生物统计验证装置和方法

专利名称：生物统计验证装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过指纹信息的个人身份的生物统计(biometric)登记或验 证的装置和方法。通过本发明，与现有技术相比，可以减少存储器需求和指纹传感器尺寸。
背景技术：
一种简化由例如密码、访问代码等保护的各种类型的设备的使用的方法是用基于 不同物理特征识别用户的装置代替代码，这被称为生物统计。一种类型的生物统计特征是 指纹信息，其可用于测试并批准或拒绝用户试图接近设备、房屋等，这被称为用户身份验 证。在大多数情况下，利用指纹信息辅助的验证通过用户将他的指纹信息事先存储在装置 中由此产生模板而实现。用于产生这个模板的信息可以输入到用户以后将想要接近的设备 中，或者经由中心设备输入。
当用户试图获得接近所讨论的设备时，生物统计装置输入用户指纹的信息并将该 输入信息与模板相比较，以决定是否准许该用户接近该设备。
利用指纹信息辅助验证的设备必须满足若干要求，例如可靠性和速度。便携式装 置(例如移动电话、便携式计算机、不同类型的卡等)中的验证进一步要求该设备必须是尽 可能得小、轻质和节能。另一个要求是该设备应是尽可能得廉价。
已知类型的用于利用指纹信息辅助验证用户的身份的装置从用户的指纹读取信 息，并通过将输入信息结合成指纹的表示将该信息与模板相比较，接着与事先存储的模板 相比较。这种类型的装置的缺点是，由于所建立的指纹的表示，他们需要大量存储器。这也 是用于登记所述参考信息的已知装置的缺点。存储器昂贵，占用空间并且需要大量电流，这 意味着已知装置是相对昂贵和大型的。存储器的大量使用还将使系统变慢。
影响成本并占用空间的另一个参数是用于读取用于验证的指纹信息的传感器的 表面面积。这个表面面积可以通过使用所谓的行传感器(linesensor)(即，在手指与传感 器没有相对于彼此移动的情况下，表面面积太小而不能读取整个指纹的传感器)而减小。在 利用这样传感器辅助验证或登记期间，手指相对于传感器移动，并且基于连续输入局部区 域在存储器中建立上面提及的指纹的表示。因此，行传感器满足关于实际传感器的大小和 成本的需求，但是对存储器的要求仍然存在。与使用表面面积传感器(仅将手指放置或保持 在其上)的设备的不同是，当使用行传感器时，设备必须能够读取移动手指的信息。
现有技术的一个实例是SE515239，其涉及一种用于利用局部图像的序列来组合 (assemble)指纹的复合图像的方法。这个文献看起来专门涉及例如指纹的图像的组合，但 特别存在上面提及的对存储器空间的大需求的缺点。
EP0813164B1公开了一种通过手指与传感器之间的相对滑动运动来收集指纹图像 的系统。传感器是以行传感器(即，比手指的宽度长但与长度相比相对窄的条)的形式。因 此，传感器收集指纹图像的局部图像并将他们一起添加到存储在存储器中的完整图像中。 指纹的图像从传感器元件的矩阵形成。
EP1317730B1公开了一种用于检测指纹的方法和装置。该方法包括以下步骤连续记录手指区域的至少两个数字图像，并将记录图像中的每个与表示参考指纹区域的至 少一个之前记录的参考指纹的参考图像相比较。
EP0470530B1公开了一种指纹验证方法，其包括以下步骤在相应指纹图像上相 对于两个方向执行局部密度微分，确定作为特征中心的点，其中，相应局部微分值的柱状图 的极限值出现在两个方向上，并通过使用相应特征中心执行指纹验证。
EP1150608B1公开了一种用于检测指纹的系统，其包括适于由指尖记录指纹的传 感器。传感器的表面是如此小以致它仅能记录局部指纹。将这个局部指纹与完整的之前存 储的参考指纹的不同局部相比较，以确定该局部指纹是否来源于与参考指纹相同的人。
GB2310522B公开了一种指纹ID系统，其将输入指纹图像数据与登记的指纹图像 数据相比较，其中，将细节特征(minutia)隆起线方向图案与隆起线弯曲图案相比较，并且 将指纹图像数据与登记的数据之间的匹配程度与两个阀值相比较，用于判断指纹是否对应 于登记的数据。当匹配程度在两个阀值之间时，相继在细节特征高密度区域和细节特征中 间密度区域中比较细节特征。
