УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ЧТЕНИЯ ДОКУМЕНТОВ Российский патент 2022 года по МПК G06K7/10 G06V10/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройствам оптического чтения документов, оптического и электронного чтения документов, которые могут содержать защитные метки, электронные носители информации и др. Полученные данные могут быть обработаны локально или переданы в информационную систему для последующего анализа и проверки документов.

В одном из вариантов осуществления изобретения устройство может быть использовано при проверке и контроле паспортно-визовых документов, включая паспортно-визовые документы нового поколения, содержащие помимо метрической информации о владельце документа, также и его биометрические данные. Устройство может быть интегрировано в информационные системы министерств иностранных дел, миграционного и регистрационного учета граждан, и других ведомств, участвующих в процессах изготовления, оформления и контроля обращения документов, удостоверяющих личность. Изобретение может быть использовано на контрольно-пропускных пунктах различного назначения в стационарном и мобильном вариантах применения, а также в системах ограничения доступа для автоматической верификации и идентификации личности предъявителя документа при создании интегрированных систем безопасности различных объектов.

Помимо документов, удостоверяющих личность, изобретение также может найти применение для чтения и проверки подлинности кредитных карт, удостоверений личности, водительских прав, свидетельств о рождении, коммерческих бумаг и финансовых документов, и других защищенных документов.

Уровень техники

На современном рынке существуют различные сканирующие устройства, способные считывать документы, удостоверяющие личность. Наиболее востребованными являются многофункциональные устройства, позволяющие считывать различную информацию из паспорта - оптическую, электронную, биометрическую информацию, а также информацию, относящуюся к элементам защиты паспорта, таким как явные или скрытые элементы защиты.

Известные сканирующие устройства, как правило, содержат защитный корпус с размещенными в нем блоками оптического и электронного сканирования документов, электроники, где блок оптического сканирования содержит приемную камеру (видеокамеру), источники ультрафиолетового и инфракрасного света, оптически прозрачное стекло. Корпус выполнен с возможностью размещения на его опорной поверхности сканируемого документа. Для улучшения качества получаемого изображения во избежание зеркального отражения источники света располагают в боковой проекции от считываемой поверхности, а камеру - в передней проекции.

Однако освещение, поступающее от внешних источников света, часто создает неконтролируемые отражения на сканируемом документе, тем самым искажая изображение отсканированного документа. Внутренние источники света также могут вызывать проблемы с отражениями, которые искажают равномерность освещения отсканированного документа, тем самым приводя к появлению дефектов на изображениях отсканированных документов. Кроме того, объекты для чтения, например, паспорт, содержат страницы с глянцевой полимерной защитной пленкой (ламинированной поверхностью), при облучении которых в условиях зеркального отражения света на получаемом изображении образуются характерные блики. В некоторых известных устройствах обработки изображений используются оптические призмы и системы зеркал, чтобы избежать нежелательных отражений. Однако использование оптических призм и систем зеркал увеличивает сложность и стоимость производства сканирующих устройств. Таким образом, актуальным является разработка конструкции устройства для считывания документов удостоверяющих личность, обеспечивающего хорошее качество изображений сканируемых документов при снижении габаритов, повышающих удобство его эксплуатации.

Заявленное изобретение обеспечивает получение качественных изображений отсканированных документов, в т.ч. за счет используемой конструкции блока оптического сканирования, исключающего образование бликов, отражений от сторонних объектов и других артефактов освещения в процессе сканирования документа.

В частности, из уровня техники известно многофункциональное устройство для оптического сканирования страниц паспортно-визовых документов (ПВД) и для бесконтактного считывания данных, содержащих информацию о биометрических признаках владельца (RU109594 U1, опубл. 20.10.2011), которое выполнено в пластмассовом корпусе и содержит RF-считыватель, 4-х портовый концентратор USB 2.0 и оптический сканер, конструктивно объединяющий в себе устройство управления с осветителями, экран с камерой, стол предметный с фотодатчиком, осветитель коаксиального света и УФ-осветитель. К устройству для оптического сканирования документов через разъемы 4-х портового концентратора USB 2.0 могут быть подключены другие внешние устройства. Данное устройство позволяет осуществить оптическое сканирование страниц документа в ультрафиолетовом (УФ), белом и инфракрасном (ИК) режимах освещения, бесконтактное считывание данных из RFID-чипа паспортно-визовых документов и последующую передачу полученной информации по USB-интерфейсу в персональную ЭВМ (ПЭВМ) автоматизированного рабочего места контролера. В устройстве использованы интегральные схемы, которые обуславливают снижение потребляемой им энергии, обеспечивают возможность его электропитания от USB-порта ПЭВМ, что исключает необходимость подключения дополнительного источника электропитания при его использовании в мобильном варианте. Уменьшение массы универсального считывателя ПВД достигнуто за счет применения при его построении современной элементной базы и исполнения его корпуса и основных конструктивных элементов из полимерных материалов. В режиме считывания с помощью оптической системы изображение паспортно-визового документа при заданных условиях освещения проецируется на матрицу цифровой камеры, преобразующую оптическое изображение в цифровые данные, идентификационные признаки считываются из энергонезависимой памяти RFID-чипа и через выходной порт UP1 данные передаются в ПЭВМ.

Однако в многофункциональном устройстве отсутствует цветной дисплей с емкостным сенсорным стеклом для вывода результатов сканирования документа и диагностики, а также для взаимодействия пользователя с устройством современным способом - касанием экрана пальцем или стилусом, в том числе и для функции получения подписи. Отсутствие в устройстве сетевого интерфейса ограничивает область его использования подключением только к одной ПЭВМ. Также в устройстве отсутствует возможность автономной работы, без подключения к компьютеру. Отсутствие аккумуляторов делает его зависимым от постоянного подключения к электросети. Конструкция оптической части с выносом источников освещения в стороны обуславливает громоздкие размеры и большой вес устройства, в связи чем для эксплуатации устройства требуется больше свободного места. Кроме того, затруднена возможность безопасного хранения устройства в защищенных местах, типа сейфов, и возможность использования устройства в составе мобильных комплексов. Отсутствие возможности встраивания внутрь корпуса сканера штрих-кода ограничивает область применения, усложняя ввод данных.

Из уровня техники известен также универсальный считыватель паспортно-визовых документов (RU127977 U1, опубл. 10.05.2013), который осуществляет оптическое сканирование страниц паспортно-визовых документов и бесконтактное считывание данных, содержащих информацию о биометрических признаках владельца. Устройство содержит оптический сканер, который конструктивно объединяет в себе устройство управления (с осветителями), видеокамеру, предметное стекло, осветитель ЗМ (осветитель коаксиального света) и УФ-осветитель. Универсальный считыватель содержит также RFID-считыватель и концентратор USB 2.0, к которому подключены указанные устройства. Устройство также содержит прижимной механизм документа. Роль датчика присутствия документа на предметном стекле выполняет оптический сканер. RFID-считыватель состоит из RFID-драйвера и двухконтурной RFID-антенны. В режиме обнаружения RFID-чипа каждый контур антенны поочередно подключается к RFID-драйверу и контур, в котором обнаруживается страница ПВД с RFID-чипом, становится активным. Дальнейшее чтение данных из RFID-чипа идет через этот контур. Оптический сканер, RFID-считыватель и устройство управления оптического сканера выполнены на основе сверхбольших интегральных микросхем (на основе программируемой логической интегральной схемы - ПЛИС). Выходы USB сканера и считывателя объединяются с использованием USB концентратора в один канал USB. Управление процессами сканирования и считывания осуществляется с компьютера, на который устанавливается программное обеспечение, предоставляющее контролеру ПВД возможность управления режимами сканирования, подсветки, а также получения изображения страницы ПВД и считывания информации с RFID-чипа. Считыватель ПВД формирует изображение страницы ПВД с качеством, позволяющим выполнить процедуру верификации пользователя документа. В процессе оптического сканирования документа размытость изображения и блики от ламинированной поверхности документа уменьшаются за счет плотного прилегания документа к предметному стеклу, которое обеспечивается прижимным механизмом с подпружиненным валиком, позволяющим сканировать документы различной толщины.

