DE2720151B2 - Vorrichtung zum Ablesen von Handlinien - Google Patents
Vorrichtung zum Ablesen von HandlinienInfo
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Description
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, für eine automatisch arbeitende Handlinien-Lesevorrichtung
eine Lösung anzugeben, bei der die Handlinien eindeutig reproduzierbar abgetastet werden können
und die Auswahl der Handlinien für die Abtastung auf
die wesentlichen beschränkt bleibt.
Gelöst wird diese Aufgabe der Erfindung durch die in
den Patentansprüchen angegebenen Merkmale und deren Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen.
Auf diese Weise wird also der Vorteil erreicht, daß die Lesevorrichtung für Handlinien eindeutige und reproduzierbare
Digitalmuster liefert, die auf die wesentlichen Merkmale der Handlinien zwecks einer Datenreduktion
beschränkt ist
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird
die Erfindung nun näher erläutert.
Die Zeichnungen stellen dar
F i g. 1 schematisch eine Handregistervon ichtung,
F i g. 2 einen rotierenden Handflächenabtaster,
Fig.3 einen Detailquerschnitt des Abtasters nach
Fig. 2,
F i g. 4 und 5 weitere Details des Abtasters,
F i g. C ein anderes Ausführungsbeispiel,
F i g. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel,
Fig.8 eine Variante des Ausführungsbeispiels der Fig. 6,
F i g. 9 ein Detail eines Ausführungsbeispiels,
Fig. 10 schematisch eine menschliche Hand zur
Darstellung der Abtastungsart,
F i g. 11 eine logische Schaltung zur Erkennung einer
Person mittels der Handliniendaten.
In der folgenden Beschreibung wird mit Handfläche die gesamte Fläche von der Handwurzel bis zu den
Fingerspitzen der gestreckten menschlichen Hand bezeichnet. Die Handfläche umfaßt also den Handteller
und die Innenseite der Finger.
F i g. 1 zeigt eine Handauflagevorrichtung für einen rotierenden Abtaster. Die Platte 20 ist mit einer
Gummischicht 22 bedeckt, die den Umriß 23 einer menschlichen Hand zeigt, um der zu prüfenden Person
das richtige Auflegen zu erleichtern. Dabei soll der Anschlag 25 zwischen Zeige- und Mittelfinger und der
Zeigefinger in die Ausrichtvertiefung 24 zu liegen kommen.
Fig.2 zeigt die Unterseite der Vorrichtung nach F i g. 1. Der drehbar gelagerte Abtastarm 26 ist auf der
Unterseite des Anschlags 25 befestigt, der selbst auf der Platte 20 ist. Der Motor 27 treibt den Abtastarm 26 über
die Zahnräder 28, 29. Der Abtastarm 26 trägt die Abtastelemente 30 bis 33, die durch Federn durch
Abtastschlitze 34 bis 37 gedrückt werden, so daß sie die Unterseite der Gummiauflageschicht 22 abtasten. Fehlt
die Gummischicht 22, so wird der Handteller direkt abgetastet.
Hat eine Person ihre Hand in den Umriß 23 und gegen den Anschlag 25 gelegt, so schwenkt der Motor
27 den Abtastarm 26. Die Abtastelemente 30 bis 33 stellen darauf die Handlir:en fest zwecks Vergleich mit
dem von einer Personalausweiskarte oder aus dem Computerspeicher in digitalisierter Form abgelesenen
Muster.
F i g. 3 ist eine Detaildarstellung des Abtastarmes 26 mit der Einrichtung zur Feststellung des Handprofils
und des Abstandes zwischen den Handlinien. Am Anschlag 25 ist eine Positionsscheibe 40 montiert, die
sich mit dem Abtastarm 26 dreht. Die Scheibe trägt Zeitmarken zur Bestimmung der Winkelposition des
Armes 26 zu jedem Zeitpunkt der Drehbewegung. Die Marken werden von der Fotozelle 41 festgestellt. Die
Abtaster 30 bis 33 sind in den Bohrungen 46 bis 49 angebracht Ihre Rollen werden durch Federn 50 bis 53
mit der Handfläche resp. der Gummischicht 22 in Berührung gebracht Die Fotozellen 42 bis 45
überwachen die Vertikalbewegung der Abtastelemente und stellen dadurch das Profil des Handtellers 54 fest.