US3699519A公开了这样一种系统，其利用飞点扫描器(flying spotscanner) 一 次观察指纹的一小部分，飞点扫描器的点在每个位置处沿预定的路径行进，以提供表明每 个位置的指纹特性的电模拟信号。模拟信号被转换为数字形式并临时存储在具有多个存储 元件的存储器中。存储在存储器中的信号通过每个存储元件不断循环，以提供对细节特征 (即，隆起线终点，分叉等)的检测，而不管细节特征的角方向如何。通过感应所选择的存储 元件的状态，实现对特定细节特征的出现的检测。
US4582985A公开了一种数据载体，其包括在卡验证过程期间用于处理所有人提供 的识别信息并且用于当验证是没问题的时生成认可信号的内部处理器。内部处理器包括 验证装置，其包括用于感应所有人的指尖并获得相应指纹行信息的传感器。当指纹被验证 为有效时，生成认可信号。
US4607384A公开了一种用于生成用于具有隆起图案的指纹的分类代码的装置， 隆起线具有多个参考特征，其包括在参考特征中的第一参考特征处重叠一对交叉丝的交叉 点。行从参考特征中的第二参考特征向第一参考特征重叠。交叉丝定位成使该行将交叉丝 的象限一分为二。计数与交叉丝的预定部分交叉的隆起线，以生成分类代码。
EP1330185B2公开了一种用于通过指纹信息的个人身份的生物统计验证的装置， 包括控制器和存储器装置，用于连续读取并存储在所述存储器装置中的装置，手指局部区 域的指纹信息，以及用于提取的装置，以及存储在所述存储器装置中，从局部区域读取指纹 信息的验证数据，以及用于决定是否已经读取新的局部区域指纹信息的决策装置。至少在 那些时间点，当从新局部区域读取的指纹信息由控制器装置使用以更新存储器装置的内容 时，所述更新包括从之前读取局部区域消除指纹信息，控制器装置还在所述点或所述点之 前及时更新存储的验证数据。在这个装置中，当与利用全尺寸传感器的系统相比较时，减少 了用于指纹验证的存储器需求。当与利用全尺寸传感器的系统相比较时，还减小了传感器 表面的尺寸。
上述所有装置和方法需要大量的存储器和/或相对大的传感器表面。因此，仍然 存在改善用于生物统计验证的装置和方法的空间。发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种具有减小的行传感器表面尺寸的改进的生物 统计验证装置。本发明的另一目的是提供一种需要较少的存储器的改进的生物统计验证装 置。本发明的另一目的是提供一种允许减少的存储器需求的用于生物统计验证的方法。本 发明的另一目的是提供一种允许减小的行传感器表面尺寸的用于生物统计验证的方法。
根据本发明，对这个问题的解决方案在关于装置的权利要求1的特征部分和关于 方法的权利要求10中描述。其他权利要求包括根据本发明的装置和方法的有利实施例以 及进一步改进。
对于一种用于捕获指纹信息并用于从局部指纹区域提取有效数据的生物统计装 置，包括处理装置；行传感器，用于通过手指与行传感器之间的相对滑动从手指的部分区 域连续捕获部分指纹图像；用于将指纹信息连续存储在第一存储器中的装置；决策装置， 用于决定何时存储在第一存储器中的信息构成局部指纹区域；提取装置，用于从存储在第 一存储器中的局部指纹区域提取有效数据并用于将提取的有效数据存储在第二存储器中； 本发明的目的这样来实现捕获的部分区域图像以这样的方式存储在第一存储器中，即，将 几个连续的部分图像与之前捕获的图像相比较，并结合在一起，以形成大到足以用于有效 数据的提取的局部指纹区域，并且其中，当将新的指纹图像数据存储在第一存储器中，从第 一存储器丢弃最老的存储的指纹图像数据。
通过根据本发明的生物统计装置的该第一实施例，提供了这样一种装置其中，使 用有限尺寸的行传感器(尤其具有限数量的行)来捕获组合成局部指纹区域的部分指纹图 像，并且其中，该局部指纹区域用于有效数据的提取。通过这样的方式，可以在减少存储器 需求的同时减小传感器尺寸，这将节省传感器自身以及存储器两者的成本。因此，提供了一 种节省成本的生物统计装置。
