НОСИМОЕ УСТРОЙСТВО БИОМЕТРИЧЕСКОЙ АУТЕНТИФИКАЦИИ С ОДНОПИКСЕЛЬНЫМ ДАТЧИКОМ Российский патент 2017 года по МПК G06K9/78 G06F21/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройствам и способам для аутентификации людей, в частности к методике аутентификации, основанной на использовании персональных биологических данных, а именно конфигураций вен тела человека.

В частности, изобретение относится к носимой системе и способу для получения биологической информации на основании конфигурации вен в области запястья пользователя и выполнения биометрической аутентификации пользователя.

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время существует множество способов аутентификации пользователя, которые основаны на использовании биологической информации, например, отпечатка пальца, радужной оболочки и сетчатки глаза, конфигураций вен на ладони или области запястья человека. Учитывая высокие темпы распространения носимой электроники, очень важно обеспечить пользователя средствами персональной аутентификации для случаев использования таких носимых устройств как часы, устройства отслеживания активности (трекеры) и т.п. В таких случаях область запястья считается единственным участком тела человека, подходящим для получения биологической информации. Это обуславливает перспективность осуществления аутентификации пользователя на основе конфигурации вен в области запястья. Существуют различные решения, которые основаны на использовании информации о конфигурации вен в качестве основы для выполнения процедур аутентификации. Однако все описанные устройства имеют некоторые недостатки, препятствующие успешному и надежному применению этих устройств. Все описанные устройства можно разделить на две группы: устройства, которые регистрируют и обрабатывают изображения конфигурации вен, и устройства, которые регистрируют и обрабатывают некий сигнал, связанный с конфигурацией вен. Устройства первой группы работают с изображениями конфигурации вен человека, что оставляет возможность для хищения этих изображений. Устройства второй группы являются более надежными с точки зрения безопасности, однако они менее точны из-за их высокой чувствительности к смещению данных устройств на запястье человека.

В настоящий момент известны различные изобретения, относящиеся к области аутентификации человека с использованием биологической информации.

Первое известное решение описано в заявке US 20140294251 А1. Описанное устройство регистрирует оптическое изображение конфигурации вен человека, извлекает характерные признаки этой конфигурации и выполняет процедуру аутентификации. Недостатком этого устройства является то, что оно работает с изображением конфигурации вен, в случае хищения которого (изображения) похититель может получить доступ к персональным данным пользователя.

Иной подход продемонстрирован в устройстве и способе, предназначенных для использования в носимом форм-факторе, которые включают в себя устройство для получения биологической информации, способ получения биологической информации и биометрическое устройство, описанные в документе US 8,144,938 В2. Устройство предназначено для получения биологической информации посредством проецирования оптического излучения на поверхность тела человека в области запястья и сбора рассеиваемого излучения датчиком. Процедура аутентификации выполняется посредством сравнения сигналов, полученных датчиком, с сигналами, хранящимися в памяти. Это устройство не использует напрямую изображения конфигурации вен, что является более целесообразным при работе с персональными данными по сравнению с описанным выше устройством.

Недостатком этой системы является то, что она чувствительна к ошибкам аутентификации, которые могут возникать в случае даже небольшого смещения устройства в области запястья.

Наиболее близкие признаки предлагаемого решения можно найти в способе и приборе для устройства формирования сжатых изображений, заявленных в патенте US 8199244 В2, которые представляют собой существенное усовершенствование в области формирования изображений в инфракрасном (ИК) свете. Устройство формирования изображений (визуализации) непосредственно получает случайные проекции падающего света и восстанавливает изображение с помощью единственного датчика. Благодаря этому датчику устройство можно адаптировать к формированию изображения на длинах волн, к которым не чувствительны обычные ПЗС и КМОП матрицы. Это очень важно для целей биометрической аутентификации, основанной на распознавании конфигураций вен, поскольку данная задача требует использования ИК излучения благодаря его способности проникать в тело человека на большие глубины.

