WO2000011617A1 - Method and array for controlling an apparatus by means of fingerprint information - Google Patents

Method and array for controlling an apparatus by means of fingerprint information Download PDF

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WO2000011617A1
WO2000011617A1 PCT/DE1999/001960 DE9901960W WO0011617A1 WO 2000011617 A1 WO2000011617 A1 WO 2000011617A1 DE 9901960 W DE9901960 W DE 9901960W WO 0011617 A1 WO0011617 A1 WO 0011617A1
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • G06F21/31—User authentication
    • G06F21/32—User authentication using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voiceprints
    • G—PHYSICS
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02—Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
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    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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    • G07C9/30—Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass
    • G07C9/32—Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass in combination with an identity check
    • G07C9/37—Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass in combination with an identity check using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voice recognition

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for controlling a device, in particular a mobile device, by means of fingerprint information, the device being essentially controlled by the application of different fingerprints, or the entry of control information by means of different fingerprints.
  • Some devices are generally protected against unauthorized use, for example by a password; with other devices, only certain functions are protected against unauthorized access (for example, by means of a so-called personal identification number PIN). This also includes protecting access to certain data or services, even if they are provided not by the device but by other devices in a computer or communication network, such as a mobile radio system.
  • PIN personal identification number
  • SIM Subscriber Identifying Module
  • the features detected by the sensors are compared in a data processing device of the device or a communication network with the known features of an authorized user and if there is sufficient agreement, access to the desired service, the required data or the selected device function is enabled.
  • the invention is therefore based on the idea of determining fingerprint information of an applied finger, comparing it with different stored fingerprint information, and controlling the device as a function of the comparison result.
  • user identification or user authentication also takes place by means of fingerprint recognition.
  • a further development is also provided in which corresponding different digits can be entered into the device by applying different fingers. It is thereby achieved that a device can be operated reliably by using a sensor instead of a numerical keyboard, but its dimensions and weight can be kept small.
  • Another embodiment of the invention provides that placing a finger in different operating states triggers different control procedures in the device.
  • Dialing information is entered or the associated signaling procedures are triggered.
  • FIG. 1 shows a flow diagram of a method and the corresponding arrangement elements for controlling a device by means of fingerprint information
  • FIG. 2 shows possible assignments of fingerprint information to control procedures
  • Figure 3 is a block diagram of a communication terminal.
  • FIG. 1 shows a flow diagram of a method for controlling a device using different fingerprint information and corresponding arrangement elements for carrying out such a method.
  • a fingerprint sensor SEN detects the line pattern f of the applied fingertip by the sensor cells the changes in the electric field that the lines raised and pick up the indentations on the surface of the fingers, and use them to generate its electrical image.
  • the detection can be based on a capacitive measuring principle, in which each pixel represents a capacitor and the skin of the finger placed on it acts as a third capacitor plate.
  • the feedback capacities resulting from the elevations and depressions in the individual sensor elements result in analogous development, which provide a three-dimensional image of the impression. Since the conductivity of the skin also affects the signal, the sensor should not be fooled even with a dummy dummy.
  • the corresponding digital signals are transmitted to a processing device VE, in particular a digital signal processor.
  • the stored fingerprint information corresponds to either different fingers of one person or different fingers of several people.
  • the fingerprint information corresponding to the ten fingers can be stored for one person, or additionally, the corresponding further fingerprint information corresponding to the additional ten fingers can be stored for each additional person.
  • the fingerprint information recorded by the sensor device SEN and stored can be brought into the form of a so-called feature vector.
  • this assumption is not a restriction, since the sensor data can always be represented as an ordered n-tuple of n measurement data (feature vector).
  • the feature vectors form an n-dimensional space.
  • a set of pattern vectors code book vectors
  • a distance measure similarity measure for fingerprint features
  • a control procedure for controlling the device or corresponding information for triggering such a control procedure is assigned to each pattern vector.
  • the determination of the closest pattern vector f4 to a feature vector fe which corresponds to the sensed sensor data thus leads to the triggering of a corresponding control procedure stp4 which can be carried out by the above-mentioned first or second control device STE. If the feature vector is not in the cell of a pattern vector, no control procedure is triggered because the similarity between the fingerprint information determined and stored is too low, i.e. the similarity does not exceed a predetermined threshold.
  • the error rates of this method can be optimized if it is ensured that the feature vectors associated with the fingerprint features are pattern vectors. This can be achieved by adapting the system to the fingerprint features in an initialization phase (code book adaptation).
  • Vector quantization is not the only method that can be used in connection with the invention. Other methods are familiar to the person skilled in the art and therefore need not be explained here.
  • the storage of fingerprint information, the processing of fingerprint information, the comparison of ascertained and stored fingerprint information and / or the triggering of control procedures can either take place entirely or at least partially in an arrangement for controlling a device.
  • This arrangement for control can be integrated in the device or can be implemented separately from the device and can only be connected to the device by means of transmission devices. It is also possible for parts of the above-mentioned method steps or the corresponding hardware elements to be carried out or arranged in central facilities of a communication network.
  • FIG. 2 schematically shows different variants for the assignment of fingerprint information to control procedures. They refer to a device that can be put into different operating states.
  • the different operating states can differ in that, depending on the operating state, different or more or fewer elements of the device are supplied with power, different or more or less functions of the device can be carried out, or more or less restricted access to data or functions is permitted.
  • the control procedure assigned to this fingerprint can lead to a change in the operating state of the device.
  • the three processes exemplarily illustrated from left to right in FIG. 2 are described in more detail below:
  • the device is initially in the switched-off state, in which only the elements for fingerprint recognition are switched on. If the determined fingerprint information corresponds to the stored fingerprint information fl, the device is switched on by means of the control procedure stpl and activated for a specific person. This means in the sense of user authentication or user recognition, this person is given personal access to the device.
  • the device is switched into the device profile profill using the control procedure stpll3.
  • This can mean that, for example, the ringer volume, the permissibility of incoming calls, the ringer melody, the display or other menu options can be set in accordance with this stored device profile profile for a communication terminal.
  • the finger fl is placed in this device profile profill again, the stored phone number of a desired destination, such as the user's office, is automatically entered and appropriate signaling procedures are initiated to establish the connection: waehle_buero.
  • the device is switched on and activated for one person2. If the fingerprint f69 is recognized next, the device is switched to the device profile profil3 of this person2. If fingerprint f30 is now recognized, a connection to an emergency call center is automatically initiated. - If the fingerprint f27 is recognized when the device is switched off, the device is first switched on and a connection to an emergency call center is initiated immediately. If finger f24 is then recognized when the device is switched on, the device is switched to a general device profile and, if finger f21 is applied, the number "0" is entered on the device and, if necessary, shown on the display.
  • Such an assignment can be saved when the device is used for the first time by the user selecting all options of the menu structure for controlling the device in succession and confirming each menu item by applying the finger desired by him to the sensor.
  • the fingerprint sensor can be used not only for user identification, but also for user authentication.
  • FIG. 3 shows a communication terminal KE, consisting of an operating unit MMI, a control device STE, a processing device VE, a power supply device SVE, a user authentication module SIM, a receiving device EE, a transmitting device SE and a sensor device SEN.
  • a communication terminal KE consisting of an operating unit MMI, a control device STE, a processing device VE, a power supply device SVE, a user authentication module SIM, a receiving device EE, a transmitting device SE and a sensor device SEN.
  • the MMI control unit consists of a loudspeaker element, a microphone element, a display for displaying menu items, numbers or other information relevant to a communication process and, if applicable, a keyboard for entering numbers and letters and for selecting menu items.
  • the control device STE essentially consists of a program-controlled microcontroller and the processing device VE consists of a digital signal processor, both of which have write and read access to memory modules SPE.
  • the microcontroller controls and monitors all essential elements and functions of the communication terminal KE and controls the communication and signaling sequence. For this purpose, control procedures stored in the form of program data are read from the memory modules into the microcontroller and executed there. In particular, the setting of the communication terminal KE in defined operating states, the switching on and off of certain hardware elements and the user identification are controlled by the control device STE.
  • the program data required to control the communication terminal KE and the communication process, in particular also the signaling procedures are device information, information entered by the user, information generated during the processing of signals and reference data of fingerprint features, that is Fingerprint information from authorized users, saved.
  • these reference data or at least parts of this reference data are stored on the user authentication module SIM.
  • the communication terminal KE is a mobile telephone
  • the user authentication using a secret number can be replaced by comparing the fingerprint information determined with stored fingerprint information.
  • the mobile phone is booked into the mobile radio system.

