ITPD20070032A1 - Dispositivo biometrico per la lettura di una impronta digitale e metodo d'impiego - Google Patents

Description

“DISPOSITIVO BIOMETRICO PER LA LETTURA DI UNA IMPRONTA DIGITALE E METODO D’IMPIEGO”

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un dispositivo biometrico per la lettura di una impronta digitale.

Il trovato riguarda anche un peculiare metodo d'impiego di tale dispositivo biometrico.

Un generico dispositivo biometrico effettua la verifica di identità e il riconoscimento di una persona sulla base di caratteristiche biologiche.

Tra i diversi sistemi biometrici, quelli basati su impronte digitali sono senza dubbio i più noti e studiati.

Grazie alle caratteristiche di stabilità e unicità delle impronte digitali essi garantiscono infatti un elevato grado di sicurezza.

Ogni utente viene inizialmente sottoposto a un'operazione iniziale di registrazione, detta "enrollment", durante la quale viene acquisita una copia della sua impronta digitale le cui caratteristiche discriminanti, estratte attraverso algoritmi specializzati di processazione dell'immagine, costituiscono il modello dell'utente.

L'immagine dell'impronta processata per estrame le informazioni caratteristiche, che formano il cosiddetto "template", che si può definire come una rappresentazione matematica dei dati biometrici.

Il tempiale può essere registrato in un database centralizzato, oppure su una smart-card personale dell'utente.

La conversione in dati digitali dei parametri estrapolati dalla misura della grandezza biologica rappresenta una vera e propria "firma" che identifica l'individuo; nel caso delle impronte digitali una tipica firma presa in considerazione dal sistema biometrico è rappresentata dalle coordinate delle cosiddette "minuzie", che sono i punti di biforcazione e terminazione dei solchi.

La conversione dei dati catturati dal sensore in "firme" è molto importante, perché deve essere capace di scartare le informazioni ovvie preservando ed evidenziando quelle che invece sono peculiari.

Una cattiva gestione dell'estrazione provoca incertezze nel riconoscimento biometrico e potenziali falle di sicurezza; se invece l'algoritmo non comprime a sufficienza la firma i tempi di riconoscimento diventano inaccettabili.

Sono oggi noti dispositivi di lettura dell'impronta digitale basati sull'impiego di un sensore elettronico a strisciamento, sul quale il dito viene fatto scorrere per la rilevazione dell'impronta.

Tali dispositivi noti, per quanto apprezzati e diffusi, non permettono di garantire una corretta identificazione dei dati biometrici della persona determinando i cosiddetti "falsi non riconoscimenti”, dovuti alla possibilità che lo scorrimento del dito sopra il sensore avvenga a seguito di un appoggio non corretto dello stesso dito sul sensore, o a causa del fatto che l'enrollment è stato eseguito in modo difficilmente ripetibile; infatti è sufficiente che l’inclinazione del dito rispetto all’asse verticale del sensore oppure la direzione con cui si fa scorrere il dito sopra il sensore non sia perfettamente ortogonale all’area del sensore stesso per ottenere delle immagini con un numero di minuzie inferiore a quello memorizzato per l identificazione.

Questo tipo di falsi “non riconoscimenti” comportano quindi un disagio per l’utente a cui viene chiesto di ripetere l’operazione più volte al fine di riuscire ad acquisire un’immagine dell’ impronta digitale che collimi con quella memorizzata.

Inoltre, ovviamente, procedendo per prove e tentativi c’è sempre il rischio che il soggetto venga respinto e non gli sia concesso il transito per un certo tempo.

Compito principale del presente trovato è quello di realizzare dispositivo biometrico per la lettura di una impronta digitale capace di ovviare ai citati inconvenienti degli analoghi dispositivi di tipo noto.

Nel'ambito del compito principale sopra esposto, un importante scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo biometrico capace di una più accurata lettura dell'impronta, con conseguente minor rischio di falsi non riconoscimenti e quindi di maggiore affidabilità.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo biometrico di semplice utilizzo, alla stregua dei dispositivi analoghi di tipo noto.