ίο F i g. 4 zeigt im Detail ein Abtastelement 30 auf einem
Sockel 46. Das Element besteht aus einer Rolle eines transparenten Materials wie Glas oder dem unter der
Bezeichnung Lucite erhältlichen Polymethylmethacrylat. Die Rolle ist mit ihrer Achse 58 drehbar auf dem
Sockel 46 befestigt. Auf einer Seite der Abtastrolle trägt der Sockel eine Leuchtdiode 55, die durch die
Seitenwand der Rolle und die Umfangsfläche 56 den Handteller beleuchtet Auf der gegenüberliegenden
Seite der Rolle 30 ist die Fotozelle 57 angebracht, die ebenfalls am Berührungspunkt mit der Handfläche auf
die Rollenoberfläche 56 gerichtet ist Die Anordnung ist genauer in F i g. 5 dargestellt, wo der Lichtstrahl von der
Leuchtdiode 55 dargestellt ist, der von der Fläche 56 auf die Fotozelle 57 reflektiert wird, wenn die Abtastrolle
nicht eine Handfläche berührt. Diese Reflektion beruht auf den unterschiedlichen Brechungsindizes von Luft
und Glas. Wenn jedoch die Handfläche 54 die Rolle 30 an der Stelle berührt, auf die die Fotozelle 57 gerichtet
ist, wird die Oberfläche 56 nicht mehr reflektieren,
Ja sondern das Licht der Leuchtdiode 55 wird gestreut.
Folglich stellt die Fotozelle 57 eine veränderte Beleuchtung fest. Überkreuzt die Rolle 30 eine
Handlinie, so berührt die Hautoberfläche in der vertieften Linie den Rollenumfang nicht unmittelbar,
vielmehr befindet sich an dieser Stelle eine Luftschicht zwischen den Oberflächen der Haut und der Rolle. Hier
wirkt die Oberfläche 56 wieder als Spiegel und reflektiert das Licht der Leuchtdiode 55 kräftig auf die
Fotozelle 57. Die Zunahme der Lichtintensität wird abgefühlt und als Handlinie ausgewertet. Der Durchgang
eines Luftspaltes oberhalb der Rollenfläche 56 erzeugt dann eine Änderung der Beleuchtung der
Fotozelle 57, wenn der Winkel zwischen der Fläche 56 und der Linie der Ausrichtung der Fotozelle 57 kleiner
ist als der kritische Winkel.
Der Sockel 46 des Abtastelementes der F i g. 4 trägt ein Balkenmuster 59, das eine Skala bildet. Die Fotozelle
42 liest daran die vertikale Stellung des Abtasters ab, um das Profil des Handtellers zu bestimmen.
Fig.6 zeigt eine andere Ausführungsart der Erfindung.