在根据本发明的生物统计装置另一有利改进中，行传感器包括少于10行。优选 地，由于8是2的幂，该行传感器中包括8行。
在用于捕获指纹信息并用于从局部指纹区域提取有效数据的本发明方法中，包括 以下步骤通过手指与行传感器之间相对滑动，从手指的部分区域连续捕获部分指纹图像， 将指纹信息连续存储在第一存储器中，决定何时将足够的部分区域存储在第一存储器中， 以构成(make up)组合(assemble)的局部指纹区域,使得待执行有效数据的提取,从存储 在第一存储器中的组合的局部指纹区域提取有效数据，将提取的有效数据存储在第二存储 器中，将每个部分图像与之前捕获的部分图像相比较，结合部分图像，以形成大到足以用于 有效数据的提取的局部指纹，以及当将新的指纹图像数据存储在第一存储器中时，从第一 存储器丢弃最老的存储的指纹图像数据。


下面将参考在附图中示出的实施例更详细地描述本发明，附图中
图1示出了扫过行传感器的示意性手指，
图2示出了根据本发明的装置的示意图，
图3示出了手指区域的一部分的示意图，以及
图4示出了本发明方法的流程图。
具体实施方式
具有下面描述的进一步改进的本发明的实施例应仅被视为是实例，而绝非限制由本专利权利要求提供的保护范围。
图1示出了放置在传感器2上的手指F的示意图，该传感器用于借助于位于传感器表面区域中或邻近传感器表面区域的传感器元件从手指读取和登记信息。在这种情况下的传感器被称为行传感器，即，具有使得手指和传感器必须相对于彼此移动以输入或读取整个指纹的总体传感器表面区域L的传感器。这通常通过在行传感器上以滑动移动以速度 V移动手指来实现。
由行传感器覆盖的区域L是矩形的并且包括例如8行传感器元件(被称为像素)。 当然，行传感器还可以包括其他数量的行，例如12行，但为了节省硅，行传感器的表面应当尽可能得小。包括在本发明装置中的行传感器太小以致不能读·取大到足以允许从单个图像提取有效数据的一个局部指纹区域。传感器的宽度可以选择成覆盖整个手指宽度或手指宽度的一部分。传感器元件据此而工作的传感器原理可以在很大程度上随意选择，但例如可以提及光学传感器、电容传感器、热传感器、以及压力传感器。每个像素可以以某一分辨率 (例如8比特)读取值，换句话说，像素读取/生成的值可以在O到255之间改变。像素元件的物理尺寸可以例如在10到100 μ m2的范围内，并且优选地在50到70 μ m2的范围内。
图2示出了根据本发明的装置的示意图。该装置包括手指扫过的行传感器2。在开始读取指纹之前，该装置处于待机模式，并且装置的存储器是空的。在特定的第一时间，从传感器捕获第一图像，该图像包括指纹的在该特定时间覆盖行传感器的部分(fractional) 区域的表示。将图像存储在第一存储器6中并且还可以保存在缓冲器中。在示出的实例中， 该图像包括从具有8行像素的行传感器获得的8行信息。在特定的第二时间，捕获第二图像。
将第二图像与存储在第一存储器中的图像相比较，并且识别新信息的量。接着，将第二图像中的信息添加到存储的图像，例如仅添加在第二图像中检测到的新的行，或者通过利用例如平均方法将第二图像合并到存储的图像中。现在存储器将包括来自第一和第二图像两者的信息。捕获第三图像并与存储在缓冲器中的图像相比较，识别新信息，并以与上述相同的方式将第三图像与存储图像结合。通过这样的方式，存储在第一存储器中的图像将由于每个捕获的图像而增长。在一定数量的迭代之后，根据例如行传感器的行的数量和时钟速率，将对应于局部指纹区域的图像组合在第一存储器中。当局部指纹区域的尺寸大到足以满足登记或验证算法需要的有效数据提取时，存储的图像不再增长，并且在添加新的图像数据之后，可以丢弃对应于缓冲器中的最老图像的数据。这将保持存储的图像数据在这点之后或多或少是不变的。
确定用于图像捕获的具体时间之间的间隔(S卩，时钟速率)的方式可以通过不同方式实现。一个方式是简单利用带有预定的时钟速率的时钟。由于这样的方法以相同的时间间隔捕获图像，而不管手指扫过传感器的速度怎样，因此这样的方法可能是相对固定的。通过这样的方式，可以捕获包括相同信息的几个图像，照此，这不会影响系统，但将需要更多能量。可以使用外部传感器来确定手指速度，并且这个传感器可用于控制时钟的时钟速率。