Основным недостатком данного устройства является то, что его невозможно адаптировать к носимому форм-фактору из-за громоздкого светомодулирующего устройства и оптических подсистем, предназначенных для направления модулированного светового потока на светочувствительные элементы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предназначено для обеспечения компактного и надежного решения задачи биометрической аутентификации пользователя, достаточно портативного, чтобы уместиться в носимом форм-факторе. Анализ известного уровня показывает, что существует три основные проблемы, которые решает настоящее изобретение:

- Носимые устройства для аутентификации пользователя используют реальные изображения конфигураций вен, что не является безопасной практикой, так как эти изображения, являющиеся персональными данными пользователя, могут быть похищены и использованы впоследствии для получения несанкционированного доступа к устройству пользователя.

- Носимые устройства для аутентификации пользователя, которые работают на сигналах, полученных из биологических данных, без регистрации реального изображения конфигурации вен, подвержены ошибкам аутентификации, которые могут возникать в результате смещения устройства в области запястья.

- Сложность реализации однопиксельной камеры в форм-факторе носимого устройства из-за громоздкого блока модуляции и оптической подсистемы.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение степени безопасности при биометрической аутентификации пользователя носимого устройства за счет исключения необходимости хранить реальные изображения конфигураций вен пользователя, а также обеспечение стабильной работы системы аутентификации при смещении этого устройства. Это может быть достигнуто путем решения трех описанных выше проблем.

Первая проблема решается за счет использования сигнала, который связан с биологическими параметрами (например, конфигурацией вен в области запястья), представленными при этом в одномерном формате; это исключает возможность восстановления реального изображения конфигурации вен без априорного знания параметров блока модуляции, используемого для модуляции оптического излучения, рассеиваемого от поверхности тела человека.

Вторая проблема решается за счет использования блока модуляции и блока обработки, который осуществляет процедуру модуляции света путем переключения между масками, созданными блоком модуляции согласно заранее определенной последовательности, выбранной таким образом, чтобы компенсировать возможное смещение устройства на запястье пользователя.

Для решения третьей проблемы предлагается использовать гибкий датчик, который может быть выполнен на основе пленочной солнечной панели, прикрепленной непосредственно к поверхности блока модуляции таким образом, чтобы собирать все проходящее через него оптическое излучение. Блок модуляции также может быть реализован в виде гибкой пленки с заданными параметрами модуляции света.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено оптическое устройство для биометрической аутентификации пользователя, содержащее:

- блок освещения, выполненный с возможностью испускания по меньшей мере одного первого оптического излучения на тело человека;

- блок модуляции, выполненный с возможностью модуляции по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека, посредством изменения своего состояния, характеризующегося оптической передаточной функцией;

- датчик, выполненный с возможностью регистрации интегральной мощности по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека и проходящего через блок модуляции;

- блок обработки и хранения, выполненный с возможностью переключения состояний блока модуляции в соответствии с порядком, выбранным для компенсации возможного смещения устройства; получения сигнала от датчика таким образом, чтобы каждое показание датчика соответствовало конкретному состоянию блока модуляции; выполнения биометрической аутентификации пользователя посредством сравнения полученного сигнала с эталонным сигналом, связанным с пользователем и сохраненным в памяти.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения блок модуляции, выполненный с возможностью модуляции по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека, посредством изменения своего состояния, характеризующегося оптической передаточной функцией, представляет собой жидкокристаллический дисплей (ЖКД, LCD).

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения блок модуляции, выполненный с возможностью модуляции по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека, посредством изменения своего состояния, характеризующегося оптической передаточной функцией, представляет собой диффузный рассеиватель с неуправляемой оптической передаточной функцией.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения блок модуляции, выполненный с возможностью модуляции по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека, посредством изменения своего состояния, характеризующегося оптической передаточной функцией, представляет собой диффузный рассеиватель с управляемой оптической передаточной функцией.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения датчик представляет собой одноточечный датчик.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения датчик представляет собой фотоэлектрический элемент.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения датчик представляет собой фотодиод.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ биометрической аутентификации пользователя с помощью устройства для биометрической аутентификации, содержащий этапы, на которых:

- осуществляется испускание по меньшей мере одного первого оптического излучения на тело человека;