Ein Zylinder 70 aus Glas oder Lucite, dessen Durchmesser 2 —3 cm ist und dessen Länge etwa 15 cm
beträgt, kann sich frei um die Achse 71 drehen, die in einem nicht dargestellten Lager gehalten ist. Eine
Lichtquelle 72 beleuchtet die Innenseite des Zylinders 70 durch dessen eines Ende. Eine Anzahl von Fotozellen 73
unterhalb des Zylinders 70 sind auf die Innenseite des Zylinders ausgerichtet. Das der Lichtquelle 72 abgewandte
Ende des Zylinders trägt eine Skalenteilung 74, die von einer Fotozelle 75 abgelesen wird, um die
Winkelstellung des Zylinders festzustellen, wenn die Hand in Richtung des Pfeils 76 über denselben wegrollt
Der Zylinder 70 wirkt als Lichtleitung und das Licht der Lampe 72 kann normalerweise die Fotozelle 73 nicht
b■-> erreichen. Wenn jedoch die Fläche der Hand 77 über
den Abtastzylinder 70 rollt und denselben berührt, wird Licht der Lampe 72 an den Berührungsstellen infolge
des Prinzips der gestörten Totalreflektion gestreut Das
Streulicht wird von den Fotozellen 73 festgestellt. Die Fotozellen 73 stellen somit eine Beleuchtungsänderung
fest, wenn infolge einer Handlinie ein Luftspalt über der Zylinderoberfläche entsteht. Anhand der Winkelskala
74 wird die Strecke festgestellt, über die sich die Hand bewegt hat, d. h. wie weit der Zylinder gedreht worden
ist, wenn bestimmte Hand- oder Fingerlinien von den Fotozellen 73 festgestellt werden.
Fig.7 zeigt eine Variante der Vorrichtung gemäß
Fig.6, in welcher der Zylinder 70 von einem Gummiriemen 78 umgeben ist, der eine Feuchtfläche
bildet zur besseren Sichtbarmachung des Handlinien. Der Riemen 78 liegt über dem oberen Teil des Zylinders
70 und ist nach unten gespannt durch die Trommel 79, die um die Achse 80 dreht Zwischen den beiden
Trommeln entsteht so genügend Raum zur Anordnung der Fotozellen 73. Die Gummischicht 78 sorgt für
gleichmäßige Beleuchtung der Fotozellen 73. Dies ist vorteilhaft, weil die menschliche Haut unterschiedliche
Feuchtigkeit und Farbe aufweist, wodurch die Störung der Totalreflektion an der Oberfläche der Zylinder 70
variiert Die Gummischicht 78 dient dazu, diesen Parameter konstant zu halten. Die Dicke der Schicht 78
ist so gewählt, daß die besonders feinen Linien der Hand unsichtbar werden, weil mit zunehmender Dicke die
Auflösung abnimmt
Fig.8 zeigt eine weitere Ausführungsart. Eine
Anzahl von Abtastrollen 81, wovon nur eine dargestellt ist, sind auf Achsen 82 je in einem Arm 83 gelagert. Die
Hand 84 wird auf die Platte 85 gelegt, die einen Schlitz aufweist damit die Rolle 81 die Handfläche berühren
kann. Der Arm 83 ist mittels der Achse 87 auf dem Wagen 86 befestigt und wird durch die Feder 88 mit der
Handfläche der Hand 84 in Berührung gebracht. Wird die Hand auf die Platte 85 gelegt, so wird der Wagen 86
so bewegt daß die Rolle 81 auf der Handfläche abrollt. Ähnlich wie in bezug auf F i g. 5 beschrieben, beleuchtet
die Lichtquelle 89 von innen die polierte Oberfläche der Rolle 81 dort wo diese die Hand 84 berührt. An der
Berührungsstelle reflektiertes Licht gelangt in die Lichtleitfaser 90 und durch dieselbe zur Fotozelle 91, die
ein den Handlinien entsprechendes Ausgangssignal erzeugt Die Fotozelle 92 fühlt das Balkenmuster der
Skala 93 an der Seite des Arms 83 ab, um die Vertikalbewegung der Rolle 81 festzustellen und ein
Signal entsprechend dem Profil der Hand zu erzeugen.
F i g. 9 zeigt eine weitere Ausführung eines Abtasters.