还可以让控制器装置比较两个连续捕获图像之间的图像并评定两个图像之间的差异。这个信息可用于决定与下一图像捕获的时间间隔。系统以适应手指的最高允许扫过 速度进而适应手指的实际扫过速度的用于图像捕获的高时钟速率开始。通过这样的方式， 系统将不捕获比需要的多的图像，这将减少系统所需要的能量。
确定时钟速率的另一可能性是首先仅使用少量捕获的图像检测手指的扫过速度， 并利用这个信息设置用于指纹的捕获的时钟速率。接着清除存储器，开始指纹的实际捕获。
节省能量的另一种方式是让图像捕获速率适应最高允许的手指速度。在这种情况 下，以稳定状态捕获图像。接着，将每个捕获的图像与之前的图像相比较，并且如果他们之 间的差异低于规定值，例如当差异少于4行时，丢弃该图像，接着将使用下一图像。通过这 样的方式，减少了图像在存储器中的存储操作的数量。
捕获的图像通过这样的方式一起添加到存储器中，以建立局部指纹区域。局部指 纹区域大于部分指纹区域。在某些已知生物统计系统中，使用能够读取整个局部指纹区域 的行传感器。在这样的情况下，可以直接使用局部指纹区域提取有效数据。在示出的实例 中，局部指纹区域可包括例如32行信息。根据捕获图像之间的重叠，在所述实例中，必须捕 获至少5个部分指纹区域，以获得局部指纹区域。
当存储器包括至少由预定数量的行(即32行或更多)组成的局部指纹区域时，可以 从存储图像中提取局部指纹区域的有效数据。优选地，有效数据由一个或多个有效区域或 区域P组成，其可用于表征用户的指纹。利用从局部指纹区域的剩余部分挑选的有效区域 或区域的方法，从局部指纹区域提取有效区域或区域，这同时减少了存储有效数据所需要 的存储器。当有效数据的提取准备好时，将一个或多个有效区域形式的有效数据存储在第 二存储器中，并且丢弃多余的数据。同时，当将新数据添加到存储器时，可以从第一存储器 中消除用于有效数据的提取的局部指纹区域的最老部分。需要保存至少少量信息行，以能 够从捕获的局部图像添加新的信息行。让第一存储器实施为稍微大于有效数据的提取所需 要的局部指纹区域的循环缓冲器是有利的。当使用堆栈存储器时，还可以使第一存储器移 出最早的数据信息，或者当将新数据存储在循环缓冲器中时，重写(overwrite)使用过的数 据信息。通过这样的方式，将总是存在能够从存储器提取的局部指纹区域，并且同时具有用 于插入新捕获的图像的足够空间。使用直接来自第一存储器的局部指纹区域的数据是优选 的，但是可以在提取有效数据之前，将该数据移动到另一缓冲器。
可以自由选择有效数据的提取之间的时间间隔。然而，对于不止一个提取操作，使 用局部指纹区域中的信息是有利的。在将特定新数量的像素行添加到局部指纹区域之后， 可以执行例如提取。在一个实例中，在将8行像素已经添加到局部指纹区域之后，执行提 取。通过这样的方式，局部指纹区域中的某些信息将用于4个提取操作。提取间隔的其他 间距也是可能的，并且优选地在局部指纹区域的一半到四分之一之间。在利用单个读取操 作捕获整个局部指纹区域的之前已知的方法中，从该区域提取有效数据，稍后丢弃该区域， 除了用于对齐图像的边界线以外，并且捕获新的局部指纹区域。在这样的方法中，边界区 域未用于提取操作。通过本发明方法，整个指纹区域可以用于提取有效数据。因此，本发明 方法提供了允许将所有指纹信息用于提取有效数据的滑动窗口。这将改善系统的分辨率， 并且还将改善提取有效信息的精度。由于可以在保持验证或登记的精度的情况下减少有效 区域的数量，这进而可以减小存储的有效数据的尺寸。
使捕获的图像重叠之前捕获的图像是重要的。通过这样的方式，可以检测待将捕获的图像的哪个部分添加到存储器中的存储的局部指纹区域。一到两行的重叠是优选的， 即使更大的重叠也是可能的。由于使用的行传感器的尺寸非常有限，因此一次仅能捕获指 纹的部分区域。对几个部分图像进行组合，以形成局部指纹区域。局部指纹区域包括提取 装置230能够从局部指纹区域提取有效数据的足够信息。
