Способ получения изображения прокатанного отпечатка пальца Российский патент 2025 года по МПК G06V40/13 G06T7/11 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области биометрии, точнее к дактилоскопии, а именно к способам взятия отпечатков пальцев.

Термины и определения

Для целей настоящего описания приведенные термины используются в указанных ниже значениях.

Термин "контактный" означает поверхность, деталь или устройство, предназначенные для непосредственного контакта, соприкосновения с той или иной частью пальца в процессе получения отпечатка.

Термин "плоский сенсор" означает устройство в форме объемного прибора или плоской многослойной конструкции, снабженное контактной плоскостью, способной воспринимать дактилоскопический рисунок прижатого к ней участка пальца и преобразовывать указанный рисунок в электрический сигнал. Известны дактилоскопические плоские сенсоры в виде чипа, или в виде пленки на твердой плоской опоре, или в виде оптической системы с прозрачной призмой. Дактилоскопический сенсор того или иного принципа действия, заключенный в отдельный корпус или установленный в общий корпус с другим устройством, называют дактилоскопическим сканером.

Термин "продольная ось сенсора" означает ось симметрии контактной области сенсора, вдоль которой прикладывают палец при прокатке. Продольная ось сенсора лежит в плоскости контактной поверхности.

Термин "поперечное направление" означает направление, перпендикулярное продольной оси сенсора и параллельное плоскости контактной поверхности.

Термин "прижим" означает контактную часть, деталь прижимного устройства, которая касается пальца непосредственно перед прокаткой и в процессе прокатки.

Термин "прокатка" означает известный процесс получения прокатанного отпечатка пальца путем прокатывания пальца по контактной поверхности плоского сенсора или по бумаге.

Термин "обкатка" означает предлагаемый процесс получения прокатанного отпечатка пальца путем механизированного обкатывания пальца контактной поверхностью плоского сенсора.

Термин "привод" означает совокупность двигателя, трансмиссии и системы управления, предназначенную для управляемого перемещения подвижного узла устройства.

Термин "программа" означает прикладное программное обеспечение для управления дактилоскопическим сканером, а в варианте автоматического выполнения заявленного способа - еще и для управления приводами подвижных узлов устройства обкатки.

Уровень техники

Наиболее информативной разновидностью отпечатков пальцев является прокатанный отпечаток, получаемый путем прокатывания пальца по плоскости бумаги или по контактной плоскости дактилоскопического сенсора, такой как, например, воспринимающая грань оптической призмы дактилоскопического сканера. Технология получения прокатанных отпечатков на дактилоскопических сканерах, в том числе и способы соединения считываемых последовательно фрагментов узора в целый отпечаток известны и раскрыты, в частности, в патентных публикациях US 5748766 A, RU 2051415 C1, WO 01/77997 А1.

Прокатанные отпечатки используют для составления дактилокарт, их хранят и сравнивают в поисковых дактилоскопических системах.

Для менее сложных дактилоскопических систем бывает достаточно оттиска пальца, получить который значительно проще, чем прокатанный отпечаток. Проще и техническое устройство тех дактилоскопических сканеров, назначение которых ограничено взятием оттисков. Недостатком оттиска является малая часть отображенного узора, что ограничивает его применение, в основном, биометрическими замками и датчиками для авторизации в электронных устройствах. Известен способ получения отпечатка, схожего с оттиском по размерам, путем протягивания пальца по линейному сенсору, с последующей сборкой изображения из считанных строк. Протяжной отпечаток, по сравнению с оттиском, имеет более низкое качество изображения. Кроме того, если сенсор контактный, то неизбежны деформации узора из-за сдвига кожи во время сканирования. По указанным причинам, оттиски и протяжные отпечатки не могут быть заменой прокатанным отпечаткам пальцев для целей дактилоскопии.

Для поисковой системы требуется как высокое качество отпечатка, так и его полнота, поскольку следы на месте преступления могут быть оставлены любой частью пальца. Чем полнее прокатанный отпечаток, тем выше результативность дактилоскопического учета. Палец должен быть прокатан "от ногтя до ногтя" и с соблюдением многих других требований. Стабильно получать правильно прокатанные отпечатки может только тренированный и опытный оператор.

На отпечатках, получаемых прокаткой, нередки следующие дефекты: неполное отображение папиллярного узора, особенно в латеральных зонах из-за неполного поворота пальца; неравномерная плотность отпечатка из-за переменного давления пальца на сенсор; смаз отпечатка из-за несогласованности вращения с перемещением.