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Abstract

The control of an apparatus is effected depending on fingerprint information detected by a sensor, said information being compared with stored fingerprint information pertaining to different fingers of a person, each of which is assigned a control procedure.

Description

Beschreibungdescription

Verfahren und Anordnung zur Steuerung eines Gerätes mittels FingerabdruckinformationenMethod and arrangement for controlling a device using fingerprint information

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung eines Gerätes, insbesondere eines mobilen Gerätes, mittels Fingerabdruckinformationen, wobei das Gerät im Wesentlichen durch das Anlegen unterschiedlicher Fingerab- drücke gesteuert wird, bzw. die Eingabe von Steuerinformationen mittels unterschiedlicher Fingerabdrücke erfolgt.The invention relates to a method and an arrangement for controlling a device, in particular a mobile device, by means of fingerprint information, the device being essentially controlled by the application of different fingerprints, or the entry of control information by means of different fingerprints.

Zur Eingabe von Steuerinformationen in mobile Geräte sind bislang mehrere verschiedene Verfahren, wie beispielsweise mittels Tastatur, Softkeys, Spracherkennung, Maus, Joystick oder Touchscreen bekannt.To date, several different methods have been known for entering control information into mobile devices, such as using a keyboard, softkeys, speech recognition, mouse, joystick or touchscreen.

Diese bekannten Verfahren weisen entweder den Nachteil auf, daß sie, insbesondere in mobilen Geräten, zu einer uner- wünscht aufwendigen Realisierung eines Gerätegehäuses führen, oder daß sie unzuverlässig sind, bzw. ihre Durchführung viel Rechenaufwand und somit auch Energieaufwand erfordert.These known methods either have the disadvantage that they lead to an undesirably complex implementation of a device housing, in particular in mobile devices, or that they are unreliable, or their implementation requires a great deal of computing effort and thus also energy expenditure.

Außerdem ist eine Vielzahl von Geräten bekannt, vor deren Be- nutzung ein Benutzer sich authentifizieren muß. Wichtige Beispiele sind Computer, insbesondere tragbare Computer, und Telekommunikationsgeräte, insbesondere Mobiltelefone.In addition, a large number of devices are known, before which a user has to authenticate himself. Important examples are computers, especially portable computers, and telecommunication devices, especially cell phones.

