УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПАПИЛЛЯРНОГО УЗОРА Российский патент 2007 года по МПК G06K9/00 A61B5/117 

Заявляемое устройство относится к области оптического формирования изображения с использованием вычислительной техники, более конкретно к устройствам для получения дактилоскопических карт, используемых в гражданских и полицейских системах биометрической идентификации личности.

Известны аналоги заявляемого изобретения, например устройство для фоторегистрации узоров папиллярных линий, описанное в а.с. СССР № 261737, МПК 7 А61В, 5/117, опубликовано 13.01.1970 г. Устройство содержит осветитель, объектив, поворотное зеркало, малый экран, поворотное матовое стекло, выносной экран, фотоаппарат и рабочую призму, гипотенузная грань которой имеет вогнутую, например цилиндрическую, форму. Недостатком аналога является то, что он имеет сложную конструкцию и позволяет получать узоры папиллярных линий отдельно взятых пальцев руки, но не позволяет получать контрольные отпечатки (одновременный отпечаток четырех пальцев - указательного, среднего, безымянного и мизинца), которые требуются для правоохранительных органов.

Известно оптическое устройство получения изображений отпечатков пальцев, описанное в патенте США № 4925300, МПК G06K 9/20 (опубликовано 15.05.1990 г.), в котором изображение папиллярного узора пальца формируется на поверхности призм конической формы. Свет от источника претерпевает полное внутреннее отражение на поверхности призмы, к которой приложен палец. В тех местах, где выступы папиллярного узора касаются поверхности призмы, происходит нарушение условия полного внутреннего отражения и свет рассеивается. В результате формируется контрастное изображение отпечатка пальца. Данное устройство имеет те же недостатки, что и предыдущий аналог.

Наиболее близкой к заявляемому устройству по своей сути является оптическая система для снятия отпечатков пальцев, описанная в патенте США № 4792226, МПК G06K 9/24 (опубликовано 20.12.1988 г.), содержащая общую призму с плоской поверхностью для получения контрольных отпечатков при одновременном приложении четырех пальцев и систему отдельных призм с канавками разного размера для получения отпечатков отдельных пальцев. Это устройство выбрано в качестве прототипа. Недостатком прототипа является его сложное конструктивное исполнение (наличие подвижного контактного приспособления, соединяющего систему индивидуальных пальцевых призм к схеме выбора изображений от общей призмы или от системы призм) и большие габариты, поскольку в устройстве одновременно присутствуют общая призма и система индивидуальных призм. Кроме того, устройство-прототип не позволяет получать папиллярные узоры, находящиеся в окончании дистальной фаланги пальца (зоны кожного покрова дистальной фаланги пальца, примыкающие к ногтевой пластине), что приводит к потере информации о картине папиллярного узора.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является упрощение конструкции устройства, уменьшение его габаритов и расширение функциональных возможностей за счет более полной картины папиллярного узора каждого из пальцев.

Достигается это тем, что каждая из призм установлена в жестких направляющих элементах, обеспечивающих возможность ее независимого относительно других призм перемещения вдоль оси канавки. Кроме того, жесткие направляющие элементы снабжены упругими элементами.

Кроме того, в каждой из канавок на участке, охватывающем окончание дистальной фаланги пальца, продольная образующая поверхности канавки имеет криволинейную форму.

Суть заявляемого технического решения поясняется на чертеже (общий вид устройства) и на видах А и В. Устройство содержит оптически связанные между собой источник света 1, призму 2 с входной, выходной и воспринимающей отпечатки пальцев гранями, проекционную систему 3 и систему фотоприемных элементов 4, электрически связанную, например, кабелем 5 с блоком обработки 6 (ЭВМ). Призмы 2 выполнены с возможностью независимого перемещения (показано стрелкой ↔) вдоль осей α, β и γ канавок 11. На чертеже показан вариант исполнения узла подвижного крепления призм. Призма 2 посредством жестких стоек 15 жестко закреплена на пластине 10, имеющей возможность перемещения в пазах направляющего элемента 7, который жестко закреплен на основании 9. На основании 9 закреплен также штифт 14, к которому крепится упругий элемент 8, например пружина, связывающий пластину 10 со штифтом 14 и обеспечивающий возврат пластины 10 с закрепленной на ней призмой 2 в исходное положение (к штифту 14 на чертеже) при отсутствии внешнего усилия со стороны пальца. На воспринимающей отпечатки пальцев грани призмы 2 выполнены канавки 11, например, цилиндрической формы, в которой располагают пальцы 13 руки. При этом в каждой из канавок 11, на участке, охватывающем окончание дистальной фаланги пальца, продольная образующая 12 (см. чертеж) поверхности канавки имеет криволинейную форму, например, в виде части окружности или параболы. Такая форма канавки обеспечивает максимальный охват дистальной фаланги поверхностью канавки, а подвижное крепление призм позволяет скомпенсировать разницу длин пальцев у различных людей.