Наличие дефектов снижает идентификационное качество отпечатка, поэтому избавление от дефектов способно повысить эффективность использования дактилоскопии, в частности, увеличить количество идентификаций следов с мест преступлений. В идеале, на отпечатке должен быть воспроизведен весь дактилоскопический узор ногтевой фаланги пальца 1 (см. фиг. 1). В этом случае становится возможна идентификация следа, оставленного любой зоной фаланги.

На практике, прокаткой удается получить отпечаток, содержащий базисную зону 2 вместе с флексорной складкой 3, центральную зону 4, частично латеральные зоны 5 и 6, и частично дистальную зону 7.

След небольшого размера, в котором отобразилась только часть узора (например, край латеральной зоны), не отобразившаяся на прокатанном отпечатке, невозможно идентифицировать.

Потребность в полноте отпечатков и их высоком качестве вынуждает разрабатывать новые технические устройства с целью облегчить процесс взятия отпечатков и снизить количество дефектов.

Известны способы получения дактилоскопического рисунка способом бесконтактного фотографирования, но они пока не настолько совершенны, чтобы заменить способ прокатывания. Кроме того, фотоизображение поверхности пальца сильно отличается от дактилоскопического изображения, получаемого контактным способом, поэтому их трудно сравнивать между собой, что делает нецелесообразным одновременное использование разных типов изображений в одном биометрическом процессе.

Известен также способ, раскрытый в патенте US 10699097, в котором палец оборачивают гибким сенсором и считывают весь отпечаток полностью. Недостатком такого способа является низкое качество изображения, по причине разного давления сенсора на разные участки пальца. Данный способ содержит неразрешенное противоречие: слишком жесткий сенсор сгибается с продольными заломами, что привносит на отпечаток полосы вдоль пальца, которые можно увидеть на представленном в публикации изображении полученного отпечатка. Слишком мягкий сенсор отображает поддерживающие сенсор рычаги, что дает полосы поперек пальца; их тоже можно увидеть на указанном изображении. По-видимому, и ресурс у такого сенсора будет невелик из-за повторных деформаций при каждом сканировании.

Признаки аналога US 10699097, совпадающие или схожие с признаками заявленного изобретения:

- способ получения изображения, схожего по степени полноты с изображением прокатанного отпечатка пальца;

- способ включает прижатие пальца к сенсору контактного дактилоскопического сканера;

- способ включает обработку электрического сигнала с сенсора;

- способ включает запись изображения в запоминающее устройство. Еще в одном известном способе, раскрытом в патентной заявке US 5818956 А, палец помещают внутрь вогнутого прозрачного элемента, и затем делают видеосъемку отпечатка камерой, движущейся вокруг прозрачного элемента. Недостатком способа является неполный отпечаток, поскольку латеральные зоны не прилегают к сенсору, во всяком случае, одновременно. Другим недостатком является пониженное давление кожи на сенсор из-за увеличенной одновременно прижимаемой площади кожи, недостаточное для хорошего качества отпечатка. Еще одним недостатком вогнутого сенсора является зависимость качества получаемых отпечатков от размеров и формы пальца.

Признаки аналога US 5818956 А, совпадающие или схожие с признаками заявленного изобретения:

- способ получения изображения, по степени полноты большего, чем оттиск, но меньшего, чем прокатанный отпечаток пальца;

- способ включает прижатие пальца к сенсору контактного дактилоскопического сканера, но сенсор не плоский, а вогнутый;

- вокруг пальца поворачивают не контактную плоскость, а бесконтактный фотоприемник;

- способ включает обработку электрического сигнала с сенсора;

- способ включает запись изображения в запоминающее устройство.

В еще одной заявке US 5748766 А подробно раскрыта технология прокатки пальца на дактилоскопическом сканере с плоским сенсором. В процессе участвуют оператор, и лицо, у которого берут отпечатки пальцев (далее - дактилоскопируемый).

Чтобы прокатать палец, оператор одной рукой удерживает кисть руки дактилоскопируемого и задает ей начальный угол поворота. Пальцами второй руки оператор прижимает палец к сенсору и старается поддержать усилие прижатия постоянным. Прокатка заключается в повороте кисти руки вокруг продольной оси пальца одновременно с перемещением пальца в поперечном направлении, с равномерным нажимом. Полная прокатка требует поворота пальца на 180 градусов. В процессе палец должен последовательно коснуться контактной плоскости разными зонами, чтобы сканер захватил по возможности наиболее полный отпечаток папиллярного узора ногтевой фаланги.