Однако данному известному устройству присущи недостатки, перечисленные при описании многофункционального устройства по патенту RU109594 U1.

Из уровня техники также известно устройство для проверки подлинности стандартизированных документов (US 8374399 B1, опубл. 12.02.2013), включающее корпус с опорным стеклом и направляющими для размещения документа, детектор для обнаружения наличия документа, множество источников освещения документа и видеокамеру для формирования изображения. Каждый из источников освещения может содержать несколько излучателей с длинами волн в УФ диапазоне, ИК диапазоне и диапазоне видимого света. Устройство дополнительно содержит антенну для беспроводной связи, расположенную на одной или нескольких стенках корпуса с возможностью беспроводной передачи информации. Устранение нежелательных отражений, возникающих внутри корпуса, реализуется взаимным расположением внутри корпуса источников освещения документа, предметного стекла и видеокамеры, а также за счет введения отдельных конструктивных элементов, выполняющих функцию оптических фильтров.

Однако данному известному устройству также присущи недостатки, перечисленные при описании многофункционального устройства по патенту RU109594 U1.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для чтения удостоверяющих документов (US 2021004581 A1, опубл. 07.01.2021). Устройство содержит корпус, наклонная лицевая поверхность которого снабжена сенсорным дисплеем. Устройство также содержит блок сканирования, блок электроники и блок аккумуляторов. Блок сканирования включает камеру, модули подсветки, выполненные с возможностью освещения оптически прозрачного стекла с двух сторон, и представляющие собой наборы точечных источников света. Блок электроники включает плату одноплатного компьютера, оснащенную элементами микроэлектроники с обеспечением возможности загрузки управляющих программ для реализации алгоритма работы устройства и обмена данными с периферией. Блок аккумуляторов обеспечивает автономную работу устройства в течение не менее 5 часов.

Однако конструкция оптической части с выносом источников освещения в стороны обуславливает громоздкие размеры и большой вес устройства, что приводит к ограничениям применения, в связи чем для эксплуатации устройства требуется больше свободного места. Кроме того, затруднена возможность безопасного хранения устройства в защищенных местах, типа сейфов, и использования устройства в составе мобильных комплексов. Отсутствие возможности встраивания внутрь корпуса сканера штрих-кода ограничивает область применения, усложняя ввод данных.

Таким образом, недостатком перечисленных выше устройств является значительные габариты устройства, связанные со значительными габаритами оптического блока для получения изображения хорошего качества без бликов, а в отдельных случаях - отсутствие возможности получения данных с NFC чипа документа.

Технической проблемой, на решение которой направлено данное изобретение, является создание устройства, устраняющего перечисленные выше недостатки аналогов, и обладающего следующими возможностями и свойствами:

- способностью оптически считывать документы удостоверяющие личность с получением хорошего четкого изображения сканируемых зон документа, позволяющего выполнять распознавание текстовой информации алгоритмами OCR (оптического распознавания символов);

- способностью считывания данных с NFC чипа документа;

- способностью работать автономно;

- способностью не выходить из строя при перебоях в питании;

- способностью интегрироваться в информационные сети и системы с использованием стандартных сетевых интерфейсов;

- возможностью расширения функциональности путем добавления модулей с интерфейсом USB без изменения конструкции устройства;

- малыми размерами и весом, позволяющими перевозить устройство в ручной клади в составе мобильных комплексов, а также помещать в места безопасного хранения типа сейфов.

Раскрытие сущности изобретения

Техническим результатом изобретения является получение автономного компактного, многофункционального устройства на базе реализации основной функции - оптического чтения (сканирования) страниц паспорта, в т.ч. имеющих глянцевую поверхность, с возможностью распознавания информации, полученной из сканируемых зон страниц в том числе с помощью алгоритма OCR (оптического распознавания символов).

Технический результат достигается устройством для оптического чтения документов, включающим расположенные в корпусе блок электроники, блок аккумуляторов, блок сканирования, содержащий оптический сенсор, и, по меньшей мере, один модуль подсветки, при этом корпус выполнен с оптически прозрачной областью сканирования, содержит основание, переднюю, заднюю и боковые панели, наклонную верхнюю (или лицевую) панель, снабженную сенсорным экраном (или дисплеем); при этом в устройстве оптически прозрачная область сканирования расположена со стороны задней панели корпуса, блок сканирования содержит рабочую камеру, выполненную расширяющейся в направлении оптически прозрачной области сканирования (например, в виде диффузора) из светорассеивающего материала, направленного на оптически прозрачную область сканирования, оптический сенсор расположен в корпусе (или в рабочей камере) напротив оптически прозрачной области сканирования, модуль подсветки закреплен на верхней стенке рабочей камеры и содержит источники света, расположенные с противоположных сторон относительно вертикальной плоскости симметрии корпуса устройства, блок электроники расположен в нижней части корпуса, преимущественно под рабочей камерой блока сканирования, и выполнен с возможностью управления модулем подсветки, а блок аккумуляторов расположен в корпусе между ее передней панелью и рабочей камерой блока сканирования.

Блок электроники выполнен с возможностью управления интенсивностью источников света, совмещения полученных от оптического сенсора не засвеченных частей изображения. Блок электроники, оснащенный элементами микроэлектроники, в одном из вариантов реализации изобретения может включать, по меньшей мере, две платы: основную плату одноплатного компьютера, выполненную с обеспечением возможности загрузки управляющих программ для реализации алгоритма работы устройства, обмена данными с периферией; и дополнительную плату - плату расширения, предназначенную для расширения интерфейсов, содержащую разъемы и модули управления подсветкой и питанием, при этом упомянутые платы блока электроники расположены под рабочей камерой блока сканирования. Основная плата одноплатного компьютера и плата расширения могут быть расположены в одной горизонтальной плоскости.

Оптически прозрачная область сканирования корпуса выполнена в виде оптически прозрачного стекла, которое может быть расположено вертикально или с отклонением от вертикального положения не более, чем на 10 градусов.

Модуль подсветки может иметь различные варианты реализации. В одном из вариантов реализации модуль подсветки содержит, по меньшей мере, две группы источников света, при этом одна группа источников света размещена с возможностью освещения одной половины области сканирования, другая группа - с возможностью освещения второй половины области сканирования, и выполнен с обеспечением поочередного включения групп источников света, что обеспечивает получение по результатам сканирования глянцевой страницы паспорта, на которой расположена наиболее значимая информация, качественного - без бликов - отсканированного изображения. Группы источников света модуля подсветки в конкретном варианте реализации расположены симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии корпуса устройства, при этом источники света в группе ориентированы линейно и параллельно боковым стенкам корпуса. Источники света в каждой группе расположены с возможностью освещения области сканирования и получением изображения сканируемого документа без бликов, по меньшей мере, на половине его поверхности. Модуль подсветки и оптический сенсор выполнены с возможностью синхронной работы.

Рабочая камера блока сканирования в одном из вариантов ее реализации выполнена в виде горизонтально ориентированной четырехгранной усеченной пирамиды, две из четырех боковых граней которой расположены по боковым панелям корпуса (или являются боковыми стенками камеры), третья - со стороны лицевой панели (или является верхней стенкой камеры), четвертая - со стороны основания корпуса (или является нижней стенкой камеры), при этом оптически прозрачная область сканирования расположена со стороны большего основания пирамиды в его верхней части, а оптический сенсор закреплен на кронштейне или планке со стороны меньшего основания пирамиды. Следует отметить, что рабочая камера в виде диффузора, может иметь иную форму, например, цилиндрическую, сплющенного усеченного конуса, с установочными поверхностями под источники света модуля подсветки. Рабочая камера блока сканирования выполнена из материала, содержащего светорассеивающие элементы, характеризующегося коэффициентом пропускания света от 20 до 50%, например, оргстекла или пластика белого цвета, для обеспечения равномерности цвета стенок для исключения отражения света, влияющего на качество получаемого сканированного изображения.

