DE4026167A1

DE4026167A1 - Input sensor for fingerprint comparison computer lock - has structure of hexagonal light sensors, forming expanding network and is more accurate than conventional video

Info

Publication number: DE4026167A1
Application number: DE4026167A
Authority: DE
Inventors: Kurt Rux
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-08-17
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 1991-05-29
Anticipated expiration: 2010-08-18
Also published as: DE4026167C2

Abstract

The input sensor for a fingerprint comparison computer lock has an insect eye which operates like a retina chip. A finite light sensitive field contains hexagonal sensors in contact without gaps to form a sharply bounded pattern. Each individual sensor in the field has an output line which can pass a positive or negative signal and forms the centre of its surrounding lines in an expanding network increasing in steps of six output lines up to the limits of the structure. The network can be VLSI-ed on a chip. A processor (neuron) is directed to each net to register the relative frequency distribution of the . binary entered data from a middle point (A) in a fixed sequence. USE/ADVANTAGE - More accurate than conventional scanners such as video systems.

Description

Die Erfindung betrifft den Eingangssensor für das Papillarlinien-Vergleichs computerschloß.The invention relates to the input sensor for the comparison of papillary lines computer lock.

Sie dient daher der wesentlichen Verbesserung der Funktionstüchtigkeit und Wirkungs weise des Papillarlinienvergleichscomputerschlosses, das in drei Voranmeldungen
DE 36 05 611 A1 Anmeldetag 21. 02. 1986
DE 37 27 580.1 Anmeldetag 19. 08. 1987
DE 38 27 973.8 Anmeldetag 18. 08. 1988 bereits beim Deutschen Patentamt zum Patent angemeldet wurde.It therefore serves to significantly improve the functionality and effectiveness of the papillary line comparison computer lock, which is available in three advance registrations
DE 36 05 611 A1 filing date February 21, 1986
DE 37 27 580.1 filing date August 19, 1987
DE 38 27 973.8 filing date August 18, 1988 a patent has already been filed with the German Patent Office.

Weitere Anmeldungen dieser Patentfamilie sind außerdem unter den Aktenzeichen
PCT/DE 87/00 278 Anmeldetag 15. 07. 1987
PCT/DE 88/00 300 Anmeldetag 06. 07. 1988
PCT/DE 89/00 536 Anmeldetag 17. 08. 1989 gemäß den Bestimmungen über das internationale Patentabkommen PCT zum Patent angemeldet worden.Further applications of this patent family are also under the file number
PCT / DE 87/00 278 filing date July 15, 1987
PCT / DE 88/00 300 filing date 07/07/1988
PCT / DE 89/00 536 filing date 08/17/1989 in accordance with the provisions of the international patent agreement PCT.

Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der Internationalen Patentanmeldung PCT/DE 89/00 536, Anmeldetag 17. 08. 1989, in Anspruch genommen.For the present application, the priority of the international patent application PCT / DE 89/00 536, filing date Aug. 17, 1989, claimed.

Die Erfindung wurde notwendig, nachdem sich gezeigt hat, daß die heute bereits im Gebrauch befindlichen sensorischen Vorrichtungen zur Darstellung von Strukturen, im wesentlichen Scanner, Videokameras (CCD-Chips), zu nicht befriedigenden Ergebnis sen in der Auswertung führen.The invention was necessary after it has been shown that the already in today Use sensory devices for displaying structures, in essential scanners, video cameras (CCD chips), to unsatisfactory result lead in the evaluation.

In seiner Gesamtheit stellt der Eingangssensor nunmehr ein Retina Chip dar. Entsprechende Bemühungen Retina Chips zu entwickeln, sind zwischenzeitlich auch aus USA (Carver Mead) und Japan (Toshiba Konzern) bekannt geworden. Nähere Informationen (z. B. technische Beschreibungen, Patentansprüche) liegen hier nicht vor, so daß erst Patentrecherche sowie etwaige Entgegenhaltungen bzw. Einsprüche gegen die vorliegende Anmeldung Klarheit erbringen werden.In its entirety, the input sensor is now a retina chip. Corresponding efforts to develop retina chips have meanwhile also been made from the USA (Carver Mead) and Japan (Toshiba Group). Closer Information (e.g. technical descriptions, claims) is not available here, so that only patent research and any documents or appeals against the present application will bring clarity.

Es kann heute allerdings keineswegs davon die Rede sein, daß die Nachahmung der Funktion der tierischen als auch der menschlichen Retina den Stand der Technik bildet. However, there can be no question today that the imitation of the Function of the animal as well as the human retina forms the state of the art.