Признаки аналога US 5748766 А, совпадающие с признаками заявленного изобретения:

- способ получения изображения прокатанного отпечатка пальца;

- способ включает прижатие пальца к сенсору контактного дактилоскопического сканера;

- сенсор сканера плоский;

- способ включает обработку электрического сигнала с сенсора;

- способ включает запись изображения в запоминающее устройство.

Известный способ не позволяет стабильно получать полный прокатанный отпечаток по причине необходимости поворачивать для этого руку в некомфортное положение. Автоматизировать известный способ не удается по причине практической невозможности корректной самостоятельной прокатки типичного дактилоскопируемого.

Проблема известного способа прокатки заключается в необходимости получать качественное изображение прокатанного отпечатка, с полным отображением латеральных зон дактилоскопического узора. Этому мешает дактилоскопируемый, который инстинктивно вмешивается в сложное движение, организуемое оператором. Вмешательство может выражаться в закрепощении мышц руки, в попытке помочь прокатке, в попытке помешать прокатке или в стремлении избежать дискомфорта во время принудительного поворота кисти руки на 90 градусов. Когда движениями одного пальца управляют одновременно два человека, движения трудно согласовать, и это ухудшает качество отпечатка.

Данная проблема проявляется как при прокатке окрашенного пальца по бумажному бланку, так и при бескрасковой прокатке с применением дактилоскопического сенсора.

Шаг в направлении решения указанной проблемы описан в патентной публикации JP 4552197 В2 (заявка JP 2007048116 А). Раскрыто устройство с плоским сенсором в форме панели для получения прокатанных отпечатков пальцев. Панель установлена с возможностью поворачиваться относительно оси, которая расположена ниже области прокатки (вариант 2 устройства) или сбоку от нее (вариант 3 устройства).

В указанной публикации также раскрыты соответствующие вариантам устройства варианты способов получения отпечатков. Упомянуто правило прокатывать палец по сенсору в одном из двух направлений, в своем для каждой руки (пальцы правой руки - слева направо, пальцы левой руки - справа налево).

Данное правило позволяет уменьшить неудобства, испытываемые дактилоскопируемым при прокатывании пальца по горизонтальной плоскости. В дактилоскопической практике оно было известно в формулировке "из неудобного положения - в удобное" еще до появления дактилоскопических сканеров и использовалось при изготовлении бумажных дактилокарт. Существование такого правила подтверждает неудобство, испытываемое в процессе прокатки любым дактилоскопируемым. Помимо людей с нормальной физиологией, приходится дактилоскопировать и людей, у которых подвижность в суставах ограничена за счет болевых синдромов или контрактур. Для них поворот кисти на достаточный для прокатки угол может быть мучителен, а иногда и вовсе невозможен.

В описании JP 4552197 В2 отмечено, что получение прокатанного отпечатка требует навыка вращения и перемещения пальца по сенсору. Это замечание, в большей или меньшей мере, также справедливо и для всех предложенных в JP 4552197 В2 способов получения отпечатка.

Необходимо добавить, что вращение и перемещение должны происходить одновременно, в должной пропорции и при условии поддержания должного давления пальца на сенсор, без создания в пальце напряжений сдвига в месте контакта. Для этого палец в каждый момент прокатки или обкатки должен давить всегда перпендикулярно поверхности сенсора. Какими техническими средствами или способом это можно обеспечить, в JP 4552197 В2 не раскрыто.

Использование устройств по патенту JP 4552197 В2, по сравнению с прокаткой по горизонтальной поверхности, осложняется тем, что для установления контакта пальца с сенсором, дактилоскопируемому нужно прижать палец к наклоненной плоскости куда-то вбок, а по мере поворота плоскости сенсора требуется вслед за ней менять и направление прижатия, при этом воздерживаясь от вращения пальца. В этом случае от неподготовленного пользователя следует ожидать неравномерного давления на сенсор и как следствие, больший процент брака и повторных попыток получить отпечаток.

Также не раскрыта предельная величина угла, на которую предлагается поворачивать сенсор для получения полного отпечатка. Если полагаться на фигуры в патенте JP 4552197 В2, то углы поворота сенсора заключены в диапазоне от -45 градусов до +45 градусов, что заведомо недостаточно для получения папиллярного рисунка внешних краев латеральных зон. Нет оснований предполагать, что поворотный сенсор без поддержки пальца оператором или прижимным устройством позволит стабильно получать прокатанный отпечаток путем поворота сенсора на углы от -90 градусов до +90 градусов. Данный известный способ не обеспечивает полной ширины прокатанного отпечатка.

