УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПАПИЛЛЯРНОГО УЗОРА
DEVICE FOR PAPILLARY PATTERN REGISTRATION

Изобретение относится к устройствам для регистрации папиллярного узора и может быть использовано в системах ограничения доступа к защищаемому объекту для идентификации личности по отпечаткам пальцев.
Прежде чем переходить к описанию аналогов и прототипа, необходимо отметить следующее. В системах ограничения доступа, в отличие от полицейских дактилоскопических систем, принято использовать отпечатки одноименных пальцев левой и правой рук, например, больших пальцев, средних пальцев, указательных и т.д. Такой же подход принят и при оформлении паспортов личности, содержащих биометрические параметры (рисунки папиллярных узоров), сохраняемые в контроллере, расположенном на одной из страниц паспорта. Кроме того, снятие отпечатков с одноименных пальцев позволяет сократить время процедуры при большом потоке людей, например, в аэропортах или при паспортизации населения.
Известна оптическая дактилоскопическая система (патент US 4792226, МПК G06K 9/24, опубл. 20.12.1988 г.) включающая оптический и обрабатывающий блоки, видеомонитор, терминал данных и принтер. Оптический блок включает призму оттисков и множество индивидуальных дактилоскопических призм с желобками приема пальцев различных размеров. Оптика отбора изображений избирательно распространяет изображения отпечатков пальцев от одной из индивидуальных призм или призмы оттисков на видеокамеру. К камере присоединен видеомонитор, предоставляющий отображение в реальном времени отпечатков, с которых создаются изображения. Цифровые характеристики изображения могут сохраняться в памяти для всех десяти индивидуальных отпечатков пальцев и отпечатков оттисков обеих рук. Демографическая информация о личности вводится через терминал данных, а затем совместно с изображением отпечатков может быть распечатана на стандартной карточке или карточке заявителя с помощью принтера.
Эта система, предназначенная для полицейских подразделений, имеет сложное, а поэтому и дорогостоящее конструктивное исполнение оптического блока (набор призм, фиг.4 патента), в связи с чем его использование в системах ограничения доступа экономически невыгодно.
Известно устройство для регистрации папиллярного узора (патент RU 2265396, МПК A61B 5/117, опубл. 10.12.2005 г.), содержащее оптически связанные источник света, призму с входной, выходной и воспринимающей гранями и систему фотоприемных элементов, связанную электрически с блоком обработки информации. При этом на воспринимающую грань призмы жестко установлен дополнительный оптический элемент в виде пластины, нижняя поверхность которой, контактирующая с воспринимающей гранью призмы, выполнена плоской, а верхняя имеет гребнеобразную форму, в вершинах гребней дополнительного оптического элемента выполнены продольные канавки, а углы между осями соседних впадин гребнеобразной поверхности составляют 0-25 градусов и на площадь контакта между дополнительным оптическим элементом и воспринимающей гранью призмы нанесен слой оптически прозрачного вещества, имеющего показатель преломления, близкий к показателям преломления призмы и дополнительного оптического элемента. Впадины гребнеобразной поверхности могут быть выполнены в виде цилиндрических желобков (для размещения в них пальцев).
Это устройство имеет более простую конструкцию по сравнению с предыдущей системой, однако и ему присущ существенный недостаток. Гребнеобразная поверхность устройства предназначена для одновременного размещения на ней четырех пальцев руки (указательного, среднего, безымянного и мизинца). Снятие отпечатков одноименных пальцев левой и правой рук личности с помощью данного устройства затруднено, поскольку гребнеобразная поверхность ограничена по ширине. Устройством можно снять отпечатки (поочередно) больших, указательных и средних пальцев обеих рук, а снятие отпечатков с безымянных пальцев и мизинцев невозможно. Это и является недостатком устройства.
Известно устройство для регистрации папиллярного узора (патент RU 2311678, МПК A61B 5/117, опубл. 27.11.2007 г.), содержащее набор призм, расположенный между источником света и проекционной системой и оптически связанный с ними, последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света, проекционная система и система фотоприемных элементов, электрически связанная с блоком обработки изображений, при этом воспринимающие грани призм имеют канавку для размещения пальца. Каждая из призм установлена в жестких направляющих элементах, обеспечивающих возможность ее независимого относительно других призм перемещения вдоль оси канавки. Это устройство выбрано в качестве прототипа.
Данному устройству присущ тот же недостаток, что и предыдущему: невозможно снять одновременно отпечатки некоторых одноименных пальцев левой и правой рук личности (безымянного и мизинца).
Задачей, решаемой изобретением, является создание такого устройства для регистрации папиллярного узора, которое было бы простым в конструктивном исполнении и позволяло бы получать без затруднений одновременно отпечатки любых одноименных пальцев левой и правой рук личности с возможностью контроля одноименности пальцев.