Desgleichen ist weltweit kein Eingangssensor bekannt, der das Problem des "künst lichen Sehens" bei freier, unterschiedlicher Positionierung des zu erkennenden (ver gleichenden) Objekts solchermaßen befriedigend löst, daß er Fingerabdrücke in der geforderten Sicherheit (Akzeptanz), Schnelligkeit (Parallelverarbeitung) sowie langer Funktionstüchtigkeit, - die aufgrund einer sehr hohen Anzahl von Funktionselementen gegeben ist, bei denen beim Ausfall einzelner Funktionselemente im Laufe der Zeit keine Beeinträchtigung der Gesamtfunktion eintritt -, vergleichen könnte. Hierbei soll die Erfin dung, wie sie in ihren Ausführungsbeispielen beschrieben ist, Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abtastvorrichtung zum rasterförmigen Ab tasten der Papillarlinien zu schaffen, die nicht die Nachteile der zu hohen Ungenauigkeit der zuvor genannten Abtastvorrichtungen Scanner bzw. des optischen Videosystems aufweist. Die Struktur wird beim Vergleich so dargestellt, wie sie zum Zwecke des Vergleichs als Wertespektrum abgespeichert wurde, und zwar unabhängig davon, ob sie in gleicher oder ungleicher Positionierung auf den Sensor gelangt. Die Abtastfläche des Eingangssensors des Retina Chips besteht aus einer Fläche von sich lückenlos berührenden Rasterfeldern, die aus sechseckigen Waben bestehen. Diese ist für die Erfindung unbedingt erforderlich! und wird im nachfolgenden noch erläutert. Den Waben ist eine Matrix sich nicht lückenlos berührender Fotozellen nachgeordnet. Und zwar für jedes Rasterfeld, das das von den einzelnen Rasterfeldern der Abtastfläche kommende Licht getrennt voneinander hält, jeweils eine Wabe und eine Fotozelle einer Fotozellenmatrix.Likewise, no input sensor is known worldwide that addresses the problem of "art Lichen seeing "with free, different positioning of the to be recognized (ver satisfying object so satisfactorily that it leaves fingerprints in the required security (acceptance), speed (parallel processing) and longer Functionality, - due to a very high number of functional elements is given, in the event of failure of individual functional elements over the course of time Impairment of the overall function occurs -, could compare. Here the Erfin tion, as described in its exemplary embodiments, remedy the situation. The The invention has for its object a scanning device for grid-shaped feel the papillary lines, which do not have the disadvantages of excessive inaccuracy of the aforementioned scanner scanner or the optical video system having. The structure is shown in the comparison as it is for the purpose of Comparison was saved as a range of values, regardless of whether it reaches the sensor in the same or different position. The scanning area The input sensor of the retina chip consists of an area of itself without gaps touching grids, which consist of hexagonal honeycombs. This is for the Invention absolutely necessary! and will be explained in the following. The Honeycomb is a subordinate matrix of photocells not completely touching. And for each grid, that of the individual grids of the scanning area keeps coming light separate from each other, one honeycomb and one photocell Photocell matrix.

Dabei besteht das sensorische Feld aus einer endlichen Fläche von sechseckigen Foto zellen, die hinreichend groß ist, den gesamten Fingerabdruck aufzunehmen. Der Fingerabdruck erfolgt auf einer Abtastfläche, wird über eine Linse oder ein Linsensystem zur Abbildung der Abtastfläche auf eine weitere plankonkave Linse, die sich unmittelbar vor einer Wabenmatrix befindet, der für jede Wabe eine Fotozelle einer Fotozellenmatrix nachgeordnet ist, sensorisch erfaßt.The sensory field consists of a finite area of hexagonal photos cells that are large enough to hold the entire fingerprint. The Fingerprint takes place on a scanning surface, is over a lens or a lens system to map the scanning surface onto another plano-concave lens, which is immediately is in front of a honeycomb matrix, which is a photocell of a photocell matrix for each honeycomb is subordinate, sensed.

Entsprechende Vorrichtungen für sich genommen sind Stand der Technik. Eine der artige Vorrichtung wird zum Beispiel in der Offenlegungsschrift der Deutschen Patentanmeldung, Aktenzeichen P 26 19 268.7 der Anmeldefirma Transitus Establish ment, Vaduz, vom 30. 04. 76, in allen Einzelheiten beschrieben. Hier aber setzt die eigene Patentanmeldung erst an. Und zwar ist es letztlich egal, ob die sensorische Fläche zum Erfassen des Fingerabdrucks aus einer Fläche sich lückenlos berührender Waben mit einer gleichgroßen Anzahl von nachgeordneten sich nicht berührenden Fotozellen einer Fotozellenmatrix besteht, oder ob es sich dabei um Linsen oder Lichtleiter handelt. Appropriate devices in themselves are state of the art. One of the Like device is for example in the published German Patent application, file number P 26 19 268.7 of the application company Transitus Establish ment, Vaduz, dated April 30, 76, described in detail. But here is where your own Patent application only. In the end, it doesn't matter whether the sensory surface is for Capture the fingerprint from a surface of continuously touching honeycombs an equal number of subordinate non-touching photocells one There is a photocell matrix, or whether it is a lens or a light guide.

