WO2005004067A1 - Person identification system for vehicles - Google Patents

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Wilhelm Kincses
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Abstract

Disclosed is a system for identifying persons, which is particularly suitable for use in motor vehicles. EEG patterns are recorded during a certain mental activity and are compared to stored patterns of authorized persons for identification purposes. Different access authorizations can be individually predefined.

Description

PersonenidentifizierungsSyste für Fahrzeuge Personal identification systems for vehicles
Die Erfindung betrifft Systeme zur Identifizierung von Personen. Derartige Systeme werden in Bereichen eingesetzt, wo es auf Zugangs- bzw. Zugriffsbeschränkung nur für autorisierte Personen ankommt .The invention relates to systems for identifying people. Systems of this type are used in areas where access or access restrictions are only important for authorized persons.
Speziell bei Fahrzeugen ist eine Nutzungseinschränkung auf einen definierten Personenkreis von Bedeutung. Üblich sind hier Schließvorrichtungen der verschiedenen Art. Schloss und Schlüssel können z.B. als mechanisches System ausgeführt sein oder alternativ als elektronische Komponenten, bei denen z.B. von einem Eingabegerät Kennungssignale per Funk an das Fahrzeug übertragen werden oder spezielle Muster eines Codegebers über im Fahrzeug befindliche Detektoren (Magnetfeld, Infrarot usw.) identifiziert werden.A restriction of use to a defined group of people is particularly important for vehicles. Locking devices of various types are common here. be designed as a mechanical system or alternatively as electronic components in which e.g. Identification signals are transmitted to the vehicle by radio from an input device or special patterns of a code transmitter are identified using detectors (magnetic field, infrared, etc.) located in the vehicle.
Diese Systeme haben den Nachteil, dass für den Zugang (bzw. Zugriff) von jeder berechtigten Person immer eine Eingabeeinheit (Schlüssel, Funk- bzw. Codegeber o.a.) mitzuführen ist. Dies beinhaltet" stets die Möglichkeit eines Verlustes (verlegt, verloren) , insbesondere dann, wenn für ein und das- selbe Fahrzeug ein größerer Personenkreis (z.B. mehrere Familienmitglieder, Firmenangehörige usw.) Zugangsberechtigung haben soll. Grundsätzlich ist hier auch eine unberechtigte Nutzung durch Fremdpersonen nicht gänzlich ausgeschlossen, da die für den Zugang erforderlichen Schlüssel, Codegeber etc. auch von Dritten gefunden oder auch entwendet werden können.These systems have the disadvantage that an entry unit (key, radio or code transmitter or the like) must always be carried by each authorized person for access (or access). This always includes the possibility of loss (misplaced, lost), especially if a larger group of people (eg several family members, company members, etc.) should have access authorization for one and the same vehicle. In principle, unauthorized use by third parties is also required here not entirely excluded because the keys, code transmitters, etc. required for access can also be found or stolen by third parties.
Neuere Entwicklungen sind daher so ausgelegt, dass sie ohne separat mitzuführende Eingabekomponenten (Schlüssel etc.) auskommen. Hierbei werden ErkennungsSysteme eingesetzt, die individuelle Charakteristika der zugriffsberechtigten Personen selbst erfassen. Zur Identifikation werden dabei z.B. a- kustische (Stimme) oder optische Merkmale (Fingerabdruck, I- ris) autorisierter Personen detektiert und mit zuvor gespeicherten Daten verglichen.Newer developments are therefore designed in such a way that they do not require separate input components (keys, etc.). Recognition systems are used here, which record the individual characteristics of the persons authorized to access them themselves. For identification, e.g. Acoustic (voice) or optical features (fingerprint, iris) of authorized persons are detected and compared with previously stored data.
Bei diesen Systemen entfällt zwar das Risiko eines Verlustes, aber Nachteile anderer Art verbleiben. So ist eine Fehlfunk- tion nicht auszuschließen, beispielsweise bei einer Stimmanalyse (Erkältung) oder Fingerprint (Hautverletzung) . Auch sind diese Systeme nicht völlig f lschungssicher, da technische Möglichkeiten existieren, das jeweilige Original mit hoher Genauigkeit zu kopieren (Fingerabdruck, Irisphoto, Stimmauf- nähme) .With these systems there is no risk of loss, but disadvantages of a different kind remain. A malfunction cannot be ruled out, for example in a voice analysis (cold) or fingerprint (skin injury). These systems are also not completely forgery-proof, since there are technical possibilities to copy the respective original with high accuracy (fingerprint, iris photo, voice recording).