Достигается это тем, что в устройстве для регистрации папиллярного узора, состоящем из двух блоков, каждый из которых содержит последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник света, призму, проекционную систему и систему фотоприемных элементов, электрически связанную с блоком обработки изображений, оси симметрии воспринимающих отпечатки пальцев граней призм пересекаются под углом 60-120 градусов.
Кроме того, устройство дополнительно содержит систему для контроля одноименности пальцев левой и правой рук, прикладываемых к воспринимающим граням призм.
Кроме того, в качестве системы для контроля одноименности пальцев левой и правой рук используется фотокамера.
Кроме того, на воспринимающих гранях призм выполнены канавки конической формы.
Кроме того, расширение канавки конической формы происходит в сторону дистальной фаланги пальца.
Кроме того, на воспринимающих гранях призм выполнены канавки цилиндрической формы.
Кроме того, в каждой из канавок на участке, охватывающем окончание дистальной фаланги пальца, продольная образующая поверхности канавки имеет криволинейную форму.
Суть изобретения поясняется фиг.1-3, на которых приведены функциональная схема устройства и взаимное расположение воспринимающих граней призм на лицевой панели корпуса устройства.
Устройство для регистрации папиллярного узора содержит два блока, каждый из которых содержит призму 2 (см. фиг.2), расположенную между источником света 1 и проекционной системой 3 и оптически связанную с ними. Источник света 1, призма 2, проекционная система 3 и система фотоприемных элементов 4 установлены последовательно и оптически связаны между собой, а система фотоприемных элементов 4 электрически связана кабелем 5 с блоком обработки 6 изображений. Призма 2 жестко установлена с помощью, например, кронштейнов 7 в блоке на жестком основании 8 корпуса устройства (корпус на фиг.1 и 3 не показан). Воспринимающая отпечатки пальцев грань 9 призмы 2 может быть плоской, а может иметь канавки различной формы (цилиндрической, конической) для размещения в них пальцев 10. На фиг.1 показана в качестве примера коническая канавка 11, расширяющаяся в сторону дистальной фаланги пальца 10, сопряженная с криволинейной поверхностью 12 (сферической или параболической), охватывающей окончание дистальной фаланги пальца 10. Такая форма канавки позволяет получить наиболее полный охват рисунка папиллярных узоров пальца 10, в особенности большого. Воспринимающие отпечатки пальцев грани 9 призм 2 (см. фиг.2) расположены друг относительно друга таким образом, что их продольные оси симметрии α и β пересекаются под углом γ, заключенным в диапазоне 60-120 градусов. На фиг.2 показано такое расположение призм 2 на лицевой панели 13 корпуса устройства. Дополнительно в устройстве содержится система 14, предназначенная для контроля одноименности прикладываемых к воспринимающим граням 9 призм 2 пальцев левой и правой рук, в качестве которой может быть использована фото- или телекамера. Она может быть размещена над воспринимающей гранью 9, как показано на фиг.1 и 3. Значение угла γ выбирается в зависимости от этнических или возрастных особенностей строения кистей рук конкретной группы лиц.
Работает заявляемое устройство следующим образом.
Одноименные пальцы 10 руки располагают на воспринимающих гранях призм 2, после чего производят собственно регистрацию папиллярного узора, принцип которой описан ниже.
Свет от источника 1 (показан стрелками) входит в призму 2 через входную грань (нижняя на чертеже) и сквозь воспринимающие отпечатки пальцев поверхности 11 и 12 (рассмотрен случай, когда на призме выполнены канавки для пальцев) освещает палец 10. Свет отражается и рассеивается кожей в различных направлениях, но только в месте контакта кожи со стеклом он может вернуться в призму под углами, превышающими угол полного внутреннего отражения для материала призмы 2. Конструкция призмы обеспечивает попадание именно этой части рассеянного света на проекционную систему 3, которая формирует на системе фотоприемных элементов 4 светотеневую картину, соответствующую рисунку папиллярных линий на пальце 10. Система фотоприемных элементов 4 преобразует светотеневую картину в электрический сигнал, который по кабелю 5 попадает в блок обработки 6 (ЭВМ) для дальнейшей обработки. Кроме этого система контроля 14 производит снимок прикладываемых к призмам пальцев, по которому можно судить об одноименности прикладываемых пальцев. Расположение воспринимающих граней призм 2 под углом γ позволяет без затруднений получить отпечатки двух любых одноименных пальцев левой и правой рук. Такое расположение воспринимающих граней призм позволяет также минимизировать габаритные размеры устройства.
Таким образом, заявляемое устройство, по сравнению с аналогами и прототипом, позволяет получать одновременно отпечатки любых одноименных пальцев обеих рук с возможностью контроля и имеет относительно простую конструкцию. Разработанный опытный образец устройства показал свои преимущества по сравнению с прототипом.
По мнению заявителя, предлагаемое устройство, обладающее новизной и наличием существенных отличительных признаков, может быть защищено патентом на изобретение.