Entscheidend für die Erfindung ist zunächst der geometrische Aufbau einer solchen Fläche. Es geht daher darum, daß sich eine räumliche Verteilung der Einzelsensoren des sensorischen Feldes ergibt, die ermöglicht, daß jeder Punkt, also z. B. jede Wabe mit der ihr nachgeordneten Fotozelle einer Fotozellenmatrix den Mittelpunkt im Zentrum eines gedachten Kreises von 360°Grad bildet, der hier jeweils als Punkt "A" (0; 0) bezeichnet werden soll. Vom jeweiligen imaginären Mittelpunkt "A" (0; 0) soll dann eine vorher festgelegte Anzahl sich umgebender Flächenpunkte, - diese sollen zweck mäßigerweise aus sechseckigen Flächen bestehen, da hierbei bei dünnwandigen Waben der Informationsverlust am geringsten - in vernachlässigbaren Größen - gehalten werden kann, abgetastet werden. Dies ergibt dann vom Punkt "A" (0; 0) für die erste ihn umgebende Konfiguration von sechseckigen Flächen, sechs Sechsecke, für die zweite "Schale" von Sechsecken 12, für die dritte 18 . . . und für jede weitere "Schale" einen Anstieg von sechs sechseckigen Flächenpunkten. Es ergibt sich daher vom Zen trum des Punktes, bzw. der sechseckigen Fläche "A" (0; 0) auch kein Kreis von 360° Grad, sondern ein beliebig erweiterbares Sechseck. Ein Sechseck bildet sich auch dann aus, wenn Kreise von 360° Grad sich unmittelbar berühren, nur ist der Informationsver lust aufgrund der Zwischenräume zwischen den sich nicht lückenlos berührenden kreisförmigen Flächenpunkten dann ungleich größer. Wenn derartige Flächenprodukte gegenüber den abzutastenden Strukturen ausreichend klein gehalten werden, läßt sich der Verlauf z. B. jeder Linie auch dann gut darstellen, nur eben mit einem größeren Informationsverlust als dies bei sechseckigen Flächenpunkten der Fall ist, weshalb Sechsecke vorgezogen werden. Der Sensor sollte ohnehin in Mikrostrukturtechnik, die inzwischen auch dreidimensional hergestellt werden kann, ausgebildet sein. Dadurch ist eine derart hohe Auflösung der Struktur der Papillarlinien möglich, daß der geringe Informationsverlust, der aufgrund der Wände der Wabe entsteht, eine vernachlässigbare Größe darstellt.First of all, the geometric structure of such a surface is decisive for the invention. It is therefore a question of there being a spatial distribution of the individual sensors of the sensory field, which makes it possible for each point, that is to say, for. B. each honeycomb with the photocell downstream of it forms a center point in the center of an imaginary circle of 360 °, which is to be referred to here as point "A" ( 0; 0 ). From the imaginary center point "A" ( 0; 0 ), a predetermined number of surrounding surface points should then be used - these should expediently consist of hexagonal surfaces, since the loss of information can be kept to a minimum - in negligible sizes - with thin-walled honeycombs, be scanned. This then results from point "A" ( 0; 0 ) for the first configuration of hexagonal surfaces surrounding it, six hexagons, for the second "shell" of hexagons 12, for the third 18. . . and for each additional "shell" an increase of six hexagonal surface points. Therefore, from the center of the point or the hexagonal surface "A" ( 0; 0 ), there is also no circle of 360 degrees, but a hexagon that can be expanded as desired. A hexagon is also formed when circles of 360 ° touch each other, only the loss of information is then incomparably larger due to the gaps between the circular surface points that do not touch completely. If such surface products are kept sufficiently small compared to the structures to be scanned, the course can be z. B. each line can also be represented well, only with a greater loss of information than is the case with hexagonal surface points, which is why hexagons are preferred. The sensor should be designed anyway in microstructure technology, which can now also be produced three-dimensionally. This enables such a high resolution of the structure of the papillary lines that the small loss of information that arises due to the walls of the honeycomb represents a negligible size.

Es wird jetzt davon ausgegangen, daß eine endliche Fläche von sich lückenlos berührenden sechseckigen Flächen zur Verfügung steht, denen eine Fotozellenmatrix nachgeordnet ist, und für jede sechseckige Wabe eine Fotozelle zur Verfügung steht.It is now assumed that a finite surface of itself is complete Touching hexagonal surfaces is available, which a photo cell matrix is subordinate, and a photocell is available for each hexagonal honeycomb.

