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Title:
DEVICE FOR THE BIOMETRIC CONTROL OF INSTALLATIONS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/119601
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (1) for the biometric control of installations (2), especially access locks, said device comprising an adjustable camera (4) for recording an image of a user (3), an evaluation unit (9) which is mounted downstream from the camera, extracts biometric data from the recorded image, and generates a control signal for the installation, a memory (10, 20, 22, 24) for recording user-specific sets of parameters (12), and a reading device (14-16, 21, 23, 25) which controls the camera adjustment according to the set of parameters (12) of a user (3) for the purposes of the recording.

Inventors:
TENTSCHERT ERICH (AT)
SCHOLZE WOLFGANG (AT)
Application Number:
PCT/AT2005/000190
Publication Date:
December 15, 2005
Filing Date:
June 02, 2005
Export Citation:
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Assignee:
X PIN COM GMBH (AT)
TENTSCHERT ERICH (AT)
SCHOLZE WOLFGANG (AT)
International Classes:
G07C9/00; (IPC1-7): G07C9/00
Domestic Patent References:
WO2003092291A12003-11-06
WO2003034361A12003-04-24
Foreign References:
US6097029A2000-08-01
EP1134691A22001-09-19
EP1136937A22001-09-26
US5095196A1992-03-10
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 06 30 June 1997 (1997-06-30)
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Description:
Vorrichtung zur biometrischen Steuerung von Anlagen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biometrischen Steuerung von Anlagen, insbesondere Zutrittssper- ren, mit einer einstellbaren Kamera zur Bildaufnahme eines Be¬ nutzers und einer nachgeschalteten Auswerteeinheit., welche aus dem aufgenommenen Bild Biometriedaten extrahiert und daraus ein Steuersignal für die Anlage erzeugt, und mit einem Speicher zur Aufnahme eines für jeden Benutzer spezifischen Parametersatzes und einer Ausleseeinrichtung hiefür. Bei biometrischen Steuerungsvorrichtungen sind die Quali¬ tät der Bildaufnahme und damit die Zuverlässigkeit der daraus- gewonnenen Biometriedaten stark von der relativen Position des Benutzers zur Kamera abhängig. Während die winkelmäßige Aus- richtung des Benutzers zur Kamera weitgehend durch einen um die Kamera angeordneten Spiegel sichergestellt werden kann, in wel¬ chem sich der Benutzer während der Bildaufnahme betrachtet, ist der Abstand des Benutzers von der Kamera in der Praxis stark variabel. Bei den bekannten Biometriesystemen werden bislang Kameras mit fester Brennweite (Fixfokus) verwendet, welche den bekann¬ ten Nachteil einer mangelhaften Bildqualität haben. Der Einsatz von Kameras mit automatischer Entfernungseinstellung (Autofo¬ kus) oder Vergrößerung (Autozoom) ist in der Praxis nicht mög- lieh, da diese zur exakten Fokussierung eine Zeitspanne von bis zu 2 Sekunden benötigen, was die Handhabung insbesondere bei häufig benützten Zutrittssperren unzumutbar beeinträchtigt. Die Erfindung setzt sich zum Ziel, eine Vorrichtung zur biometrischen Steuerung von Anlagen zu schaffen, welche rascher und zuverlässiger arbeitet als die bekannten Lösungen. Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung der eingangs ge¬ nannten Art erreicht, die sich gemäß der Erfindung dadurch aus¬ zeichnet, daß die Ausleseeinrichtung die Kameraeinstellung in Abhängigkeit vom Parametersatz des jeweiligen Benutzers zwecks Aufnahme desselben steuert. Die Erfindung beruht auf dem neuartigen Ansatz, für jeden Benutzer einen spezifischen Parametersatz vorzusehen, mit wel¬ chem eine Biometrie-Kamera bei Annäherung des Benutzers indivi¬ duell eingestellt werden kann, sodaß sofort eine Bildaufnahme mit optimaler Qualität möglich ist. Die Geschwindigkeit und die Zuverlässigkeit der biometrischen Aufnahme und Auswertung wer¬ den dadurch wesentlich erhöht, womit in der Praxis auch die Ak¬ zeptanz und damit der Anwendungsbereich biometrischer Steue¬ rungsvorrichtungen beträchtlich erweitert werden kann. Der benutzerspezifische Parametersatz kann beliebige „gro¬ be" biometrische Daten des Benutzers enthalten, wie die Körper¬ größe, Körperumrißform, Gesichtsumrißform, Gesichtsfarbe usw. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich da¬ durch aus, daß der Parametersatz jedenfalls die Körpergröße des Benutzers enthält, da bereits mit diesem Wert eine gute Kamera¬ einstellung möglich ist. Es versteht sich, daß durch die Auf¬ nahme weiterer Benutzerdaten in den Parametersatz die Kamera¬ einstellung noch weiter verbessert werden kann, z.B. deren Be¬ lichtungszeit, Blende usw. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er¬ findung hat die Kamera eine einstellbare Brennweite und/oder Vergrößerung und die Ausleseeinrichtung stellt die Brennweite und/oder die Vergrößerung der Kamera ein. Diese Variante eignet sich insbesondere für schräg nach oben gerichtete Kameras zur Gesichtsbiometrie. Eine alternative bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die Kamera eine einstellbare Position und/oder Ausrichtung hat und die Ausleseeinrichtung die Positi¬ on und/oder Ausrichtung der Kamera einstellt. Diese Variante eignet sich besonders für horizontal aufnehmende Kameras mit vertikalem Überprüfungsspiegel oder für Überwachungskameras, die z.B. schwenkbar in der Ecke eines Raumes angeordnet sind. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung, welche auch eine einstellbare Lichtquelle zur Ausleuchtung der Bildaufnahme aufweist, zeichnet sich da- durch aus, daß die Ausleseeinrichtung die Einstellung der Lichtquelle in Abhängigkeit vom Parametersatz eines Benutzers steuert. Dadurch kann die ■Bildqualität des aufgenommenen Bildes noch weiter verbessert werden; beispielsweise kann so die Aus¬ leuchtung des Bildes an den Kameraabstand oder an die Gesichts- färbe des Benutzers angepaßt werden. Der benutzerspezifische Parametersatz kann auf verschiede¬ ne Arten gespeichert und bereitgestellt werden. In einer bevor¬ zugten Ausführungsform der Erfindung ist der Speicher eine ortsfeste Datenbank zur Aufnahme der Parametersätze mehrerer Benutzer und die Ausleseeinrichtung weist eine Auswahleinrich¬ tung zur Auswahl des jeweils benutzerspezifischen Parametersat¬ zes auf. Dies minimiert den Aufwand auf Seiten der einzelnen Benutzer und ermöglicht eine zentrale Einspeisung und Pflege der Parametersätze der Benutzer. Besonders einfach ist es, wenn die Auswahleinrichtung be¬ vorzugt eine Tastatur ist. Mit Hilfe einer solchen Tastatur kann eine Benutzeridentifikation oder ein Benutzercode eingege¬ ben werden, über welche bzw. welchen der dem Benutzer zugeord¬ nete Parametersatz aus der Datenbank ausgewählt und ausgelesen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswahleinrichtung ein Fingerabdruckscanner sein. Der Fingerabdruck des Benutzers kann damit direkt zur Auswahl und Auslesung des zugeordneten benut¬ zerspezifischen Parametersatzes aus der Datenbank verwendet werden; optional könnte der Fingerabdruck auch selbst als zu¬ sätzliches biometrisches Merkmal ausgewertet werden. Die bisher erörterten Varianten der Auslesung des benut¬ zerspezifischen Parametersatzes aus der Datenbank beruhen dar¬ auf, was der Benutzer „weiß" (Code) bzw. „ist" (Fingerabdruck) . Alternativ kann die Auswahl und Auslesung auch dadurch bewerk¬ stelligt werden, was der