- осуществляется модуляция по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека, посредством пропускания его через блок модуляции, который изменяет свое состояние, характеризующееся оптической передаточной функцией, в заранее определенном порядке, установленном и управляемом блоком обработки и хранения, причем заранее определенный порядок выбран так, чтобы компенсировать возможное смещение устройства;

- определяется датчиком интегральная (общая) мощность по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека и проходящего через блок модуляции;

- регистрируется сигнал от датчика таким образом, чтобы каждое показание из датчика соответствовало конкретному состоянию блока модуляции;

- выполняется биометрическая аутентификация пользователя посредством сравнения полученного сигнала с эталонным сигналом, связанным с пользователем и сохраненным в памяти.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения модуляция по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека, осуществляется посредством пропускания упомянутого излучения через блок модуляции с неуправляемой оптической передаточной функцией.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения модуляция по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека, осуществляется посредством пропускания упомянутого излучения через блок модуляции с управляемой оптической передаточной функцией.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения аутентификация признается положительной, когда коэффициент корреляции между реальным сигналом и эталонным сигналом превышает заранее определенный уровень.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения эталонный сигнал, связанный с пользователем, предварительно сохраняется в памяти при первоначальной калибровке устройства.

Основные отличия от прототипа включают в себя использование блока модуляции в сочетании с компактным и гибким датчиком оптического излучения, и блока обработки, который выполняет процедуру переключения между масками, сформированными блоком модуляции согласно заранее определенному порядку, выбранному таким образом, чтобы компенсировать возможное смещение прибора на запястье пользователя. Эти отличия дают возможность получать биологическую информацию и выполнять стабильную аутентификацию пользователя носимыми устройствами без необходимости сохранять реальные изображения конфигураций вен в памяти устройства.

В примерном варианте осуществления изобретения поверхность области запястья освещают некогерентным источником света; падающий свет рассеивается от ткани тела человека и распространяется через блок модуляции. Во время процедуры аутентификации блок модуляции генерирует бинарную маску в соответствии с сигналами блока управления и модулирует пространственное распределение распространяющегося света. На выходе блока модуляции вся мощность выходящего света собирается и регистрируется одноточечным датчиком. Зависимость сигнала датчика от времени сохраняется в памяти устройства для выполнения процедуры аутентификации. Процедура аутентификации выполняется посредством сравнения описанных зависимостей, хранящихся в памяти устройства и полученных в момент переключения устройства. При достаточно высоком коэффициенте корреляции (>0,95) этих зависимостей аутентификация признается положительной.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие детали и преимущества изобретения будут описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 изображает общую схему носимого устройства для биометрической аутентификации пользователя, на которой показаны блоки, содержащиеся в изобретении, и их функциональные связи;

фиг. 2 изображает схему предпочтительного варианта осуществления носимого устройства для биометрической аутентификации пользователя;

фиг. 3 изображает типичную бинарную маску, сформированную блоком модуляции;

фиг. 4 изображает зависимость коэффициента корреляции между сигналами датчика, зарегистрированными в случае различного значения смещения носимого устройства в боковой плоскости;

фиг. 5 представляет изображения конфигурации вен в области запястья в случае смещения носимого устройства;

фиг. 6 изображает бинарные маски, сдвинутые относительно друг друга;

фиг. 7 изображает сигналы, зарегистрированные датчиком в случае смещения носимого устройства;

фиг. 8 представляет изображение конфигурации вен в области запястья;

фиг. 9 представляет увеличенное изображение конфигурации вен в области запястья;

фиг. 10 представляет увеличенное изображение конфигурации вен в области запястья, реконструированное с использованием датчика;