Jede sechseckige Fläche wird als Punkt "A" (0; 0) bezeichnet, jeder Punkt "A" (0; 0) bildet also den Mittelpunkt der ihn umgebenden "Schalen" von sechseckigen Flächen. Für jeden Punkt "A" (0; 0), der den Mittelpunkt einer ihn umgebenden Anzahl von "Schalen" von sechseckigen Flächen bildet steht ein Prozessor zur Verfügung. Jeder Prozessor stellt dabei das Pendant bzw. Analog zu einem Neuronen dar. Dabei ergibt sich zwangsläufig, daß eine ausreichend größere Anzahl an Einzelsensoren zur Ver fügung stehen muß, als Prozessoren vorhanden sind. Denn jeder Prozessor soll ja nicht nur von dem ihm als Mittelpunkt "A" (0; 0) fest zugewiesenen Sensor den Wert ermitteln, sondern er ermittelt auch die Werte einer festgelegten Zahl der den Mittelpunkt "A" (0; 0) umgebenen "Schalen". Hierbei ist zu beachten, daß nicht nur die Zahl der positiven und negativen Eingangsimpulse zu registrierenden "Schalen" zuvor im Programm des Prozesses festgelegt sind, sondern dies muß auch immer in gleicher Reihenfolge geschehen, da ansonsten keine aussagefähigen Produkte daraus gebildet werden könnten. Ob die Abfrage im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt erfolgt, ist völlig egal, solange sie immer in gleicher Richtung und Reihenfolge erfolgt. Um dies praktisch zu realisieren bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten. Es muß zunächst von jedem Einzelsensor, der für jede Papillarline z. B. einen positiven Wert und für jede Rille zwischen den Papillarlinien einen negativen Wert übermittelt (dies ließe sich selbstverständlich im Zweiersystem - ein größeres Wertespektrum ist hier selbstverständlich nicht erforderlich - auch umgedreht darstellen) eine Ausgangsleitung die die positiven bzw. negativen Werte übermittelt zur Verfügung stehen. Es böte sich daher an, Schichten von versetzten sechseckigen Netzen, denn solche entstehen ja zwangsläufig, zu bilden und jeden Prozessor auf dem ihm fest zugewiesenen Netz vom Mittelpunkt "A" (0; 0) in der bereits beschriebenen Weise zugreifen zu lassen. Da aber zwangsläufig eine ganz erhebliche Anzahl solcher Netze entsteht, nämlich ebensoviele wie Sensoren als Punkt "A" (0; 0) angenommen werden, bietet es sich geradezu an, sämtliche Netzstrukturen auf einem dem Eingangssensor nachgeordneten und an sich unmittelbar zum Retina-Chip gehörendem Hyperchip zu integrieren, so daß jeder Sensor dort auf die ihm fest zugewiesene sechseckige Netzstruktur, die sich dort gleichsam wie ein Spinnennetz darstellt zugreifen und in der beschriebenen Weise die fort für ihn bereitgehaltenen Werte abfragt.Each hexagonal surface is referred to as point "A" ( 0; 0 ), so each point "A" ( 0; 0 ) forms the center of the "shells" of hexagonal surfaces surrounding it. A processor is available for each point "A" ( 0; 0 ), which forms the center of a surrounding number of "shells" of hexagonal surfaces. Each processor represents the counterpart or analogue to a neuron. It is inevitable that a sufficiently larger number of individual sensors must be available than processors are available. Because each processor should not only determine the value of the sensor permanently assigned to it as the center "A" ( 0; 0 ), but it also determines the values of a fixed number of the "shells surrounding the center" A "( 0; 0 ) ". It should be noted that not only the number of positive and negative input pulses to be registered "shells" are previously defined in the program of the process, but this must always be done in the same order, since otherwise meaningful products could not be formed. It doesn't matter whether the query is clockwise or counter-clockwise, as long as it is always in the same direction and order. There are basically two ways of realizing this. It must first of all individual sensors, for each papillary line z. B. a positive value and a negative value for each groove between the papillary lines (this could of course be represented in a two-way system - a larger range of values is of course not necessary here - also shown upside down) an output line that transmits the positive or negative values is available . It is therefore advisable to create layers of staggered hexagonal networks, because these necessarily arise, and allow each processor to access the network assigned to it from the center "A" ( 0; 0 ) in the manner already described. However, since a very significant number of such networks necessarily arise, namely as many as sensors are assumed to be point "A" ( 0; 0 ), it is advisable to have all network structures on a subordinate to the input sensor and which belongs directly to the retina chip Integrate hyperchip, so that each sensor there access the hexagonal network structure that is permanently assigned to it, which is there, as it were, like a spider web and in the manner described asks for the values that are still available for it.