Benutzer „hat": Eine weitere bevorzug¬ te Variante der Erfindung besteht demgemäß darin, daß die Aus¬ wahleinrichtung ein tragbares Identifikationsmodul mit zugeord¬ neter Leseeinrichtung ist, welches der Benutzer mit sich führen kann. Das tragbare Identifikationsmodul kann von jeder in der Technik bekannten Art sein, beispielsweise ein maschinenlesba¬ rer Ausweis, ein Strichcode, ein Speichermedium usw. Bevorzugt ist es eine Datenkarte, z.B. eine handelsübliche Magnet- oder Chipkarte in Kreditkartengröße, welche große Akzeptanz genie¬ ßen. Eine alternative bevorzugte Variante ist ein RFID-Tag (ra- dio frequency identification tag), d.h. ein Transponder-Chip, der mittels einer Funkverbindung speisbar, aktivierbar und aus- lesbar ist. Solche RFID-Tags können in beliebiger physischer Form verkörpert sein, beispielsweise als Schlüsselanhänger, in eine Ausweiskarte integriert usw. Eine weitere bevorzugte Variante der Erfindung besteht darin, daß das Identifikationsmodul ein Mobiltelefon ist. Wie in der Technik bekannt, ist jedem Mobiltelefon eine eindeutige Benutzerkennung zueigen (Teilnehmerkennung, Telefonnummer, IMEI, TIMSI usw. ) , mittels welcher der entsprechend zugeordnete benutzerspezifische Parametersatz aus der Datenbank ausgewählt und ausgelesen werden kann. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfin¬ dung werden die benutzerspezifischen Parametersätze - anstelle in einer ortsfesten, zentralen Datenbank gespeichert zu sein - jeweils von den Benutzern selbst mitgeführt. Dazu ist erfin¬ dungsgemäß der Speicher als tragbares benutzerspezifisches Speichermodul zur Aufnahme des Parametersatzes eines Benutzers ausgeführt. Jeder Benutzer führt in seinem Speichermodul seinen persönlichen Parametersatz mit und die Ausleseeinrichtung kann direkt den aus dem Speichermodul ausgelesenen Parametersatz zur Steuerung der Kameraeinstellung heranziehen. Das tragbare benutzerspezifische Speichermodul kann von jeder beliebigen in der Technik bekannten Art sein, beispiels¬ weise ein maschinenlesbares Speichermedium wie eine Magnetkarte usw. Besonders bevorzugt ist das Speichermodul eine Datenkarte, ein RFID-Tag oder ein Mobiltelefon mit all den oben genannten Vorteilen. Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnun¬ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung der Er- findung in einem schematischen Blockschaltbild, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform in derselben Darstel¬ lungsart, und die Fig. 3a und 3b weitere Varianten für den Speicher und die Ausleseeinrichtung der Vorrichtungen der Fig. 1 und 2. Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Steuerung einer Anlage 2 mittels biometrischer Daten eines Benutzers 3. Die Anlage 2 ist beliebiger Art, beispielsweise eine Zutrittssperre, ein Sa¬ fe, Schließfach, Schloß, ein Computersystem, ein Waffensystem usw. Auch die konkret gesteuerte Funktion der Anlage 2 kann be- liebiger Art sein, beispielsweise das Öffnen der Zutrittssperre oder die Freischaltung des ComputerSystems, das Scharfschalten oder Auslösen des Waffensystems usw. Unter dem Begriff „biometrische Daten" bzw. kurz „Biome¬ triedaten" des Benutzers 3, welche von der Vorrichtung 1 zur Steuerung der Anlage 2 herangezogen werden, werden in der vor¬ liegenden Beschreibung sog. „feine" biometrische Daten des Be¬ nutzers verstanden, wie die Gesichtsform, Gesichtszüge, Iris¬ bilder, Fingerabdrücke usw., im Unterschied zu sog. „groben" I Biometriedaten wie der Körpergröße oder dem Körperumriß des Be- nutzers 3. Letztere werden in der vorliegenden Beschreibung auch als „benutzerspezifische Parameter" bezeichnet. Die Vorrichtung 1 weist eine Kamera 4 auf, welche über ei¬ ne Linearführung 5 an einem Gestell 6 höhenverstellbar gelagert ist. Mittels eines Motors 7 kann die Aufnahmehöhe der Kamera 4 eingestellt werden. Alternativ könnte die .Kamera 4 auch schwenkbar gelagert und mittels eines entsprechenden Antriebes in ihrer Ausrichtung (Winkellage) einstellbar sein. Die Kamera 4 kann eine digitale Foto- oder Videokamera sein, beispielsweise mit einem herkömmlichen CCD- oder CMOS- Chip, und nimmt ein Bild des Benutzers 3 auf, z.B. ein Ganzkör- perbild oder bevorzugt das Gesicht. Eine Lichtquelle 8 kann vorgesehen sein, um die Bildaufnahme auszuleuchten. Besonders günstig ist der Einsatz einer Infrarotkamera, in welchem Fall die Lichtquelle 8 ebenfalls eine Infrarotlichtquelle ist, da im Infrarotbereich mit hoher Ausleuchtung gearbeitet werden kann, ohne den Benutzer 3 zu blenden. Darüber hinaus ist eine Manipu¬ lation der Bildaufnahme im Infrarotbereich wesentlich schwieri¬ ger als im Bereich sichtbaren Lichtes. Das Ausgangssignal der Kamera 4 ist einer Auswerteeinheit 9 zugeführt, welche aus dem aufgenommenen Bild Biometriedaten extrahiert und daraus das Steuersignal für die Anlage 2 er¬ zeugt. Zu diesem Zweck kann die Auswerteeinheit 9 optional Re¬ ferenzdaten aus einer Datenbank 10 erhalten, beispielsweise Re¬ ferenz-Biometriedaten von registrierten Benutzern 3, und bei Übereinstimmung der aus der Bildaufnahme extrahierten Biome¬ triedaten mit den Referenz-Biometriedaten eines registrierten Benutzers die Anlage 2 freischalten. Die Datenbank 10 dient gleichzeitig als Speicher zur Auf¬ nahme benutzerspezifischer Parametersätze 12, welche jeweils die groben Biometriedaten eines Benutzers 3 umfassen, wie seine Körpergröße, Gesichtsfarbe, usw. Die Datenbank 10 kann über ein Terminal 13 mit Referenz-Biometriedaten 11 und benutzerspezifi¬ schen Parametersätzen 12 zulässiger Benutzer 3 gespeist werden („enrolment") . Die benutzerspezifischen Parametersätze 12 werden mit Hilfe einer Ausleseeinrichtung 14 mit angeschlossener Tastatur 15 aus der Datenbank 10 ausgelesen. Über die Tastatur 15 kann ein Benutzer 3 einen benutzerspezifischen Code oder eine Benut¬ zeridentifikation eingeben, anhand welcher die Ausleseeinrich- tung 14 den zugeordneten benutzerspezifischen Parametersatz 12 aus der Datenbank 10 ausliest. Auf Grundlage dieses Parameter¬ satzes steuert die Ausleseeinrichtung 14 die Einstellungen der Kamera 4, und zwar im gezeigten Fall den Motor 7 zur Höhenver¬ stellung der Kamera 4. Zusätzlich kann die Ausleseeinrichtung 14 auch die Lichtquelle 8 einstellen, beispielsweise in ihrer Ausrichtung und/oder Leuchtstärke, und dies alles im Hinblick auf eine optimale Bildaufnahme des Benutzers 3 für die Zwecke der biometrischen Auswertung in der Auswerteeinheit 9. Anstelle oder zusätzlich zu der Tastatur 15 kann die Aus- leseeinrichtung 14 mit einem Fingerabdruckscanner 16 ausgestat¬ tet sein, mittels welchem die Auswahl des zugeordneten benut¬ zerspezifischen Parametersatzes 12 auch anhand des spezifischen Fingerabdrucks des Benutzers 3 vorgenommen werden kann. Der Fingerabdruckscanner 16 kann optional auch zur Gewinnung zu- sätzlicher Biometriedaten aus dem Fingerabdruck verwendet wer¬ den. Auch ist es möglich, den Fingerabdruck zur Verifikation des über die Tastatur 15 eingegebenen Codes heranzuziehen oder umgekehrt den Code zur Verifikation des eingegebenen Fingerab¬ druckes. Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Vorrich¬ tung 1 mit einer schräg nach oben gerichteten Kamera 4, die hinter oder im Zentrum eines Spiegels 17 angeordnet ist, wel¬ chen der Benutzer 3 zur Ausrichtung verwenden kann. Wie er¬ sichtlich, nehmen unterschiedlich große Personen, wenn sie sich im Spiegel 17 betrachten möchten, unterschiedliche Abstände a zur Kamera 4 ein. Zur Anpassung der Bildaufnahme an den varia¬ blen Aufnahmeabstand a ist die Kamera 4 daher mit einem ein¬ stellbaren Objektiv 18 ausgestattet, dessen Brennweite (Fokus) und/oder Vergrößerung (Zoom) verstellt werden kann. Das Ausgangssignal der Kamera 4 ist wieder der Auswerte¬ einheit 9 zugeführt, welche aus dem aufgenommenen Bild die Bio¬ metriedaten des Benutzers 3 extrahiert und auf deren Grundlage die Anlage 2 steuert. Optional können die gewonnenen Biometrie¬ daten mit Referenz-Biometriedaten 11 aus einer Datenbank 19 verglichen werden, wie bereits erörtert. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform führt jeder Benutzer 3 den Speicher für seinen eigenen benutzerspezifischen Parametersatz 12 in Form eines tragbaren benutzerspezifischen Speichermoduls 20 mit sich. Das Speichermodul 20 kann eine Chipkarte, eine Magnetkarte, ein Strichcode sein, oder auch ein RFID-Tag, ein mittels Hochfrequenz speisbarer, aktivierbarer und auslesbarer Transponder-Chip. Die Ausleseeinrichtung für das Speichermodul 20 ist im ge¬ zeigten Beispiel ein Kartenleser 21, in welchen das Speichermo- dul zur Auslesung eingeführt werden kann. Alternativ können auch berührungslose Ausleseeinrichtungen vorgesehen werden. Der von der Ausleseeinrichtung 21 aus dem Speichermodul 20 ausgelesene benutzerspezifische Parametersatz 12 steuert direkt die Einstellung der Kamera 4, z.B. die Einstellung ihres Objek- tivs 18, wie Brennweite, Vergrößerung, Belichtungszeit, Blende, digitale Vergrößerung usw., und dies alles im Hinblick auf eine optimale Qualität des vom Benutzer 3 aufgenommenen Bildes für die Zwecke der biometrischen Auswertung in der Auswerteeinheit 9. Die Fig. 3a und 3b zeigen weitere Varianten für mögliche Ausleseeinrichtungen. Fig. 3a zeigt ein Mobiltelefon 22, das mit einer Mobiltelefonnetz-Schnittstelle 23 zusammenwirkt, um entweder den entsprechenden benutzerspezifischen Parametersatz 12 in der Datenbank 10 auszuwählen (siehe Fig. 1) oder direkt einen benutzerspezifischen Parametersatz 12 an die Kamera 4 zu übermitteln (siehe Fig. 2) . In der ersten Variante stellt das Mobiltelefon 22 das tragbare Identifikationsmodul dar, welches durch die ihm zueigne Teilnehmerkennung (Telefonnummer, IMEI, TIMSI usw.) auf den jeweiligen Benutzer 3 verweist, sodaß der zugeordnete Parametersatz 12 ausgewählt werden kann. In der zweiten Variante ist der benutzerspezifische Parametersatz 12 im Mobiltelefon 22 gespeichert, so daß dieses das tragbare be¬ nutzerspezifische Speichermodul 20 verkörpert. Die Mobiltelefonnetz-Schnittstelle 22 ist nicht notwendi- gerweise am Ort der Vorrichtung 1 angeordnet, sondern kann auch in einem Mobiltelefonnetz liegen (nicht gezeigt) , mit welchem die Vorrichtung 1 über eine herkömmliche Telefonschnittstelle in Verbindung steht. Fig. 3b zeigt ein in Form eines Schlüsselanhängers ausge- führtes RFID-Tag 24, welches mit einer Kommunikationsschnitt- stelle 25 zusammenwirkt, die zur Ermittlung der Benutzeridenti¬ fikation für die Auslesung des Parametersatzes 12 aus der Da¬ tenbank 10 (siehe Fig. 1) oder zur Auslesung des Parametersat¬ zes 12 aus dem RFID-Tag 24 selbst (siehe Fig. 2) dient. Die Kommunikationsschnittstelle 25 kann beispielsweise ein mittels RFID-Tag freigebbares ■ Türschloß sein, welches gleichzeitig die gesteuerte Anlage 2 ist. Es versteht sich, daß die in den Fig. 1, 2, 3a und 3b ge¬ zeigten Varianten beliebig miteinander kombiniert werden kön- nen. Die Erfindung ist demgemäß nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt alle Varianten und Modifikationen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen.