СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ЖИВОГО ПАЛЬЦА
METHOD OF IDENTIFYING LIVING FINGER

Предлагаемое изобретение относится к области техники, обеспечивающей исключение несанкционированного доступа к защищаемой системе, и может быть использовано для исключения доступа к системе незарегистрированных лиц, либо лиц, намеревающихся совершить незаконные действия в отношении защищаемой системы. Под системой понимается канал связи с банком, охраняемый режимный объект, кабинет органов государственной власти и т.д. Способ основан на сравнении отпечатков пальцев (либо ладоней) пользователя защищаемой системы с хранящимися в базе данных системы электронными изображениями отпечатков и позволяет отличать муляж пальца от реального пальца пользователя.
7
Известен аналог изобретения, например способ и устройство для проверки транзакции (патент WO 9618169 А1, МПК  G06K 9/00, приоритет от 01.12.1995 г.), который заключается в следующем. С помощью сканирующего устройства получают отпечаток пальца человека, проводящего транзакцию, после чего посредством устройства формирования электронных сигналов преобразуют полученный отпечаток в электронное изображение и запоминают его. Затем сохраненное электронное изображение сравнивают с электронным изображением, соответствующим изображению отпечатка пальца человека, проводящего транзакцию.
Транзакция разрешается только тогда, когда электронное изображение отпечатка пальца человека, проводящего транзакцию, в основном, совпадает с сохраненным электронным изображением отпечатка пальца индивидуума, которому разрешено провести транзакцию. В случае несовпадения изображений разрешение на проведение транзакции не дается. Недостатком данного способа является то, что он не позволяет отличить муляж с нанесенным на него рельефным папиллярным узором от живого пальца клиента и в случае отсутствия дополнительного визуального контроля в защищаемую систему может проникнуть злоумышленник.
7
Известен также метод и устройство для проверки личности человека, где система координат устройства, постоянная для отпечатка пальца, является контрольной (заявка US 2004/0175023 А1, МПК  G06K 9/00, опубл. 09.09.2004 г.). Данное изобретение основано на идее использования отпечатка пальца в постоянной системе координат таким образом, чтобы сделать возможным сравнение частных признаков (особенностей) папиллярного узора в постоянной системе координат во время проверки личности человека. Недостатком этого способа является то, что он не позволяет отличить муляж от реального (живого) пальца клиента.
7
В качестве прототипа заявляемого изобретения выбран способ ограничения доступа к защищаемой системе, описанный в патенте РФ №2289845, МПК  G06F 21/20, G06F 21/06, опубликованном 20.12.2006. Способ заключается в том, что получают первое изображение отпечатка пальца пользователя системы, идентифицируют личность пользователя путем сравнения первого изображения с набором изображений из базы данных системы, определяют первые координаты особенностей первого изображения в системе координат, расположенной на воспринимающей поверхности сканера, и заносят первые координаты особенностей в базу данных системы, затем получают второе изображение отпечатка пальца пользователя в той же системе координат, определяют вторые координаты особенностей второго изображения и заносят вторые координаты особенностей в базу данных системы, определяют разность между первыми и вторыми координатами для одинаковых особенностей первого и второго изображений и при равенстве разности нулю принимают отрицательное решение о допуске пользователя к системе, а при неравенстве нулю - положительное решение.
По сравнению с известными техническими решениями данный способ обеспечивает более высокую степень защиты системы, однако он также не позволяет отличить муляж от живого пальца пользователя. Достаточно один и тот же муляж со смещением или с поворотом ввести в систему, и система пропустит злоумышленника. Это является недостатком прототипа.
Задачей настоящего изобретения является создание такого способа ограничения доступа к защищаемой системе, который бы позволил уверенно отличить муляж от живого пальца пользователя с целью исключения проникновения злоумышленников в защищаемую систему.
Достигается это тем, что
- в системе координат, расположенной на воспринимающей поверхности устройства для регистрации папиллярного узора, совмещают первое и второе изображения папиллярного узора пальца пользователя;
- определяют направления и величину смещений координат для одинаковых особенностей первого и второго изображений папиллярного узора;
- в случае линейной зависимости направлений и величины смещений судят о приложении к воспринимающей поверхности муляжа пальца, а в случае нелинейной зависимости - о живом пальце пользователя.
Необходимо отметить следующее. Муляж пальца с выполненным на его поверхности рельефным узором папиллярных линий изготавливается, как правило, из резины. При приложении муляжа к воспринимающей поверхности устройства для регистрации папиллярного узора получают изображение, на основании которого определяют особенности папиллярного узора (раздвоение линии, слияние линий, окончание линии, начало линии). При двукратном приложении муляжа к воспринимающей поверхности устройства и последующем совмещении полученных изображений одинаковые особенности могут не совпадать из-за смещения и деформации муляжа. Если смещение муляжа образуется естественным образом, то деформация проявляется за счет различия направления усилий прижатия муляжа. Однако, как показали проведенные исследования, направления и величина смещений координат особенностей для муляжа имеют практически линейную зависимость, т.е. формируются преимущественно за счет смещений муляжа, а не его деформации. Это проявляется в том, что направления и величина смещений для особенностей папиллярного узора муляжа одинаковы. Аналогично ведут себя особенности и при повороте муляжа, только в этом случае линейная зависимость проявляется после доворота второго изображения к первому до совмещения изображений.