То есть, проблема "получать прокатанные изображения отпечатков пальцев с хорошим качеством изображения, независимо от опыта и навыков пользователя", указанная в JP 4552197 B2, раскрытыми в нем устройствами не решена.

Таким образом, недостатком аналога JP 4552197 B2 является необходимость инструктировать пользователя о порядке действий во время прокатки, о силе прижатия пальца и изменении направления этой силы, контролировать качество полученных отпечатков и исправлять недостатки изображений повторным взятием отпечатков. Устройства, не поддерживающие стабильного качества получаемых отпечатков, не могут обеспечить должной пропускной способности для пунктов дактилоскопирования с большим потоком дактилоскопируемых лиц.

Патент JP4552197B2 является ближайшим аналогом заявленного изобретения и принят за прототип.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема заключается в необходимости получать качественное изображение прокатанного отпечатка, с полным отображением латеральных зон дактилоскопического узора. Этому мешает дактилоскопируемый, который инстинктивно вмешивается в сложное движение, задаваемое движущимся сенсором. Вмешательство может выражаться в закрепощении мышц руки, в попытке помочь прокатке, в попытке помешать прокатке или в стремлении избежать дискомфорта.

Технический результат заключается в увеличении полноты прокатанного изображения отпечатка пальца.

Технический результат обеспечивается совокупностью следующих существенных признаков:

1. Способ предназначен для получения изображения прокатанного отпечатка пальца.

2. Способ включает прижатие пальца к сенсору контактного дактилоскопического сканера.

3. Сенсор сканера плоский.

4. Способ включает обработку электрического сигнала с сенсора.

5. Способ включает запись изображения в запоминающее устройство.

6. Контактную плоскость сенсора поворачивают вокруг прижатого к ней пальца так, что сенсор последовательно вступает в контакт с латеральной, центральной и другой латеральной частями ногтевой фаланги пальца.

7. На палец воздействуют прижимным устройством для улучшения контакта пальца с сенсором.

8. В процессе поворота сенсора перемещают прижим и сенсор в направлениях, параллельных контактной плоскости сенсора, в противоположные стороны, синхронно и на равную величину.

Проблема получения полного прокатанного отпечатка с хорошим качеством изображения решается тем, что задачу поддержания правильного контакта пальца с сенсором перекладывают с пользователя на автоматизированное устройство. Для этого палец, в процессе обкатки его сенсором, смещаемым в плоскости контактной поверхности сенсора, удерживают в контакте с сенсором прижимным устройством, которое смещает прижим в направлении, противоположном смещению сенсора, синхронно и на ту же величину. При этом от пользователя не требуется никакого участия, кроме как положить палец, дождаться сигнала об окончании обкатки и убрать палец. Это позволяет сделать процесс взятия прокатанного отпечатка пальца автоматическим и не требующим участия оператора.

От прототипа предлагаемый способ отличается следующими признаками из перечисленных выше:

1. Контактную плоскость сенсора поворачивают вокруг прижатого к ней пальца.

2. На палец воздействуют прижимным устройством для улучшения контакта пальца с сенсором.

3. В процессе поворота сенсора перемещают прижим и сенсор в направлениях, параллельных контактной плоскости сенсора, в противоположные стороны, синхронно и на равную величину.

Существенные признаки на технический результат влияют следующим образом:

Прокатанное изображение наиболее информативно, так как оно отображает максимально возможную площадь папиллярного узора ногтевой фаланги пальца. Кроме того, именно прокатанные отпечатки пальцев необходимы для составления дактилокарт.

Контактный способ получения отпечатков дает качество узора, пока недостижимое для других способов, и к тому же использует способ следообразования, максимально близкий к процессу оставления следов пальцев на предметах в местах происшествий.

Плоский сенсор обеспечивает постоянные и не зависящие от позиционирования пальца условия следообразования. Известные из уровня техники искривленные (неплоские) сенсоры не обеспечивают постоянства условий контакта кожи с сенсором, что меняет давление в зоне контакта и может вносить дополнительные деформации в рисунок папиллярных линий.

При одинаковом усилии прижатия пальца, площадь пятна контакта пальца с вогнутым сенсором больше, чем с плоским, а давление кожи на сенсор меньше. Кроме того, давление отличается в разных участках пятна контакта. Изображение дактилоскопического рисунка получается более бледным, участки с сухой кожей и фрагменты папиллярных линий отображаются слабо.

При одинаковом усилии прижатия пальца, площадь пятна контакта пальца с выпуклым сенсором меньше, чем с плоским, а давление кожи на сенсор больше. Отображаемый участок кожи при прокатке на выпуклом сенсоре сокращается, поскольку при максимальном повороте пальца отображается не вся латеральная зона фаланги.