图2示出了根据本发明的装置示意图以及如何在根据本发明的装置中处理信息 和提取数据的示意图。本文中的术语“提取的数据”在登记的情况下指的是参考数据，在验 证的情况下指的是验证数据。包括在根据本发明的装置I中的是用于从手指的部分区域连 续读取指纹信息的行传感器2、以及用于从信息读取提取某些有效数据的装置4、以及用于 控制和计算的包括处理器装置8和第一存储器装置6的装置。下面将详细描述提取和进一 步处理。而且，该装置包括决策装置3。
借助于行传感器2读取指纹信息涉及与手指的移动有关的由传感器读取的手指 的部分区域。优选地，部分区域由手指的在图像捕获时间覆盖行传感器表面区域的区段 (section)组成。当传感器2已经读取几个部分区域并且随后已经添加到一起以形成局部 指纹区域时，适宜地但并非必然地开始提取装置4中的提取。
决策装置3的功能包括决定是否已经捕获足够的部分指纹区域以形成局部指纹 区域，从而允许由提取装置4提取指纹数据。将局部指纹区域(其已经从多个捕获的部分图 像组合而成)提取的有效数据存储在第二存储器7中。根据本发明，当将新数据存储在第 一存储器中时，可以消除存储在第一存储器6中的至少部分指纹信息。
优选地，决策装置3可以包括存储捕获的部分图像数据的第一存储器6，例如RAM。 当已经组合而成新的局部指纹区域时，提取装置4可以在这些数据上开始工作。优选地，提 取装置还包括可以复制新的局部指纹区域的第二存储器7，再次例如是RAM。装置I还将包 括用于控制和计算的装置8，例如处理器、CPU。当决策装置已经决定已经捕获足够的部分 图像数据并且已经组合成用于进行提取的新的局部指纹区域时，在将组合而成的局部指纹 区域从决策装置传送到提取装置之后，通过提取装置开始提取过程。决策装置继续确定是 否已经组合而成新的局部指纹区域。
在本发明的另一个实例中，并非直接将部分指纹图像结合成局部图像。相反，将所 有或一定数量的捕获的部分指纹区域连续存储在存储器中，即，相互比较，但是不结合，使 得在完成手指扫过之后，来自整个指纹区域的信息位于存储器中。接着，在稍后的阶段，可 以对如上所述的有效数据的提取进行离线处理。这是有利的，因为与上述方法(其必须实时 执行，以节省存储器)相比较，装置的处理器能力可以低很多。离线处理的缺点是存储器要 求更高。然而，通过利用连续部分图像之间的比较数据，可以消除复制的图像，并且还可以 节省很大的存储器空间。接着，在照常被分成局部指纹区域的整个指纹区域上执行有效数 据的提取。
可以使用有效数据作为验证数据或参考数据。参考数据是首次用户使他或她的手 指扫过传感器时存储的数据。将参考数据存储在安全系统的外部存储器中并用作参考，以 与新近读取的指纹相比较。当读取参考数据时，将数据存储在外部存储器中。当读取验证 数据时，仅将验证数据与存储在系统中的参考数据相比较。如果两个数据组相匹配，则批准 用户的身份，丢弃验证数据。
根据可以用于本发明的一种方法，可以从用户的整个指纹区域提取一定数量的有效区域P。下面解释一种类型的可以使用的有效数据，但是其他类型的有效数据也可以用于本发明的范围内，例如用于图案识别或被称为细节特征的表示。
该装置还可以包括适于处理从由提取装置提取的有效数据的另一处理装置5。该另一处理装置可以包括将在用户的身份的稍后验证中使用的有效数据的登记和存储，或者可以由实际验证组成。下面将解释借助于根据本发明的装置的登记和验证。在这种情况下， 另一处理装置5将存储在第二存储器7中的有效数据与存储在例如第三存储器9 (其可以是内部或外部存储器)中的之前存储的有效数据相比较。
在借助于根据本发明的装置的登记中，将提取某些有效数据、参考数据，以可以将他们稍后用于验证。根据可以用于本发明的一种方法，可以从整个指纹区域A提取一定数量的有效区域P。下面解释一种类型的可以使用的有效数据，但是其他类型的有效数据也可以用于本发明的范围内，例如用于图案识别或被称为细节特征的表示。图3示出了使用的区域的示意图。
优选地，有效区域P是全都具有相同的尺寸和形状；在本文中使用的实例中，他们是矩形的。为了从组合而成的局部指纹区域Pa提取有效区域P，使用比局部指纹区域小但是比有效区域P大的周围区域Q。L是读取部分图像的传感器区域。