фиг. 11 изображает блок-схему алгоритма выполнения способа биометрической аутентификации пользователя.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Блок-схема автономного оптического устройства для биометрической аутентификации, показанная на фиг. 1, отображает взаимодействие между различными блоками устройства, где 1 - блок освещения, 2 - первое оптическое излучение, 3 - изучаемая область, 4 - второе оптическое излучение, 5 - блок модуляции, 6 - датчик, 7 - блок обработки и хранения. Устройство, показанное в качестве примера, включает в себя блок 1 освещения, который может состоять из одного или нескольких источников первого оптического излучения 2 с различными длинами волн, освещающего изучаемую область 3 (например, область запястья тела человека). Первое оптическое излучение проникает через ткань тела человека, отражается и рассеивается в обратном направлении. Оптическое излучение, распространяющееся в обратном направлении от тела человека в изучаемой области 3, называется далее вторым оптическим излучением 4. Второе оптическое излучение 4, которое может иметь компоненты с различной длиной волны в зависимости от параметров блока 1 освещения (разные источники оптического излучения с различными длинами волн для большей надежности), распространяется через блок 5 модуляции, который формирует специальные маски и переключается между ними для выполнения модуляции пространственного распределения интенсивности распространяющегося света согласно управляющим сигналам от блока 7 обработки и хранения. Специальные маски блока 5 модуляции представляют собой различные пространственные распределения оптических параметров среды, через которую распространяется второе оптическое излучение 4. Такие маски осуществляют модуляцию второго оптического излучения 4 посредством изменения его оптических параметров (например, пространственного распределения амплитуды, фазы и др.). На выходе блока 5 модуляции общая мощность модулированного света регистрируется датчиком 6. В результате, зарегистрированный биологический сигнал представляет собой зависимость общей мощности зарегистрированного света от времени, как показано на фиг. 4. Этот сигнал сохраняется в памяти блока 7 обработки и хранения и используется для выполнения процедуры аутентификации, которая предполагает сопоставление зарегистрированного биологического сигнала и сигнала, сохраненного в памяти после выполнения первоначальной калибровки, которая будет описана ниже. Если коэффициент корреляции между этими сигналами достаточно высокий (например, >0,95), аутентификация признается положительной. Для компенсации возможного смещения устройства используется специальная процедура, описанная ниже.

Согласно предпочтительному варианту, показанному на фиг. 2, все компоненты системы размещаются в носимом устройстве, которое пользователь надевает на запястье, где 8 - источник света, 9 - цилиндрическая линза, 10 - устройство внешней подсветки. Когда устройство надето, и пользователь хочет его инициализировать и получить доступ к его основным функциям, он должен выполнить процедуру аутентификации. Эта процедура начинается с нажатия пользователем на специальную кнопку, прикосновения к сенсорному экрану и др. Блок 1 освещения, содержащий источник 8 света, цилиндрическую линзу 9 и устройство 10 внешней подсветки, начинает испускать первое оптическое излучение, которое является некогерентным, и длина волны которого выбрана так, чтобы обеспечивать максимальное проникновение в ткани организма. Блок 1 освещения может содержать источники света с длинами волн в ближнем ИК-диапазоне 750-950 нм. Это излучение собирается цилиндрической линзой 9 и фокусируется на боковой поверхности устройства 10 внешней подсветки, которое достаточно компактно, чтобы поместиться в форм-факторе носимого устройства. Устройство 10 внешней подсветки создает близкое к равномерному освещение поверхности тела человека в области запястья. Первое оптическое излучение проникает в кожу человека в области запястья и рассеивается, главным образом, на эритроцитах в кровеносных сосудах и тем самым формирует отраженное второе оптическое излучение с достаточно высокой интенсивностью, чтобы можно было получить контрастные изображения конфигурации вен, расположенных в области запястья. Второе оптическое излучение проходит через блок 5 модуляции, который представляет собой, например, жидкокристаллический дисплей (ЖКД), управляемый последовательностью сигналов от блока 7 обработки и хранения. Каждый сигнал от принятой последовательности переключает ЖКД в состояние, при котором пространственная амплитудная функция пропускания света представляет двумерную бинарную маску, подобную показанной на фиг. 3, где черные пиксели соответствуют нулевому пропусканию света, а белые пиксели - полному пропусканию света. Общая выходная мощность света, проходящего через ЖКД с бинарной функцией пропускания света, регистрируется датчиком 6 таким образом, что для каждой бинарной маски ЖКД существует единственное значение сигнала датчика. Таким образом, полный сигнал, зарегистрированный датчиком 6 в течение одного цикла регистрации, подобен эталонному сигналу, показанному на фиг. 4 (эта фигура демонстрирует зависимость общей выходной мощности, зарегистрированной датчиком от номера бинарной маски, сгенерированной блоком модуляции). Эта процедура выполняется каждый раз, когда требуется аутентификация. Аутентификация, как таковая, выполняется посредством сравнения текущего полного сигнала от датчика 6 с сигналом, сохраненным в памяти устройства. В качестве меры соответствия этих сигналов можно использовать коэффициент корреляции. Когда коэффициент корреляции превышает заданный уровень, например 0,95, аутентификация признается положительной. Такой подход полностью исключает сохранение в памяти реальных изображений конфигурации вен пользователя и делает невозможным хищение этих данных и несанкционированный доступ к носимому устройству.