Rollen 96 und 97 aus Glas oder Lucite sind drehbar auf den Achsen 98 und 99 gelagert und werden von Federn
nach oben gegen die Handfläche 130 gedrückt. Die Lichtquellen 131 und 132 beleuchten die Hand durch die
Rollen 96 und 97. Die Seiten 133 und 134 der Rollen sind geschwärzt damit die Fotozellen 135 und 136 gegen die
Innenseite der Rollen, die als Reflektorfläche wirken, ausgerichtet werden können. Die Umfangsflächen 96
und 97 sind vor der Fotozelle dann reflektierend, wenn sie mit Luft in Berührung stehen. Liegt keine Hand auf
den Rollen, so stellen die Fotozellen lediglich die geschwärzten Oberflächen 133 und 134 fest Liegt
dagegen die Handfläche 130 auf den Rollen, so wird das Licht der Lichtquellen 131 und 132 auf die Fotozellen
135 und 136 gestreut Auf diese Weise können die die Handlinien darstellenden Hautunebenheiten durch die
Fotozellen festgestellt werden.
Die Abtastrollen 96 und 97 können sich um die. Achsen 98 und 99 drehen. Das ist vorteilhaft, weil infolge
des Abrollens die Linien der Hand kaum verzerrt werden. Ist eine gewisse Verzerrung aber zulässig, so
kann die Einrichtung dadurch vereinfacht werden, dal die Abtaster 96 und 97 feststehen und gleitend über di<
Handfläche 100 bewegt werden. Ein bleistiftartige; Abtastkopf anstatt der Rollen würde dann genügen
Eine Reihe solcher Köpfe könnten anstelle von Roller in der Vorrichtung gemäß F i g. 8 angebracht werden.
Anhand der F i g. 10 und 11 soll nun ein Verfahren zui
Identifikation von Personen mittels der Handlinien unc der Handkonturen beschrieben werden.
ίο Auf der Ausweiskarte einer Person oder in
Computerspeicher ist ein Datenblock 102 gespeichert Dieser wird ausgelesen und in die Register 104 bis 1Oi
übertragen. Die Speicherung auf einer Ausweiskarte kann in magnetischer oder optischer Aufzeichnungsar
oder in Form von Lochungen etc. geschehen. Die Dater im Feld 1 beziehen sich auf die Abtastlinie 61 und geber
beispielsweise in Millimetern den Abstand der zweiten dritten, vierten etc. Linie auf dem Handteller von dei
ersten Linie an. Das Feld 2 gibt auf ähnliche Weise der
Abstand der Handlinien entlang der Abtastlinie 62 an
das Feld 3 den entlang der Abtastlinie 63. Diese Abstandsangaben können sich auf z. B. die vie:
ausgeprägtesten Handlinien beziehen und alle anderer Linien können durch elektronische Siebung oder der
Hautfeuchtigkeitseffekt auf der Schicht 22 ausgeschlos sen werden. Die Daten des Feldes 4 im Register 1Oi
geben den Unterschied zwischen den Höhen und Tiefer des Handtellers beispielsweise entlang der Abtastlinie
61 an. Der Unterschied wird von der Fotozelle 42 an dei
Skala 46 festgestellt und eine Ablesung erfolg!
beispielsweise jedesmal, wenn das Abtastelement eine Handlinie überquert.