Ancora uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo biometrico abbinabile ad altri dispositivi di sicurezza di tipo noto.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di mettere a punto un dispositivo biometrico per la lettura di una impronta digitale, producibile con impianti e tecnologie note.

Questi ed altri scopi ancora, che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da un dispositivo biometrico per la lettura di una impronta digitale, caratterizzato dal fatto di comprendere, airintemo di un supporto ergonomico, almeno due sensori a scorrimento disposti affiancati, sfalsati e inclinati a definire un incavo nel quale far scorrere un polpastrello per la lettura della sua impronta.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una sua forma di esecuzione preferita ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle unite tavole di disegni, in cui:

la figura 1 rappresenta una vista prospettica del dispositivo secondo il trovato;

la figura 2 rappresenta una vista frontale del dispositivo;

- la figura 3 è una vista dall'alto del dispositivo secondo il trovato

- le figure da 4 a 6 rappresentano le tre sezioni IV - IV, V-V e VI- VI indicate in figura 3;

- la figura 7 è esemplificativa di un metodo d'impiego di un dispositivo secondo il trovato.

- le figure 8 e 9 sono esemplificative di una sequenza di utilizzo del dispositivo secondo il trovato.

Con riferimento alle figure precedentemente citate, un dispositivo biometrico per la lettura di una impronta digitale secondo il trovato, viene indicato complessivamente con il numero 10.

Tale dispositivo 10 comprende, all'interno di un supporto ergonomico 11, due sensori a scorrimento 12 e 13, sostanzialmente piattiformi, disposti ravvicinati per un lato lungo, 12a e 13a rispettivamente, sfalsati e inclinati a definire un incavo a V, ben visibile in figura 2, nel quale far scorrere un polpastrello 14 per la lettura della sua impronta.

Il supporto ergonomico 11 qui descritto a titolo esemplificativo è dato da un elemento concavo di sezione sostanzialmente a V; in particolare tale elemento concavo presenta una prima sezione trasversale sostanzialmente a V, rappresentata in figura 4, in cui il lato 1 la su cui giace il primo sensore 12 è più lungo e leggermente meno inclinato rispetto allaltro lato 11b, una seconda sezione trasversale centrale, rappresentata in figura 5, in cui i due antistanti lati lic e 1 lb hanno medesima lunghezza e inclinazione, e fra di essi è interposto un tratto piano 11d, ed una terza sezione trasversale, anch'essa a V, rappresentata in figura 6, in cui il lato 11e su cui giace il secondo sensore 13 è più lungo e leggermente meno inclinato rispetto all'antistante lato 11c.

I due sensori 12 e 13 possono quindi essere posizionati più o meno distanziati in direzione longitudinale, per interposizione di un tratto centrale 11d.

I due sensori 12 e 13 possono ad esempio essere di tipo capacitivo, come anche di tipo R.F. o ultrasonico o realizzati con tecnologie similari atte al medesimo scopo.

I due sensori 12 e 13 stanno su giaciture inclinate in modo sostanzialmente simmetrico rispetto al piano verticale longitudinale di simmetria del supporto 11.

I due sensori sfalsati nello spazio permettono di ottenere due immagini che rappresentano zone diverse dello stesso polpastrello 14 con un’area comune di sovrapposizione, anziché una sola immagine, peraltro limitata nelle dimensioni dall'utilizzo di un singolo sensore e quindi dalla larghezza dell’area sensibile di tale singolo sensore stesso.

In questo modo si ottiene un’immagine di dimensioni più grandi di quelle che sono le dimensioni ottenibili utilizzando un solo sensore, ed il fatto di avere un’immagine più grande permette quindi di garantire una corretta identificazione dei dati biometrici della persona diminuendo il rischio di avere falsi non riconoscimenti; l'aumento dell'area di acquisizione diminuisce il numero di rifiuti e velocizza l'iter di riconoscimento.

Una volta acquisito il dato biometrico il dispositivo biometrico, tramite l’uso di uno o più associati microprocessori e di determinati algoritmi, ricostruisce l’immagine così ripresa al fine di ottenere un dato chiaro ed univoco che identifica la persona stessa.