局部指纹区域Pa被认为是构成笛卡尔坐标系统，并且周围区域Q初始在某个位置处设置在Pa坐标系统中，优选地在该坐标系统的左上角处。在执行的过程中，此后在局部指纹区域Pa内逐步地移动周围区域Q，优选地，在第一轴上一次一个像素，并保持第二轴上的坐标，此后使第一轴上的坐标延长一定距离，优选地为一个像素，此后，具有第一轴上的新坐标的Q在第二轴上一次移动一个像素，重复该过程，直到覆盖局部指纹区域的期望部分，或者直到已经在局部指纹区域中得到期望数量的有效区域P。
周围区域Q也可以被认为是Pa坐标系统内的可动坐标系统，其具有位于Pa中的点(X，y)处的原点。于是，Q的移动可以被视为是在Pa内从用于Q的原点的移动，即，X和 y的移动。
对于X和y的值的每个组合(S卩，对于用于Q的原点的每个位置)，进行检测，以确定具有预定尺寸的封闭区域P是否是唯一区域，并且因此存储在可以形成用于稍后验证的基础的表格中。确定具有预定尺寸的区域是否被视为是有效区域P的条件是，在周围区域 Q内，其不同于所有其他相应预定尺寸的区域，根据某些预定条件，这可以以多种方式改变。 确定封闭区域被视为在其周围区域中是唯一的准确标准可以以多种方式改变，因此将不在本文中详细描述。
当已经对于一定数量的封闭区域执行登记过程时，表格将包括有效区域P的数量。如果发现有效区域的数量低于预定的数量，则登记是失败的。在登记过程中已经获得的表格必须包括用于每个有效区域P或用于稍后在验证中使用的至少预定数量的有效区域P 的信息。
当用户已经根据上述过程登记他自己时，已经存储在表格中的信息可以在稍后的阶段使用，以验证用户的身份，例如通过上述类型的传感器，即，行传感器，也就是说，其可以用于决定是否允许用户接近特定设备、房屋等。在这种情况下，用于进一步处理的装置成为验证装置。
根据现有技术，为了进一步处理(例如验证)的目的，可以存储由行传感器读取的数据，并放在一起，以形成大部分指纹的图像或其他表示。
然而，这会需要大量的存储器并且会带来成本并使得验证装置相对大。本发明提 供了一种在不需要大量的存储器电路的情况下允许用户的指纹的验证的解决方案，如将在 下面解释的。
用于验证的实际装置和方法可以在本发明的范围内改变，但是下面描述一种可能 的装置和方法。读取信息和提取数据的主要部件和步骤适宜地大致类似于结合登记所描述 的那些部件和步骤，基于这个原因，在此将不再描述。
验证可以利用例如在较早的登记中创建的表格执行，优选地，根据上述过程来执 行，所述表格包括验证数据，即，来自用户的手指的若干不同区域的有效数据。
因此，验证装置的作用是确定组合而成的局部指纹区域是否以可接受的精度包括 如存储在表格中的相同有效区域，对于所有有效区域，重复这样的过程。将来自组合而成的 局部指纹区域(其首先由提取装置提取)的数据直接传送到验证装置，该验证装置检验该有 效区域是否与存储在模板中的有效区域之一相同。对于后继组合而成的局部指纹区域，决 策装置将具有与之前已经结合登记描述的相同的功能，换句话说，决策装置用于控制何时 提取装置利用新的组合而成的局部指纹区域开始工作。
当进行检测以确定如果组合而成的局部指纹区域包括与几个存储的有效区域之 一相同的有效区域时，这通过检验表格中的可用的有效数据是否具有与从组合而成的局部 指纹区域提取的相应有效区域的可接受的相似性来完成。
如果从组合而成的局部指纹区域提取的有效区域与存储的表格中的有效区域中 的任意一个不相同或接近相同，则对这个有效区域的验证被视为是失败的。如果来自组合 而成的局部指纹区域的多个或全部有效区域不同于存储的有效区域，则对用户的身份的验 证被视为是失败的。如果所有或大部分有效区域与来自组合而成的局部指纹区域的有效 数据相同或接近相同，则验证被视为是成功的。
当某些有效区域的存在被认为已经验证时，可以使用当验证从组合而成的局部指 纹区域(其在此后组合而成)提取的有效区域时使用的有效区域的知识。例如，如果验证从 组合而成的局部指纹区域(其首先已经组合)提取的有效区域，使得其被视为是对应于模板 中的第一有效区域，可以足以检验下一个有效区域，以检验其是否是面板中的第二有效区 域，等等。这可以通过多种不同的方式完成，并且对于本发明来说，选择哪一个不是特别重 要的。