Оптический сенсор в предпочтительном варианте реализации изобретения представляет собой цифровую видеокамеру. Оптический сенсор может содержать одну, две или более видеокамер. Например, при использовании двух видеокамер, их в корпусе располагают на горизонтально ориентированной оси параллельно оптически прозрачной области сканирования (или плоскости сканирования). Плоскости крепления оптического сенсора и размещения области сканирования в одном из вариантов реализации изобретения расположены под углом 10-15 градусов с обеспечением направления оптической оси оптического сенсора в верхнюю часть области сканирования (для лучшего захвата изображения документа). Оптический сенсор расположен от области сканирования на расстоянии, обеспечивающем захват всей поверхности упомянутой области сканирования, например, на расстоянии 10-13 см для варианта реализации устройства для сканирования паспортно-визовых документов.

Сенсорный дисплей выполнен с емкостным стеклом, характеризующимся частотой считывания касаний не ниже 70 Гц, с возможностью отображения графической информации, отображения элементов графического интерфейса и регистрации их касания, графического ввода подписи с использованием стилуса или без него (пальцем). Предпочтительно в конструкции устройства использован 7-дюймовый сенсорный дисплей.

Используемый в устройстве блок аккумуляторов выполнен с обеспечением автономной работы устройства в течение не менее 1 часа.

Для удобства размещения/позиционирования документа или его части, например, паспорта в обложке или без нее, верхняя панель корпуса может быть снабжена боковыми выступами-направляющими (или ограничителями).

Для удобства обслуживания устройства основание корпуса выполнено съемным с возможностью обеспечения доступа к элементам устройства, расположенным внутри корпуса. Верхняя и передняя панели корпуса могут быть выполнены в виде одной детали и образуют крышку устройства. Угол наклона верхней панели корпуса к его задней панели составляет 60 - 80 градусов, предпочтительно 70 - 80 градусов. Для расширения возможности сканирования документов, имеющих различный формат, например, паспортов и водительских удостоверений, корпус также может быть снабжен адаптером с окном для сканируемого документа, выполненным с возможностью крепления на задней панели корпуса с размещением окна для документа в области сканирования.

В одном из вариантов осуществления изобретения задняя панель корпуса может быть выполнена с углублением в нижней части для крепления элементов включения/выключения, разъемов коммуникационных интерфейсов (USB, MiniUSB, Ethernet и др.) и питания с преимущественно их линейным расположением.

В отдельных вариантах осуществления устройство может быть оснащено сканером штрих-кодов, размещенным, например, со стороны передней панели корпуса, предназначенным для считывания линейных и двумерных штрихкодов; сканером отпечатка пальца, подключенным через разъем USB, выполненным с возможностью сравнения полученных данных с сохраненными значениями в микросхеме документа; стилусом для росписи, закрепленным, например, на передней панели корпуса; модулем NFC, расположенным на плате расширения, предназначенным для бесконтактного чтения групп данных, хранящихся в микросхеме сканируемых документов, например, паспорта, и снабженным антенной, закрепленной, например, на задней панели корпуса или с внутренней стороны оптически прозрачного стекла.

В конкретном варианте осуществления изобретения устройство выполнено для оптического сканирования паспорта, содержащего зону MRZ, при этом блок электроники выполнен с возможностью сканирования страницы паспорта и распознавания машиночитаемой зоны MRZ документа, а также бесконтактного чтения хранящихся в микросхеме групп данных, содержащих установочные сведения о владельце, его фотографию, отпечатки пальцев и электронную подпись.

Таким образом, технический результат достигается совокупностью отличительных признаков заявленного устройства, включающей:

- преимущественно вертикальное расположение оптического окна сканера со стороны задней панели корпуса и форму корпуса, позволяющую размещать и фиксировать многостраничные документы типа паспорта без дополнительных приспособлений;

- рабочую камеру блока сканирования в виде «рупора» - диффузора, который обеспечивает равномерное освещение сканируемых зон документа, как в видимом диапазоне, так и при использовании инфракрасной и ультрафиолетовой подсветок;

- компактную компоновку блоков устройства с доступом к аппаратным интерфейсам, позволяющую, при необходимости, расширять функциональность, добавляя сканер штрихкодов, внешние носители информации (в том числе защищенные, с элементами криптографии) и другие USB-устройства.

При использовании указанной совокупности признаков может быть изготовлено устройство, например, для сканирования паспортно-визовых документов, с габаритными размерами 20 см × 12 см × 14 см.

Кроме того, возможно выполнение блока электроники на базе одноплатного компьютера; использование компактного блока сильноточных литиевых батарей, обеспечивающих старт системы, бесперебойную работу и безаварийное выключение в случае отказа системы внешнего питания; использование 7-дюймового дисплея с емкостным сенсорным стеклом, для автономного адаптивного управления устройством и быстрой диагностики, а также ввода графической информации типа подписи; размещение RFID-антенны непосредственно на оптическом стекле, к которому прикладывается сканируемый документ, что повышает помехозащищенность радиоканала при обмене данными за счет сильного и устойчивого сигнала.

Блок электроники на базе одноплатного компьютера выполнен с возможностью управления параметрами используемых в устройстве источников света, которые в совокупности с конструктивным выполнением оптического блока и реализованными алгоритмами обработки изображений обеспечивают получение изображения сканируемых зон документа с хорошим качеством без бликов, а также позволяет считывать и проверять электронную информацию из встроенного в документ чипа. Считывание электронной информации производится с использованием технологии RFID (по NFC-каналу).

Для реализации предписанных функций использован одноплатный компьютер с интегрированными в него:

- модулем управления питанием и зарядом внешних аккумуляторов, а также Ethernet-контроллером;

- процессором A20, в архитектуру которого уже включен комплект интерфейсов периферийных устройств, в частности - LVDS-дисплея, каналов широтно-импульсной модуляции и устройств с шинами SPI, I2C, USB, USB-OTG, UART, GPIO;

- компактной карты памяти (микро-SD) в качестве энергонезависимого устройства хранения данных.

Устройство является надежным в работе, более удобным в сборке и эксплуатации.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, где на фигурах 1, 2 представлено схематичное изображение устройства для чтения документов с размещенным на его поверхности паспортом и без него, общий вид; на фигуре 3 представлено изображение устройства, вид сзади; на фигуре 4 представлено изображение основания устройства, общий вид; на фигуре 5 представлено изображение устройства, продольный разрез в вертикальной плоскости; на фигуре 6 - изображение устройства со снятым основанием, вид снизу; на фигуре 7 - устройство со снятой верхней и передней панелями; на фигурах 8 и 9 представлено изображение устройства, продольный разрез в вертикальной плоскости, включающее схему распространения излучения от ИК и УФ источников света, соответственно; на фигуре 10 изображена схема алгоритма работы блока сканирования (переключения между модулями подсветки и совмещения полученных изображений), на фигуре 11 - функциональная схема устройства для чтения документов.

Позициями на фигурах обозначены: 1 - корпус, 2 - основание корпуса, 3 - лицевая (верхняя панель) стенка корпуса, 4 - передняя панель (стенка) корпуса, 5 - задняя панель (стенка) корпуса, 6 - боковая панель (стенка) корпуса, 7 - сенсорный экран (дисплей), 8 - выступы-направляющие (ограничители) для размещения/позиционирования документа или его части (например, паспорта в обложке или без нее), 9 - блок сканирования (в виде диффузора), 10 - оптический сенсор (видеокамера) блока сканирования, 11 - боковые стенки камеры блока сканирования, 12 - верхняя стенка камеры блока сканирования, 13 - нижняя стенка камеры блока сканирования, 14 - передняя стенка камеры блока сканирования, 15 - оптически прозрачное стекло, расположенное со стороны задней панели корпуса в ее верхней части; 16 - модуль подсветки, 17 - блок электроники, 18 - основная плата блока электроники (одноплатный компьютер), 19 - дополнительная плата блока электроники (плата расширения) с модулем NFC, 20 - плата NFC, 21 - антенна платы NFC, 22 - блок аккумуляторов, 23 - профилированная планка для крепления элементов включения/выключения, разъемов коммуникационных интерфейсов и питания, 24 - сканер штрихкодов, 25 - разъем питания, 26 - разъем USB, 27 - разъем Ethernet, 28 - разъем mini USB, 29 - кнопка перезагрузки, 30 - кнопка включения, 31 - сканируемый документ, 32 - ИК-светодиод, 33 - границы ИК-излучения, 34 - излучение, формирующее блики, 35 -УФ-светодиод, 36 - границы УФ-излучения.

