专利名称：指纹识别系统的自动测试方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及指纹识别领域，尤其涉及指纹识别系统的自动测试方法及装置。
背景技术：
生物识别作为安全应用，由于其易用性和一定程度上的不可伪造性，很 早便应用在刑侦领域。近年来身份认证的需求不断增长，随着公众的逐步接 受和认可，自动指纹识别系统必将得到更广泛的应用。指纹识别系统主要由 指纹采集传感器和指纹识别算法构成，前者从指纹获得数字图像，后者依据 图像进行指纹特征提取和识别。
不同原理、体系、实现约束的指纹识别算法，其性能有所差异。指纹识 别算法的性能检验基于测试集，即指纹图像库将指纹图像库中的元素按一 定顺序作为被测目标的输入，并统计被测目标的逐次输出以分析被测目标的 主要性能。大多数此类型测试方法局限于对软件编写的指纹识别算法的测试， 因为以软件实现的指纹识别算法，其输入输出数据类型和接口可以灵活方 便的根据测试要求而更改，其数据传输的物理通道可以最简化到与测试集管 理模块共享一段储存器，故能最简化测试系统。然而，对于已经产品化的指 纹识别系统，如指纹锁、指纹识别芯片等，由于其数据类型、接口和数据传 输的物理通道截然不同，无法使用这些测试系统直接进行测试。因此，需要 一种能够依据被测目标的数据类型、接口和数据传输的物理通道进行定制的 测试方法和系统。由于被测目标输出数据类型受限，还需要基于被测目标输 出数据类型进行定制的测试流程和测试结果统计分析方法。
为了理解方便，下面介绍一些技术领域内的名词
指纹识别系统通过采集手指指纹，识别该指纹图像，已达到识别该手 指以及该生物人的电子系统。主要由指纹采集，指纹图像识别两部分功能组 成。感器"。依据手指皮肤电、
磁、声、光、热、压等物理性质的差异，从手指直接采集以获得带有指纹纹
理信息的数字图像。
指纹采集图像若无特别申明，简称为"图像"。指由指纹采集传感器从
手指上直接采集到的反映手指真实指纹信息的数字化灰度图像。
指纹采集图像库若无特别申明，简称为"指纹库"。图像的集合及其标
注该标注将相同手指的采集图像归为一组，将不同手指的采集图像归为不
同组，以作为指纹图像识别算法识别、拒识别和误识别的判断依据。
图像问题因手指污染或破损、传感器缺陷、数字量化过程等因素引入
的噪声，并因适宜性、采集过程接触程度、手指变形等因素造成指纹信息的
失真和损失，统称为图像问题。
指纹识别算法若无特别申明，简称为"算法"。指一个计算过程，其输
入为指纹图形对时，而输出为"统一手指"或"不同手指的"逻辑判断。
注册从指纹图像中提取指纹特征值，形成指纹特征值模板，并与人的
身份信息结合起来，存储在指纹识别系统中的过程。
识别算法将采自同一手指的不同图像判断为"同一手指"。 拒识别算法将采自同一手指的不同图像判断为"不同手指"。 误识别算法将采自不同手指的图像判断为"同一手指"。 拒真率(FRR):拒识别次数占同一手指不同图像对输入个数的比率。 识假率(FAR):误识别次数占不同手指图像对输入个数的比率。
发明内容
为了解决上述的技术问题，提供了一种指纹识别系统的自动测试方法及 装置，其目的在于，依据被测目标的数据类型、接口和数据传输的物理通道 进行定制，实现对产品化的指纹识别系统的测试。
本发明提供了指纹识别系统的自动测试装置，包括主控模块、数据存储
模块和数据传输模块；
主控模块，用于向被测目标发送第一测试指令以选定被测目标的工作流 程；向数据存储模块发送第二测试指令以选定数据存储模块内的指定指纹图 像作为被测图像；向数据传输模块发送第三测试指令以控制指纹图像和被测目标的输出的传输序列；
数据存储模块，用于存储指纹图像和被测目标的输出； 数据传输模块，用于在数据存储模块和被测目标之间传输数据。 数据存储模块，用于将指纹图像和被测目标的输出分开存储；指纹图像 通过数据存储模块的下发通道发送至数据传输模块，数据传输模块通过数据 存储模块的上传通道将被测目标的输出发送至数据存储模块。
数据传输模块包括上行数据传输模块和下行数据传输模块；上行数据传 输模块用于将被测目标的输出去除格式后得到的数据发送至数据存储模块， 下行数据传输模块用于将指纹图像按照预置的接口协议处理后发送至被测目 标。