Полная прокатка на выпуклом сенсоре потребовала бы увеличения угла поворота пальца относительно сенсора, что для многих людей превышает их физическую возможность. Кроме того, возможна излишняя деформация рисунка папиллярных линий.

Поворот сенсора вокруг пальца избавляет от необходимости поворачивать сам палец, и это позволяет увеличить угол поворота до величин, с запасом обеспечивающих полное воспроизведение отпечатка.

При обкатке сенсором пальца отображаются все те же зоны узора, что и при прокатке пальца по бумаге или по сенсору: базисная, центральная, частично дистальная и обе латеральные. Упомянутая в формуле последовательность считывания различных зон папиллярного узора не является исключительным перечнем отображаемых зон, а приведена лишь для указания направления вращательного движения сенсора. В отличие от прокатки, обкатка позволяет получить полное отображение латеральных зон, поскольку подвижность кисти не требуется, а механическими средствами можно поворачивать сенсор на любой требуемый угол, вплоть до полного оборота. Для полного отображения достаточно поворотов на плюс 90 градусов и минус 90 градусов от центра подушечки пальца. Для достижения технического результата достаточно поворачивать только сенсор. Того же результата можно достичь, поворачивая сканер целиком.

Поворот сенсора осуществляют с помощью механического поворотного устройства, задающего движение сенсора таким образом, что пятно контакта сенсора с пальцем описывает половину окружности вокруг продольной оси пальца. Хотя палец и не вполне цилиндрический, форма сечения его в районе сустава приблизительно круглая.

Поворотное устройство приводится в движение электрическим приводом. Весь процесс обкатки может быть полностью автоматизирован с использованием известных технических средств. Для этого все подвижные узлы поворотного устройства снабжают электрическими приводами, которыми управляет программа.

Условием получения изображения является отсутствие проскальзывания сенсора по пальцу, поэтому в процессе обкатки пятно контакта смещается поперек сенсора (см. фиг. 4), аналогично тому, как это происходит при прокатке пальца по неподвижному сенсору. Вслед за пятном контакта необходимо смещать поперек сенсора и палец, в противном случае случится проскальзывание и изображение будет смазано.

Во время прокатки на неподвижном дактилоскопическом сканере смещение пятна контакта пальца с сенсором компенсируют смещением оси пальца параллельно сенсору в поперечном направлении, в сторону вращения пальца. Это движение пальца дактилоскопируемого задает оператор, поскольку дактилоскопируемый недостаточно опытен и/или заинтересован для самостоятельного согласования смещения пальца и его вращения.

Во время обкатки неподвижного пальца поворачиваемым сенсором пятно контакта также смещается от одного края сенсора к противоположному краю.

Заявленный вариант обкатки облегчает дактилоскопирование лиц с ограниченной подвижностью кисти руки. Устраняется необходимость поворачивать кисть руки для отображения латеральных зон отпечатка.

Проблема известных способов прокатки, а также и раскрытого в прототипе способа обкатки заключается в неизбежном получении некоторой доли неудачных прокаток, требующих повторной прокатки того же пальца. Инстинктивное напряжение руки дактилоскопируемого, независимо от того, пытается ли он помочь процессу, помешать или только избежать дискомфорта, часто приводит к изменениям усилия прижатия пальца к сенсору, из-за чего отпечаток содержит менее и более плотные участки, а некоторые участки могут вовсе не отобразиться или быть смазаны.

Технический результат заключается в снижении числа неудачных попыток прокатки, требующих повторного взятия того же отпечатка.

Технический результат достигается тем, что на палец воздействуют прижимным устройством для предотвращения проскальзывания пальца по сенсору в процессе обкатки сенсором.

Прижимное устройство удерживает палец в контакте с сенсором путем создания давления прижима на палец по направлению к сенсору. Постоянное по величине давление пальца на сенсор улучшает однородность изображения.

Прижимное устройство способно обеспечить достаточное, ограниченное и равномерное усилие давления пальца на сенсор. Прижатие пальца к сенсору должно быть достаточно плотным, чтобы за счет эластичности мягких тканей, контактной поверхности одновременно касались и флексорная складка, и значительная часть дистальной зоны. В то же время, усилие прижатия должно быть ограниченным, чтобы не деформировать папиллярный узор сильнее, чем это обычно происходит при следообразовании. Кроме того, умеренное прижатие не причиняет дискомфорта дактилоскопируемому. Прижимное устройство предназначено перемещать собственно прижим, представляющий собой, например, эластичный брусок. Оно может быть механическим или автоматическим, и содержать комбинацию известных кинематических звеньев, таких как рычаги, ползуны и направляющие, пружины, пневмо- или электропривод.