Предложенный способ также позволяет решить проблему возможного смещения носимого устройства на запястье. Предположим, что устройство надето на запястье не точно на том же месте, где ранее. В этом случае структура конфигурации вен смещается, как показано на фиг. 5. Смещение конфигурации вен изменяет сигнал, регистрируемый датчиком 6. При небольшом значении смещения эталонный сигнал (фиг. 4) может превратиться в сигнал, показанный пунктирной линией на фиг. 4. На этой фигуре видно, что данные сигналы по-прежнему высоко коррелированны (коэффициент корреляции превышает 0,95), следовательно, аутентификация будет положительной. Однако значение смещения устройства может быть выше, так, что данные сигналы не будут коррелированны. Для преодоления этой проблемы предложен описываемый способ. Каждая бинарная маска из полной последовательности отображается на ЖКД таким образом, что пространственное распределение ее черных и белых пикселей немного смещено, как показано на фиг. 6. Эта процедура повторяется несколько раз путем «сдвига» каждой бинарной маски из полной последовательности в различных направлениях на разное значение. Таким образом, получается зависимость коэффициента корреляции между эталонным сигналом и сигналами, измеренными для различных сдвигов бинарных масок вдоль направлений X и Y в плоскости ЖКД. Эту зависимость можно представить как функцию двух переменных - сдвигов по осям X и Y, или матрицу, и можно визуализировать в виде двухмерного графика, показанного на фиг. 7. Как видно из представленного графика, максимальное значение коэффициента корреляции достигается в точке с координатами (-5,-8) относительно центра участка с координатами (0,0). Длина черной стрелки пропорциональна значению сдвига, а ее направление соответствует направлению сдвига. Следовательно, для того чтобы компенсировать возможное смещение во время процедуры аутентификации, необходимо получить матрицу, состоящую из значений коэффициентов корреляции между эталонным и смещенными сигналами, и проверить наличие значений, превышающих заданное значение (например, 0,95). Если такое значение обнаружено, то процедура аутентификации признается положительной.

Второй вариант устройства подразумевает использование блока 5 модуляции, который представляет собой диффузный рассеиватель с управляемой оптической передаточной функцией. В качестве диффузного рассеивателя можно использовать тонкую пластиковую пленку с оптическими параметрами, которые определяются в процессе калибровки на этапе изготовления устройства. В этом случае маски, сформированные блоком 5 модуляции, изменяются вручную, например, с помощью пружинной подвески тонкой пленки - блока 5 модуляции, без получения сигналов от блока 7 обработки и хранения. Эта схема обеспечивает более высокую степень безопасности, так как блок 5 модуляции можно изготовить со случайно выбранными оптическими передаточными функциями, которые являются уникальными для каждого устройства. Однако данное решение более уязвимо к ошибкам смещения; эти ошибки необходимо преодолеть за счет использования блока 5 модуляции с оптической передаточной функцией с периодическим пространственным распределением. Еще одним способом компенсации ошибок смещения является реконструкция реального изображения конфигурации вен в области запястья для получения численных данных о направлении и величине смещения устройства. Эти данные необходимы для правильного размещения устройства с последующим повторением процедуры аутентификации. Задача реконструкции изображения решается с помощью последовательности b(t), измеренной датчиком, и представляет собой решение задачи «преследования базиса»:

, (1)

где x - вектор, представляющий пространственное распределение света в плоскости блока модуляции, - L1-норма вектора х, A - матрица известных коэффициентов, представленных бинарными масками, сформированными блоком модуляции. Типичное изображение конфигурации вен, которое подлежит реконструкции, представлено на фиг. 8 и 9 (увеличенное изображение конфигурации вен). Результат реконструкции представлен на фиг. 10. Можно заметить, что реконструированное изображение отображает все признаки, представленные в исходном изображении, и может быть использовано для распознавания конфигурации вен.