Aus der relativen Häufigkeitsverteilung der positiven und negativen Eingangsimpulse des Eingangssensors werden dann von den Prozessoren Produkte gebildet, die sich ent weder als Parameter, Skalarprodukte oder aber auch in einfachster Weise als binäre Zahlenwerte darstellen lassen, die allein aus ihrer Häufigkeitsverteilung und ihrem Abstand zum Mittelpunkt "A" (0; 0) der jedem Prozessor fest zugewiesenen Teilsen sorfläche resultieren. Wichtig ist dabei, daß die jedem Prozessor fest zugewiesene Teil fläche des Gesamtsensors eine ausreichend große Teilfläche darstellt um aussagefähige Produkte bilden zu können, die sich selbst von anderen Produkten (Parametern) eines Fingerabdrucks im Wertespektrum eines Fingerabdrucks noch hinreichend unterschei den lassen. Dabei ist es selbstverständlich, daß je geringer der Abstand zwischen zwei Punkten "A" (0; 0) auf dem Sensor dabei wird die Werte sich im Wertespektrum eines Fingerabdrucks immer mehr angleichen bzw. nähern. Die Tatsache, daß es zwar wünschenswert ist die "Dinge genau auf den alten Punkt zu bringen", dies aber bei freier Positionierung des Vergleichsgegenstands Fingerabdruck nicht absolut möglich ist, bedingt dann auch, daß die den Prozessoren nachgeordneten Vergleichsvorrichtun gen über eine geringe Toleranz verfügen müssen. Wichtig ist dabei, dafür Sorge zu tra gen, daß diese Toleranz nicht dazu führt, daß die in den Matrixpseichern gespeicherten Wertespektren der Fingerabdrücke mit der Zeit nicht in die Wertespektren anderer Fingerabdrücke übergehen.From the relative frequency distribution of the positive and negative input pulses of the input sensor, the processors then form products which can be represented either as parameters, scalar products or, in the simplest manner, as binary numerical values, which are based solely on their frequency distribution and their distance from the center. A "( 0; 0 ) of the partial sensor surface permanently assigned to each processor result. It is important that the part area of the overall sensor that is permanently assigned to each processor represents a sufficiently large area to be able to form meaningful products that can be sufficiently differentiated from other products (parameters) of a fingerprint in the range of values of a fingerprint. It goes without saying that the smaller the distance between two points "A" ( 0; 0 ) on the sensor, the values in the range of values of a fingerprint will converge or approach more and more. The fact that it is desirable to "bring things exactly to the old point", but this is not absolutely possible with free positioning of the fingerprint comparison object also means that the comparison device downstream of the processors must have a low tolerance . It is important to take care that this tolerance does not lead to the fact that the value spectra of the fingerprints stored in the matrix memories do not pass over time into the value spectra of other fingerprints.

Die gesamte Vorrichtung des Papillarlinien-Vergleichscomputerschlosses, das dazu bestimmt ist, das Zylinderschloß zu ersetzen, wird im Nachfolgenden anhand der Zeich nungen nochmals genau in einem Ausführungsbeispiel beschrieben. The entire device of the papillary line comparison computer lock, this is intended to replace the cylinder lock, is in the following based on the drawing again described exactly in one embodiment.

Drawing I

Zeichnung I zeigt das sensorische Feld mit sechseckig gerasterten Waben in Frontansicht. Die schwarzen Punkte in den Waben, die einen kleineren Durchmesser als die Waben haben - die Wabenwände also nicht berühren - stellen die nachgeordnete Fotozellenmatrix dar. Es steht daher für jede Wabe eine Fotozelle zur Verfügung. Auf die Darstellung einer Abtastfläche sowie einer Linse wurde verzichtet, da sich von selbst versteht, daß eine Vorrichtung vorhanden sein muß, über die die Struktur des Fingerab drucks auf das sensorische Feld gelangt, derartige Vorrichtungen sind auch seit langem Stand der Technik. Eine solche Vorrichtung wurde zum Beispiel in der Offenlegungs schrift DE 26 19 268 ausführlich beschrieben. Das sensorische Feld könnte auch eine andere Form besitzen. Wichtig ist ausschließlich, daß die Rasterung eine derartige geo metrische Ausformung ergibt, daß es möglich ist die Fläche in eine genügend große Anzahl sechseckiger Teilflächen zu unterteilen. Dazu eignen sich auch aneinander grenzende Punkte, nur ist der Informationsverlust ungleich höher, als bei sich lückenlos berührenden Waben, denen eine sich nicht lückenlos berührende Fotomatrix nachgeordnet ist.Drawing I shows the sensory field with hexagonal grid in Front view. The black dots in the honeycomb that are smaller in diameter than the honeycombs have - so do not touch the honeycomb walls - represent the subordinate Photocell matrix. There is therefore one photocell available for each honeycomb. On the Representation of a scanning surface as well as a lens has been omitted, since it works by itself understands that there must be a device through which the structure of the finger pressure reaches the sensory field, such devices have also been around for a long time State of the art. Such a device has been disclosed in, for example document DE 26 19 268 described in detail. The sensory field could also be one have another shape. It is only important that the grid is such a geo Metric shape shows that it is possible to convert the area into a sufficiently large one Subdivide the number of hexagonal sections. They are also suitable for each other bordering points, only the loss of information is much higher than without gaps touching honeycombs, which a photo matrix does not touch without gaps is subordinate.

