Устройство для регистрации папиллярного узора

Полезная модель относится к устройствам для получения дактилоскопических карт, используемых в системах биометрической идентификации личности. Устройство содержит последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света, призму и систему фотоприемных элементов, электрически связанную с блоком обработки изображений, при этом воспринимающая грань призмы выполнена в виде вытянутого прямоугольника, а вблизи нее установлен датчик линейных перемещений анализируемой части тела относительно воспринимающей грани призмы, представляющий собой вал, вращающийся вокруг своей оси, параллельной продольной оси призмы, кинематически связанный с датчиком вращения. Технический результат, заключающийся в получении гарантированно высокого качества изображений папиллярных узоров за счет исключения проскальзывания исследуемой части тела относительно поверхности датчика линейных перемещений достигается благодаря тому, что цилиндрический вал выполнен из нескольких жестко стыкуемых друг с другом частей, а в стыках установлены плоские круглые диски с зубцами, расположенными на периферии дисков. 3 ил.

Заявляемая полезная модель относится к области оптического формирования изображений, в частности, к устройствам для получения дактилоскопических карт, используемых как в гражданских, так и в полицейских системах биометрической идентификации личности.

Известен аналог предлагаемого технического решения, например, устройство для фоторегистрации папиллярных узоров, описанное в а.с. СССР 261737, МПК А61В 5/117, опубл. 13.01.1970 г., содержащее осветитель, объектив, поворотное зеркало, малый экран, поворотное матовое стекло, выносной экран, фотоаппарат и рабочую призму, гипотенузная грань которой имеет вогнутую, например, цилиндрическую форму. Недостаток аналога заключается в том, что с его помощью можно получить папиллярные узоры отдельно взятых пальцев и невозможно получить папиллярные узоры ладони.

Известно также устройство для регистрации папиллярного узора, описанное в патенте RU 2190352, МПК А61В 5/117, опубл. 2002 г., содержащее воспринимающую поверхность, оптически связанные между собой проекционную систему, источник света, отклоняющую систему и систему фотоприемных элементов, выполненные с возможностью синхронного перемещения и размещенные под воспринимающей поверхностью, и блок обработки изображений, соединенный с системой фотоприемных элементов. При этом, отклоняющая система погружена в иммерсионную жидкость, заполняющую кювету, лицевой стороной которой является воспринимающая поверхность, а проекционная система, источник света и система фотоприемных элементов размещены под отклоняющей системой и механически связаны с ней. Данное устройство позволяет получать папиллярный узор ладони, однако, наличие иммерсионной жидкости и движущихся внутри нее узлов требует герметичности устройства и существенно усложняет его изготовление.

В качестве прототипа выбрано устройство для регистрации папиллярного узора, описанное в патенте RU 2371090, МПК А61В 5/117, опубл. 10.06.2009 г., содержащее последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света, призму с входной, воспринимающей и выходной гранями и систему фотоприемных элементов, электрически связанную с блоком обработки изображений, причем воспринимающая грань призмы выполнена в виде прямоугольника с отношением длинной стороны к короткой в пределах от 100:1 до 5:1, а вблизи призмы установлен датчик линейных перемещений анализируемой части тела относительно этой грани, электрически связанный с блоком обработки сигнала. Как вариант, датчик линейных перемещений выполнен в виде цилиндрического вала, размещенного вблизи воспринимающей грани призмы параллельно ее продольной оси, имеющего возможность вращения вокруг своей оси, причем вал кинематически связан с датчиком вращения, линия касания поверхности вала с поверхностью анализируемой части тела расположена вблизи плоскости воспринимающей грани призмы, а цилиндрическая поверхность вала выполнена из материала с высоким коэффициентом трения. Недостатком прототипа является то, что, несмотря на выполнение цилиндрической поверхности вала из материала с высоким коэффициентом трения, например, из резинового покрытия с микровыступами, запотевшая поверхность ладони из-за наличия момента инерции вала может проскальзывать относительно поверхности вала, что приводит к ошибке при определении величины линейного перемещения ладони относительно воспринимающей поверхности призмы, потере части информации изображения папиллярного узора и в конечном счете к затруднению идентификации личности.

Задачей, решаемой полезной моделью, является получение с помощью заявляемого устройства гарантированно высокого качества изображения папиллярных узоров за счет исключения проскальзывания исследуемой части тела относительно поверхности датчика линейных перемещений.