Осуществление изобретения

Перед подробным описанием вариантов осуществления изобретения следует понимать, что изобретение не ограничено в своем применении деталями конструкции и расположением компонентов, изложенными в настоящем описании или проиллюстрированными на чертежах. Если не указано иное, все технические и научные термины, используемые здесь, имеют то же значение, которое обычно понимается специалистом в области изобретения. Представленные примеры являются иллюстративными и не предназначены для ограничения объема притязаний. Настоящее техническое решение может подвергаться различным изменениям и модификациям, понятным специалисту на основе прочтения данного описания. Например, могут изменяться габариты устройства под формат сканируемых документов, набор элементов микроэлектроники. Кроме того, в устройство могут быть введены дополнительные элементы питания, элементы освещения, добавлен отсек со сканером отпечатка пальца, др.

Настоящее изобретение представляет собой усовершенствованное устройство для сканирования документов удостоверяющих личность, содержащих глянцевые и ламинированные поверхности.

Документы, удостоверяющие личность, например, паспорта, удостоверения личности, въездные пропуска, а также свидетельства о праве собственности, финансовые инструменты и т.п., часто присваиваются конкретному лицу с помощью персональных данных. Данные персонализации, часто представленные в виде печатных изображений, могут включать в себя фотографии, подписи, личную буквенно-цифровую информацию и штрихкоды, а также позволяют осуществлять электронную проверку того, что лицо, представляющее документ для проверки, является лицом, которому документ принадлежит. Такие документы могут содержать элементы радиочастотной идентификации (RFID), содержащие персональные данные о владельце документа.

Заявленное устройство обеспечивает оптическое и электронное сканирование документов, удостоверяющих личность. Устройство во всех вариантах реализации изобретения содержит оптический блок с цифровой видеокамерой, выполненный с возможностью захвата изображения сканируемого документа, удостоверяющего личность. Извлечение данных с нескольких носителей данных (включая двухмерный штрихкод и RFID-метку) позволяет персоналу службы безопасности проводить аутентификацию документов - процедуру проверки их подлинности, посредством сравнения данных из разных источников. Анализ и сравнение данных может проводиться на удаленных компьютерных устройствах. Кроме того, компьютерное устройство или пользователь могут визуально сравнить фотографию, полученную цифровой видеокамерой, с оцифрованным изображением, содержащимся в микросхеме документа, или отобразить более крупное изображение, чтобы сотрудники службы безопасности могли сравнить его с владельцем документа для проверки личности.

Заявленное устройство представляет собой универсальное устройство для считывания информации практически с любого типа идентификатора, содержит средства для считывания наиболее популярных вариантов машиночитаемых данных. С помощью считывателей закодированных знаков пользователи устройства, например, персонал службы безопасности, может легко извлекать данные из документов, удостоверяющих личность.

Согласно заявленному изобретению, устройство для чтения документов, удостоверяющих личность, включает корпус 1, содержащий сенсорный экран 7, и расположенные в корпусе блок сканирования 9 (оптический блок), блок электроники 17, блок аккумуляторов 22, разъемы для подключения периферийных устройств. Опционально устройство может быть дополнительно снабжено сканером штрихкодов 24, бесконтактным считывателем данных NFC 20 с антенной 21, сканером отпечатков пальцев, стилусом для росписи (не чертежах не показаны). Сенсорный экран 7 выполнен с возможностью отображения графической информации, функциональных кнопок и ожидания их нажатия, отображения выбора значения из нескольких, с возможностью проставления подписи с использованием стилуса (при необходимости). Пользовательский интерфейс реализован в двух режимах отображения информации: полноэкранном режиме и режиме работы с паспортом. В полноэкранном режиме отображения для размещения элементов интерфейса доступна вся область экрана. В режиме работы с паспортом необходимые элементы интерфейса расположены в нижней части сенсорного экрана, не закрытой паспортом (как показано на фиг.1).

Корпус 1 выполнен компактным, разделен условной поперечно расположенной вертикальной перегородкой на две зоны, одна из которых, большая по объему, предназначена для размещения блока сканирования 9 и блока электроники, при этом платы блока электроники 17 расположены под блоком сканирования 9; вторая, меньшая зона, представляет собой отсек для блока аккумуляторов 22.

В общем виде устройство может быть выполнено для установки на рабочем столе, при этом может содержать опорные конструкции для установки на полу или кронштейн для закрепления на стене здания.

Далее представлено более детальное описание возможных вариантов реализации заявленного устройства.

Корпус 1 устройства содержит основание 2, лицевую (или верхнюю) панель 3, переднюю панель 4, заднюю панель 5, боковую панель 6. Лицевая панель и передняя панель могут быть выполнены в виде одной съемной детали с возможностью обеспечения доступа к элементам устройства внутри корпуса. Основание 2 корпуса 1 также может быть выполнено съемным. В верхней панели 3 корпуса 1 смонтирован сенсорный экран (дисплей) 7. Верхняя панель 3 и задняя панель 5 корпуса 1 по существу выполняют роль установочных поверхностей для сканируемого документа, при этом верхняя панель выполнена наклонной - установлена под углом менее 90 градусов (предпочтительно - 70-80 градусов) по отношению к задней панели 5, и в одном из вариантов осуществления изобретения снабжена направляющими 8 для размещения или позиционирования документа или его части, например, одной страницы разворота паспорта в обложке или без нее. При этом сканирование производится другой страницы данного разворота паспорта, располагаемой со стороны задней панели 5 корпуса 1.

Направляющие расположены по краям верхней панели 3 ближе к задней панели 5 корпуса 1. При стандартном использовании устройства для сканирования, например, паспорта, одну страницу паспорта размещают на лицевой поверхности корпуса устройства между выступами-направляющими 8, вторая страница паспорта, которую необходимо отсканировать, располагают вертикально, прижимая к задней панели. Направляющие 8 способствуют правильному позиционированию сканируемого паспорта и могут иметь различные варианты реализации, например, в виде выступов. При этом использование в конструкции устройства направляющих не является обязательным. Функцию направляющих для правильного позиционирования паспорта в устройстве может выполнять ребро корпуса между его передней 4 и задней панелью 5, которое совпадает с переплетом паспорта при его размещении на опорной поверхности устройства.

Устройство может иметь различные габаритные размеры, которые позволяют его использовать для сканирования соответствующих документов. Заявленное устройство, сконфигурированное для сканирования паспорта, который состоит из множества листов, соединенных переплетом, в одном из вариантов реализации устройства выполнено со следующими габаритными размерами: длина - 20 см, ширина - 14 см, высота - 12 см. Паспорт включает страницу для чтения с альбомной ориентацией, которая содержит фотографию, строку символов, может содержать шрих-код и защитные метки (не обязательно). Паспорт 31 размещают несканируемой страницей на установочной панели 3, как показано на фиг.1, а сканируемую страницу прижимают к задней панели 5. Данное устройство может быть использовано и для сканирования других документов, имеющих формат страницы паспорта или менее.