Устройство работает следующим образом.

Пальцы 13 руки располагают в канавках 11 призм 2 таким образом, чтобы обеспечить наибольшую площадь контакта кожи пальцев воспринимающей поверхностью канавок. Различие в соотношении длин пальцев у различных людей компенсируется тем, что призмы 2 установлены на направляющих элементах, обеспечивающих перемещение призм 2 вдоль оси канавки 11. На чертеже это оси α, β и γ. На чертеже показан один из вариантов исполнения такого направляющего устройства.

Перед регистрацией папиллярного узора на пальцах руки самый длинный палец располагается так, чтобы его окончание упиралось в подъем криволинейной части 12 канавки 11. Затем руку перемещают вперед, приводя в движение соответствующую призму до достижения упора подъема канавки следующим по длине пальцем, и так далее, пока все регистрируемые пальцы не будут расположены наилучшим для регистрации образом. Если устройство выполнено без криволинейной части 12 канавки 11, то для упора пальца 13 в конце канавки 11 выполняют упор, например, в виде пластинки, перпендикулярной оси канавки 11 (не показано). После этого производят собственно регистрацию папиллярного узора размещенных на призмах 2 пальцев 13, принцип которой описан ниже.

Свет от источника 1 входит в призму 2 через входную грань (нижняя на чертеже) и сквозь воспринимающую отпечатки поверхность 10 освещает палец 13. Свет отражается и рассеивается кожей в различных направлениях, но только в месте контакта кожи со стеклом он может вернуться в призму под углами, превышающими угол полного внутреннего отражения для материала призмы 2. Конструкция призмы обеспечивает попадание именно этой части рассеянного света на проекционную систему 3, которая формирует на системе фотоприемных элементов 4 светотеневую картину, соответствующую рисунку папиллярных линий на пальце 13. Система фотоприемных элементов 4 преобразует светотеневую картину в электрический сигнал, который через электрическую связь 5 попадает в блок обработки (ЭВМ) 6 для дальнейшей обработки.

После снятия руки упругие элементы 8 возвращают призмы 2 в исходное положение и устройство готово к регистрации другой руки.

Таким образом, заявляемое устройство по сравнению с прототипом позволяет получить более полную картину папиллярного узора пальцев, имеет простое конструктивное исполнение и меньшие габариты. Заявителем разработан опытный образец устройства и проведены его испытания, показавшие высокое качество получаемых изображений папиллярных узоров пальцев и удобство в пользовании устройством. По мнению заявителя, предложенное устройство может быть защищено патентом на изобретение.

Изобретение относится к устройствам для получения дактилоскопических карт и может быть использовано в системах биометрической идентификации личности. Техническим результатом является упрощение конструкции устройства и расширение его функциональных возможностей за счет получения более полной картины регистрации папиллярного узора каждого из пальцев. Устройство содержит оптически связанные между собой источник света, проекционную систему и систему фотоприемных элементов, блок обработки изображений, электрически связанный с системой фотоприемных элементов, и набор призм, имеющих на воспринимающей отпечатки пальцев грани канавку для размещения пальца, причем каждая из призм установлена в жестких направляющих элементах, обеспечивающих возможность ее независимого относительно других призм перемещения вдоль оси канавки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для регистрации папиллярного узора, содержащее набор призм, расположенный между источником света и проекционной системой и оптически связанный с ними, последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света, проекционную систему и систему фотоприемных элементов, электрически связанную с блоком обработки изображений, при этом воспринимающие отпечатки пальцев грани призм имеют канавку для размещения пальца, отличающееся тем, что каждая из призм установлена в жестких направляющих элементах, обеспечивающих возможность ее независимого относительно других призм перемещения вдоль оси канавки.2. Устройство для регистрации папиллярного узора по п.1, отличающееся тем, что в каждой из канавок на участке, охватывающем окончание дистальной фаланги пальца, продольная образующая поверхности канавки имеет криволинейную форму.3. Устройство для регистрации папиллярного узора по п.1, отличающееся тем, что жесткие направляющие элементы снабжены упругими элементами.