上行数据传输模块包括与被测目标输出接口连接的第一接口 ；与该第一 接口连接的第一数字信号处理模块；与该第一数字信号处理模块连接的第一 数据通信接口和第一内部存储器；第一数字信号处理模块，用于将被测目标 的输出去除格式后得到的数据通过第一数据通信接口发送至数据存储模块。
下行数据传输模块包括与被测目标输入接口连接的第二接口 ；与该第二 接口连接的第二数字信号处理模块；与该第二数字信号处理模块连接的第二 数据通信接口和第二内部存储器；第一数字信号处理模块，用于将通过第二 数据通信接口得到的指纹图像按照预置的接口协议处理后发送至数据存储模 块。
该自动测试装置还包括测试结果统计模块，用于根据主控模块的第四测 试指令对被测目标的输出进行统计从而得到反映被测目标性能的报表；测试 结果统计模块通过数据线与数据存储模块连接，并通过控制线与主控模块连 接。
被测目标的工作流程为被测目标接收到指纹图像后完成自身功能的流 程；指纹图像和被测目标的输出的传输序列为发送指纹图像的顺序和被测目 标的输出上传的顺序。
本发明提供了一种指纹识别系统的自动测试方法，其特征在于， 步骤A，主控模块向被测目标发送第一测试指令以选定被测目标的工作 流程；主控模块向数据存储模块发送第二测试指令以选定数据存储模块内的 指定指纹图像作为被测图像；主控模块向数据传输模块发送第三测试指令以控制指纹图像和被测目标的输出的传输序列；
步骤B，数据存储模块将指纹图像发送至数据传输模块；
步骤C，数据传输模块将指纹图像发送至被测目标，被测目标执行选定
的工作流程；
步骤D，被测目标将被测目标的输出发送至数据传输模块； 步骤E，数据传输模块将被测目标的输出发送至数据存储数据存储模块 保存。
该自动测试方法还包括步骤F，主控模块向测试结果统计模块发送第四 测试指令，结果统计模块依据该第四测试指令对被测目标的输出进行统计从 而得到反映被测目标性能的报表。
数据存储模块，用于将指纹图像和被测目标的输出分开存储；指纹图像 通过数据存储模块的下发通道发送至数据传输模块，数据传输模块通过数据 存储模块的上传通道将被测目标的输出发送至数据存储模块。
数据传输模块包括上行数据传输模块和下行数据传输模块；上行数据传 输模块用于将被测目标的输出去除格式后得到的数据发送至数据存储模块， 下行数据传输模块用于将指纹图像按照预置的接口协议处理后发送至被测目 标。
上行数据传输模块包括与被测目标输出接口连接的第一接口；与该第一 接口连接的第一数字信号处理模块；与该第一数字信号处理模块连接的第一 数据通信接口和第一内部存储器；第一数字信号处理模块，用于将被测目标 的输出去除格式后得到的数据通过第一数据通信接口发送至数据存储模块。
下行数据传输模块包括与被测目标输入接口连接的第二接口 ；与该第二 接口连接的第二数字信号处理模块；与该第二数字信号处理模块连接的第二 数据通信接口和第二内部存储器；第一数字信号处理模块，用于将通过第二 数据通信接口得到的指纹图像按照预置的接口协议处理后发送至数据存储模 块。
被测目标的工作流程为被测目标接收到指纹图像后完成自身功能的流 程；指纹图像和被测目标的输出的传输序列为发送指纹图像的顺序和被测目 标的输出上传的顺序。
采用本发明的装置，能够实现对产品化的指纹识别系统的测试，依据不
8同的测试目标定制测试流程和结果分析，针对性强，直接面向指纹识别产品 测试需求，从而得到更明确的测试报告。
图1是本发明提供的测试系统结构示意图； 图2是本发明提供的测试系统数据存储模块结构示意图； 图3是本发明提供的测试系统数据传输模块结构示意图； 图4是本发明提供的测试方法工作流程图5是本发明提供的指纹加密芯片FSC7002的测试方法的流程图； 图6是本发明提供的统计分析报告中注册得分曲线图； 图7是本发明提供的统计分析报告中拒真率(FRR)和识假率(FAR) 曲线图。
具体实施例方式
本发明依据不同测试目标定制的测试流程，依据被测目标的数据类型、
接口和数据传输的物理通道定制数据传输模块对接口协议的硬件模拟，实现
了对产品化的指纹识别系统的测试。
如图1所示为本发明的系统结构图，其中具有实心箭头的线表示控制线，
具有空心箭头的线表示数据线。
本发明提供的指纹识别系统的自动测试装置，包括-
