Die Papillarleistenmuster der Finger, die seit langem in Form des Fingerabdrucks auf Ge- genständen oder auf Papier in der Kriminologie benutzt oder von Analphabeten als Unter- schrift verwendet wurden, haben in letzter Zeit Bedeutung erlangt als Berechtigungs-Kon- trollcode flir den Zugang zu Wertschränken, Tresorräumen, Computern und anderen gesi- cherten Objekten.

Das Hinterlegen eines permanenten Farb-oder Fettabdrucks wäre hierbei jedoch unprakti- kabel, da eine unmittelbare schnelle Computerauswertung erfolgen muß sowie die häufige Benutzung jeweils des gleichen Applikators vorausgesetzt wird. Es wurden daher zunächst Verfahren entwickelt, die das Bild des Abdrucks auf einer Glasfläche durch optische Abbil- dung unter Ausnutzung von Verhinderter Totalreflexion oder von Verhinderter Teilreflexion an brechender Grenzfläche kurzzeitig sichtbar machen.

Handlinienmuster sind ebenfalls zur Identifikation von Personen geeignet. Das Verfahren des Abdrucks auf eine Glasfläche ist hier ebenfalls durchfuhrbar, hat sich jedoch nicht durchgesetzt, schon weil die Apparaturen wesentlich größer und aufwendiger sein müßten.

Daher sind auch die Auswertealgorithmen hierRir noch nicht weit entwickelt worden.

Wenn eine u. U. große Anzahl von Personen unbeobachtet und anonym ein Zugangskon- trollsystem benutzt, das nach einem Hautlinienabdruck-Verfahren arbeitet, wirkt es sich nachteilig aus, daß 1. Verschmutzung auf der Meß-bzw. Andruckfläche entsteht, die vom Auswertealgorith- mus nicht mehr toleriert wird. Die Verschmutzung könnte zwar relativ einfach durch Abwischen, notfalls mit Pflegemitteln, beseitigt werden. Nachteilig ist aber dann, daß Kooperation und Sorgfalt bei den beteiligten Personen vorliegen muß, was nicht immer vorausgesetzt werden kann, oder der Betreiber eine entsprechende Pflege oder Wartung des Systems durchfiihrt, was personalaufwendig sowie kostenintensiv.

2. die Kontaktfläche des Sensors ein Teil des Meßstrahlengangs ist, der immer frei zugäng- lich sein muß, so daß bei Vandalismus oder Sabotage wesentliche Systemkomponenten beschädigt werden können.

3. über die Andruckfläche des Applikators indirekt ein Kontakt mit vielen Personen zustan- dekommt, der vom hygienischen Standpunkt aus vermieden werden sollte. Das gilt insbe- sondere für Bereiche in Krankenhäusern sowie für medizinische und biologische Sicher- heitsbereiche.

4. über die Andruckfläche des Applikators chemische oder radioaktive Kontamination übertragen werden kann.

5. Hautkontaktverfahren aus psychologischen Gründen weniger akzeptiert werden als an- dere Verfahren, z. B. wegen der Assoziation einer"Verbrecherdatei", Angst vor Anstek- kung oder Abneigung gegen Hautkontakt, letztere z. B. auch ethnisch bedingt.

6. Die Mehrzahl bekannter optischer Abdruckverfahren bildet die äußerste Oberfläche der Haut als Störung der Reflexion an einer Glasfläche ab. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß tiefer liegende Hautinhomogenitäten und Durchblutungsmuster, die ebenfalls indivi-

duelle Information enthalten, so nicht zugänglich sind. Dadurch ist die Erkennungs- scharfe dieser Verfahren eingeschränkt 7. Viele bekannte Hautmustererkennungsverfahren zielen darauf ab, die echte Hautoberflä- che (das Relief) zu ermitteln. Nachteilig ist hierbei, daß Reliefs durch plastische Ab- druckverfahren leicht reproduziert werden können und dadurch Möglichkeiten des Be- trugs bestehen.