Einige Geräte sind dabei generell gegen unberechtigte Benut- zung beispielsweise durch ein Paßwort geschützt; bei anderen Geräten sind lediglich bestimmte Funktionen vor unberechtigtem Zugriff (beispielsweise durch eine sogenannte Personal Identification Number PIN) geschützt. Hierzu gehört auch der Schutz des Zugangs zu bestimmten Daten oder Diensten, auch wenn diese nicht durch das Gerät, sondern durch andere Geräte in einem Computer- oder Kummunikationsnetz wie beispielsweise einem Mobilfunksystem zur Verfügung gestellt werden. Die heute wohl häufigste Art der Eingabe einer Authentifika- tionsinformation bzw. Authentifizierungsinformation ist die Eingabe über eine Tastatur des Gerätes. Nach der Eingabe wird die Richtigkeit der eingegebenen Information, und damit die Berechtigung des eingebenden Benutzers durch eine Prüfeinrichtung im Gerät oder in einem Computer oder Kommunikations- netz geprüft. Bei Mobiltelefonen nach dem GSM (Global System for Mobile Communication) -Standard geschieht dies, indem eine Datenverarbeitungseinrichtung auf der sogenannten SIM (Sub- scriber Identifying Module) -Card des Gerätes prüft, ob die eingegebene PIN zu der auf der SIM-Card gespeicherten Information paßt. Ist dies der Fall, gibt die SIM-Card das Mobiltelefon zur Benutzung frei.Some devices are generally protected against unauthorized use, for example by a password; with other devices, only certain functions are protected against unauthorized access (for example, by means of a so-called personal identification number PIN). This also includes protecting access to certain data or services, even if they are provided not by the device but by other devices in a computer or communication network, such as a mobile radio system. Probably the most common way of entering authentication information or authentication information today is via a keyboard on the device. After the input, the correctness of the information entered, and thus the authorization of the user entering it, is checked by a test device in the device or in a computer or communication network. In the case of mobile phones according to the GSM (Global System for Mobile Communication) standard, this is done by a data processing device on the so-called SIM (Subscriber Identifying Module) card of the device checking whether the entered PIN corresponds to the information stored on the SIM card fits. If this is the case, the SIM card releases the mobile phone for use.

Seit einiger Zeit sind Technologien verfügbar, die andere Formen der Authentifikation eines Benutzers erlauben. Diese Technologien beruhen auf der Erfassung benutzerspezifischer biometrischer Merkmale durch spezielle Sensoren. Ein wichti- ges Beispiel hierfür sind Sensoren zur Erkennung des Fingerabdruckes.Technologies that allow other forms of user authentication have been available for some time. These technologies are based on the acquisition of user-specific biometric features by special sensors. An important example of this are sensors for recognizing the fingerprint.

Üblicherweise werden die von den Sensoren erfaßten Merkmale in einer Datenverarbeitungseinrichtung des Gerätes oder eines Kommunikationsnetzes mit den bekannten Merkmalen eines berechtigten Benutzers verglichen und bei hinreichender Übereinstimmung wird der Zugang zu dem gewünschten Dienst, den benötigten Daten oder der gewählten Gerätefunktion freigeschaltet.Usually, the features detected by the sensors are compared in a data processing device of the device or a communication network with the known features of an authorized user and if there is sufficient agreement, access to the desired service, the required data or the selected device function is enabled.

Obwohl diese Geräte zur Benutzerauthentifizierung bereits ein Eingabemittel, nämlich einen entsprechenden Sensor, aufweisen, sind sie dennoch mit einer Tastatur oder einer entsprechenden Eingabevorrichtung versehen, mittels derer ein Benut- zer Steuerinformationen oder Eingabeinformationen eingeben kann. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit denen es möglich ist, auf zuverlässige und einfache Weise Steuerinformationen zur Steuerung eines Gerätes einzugeben, ohne auf der Außenseite eines Gerätegehäuses viel Platz zu benötigen, oder das Gerätegewicht wesentlich zu erhöhen.Although these devices for user authentication already have an input means, namely a corresponding sensor, they are nevertheless provided with a keyboard or a corresponding input device, by means of which a user can input control information or input information. The invention is therefore based on the object of specifying a method and an arrangement with which it is possible to enter control information for controlling a device in a reliable and simple manner without requiring a lot of space on the outside of a device housing, or significantly increasing the device weight .

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is solved by the features of the independent claims. Further training results from the subclaims.

Die Erfindung beruht also auf dem Gedanken, Fingerabdruckinformationen eines angelegten Fingers zu ermitteln, diese mit unterschiedlichen gespeicherten Fingerabdruckinformationen zu vergleichen, und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis das Gerät zu steuern.The invention is therefore based on the idea of determining fingerprint information of an applied finger, comparing it with different stored fingerprint information, and controlling the device as a function of the comparison result.

Dadurch wird erreicht, daß mittels eines in der Fläche relativ kleinen Sensors entsprechend den unterschiedlichen Fin- gern unterschiedliche Steuerinformationen eingegeben werden können. So können entsprechende Geräte bzw. die zugeordneten Eingabevorrichtungen klein und leicht gehalten werden, und gleichzeitig die Eingabe der Steuerinformation sehr zuverlässig durchgeführt werden.It is thereby achieved that different control information can be entered by means of a sensor that is relatively small in area according to the different fingers. Corresponding devices or the associated input devices can thus be kept small and light, and at the same time the control information can be input very reliably.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß auch eine Benutzererkennung oder eine Benutzerauthentifizie- rung mittels einer Fingerabdruckerkennung erfolgt.In a development of the invention, it is provided that user identification or user authentication also takes place by means of fingerprint recognition.

So ist es möglich, mit einem Fingerabdrucksensor das Gerät vor unberechtigtem Zugriff zu schützen, und im Falle eines berechtigten Gerätezugriffs das Gerät ohne zusätzlichen Hardwareaufwand auch zu steuern.It is thus possible to protect the device from unauthorized access with a fingerprint sensor and, in the case of authorized device access, to control the device without additional hardware expenditure.

Ferner ist eine Weiterbildung vorgesehen, bei der durch das Anlegen unterschiedlicher Finger entsprechende unterschiedliche Ziffern in das Gerät eingegeben werden können. Dadurch wird erreicht, daß durch den Einsatz eines Sensors anstelle einer numerischen Tastatur ein Gerät zuverlässig bedient werden kann, es aber in seinen Abmessungen und seinem Gewicht klein gehalten werden kann.A further development is also provided in which corresponding different digits can be entered into the device by applying different fingers. It is thereby achieved that a device can be operated reliably by using a sensor instead of a numerical keyboard, but its dimensions and weight can be kept small.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Anlegen eines Fingers in unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedliche Steuerprozeduren im Gerät auslöst.Another embodiment of the invention provides that placing a finger in different operating states triggers different control procedures in the device.