Im Zentrum des sensorischen Feldes sind die Punkte "A" (0; 0) angeordnet. Die Bezeichnung dieser nur aus Zweckmäßigkeitsgründen im Zentrum des sensorischen Feldes positionierten Punkte könnte ebenso anders lauten. Prof. Haaken, Stuttgart, hat in seinem Artikel über den synenergetischen Computer im Bild der Wissenschaft von August 1988 für den Ausgangspunkt die Bezeichnung "q" 0 gewählt. Von Punkt "A" (0; 0) wird eine zuvor festgelegte Anzahl von ihn umgebenen sechseckigen Flächen punkten in die Auswertung durch die Prozessoren einbezogen, was durch die sich über schneidenen Sechsecke dargestellt ist. Es versteht sich von selbst, daß es dabei nicht zu einer Überschreitung der Struktur des Fingerabdrucks kommen darf, wenn aus sagefähige Produkte gebildet werden sollen. Dies läßt sich freilich nicht immer vermei den. Die Prozessoren, die das Analog zu den Neuronen bilden, können dann aber keine aussagefähigen Produkte daraus ableiten. Selbstverständlich muß jede Fotozelle eine Ausgangsleitung besitzen um ihren jeweiligen positiven oder negativen Wert an die auf Zeichnung II dargestellten Netze übermitteln zu können. Die Ausgangsleitung ließen sich aber auf Zeichnung I bei Frontansicht nicht darstellen. The points "A" ( 0; 0 ) are arranged in the center of the sensory field. The designation of these points, which are positioned in the center of the sensory field only for reasons of expediency, could also be different. Prof. Haaken, Stuttgart, chose the designation "q" 0 for the starting point in his article on the synergy computer in the image of science from August 1988. From point "A" ( 0; 0 ), a predetermined number of hexagonal areas surrounding it points are included in the evaluation by the processors, which is represented by the intersecting hexagons. It goes without saying that the structure of the fingerprint must not be exceeded if products that can be said are to be formed. Of course, this cannot always be avoided. The processors that form the analogue to the neurons cannot then derive any meaningful products from them. Of course, each photocell must have an output line in order to be able to transmit its respective positive or negative value to the networks shown in drawing II. The output line could not be shown on drawing I when viewed from the front.

Drawing II

Zeichnung II zeigt zunächst als Striche mit Pfeilen dargestellt die Eingangsleitungen von den Sensoren, die zu den dort auf einem Hyperchip in VLSI Technik integrierten Netzen führen, auf welche die nachgeordneten Prozessoren, die in Zeichnung III dargestellt sind, zugreifen. Es ist daher so, daß die auf Zeichnung I dargestellten Fotozellen die Rezeptoren der Retina (Netzhaut) darstellen, während die auf Zeichnung II dargestell ten Netze die Eingangsleitungen (Dendriten) der Nervenzellen (Neuronen) darstellen. Das Analog zur Nervenzelle sind einfachste Prozessoren, die in Zeichnung III dargestellt sind. Jeder Mittelpunkt der sechseckigen Netze in Zeichnung II entspricht daher wiederum einem Punkt "A" (0; 0). Die von außen nach innen konzentrisch sich ver größernden Sechsecke stellen die den Mittelpunkt umgebenden "Schalen" sechsecki ger Sensoren, also die Information von den Waben mit Fotozellen dar, welche über ihre Ausgangsleitungen ihren jeweils positiven oder negativen Wert an die mit Kreuzchen angedeuteten Punkte des jeweiligen Netzes übermittelt haben. Die Vorrichtung verar beitet daher nach der "bottem up Methode". Die Information (Fingerabdruck) erfolgt auf dem Sensor und der Informationsfluß durchläuft von dort von unten (sensorisches Feld) nach oben (assoziatives Netz) bis zur Auswerteschaltung die gesamte Struktur nur in einer Richtung, während früher in der KI fast durchweg die "Top down Methode" vorherrschte. Drawing II first shows as lines with arrows the input lines from the sensors, which lead to the networks integrated there on a hyperchip in VLSI technology, which are accessed by the downstream processors, which are shown in drawing III. It is therefore the case that the photocells shown in drawing I represent the receptors of the retina (retina), while the networks shown in drawing II represent the input lines (dendrites) of the nerve cells (neurons). The analogous to the nerve cell are the simplest processors, which are shown in drawing III. Each center point of the hexagonal networks in drawing II therefore again corresponds to a point "A" ( 0; 0 ). The hexagons enlarging concentrically from the outside inward represent the "shells" hexagonal sensors surrounding the center, that is to say the information from the honeycombs with photocells, which via their output lines pass their respective positive or negative value to the points of the respective indicated with crosses Network. The device therefore processes according to the "bottem up method". The information (fingerprint) takes place on the sensor and the flow of information runs from there from below (sensory field) upwards (associative network) to the evaluation circuit, the entire structure in one direction only, whereas in the past almost exclusively the "top down method" was used in AI "prevailed.