Блок сканирования 9, содержит рабочую камеру и смонтированные в ней оптический сенсор 10, оптически прозрачное стекло 15, два модуля подсветки 16. Рабочая камера блока сканирования 9 выполнена в виде горизонтально ориентированной четырехгранной усеченной пирамиды, две из четырех боковых граней которой расположены по боковым панелям 6 корпуса 1 (или являются боковыми стенками 11 камеры блока сканирования 9), третья - со стороны лицевой панели 3 (или является верхней стенкой 12 камеры блока сканирования 9), четвертая - со стороны основания 2 корпуса 1 (или является нижней стенкой 13 камеры блока сканирования 9). Или другими словами, камера блока сканирования 9 представляет собой диффузор, содержащий две боковые стенки 11, верхнюю стенку 12, нижнюю стенку 13, и расположена в корпусе 1 с увеличением площади поперечного сечения по направлению к задней стенке, функцию которой в одном из вариантов осуществления изобретения выполняет оптически прозрачное стекло 15. Оптически прозрачное стекло 15 может также выполнять функцию задней панели 5 корпуса 1. Оптически прозрачное стекло также выполняет функцию защитного стекла, при этом обеспечивает прохождение световых волн ИК и УФ излучения внутри рабочей камеры от источников излучения для освещения листа документа удостоверяющего личность. При этом габариты оптически прозрачного стекла, как правило, определяются форматом сканируемых документов. Все стенки камеры блока сканирования могут быть выполнены из рассеивающего свет пластика белового цвета или другого материала, обеспечивающего равномерность цвета стенок для исключения отражения света, влияющего на качество получаемого сканированного изображения. Оптический сенсор 10 в одном из вариантов овеществления изобретения может быть реализован в виде цифровой видеокамеры, которая закреплена на передней стенке 14 рабочей камеры (или диффузора) и направлена на заднюю панель корпуса 1, при этом передняя стенка 14 снабжена соответствующим посадочным местом для видеокамеры. Оптический сенсор размещен на панели с возможностью захвата всей рабочей зоны сканирования на поверхности оптически прозрачного стекла. В предпочтительном варианте реализации изобретения оптический сенсор размещен в центральной части панели блока сканирования. Оптический сенсор и/или панель, на которой размещен оптический сенсор, и оптически прозрачное стекло могут быть расположены под углом 10-15 градусов относительно друг друга с обеспечением направления оптической оси в верхнюю часть оптически прозрачного стекла для «правильного» захвата страницы сканируемого документа. Оптический сенсор в одном из вариантов осуществления изобретения для сканирования паспорта расположен на расстоянии 10-12 см от оптически прозрачного стекла, обеспечивающем захват изображения всей рабочей зоны сканирования (страницы паспорта).

Модуль подсветки 16 может содержать источники света из различных диапазонов длин волн для освещения сканируемого документа или страницы паспорта, полученное изображение принимается видеокамерой 10. В одном из вариантов осуществления изобретения блок сканирования содержит два модуля подсветки, закрепленные на верхней стенке 11 камеры блока сканирования 9 с возможностью освещения «видимой» области оптически прозрачного стекла 15. При этом один модуль подсветки размещен с возможностью освещения одной половины рабочей зоны сканирования, другой модуль подсветки размещен с возможностью освещения второй половины данной зоны с обеспечением поочередного включения модулей, что обеспечивает получение в результате сканирования глянцевой страницы паспорта, на которой расположена наиболее значимая информация, качественного (без бликов) отсканированного изображения.

Каждый из модулей может представлять собой набор точечных источников света, расположенных линейно, симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через оптическую ось сенсора 10. В одном из вариантов выполнения изобретения источники видимого света расположены ближе к задней панели, как показано на Фиг.7, 8. Вариант выполнения блока сканирования с видимой и инфракрасной подсветкой отличается тем, что добавляется модуль, показанный на Фиг.8, в котором оптические оси светодиодов наклонены таким образом, чтобы конус излучения попадал на машиночитаемую зону документа. Светодиоды инфракрасного диапазона устанавливаются также на верхней плате (поверхности) диффузора. В третьем варианте добавлен блок ультрафиолетовых излучателей, расположенный, как показано на Фиг.9, на нижней части (панели) диффузора. Оптические оси ультрафиолетовых светодиодов также направлены под углом к поверхности диффузора, чтобы освещать документ и не захватывать зону блика в нижней части оптического стекла. При этом оптическая ось каждого источника света может быть расположена перпендикулярно поверхности их крепления или под определенным углом, исключающим появление бликов в сканируемой зоне документа. Предпочтительный вариант использования подсветок зависит от требуемой функциональности. Устройство, в котором верификация документа основана на проверке электронной подписи групп данных, считанных из встроенного в российский паспорт чипа, не требует наличия инфракрасной и ультрафиолетовых подсветок. При верификации документов иностранного производства, желательно наличие инфракрасной подсветки, поскольку в видимом диапазоне в машиночитаемой зоне могут находиться защитные светоотражающие элементы, затрудняющие оптическое распознавание текста. С помощью ультрафиолетовых светодиодов возможно проверить внешние защитные элементы документов, не использующие электронную подпись. В устройстве может быть использована комбинация источников белого света, инфракрасного излучения и ультрафиолетового излучения.

Таким образом, физика процесса при поочередном включении источников света заключается в том, что используя высокое быстродействие оптического сенсора и блока управления подсветкой, устройство за 2-3 секунды получает по очереди фрагменты изображения без бликов, которые потом объединяются в единое изображение, используемое для компьютерного распознавания информации на нем. Такая съемка допускает появление бликов в незначимых частях изображения, что позволяет не выносить источники света далеко за пределы диффузора, как это делается в большинстве устройств подобного рода, в том числе и в прототипе. Высокая яркость излучателей позволяет использовать короткую выдержку оптического сенсора и обеспечить необходимую скорость такой фрагментарной съемки, что в совокупности с высокой производительностью двухъядерного процессора ARM® Cortex®-A7A20, работающего на частоте 1 ГГц и имеющего графический сопроцессор ARM® Mali400MP2, позволяет быстро обработать фрагменты и получить полное изображение хорошего качества (с разрешением цветного изображения 1600 × 1200 ).

Алгоритм работы блока сканирования (переключения между модулями подсветки и совмещения полученных изображений) представлен на фиг.10 и состоит в последовательном выполнении следующих действий:

- инициализация оптического сенсора (перевод камеры в режим автофокусировки и автоматического определения экспозиции);

- включение подсветки левой стороны документа;

- выполнение тестовой съемки кадра;

- проверка диапазона яркостей пикселей изображения;

- коррекция яркости источника при помощи широтно-импульсной модуляции в случае, если автоподстройки экспозиции камеры недостаточно, для получения полного диапазона яркостей (изображение слишком темное, или слишком светлое);

- выполнение «чистовой» съемки кадра;

- выключение подсветки левой стороны документа;

- включение подсветки правой стороны документа;

- выполнение «чистовой» съемки кадра;

- выключение подсветки правой стороны документа;

- коррекция линейных искажений кадров, появляющихся из-за того, что плоскость документа не перпендикулярна оптической оси камеры (изображение прямоугольного документа имеет трапецеидальную форму);

- формирование единого изображения из двух половинок, путем замены каждого пикселя изображения на тот из двух половинок, который имеет наименьшую яркость (обрезание засветки от бликов).

Излучение от источников света отражается от стенок рабочей камеры блока сканирования 9 (диффузора) и далее падает через оптически прозрачное стекло 15 на сканируемый документ. Видеокамера регистрирует электромагнитное излучение, отраженное от сканируемого документа. Таким образом, видеокамера формирует изображение сканируемого документа, а устройство формирует цифровое представление изображений и/или соответствующей информации для аутентификации отсканированного документа. Негативное влияние внешнего света, попадаемого в блок сканирования и искажающего однородность генерируемого освещения, устраняется за счет: используемого размера оптически прозрачного стекла, соответствующего формату сканируемого документа, сужающего области внешнего света (свет практически полностью блокируется приложенным документом, например, паспортом); управления яркостью подсветки с использованием максимальной яркости, обеспечивающей уверенное распознавание текста на изображении; автоподстройки яркости изображения, выполняемой встроенным контроллером камеры.