Достигается это тем, что в устройстве для регистрации папиллярного узора, содержащем последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света, призму с входной, воспринимающей и выходной гранями и систему фотоприемных элементов, электрически связанную с блоком обработки изображений, причем воспринимающая грань призмы выполнена в виде прямоугольника с соотношением длинной стороны к короткой от 100:1 до 5:1, а вблизи призмы установлен датчик линейных перемещений анализируемой части тела относительно этой грани, электрически связанный с блоком обработки изображений, представляющий собой цилиндрический вал, размещенный вблизи воспринимающей грани призмы параллельно ее продольной оси и имеющий возможность вращения вокруг своей оси, причем вал кинематически связан с датчиком вращения, а линия касания поверхности вала с поверхностью анализируемой части тела расположена вблизи плоскости воспринимающей грани призмы, дополнительно:

- цилиндрический вал выполнен, по меньшей мере, из трех соосных, жестко стыкуемых друг с другом частей, при этом в каждой из стыков между частями вала жестко и соосно с осью вала установлен плоский жесткий диск круглой формы с зубцами, расположенными равномерно на периферии диска, причем зубцы диска выступают над цилиндрической поверхностью вала.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства, на фиг.2 изображен цилиндрический вал датчика линейных перемещений анализируемой части тела с установленными на нем зубчатыми дисками, на фиг.3 показан зубчатый диск.

Устройство для регистрации папиллярного узора (см. фиг.1) содержит последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света 1, который представляет собой линейный источник в виде трубки, призму 2 с входной 3, воспринимающей 4 и выходной 5 гранями и систему фотоприемных элементов 6, например, матрицу фотодиодов, электрически связанную кабелем 7 с блоком обработки изображений 8, в качестве которого используется ЭВМ с соответствующим программным обеспечением. Призма 2 имеет в поперечном сечении форму трапеции (вариант исполнения), а ее воспринимающая грань 4 выполнена в виде вытянутого прямоугольника, большая из сторон которого соответствует среднестатистической ширине ладони взрослого человека. Вблизи призмы 2 устанавливается датчик линейных перемещений 9 анализируемой части тела относительно воспринимающей грани 4, электрически связанный с блоком 8 обработки изображений (данная связь на фиг.1 не показана), представляющий собой цилиндрический вал (см. фиг.2), размещенный вблизи воспринимающей грани. 4 призмы 2 параллельно ее продольной оси и имеющего возможность вращения вокруг своей оси (вращение показано стрелкой на фиг.1). Вал 9 кинематически связан, например, шкивом с датчиком вращения (на фиг.1 не показан). Под термином «вблизи» авторы понимают расстояние, соизмеримое с характерными размерами поперечного сечения призмы 2. Линия касания поверхности вала 9 с поверхностью анализируемой части тела, например, ладони 11, прикладываемой в воспринимающей грани 4, расположена вблизи плоскости воспринимающей грани 4. Вал 9 (см. фиг.2) выполнен, по меньшей мере, из трех соосных, жестко стыкуемых друг с другом частей 12, при этом в каждом из стыков между частями 12 вала 9 жестко и соосно с осью вала 9 установлен плоский жесткий диск 13 (см. фиг.3) круглой формы с зубцами 10, расположенными по периферии диска 13, причем зубцы диска выступают над цилиндрической поверхностью вала (как показано на фиг.2). Части 12 вала 9 могут стыковаться друг с другом посредством, например, резьбовой шпильки, проходящей внутри вала. Высота выступания зубцов 10 над поверхность вала 9 может составлять 1-2 мм. Корпус устройства для простоты восприятия не показан.