主控模块、数据存储模块、数据传输模块、测试结果的统计分析模块；
主控模块，用于发送测试指令，控制测试流程的执行；
数据存储模块，用于存储指纹图像和被测目标的输出；
数据传输模块，通过接口传输协议转换和数字逻辑转换，在数据存储模
块和被测目标之间传输数据；
测试结果的统计分析模块，基于被测目标的输出进行统计和分析，得到
反映被测目标性能的报表。
图4为本指纹识别系统的自动测试方法的工作流程，适用于产品化的指 纹识别系统的测试。步骤l、主控模块发送测试指令；
步骤2、数据存储模块将指纹图像发送到传输模块；
步骤3、传输模块将指纹图像发送到被测目标；
步骤4、被测目标工作流程；
步骤5、传输模块接收被测目标单次测试结果；
步骤6、传输模块将测试结果传送到数据存储模块；
步骤7、若全部测试图像未发送完毕，则重复步骤2 7，否则测试结束；
所述步骤l，主控模块发送的测试指令包括向被测目标发送测试指令， 用于选定被测目标的工作流程；向数据存储模块发送测试指令，用于选定数 据存储模块内的指定指纹图像作为被测图像；向数据传输模块发送测试指令， 用于控制指纹图像和测试结果的传输序列。
所述指纹图像和测试结果的传输序列，指发送指纹图像的顺序(如，指 定同一手指的几个图像发送完毕再发送另一手指的指纹图像)和测试结果上 传的顺序(如，指定每处理完成一张指纹图像后即上传该单次测试结果)。
步骤4所述的被测目标工作流程，指被测指纹识别产品接收到指纹图像 后，完成自身产品功能的过程。
例如，对于指纹识别芯片、指纹锁等，做为完整的指纹识别系统，其基 本功能均包括指纹图像注册、识别，则所述的被测目标工作流程是指完成被 测指纹图像的注册、识别过程。指纹图像的注册和识别过程为现有技术，此 处不做赘述。
下面通过实施例对本发明进行详细说明
选定指纹识别芯片FSC7002作为被测目标。其必备的功能有指纹图像的 注册、识别和删除。对FSC7002输入指纹图像并开始测试，其输出测试结果 包括指纹图像注册信息和图像识别信息。
所述注册过程，从指纹图像中提取指纹特征值，形成指纹特征值模板， 并与人的身份信息结合起来，存储在FSC7002中，指纹图像的注册得分作为 输出结果。
所述识别过程，FSC7002内的识别算法从多个指纹模板中识别出一个特 定指纹，测试输出识别次数、拒识别次数与误识别次数。
图2示意了指纹图像的存储和测试结果的存储方式。左侧方框内为指纹图像信息，与数据存储模块的下发通道相连；右侧为测试结果信息，与数据
存储模块的上传通道相连，并可以将测试结果信息上传到统计分析模块。
如图3所示，数据传输模块通过接口传输协议转换和数字逻辑转换，在 数据存储模块和被测目标之间传输数据；数据传输模块对被测目标的数据下 发通道可以有多种选择，如并行接口、 SPI接口等，被测目标对数据传输模 块的数据上传通道也可以有多种选择，如并行接口、串行接口、声光感应等； 数据传输模块与数据存储模块相连，数据通信接口为USB2.0。
由于被测芯片FSC7002本身的接口定制形式，本发明选定数据传输模块 的数据下发通道为SPI接口，上传通道为串行接口，将FSC7002与数据存储 模块相连。
在具体FSC7002的测试实施例中，测试流程如图5所示。 具体步骤包括
步骤501，选取一组测试指纹图像；
步骤502，主控模块向各模块发送注册指令；
步骤503，数据存储模块将一张指纹图像发送到传输模块；
步骤504，传输模块将指纹图像发送到FSC7002内；
步骤505， FSC7002注册该指纹图像；
步骤506，传输模块接收FSC7002的输出结果；
步骤507，传输模块将测试结果发送到数据存储模块；
步骤508，如果一组图像注册完成，执行步骤509，否则执行步骤502;
步骤509，主控模块向各模块发送识别指令；
步骤510，数据存储模块将一张待识别的指纹图像发送到传输模块；
步骤511，传输模块将指纹图像发送到FSC7002内；
步骤512， FSC7002对该指纹图像进行识别；
步骤513，传输模块接收FSC7002的输出结果；
步骤514，传输模块将测试结果发送到数据存储模块；
步骤515，如果一组图像识别完毕执行步骤516，否则执行步骤510;
步骤516，如果全部图像测试完毕，则测试结束，否则执行步骤501。