在上述验证的可替代方案中，可以从组合而成的局部指纹区域提取有效数据(例 如根据上述的有效区域)，并在稍后的阶段将这些数据存储在表格中，以将该表格中的数据 与已经根据登记而保存的数据相比较。
本发明不限于上述的实施例，而是可以在所附专利权利要求的范围内自由地改变。
包括在装置中的装置的物理分割当然可以以多种不同的方式(在原则上，其全是 可接受的)进行。如图2所示，读取装置和决策装置可以是单独的物理单元，并且提取装置 可以与用于进一步处理的装置一起形成一个单元，或者每个装置可以是单独的物理单元。 在本发明的范围内，物理和功能单元的所有组合在原则上是可以想到的。
如图4的流程图所示的用于捕获指纹信息和用于从局部指纹区域提取有效数据的本发明方法包括以下步骤通过手指与行传感器之间的相对滑动，从手指的部分区域连 续捕获部分指纹图像，将指纹信息连续存储在第一存储器中，决定何时将足够的部分区域 存储在第一存储器中，以构成汇编而成的局部指纹区域，使得待执行有效数据的提取，从存 储在第一存储器中的组合而成的局部指纹区域提取有效数据，将提取的有效数据存储在 第二存储器中，将每个部分图像与之前捕获的部分图像相比较，并结合部分图像，以形成大 到足以提取有效数据的局部指纹，以及当将新的指纹图像数据存储在第一存储器中时，从 第一存储器丢弃最老的存储的指纹图像数据。
在步骤100中，装置处于待机状态。装置检测何时将手指放在行传感器上。在步 骤110中，通过手指与行传感器之间的相对滑动，捕获手指的部分区域的第一部分指纹图 像。由于为了节省硅区域而保持使用的行传感器很小，该部分指纹图像包括非常有效数量 的行，在6到12行的范围内。
在步骤120中，将第一捕获的部分指纹区域存储在第一存储器Ml中。在步骤130 中，捕获手指的部分区域的另一部分指纹图像。在步骤140中，将该另一部分指纹图像与之 前捕获的部分指纹图像相比较。将部分指纹数据结合在一起并存储在第一存储器中，以形 成大到足以提取有效数据的局部指纹区域。重复该步骤，直到读取手指的整个指纹。在步 骤150中，检测是否手指仍然搁在行传感器上。如果没有，停止图像捕获和处理，装置返回 到待机状态100。如果存在手指但是不在传感器上移动，暂停有效数据提取过程。为了检测 手指是否在移动，将之前的图像与捕获的图像相比较。如果对于特定时间的图像没有差别， 可以假设不存在手指运动，但是图像捕获过程继续，直到检测到运动，此时恢复有效数据的 提取。如果手指离开表面，停止该过程，装置返回待机状态100。
在步骤160中，检测第一存储器中的内容。当第一存储器中的行的数量超过预定 的数量(即，当存储在第一传感器中的图像对应于局部指纹区域并且大到足以提取有效数 据)时，该图像将用于从局部指纹区域提取有效数据。同时，当将新的指纹图像数据存储在 第一存储器中时，从第一存储器丢弃最老的存储的指纹图像数据。还可以使指示器返回到 第一存储器，使得部分指纹区域的下一存储是可能的。在步骤170中，完成有效数据的提 取。将提取的有效数据存储在第二存储器M2中。
在步骤180中，检测是否将任何更多的局部指纹区域存储在第一存储器中。当第 一存储器没有更多图像并且步骤150已经检测到手指终止或已经停止时，在步骤190中，中 止提取。
存储在第二存储器中的有效提取数据包括可以通过他或她的指纹识别用户的信 息。有效数据可以存储为参考值，或者可以在验证过程中与存储的参考值相比较。
本发明不应被视为限于上述实施例，在后续专利权利要求的范围内，多个附加的 变型和修改是可能的。
参考标号
I 装置
2 行传感器
3 决策装置
4 提取装置
5 另一处理装置
6第一存储器
7第二存储器
8处理装置
9之前存储的有效数据
A指纹区域
L行传感器区域
P有效区域
Pa局部指纹区域
Q周围区域。
权利要求