In der Offenlegungsschrift DE 10153407 AI wird ein anderes System zur Personenerkennung für eine Autorisierungskontrolle vorgeschlagen. Dabei wird ein dreidimensionales Volumenabbild z.B. vom Kopf der jeweiligen Person über radiologische Verfahren, insbesondere Kernspin (NMR) , aufgenommen und mit zuvor erstellen 3D-Abbildungen verglichen. Nachteil dieses Systems ist der hohe technische Aufwand für alle in Frage kommenden radiologischen Verfahren: NMR erfordert u.a. sehr starke Magnetfelder, Röntgentomographie aufwändige Strahlungsführungen, usw. , was einerseits eine entsprechende Größe der Vorrichtung bedingt und zudem einen relativ hohen Energieverbrauch. Damit ist ein derartiges System auf stationäre Anwendungen (z.B. Zugangskontrolle in Gebäuden) beschränkt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System zu entwickeln, das eine zuverlässige und weitgehend fälschungssichere Personenidentifikation ermöglicht und für den Einsatz in Kraftfahrzeugen geeignet ist .Another system for person recognition for an authorization check is proposed in the published patent application DE 10153407 AI. A three-dimensional volume image, for example of the head of the person concerned, is recorded using radiological methods, in particular nuclear spin (NMR), and compared with previously created 3D images. The disadvantage of this system is the high technical outlay for all possible radiological methods: NMR requires, among other things, very strong magnetic fields, X-ray tomography, complex radiation guides, etc., which on the one hand requires a corresponding size of the device and also a relatively high energy consumption. Such a system is therefore limited to stationary applications (eg access control in buildings). The object of the present invention is to develop a system which enables reliable and largely forgery-proof personal identification and is suitable for use in motor vehicles.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zur Identifizierung gemäß Hauptanspruch 1. Das entsprechende System ist Gegenstand des Anspruchs. Weitere Details und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran- sprüche.This object is achieved by the identification method according to main claim 1. The corresponding system is the subject of the claim. Further details and advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung basiert auf der Tatsache, dass die mentale Aktivität eines Menschen von individuellen Mustern der Gehirnströme begleitet ist. Werden von Personen bestimmte, vorgege- bene Aufgaben mental bearbeitet, so finden sich in dem entsprechenden Elektroenzephalogramm (EEG) wiederkehrende Aktivitätsmuster, deren SignalStrukturen bei jedem Menschen unterschiedlich ausgeprägt sind. Die Analyse solcher Signalstrukturen erlaubt daher durch Vergleich mit zuvor gespei- cherten Daten eine eindeutige Personenzuordung .The invention is based on the fact that a person's mental activity is accompanied by individual patterns of brain waves. If certain predetermined tasks are mentally processed by people, the corresponding electroencephalogram (EEG) contains recurring activity patterns, the signal structures of which are different for each person. The analysis of such signal structures therefore allows unambiguous assignment of persons by comparison with previously stored data.
Zur Erzeugung der erforderlichen Vergleichsdaten werden vorab für jede autorisierte Person Konfigurationssitzungen durchgeführt. Um eine eindeutige Identifikation zu ermöglichen, wer- den dabei personenbezogene Stimuli verwendet, die dann spezielle mentale Aktivität auslösen. Geeignet sind beispielsweise optische Muster (z.B. Piktogramme, Bilder, Videosequenz) und/oder akustische Signale (Geräusche, Sprache, Tonfolgen, Musiksequenz-) . Ebenso können spezielle Aufgaben (z.B. kleine mathematische Rechnungen, Textübersetzung usw.) individuelle EEG-Muster auslösen. Auch durch eine Erinnerung an bestimmte Ereignisse (beispielsweise stimuliert durch eine entsprechende visuell/akustische Vorgabe) können identifizierbare Signalmuster ausgelöst werden. Bei einem späteren Erkennungsvorgang wird der jeweiligen Person die gleiche Anregung vorgegeben wie bei der Konfigurationssitzung. Damit wird die gleiche mentale Aktivität angeregt und die personentypischen EEG-Muster können detektiert er- den. Zur Erzeugung akustischer oder optischer Stimuli können vorzugsweise im Fahrzeug bereits üblicherweise vorhandene Komponenten verwendet werden (Stereoanlage, Display usw.)To generate the necessary comparison data, configuration sessions are carried out in advance for each authorized person. In order to enable unambiguous identification, personal stimuli are used, which then trigger special mental activity. Optical patterns (for example, pictograms, images, video sequence) and / or acoustic signals (noises, speech, sound sequences, music sequence) are suitable, for example. Special tasks (e.g. small mathematical calculations, text translation, etc.) can also trigger individual EEG patterns. Identifiable signal patterns can also be triggered by a memory of certain events (for example, stimulated by a corresponding visual / acoustic specification). In the case of a later recognition process, the respective suggestion is given to the respective person as in the configuration session. This stimulates the same mental activity and the person-typical EEG patterns can be detected. Components that are usually already present in the vehicle (stereo system, display, etc.) can preferably be used to generate acoustic or optical stimuli.