Для живого пальца, кожный покров которого обладает большой податливостью и пластичностью, зонально-неоднородной упругостью, направления и величина смещений координат особенностей папиллярного узора при двукратном приложении пальца к воспринимающей поверхности с последующим совмещением изображений носит явно выраженный нелинейный характер. Смещения координат особенностей существенно различаются или по направлению, или по величине, а обычно по тому и другому вместе. Данный факт известен.
Суть способа поясняется на чертеже.
На чертеже (а) на примере двух одинаковых особенностей показаны величины и направления смещений первых координат ко вторым координатам на совмещенных первом и втором изображениях муляжа.
На чертеже (b) на примере двух одинаковых особенностей показаны величины и направления смещений первых координат ко вторым координатам на совмещенных первом и втором изображениях реального (живого) пальца.
Способ реализуется последовательным выполнением следующих действий.
С помощью устройства для регистрации папиллярного узора (далее по тесту - сканера) получают первое изображение отпечатка пальца пользователя защищаемой системы.
Идентифицируют личность пользователя путем сравнения первого изображения с имеющимися в базе данных системы набором изображений. Если в результате идентификации обнаруживается, что личность пользователя зарегистрирована в системе, то выполняются последующие шаги способа, в противном случае система выдает отказ в доступе. Варианты использования результатов идентификации здесь разнообразны, однако не они являются сутью способа. Следует отметить, что на этом шаге еще не известно, прикладывался ли к сканеру муляж или живой палец.
В системе координат, связанной с воспринимающей поверхностью сканера, определяют первые координаты особенностей первого изображения и сохраняют первые координаты особенностей в базе данных системы.
С помощью того же сканера получают второе изображение отпечатка пальца пользователя. Определяют вторые координаты особенностей второго изображения в системе координат сканера и сохраняют вторые координаты особенностей в базе данных системы.
Совмещают первое и второе изображение отпечатков пальца пользователя с учетом того, что эти изображения получены в одной и той же системе координат сканера.
Сравнивают особенности первого и второго изображений, затем по результатам сравнения распознают одинаковые особенности (соответствующие друг другу при поворотах или переносах отпечатка пальца на воспринимающей поверхности сканера). Для найденных одинаковых особенностей определяют направления и величины смещений одинаковых особенностей папиллярного узора (для каждой особенности используются координаты этой особенности на первом и втором изображениях).
В случае линейной зависимости направлений и величины смещений одинаковых особенностей принимают решение о приложении к воспринимающей поверхности сканера муляжа пальца, а в случае нелинейной зависимости - о живом пальце пользователя системы. Решение о муляже может, например, отменить доступ в систему, даже если идентификация показала, что личность пользователя зарегистрирована в системе.
Последовательность действий способа завершена.
Для резинового муляжа (см. чертеж, а) на примере двух точек особенностей показаны направления и смещения их перемещений при двукратном прикладывании пальца к воспринимающей поверхности сканера. Одна особенность из точки А перемещается в точку А1, другая особенность из точки B перемещается в точку В1. Для муляжа имеет место равнонаправленность перемещений точек, а также приблизительное равенство смещений. Это оценивается величинами аргументов и модулей векторов А-А1 и В-В1, образуемых координатами соответствующих особенностей как точек. Для муляжа пальца характерна линейная зависимость направлений и смещений точек. В случае же живого пальца (см. чертеж, b) существенно отличаются управления перемещений точек, или величина их смещений, или и то и другое вместе. Векторы А-А1 и В-В1 характеризуются заметной разницей как между величинами аргументов, так и величинами модулей, то есть наблюдается нелинейная зависимость направлений и/или смещений точек. Заявителем разработан критерий оценки нелинейности направлений и/или смещений особенностей папиллярного узора, который позволяет уверенно отличить муляж пальца от живого пальца. Если не применять сознательно дополнительных усилий для одинаковости прикосновений пальца к воспринимающей поверхности сканера, нелинейная зависимость направлений и величин смещений уверенно наблюдается.
Таким образом, предлагаемый заявителем способ позволяет существенным образом повысить надежность защиты от проникновения злоумышленников в защищаемую систему.
По мнению заявителя предложенное техническое решение обладает новизной, отличительными признаками, промышленной применимостью, не следует явным образом из существующего уровня техники и может быть защищено патентом на изобретение.