So ist es möglich, daß mit einer beschränkten Anzahl unterschiedlicher Finger eine große Anzahl von Steuerprozeduren im Gerät ausgelöst werden kann.So it is possible that a large number of control procedures can be triggered in the device with a limited number of different fingers.

Insbesondere in Kommunikationsendgeräten kann mittels unter- schiedlicher Finger auf schnelle und zuverlässige Weise dieIn communication terminals in particular, the can be done quickly and reliably using different fingers

Eingabe von Wahlinformationen erfolgen bzw. die Auslösung der zugehörigen Signalisierungsprozeduren ausgelöst werden.Dialing information is entered or the associated signaling procedures are triggered.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausfüh- rungsbeispiele näher beschrieben, zu deren Erläuterung die nachstehend aufgelisteten Figuren dienen:The invention is described in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments, the figures listed below serving to explain them:

Figur 1 ein Flußdiagramm eines Verfahrens und die entsprechenden Anordnungselemente zur Steuerung eines Ge- rätes mittels Fingerabdruckinformation,FIG. 1 shows a flow diagram of a method and the corresponding arrangement elements for controlling a device by means of fingerprint information,

Figur 2 mögliche Zuordnungen von Fingerabdruckinformationen zu Steuerprozeduren,FIG. 2 shows possible assignments of fingerprint information to control procedures,

Figur 3 ein Blockschaltbild eines Kommunikationsendgerätes.Figure 3 is a block diagram of a communication terminal.

Figur 1 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Gerätes mittels unterschiedlicher Fingerabdruckinformationen und entsprechende Anordnungselemente zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.FIG. 1 shows a flow diagram of a method for controlling a device using different fingerprint information and corresponding arrangement elements for carrying out such a method.

Zunächst erfaßt ein Fingerabdrucksensor SEN das Linienmuster f der angelegten Fingerkuppe, indem die Sensorzellen die Änderungen des elektrischen Feldes, das die erhobenen Linien und die Vertiefungen auf der Fingeroberfläche hervorrufen aufnehmen, und daraus sein elektrisches Abbild erzeugen.First, a fingerprint sensor SEN detects the line pattern f of the applied fingertip by the sensor cells the changes in the electric field that the lines raised and pick up the indentations on the surface of the fingers, and use them to generate its electrical image.

Die Erfassung kann dabei auf einem kapazitiven Meßprinzip be- ruhen, bei dem jedes Pixel einen Kondensator darstellt und die Haut des aufgelegten Fingers als dritte Kondensatorplatte wirkt. Die sich durch die Erhöhungen und Vertiefungen in den einzelnen Sensorelementen ergebenden Rückkoppelungskapazitä- ten ergeben analoge Werde, die eine dreidimensionale Aufnahme des Abdrucks liefern. Da überdies die Leitfähigkeit der Haut das Signal beeinflußt, ist der Sensor auch mit einer Wachsatrappe nicht zu täuschen.The detection can be based on a capacitive measuring principle, in which each pixel represents a capacitor and the skin of the finger placed on it acts as a third capacitor plate. The feedback capacities resulting from the elevations and depressions in the individual sensor elements result in analogous development, which provide a three-dimensional image of the impression. Since the conductivity of the skin also affects the signal, the sensor should not be fooled even with a dummy dummy.

Nach einer Analog-/Digitalwandlung dieser analogen Werte wer- den die entsprechenden digitalen Signale an eine Verarbeitungseinrichtung VE, insbesondere einen digitalen Signalprozessor übermittelt.After an analog / digital conversion of these analog values, the corresponding digital signals are transmitted to a processing device VE, in particular a digital signal processor.

Im digitalen Signalprozessor VE werden durch geeignete Bild- verarbeitungsalgorithmen aus den Fingerabdruckswerten f unverwechselbare Merkmale fe errechnet fe = erm(f) . Diese ermittelten unverwechselbaren Merkmale fe werden in einer Steuereinrichtung STE, wie einem Mikrocontroler, mit entsprechenden gespeicherten unverwechselbaren Merkmalen fl, ... fn, die in Speicherbausteinen SPE abgespeichert sind, verglichen:In the digital signal processor VE, unmistakable features fe are calculated from the fingerprint values f using suitable image processing algorithms fe = erm (f). These determined unmistakable features fe are compared in a control device STE, such as a microcontroller, with corresponding stored unmistakable features fl, ... fn, which are stored in memory modules SPE:

(f4,stp_4) = vgl(fe, fl,... fn) ; in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis wird dann bei vorliegender Ähnlichkeit gespeicherter Fingerabdruckinformationen f4 mit den ermittelten Fingerabdruckinformationen fe die diesen gespeicherten Fin- gerabdruckinformationen f4 zugeordnete Steuerprozedur stp4 ausgelöst.(f4, stp_4) = cf. (fe, fl, ... fn); depending on the comparison result, if there is a similarity of stored fingerprint information f4 with the determined fingerprint information fe, the control procedure stp4 associated with this stored fingerprint information f4 is triggered.

Die gespeicherten Fingerabdruckinformationen entsprechen dabei entweder unterschiedlichen Fingern einer Person , oder unterschiedlichen Fingern mehrerer Personen. So können beispielsweise entweder für eine Person die den zehn Fingern entsprechenden Fingerabdruckinformationen abgespeichert sein, oder zusätzlich für jede weitere Person die entsprechenden den zusätzlichen zehn Fingern entsprechenden weiteren Fingerabdruckinformationen abgespeichert sein.The stored fingerprint information corresponds to either different fingers of one person or different fingers of several people. For example, the fingerprint information corresponding to the ten fingers can be stored for one person, or additionally, the corresponding further fingerprint information corresponding to the additional ten fingers can be stored for each additional person.

