siebung oder den Hau'feuchtigkeitseffekt auf der Schicht 22 ausgeschlossen werden. Die Daten des Feldes 4 im Register 107 geben den Unterschied zwischen den Höhen und Tiefen dea Handtellers beispielsweise entlang der Abtastlinie 61 an. Der Unterschied wird von der Fotozelle 42 an der Skala 46 festgestellt und eine Ablesung erfolgt beispielsweise jedesmal, wenn das Abtastelement eine Handlinie überquert

Die Fotozellen 57, 59 und 60 tasten die Hand der Person entlang den Linien 61, 62 und 63 ab und liefern ein Analogsignal an die Verstärker- und Spitzendetektoren 108,109 und 110, das die Handlinien im Handteller angibt die sich mit den Abtastlinien schneiden. Wenn der Spitzendetektor 108 eine Handlinie feststellt, wird deren Abstand von einem Bezugspunkt, beispielsweise der ersten Linie, berechnet und ein entsprechendes Signal an die Vergleicherschaltung 112 geliefert Die Schaltung 112 vergleicht die abgelesenen Daten vom Spitzendetektor 108 mit den vorgegebenen Daten des Feldes 1 im Register 104 und stellt Übereinstimmung innerhalb einer gegebenen Toleranz, z. B. + ein Millimeter, fest. Der Vorgang wird für jede im Feld 1 registrierte Handlinie wiederholt Übereinstimmungsschaltungen 216 bis 218 prüfen den Ausgang der Vergleicher und stellen fest ob eine gegebene Anzahl Handlinien, deren Daten in den Feldern 1 bis 3 registriert sind, auch tatsächlich festgestellt wurden ind zu den registrierten Daten passen. Ist die Übereinstimmung in einer der Schaltungen 216 bis 218 nicht ausreichend, so erzeugt die ODER-Schaltung 116 ein Signal, das eine Rückweisung 117 veranlaßt Eine zusätzliche Prüfung kann in der Summierschaltung 118 vorgenommen werden, wo festgestellt wird, ob die Summe der Übereinstimmungssignale einen vorgegebenen Wert erreicht, d. h. ob ein gegebener Durchschnitts-

w> wert eingehalten ist Wird der Durchschnitt nicht erreicht, so wird auch von hier über die ODER-Schaltung 116 die Rückweisung veranlaßt Reicht die Übereinstimmung dagegen aus, so veranlaßt die UND-Schaltung 120 ein Zulassungssignal 121. Das

<-5 Zulassungssignal hängt außerdem vom Handprofil ab, das im Vergieicher 115 aufgrund der im Register 1Ö7 gespeicherten Daten überprüft wird. Die festgestellten Profildaten kommen von der Fotozelle 72 und dem

Detektor ill. Die Übereinstimmung der gespeicherten mit den tatsächlichen Profilen wird in der Schaltung 119 überprüft und ist gegeben, wenn die Toleranz von beispielsweise ±?.wei Millimeter eingehalten ist. Andernfalls wird über ODER-Schaltung 116 ein Rückweisungssignal erzeugt. Die Profiiüberprüfung kann selbstverständlich entlang aller Abtastlinien vorgenommen werden

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ablesen von Handlinien, gekennzeichnet durch einen Abtaster (26 bis 37, F i g. 2), der entlang einer Abtastlinie über die Handfläche bewegbar ist und der elektrische Signale erzeugt, die den Hautunebenheiten der Handflächen entsprechen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Wandler (42, 59 in Fig.3), dessen Ausgangssignal von der Bewegung abhängt, die ein Abtastelement (46) senkrecht zur Abtastlinie (61) ausführt, derart, daß das Signal das Profil der Handflächen angibt

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein rollenförmiges Abtastelement (30 in F i g. 2 und 3) entlang der Abtastlinie über die Handfläche rollt

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abtastelement (46 in F i g. 3 bis 5) mit einer Fläche entlang der Abtastlinie gleitet

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastelement aus einem Zylinder (70 in Fig. 6) besteht, dessen eine Endfläche beleuchtet ist (72) und daß Fotozellen (73) derart angeordnet sind, daß eine über den Zylinder rollende Hand (77) deren Beleuchtung beeinflußt

6. Vorrichtung nach einein oder mehreren der JO Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß während der Abtastbewegung mehrere Abtastelemente federnd (F i g. 3 und 4) gegen die Handfläche gepreßt werden, und gleichzeitig das Handprofil und die Handlinien abtasten.

7. Vorrichtung nach einem v,der mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Auflagefläche für die Hand (Fig. 1 -3) und durch eine zwischen zwei Finger der Hand passenden, mit seiner Achse senkrecht auf der Fläche stehenden ίο Anschlag (25).

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abtaster (46 bis 49 in Fig. 3) auf einem Arm (26) angeordnet sind, dessen an einem Ende « befindliche Schwenkachse in der Achse des Anschlages liegt (F ig. 2 und 10).

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8. gekennzeichnet durch eine lichtdurchlässige, elastische Platte (22 in Fig. 1 bis so 3), die zwischen der abzutastenden Handfläche und dem Abtastelement angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß das rollenförmige Element (56, F i g. 5) aus durchsichti- « gern Material besteht und daß beidseitig der Rolle gegenüberliegend eine Lichtquelle (55) und ein Lichtdetektor (57) so angeordnet sind, daß sie auf die Stelle der Innenseite der Rolle ausgerichtet sind (56), wo die Rolle die abzutastende Handfläche berührt. f>o

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnseite (133 in F i g, 9) der aus durchsichtigem Material bestehenden Rolle (96) einen schwarzen Belag trägt, daß ein Lichtdetektor (135) seitlich der M Rolle so angeordnet ist, daß er von innen auf die Stelle des Rollenumfangs gerichtet ist, wo dieser die abzutastende Handfläche (130) berührt, und daß eine Lichtquelle (131) diametral auf der anderen Rollenseite angeordnet ist