8. Bei allen Hautkontaktverfahren verbleibt auf der Oberfläche der Apparatur ein kaum sichtbarer Abdruck, der klassische Finger-oder Handlinienabdruck. Nachteilig ist hier- bei, daB dieser Abdruck mit Mitteln der Spurensicherung sichtbar gemacht und miß- bräuchlich benutzt werden kann, und daß er bei hohen Sicherheitsansprüchen z. B. durch Wegwischen beseitigt werden müßte.

9. Zu nennen ist natürlich auch die herkömmliche einfache Methode, Hautlinien mit einer Kamera ohne Objektkontakt abzubilden. Da die Haut bei herkömmlicher Beleuchtung immer etwas durchscheinend ist und das Licht in einem gewissen Volumen diffus streut und da gleichzeitig die oberste Schicht der Papillarleisten mehr oder weniger glänzend re- flektiert, sieht die Kamera, so wie das menschliche Auge, normalerweise eine nicht defi- nierte Überlagerung von Ober-und Unterhautbild.

Es ist im Prinzip möglich, mittels gerichteter Schrägteleuchtung den Kontrast der Papil- larlinien und Hautfurchen zu erhöhen, um das Oberhautbild hervorzuheben. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß die Methode nicht im ganzen Gesichtsfeld einheitlich wirkt, sondern von der Richtung des Linienmusters relativ zur Beleuchtung abhängt (Schatteneffekte) sowie von der Welligkeit der Objektoberfläche (Glanzeffekte). Eine Schrägbeleuchtung von allen Seiten oder eine diffuse Beleuchtung gleicht zwar die Wel- ligkeit optisch aus, verschlechtert aber den Kontrast der Stege, da der Anteil der diffusen Reflexion ansteigt.

Eine relativ starke Glanz-und Kontrastwirkung erzielt man bei schräger Beleuchtung und schräger Aufnahmerichtung (entsprechend dem Reflexionsgesetz), besonders bei großen Einfalls-bzw. Aufnahmewinkeln. Nachteilig wirkt sie hierbei aus, daß bei schräg gestelltem Objekt eine Entzerrung, z. B. nach Scheimpflug, notwendig ist, die apparativ aufwendig ist, und der Umstand, daß die Welligkeit der Haut stark stört (Bildverzerrungen).

Die beschriebenen Nachteile bekannter Verfahren werden erfindungsgemäß dadurch gemin- dert oder beseitigt, daß das Verfahren berührungslos arbeitet.

Die Arbeitsweise kann hierbei durch Verwendung polarisierten Lichts verbessert werden.

Einerseits wird hierdurch (a) durch bevorzugte Abbildung der glänzenden Strukturen der Kontrast der Papillarleisten wesentlich vergrößert. Die Papillarleisten können andererseits aber auch (b) durch Ausfilterung der glänzenden Strukturen unsichtbar gemacht werden, so daß das Muster der Unterhaut sichtbar wird. Insbesondere wird durch Verwendung polari- sierten Lichts im Beleuchtungs-und im Abbildungsstrahlengang eine definierte Selektion von Oberhaut-und Unterhautmuster möglich. Es ist eine hervorgehobene Darstellung der glänzenden Oberhaut allein, eine hervorgehobene Darstellung der diffus reflektierenden Unterhaut allein oder eine Darstellung beider Hautmuster in Kombination, z. B. kurz nach- einander, möglich. Das Unterhautmuster ist überwiegend durch die tieferliegenden Struktu- ren, insbesondere die der angrenzenden, bereits durchbluteten Schichten der Haut gegeben.

Im Falle linear polarisierten Lichts kommt das Oberhautmuster bei im Beleuchtungs-und Abbildungsstrahlengang parallel eingestellten und das Unterhautmuster bei senkrecht einge- stellten Polarisationseinrichtungen zur Abbildung.

Im Fall zirkular polarisierten Lichts kommt das Oberhautrnuster bei in Beleuchtungs-und Abbildungsstrahlengang ungleichsinnig eingestellter Polarisationsdrehung und das Unter- hautmuster bei gleichsinnig eingestellter Polarisationsdrehung zur Abbildung, wobei die Richtung der Drehung (Rechts-oder Linksdrehend) hier als Drehrichtung des E-Vektors in Fortpflanzungsrichtung des Lichts blickend definiert ist.