Für eine zuverlässige Untersuchung hinsichtlich ihrer Ähnlichkeit können die von der Sensoreinrichtung SEN erfaßten und die gespeicherten Fingerabdruckinformationen in die Form eines sogenannten Merkmalsvektors gebracht werden. Diese Annahme ist in der Praxis keine Einschränkung, da die Sensorda- ten stets als geordnetes n-Tupel von n Meßdaten (Merkmalsvektor) dargestellt werden können. Die Merkmalsvektoren bilden einen n-dimensionalen Raum. In diesem existiere ein Satz von Mustervektoren (Codebuchvektoren) , und es sei ein Abstandsmaß (Ähnlichkeitsmaß für Fingerabdruckmerkmale) definiert.For a reliable examination of their similarity, the fingerprint information recorded by the sensor device SEN and stored can be brought into the form of a so-called feature vector. In practice, this assumption is not a restriction, since the sensor data can always be represented as an ordered n-tuple of n measurement data (feature vector). The feature vectors form an n-dimensional space. A set of pattern vectors (code book vectors) exists in this, and a distance measure (similarity measure for fingerprint features) is defined.

Zu jedem Mustervektor gibt es eine Zelle in diesem Raum, die dadurch definiert ist, daß für jeden Merkmalsvektor in einer Zelle gilt, daß der Mustervektor dieser Zelle der nächstgelegene Mustervektor im Sinne dieses Abstandsmaßes ist.For each pattern vector there is a cell in this space, which is defined by the fact that for each feature vector in a cell the pattern vector of this cell is the closest pattern vector in the sense of this distance measure.

Jedem Mustervektor sei eine Steuerprozedur zur Steuerung des Gerätes oder eine entsprechende Information zur Auslösung einer derartigen Steuerprozedur zugeordnet. Die Ermittlungen des nächstgelegenen Mustervektors f4 zu einem Merkmalsvektor fe, der den erfaßten Sensordaten entspricht, führt damit zur Auslösung einer entsprechenden Steuerprozedur stp4, die durch obenerwähnte erste oder eine zweite Steuereinrichtung STE ausgeführt werden kann. Falls der Merkmalsvektor nicht in der Zelle eines Mustervektors liegt, wird keine Steuerprozedur ausgelöst, da die Ähnlichkeit zwischen ermittelten und gespeicherten Fingerabdruckinformationen zu gering ist, d.h. die Ähnlichkeit eine vorgegebene Schwelle nicht überschreitet.A control procedure for controlling the device or corresponding information for triggering such a control procedure is assigned to each pattern vector. The determination of the closest pattern vector f4 to a feature vector fe which corresponds to the sensed sensor data thus leads to the triggering of a corresponding control procedure stp4 which can be carried out by the above-mentioned first or second control device STE. If the feature vector is not in the cell of a pattern vector, no control procedure is triggered because the similarity between the fingerprint information determined and stored is too low, i.e. the similarity does not exceed a predetermined threshold.

Die Fehlerraten dieses Verfahrens lassen sich optimieren, wenn sichergestellt ist, daß die mit den Fingerabdruckmerkmalen assoziierten Merkmalsvektoren Mustervektoren sind. Dies läßt sich erreichen, indem das System sich in einer Initialisierungsphase an die Fingerabdruckmerkmale adaptiert (Codebuchadaption) .The error rates of this method can be optimized if it is ensured that the feature vectors associated with the fingerprint features are pattern vectors. This can be achieved by adapting the system to the fingerprint features in an initialization phase (code book adaptation).

Die Vektorquantisierung ist nicht das einzige Verfahren, das im Zusammenhang mit der Erfindung eingesetzt werden kann. Dem Fachmann sind andere Verfahren geläufig, die deshalb hier nicht erläutert werden müssen.Vector quantization is not the only method that can be used in connection with the invention. Other methods are familiar to the person skilled in the art and therefore need not be explained here.

Die Speicherung von Fingerabdruckinformationen, die Verarbeitung von Fingerabdruckinformationen, der Vergleich von ermittelten und gespeicherten Fingerabdruckinformationen und/oder die Auslösung von Steuerprozeduren kann entweder ganz oder zumindest teilweise in einer Anordnung zur Steuerung eines Gerätes erfolgen. Diese Anordnung zur Steuerung kann in dem Gerät integriert sein oder separat vom Gerät realisiert sein und nur mittels Übertragungseinrichtungen mit dem Gerät verbunden sein. Es ist auch möglich, daß Teile der oben erwähnten Verfahrensschritte bzw. der entsprechenden Hardwareele- mente in zentralen Einrichtungen eines Kommunikationsnetzes durchgeführt werden bzw. angeordnet sind.The storage of fingerprint information, the processing of fingerprint information, the comparison of ascertained and stored fingerprint information and / or the triggering of control procedures can either take place entirely or at least partially in an arrangement for controlling a device. This arrangement for control can be integrated in the device or can be implemented separately from the device and can only be connected to the device by means of transmission devices. It is also possible for parts of the above-mentioned method steps or the corresponding hardware elements to be carried out or arranged in central facilities of a communication network.