1.用于捕获指纹信息并用于从局部指纹区域提取有效数据的生物统计装置(1)，包括处理装置(8);行传感器(2)，用于通过手指与所述行传感器之间的相对滑动移动从所述手指的部分区域连续捕获部分指纹图像；用于将所述指纹信息连续存储在第一存储器(6)中的装置；决策装置(3)，用于决定何时存储在所述第一存储器中的信息构成局部指纹区域；提取装置(4)，用于从存储在所述第一存储器(6)中的所述局部指纹区域提取有效数据并用于将提取的有效数据存储在第二存储器(7)中，其特征在于，捕获的部分指纹图像以这样的方式存储在所述第一存储器(6)中，即，将多个连续的部分图像与之前捕获的图像相比较，并结合在一起，以形成大到足以用于所述有效数据的提取的局部指纹区域，并且其中，当将新的指纹图像数据存储在所述第一存储器(6 )中时，从所述第一存储器(6 )丢弃最老的存储的指纹图像数据。
2.根据权利要求1所述的生物统计装置，其特征在于，局部指纹区域包括来自至少两个部分指纹区域的信息。
3.根据权利要求1或2所述的生物统计装置，其特征在于，局部指纹区域包括来自至少五个部分指纹区域的信息。
4.根据前述权利要求中任一项所述的生物统计装置，其特征在于，所述行传感器(2)包括少于20行。
5.根据前述权利要求中任一项所述的生物统计装置，其特征在于，所述行传感器(2)包括少于10行。
6.根据前述权利要求中任一项所述的生物统计装置，其特征在于，所述局部指纹区域包括少于40行。
7.根据前述权利要求中任一项所述的生物统计装置，其特征在于，所述装置还包括另一处理装置(5)，适于将存储在所述第二存储器(7)中的所述有效数据与表示用户的指纹的之前存储的参考值相比较。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，捕获的部分区域是矩形的，并且其中，新的部分区域在其一个边缘处具有与之前捕获的部分区域的预定重叠。
9.用于验证的装置，使用根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，提取的特征与之前提取的特征作比较。
10.用于捕获指纹信息并用于从局部指纹区域提取有效数据的方法，包括以下步骤 -通过手指与行传感器之间的相对滑动移动，从所述手指的部分区域连续捕获部分指纹图像， -将所述指纹信息连续存储在第一存储器中， -决定何时将足够的部分区域存储在所述第一存储器中，以构成组合的局部指纹区域，使得待执行有效数据的提取， -从存储在所述第一存储器中的所述组合的局部指纹区域提取有效数据， -将提取的有效数据存储在第二存储器中， -其特征在于，所述方法还包括以下步骤 -将每个部分图像与之前捕获的部分图像相比较， -结合所述部分图像，以形成大到足以用于所述有效数据的提取的局部指纹， -当将新的指纹图像数据存储在所述第一存储器中时，从所述第一存储器丢弃最老的存储的指纹图像数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，捕获的部分区域是矩形的，并且其中，新的部分区域在其一个边缘处具有与之前捕获的部分区域的预定重叠。
全文摘要
本发明涉及一种用于捕获指纹信息并用于从局部指纹区域提取有效数据的生物统计装置(1)，包括处理装置(8)，行传感器(2)，用于通过手指与行传感器之间的相对滑动从手指的部分区域连续捕获部分指纹图像；用于将指纹信息连续存储在第一存储器(6)中的装置，决策装置(3)，用于决定何时存储在第一存储器中的信息构成局部指纹区域；提取装置(4)，用于从存储在第一存储器(7)中的局部指纹区域提取有效数据，其中，捕获的部分指纹图像以这样的方式存储在第一存储器(6)中，即，将多个连续的部分图像与之前捕获的图像相比较，并结合在一起，以形成大到足以用于有效数据的提取的局部指纹区域，并且其中，当将新的指纹图像数据存储在第一存储器(6)中时，从第一存储器(6)丢弃最老的存储的指纹图像数据。通过这样的方式，可以使用具有有限表面的行传感器，并且通过提取表示指纹的有效数据还能够减少存储器需求。
文档编号G06K9/00GK103003826SQ201080068047
公开日2013年3月27日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者亨里克·斯托尔姆, 埃里克·塞特贝里 申请人:指纹卡公司