Im einzelnen stellen sich die Vorteile wie folgt dar : 1. Das Sensorsystem ist, da es nicht berührt wird, vor Verschmutzung durch die Benutzer geschützt, was eine häufige Pflege und Kontrolle überflüssig macht.

2. Das System kann vollständig hinter einer Schutzwand z. B. aus Panzerglas untergebracht werden, so daß es vor Vandalismus oder Sabotage geschützt ist.

3. Die Vorrichtungen können so ausgefihrt werden, daß zur Sicherstellung der Hygiene indirekte Kontakte mit anderen Personen ausgeschlossen sind.

4. Die Vorrichtungen können so ausgeführt werden, daß keine chemischen oder radioakti- ven Kontaminationen übertragen werden.

5. Psychologische Gründe wie die Assoziation an eine"Verbrecherdatei", die Angst vor Ansteckung oder die Angst vor Hautkontakt entfallen, da die Vorrichtung berührungslos arbeitet 6. Im Gegensatz zu einer Anzahl von optischen Kontaktverfahren werden bei der vorliegen- den Erfindung Unterhautstrukturen mit zusätzlichem Informationsgehalt zugänglich ge- macht 7. Die Sicherheit vor Betrug wird verbessert, da Unterhautstrukturen-so wie bei einem Wasserzeichen-nicht so leicht kopiert oder gefälscht werden können und weil insbeson- dere die Kombination der beiden unterschiedlichen Kontrastarten mißbräuchlich nicht so leicht gelingen dürfte.

8. Es entsteht kein Finger-oder Hautlinienabdruck auf der Apparatur, der mißbräuchlich z. B. zur Herstellung eines Hautduplikats, etwa aus Gummi, verwendet werden könnte.

9. Im Gegensatz zur herkömmlichen Abbildung mit einer Kamera können bei der vorlie- genden Erfindung Ober-und Unterhautbild separiert und getrennt ausgewertet werden.

Das erfindungsgemäBe Verfahren erlaubt im Gesichtsfeld einheitliche Wirkung und Un- abhängigkeit von der Richtung der Linien und der Welligkeit der Oberfläche. Eine Schrägstellung des Objekts zur Nutzung der Glanzwinkelbedingung und die darnit ver- bundene Entzerrung ist nicht notwendig.

Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen beschrieben.

Von den Zeichnungen zeigt : Figur I die Seitenansicht einer ersten Vorrichtung zur berührungslosen Fingerli- nien-Erkennung, Figur 2 und 3 den Beleuchtungsstrahlengang der Vorrichtung von Figur 1 in Drauf-bzw.

Vorderansicht, Figuren 4 bis 6 Ausführungsbeispiele eines Sensorsystems zur Erkennung von Hautlinien der Ober-und Unterhaut und Figur 7 eine Positionsschablone für eine Hand.

In den Figuren 1 bis 3 ist als Beispiel eine Vorrichtung für die Fingerlinienabbildung be- schrieben, die als Tischmodell ausgeführt ist. Sie ist für die Oberhautabbildung fest einge- stellt Der Finger 1 wird auf die Stütze 2 aufgelegt, so daß er sich in der Gegenstandsebene 3 bzw. deren Schärfebereich befindet und über ein Störlichtfilter 4, die Trägerplatte 5 (z. B.

Acrylglas), das Umlenkprisma 6 und das Polarisationsfilter 7 mit der Kamera 10 aufge- nommen werden kann, die das Objektiv 8 und einen Bildempfänger (z. B. ein CCD-Chip) in der Bildebene 9 enthält und weiterhin hier nicht dargestellte Komponenten für die Bildver- arbeitung enthalten kann. Die Teile und 7 sind aus konstruktiven Gründen miteinan- der optisch verkittet, wobei die Halteplatte 5 mit dem Gehäusetopf 11 fest verbunden ist. Die Abdeckplatte 12, die gewisse Kräfte aufnehmen und ableiten muß, die an der Stütze 2

angreifen, ist ebenfalls am Rand mit dem Gehäusetopf 11 verbunden (und nicht etwa mit der Halteplatte 5). Der Gehäusetopf 11 weist eine Bohrung 13 für den Lichtaustritt auf. Gehäu- setopf 11 und Kamera 10 sind über die Grundplatte 14 fest verbunden.

Fig. 2 und 3 zeigen den Beleuchtungsstrahlengang. Die Lichtquellen 15, die in zwei Dreier- gruppen seitlich von Prisma 6 angebracht sind (in der Schnittebene von Fig. 1 nicht sicht- bar), sind z. B. als Leuchtdioden mit Fokussierlinsen ausgebildet und mit ihrer Richtkeule <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> auf das Objekt 1 ausgerichtet. Dabei sind jeweils Streuscheiben 16 mit Vorwärtscharakteri- stik und Polarisationsfilter 17 zwischengeschaltet. Für den Austritt des Lichts aus dem Ge- häusetopf 11 sind zwei Schlitze 18 in der Abdeckplatte 12 sowie entsprechende Schlitze in der Tragerplatte 5 vorgesehen. Anstelle von einzelnen Polarisationsfiltern 17 können auch 2 durchgehende Polarisationsfolien verwendet werden, die jeweils 3 Lichtquellen abdecken.

Zur Justierung des Sensors für die separate Abbildung des Oberhautmusters müssen im Fall der Verwendung von linear polarisiertem Licht alle Polfilter 17 und das Polfilter 7 im Ab- bildungsstrahlengang in die gleiche Richtung eingestellt werden. Man erzielt die beste Wir- kung für die Selektion der Oberhaut, wenn die gemeinsame Polarisationsrichtung (E-Vek- tor) parallel zur Zeichenebene der Fig. 1 und 2, bzw. senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 3 liegt. Die zuletzt genannte Ebene ist die Reflexionsebene, in der die Haut bei schräger Be- leuchtung und Einhalten der Reflexionsbedingung (etwa Brewster-Winkel) polarisierende Wirkung zeigt. Bei annähernd senkrechter Beleuchtung ist die gemeinsame Polarisations- richtung beliebig. Im Fall der Verwendung von zirkular polarisiertem Licht müssen die Fil- ter 17 und 7 bezüglich der Drehposition nicht justiert werden.

In Fig. 4 bis 6 sind Ausfiihrungsbeispiele für ein Sensorsystem zur Erkennung von Hautli- nien der Ober-und Unterhaut beschrieben. Diese Vorrichtungen können Vorteilhafterweise als Wandeinbaueinheit ausgebildet sein. Das System ist in einem Gehäuse 25 untergebracht, das auf einer Seite ein Panzerglasfenster 20 aufweist. Erfindungsgemäß kann das Gehäuse mit dem Sensorsystem auch vor eine vorhandene, größere Panzerglaswand montiert werden.

Polarisations-und Störlichtfilter sind in Fig. 4 als Kamerafilter 7 und 4 vor dem Objektiv 8 angeordnet. Die Kamera 10 ist auf die Objektebene 3 gerichtet, die sich im Außenraum etwa 4 cm vor der Glasplatte 20 befindet. Die Beleuchtung besteht aus 4 Lampen 15, von denen 2 gezeichnet sind, die als Richtstrahler, z. B. kleine Halogenscheinwerfer ausgebildet, und die auf die Objektebene 3 ausgerichtet sind. Vorgeschaltet sind jeweils eine Streuscheibe 16, die je nach Lampentyp eventuell auch entbehrlich ist und ein Polarisationsfilter 17.

Die Einstellung ; der Polarisationsfilter erfolgt im Falle der Verwendung linear polarisiertem Lichts so, daß das in der Zeichenebene dargestellte Lampenpaar senkrecht zur Zeichenebene polarisiert ist. Wenn das Kamerafilter 7 ebenfalls senkrecht zur Zeichenebene eingestellt ist, wird mit dieser Anordnung das Oberhautbild gewonnen (wie im vorhergehenden Beispiel Fig. 1).