In Figur 2 sind unterschiedliche Varianten für die Zuordnung von Fingerabdruckinformationen zu Steuerprozeduren schema- tisch dargestellt. Sie beziehen sich auf ein Gerät, das in unterschiedliche Betriebszustände versetzt werden kann. Die unterschiedlichen Betriebszustände können sich dabei darin unterscheiden, daß je nach Betriebszustand unterschiedliche bzw. mehr oder weniger Elemente des Gerätes mit Strom ver- sorgt sind, unterschiedliche bzw. mehr oder weniger Funktionen des Gerätes ausführbar sind, oder ein mehr oder weniger eingeschränkter Zugriff auf Daten oder Funktionen zugelassen ist. Dabei kann durch das Anlegen eines Fingers an das Sensorelement SEN die diesem Fingerabdruck zugeordnete Steuerpro- zedur zum Wechsel des Betriebszustandes des Gerätes führen. Im folgenden sind die drei in Figur 2 von links nach rechts exemplarisch dargestellten Abläufe näher beschrieben:FIG. 2 schematically shows different variants for the assignment of fingerprint information to control procedures. They refer to a device that can be put into different operating states. The different operating states can differ in that, depending on the operating state, different or more or fewer elements of the device are supplied with power, different or more or less functions of the device can be carried out, or more or less restricted access to data or functions is permitted. By placing a finger on the sensor element SEN, the control procedure assigned to this fingerprint can lead to a change in the operating state of the device. The three processes exemplarily illustrated from left to right in FIG. 2 are described in more detail below:

- Das Gerät befindet sich zunächst im ausgeschalteten Zustand aus, in dem nur die Elemente zur Fingerabdruckerkennung eingeschaltet sind. Entsprechen die ermittelten Fingerabdruckinformationen fe den gespeicherten Fingerabdruckinformationen fl, so wird das Gerät mittels der Steuerprozedur stpl eingeschaltet und für eine bestimmte Person personl freigeschal- tet. Das heißt im Sinne einer Benutzerauthentifizierung oder Benutzererkennung werden dieser Person personl die ihr entsprechenden Zugriffe auf das Gerät gestattet.- The device is initially in the switched-off state, in which only the elements for fingerprint recognition are switched on. If the determined fingerprint information corresponds to the stored fingerprint information fl, the device is switched on by means of the control procedure stpl and activated for a specific person. This means in the sense of user authentication or user recognition, this person is given personal access to the device.

Wird im nächsten Schritt wieder der Fingerabdruck fl erkannt, so wird das Gerät mittels Steuerprozedur stpll3 in das Geräteprofil profill geschaltet. Dies kann bedeuten, daß beispielsweise bei einem Kommunikationsendgerät die Ruftonlautstärke, die Zulässigkeit ankommender Rufe, die Ruftonmelodie, die Displaydarstellung oder andere Menüoptionen gemäß diesem abgespeicherten Geräteprofil profill eingestellt werden.If the fingerprint fl is recognized again in the next step, the device is switched into the device profile profill using the control procedure stpll3. This can mean that, for example, the ringer volume, the permissibility of incoming calls, the ringer melody, the display or other menu options can be set in accordance with this stored device profile profile for a communication terminal.

Wird nun in diesem Geräteprofil profill nochmals der Finger fl angelegt, so wird automatisch die gespeicherte Rufnummer eines gewünschten Ziels, wie beispielsweise des Büros des Nutzers, eingegeben und entsprechende Signalisierungsprozedu- ren zum Aufbau der Verbindung eingeleitet: waehle_buero.If the finger fl is placed in this device profile profill again, the stored phone number of a desired destination, such as the user's office, is automatically entered and appropriate signaling procedures are initiated to establish the connection: waehle_buero.

- Wird im ausgeschalteten Zustand festgestellt, daß der ermittelte Fingerabdruck fe dem gespeicherten Fingerabdruck f68 entspricht, so wird das Gerät eingeschaltet und für eine Person person2 freigeschaltet . Wird als nächstes der Fingerabdruck f69 erkannt, so wird das Gerät auf das Geräteprofil profil3 dieser Person person2 geschaltet. Wird nun der Fingerabdruck f30 erkannt, so wird automatisch ein Verbindungs- aufbau zu einer Notrufzentrale eingeleitet. - Wird im ausgeschalteten Gerätezustand der Fingerabdruck f27 erkannt, so wird das Gerät zunächst eingeschaltet und sofort ein Verbindungsaufbau zu einer Notrufzentrale eingeleitet. Wird dann im eingeschalteten Zustand der Finger f24 erkannt, wird das Gerät auf ein allgemeines Geräteprofil profill geschaltet und im Falle des Anlegens des Fingers f21 die Ziffer "0" am Gerät eingegeben und ggf. auf dem Display dargestellt.- If it is found in the switched-off state that the determined fingerprint fe corresponds to the stored fingerprint f68, the device is switched on and activated for one person2. If the fingerprint f69 is recognized next, the device is switched to the device profile profil3 of this person2. If fingerprint f30 is now recognized, a connection to an emergency call center is automatically initiated. - If the fingerprint f27 is recognized when the device is switched off, the device is first switched on and a connection to an emergency call center is initiated immediately. If finger f24 is then recognized when the device is switched on, the device is switched to a general device profile and, if finger f21 is applied, the number "0" is entered on the device and, if necessary, shown on the display.

Anhand dieser Beispiele sind für einen Fachmann unzählige an- dere Varianten der Zuordnung von Steuerprozeduren zu Fingerabdruckinformationen realisierbar.On the basis of these examples, countless other variants of assigning control procedures to fingerprint information can be implemented by a person skilled in the art.

Eine derartige Zuordnung kann beim erstmaligen Benutzen des Gerätes abgespeichert werden, indem der Benutzer nacheinander alle Optionen der Menüstruktur zur Steuerung des Gerätes auswählt und jeden Menüpunkt mit dem Anlegen des von ihm gewünschten Fingers an den Sensor bestätigt.Such an assignment can be saved when the device is used for the first time by the user selecting all options of the menu structure for controlling the device in succession and confirming each menu item by applying the finger desired by him to the sensor.

Im Zusammenspiel mit einer im Gerät bzw. in der Anordnung zur Steuerung des Gerätes vorhandenen SIM (Subscriber Identifying Module) -Card kann der Fingerabdrucksensor nicht nur zur Benutzererkennung, sondern auch zur Benutzerauthentifizierung dienen.In conjunction with a SIM (Subscriber Identifying Module) card present in the device or in the arrangement for controlling the device, the fingerprint sensor can be used not only for user identification, but also for user authentication.