Tali immagini possono essere memorizzate su un supporto fisso, tipo hard disk, utilizzando dei protocolli che mascherano il dato biometrico tramite algoritmi crittografici; in questo modo l’immagine nella sua completezza viene salvata per poi poter essere riutilizzata in tutti quei casi previsti dalle normative e leggi vigenti.

L’utilizzo di più sensori elettronici posti in modo opportuno per la rilevazione di dati biometrici comporta una fase di pre-elaborazione per ricollimare le immagini ottenute dai due sensori, al fine di ottenere un’immagine unica ed univoca.

Inoltre al fine di migliorare la qualità dell’ immagine è necessario applicare dei filtri, che amplificando il contrasto tra le zone chiare (valli) e quelle scure (creste), permettano una migliore identificazione delle minuzie, le quali devono essere prese in un numero ben definito all’interno di immagini di dimensioni prestabilite, come ad esempio, nel caso delle normative ABI, 12,7 mm x 25,4 mm.

L’immagine che si ottiene dal sistema qui descritto è quindi un insieme di immagini dello stesso particolare preso da angolazioni diverse, una prima immagine catturata da un primo sensore 12 e una seconda immagine da un secondo sensore 13.

Tali due immagini si sovrappongono in determinate aree permettendo quindi non solo di avere un’area di cattura maggiore, ma anche si aumenta il numero di minuzie utili allidentificazione del soggetto stesso, riducendo il numero di falsi non riconoscimenti.

Inoltre poiché il sistema così descritto non necessita di una rielaborazione molto pesante dal punto di vista degli algoritmi utilizzati per il trattamento delle immagini, in quanto come già detto le immagini rimangono separate, esso permette di accelerare l’operazione di riconoscimento aumentando le probabilità che il soggetto venga riconosciuto subito, o comunque in un tempo medio inferiore rispetto agli analoghi dispositivi di tipo noto.

La memorizzazione della doppia immagine così ottenuta consente di memorizzare la posizione delle minuzie riconosciute attraverso un opportuno algoritmo che attribuisce alle minuzie delle coordinate spaziali che possono essere mappate come dei punti geografici o i vertici di un poligono.

In tal modo si riducono in modo sensibile le dimensioni dei dati da salvare, i quali possono quindi essere memorizzati facilmente su una smart-card, memory-card o altri supporti di tipo magnetico od ottici o trasponder per un’identificazione di tipo 1 a 1.

Il dato così rielaborato e salvato su un supporto , che come detto può essere una smart-card, di per sé non è più un dato biometrico sensibile in quanto si tratta esclusivamente di una serie di coordinate spaziali che devono essere confrontate con un opportuno sottoinsieme della mappa delle minuzie che vengono identificate all’atto dell’ acquisizione di un’immagine rappresentativa del dato biometrico dell’impronta digitale .

Il funzionamento del dispositivo 10 secondo il trovato è il seguente. Durante la fase di strisciamento del dito 15, questo incontra prima un primo sensore 12 dei due sensori e poi l’altro sensore 13, come esemplificato nelle figure 8 e 9.

E' quindi possibile determinare in modo univoco il senso nel quale il dito 15 è stato fatto strisciare sopra l’area di acquisizione, dal momento che il dito incontra sempre prima uno dei due sensori; ciò consente di utilizzare un opportuno numero di strisciamenti eseguiti con una determinata sequenza come un ulteriore codice di accesso che va ad aggiungersi al riconoscimento dell’utente attraverso l identificazione della mappa delle minuzie preventivamente salvate nel sistema o immesse tramite smart-card.

Forma quindi oggetto del trovato anche tale peculiare metodo d'impiego del dispositivo 10, esemplificato in figura 7: se l'utente striscia il dito sui due sensori 12 e 13 una prima volta in un primo verso, una seconda volta nel medesimo verso ed una terza volta in verso opposto, abbiamo identificato mediante codice binario il numero 1; con sequenze simili, come quelle rappresentate in figura 7, si possono definire codici più o meno complessi, che possono essere utilizzati senza che sia necessario ricorrere ad aggiuntive tastierme alfanumeriche, che andrebbero ad inficiare la compattezza tipica di tali dispositivi biometrici per la lettura di impronte digitali.