Работает заявляемое устройство следующим образом. Свет от линейного источника 1 входит в призму 2 через входную грань 3, претерпевает полное внутреннее отражение на воспринимающей грани 4 и выходит из призмы 2 через выходную грань 5 и создает на системе фотоприемных элементов 6 изображение полоски света от источника 1 на воспринимающей грани 4 призмы 2. При прижатии ладони 11 к воспринимающей грани 4 в местах контакта гребней папиллярных линий с гранью призмы происходит частичное поглощение излучения кожей. В местах же впадин между папиллярными линиями полное внутреннее отражение сохраняется, что приводит к пространственной модуляции потока излучения от источника 1 и образует на системе фотоприемных элементов 6 светотеневую картину, представляющую собой изображение папиллярных линий узкой полоски ладони 11, представляющей собой форму прямоугольника с характерными размерами х и у, где х - размер прямоугольника в поперечном направлении призмы (в направлении перемещения ладони 11), соизмеримый с шириной полоски света на воспринимающей грани призмы (ширина полоски света <<1 мм) от источника света, у - размер длинной стороны призмы 2. При полном перемещении ладони 11 относительно воспринимающей грани призмы 2 и полоски света, формируемой источником 1, посредством системы фотоприемных элементов 6 получают множество фрагментов (или строк) изображений папиллярных узоров ладони (их количество может измеряться десятками тысяч), из которых в блоке обработки 8 необходимо получить единое (полное) изображение папиллярных узоров ладони 11. Для этого с датчика линейных перемещений, состоящего из вала 9 с зубчатыми дисками 13, кинематически связанным с датчиком вращения, получают информацию (в виде электрических сигналов) по значениям x_i (i 1..N, где N - число фрагментов изображений, x_i=x_i-x_i-1, где х _i и x_i-1 - абсциссы начала и конца i-го фрагмента изображений) и в блоке обработки 8 производят «сшивание» (склеивание) полного изображения папиллярного узора ладони из множества фрагментов изображений. Для этого существуют специальные программы, разработанные для ЭВМ. Одна из таких подпрограмм используется в автоматизированной дактилоскопической идентификационной системе (АДИС) Сонда 8 (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2006611656, г.Москва, Роспатент, 2006 г.), которая используется правоохранительными органами. Величина перемещения ладони 11 с помощью датчика вращения определяется с помощью простой зависимости вида _х=k, где х - величина перемещения ладони, мм; - угол поворота оси датчика вращения в угловых градусах; k - коэффициент, характерный для выбранного типа датчика. С выхода датчика линейных перемещений получают электрический сигнал, поступающий в блок обработки 8, который используется для «сшивания» фрагментов изображения ладони в единое полное изображение. Датчики перемещений (угловых, линейных и т.д.) широко известны из уровня техники (см., например, термин «перемещения датчик» в источнике: Новый политехнический словарь, гл.редактор А.Ю.Ишлинский, М., Научное изд-во «Большая Российская энциклопедия», 2000 г., стр.369).

Установка на вале 9 круглых плоских дисков 13 с зубцами 10 на периферии диска позволяет полностью исключить проскальзывание ладони относительно поверхности вала 9 даже при сильном запотевании ладони. Более того, даже смоченная мыльным раствором поверхность ладони не проскальзывает относительно поверхности вала 9. Это позволяет получать достоверную информацию по координатам фрагментов изображений, что позволяет получить изображение папиллярного узора ладони высокого качества.

Заявителем разработан и испытан опытный образец устройства для сканирования ладоней, который подтвердил высокое качество получаемых с его помощью изображений.

Учитывая то, что заявленное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, заявитель считает, что оно может быть защищено патентом на полезную модель.

Устройство для регистрации папиллярного узора, содержащее последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света, призму с входной, воспринимающей и выходной гранями и систему фотоприемных элементов, электрически связанную с блоком обработки изображений, причем воспринимающая грань призмы выполнена в виде прямоугольника с соотношением длинной стороны к короткой от 100:1 до 5:1, а вблизи призмы установлен датчик линейных перемещений анализируемой части тела относительно этой грани, электрически связанный с блоком обработки изображений и представляющий собой цилиндрический вал, размещенный вблизи воспринимающей грани призмы параллельно ее продольной оси и имеющий возможность вращения вокруг своей оси, причем вал кинематически связан с датчиком вращении, а линия касания поверхности вала с поверхностью анализируемой части тела расположена вблизи плоскости воспринимающей грани призмы, отличающееся тем, что цилиндрический вал выполнен, по меньшей мере, из трех соосных, жестко стыкуемых друг с другом частей, при этом в каждом из стыков между частями вала жестко и соосно с осью вала установлен плоский жесткий диск круглой формы с зубцами, расположенными равномерно на периферии диска, причем зубцы диска выступают над цилиндрической поверхностью вала.