Die Fotozellen 57, 59 und 60 tasten die Hand der Person entlang den Linien 61, 62 und 63 ab und liefern
J5 ein Analogsignal an die Verstärker- und Spitzendetektoren 108,109 und 110, das die Handlinien im Handteller
angibt, die sich mit den Abtastlinien schneiden. Wenn der Spitzendetektor 108 eine Handlinie feststellt wird
deren Abstand von einem Bezugspunkt, beispielsweise
der ersten Linie, berechnet und ein entsprechendes
Signal an die Vergleicherschaltung 112 geliefert. Die Schaltung 112 vergleicht die abgelesenen Daten vom
Spitzendetektor 108 mit den vorgegebenen Daten des Feldes 1 im Register 104 und stellt Übereinstimmung
innerhalb einer gegebenen Toleranz, z. B. ± ein Millimeter, fest. Der Vorgang wird für jede im Feld 1
registrierte Handlinie wiederholt. Übereinstimmungsschaltungen 216 bis 218 prüfen den Ausgang der
Vergleicher und stellen fest, ob eine gegebene Anzahl
Handlinien, deren Daten in den Feldern 1 bis 3
registriert sind, auch tatsächlich festgestellt wurden und zu den registrierten Daten passen. Ist die Übereinstimmung in einer der Schaltungen 216 bis 218 nicht
ausreichend, so erzeugt die ODER-Schaltung 116 ein
Signal, das eine RUckweisung 117 veranlaßt. Eine
zusätzliche Prüfung kann in der Summierschaltung 118 vorgenommen werden, wo festgestellt wird, ob die
Summe der Übereinstimmungssignale einen vorgegebenen Wert erreicht, d. h. ob ein gegebener Durchschnitts-
wi wert eingehalten ist Wird der Durchschnitt nicht
erreicht, so wird auch von hier über die ODER-Schaltung 116 die Rückweisung veranlaßt Reicht die
Übereinstimmung dagegen aus, so veranlaßt die UND-Schaltung 120 ein Zulassungssignal 121. Das
ι.s Zulassungssignal hängt außerdem vom Handprofil ab,
das im Vergleicher 115 aufgrund der im Register 107 gespeicherten Daten überprüft wird. Die festgestellten
Profildaten kommen von der Fotozelle 72 und dem
Detektor 111. Die Übereinstimmung der gespeicherten
mit den tatsächlichen Profilen wird in der Schaltung 119 überprüft und ist gegeben, wenn die Toleranz von
beispielsweise ±zwei Millimeter eingehalten ist. Andernfalls wird über ODER-Schaltung 116 ein Rückweisungssignal
erzeugt. Die Profilüberprüfung kann selbstverständlich entlang aller Abtastlinien vorgenommen
werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Vorrichtung zum Ablesen von Handlinien, gekennzeichnet durch einen Abtaster (26
bis 37, F i g. 2), der entlang einer Abtastlinie über die
Handfläche bewegbar ist und der elektrische Signale erzeugt, die den Hautunebeiiheiten der Handflächen
entsprechen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Wandler (42, 59 in Fig.3), dessen
Ausgangssignal von der Bewegung abhängt, die ein Abtastelement (46) senkrecht zur Abtastlinie (61)
ausführt, derart, daß das Signal das Profil der Handflächen angibt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein rollenförmiges
Abtastelement (30 in Fig.2 und 3) entlang der Abtflstliiiie über die Handfläche rollt
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche J bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Abtastelement (46 in F i g. 3 bis 5) mit einer Fläche entlang der Abtastlinie gleitet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastelement aus einem Zylinder
(70 in Fig.6) besteht, dessen eine Endfläche beleuchtet ist (72) und daß Fotozellen (73) derart
angeordnet sind, daß eine über den Zylinder rollende Hand (77) deren Beleuchtung beeinflußt
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
während der Abtastbewegung mehrere Abtastelemente federnd (F i g. 3 und 4) gegen die Handfläche
gepreßt werden, und gleichzeitig das Handprofil und die Handlinien abtasten.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine
Auflagefläche für die Hand (Fig. 1-3) und durch eine zwischen zwei Finger der Hand passenden, mit
seiner Achse senkrecht auf der Fläche stehenden Anschlag (25).
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Abtaster (46 bis 49 in Fig.3) auf einem Arm (26) angeordnet sind, dessen an einem Ende
befindliche Schwenkachse in der Achse des Anschlages liegt (F i g. 2 und 10).