Zur Darstellung des Unterhautbildes kann das Kamerafilter 7 mit einem elektrischen An- trieb, der zwei Rastpunkte vorsieht, um 90 Grad gedreht werden. Robuster ist jedoch eine Anordnung, die auf mechanische Bewegungen verzichtet. Dazu ist bei feststehendem Filter 7 ein zusätzliches Lampenpaar gleicher Ausführung notwendig, das einschließlich der ju- stierten Filter, gegenüber dem in Fig. 4 dargestellten in der optischen Achse um 90 Grad verdreht ist. Die beiden Lampenpaare werden zur Aufnahme von Ober-und Unterhautbild kurz nacheinander ein-und ausgeschaltet.

Bei Verwendung von zirkular polarisiertem Licht kann genauso verfahren werden, jedoch ist hier eine Filte : justierung nicht notwendig und die Polarisationsdrehung von Filter 7,17 und gedrehter Anordnung 17 muß entsprechend der vorhergehenden Erläuterung beachtet werden.

Der Benutzer hat die Aufgabe, seine Hand mit der Innenfläche nach vom in den Schärfebe- reich 3 hineinzufiihren, ohne die Scheibe zu bertShren. Als Positionierhilfe dient dabei eine in Fig. 7 dargestellte Schablone 27, die sich auf der Glasscheibe befindet. Auf der Schablone sind, z. B. in vereinfachter oder stilisierter Form, die Umrisse einer Hand mit gespreizten Fingern dargestellt. Das Handlinienmuster sollte immer bei gespreizten Fingern aufgenom- men werden, weil dann weniger Bildverzerrungen durch den Faltenwurf der Haut auftreten.

Der Benutzer soll durch das Bild dazu animiert werden, ebenfalls die Finger zu spreizen, da erfahrungsgemäß entsprechende Hinweise in einer Gebrauchsanweisung nicht immer befolgt werden.

Der Strahlengang kann durch einen Spiegel oder ein Prisma geknickt werden, um eine kom- paktere Einheit zu erhalten (nicht dargestellt).

Fig. 5 ist eine Variante des vorhergehenden Ausfiihrungsbeispiels, wobei sich die Objek- tebene 3 in einigem Abstand von der Wand befindet. Die Entfernung kann auch etliche Me- ter betragen. Diese Ausfiihrung ist fiir den Fall interessant, daß Zugang und Kontrolle nicht am gleichen Ort stattfinden, das Sensorsystem sich mit im geschützten Bereich befindet (hinter der Panzerglasscheibe) und eine Sichtverbindung dazu besteht. Die Beleuchtungse- lemente 15,16,17 befinden sich hierbei nahe bei der Kamera 10 und das Volumen des Ge- häuses 25 wird dadurch relativ klein. In diesem Fall ist die Positionierungshilfe als Rahmen 22 ausgebildet, der innen die vereinfachten oder stilisierten Umrisse einer Hand mit ge- spreizten Fingern aufweist, der an einer Wandhalterung, oder bei gröBerem Abstand auf einer freistehenden Säule oder an anderer Stelle montiert ist. Der Benutzer hat die Aufgabe, seine Hand in den Rahmen hineinzuführen und mit dem Muster zur Deckung zu bringen.

Die Abmessungen des Rahmeninneren sind so gewählt, daß eine Berührung ohne Schwie- rigkeit vermieden werden kann In Fig. 6 ist eine weitere Variante dargestellt, bei der die Positionierplatte 23 in Schrägstel- lung an der Wand befestigt ist. Hierdurch wird eine bequemere Handhaltung ermöglicht sowie ein kompakter Aufbau durch den an dem Spiegel 24 geknickten Strahlengang. Der schräge Strahlendurchtritt durch die Panzerglasplatte 20 verursacht eine gewisse Bildverzer- rung, die nicht gravierend ist und nachträglich korrigiert werden kann. Eine weitere, hier nicht dargestellte Variante sieht vor, daß das Gehäuse mit Kamera und Beleuchtung in z. B. nicht erreichbarer Höhe, etwa an der Decke, montiert und mit dem Sichtfenster nach unten gerichtet ist und daß als Positionierhilfe ein Rahmen in der Art des Rahmens 22 oder 23 verwendet wird, der jedoch waagerecht montiert ist und in den die Hand mit der Innenfläche

nach oben hineingefiihrt wird. Ein derartiger Rahmen kann ganz oder teilweise aus Kunststoff bestehen, wobei in diesem bedarfsweise auch eine Antenne integriert sein kann.