В редких случаях, дактилоскопируемого, который впервые проходит процедуру обкатки, могут смутить даже небольшие вынужденные перемещения пальца. Его реакцией может быть инстинктивная попытка вращать палец вслед за сенсором или отдернуть руку. Отпечаток может быть испорчен и потребуется повторная обкатка. Для комфорта дактилоскопируемого требуется обеспечить отсутствие причин перемещать сам палец во время обкатки и насколько возможно, обеспечить неподвижность пальца.

Техническая проблема состоит в перемещении пальца в пространстве при обкатке, что может причинить дискомфорт или помешать обкатке.

Технический результат - минимизация смещения оси пальца при обкатке.

Чтобы оставить палец на месте, компенсацию воздействия на палец, вызываемого круговым движением сенсора, осуществляют путем смещения сенсора относительно оси поворота в сторону, противоположную вращению, и одновременно смещают прижим в направлении, параллельном и противоположном смещению сенсора.

При любом угловом положении сенсора, прижим и сенсор находятся с противоположных сторон пальца, а одновременные смещения каждого из них в сторону, противоположную вращению поворотного узла с установленными на него сенсором и прижимом, параллельны контактной плоскости сенсора и направлены в противоположные стороны.

Смещение как сенсора, так и прижима может быть осуществлено известными средствами, например, путем перемещения ползунов, к которым они присоединены, по направляющим, установленным параллельно контактной поверхности сенсора. Для одновременности смещения, ползуны могут быть связаны рычажной или иной передачей. В другом варианте, каждый ползун может перемещаться отдельным приводом, а синхронность перемещения обеспечиваться управляющей программой. Перемещение ползунов осуществляют пропорционально углу поворота сенсора, чтобы смещение сенсора и смещение прижима равнялись перемещению пятна контакта.

Другая техническая проблема заключается в возникающих в некоторых случаях небольших угловых движениях пальцев. Постоянная пропорция между поворотом и смещением сенсора не обеспечивает полной компенсации вращения сенсора, из-за разнообразия размеров и формы пальцев, даже на одной руке, а особенно у разных людей. Отклонение фактических размеров от усредненных значений, заложенных в пропорции вращения и смещения сенсора и прижима, приводят к тому, что палец при обкатке в некоторой степени вовлекается во вращательное движение, попутное или противоположное вращению сенсора. Данная проблема решается тем, что отслеживают движения пальца и в зависимости от возникшего угла поворота пальца корректируют пропорцию смещения прижима и сенсора по отношению к углу поворота сенсора. Отслеживание поворота может производиться известными средствами, например, путем анализа нейросетью изображения пальца, получаемого с неподвижно установленной камеры.

Другая решаемая проблема: известные способы получения отпечатка путем прокатки требуют участия оператора. Соответственно, возникают расходы на оплату его труда. Первая задача оператора - удержать контакт прокатываемого пальца с поверхностью сенсора, вторая задача - задать правильное движение пальца по сенсору. В прототипе не указаны технические средства для решения этой задачи. Предполагается, что дактилоскопируемый решит ее самостоятельно. В таком случае, со стороны оператора необходим предварительный инструктаж, контроль выполнения, корректирующие действия и последующий контроль результата.

В заявленном способе первая задача решается тем, что палец удерживают на сенсоре прижимом. Вторая задача решается тем, что палец обкатывают сенсором, а сам палец, по сути, остается на месте.

Третья задача оператора - инициировать и завершить процесс считывания отпечатка сенсором, с последующей записью в запоминающее устройство - к настоящему времени автоматизирована за счет анализа программой текущего изображения на сенсоре и используется при прокатке на большинстве известных дактилоскопических сканеров.

Технический результат заключается в автоматизации процесса дактилоскопирования.

Данный технический результат достигается тем, что предварительно прижимают к сенсору центральную часть фаланги, затем сенсор поворачивают вокруг пальца до его контакта с одной из латеральных частей, после чего начинают запись нового изображения и сенсор поворачивают в противоположном направлении до другой латеральной части ногтевой фаланги пальца. Известно использование подобного приема при прокатке, где он полезен для первоначального центрирования пальца на сенсоре, особенно для сканеров с небольшим размером контактной поверхности. В заявленном способе обкатки центрирование пальца может быть осуществлено с помощью ложемента для свободной от сенсора части пальца, а указанный выше прием используется для получения пробного изображения и автоматического принятия решения, выполнить обкатку или заново установить палец на сенсор.