Drawing III

Zeichnung III zeigt ein Feld von Prozessoren, die ebenfalls in VLSI Technik auf einem Hyperchip integriert sind. Dieses Feld von Prozessoren erlaubt eine massiv parallele Ver arbeitung der Eingangsinformation, wobei die Prozessoren das Pendant zu den Neuro nen der Nervenzellen sind. Die Aufgabe der Prozessoren besteht allein darin, die vor gegebene Struktur der Netze von innen nach außen in immer gleicher Reihenfolge abzutasten und aus der relativen Häufigkeitsverteilung der positiven und negativen binären Eingangsdaten Produkte zu bilden, die an das in Zeichnung IV dargestellte assoziative Netz zum Zwecke des Vergleichs weitergegeben werden. Da bei der Muster- und Bilderkennung, um zu aussagefähigen Produkten zu gelangen, auch weiter von ein ander entfernte Bildpunkte zueinander in Beziehung gesetzt werden müssen, in diesem Fall immer zum Mittelpunkt "A" (0; 0), müssen die Prozessoren möglichst hoch getaktet sein, vor allem dann, wenn der Sensor eine hohe Auflösung aufweist, was immer von Vorteil ist, da die Ergebnisse dann exakter sind. Daß die mittels der Netze dargestellten Teilstrukturen des Fingerabdrucks aufgrund der Drehung beim Vergleich am äußeren Rand der Netze keine völlig exakte Verfolgung der Papillarlinien mehr erlauben, spielt keine wesentliche Rolle. Prozessoren eignen sich derart gut für Vergleichsoperationen, das dieses "Ausfransen" eine vernachlässigbare Größe darstellt. Ein Prozessor ist eben keine Nervenzelle, die ca. 10 000 Eingangsinformationen parallel verarbeiten, das heißt gewichten kann um zu einem Ausgabesignal zu kommen. Vielmehr versucht der Pro zessor praktisch eine Schablone digitaler Werte so zu verschieben bzw. zu verdrehen, bis er eine hinreichende Übereinstimmung feststellt oder ausschließen muß. Spezifische Software ist dazu nicht erforderlich. Nach dem heutigen Stand der Technik wird es am zweckmäßigsten sein, daß die Prozessoren ihre Produkte als binäre Werte in das asso ziative Netz zu den Vergleichsvorrichtungen weiterleiten. Es wäre natürlich auch die Bil dung analoger Werte, vor allem in optischen Computern denkbar, nur steckt deren Ent wicklung noch in den Kinderschuhen. Wünschenswert ist auf jedem Fall, daß zukünftig bald mit Photonen, also mit Licht gearbeitet werden kann, da Elektronen neben ihrer viel niedrigeren Übertragungsgeschwindigkeit vor allem den Nachteil des Untertunnelns aufweisen. Drawing III shows a field of processors, which are also integrated in VLSI technology on a hyperchip. This field of processors allows massively parallel processing of the input information, the processors being the counterpart to the neurons of the nerve cells. The task of the processors is solely to scan the given structure of the networks from the inside outwards in the same order and to form products from the relative frequency distribution of the positive and negative binary input data, which are connected to the associative network shown in drawing IV for the purpose of Comparative be passed. Since the pattern and image recognition, in order to arrive at meaningful products, further distant pixels have to be related to each other, in this case always to the center "A" ( 0; 0 ), the processors have to be clocked as high as possible , especially if the sensor has a high resolution, which is always an advantage because the results are more accurate. The fact that the partial structures of the fingerprint represented by the networks no longer allow a completely exact tracking of the papillary lines due to the rotation when comparing them at the outer edge of the networks does not play a significant role. Processors are so well suited for comparison operations that this "fraying" represents a negligible size. A processor is simply not a nerve cell that can process approx. 10,000 input information in parallel, that is, weight it in order to arrive at an output signal. Rather, the processor practically tries to shift or twist a template of digital values until it determines or has to rule out a sufficient match. Specific software is not required for this. According to the current state of the art, it will be most expedient for the processors to forward their products as binary values in the associative network to the comparison devices. It would of course also be possible to form analog values, especially in optical computers, but their development is still in its infancy. In any case, it is desirable that in the future it will soon be possible to work with photons, i.e. light, since electrons, in addition to their much lower transmission speed, have the disadvantage of tunneling.