Eine weitere Positionierhilfe fiir die zuletzt genannte Anordnung ist ein von oben in die Objektebene der Kamera projiziertes Luftbild. Erfindungsgemäß ist dieses Luftbild ein Doppelbild, das von 2 Projektoren, die nebeneinander angeordnet sind, so erzeugt wird, daß beide Teilbilder nur in der Objektebene der Kamera genau zur Deckung kommen und bei richtiger Position der Hand auf dieser deckungsgleich erscheinen.

Als Hilfe beim Positionieren der Hand kommen auch holographisch hergestellte Luftbilder z. B. von Marken, Handkonturlinien oder Händen in Frage. Die Hologrammplatte wird dabei vorzugsweise innen vor der Panzerglasscheibe angebracht. Für den Kameradurchblick kann ein kleines Loch im Hologramm dienen.

Bei den zuletzt genannten Ausführungsanordnungen, bei denen Luftbilder als Positionier- hilfe verwendet werden, kann auch ein versehentliches Berühren von irgendwelchen Teilen der Anlage ausgeschlossen werden.

Um zu verhindern, daß Umgebungslicht, insbesondere Tageslicht, die Messung stört und einfache Maßnahmen wie Beseitigung der Störquellen, Abdecken mit einer Abschirmung etc. nicht ausreichen, kann die Vorrichtung wie folgt gegen Störlicht unempfindlicher ge- macht werden : 1. Die Abdeckplatte 12 und die Fingerstütze 2 im ersten Ausftihrungsbeispiel sollten dunkel, am besten schwarz ausgebildet sein, und die Oberfläche sollte aufgerauht sein, damit wenig Fremdlicht reflektiert wird.

2. Es sollte schmalbandiges Licht, z. B. mit Hilfe von schmalbandigen Filtern oder durch Einsatz von farbigen Leuchtdioden oder Lasern auf der Beleuchtungsseite und entspre- chende Filter mit schmalbandigem Durchgang auf der Abbildungsseite verwendet wer- den.

3. Impulsartige Beleuchtung wie Blitzlicht, gepulste Leuchtdioden (LEDs) oder gepulste Laserdioden sind zu kombinieren mit einer angepaßten kurzen Shutterzeit der Aufnah- mekamera.

Schließlich sei noch erwähnt, daß in der Abdeckplatte 12, der Fingerstütze 2, der Schablone 21 sowie den Rahmen 22 und 23 der Platz finir die Antenne eines berührungslosen (elektromagnetischen) Ausweislesers (proximity reader) zur VerfRigung steht, so daß eine Kombination mit dieser Ausweislesemethode möglich ist.

Softwarealgorithmus fwur die Handlinienerkennung Der Vergleich zweier Handlinienmuster mit dem Ziel, über die Identität zu entscheiden, ist im Idealfall formal eine Korrelation der vollständigen Muster. Der Korrelationskoeffizient ist bei Übereinstimmung-eine gute Reproduktionsqualität sei vorausgesetzt-dann prak- tisch 100 %.

Wenn das Bild der zu identifizierenden Person auf diese Weise mit einer großen Anzahl von gespeicherten Komplettbildem verglichen werden muß, wäre jedoch der Bildverarbeitungs- aufwand, insbesondere die Rechenzeit, zu groß. Günstiger ist die Speicherung und der Ver- gleich von charakteristischen Kenndaten, die die fUr eine Entscheidung notwendigen Merk- male enthalten. Notwendig ist also eine Bilddaten-Kompression und Kodierung. Sie sollte den gewunschten Bedingungen, insbesondere der Entscheidungsschärfe, in einfacher Weise angepaßt werden können. Die hier gewählte Strategie der Bildverarbeitung ist in dem Dia- gramm dargestellt und wird im folgenden erläutert. Dabei wird im Text durch Unterstrei- chung auf die verschiedenen Blöcke des Diagramms Bezug genommen.