Qualora l’utente mal avvertitamente non strisciasse il dito 15, ma lo appoggiasse sopra l’area di acquisizione, il sistema di controllo è in grado di riconoscere uno stato diverso da quello di transito proprio perché non è possibile determinare il verso dello strisciamento non essendoci quella sequenza temporale tra le immagini acquisite che è tipica ed identificativa di un oggetto che si muove sopra a dei sensori.

Il codice determinato dalla sequenza di passaggi al di sopra dei due sensori viene immesso nel sistema di controllo associato al dispositivo 10 attraverso una serie di strisciate consecutive ed intervallate opportunamente in modo tale che il microprocessore riconosca un nuovo passaggio dal precedente.

La memorizzazione della sequenza dei versi in cui vengono effettuati i successivi passaggi al di sopra dei due sensori, altri non è che una rappresentazione binaria che va a determinare il codice o pin di accesso; tale codice viene salvato e memorizzato insieme al dato biometrico (immagine) permettendo quindi di aumentare il grado di sicurezza del sistema di accesso.

Tale sistema quindi, oltre ad associare ad un utente il dato biometrico, in questo particolare caso la mappa di un sotto insieme di minuzie, vi associa anche un pin o codice segreto che è inserito nel sistema utilizzando proprio il dato biometrico stesso, utilizzato non più in quanto "dato" ma come mezzo per limmissione di un codice di riconoscimento.

Inoltre la necessità di far strisciare il dito molte volte sopra l’area di acquisizione permette al sistema di acquisire una serie di immagini dello stesso dato biometrico riducendo da un lato la possibilità di falsi riconoscimenti o di errori e al contempo garantendo un maggior grado di sicurezza del sistema stesso.

Si è in pratica constatato come il trovato così descritto porti a soluzione i problemi evidenziati nei tipi noti di dispositivi biometrici di lettura dell'impronta digitale.

In particolare con il presente trovato si è realizzato un dispositivo biometrico capace di una più accurata lettura dell'impronta, con conseguente minor rischio di falsi non riconoscimenti e quindi di maggiore affidabilità.

Ancora, con il presente trovato si è realizzato un dispositivo biometrico di semplice utilizzo, alla stregua dei dispositivi analoghi di tipo noto, essendo sufficiente strisciare su di esso una o più volte il polpastrello di un dito.

Inoltre, con il presente trovato si è realizzato un dispositivo biometrico abbinabile ad altri dispositivi di sicurezza di tipo noto, ma anche capace di essere impiegato per la determinazione di un ulteriore codice di riconoscimento, ad esempio di tipo binario, strisciando più volte un polpastrello su di esso o in un verso o nel verso opposto, per un predefi numero di volte.