Для повышения уровня безопасности устройства можно использовать блок 5 модуляции, который представляет собой диффузный рассеиватель с неуправляемой оптической передаточной функцией. В качестве диффузного рассеивателя можно использовать тонкий слой полупрозрачной жидкости (например, любой жидкости с твердыми дисперсными частицами) в плоском прозрачном контейнере. Дисперсные частицы служат в качестве отдельных рассеивателей света и обеспечивают случайное пропускание света через среду. Следовательно, маски, сформированные блоком 5 модуляции, невозможно повторить. В этом случае для извлечения данных о конфигурации вен должно быть выполнено условие - суммарная мощность сигнала, проходящего через блок 5 модуляции должна оставаться неизменной.

Алгоритм, представленный на фиг. 11, демонстрирует суть заявляемого способа для непрерывного измерения по меньшей мере одного физиологического параметра человека. По меньшей мере одно первое оптическое излучение направляется на тело человека в изучаемую область (например, область запястья). Оно рассеивается, образуя второе оптическое излучение, пространственное распределение которого несет данные о конфигурации вен на этой освещаемой области. Второе оптическое излучение проходит через блок модуляции, который модулирует его пространственное распределение, посредством генерирования набора масок, которые включаются последовательно. Общая (интегральная) мощность света на выходе блока модуляции регистрируется датчиком таким образом, что каждая маска, созданная блоком модуляции, отвечает за один образец полного сигнала, зарегистрированного датчиком. Сигнал датчика регистрируется и обрабатывается блоком обработки и хранения, который выполняет процедуру биометрической аутентификации - сравнивает реальный сигнал от датчика с одним эталонным сигналом, хранящимся в памяти блока обработки и хранения; в случае высокой заранее определенной степени совпадения сигналов процедура аутентификации признается положительной.

Пользовательский сценарий согласно предпочтительному варианту осуществления можно описать следующим образом. Перед первым использованием биометрической аутентификации с помощью носимого устройства пользователь должен выполнить первоначальную калибровку прибора - сохранить персональные биометрические данные в памяти устройства. Для этого выполняется следующая процедура. Пользователь надевает устройство на руку в области запястья. После его включения блок освещения начинается испускать первое оптическое излучение, которое освещает кожу человека и рассеивается, создавая тем самым второе оптическое излучение. Оно распространяется через блок модуляции, который сразу же начинает формировать бинарные маски в соответствии с управляющей последовательностью из блока обработки и хранения. Формирование полного набора бинарных масок в блоке модуляции предположительно занимает около 1 секунды. Модулированное оптическое излучение после его прохождения через блок модуляции регистрируется датчиком. Сигнал с выхода датчика признается эталонным и сохраняется в памяти блока обработки и хранения. На этом первоначальная калибровка завершается.

Для первой биометрической аутентификации повторяется описанная выше процедура, но в этом случае полученный сигнал сравнивается с эталонным сигналом, сохраненным в памяти блока обработки и хранения. Если достигнута высокая степень совпадения между эталонным и зарегистрированным сигналами (например, коэффициент корреляции между этими сигналами выше 0,95), то процедура аутентификации завершается и признается положительной. Это означает, что владелец данного носимого устройства подтвержден, и на этом основании разблокируются все возможности носимого устройства. После успешной аутентификации пользователь может принимать аудио или видеосигнал через встроенное аудиоустройство или через дисплей устройства. В противном случае устройство останется заблокированным.