Abgesehen von einer eventuellen Unterdrückung sehr hoher und relativ niedriger Raumfre- quenzen durch eine Filterung (hier nicht dargestellt) ist der erste Bearbeitungsschritt eine Segmentierung des Oberhaut-und Unterhautbildes. Dies ist eine Unterteilung in Unterein- heiten, z. B. in Kästchen, die so erfolgt, daß die Zahl der Bildsegmente gegenüber der Pixe-

lanzahl des Ausgangsbildes im Sinne der Datenkompression möglichst stark reduziert wird, die Detailauflösung im Segmentbild für die hier vorliegende Aufgabe jedoch noch ausreicht.

Bei der folgenden Linienanalyse werden die Segmentinhalte nach Linienelementen ver- schiedener Stärke s und Richtung r, mit etwa 2 bis 3 Werten für s und bis zu maximal etwa 8 Werten fiir r, untersucht. Mehrere gleichartige Vektoren (parallele Linienelemente glei- cher Stärke) in einem Segment werden addiert. Jedes Segment kann also durch eine Anzahl verschiedener Vektorarten beschrieben werden. Betrachtet man jeweils nur eine Vektorart, d. h. eine Kombination von r und s, so resultieren Vektorbilder fiir die verschiedenen Vek- torarten. Es kann im Rahmen der Optimierung des Algorithmus von Vorteil sein, Bilder verschiedener Vektorarten additiv zusammen zu fassen, z. B. um zu kleine Zahlenwerte zu vermeiden.

Die weitere Datenkompression erfolgt durch Proiektion der Vektorbilder, d. h. Addition der Pixelwerte in verschiedenen Richtungen. Dies entspricht der Aufnahme einer Schnittebene nach dem Verfahren der Computertomographie, wobei das Objekt in diesem Fall ein bereits digitalisiertes Bildfeld mit ganzzahligen Pixelwerten kleiner als etwa 5 ist und der Wert Null relativ häufig vorkommt.

Mit einer hinreichend großen Anzahl von Projektionen gelingt es bekanntlich, mittels des CT-Algorithmus die Schicht eines Objekts zu rekonstruieren, da die Gesamtheit der Projek- tionen die vollständige Objektinformation enthält.

Die Bildrekonstruktion (Back Projection) wird hier nicht durchgerihrt. Es wird jedoch die Information der Projektionsfunktionen benutzt, um das Handlinienbild zu kennzeichnen.

Die Anzahl der Projektionen richtet sich nach der gewiinschten Genauigkeit der Bildkenn- zeichnung. Es ist ein Vorteil des Verfahrens, daß die notwendige und hinreichende Genau- igkeit durch eine einfache Vorschrift, nämlich die Wahl der Anzahl der Projektionen, einge- stellt werden kann. Im Vergleich zur bekannten Computertomographie werden hierbei nur wenige Projektionen benötigt.

Aus den Projektionsfunktionen ergeben sich zunächst auf einfache Weise die Gesamthäu- figkeiten für jede Vektorart. Die Gesamthäufigkeiten oder deren Verhältnisse eignen sich bereits für eine grobe Kennzeichnung des Linienmusters.

Der nächste Schritt ist die Ermittlung der Hauptproiektionsrichtung. Hierzu betrachten wir das Summenbild aus allen Vektorbildem mit der größten Linienstärke s, ohne Berücksichti- gung der Richtung r, und die Projektionen dieses Summenbildes. Das Projektionspaar mit Richtungen bei ungefähr plus oder minus 45 Grad zur Längsachse der Hand ist hierbei ein bevorzugtes Paar, da die drei am stärksten ausgeprägten Hauptlinien, die Daumenfurche, die Fünffngerfurche und die Dreifingerfurche, in einer der beiden Projektionen-das ist davon abhängig, ob es sich um die rechte oder die linke Hand handelt-als Maxima mit großer Amplitude auftreten. Das gut identifizierbare Maximum z. B. der Fiinffingerfurche kann zur Definition eines objektbezogenen Skalennullpunkts verwendet werden. Bei den anderen Projektionen kann, wenn ein sehr deutliches Maximum erkennbar ist, dieses ebenfalls zur Festlegung des Skalennullpunktes dienen. Anderenfalls wird der Nullpunkt willkiirlich, z. B. am linken Bildrand, festgelegt.