Non ultimo, con il presente trovato si è realizzato un dispositivo biometrico per la lettura di ima impronta digitale, producibile con impianti e tecnologie note.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l’uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati apposti al solo scopo di aumentare l’intellegibilità delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull’interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo biometrico per la lettura di una impronta digitale, caratterizzato dal fatto di comprendere, all'intemo di un supporto ergonomico (11), almeno due sensori (12, 13) a scorrimento, disposti affiancati, sfalsati e inclinati a definire un incavo nel quale far scorrere un polpastrello (14) per la lettura della sua impronta da più punti di vista diversi.
2. 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere due sensori a scorrimento (12, 13), sostanzialmente piattiformi, disposti affiancati ravvicinati per un lato lungo (12a, 13 a), sfalsati e inclinati a definire un incavo a V per lo scorrimento del polpastrello.
3. 3) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il supporto ergonomico (11) qui descritto a titolo esemplificativo è dato da un elemento concavo di sezione sostanzialmente a V.
4. 4) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento concavo presenta una prima sezione trasversale sostanzialmente a V in cui il lato (Ila) su cui giace il primo sensore (12) è più lungo e leggermente meno inclinato rispetto all'altro lato (llb), una seconda sezione trasversale centrale in cui i due antistanti lati (Ile, llb) hanno medesima lunghezza e inclinazione, e fra di essi è interposto un tratto piano (lld), ed una terza sezione trasversale, anch'essa a V, in cui il lato (lle) su cui giace il secondo sensore (13) è più lungo e leggermente meno inclinato rispetto all'antistante lato (11c).
5. 5) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i due sensori (12, 13) possono essere posizionati più o meno distanziati in direzione longitudinale, per interposizione di un tratto centrale (11d).
6. 6) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti sensori (12, 13) sono di tipo capacitivo, R.F. o ultrasonico, o di tecnologie similari atte al medesimo scopo.
7. 7) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti sensori (12, 13) sono disposti con il lato corto (12b, 13b) parallelo al bordo (11a) del supporto (11), detti sensori (12, 13) essendo disposti su giaciture inclinate in modo sostanzialmente simmetrico rispetto al piano verticale longitudinale di simmetria del supporto (11).
8. 8) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti due sensori (12, 13) sfalsati nello spazio permettono di ottenere due immagini che rappresentano zone diverse dello stesso polpastrello (14), con un’area comune di sovrapposizione.
9. 9) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di avvalersi di uno o più associati microprocessori e di predeterminati algoritmi per ricostruisce l immagine rilevate del polpastrello (14) al fine di ottenere un dato chiaro ed univoco che identifica la persona stessa.
10. 10) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le immagini rilevate possono essere memorizzate su un supporto fìsso, tipo hard disk, utilizzando dei protocolli che mascherano il dato biometrico tramite algoritmi crittografici.
11. 11) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che per migliorare la qualità dell’ immagine sono applicabili dei filtri, che amplificando il contrasto tra le zone chiare (valli) e quelle scure (creste), permettono una migliore identificazione delle minuzie.
12. 12) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le immagini rilevate dai diversi sensori (12, 13) rimangono separate, consentendo di accelerare l’operazione di riconoscimento.
13. 13) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la memorizzazione della doppia immagine così ottenuta consente di memorizzare la posizione delle minuzie riconosciute attraverso un algoritmo che attribuisce alle minuzie delle coordinate spaziali che possono essere mappate come dei punti geografici o i vertici di un poligono.
14. 14) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i dati da salvare possono quindi essere memorizzati su una smart-card, memory-card o altri supporti di tipo magnetico od ottici o trasponder per un’identificazione di tipo 1 a 1.
15. 15) Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto rendere possibile la determinazione in modo univoco il senso nel quale il dito (15) è stato fatto strisciare sopra l’area di acquisizione, dal momento che il dito incontra sempre prima uno dei due sensori, ciò consentendo di utilizzare un opportuno numero di strisciamenti eseguiti con una determinata sequenza come un ulteriore codice di accesso che va ad aggiungersi al riconoscimento dell’utente attraverso l’identificazione della mappa delle minuzie preventivamente salvate nel sistema o immesse tramite smart-card.
16. 16) Metodo d'impiego di un dispositivo come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, che consiste nello strisciare il polpastrello (14) sul dispositivo (10) o in un verso, prima su un primo sensore (12) e poi sul secondo sensore (13), o nel verso opposto, prima sul secondo sensore (13) e poi sul primo sensore (12), per la definizione di una sequenza di input preposti a definire un codice identificativo ausiliario senza che sia necessario ricorrere ad aggiuntive tastierine alfanumeriche.
17. 17) Metodo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto codice ausiliario è determinato attraverso una serie di strisciate consecutive ed intervallate opportunamente in modo tale che il microprocessore associato riconosca un nuovo passaggio dal precedente.
18. 18) Metodo secondo le rivendicazioni 16 e 17, caratterizzato dal fatto che la memorizzazione della sequenza dei versi in cui vengono effettuati i successivi passaggi al di sopra dei due sensori, definisce una rappresentazione binaria che va a determinare il codice o pin di accesso; tale codice viene salvato e memorizzato insieme al dato biometrico (immagine) permettendo quindi di aumentare il grado di sicurezza del sistema di accesso.
19. 19) Dispositivo biometrico per la lettura di una impronta digitale e metodo d'impiego, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per quanto descritto ed illustrato nelle allegate tavole di disegni.