Камера и источники света управляются процессором. Процессор может выбирать тип источника света и управлять интенсивностью источника света с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В блоке сканирования предпочтительно использованы светодиодные источники света, включая светодиодные источники инфракрасного, ультрафиолетового и видимого света. В одном из вариантов осуществления изобретения блок сканирования содержит два модуля подсветки, расположенные на противоположных сторонах верхней стенки рабочей камеры блока сканирования 9 и установленные на печатной плате (PCB). В первом варианте светодиоды установлены на печатной плате таким образом, чтобы электромагнитное излучение, испускаемое светодиодами, было направлено перпендикулярно стенке диффузора. В некоторых вариантах осуществления изобретения один или несколько светодиодов могут быть установлены под углом к плоскости печатной платы или к плоскости верхней боковой стенки камеры блока сканирования 9. Дополнительно или в качестве альтернативы печатная плата или ее часть могут располагаться под углом относительно стенок диффузора. Угол между одним или несколькими светодиодами и печатной платой, основанием и/или стенками может составлять, например, от нуля до 90 градусов. В общей сложности модуль подсветки 16 может включать от 10 до 40 светодиодов, установленных на печатной плате для освещения электромагнитным излучением с одинаковыми или разными диапазонами длин волн. В такой конфигурации при считывании страницы паспорта, покрытой ламинатом, возможно получение качественного изображения.

Блок электроники 17 расположен в корпусе под блоком сканирования 9 и включает основную плату 18 одноплатного компьютера, оснащенную элементами микроэлектроники с обеспечением возможности загрузки управляющих программ для реализации алгоритма работы устройства, обмена данными с периферией; дополнительную плату - плату расширения 19, предназначенную для расширения интерфейсов, с размещенными на ней кнопками управления питанием устройства, разъемами, модулями подсветки; разъемом для подключения NFC, при этом упомянутые платы блока электроники расположены под камерой блока сканирования. Блок электроники (функциональная схема приведена на Фиг.9) выполнен с возможностью управления интенсивностью источников света. Основная плата одноплатного компьютера и плата расширения в предпочтительном варианте осуществления изобретения расположены в одной горизонтальной плоскости.

Устройство и его блок электроники могут быть выполнены в соответствии со схемой, представленной на фиг.11.

Одноплатный компьютер в конкретном варианте реализации изобретения включает центральный процессор (ЦПУ) ARM A20; блок оперативной памяти SDRAM; контроллер питания и заряда аккумуляторов AXP209; блок преобразователей постоянного тока (DC-DC), питающего все компоненты схемы; Ethernet-контроллер KSZ9031RNXCC-TR; микро-SD карту с программным обеспечением, с которой производится также начальная загрузка процессора; внешние разъемы: GPIO, USB, USB-OTG. К одноплатному компьютеру подключен 7-дюймовый LVDS дисплей с сенсорным экраном. Сенсорный экран управляется по интерфейсу I2C, встроенному в ЦПУ. К USB-порту одноплатного компьютера подключен оптический сенсор (камера). К контроллеру питания подключен блок внешних аккумуляторов, который питает систему в отсутствие источников внешнего питания. К контроллеру питания подключается для работы также и внешний адаптер 5В 3А (на схеме не показан), который обеспечивает питание системы от сети 220В переменного тока и подзаряжает аккумуляторы.

Плата расширения в конкретном варианте реализации изобретения включает блок управления подсветкой на базе электронных ключей на полевых транзисторах (блок управляется через GPIO порты ЦПУ и через каналы широтно-импульсной модуляции, также интегрированные в ЦПУ); разъемы для подключения блоков подсветок (2 для видимого света, два для ультрафиолетовой подсветки, один для инфракрасной подсветки); модуль NFC на базе контроллера NXP PN512 (блок управляется ЦПУ по шине SPI, интегрированной в ЦПУ); разъем модуля NFC для подключения внешней антенны, расположенной на оптическом стекле; блок управляющих кнопок, соединенных с контроллером питания системы; разъем для опционального подключения сканера штрихкодов (на разъем выведена встроенная в ЦПУ шина UART и питание сканера 3.3В).

Элементы включения/выключения устройства, разъемы питания, кнопки перезагрузки устройства, разъемы коммуникационных интерфейсов: USB, MiniUSB, Ethernet, расположены в нижней части корпуса со стороны задней панели. При этом наиболее удобным является размещение упомянутых элементов в углублении, сформированном в планке, которая может быть выполнена заодно с основанием 2 корпуса 1. Перечисленные элементы в углублении имеют преимущественно линейное горизонтальное расположение.

Устройство также содержит блок аккумуляторов, расположенный в корпусе между передней панелью и стенкой камеры блока сканирования, на которой закреплен оптический сенсор. Блок аккумуляторов содержит сильноточные литиевые батареи, обеспечивающие автономную работу устройства в течение не менее 1 часа, старт системы, бесперебойную работу и безаварийное выключение в случае отказа системы внешнего питания.

В одном из вариантов осуществления изобретения устройство может быть выполнено с возможностью RFID идентификации. Технология радиочастотной идентификации (RFID) широко используется в различных отраслях. Система RFID включает в себя множество меток RFID, по меньшей мере, один считыватель RFID или систему обнаружения, имеющую антенну для связи с метками RFID, и вычислительное устройство для управления считывателем RFID. Считыватель RFID включает в себя передатчик, который может подавать энергию или информацию на метки, и приемник для приема идентификационной и другой информации от меток. Вычислительное устройство обрабатывает информацию, полученную считывателем RFID. Заявленное устройство для осуществления функции RFID идентификации может быть оснащено соответствующими средствами. Модуль NFC NXP PN512, используемый в системе для чтения данных из микросхем паспортов, поддерживает следующие варианты режимов RFID идентификации: ISO/IEC 14443A/MIFARE; FeliCa; ISO/IEC 14443B; NFCIP-1.

В одном из вариантов реализации изобретения устройство выполнено с возможностью передачи результатов сканирования (считывания) изображения посредством беспроводной связи на центральный компьютер или другой приемник (не показан). Такие результаты могут включать в себя время захвата изображения, время аутентификации стандартизированного документа, местонахождение устройства и др. или любую их комбинацию. Результаты анализа полученного изображения могут включать в себя аутентификационную информацию, указание на то, был ли данный стандартизированный документ аутентифицирован, идентификацию стандартизированного документа, параметры аутентификации или другие параметры устройства или любую их комбинацию. Для беспроводной связи устройство может содержать радиочастотный модуль (BlueTooth или WiFi) подключенный к одноплатному компьютеру по интерфейсу USB.

Работа устройства управляется при помощи программного обеспечения, установленного на управляющем компьютере. Модуль управления обеспечивает связь сканирующего устройства и управляющего компьютера, получает с управляющего компьютера команды и включает те или иные светодиоды, получает данные с видеокамеры и пр. Сканирование бланка документа, удостоверяющего личность, представляет собой получение изображения страницы документа в отраженном белом, ультрафиолетовом и инфракрасном свете. Проверка бланка документа осуществляется с помощью программного обеспечения, установленного на управляющем ПК на основе полученного от сканера изображения. Для запуска сканирования модуль управления направляет сигнал на включение или выключение той или иной подсветки. Далее формируется изображение сканируемого документа в различных схемах освещения с одновременным считыванием информации из идентификационных электронных микросхем. Полученное с камеры изображение анализируется в одноплатном компьютере.

Основные задачи, которые решаются при анализе полученных изображений:

- определение положения границ документа, для расчета поправочных коэффициентов аффинного преобразования трапецеидальной формы изображения документа в прямоугольную;

- определение диапазона яркостей пикселей изображения (расчет гистограммы яркости) для принятия решения о необходимости коррекции уровня освещения;

- распознавание символов и поля на изображении, необходимые для верификации документа (например, текст в машиночитаемой зоне, номер бланка, поля фотографии и подписи).

Две первые задачи являются типичными для обработки изображений, их решение может быть реализовано с помощью программного обеспечения, представленного в библиотеке с открытым исходным кодом OpenCV. Для распознавания графических объектов изображения может быть использовано программное обеспечение с открытым исходным кодом Tesseract.

Благодаря совместной работе программной и аппаратной части сканера, технологические процессы проверки документов осуществляются как в управляемом режиме, то есть с участием человека, так и в автоматизированном режиме, то есть без участия человека. В результате сканер может использоваться как отдельное настольное устройство, так и в составе информационных киосков, терминалов самообслуживания и пр.

Оптическое сканирование в заявленном устройстве, как было указано выше, может быть реализовано в трех режимах подсветки (инфракрасном, белом и ультрафиолетовом). Сразу после оптического сканирования начинается процесс распознавания документа по результатам сканирования, включающий распознавание MRZ строки и поиск области фотографии. Далее выполняется чтение данных из RFID-чипа (MRZ строки, фотографии, отпечатков пальцев), проверка прочитанных данных и выдача результатов чтения RFID-чипа. По завершении процесса верификации в окне программы выводится общий результат оптического сканирования и чтения RFID-чипа, содержащий информацию о личности из MRZ строки, фотографию, считанную из RFID-чипа и изображения документа, полученные в трех режимах подсветки. Справа от фотографии выводится заключение об успешности завершения верификации или о возникших при ее выполнении проблемах. При возникновении проблем при автоматической верификации или неуспешном ее завершении можно выполнить верификацию документа в расширенном (пошаговом) режиме, допускающем вмешательство оператора в процесс верификации. Запуск пошагового режима выполняется по нажатию соответствующей кнопки в окне программы на любом этапе выполнения автоматического режима при условии доступности данной кнопки.

Заявленное устройство характеризуется простотой его сборки, которая может быть реализована следующим образом.

К верхней панели пластиковыми перемычками крепят сенсорный дисплей, к дисплею подключают кабель для передачи LVDS-сигналов; боковые стенки устройства крепят винтами к верхней панели; на панель электроники винтами крепят вертикальные пластиковые стойки; к пластиковым стойкам винтами крепят платы электроники (одноплатный компьютер и плата расширения); к диффузору приклеивают блоки светодиодов ( используются фрагменты готовой светодиодной ленты); к диффузору (или вертикальной панели оптического сенсора) крепят саморезами камеру; диффузор с вертикальной панелью устанавливают в корпус устройства и крепят винтами к боковым стенкам. Если собирается вариант устройства с разборным диффузором, то сначала крепят верхнюю панель, затем устанавливают в пазы боковые стенки диффузора, которые фиксируют вертикальную панель оптического сенсора, а затем к боковым стенкам устройства крепят нижнюю панель. Панель аккумуляторов устанавливают в корпус и крепят винтами к боковым стенкам; сканер штрихкодов (если присутствует) крепят саморезами на посадочное место верхней панели, перед ним в пазы устанавливают пластиковое оптически прозрачное окно; плату электроники устанавливают в корпус и крепят винтами к боковым стенкам; стекло с антенной NFC устанавливают в пазы корпуса. Используют кабельное соединение компонентов: а) антенну NFC подключают гибким шлейфом к переходной плате; б) аккумуляторы соединяют двужильным проводом с аккумуляторным разъемом одноплатного компьютера; в) к разъему LVDS одноплатного компьютера подключают шлейф дисплея; г) плату расширения соединяют шлейфом с разъемом GPIO одноплатного компьютера; д) камеру соединяют с USB-портом на плате расширения; е) провода питания блоков светодиодов соединяют с разъемами на плате расширения. Далее в одноплатный компьютер устанавливают микро-SD карту с программным обеспечением; основание устройства крепят винтами к боковым панелям. Устройство готово к работе. Время полной зарядки аккумуляторов от внешнего адаптера составляет около 6 часов.

Пример осуществления изобретения.

Было изготовлено устройство для чтения паспортов с отпечатками пальцев на базе модификации семейства одноплатных компьютеров на базе процессора ARM Alwinner A20 (типа Cubieboard2, Olimex Lime2, Raspberry Pi2). Устройство выполнено весом 1 кг с габаритами (мм) 203 х 143 х 118 мм (Д х Ш х В), 7-ми дюймовым сенсорным дисплеем с разрешением 1024х600 пикселей и питанием от сетевого адаптера 5В 3А (220 В), кнопками включения и перезагрузки, разъемами питания и коммуникационных интерфейсов: USB, MiniUSB, Ethernet. Со стороны задней панели закреплено оптически прозрачное стекло размером 125 х 85 мм для чтения машиночитаемой зоны. Устройство выполнено с возможностью отображения на сенсорном дисплее графической информации.

В устройстве использована плата одноплатного компьютера - основная плата устройства, которая отвечает за процесс загрузки устройства и обмен данными с периферией, со следующими техническими характеристиками: процессор: Allwinner A20, 1 Ггц, 2 ядра, ARM Cortex-A7; оперативная память: 1 Гб; MicroSD 32GB; интерфейсы: USB, Ethernet, SPI, I2C, RGB, LVDS, HDMI; ОС Linux.

В устройстве использована плата расширения интерфейсов для одноплатного компьютера - дополнительная (или вспомогательная) плата устройства, на которую вынесены кнопки управлением питанием устройства «Power» и «Reset», разъем MiniUSB; управление модулями подсветки; разъем для подключения антенны NFC.

В устройстве использован оптический сенсор Sony IMX179, 8 мП два модуля подсветки, которые включали по пять светодиодов LTW-2835AZL50, расположенных на наружной поверхности диффузора, как показано на Фиг.7. Ориентация максимума излучения диодов была перпендикулярной к поверхности диффузора. Использовался интеллектуальный алгоритм взаимодействия подсветки и оптического сенсора, схему работы которого иллюстрирует фиг 8. Такой алгоритм обеспечивал отсечку бликов на странице паспорта. Программное управление яркостью подсветки было синхронизировано с процессом съемки.

В устройстве использован блок аккумуляторов емкостью от 4500 до 6500 мАч, обеспечивающий автономную работу устройства в течение 1 часа. В индикации устройства отображался его процент заряда и наличие питания.

Устройство также было оснащено платой NFC с антенной, предназначенной для бесконтактного чтения хранящихся в микросхеме паспорта групп данных. В плате использована микросхема NFC NXP PN512, реализованы алгоритмы обмена данными как Basic Access Control, так и Extended Access Control. Антенна NFC закреплена на оптически прозрачном стекле устройства.

В устройстве был использован сканер штрихкодов (внутренний) производства NewLand, с помощью которого обеспечивалось считывание штрихкодов как линейных, так и двумерных; считыватель отпечатков пальцев (внешний) производства BIOSMART (Россия), с помощью которого производилось сканирование отпечатка пальцев человека и сравнение полученных данных с сохраненными значениями в микросхеме паспорта.

Открытый программный интерфейс (API) обеспечивал возможность интеграции устройства с другими информационными системами.

Устройство было реализовано в двух вариантах - с поддержкой беспроводных протоколов связи Wifi и Bluetooth дополнительными USB-модулями и без такой поддержки, и реализацией функции RFID. Возможность подключения по сети Ethernet позволяло устанавливать устройство в любой точке подключения к локальной сети для совместной работы в информационной системе. Наличие сенсорного дисплея обеспечивало возможность использования устройства в качестве самостоятельного автономного устройства («миникиоск»), а также быструю диагностику и настройку устройства в интерактивном режиме. Наличие встроенного аккумулятора обеспечивало защиту устройства от перебоев в электропитании.

Достижения заявленного технического результата (улучшение качества получаемого изображения) достигалось отсечкой частей изображения с бликами с последующей склейкой частей без бликов (или с использованием алгоритма выбора пикселя с минимальной яркостью, описанного выше).

Таким образом, устройство для чтения документов в различных вариантах его осуществления может иметь отличающийся набор функций, обеспечивающий помимо оптического сканирования, распознавание машиночитаемой зоны (MRZ) документа, бесконтактное чтение хранящихся в микросхеме групп данных, содержащих установочные сведения о владельце, его фотографию, отпечатки пальцев и электронную подпись, и т.д. Для реализации предписанных функций устройство опционально может быть оснащено сканером штрихкодов, сканером отпечатка пальца, стилусом для росписи и др.