Die Hauptprojektionsrichtung wird anhand der Ausprägung der Maxima im Bereich um plus oder minus 45 Grad vom Programm gesucht Sie dient dann auch als Referenzrichtung für die anderen Richtungen. Auf diese Weise wird auch eine gewisse Rotationsinvarianz des Meßverfahrens hergestellt.

Zur weiteren Datenkompression werden die Projektionsfunktionen einer Harmonischen Analyse unterzogen, wobei fiir die Darstellung der Harmonischen Komponenten die kiirze- ste Form, die Amplitude und gegebenenfalls die Phase gewählt wird. Die Kennzeichnung aller Projektionen in der Hauptrichtung kann durch Amplituden-und Phasenwerte erfolgen.

Bei den anderen Projektionen haben Phasenangaben nur in manchen Fällen einen Objektbe- zug und sind im allgemeinen fUr die Kennzeichnung nicht direkt geeignet.

Es soll noch eine Möglichkeit erwähnt werden, wie man die nicht objektbezogene Phasenin- formation fUr die Musteridentifizierung verwerten kann : Man kann die Projektionsfunktio-

nen aus in der Kennung abgelegten Amplituden und Phasen rekonstruieren und einen Ver- gleich der Kurvenformen rnittels Korrelation durchRihren. Diese Möglichkeit ist im Dia- gramm nicht dargestellt.

Die Numerische Kennung aus Ober-und Unterhautbild enthält Verhältnisse von Gesamt- häufigkeiten von Vektorarten, Sätze von Amplituden der Harmonischen Komponenten der Projektionen sowie Phasen zu den Amplituden der Hauptprojektionen. Wieviele Projektio- nen bzw. Amplituden-/Phasensätze erstellt werden, muß empirisch ermittelt werden. Diese Art der Kennzeichnung von Handliniemnustern ist bezüglich der Hand translationsinvariant.

Die Merlanale können in der Numerischen Kennung in einer Art Rangordnung aufgestellt werden, die mit Globalaussagen beginnt und bei hochaufgelösten Mustern, d. h. bei Ampli- tuden und Phasen der Harmonischen Komponenten fUr die hohen Raumfrequenzen endet.

Der Vorgang des Merkmalvergleichs beginnt bei den Gesamthäufigkeiten und wird bei Nichtübereinstimmung abgebrochen. Die Qualität der Übereinstimmung von Handlinienbil- dern ist um so größer, je weiter man in der Rangordnung kommt, ohne eine Negativmeldung zu erhalten.

Die Analyse des Unterhautbildes, das nicht so stark (jedoch in anderer Weise) strulcturiert ist wie das Oberhautbild, erfolgt in der gleichen Art, wobei die Skalennullpunkte fUr die Hauptprojektionen von den zugehörigen Oberhautbildern übernornmen werden. Die Anzahl der Strichstärken s kann bei der Unterhaut geringer sein.

Ist eine Kennung berechnet worden, wird sie bei der erstmaligen Registrierung einer Person in die Datenbank aufgenommen. Soll ein Vergleich von Handlinienmustem durchgefihrt werden, werden die Merkmale der zu prüfenden Kennung mit den in der Datenbank gespei- cherten Kennungen der Rangordnung folgend verglichen, so daß, wie in dem Diagramm unten dargestellt ist, eine positive oder negative Entscheidung getroffen werden kann.

Im Gegensatz zu den Algorithmen der Fingerabdruckerkennung, die die Anzahl oder An- ordnung von Minuzien-das sind Besonderheiten im Papillarleistenmuster-ermittelt, wer-

den bei der hier vorgeschlagenen Handlinienerkennung (sinusformige) Verteilungsmuster von"normalen"Linienelementen erfaßt. Der Informationsgehalt liegt dabei weniger in den drei genannten Hauptlinien, die individuell nicht sehr stark variieren, sondern mehr im Netz der etwas dünneren Nebenlinien.