Die Speicherung individueller EEG-Muster autorisierter Perso- nen kann mittels üblicher digital-elektronischer Komponenten erfolgen, die beispielsweise Teil eines Mikroprozessorsystems sind. Über ein solches Prozessorsystem kann auch die Aufnahme und Analyse der detektierten Signale durchgeführt werden. Ein computergestütztes System zur Analyse von EEG-Mustern ist z.B. beschrieben in der US 5447166.Individual EEG patterns of authorized persons can be saved using conventional digital-electronic components, which are part of a microprocessor system, for example. Such a processor system can also be used to record and analyze the detected signals. A computerized system for analyzing EEG patterns is e.g. described in US 5447166.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechenden Vorrichtungen sind speziell für den Einsatz in Kraftfahrzeugen sehr gut geeignet, da die erforderlichen Komponenten (Detek- toren, Verstärker, Mikroprozessorsystem usw.) in heutiger Integrationstechnik sehr klein und leicht ausgeführt werden können und auch nur einen geringen Energieverbrauch aufweisen.The method according to the invention and the corresponding devices are particularly well suited for use in motor vehicles, since the necessary components (detectors, amplifiers, microprocessor system, etc.) can be made very small and light in today's integration technology and also have only low energy consumption ,
Ein tragbares EEG-Gerät ist beispielsweise beschrieben in der Zeitschrift „Medical & Biological Engineering &. Computing" 1994, p 459-461, H. Iguchi et al . : „ Wearable Electroencepha- lograph System Wi th Prea plified Electrodes" .A portable EEG device is described, for example, in the journal “Medical & Biological Engineering &. Computing "1994, p 459-461, H. Iguchi et al.:" Wearable Electroencephalograph System Wi th Preaplified Electrodes ".
Übliche EEG-Geräte verwenden zur Ableitung der auszuwertenden Gehirnströme Elektroden, die - z.B. mittels elektrolythalti- gen Gels - in direktem elektrischen Kontakt mit der Kopfhaut stehen. Eine solche Abtastung kann beispielsweise realisiert werden durch die Mitführung einer Auf ahmeeinheit , d.h. eine autorisierte Person trägt das Detektorsystem inklusive Elektroden und Verstärkereinheit mit sich und die EEG-Daten werden drahtlos (IR, Funk) an eine Auswerteeinheit übertragen. Eine solche Ausführung stellt entsprechende Anforderungen an den Tragekomfort .Conventional EEG devices use electrodes to derive the brain waves to be evaluated which are in direct electrical contact with the scalp, for example by means of electrolyte-containing gels. Such a scan can be implemented, for example, by carrying a recording unit, ie one An authorized person carries the detector system including electrodes and amplifier unit with them and the EEG data is transmitted wirelessly (IR, radio) to an evaluation unit. Such a design places corresponding demands on comfort.
In einer alternativen Ausführung erfolgt die EEG-Ableitung stationär - z.B. im Fahrzeug - wobei dann erst die Elektroden angelegt werden (beispielsweise über eine Mechanik in der Kopfstütze des Fahrersitzes) .In an alternative embodiment, the EEG derivation is stationary - e.g. in the vehicle - only then the electrodes are applied (for example via a mechanism in the headrest of the driver's seat).
Weiterentwickelte Systeme mit hochsensitiven Felddetektoren können ebenfalls eingesetzt werden. Dabei werden kontaktlos die von den Gehirnströmen erzeugten elektrischen und/oder magnetischen Felder detektiert und ausgewertet. Kontaktlose EEG-Messungen dieser Art sind beispielsweise mit SQUID- Detektoren durchgeführt worden. Eine solche Vorrichtung bietet den Vorteil eines hohen Komforts und entsprechend hoher Akzeptanz. Je nach Positionierung der feldaufnehmenden Detek- toren kann dabei zudem auch die abschirmende Wirkung derFurther developed systems with highly sensitive field detectors can also be used. The electrical and / or magnetic fields generated by the brain waves are detected and evaluated without contact. Contactless EEG measurements of this type have been carried out, for example, with SQUID detectors. Such a device offers the advantage of a high level of comfort and a correspondingly high level of acceptance. Depending on the positioning of the field-taking detectors, the shielding effect of the
Fahrzeugzelle (Faraday-Käfig) zur Unterdrückung/Abschwächung störender externer Felderzeuger eingesetzt werden, was Erkennungsgenauigkeit und -geschwindigkeit erhöht. So wäre beispielsweise eine Integration der Detektoren in die Kopfstütze des Fahrersitzes aufgrund der nahen Kopfposition und der externen Abschirmung besonders vorteilhaft .Vehicle cell (Faraday cage) can be used to suppress / weaken interfering external field generators, which increases detection accuracy and speed. For example, an integration of the detectors into the headrest of the driver's seat would be particularly advantageous due to the close head position and the external shielding.