Figur 3 zeigt ein Kommunikationsendgerät KE, bestehend aus einer Bedieneinheit MMI, einer Steuereinrichtung STE, einer Verarbeitungseinrichtung VE, einer Stromversorgungseinrichtung SVE, einem Benutzerauthentifizierungsmodul SIM, einer Empfangseinrichtung EE, einer Sendeeinrichtung SE und einer Sensoreinrichtung SEN.FIG. 3 shows a communication terminal KE, consisting of an operating unit MMI, a control device STE, a processing device VE, a power supply device SVE, a user authentication module SIM, a receiving device EE, a transmitting device SE and a sensor device SEN.

Die Bedieneinheit MMI besteht aus einem Lautsprecherelement, einem Mikrofonelement, einem Display zur Darstellung von Menüpunkten, Ziffern oder anderer für einen Kommunikationsab- lauf relevanter Informationen und ggf. einer Tastatur zur Eingabe von Ziffern und Buchstaben und zur Auswahl von Menüpunkten. Die Steuereinrichtung STE besteht im wesentlichen aus einem programmgesteuerten Mikrocontroler und die Verarbeitungseinrichtung VE aus einem digitalen Signalprozessor, wobei beide schreibend und lesend auf Speicherbausteine SPE zugreifen können. Der Mikrocontroler steuert und kontrolliert alle wesentlichen Elemente und Funktionen des Kommunikationsendgerätes KE und steuert den Kommunikations- und Signalisierungsab- lauf . Dazu werden in Form von Programmdaten gespeicherte Steuerprozeduren aus den Speicherbausteinen in den Mikrocon- troler gelesen und dort ausgeführt. Insbesondere die Versetzung des Kommunikationsendgerätes KE in definierte Betriebszustände, das Ein- und Ausschalten bestimmter Hardwareelemente und die Benutzererkennung werden durch die Steuereinrichtung STE gesteuert.The MMI control unit consists of a loudspeaker element, a microphone element, a display for displaying menu items, numbers or other information relevant to a communication process and, if applicable, a keyboard for entering numbers and letters and for selecting menu items. The control device STE essentially consists of a program-controlled microcontroller and the processing device VE consists of a digital signal processor, both of which have write and read access to memory modules SPE. The microcontroller controls and monitors all essential elements and functions of the communication terminal KE and controls the communication and signaling sequence. For this purpose, control procedures stored in the form of program data are read from the memory modules into the microcontroller and executed there. In particular, the setting of the communication terminal KE in defined operating states, the switching on and off of certain hardware elements and the user identification are controlled by the control device STE.

In den flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicherbausteinen SPE sind die Programmdaten, die zur Steuerung des Kommunikationsendgerätes KE und des Kommunikationsablaufs, insbesondere auch der Signalisierungsprozeduren benötigt werden, Gerätein- formationen, vom Nutzer eingegebene Informationen, während der Verarbeitung von Signalen entstehende Informationen und Referenzdaten von Fingerabdruckmerkmalen, also Fingerabdruckinformationen von berechtigten Benutzern, abgespeichert.In the volatile or non-volatile memory modules SPE, the program data required to control the communication terminal KE and the communication process, in particular also the signaling procedures, are device information, information entered by the user, information generated during the processing of signals and reference data of fingerprint features, that is Fingerprint information from authorized users, saved.

Bei einer AusführungsVariante der Erfindung sind diese Referenzdaten oder zumindest Teile dieser Referenzdaten auf dem Benutzerauthentifizierungsmodul SIM abgespeichert.In an embodiment of the invention, these reference data or at least parts of this reference data are stored on the user authentication module SIM.

Handelt es sich bei dem Kommunikationsendgerät KE um ein Mo- biltelefon, so kann die Benutzerauthentifizierung mittels Geheimzahl durch den Vergleich der ermittelten Fingerabdruckinformationen mit abgespeicherten Fingerabdruckinformation ersetzt werden. Nach einer Übermittlung entsprechender Authentifizierungsdaten zu zentralen Einrichtungen des Mobilfunksy- stems wird das Mobiltelefon in das Mobilfunksystem eingebucht . If the communication terminal KE is a mobile telephone, the user authentication using a secret number can be replaced by comparing the fingerprint information determined with stored fingerprint information. After transmission of the corresponding authentication data to central devices of the mobile radio system, the mobile phone is booked into the mobile radio system.