Для автоматизации обкатки можно применить известные средства: подвижные кинематические звенья, снабженные приводами, и известную программу, которая управляет процессом прокатки, в том числе следит за появлением дактилоскопического изображения на сенсоре, покадрово снимает перемещающееся пятно контакта, собирает из фрагментов отпечаток и записывает его в запоминающее устройство. Программу дополняют функциями управления приводами. При появлении на сенсоре дактилоскопического узора, программа автоматически подводит прижим к пальцу и последовательно производит повороты сенсора, а при повороте сенсора автоматически смещает сенсор и прижим, посредством привода смещения, чем обеспечивается удержание пальца на месте во время обкатки. Для получения отпечатка пальца, дактилоскопируемому достаточно положить палец на сенсор и дождаться выполнения обкатки, в конце которой прижим будет автоматически отведен от пальца.

В результате устраняется необходимость в операторе.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематично изображена ногтевая фаланга, вид на подушечку пальца. Штриховыми линиями разграничены зоны папиллярного узора.

На фиг. 2 изображены три последовательные фазы известного способа прокатки пальца по сенсору, вид со стороны кончика пальца. Стрелками показан поворот пальца вокруг своей оси и сопутствующее повороту смещение пальца по сенсору в поперечном направлении.

На фиг. 3 изображены три последовательные фазы заявленного способа обкатки неподвижного пальца сенсором, вид со стороны кончика пальца. Стрелками показан поворот сенсора вокруг оси пальца и сопутствующее повороту сенсора смещение сенсора относительно пальца в поперечном направлении.

На фиг. 4 изображены контуры пятна контакта на поверхности прямоугольного сенсора, соответствующие как фазам прокатки, показанным на фиг. 2, так и фазам обкатки, показанным на фиг. 3. Вид на пятно контакта со стороны сенсора. Стрелками показано направление смещения пятна контакта по сенсору в процессе прокатки или обкатки.

На фиг. 5 изображена кинематическая схема процесса обкатки пальца.

На фиг. 6 изображено взаимное расположение сенсора, пальца и прижима в среднем положении сенсора. Пятно контакта в центральной зоне. Стрелкой показано направление усилия, прикладываемого к прижиму для удержания пальца в контакте с сенсором.

На фиг. 7 изображено взаимное расположение сенсора, пальца и прижима в первом крайнем положении сенсора. Пятно контакта в латеральной зоне. Дугообразными стрелками показано направление будущего поворота рамы вместе с сенсором и прижимом для основного сканирования. Прямыми стрелками показаны направления будущих движений сенсора и прижима для основного сканирования.

Осуществление изобретения

Способ может быть осуществлен с использованием известного дактилоскопического сканера в качестве сенсора, при условии, что сканер удовлетворяет следующим требованиям:

а) предназначен для прокатки пальцев, а не только для получения оттисков;

б) форма контактной поверхности плоская;

в) по условиям эксплуатации сканера, допускается наклон его на углы плюс-минус 90 градусов во время прокатки;

В частности, пригоден сканер с оптической призмой в качестве контактного элемента сенсора, выполненный по патенту RU 58889 U1.

Способ осуществлен с помощью известного дактилоскопического сканера ДС-22Н, предназначенного для прокатки пальцев, но в данном случае использованного в качестве сенсора для обкатки. Сканер подключен к ЭВМ, на которой загружена управляющая процессом обкатки прикладная программа. Сканер предназначен для последовательной съемки фрагментов дактилоскопического узора, отображающихся в пятне контакта по мере прокатки, преобразования изображений в электрический сигнал и передачи этого сигнала программе, которая соединяет фрагменты в единый прокатанный отпечаток.

На поворотную раму 8 (см. фиг. 5) установлены с возможностью поперечного смещения сканер 9 и прижимное устройство, к подвижному звену 10 которого присоединен прижим 11 из эластичного материала. Приводы подвижных звеньев условно не показаны. Контактная плоскость сенсора 12 и прижим 11 образуют зазор, в который помещают подлежащий сканированию палец 1.

В состоянии готовности к получению отпечатка, сканер расположен горизонтально, контактная поверхность сенсора обращена вверх. Прижим отведен от сенсора. Программа анализирует сигнал со сканера и ожидает появления изображения.