Das erfindungsgemäße_ System ist sehr flexibel und kann sehr leicht auf veränderte Berechtigungskonditionen eingestellt werden. Daten autorisierter Personen können neu aufgenommen, modifiziert oder gelöscht werden. Für verschiedene Personen können unterschiedliche Berechtigungsstufen vorgesehen werden: Beispielsweise können minderjährige Familienmitglieder das Kraftfahrzeug öffnen, Klima- und Musikanlage bedienen, nicht aber die Feststellbremse lösen oder den Antrieb starten. Ebenso können individuelle Einstellungen verschiedenster Art (Sitzhöhe u. -kontur, bevorzugte Verkehrssender, Spiegeleinstellung, etc.) vom Erkennungssystem mit veranlaßt werden.The system according to the invention is very flexible and can be adjusted very easily to changed authorization conditions. Authorized person data can be newly recorded, modified or deleted. Different authorization levels can be provided for different people: for example, underage family members can open the motor vehicle, operate the air conditioning and music system, but do not release the parking brake or start the drive. Likewise, individual settings of various types (seat height and contour, preferred traffic station, mirror setting, etc.) can also be initiated by the detection system.
Das erfindungsgemäße Verfahren und entsprechende Personenidentifizierungssystem ermöglicht eine absolut fälschungssichere Erkennung, da mentale Aktivitätsmuster nicht kopiert o- der simuliert werden können. Es ist zudem leicht auf unter- schiedliche Personen mit unterschiedlichen Berechtigungsstufen konfigurierbar und kann aufgrund geringen Platz- und E- nergiebedarfs in Fahrzeuge integriert werden. The method according to the invention and corresponding person identification system enables an absolutely forgery-proof detection, since mental activity patterns cannot be copied or simulated. It is also easy to configure for different people with different authorization levels and can be integrated into vehicles due to its small space and energy requirements.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Identifizierung von Personen für eine Berechtigungskontrolle (Autorisierung) , wobei die mentale Aktivität einer Person als EEG-Signal aufgenommen wird und durch Auswertung der EEG-Signale charakteristische EEG-Muster detektiert werden und durch Vergleich mit gespeicherten individuellen EEG-Mustern bei signifikanter Übereinstimmung die Person identifiziert wird.1. A method for identifying people for authorization control (authorization), wherein the mental activity of a person is recorded as an EEG signal and characteristic EEG patterns are detected by evaluating the EEG signals and by comparing them with stored individual EEG patterns at significant Match the person is identified.
2. - -Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mentale Aktivität durch vorgegebene Reize oder Aufgaben stimuliert wird.2. - -Procedure according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the mental activity is stimulated by predetermined stimuli or tasks.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Reize bzw. Aufgaben visuell (Piktogramm, Bild, Video) und/oder akustisch (Geräusch, Sprache, Musik) vorgegeben werden.3. The method according to claim 2, so that the stimuli or tasks are specified visually (pictogram, image, video) and / or acoustically (noise, language, music).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für verschiedene Personen unterschiedliche Autorisierungstufen eingerichtet werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that different authorization levels are set up for different people.
5. Personenidentifizierungssystem für Fahrzeuge, mit Mitteln zur Aufnahme und Speicherung von EEG-Signalen bei einer Person, sowie Mitteln zur Analyse dieser Signale dergestalt, dass bestimmte mentale Aktivitäten der Person als signifikante EEG-Muster detektiert und durch Vergleich mit gespeicherten individuellen EEG-Mustern die Person i- dentifiziert wird.5. Personnel identification system for vehicles, with means for recording and storing EEG signals from a person, and means for analyzing these signals in such a way that certain mental activities of the person are detected as significant EEG patterns and by comparison the person is identified with stored individual EEG patterns.
6. System nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , dass die Mittel zur Speicherung und Analyse der EEG- Signale als Mikroprozessorsystem ausgeführt sind.6. System according to claim 5, so that the means for storing and analyzing the EEG signals are designed as a microprocessor system.
7. System nach Anspruch 5 oder 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Mittel zur optischen und/oder akustischen Stimulierung der Person vorhanden sind.7. System according to claim 5 or 6, d a d u r c h g e k e n e z e i c h n e t that means for optical and / or acoustic stimulation of the person are present.
8. System nach einem der Ansprüche 5 , 6 oder 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mittel zur Aufnahme der EEG-Signale als kontaktlose Felddetektoren ausgebildet sind.8. System according to any one of claims 5, 6 or 7, that the means for receiving the EEG signals are designed as contactless field detectors.
9. System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das System verschiedenen Personen individuelle Autorisierungsstufen zuweist. 9. System according to one of claims 5 to 8, so that the system assigns individual authorization levels to different people.
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