Claims

Patentansprüche claims 1. Verfahren zur Steuerung eines Gerätes mittels Fingerabdruckinformationen, bei dem - Fingerabdruckinformationen (fe) eines Fingers ermittelt werden,1. Method for controlling a device by means of fingerprint information, in which - fingerprint information (fe) of a finger is determined, - entsprechend unterschiedlichen Fingern einer Person unterschiedliche Fingerabdruckinformationen (f1; f2; ... fn) gespeichert sind, denen jeweils eine Steuerprozedur (stpl;stp2; ... stpn) zugeordnet ist,different fingerprint information (f1; f2; ... fn) are stored, corresponding to different fingers of a person, to which a control procedure (stpl; stp2; ... stpn) is assigned, - die ermittelten Fingerabdruckinformationen (fe) mit unterschiedlichen gespeicherten Fingerabdruckinformationen- The determined fingerprint information (fe) with different stored fingerprint information (f1; f2; ... fn) verglichen werden,(f1; f2; ... fn) are compared, - bei einer einen vorgegebenen Schwellwert überschreitenden Ähnlichkeit der ermittelten Fingerabdruckinformationen (fe) mit gespeicherten Fingerabdruckinformationen (f4) die diesen gespeicherten Fingerabdruckinformationen (f4) zugeordnete Steuerprozedur ausgelöst wird.- If the determined fingerprint information (fe) with stored fingerprint information (f4) exceeds a predetermined threshold value, the control procedure associated with this stored fingerprint information (f4) is triggered. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Gerät in unterschiedliche Betriebszustände versetzt werden kann, wobei gespeicherten Fingerabdruckinformationen (f1; f2; ... fn) eine Steuerprozedur (stpl; stp2; ...stpn) zum Wechsel des Betriebszustandes zugeordnet ist.2. The method according to claim 1, in which the device can be put into different operating states, stored fingerprint information (f1; f2; ... fn) being assigned a control procedure (stpl; stp2; ... stpn) for changing the operating state. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem gespeicherten Fingerabdruckinformationen (fl) eine Steuerprozedur (stpl) zur Durchführung einer Benutzererkennung zugeordnet ist.3. The method according to any one of the preceding claims, in which stored control fingerprint information (fl) is assigned a control procedure (stpl) for performing a user identification. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem gespeicherten Fingerabdruckinformationen (f1; f2; ... fn) Steuerprozeduren (stpl;stp2; ...stpn) zugeordnet sind, deren Auslösungen der Eingabe von Ziffern entsprechen. 4. The method according to any one of the preceding claims, in which stored fingerprint information (f1; f2; ... fn) control procedures (stpl; stp2; ... stpn) are assigned, the triggering of which corresponds to the input of digits. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gerät in unterschiedliche Betriebszustände versetzt werden kann, wobei gespeicherten Fingerabdruckinformationen (f1; f2; ... fn) in unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedliche Steuerprozeduren (stpl; stp2; ... stpn) zugeordnet sind.5. The method according to any one of the preceding claims, in which the device can be placed in different operating states, wherein stored fingerprint information (f1; f2; ... fn) in different operating states are assigned different control procedures (stpl; stp2; ... stpn) . 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem es sich bei dem Gerät um ein Kommunikationsendgerät handelt, wobei gespeicherten Fingerabdruckinformationen (f1; f2; ... fn) Steuerprozeduren (stpl; stp2; ... stpn) zugeordnet sind, deren Auslösungen der Eingabe von Wahlinformationen entsprechen.6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the device is a communication terminal, wherein stored fingerprint information (f1; f2; ... fn) control procedures (stpl; stp2; ... stpn) are associated with their triggers correspond to the entry of election information. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem es sich bei dem Gerät um ein Kommunikationsendgerät handelt, wobei gespeicherten Fingerabdruckinformationen (f1; f2; ... fn) Steuerprozeduren (stpl; stp2; ... stpn) zugeordnet sind, deren Auslösungen Signalisierungsprozeduren auslösen.7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the device is a communication terminal, wherein stored fingerprint information (f1; f2; ... fn) control procedures (stpl; stp2; ... stpn) are associated with their triggers Trigger signaling procedures. 8. Anordnung zur Steuerung eines Gerätes mittels Fingerabdruckinformationen mit a) Mitteln (SEN) zur Ermittlung von Fingerabdruckinformationen (fe) , b) Mitteln (SPE) zur Speicherung unterschiedlicher Finger einer Person entsprechender unterschiedlicher Fingerabdruckinformationen (f1; f2; ...fn) , denen jeweils eine Steuerprozedur (stpl; stp2; ...stpn) zugeordnet ist, c) Mitteln (STE) zum Vergleich der ermittelten Fingerabdruck- Informationen (fe) mit unterschiedlichen gespeicherten Fingerabdruckinformationen (f1; f2; ... fn) , und d) Mitteln (STE) zur Auslösung der Steuerprozedur (stp4), die den gespeicherten Fingerabdruckinformationen (f4) zugeordnet ist, deren Ähnlichkeit mit den ermittelten Fingerabdruckin- formationen (fe) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. 8. Arrangement for controlling a device by means of fingerprint information with a) means (SEN) for determining fingerprint information (fe), b) means (SPE) for storing different fingers of a person corresponding to different fingerprint information (f1; f2; ... fn), each of which is assigned a control procedure (stpl; stp2; ... stpn), c) means (STE) for comparing the determined fingerprint information (fe) with different stored fingerprint information (f1; f2; ... fn), and d ) Means (STE) for triggering the control procedure (stp4) which is associated with the stored fingerprint information (f4), the similarity of which to the determined fingerprint information (fe) exceeds a predetermined threshold value. 9. Anordnung nach Anspruch 8, mit9. Arrangement according to claim 8, with - Mitteln (STE) zur Versetzung des Gerätes in unterschiedliche Betriebszustände,Means (STE) for putting the device into different operating states, - mit Mitteln (SPE) zur Speicherung einer Steuerprozedur (stpl) zum Wechsel des Betriebszustandes.- With means (SPE) for storing a control procedure (stpl) for changing the operating state. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, mit Mitteln (SPE) zur Speicherung einer Steuerprozedur (stpδ) zur Durchführung einer Benutzererkennung.10. Arrangement according to one of claims 8 to 9, with means (SPE) for storing a control procedure (stpδ) for performing a user recognition. 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, mit Mitteln (SPE) zur Speicherung von Steuerprozeduren11. Arrangement according to one of claims 8 to 10, with means (SPE) for storing control procedures (stpl; stp2; ... stpn) , deren Auslösungen der Eingabe von Ziffern entsprechen.(stpl; stp2; ... stpn), the triggering of which corresponds to the entry of digits. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, mit Mitteln (SPE) zur Speicherung von Steuerprozeduren12. Arrangement according to one of claims 8 to 11, with means (SPE) for storing control procedures (stpl; stp2; ... stpn) , deren Auslösungen der Eingabe von Wahlinformationen entsprechen.(stpl; stp2; ... stpn), the triggering of which corresponds to the input of dialing information. 13. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, mit Mitteln (SPE) zur Speicherung von Steuerprozeduren13. Arrangement according to one of claims 8 to 12, with means (SPE) for storing control procedures (stpl; stp2; ...stpn) , deren Auslösungen Signalisierungsproze- duren auslösen.(stpl; stp2; ... stpn), whose triggers trigger signaling procedures. 14. Mobiltelefon mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 13. 14. Mobile phone with an arrangement according to one of claims 8 to 13.
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