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine
lichtdurchlässige, elastische Platte (22 in F i g. 1 bis 3), die zwischen der abzutastenden Handfläche und
dem Abtastelement angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
rollenförmige Element (56, F i g. 5) aus durchsichtigem Material besteht und daß beidseitig der Rolle
gegenüberliegend eine Lichtquelle (55) und ein Lichtdetektor (57) so angeordnet sind, daß sie auf die
Stelle der Innenseite der Rolle ausgerichtet sind (56), wo die Rolle die abzutastende Handfläche berührt.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Stirnseite (133 in F i g. 9) der aus durchsichtigem Material bestehenden Rolle (96) einen schwarzen
Belag trägt, daß ein Lichtdetektor (135) seitlich der Rolle so angeordnet ist, daß er von innen auf die
Stelle des Rollenumfangs gerichtet ist, wo dieser die abzutastende Handfläche (130) berührt, und daß eine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablesen von Handlinien. Sie wird vorzugsweise auf dem Gebiet
der automatischen Personenidentifikation verwendet, da mit ihrer Hilfe Handlinien in Form digitaler Daten
dargestellt werden können. Die Vorrichtung kann also zur Identifikation von Personen benutzt werden.
In zunehmendem Maße werden Computerterminals für personenbezogene Zwecke verwendet, wie Verkaufskassen,
Zugangskontrolle, Selbstbedienungsbanken etc. Zudem besteht ein erhöhtes Bedürfnis, die
Daten, die in dem über solche Terminals zugänglichen
Computer gespeichei t sind, vor unberechtigten Zugriffen und vor Abänderung zu schützen. Es ist daher
notwendig, die Berechtigung und damit die Identität von Personen am Terminal selbst zu überprüfen. Nur so
kann festgestellt werden, ob eine Person über bestimmte Daten verfügen oder diese abändern darf.
Es wurde schon vorgeschlagen, Eigenschaften von Fingerabdrücken oder von Handlinien in digitaler Form
zu codieren und in Computerspeichern, auf Personalausweisen oder Bankkarten festzuhalten. Eine Person, die
Zugriff zu gewissen Daten oder gewissen Einrichtungen wünscht, kann leicht durch Überprüfen ihres Fingerabdrucks
oder ihrer Handlinien und Vergleich mit den Daten auf der Karte oder im Computerspeicher
identifiziert werden.
Bei einer bekannten Vorrichtung legt die Person ihre
Hand auf eine ebene Fläche, die eine Seite eines Prismas bildet, durch welches das beleuchtete Linienmuster von
einem Fotodetektor abgetastet wird zur Digitalisierung und zum Vergleich mit von einer Ausweiskarte
abgelesenen Daten. Da die Handfläche uneben ist, muß die Hand sehr kräftig gegen die ebene Fläche gepreßt
werden, damit der Fotodetektor die Handlinien klar erkennen kann. Manche Personen sind zudem nicht in
der Lage, ihre Hand auf eine ebene Fläche vollkommen aufzupressen. Auch entsteht durch starkes Aufpressen
eine Verzerrung der Linien, wodurch beim wiederholten Ablesen derselben Hand nicht vergleichbare Resultate
entstehen. Darum kann bisweilen fälschlicherweise eine Person nicht identifiziert werden, was unerwünscht und
für die betreffende Person unter Umständen peinlich ist.
Wenn ein Muster zum Vergleich digitalisiert und aufgespeichert wird, beispielsweise auf dem Magnetstreifen
einer Personalausweiskarte, ist es nicht möglich, auf der Karte die digitale Darstellung aller Linien einer
Handfläche oder eines Fingerabdrucks wiederzugeben. Es ist vielmehr wünschbar, nur die wesentlichen oder am
meisten hervortretenden Linien aufzunehmen, damit die Gesamtzahl der zu vergleichenden Linien so klein
bleibt, daß ihre digitalisierte Darstellung in den Magnetstreifen einer Karte eingeschrieben werden
kann.
Wird eine Handfläche abgetastet zur Erzeugung digitaler Signale, die die Handlinien darstellen, so ist es
wesentlich, die Hand bezüglich der Abtastungslinie genau auszurichten. Schon eine leichte Abweichung der
Hand von der richtigen Stellung beeinflußt das Resultat erheblich. Die Vorrichtung zur Abtastung der Hand
sollte möglichst einfach und doch unempfindlich gegenüber der Orientierung der abzutastenden Handfläche
sein.
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