Конструкция устройства позволяет использовать его автономно, например, в качестве терминала проверки документов в аэропорту. При наличии дополнительного модуля сканирования отпечатков пальцев возможна дополнительная биометрическая верификация (сохраненные в микросхеме паспорта отпечатки сверяются с отсканированными отпечатками владельца), а также проверка активации и электронной подписи документа. Благодаря компактным размерам устройство может использоваться как паспортный считыватель в составе автоматизированного рабочего места, автоматизированного комплекса, или может быть частью информационной системы, обеспечивающей чтение и обработку данных документов, удостоверяющих личность. В этом случае результаты сканирования могут быть переданы в информационную систему, а само устройство может управляться удаленно. Подключение устройства к автоматизированному рабочему месту (АРМ) оператора может осуществляется по локальной сети и через USB-интерфейс. В таком варианте устройство может использоваться в пунктах пропуска через границу, многофункциональных центрах обслуживания, банках, бюро пропусков - везде, где требуется автоматическое чтение документов, удостоверяющих личность.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается устройства для оптического чтения документов. Устройство включает расположенные в корпусе блок электроники, блок аккумуляторов, блок сканирования, содержащий оптический сенсор, и по меньшей мере один модуль подсветки. Корпус выполнен с оптически прозрачной областью сканирования и снабжен сенсорным экраном. Область сканирования расположена со стороны задней панели корпуса, блок сканирования содержит рабочую камеру, расширяющуюся в направлении оптически прозрачной области сканирования. Оптический сенсор расположен в рабочей камере напротив оптически прозрачной области сканирования. Модуль подсветки закреплен на верхней стенке рабочей камеры и содержит источники света, расположенные с противоположных сторон относительно вертикальной плоскости симметрии рабочей камеры. Блок электроники расположен в нижней части корпуса и выполнен с возможностью управления модулем подсветки. Технический результат заключается в повышении качества изображения и обеспечении возможности чтения документов с глянцевой поверхностью. 30 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство для оптического чтения документов, включающее

расположенные в корпусе блок электроники, блок аккумуляторов, блок сканирования, содержащий оптический сенсор, и, по меньшей мере, один модуль подсветки, при этом корпус выполнен с оптически прозрачной областью сканирования, содержит основание, переднюю, заднюю и боковые панели, наклонную верхнюю панель, снабженную сенсорным экраном;

отличающееся тем, что

оптически прозрачная область сканирования расположена со стороны задней панели корпуса, блок сканирования содержит рабочую камеру, расширяющуюся в направлении оптически прозрачной области сканирования, оптический сенсор расположен в рабочей камере напротив оптически прозрачной области сканирования, модуль подсветки закреплен на верхней стенке рабочей камеры и содержит источники света, расположенные с противоположных сторон относительно вертикальной плоскости симметрии рабочей камеры, блок электроники расположен в нижней части корпуса, преимущественно под рабочей камерой блока сканирования, и выполнен с возможностью управления модулем подсветки, а блок аккумуляторов расположен в корпусе между ее передней панелью и рабочей камерой блока сканирования.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что блок электроники выполнен с возможностью управления интенсивностью источников света.

3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что блок электроники выполнен с возможностью совмещения полученных от оптического сенсора не засвеченных частей изображения.

4. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что блок электроники включает основную плату одноплатного компьютера, выполненную с обеспечением возможности загрузки управляющих программ для реализации алгоритма работы устройства, обмена данными с периферией; и дополнительную плату - плату расширения, предназначенную для расширения интерфейсов, содержащую разъемы и модули управления подсветкой и питанием, при этом упомянутые платы блока электроники расположены под рабочей камерой блока сканирования.

5. Устройство по п.4, характеризующееся тем, что основная плата одноплатного компьютера и плата расширения расположены в одной горизонтальной плоскости.

6. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что оптически прозрачная область сканирования корпуса выполнена в виде оптически прозрачного стекла, расположенного вертикально или с отклонением от вертикального положения не более чем на 10 градусов.

7. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что модуль подсветки содержит, по меньшей мере, две группы источников света, при этом одна группа источников света размещена с возможностью освещения одной половины области сканирования, другая группа – с возможностью освещения второй половины области сканирования, и выполнен с обеспечением поочередного включения групп источников света.

8. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что группы источников света модуля подсветки расположены симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии рабочей камеры, при этом источники света в группе ориентированы линейно параллельно боковым стенкам корпуса.

9. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что источники света в каждой группе расположены с возможностью освещения области сканирования и получением изображения сканируемого документа без бликов, по меньшей мере, на половине его поверхности.

10. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что модуль подсветки и оптический сенсор выполнены с возможностью синхронной работы.

11. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что рабочая камера блока сканирования выполнена в виде горизонтально ориентированной четырехгранной усеченной пирамиды, две из четырех боковых граней которой расположены по боковым панелям корпуса, третья – со стороны лицевой панели, четвертая – со стороны основания корпуса, при этом оптически прозрачная область сканирования расположена со стороны большего основания пирамиды в его верхней части, а оптический сенсор закреплен на кронштейне или планке со стороны меньшего основания пирамиды.

12. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что рабочая камера блока сканирования выполнена из материала, содержащего светорассеивающие элементы, характеризующегося коэффициентом пропускания света от 20 до 50%.

13. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что оптический сенсор содержит одну цифровую видеокамеру.

14. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что оптический сенсор содержит две цифровые видеокамеры, расположенные в корпусе на горизонтально ориентированной оси, расположенной параллельно оптически прозрачной области сканирования.

15. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что плоскость крепления оптического сенсора и плоскость размещения области сканирования расположены под углом 10-15 градусов с обеспечением направления оптической оси оптического сенсора в верхнюю часть области сканирования.

16. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что оптический сенсор расположен от области сканирования на расстоянии, обеспечивающем захват всей поверхности упомянутой области сканирования.

17. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что сенсорный дисплей выполнен с емкостным стеклом, характеризующимся частотой считывания касаний не ниже 70 Гц.

18. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что сенсорный дисплей выполнен с возможностью отображения графической информации и элементов графического интерфейса, а также регистрации их касания и графического ввода подписи с использованием стилуса или без него.

19. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что использован 7-дюймовый сенсорный дисплей.

20. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что блок аккумуляторов выполнен с обеспечением автономной работы устройства в течение не менее 1 часа.

21. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что верхняя панель корпуса снабжена боковыми выступами-направляющими для размещения/позиционирования документа или его части.

22. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что основание корпуса выполнено съемным с возможностью обеспечения доступа к элементам устройства, расположенным внутри корпуса.

23. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что верхняя и передняя панели корпуса выполнены в виде одной детали и образуют крышку устройства.

24. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что угол наклона верхней панели корпуса к его задней панели составляет менее 80 град.

25. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что корпус снабжен адаптером с окном для документа, выполненным с возможностью крепления на задней панели корпуса с размещением окна для документа в области сканирования.

26. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что задняя панель корпуса выполнена с углублением в нижней части для крепления элементов включения/выключения, разъемов коммуникационных интерфейсов и питания с преимущественно их линейным расположением.

27. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что содержит сканер штрихкодов, предназначенный для считывания линейных и двумерных штрихкодов и размещенный со стороны передней панели корпуса.

28. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что содержит сканер отпечатка пальца, подключенный через разъем USB, выполненный с возможностью сравнения полученных данных с сохраненными значениями в микросхеме документа.

29. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что содержит стилус для росписи, закрепленный на передней панели корпуса.

30. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что содержит модуль NFC, предназначенный для бесконтактного чтения хранящихся в микросхеме сканируемых документов групп данных, расположенный на плате расширения и снабженный антенной, закрепленной на задней панели корпуса.

31. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что документом является паспорт, содержащий зону MRZ, при этом блок электроники выполнен с возможностью сканирования страницы паспорта и распознавания машиночитаемой зоны MRZ документа, а также бесконтактного чтения хранящихся в микросхеме групп данных, содержащих установочные сведения о владельце, его фотографию, отпечатки пальцев и электронную подпись.