Drawing IV

Zeichnung IV zeigt das assoziative Netz des Papillarlinien-Vergleichscomputerschlosses. Die horizontal von den Prozessoren verlaufenden Leitungen (Axone) schneiden sich vollständig mit den vertikalen Linien (ebenfalls Axone) aus den Speicherstellen (Neuronen) der Matrixspeichermodule. In vorliegender Zeichnung sind drei Matrixmo dule mit den Buchstaben A, B, C für drei Benutzer dargestellt. An den Schnittpunkten befinden sich die Vergleichsvorrichtungen (Synapsen), die die von den Prozessoren (Neutronen) gebildeten Produkte (Skalarprodukte, Parameterspannungen, binäre Werte) vergleichen und bei Übereinstimmung ein Signal an die nachgeordnete Aus werte/Freigabeschaltung weiterleiten. Bei Ungleichheit erfolgt kein Signal an die Aus werte/Freigabeschaltung. Es könnte durchaus von Vorteil sein, wenn es sich bei den Vergleichsvorrichtungen (Synapsen) im assoziativen Netz um Prozessoren handeln würde, dann nämlich könnte von den Prozessoren, die den Eingangsnetzen nachge ordnet sind, und in Zeichnung III dargestellt sind, die unveränderte Häufigkeitsverteilung der negativen und positiven Eingangsignale, wie sie sich in den Netzen der Zeichnung II dargestellt hat. Als Struktur der relativen Häufigkeitsverteilung positiver und negativer Werte ins assoziative Netz übertragen werden und ohne weitere Bildung von Skalarpro dukten bzw. Ableitung von Parametern von den Prozessoren, die auf Zeichnung III dar gestellt sind, als binäre Werte an die Vergleichsvorrichtung weiter gegeben werden. Die gesamte Schaltung sollte aufgrund der gegen Ausfälle weitgehend unempfindlichen Struktur direkt auf den Weafer integriert werden. Der Weafer übernimmt somit die Funk tion der Leiterplatte. Daraus wird eine enorme Kostensenkung bei der Fertigung der Schaltung resultieren. Immerhin würde die vorgegebene Schaltung in konventioneller Bauweise mit Sicherheit mehrere Schaltschränke erfordern.Drawing IV shows the associative network of the papillary line comparison computer lock. The lines (axons) running horizontally from the processors intersect complete with the vertical lines (also axons) from the storage locations (Neurons) of the matrix memory modules. In the present drawing there are three matrix moons dule shown with the letters A, B, C for three users. At the intersections are the comparison devices (synapses) that are used by the processors (Neutrons) formed products (scalar products, parameter voltages, binary Values) and if there is a match, send a signal to the downstream out Forward values / release circuit. If they are not equal, there is no signal to the off values / release circuit. It could be an advantage if the Comparative devices (synapses) in the associative network are processors would, namely namely from the processors, which nachge the input networks are arranged, and are shown in drawing III, the unchanged frequency distribution the negative and positive input signals as they occur in the networks of drawing II represented. As a structure of the relative frequency distribution, positive and negative Values are transferred to the associative network and without further formation of scalarpro products or derivation of parameters from the processors, which are shown in drawing III are set when binary values are passed on to the comparison device. The entire circuit should be largely insensitive to failures Structure can be integrated directly on the weaver. The weaver takes over the radio tion of the circuit board. This will result in an enormous reduction in the cost of manufacturing the Circuit result. After all, the given circuit would be more conventional Design with certainty require several control cabinets.

Claims

1. The invention is the input sensor for the papillary line comparison computer lock,
the input sensor is modeled on an insect eye, it is therefore a retina chip,
which is characterized in that a finite light-sensitive field is formed from seamlessly touching hexagonal (compound eyes) sensors, which enable a sharply delimited grid, and that for each hexagonal single sensor (single eye) of the senso rical field, an output line (dendrite) is available which can transmit a positive or negative signal that each output line forms the center point "A" ( 0; 0 ) of the output lines surrounding it, that networks are formed from the output lines, each having an output line as the center point "A" ( 0; 0 ), and that from the output lines of the sensors whose output lines can all form the point "A" ( 0; 0 ) in the center of a network, networks are designed in such a way that the first network consists of the first neighboring ones six output lines to the center "A" ( 0; 0 ) is formed, the second from the next applicable genen twelve output lines is formed, the third from the output lines of the third "shell" of sensors to the assumed center "A" ( 0; 0 ). . . and immediately, with the network structure being expanded by six output lines each; until each network has been formed from a desired number of output lines.

2. Papillary line comparison computer lock input sensor, characterized in that the networks are integrated in VLSI technology on a chip and that each network is assigned a processor (neuron), the relative frequency distribution of the binary input data from the center in a fixed, always the same order "A" ( 0; 0 ) determined starting.