Дактилоскопируемый кладет палец 1 на контактную поверхность вдоль продольной оси сенсора 12 (см. фиг. 6). Программа обнаруживает изображение и задействует прижимное устройство, которое подводит прижим 11 к пальцу. Прижим воздействует на палец с усилием, значение которого ограничено диапазоном 0,8-1,6 кгс и поддерживается приблизительно постоянным, что оптимально для получения наилучшего качества отпечатка на данном сканере. Ограниченное усилие и эластичность прижима позволяют пользователю отдернуть руку в случае дискомфорта или испуга, в любой момент обкатки.

После поджатия пальца к призме программа распознает дактилоскопический узор в пятне контакта 13, и рама начинает пробный поворот вокруг пальца. Сенсор обкатывает прижатый к нему палец в направлении от центральной зоны фаланги к латеральной, то есть от середины подушечки - к боковому краю ногтя. Прижим в это время обкатывает палец с противоположной стороны, оставаясь параллельным сенсору. Для того, чтобы палец не вовлекался во вращательное движение, прижим смещается параллельно сенсору синхронно с поворотом рамы. Пробный поворот рамы производят для оценки пригодности получаемого изображения и для перевода сенсора и прижима в первое крайнее положение (см. фиг. 7), которое является исходным для основного сканирования. Основное сканирование будет сделано в одно непрерывное движение от первого крайнего положения сенсора до второго крайнего положения.

При достижении первого крайнего положения, соответствующего максимальному углу поворота (около плюс 90 градусов), рама автоматически останавливается. Если во время пробного поворота программа получила нормальную последовательность фрагментов отпечатка с достаточным уровнем качества изображения, то немедленно начинается поворот в противоположном направлении, до второго крайнего положения рамы (около минус 90 градусов). Сенсор обкатывает палец от одной латеральной зоны до противоположной латеральной зоны. При этом программа последовательно получает фрагменты изображения для полного отпечатка "от ногтя до ногтя".

Во втором крайнем положении рама останавливается, и прижим автоматически отводится от пальца. Программа обрабатывает полученный с сенсора сигнал и записывает собранное из фрагментов изображение прокатанного отпечатка пальца в запоминающее устройство.

Смещение прижима относительно сенсора удерживает палец от проворота вслед за сканером. Некоторые перемещения пальца при обкатке неизбежно присутствуют вследствие индивидуальных особенностей размеров и формы пальцев, но перемещения в несколько раз меньше, чем требуются при обычной прокатке. Специально перемещать или вращать кисть руки во время обкатки осуществленный вариант способа не требует.

Изобретение относится к области биометрии, дактилоскопии, к способам взятия отпечатков пальцев. Способ получения изображения прокатанного отпечатка пальца, включающий прижатие пальца к плоскому сенсору контактного дактилоскопического сканера, обработку электрического сигнала с сенсора и запись изображения в запоминающее устройство, при котором контактную плоскость сенсора поворачивают вокруг прижатого к ней пальца так, что сенсор последовательно вступает в контакт с латеральной, центральной и другой латеральной зонами ногтевой фаланги пальца, при этом на палец воздействуют прижимным устройством для улучшения контакта пальца с сенсором, отличающийся тем, что в процессе поворота сенсора перемещают прижим и сенсор в направлениях, параллельных контактной плоскости сенсора, в противоположные стороны, синхронно и на равную величину. Технический результат - увеличение полноты отпечатка и автоматизация процесса. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ получения изображения прокатанного отпечатка пальца, включающий прижатие пальца к плоскому сенсору контактного дактилоскопического сканера, обработку электрического сигнала с сенсора и запись изображения в запоминающее устройство, при котором контактную плоскость сенсора поворачивают вокруг прижатого к ней пальца так, что сенсор последовательно вступает в контакт с латеральной, центральной и другой латеральной зонами ногтевой фаланги пальца, при этом на палец воздействуют прижимным устройством для улучшения контакта пальца с сенсором, отличающийся тем, что в процессе поворота сенсора перемещают прижим и сенсор в направлениях, параллельных контактной плоскости сенсора, в противоположные стороны, синхронно и на равную величину.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительно прижимают к сенсору центральную зону фаланги, затем сенсор поворачивают вокруг пальца до его контакта с внешней границей одной из латеральных зон, после чего начинают запись нового изображения и сенсор поворачивают в противоположном направлении до внешней границы другой латеральной зоны ногтевой фаланги пальца.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при повороте сенсора прижим и сенсор перемещают автоматически, посредством привода смещения.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что приводом смещения управляют в зависимости от текущего угла поворота сенсора.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что прижим и сенсор смещают пропорционально углу поворота сенсора.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что отслеживают движения пальца и в зависимости от угла поворота пальца корректируют пропорцию смещения прижима и сенсора по отношению к углу поворота сенсора.