Изобретение относится к методикам аутентификации, а именно к аутентификации, основанной на использовании персональных биологических данных, таких как конфигурации вен тела человека. Технический результат – обеспечение достоверной аутентификации и портативность устройства. Устройство для биометрической идентификации пользователя содержит блок освещения, выполненный с возможностью испускания по меньшей мере одного первого оптического излучения на тело человека; блок модуляции, выполненный с возможностью модуляции по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека; датчик, выполненный с возможностью регистрации интегральной мощности по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека; блок обработки и хранения, выполненный с возможностью переключения состояний блока модуляции, получения сигнала от датчика таким образом, чтобы каждое показание датчика соответствовало конкретному состоянию блока модуляции, выполнения биометрической аутентификации пользователя. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Оптическое устройство для биометрической аутентификации пользователя, содержащее:

- блок облучения, выполненный с возможностью испускания по меньшей мере одного первого оптического излучения на конфигурацию вен тела человека в области запястья;

- блок модуляции, выполненный с возможностью модуляции по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека, посредством изменения своего состояния, характеризующегося оптической передаточной функцией, путем формирования набора двумерных бинарных масок и их последовательного переключения для выполнения модуляции пространственного распределения интенсивности распространяющегося второго оптического излучения;

- датчик, выполненный с возможностью регистрации интегральной мощности по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека и проходящего через блок модуляции;

- блок обработки и хранения, выполненный с возможностью для осуществления биометрической аутентификации пользователя посредством сравнения полученного сигнала с эталонным сигналом, связанным с пользователем и сохраненным в памяти, формировать матрицу, состоящую из значений коэффициентов корреляции между эталонным и смещенными сигналами, измеренными для различных сдвигов бинарных масок вдоль направлений X и Y в плоскости блока модуляции, и выявлять наличие значений коэффициентов корреляции, превышающих заданное значение.

2. Оптическое устройство по п. 1, в котором

блок модуляции, выполненный с возможностью модуляции по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека, посредством изменения своего состояния, характеризующегося оптической передаточной функцией, представляет собой жидкокристаллический дисплей (ЖКД).

3. Оптическое устройство по п. 1 или 2, в котором датчик представляет собой одноточечный датчик.

4. Оптическое устройство по п. 1 или 2, в котором датчик представляет собой фотоэлектрический элемент.

5. Оптическое устройство по п. 1 или 2, в котором датчик представляет собой фотодиод.

6. Способ биометрической аутентификации пользователя с помощью устройства для биометрической аутентификации, содержащий этапы, на которых:

- испускают по меньшей мере одно первое оптическое излучение на конфигурацию вен тела человека в области запястья;

- осуществляют модуляцию по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека, посредством пропускания его через блок модуляции, который изменяет свое состояние, характеризующееся оптической передаточной функцией, путем формирования набора двумерных бинарных масок и их последовательного переключения для выполнения модуляции пространственного распределения интенсивности распространяющегося второго оптического излучения в заранее определенном порядке, установленном и управляемом блоком обработки и хранения, причем заранее определенный порядок выбран так, чтобы компенсировать возможное смещение устройства;

- определяют датчиком интегральную мощность по меньшей мере одного второго оптического излучения, рассеиваемого от тела человека и проходящего через блок модуляции;

- получают сигнал от датчика таким образом, чтобы каждое показание из датчика соответствовало конкретному состоянию блока модуляции;

- для осуществления биометрической аутентификации пользователя посредством сравнения полученного сигнала с эталонным сигналом, связанным с пользователем и сохраненным в памяти, формируют матрицу, состоящую из значений коэффициентов корреляции между эталонным и смещенными сигналами, измеренными для различных сдвигов бинарных масок вдоль направлений X и Y в плоскости блока модуляции, и выявляют наличие значений коэффициентов корреляции, превышающих заданное значение.

7. Способ по п. 6, в котором аутентификацию признают положительной, когда коэффициент корреляции между полученным сигналом и эталонным сигналом превышает заранее определенный уровень.

8. Способ по п. 6, в котором эталонный сигнал, связанный с пользователем, предварительно сохраняют в памяти при первоначальной калибровке устройства.