统计分析模块作为系统的扩展模块，用于对测试结果进行统计分析，得
ii到能够反映被测目标性能的测试报表。
对于上述FSC7002的实施例，测试过程结束后，统计分析过程可以包括
1、 主控模块向统计分析模块发送统计分析指令；
2、 统计分析模块从数据存储模块读取测试结果参数，包括指纹图像注 册得分、拒识别次数、误识别次数；
3、 拟合图像，得到统计分析报告-
对指纹图像注册功能的分析，则利用统计指纹图像注册得分，在坐标系
下标作图，生成注册得分分布曲线，如图6所示；
对指纹图像识别功能的分析，则利用测试结果中的拒识别次数、误识别
次数，将二者在同一坐标系下作图，生成拒真率(FRR)曲线和识假率(FAR) 曲线的关系，如图7所示。
统计分析模块，依据不同的测试结果输出可以得到不同的测试结果报表， 通过综合多种测试要求完善测试过程得到有更多约束的测试结果，则可更加 全面的反映被测目标性能。同时，还可以通过扩展本测试系统的功能，对测 试结果统计分析报表做进一步分析。
本发明将数据存储模块和数据传输模块作为必要部分，依据被测目标的 数据类型、接口和数据传输的物理通道进行定制，通过传输模块对接口协议 的硬件模拟，能够实现对产品化的指纹识别系统的测试。
本发明将主控模块和测试结果的统计分析模块作为扩展部分，依据不同 的测试目标定制测试流程和结果分析，针对性强，直接面向指纹识别产品测 试需求，从而得到更明确的测试报告。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条 件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限 于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。
权利要求
1.指纹识别系统的自动测试装置，其特征在于，包括主控模块、数据存储模块和数据传输模块；主控模块，用于向被测目标发送第一测试指令以选定被测目标的工作流程；向数据存储模块发送第二测试指令以选定数据存储模块内的指定指纹图像作为被测图像；向数据传输模块发送第三测试指令以控制指纹图像和被测目标的输出的传输序列；数据存储模块，用于存储指纹图像和被测目标的输出；数据传输模块，用于在数据存储模块和被测目标之间传输数据。
2. 如权利要求l所述的指纹识别系统的自动测试装置，其特征在于，数 据存储模块，用于将指纹图像和被测目标的输出分开存储；指纹图像通过数 据存储模块的下发通道发送至数据传输模块，数据传输模块通过数据存储模 块的上传通道将被测目标的输出发送至数据存储模块。
3. 如权利要求l所述的指纹识别系统的自动测试装置，其特征在于，数 据传输模块包括上行数据传输模块和下行数据传输模块；上行数据传输模块 用于将被测目标的输出去除格式后得到的数据发送至数据存储模块，下行数 据传输模块用于将指纹图像按照预置的接口协议处理后发送至被测目标。
4. 如权利要求3所述的指纹识别系统的自动测试装置，其特征在于，上行数据传输模块包括与被测目标输出接口连接的第一接口 ；与该第一接口连 接的第一数字信号处理模块；与该第一数字信号处理模块连接的第一数据通 信接口和第一内部存储器；第一数字信号处理模块，用于将被测目标的输出 去除格式后得到的数据通过第一数据通信接口发送至数据存储模块。
5. 如权利要求3所述的指纹识别系统的自动测试装置，其特征在于，下行数据传输模块包括与被测目标输入接口连接的第二接口；与该第二接口连 接的第二数字信号处理模块；与该第二数字信号处理模块连接的第二数据通 信接口和第二内部存储器；第一数字信号处理模块，用于将通过第二数据通 信接口得到的指纹图像按照预置的接口协议处理后发送至数据存储模块。
6. 如权利要求l所述的指纹识别系统的自动测试装置，其特征在于，该 自动测试装置还包括测试结果统计模块，用于根据主控模块的第四测试指令对被测目标的输出进行统计从而得到反映被测目标性能的报表；测试结果统 计模块通过数据线与数据存储模块连接，并通过控制线与主控模块连接。
7. 如权利要求l所述的指纹识别系统的自动测试装置，其特征在于，被 测目标的工作流程为被测目标接收到指纹图像后完成自身功能的流程；指纹 图像和被测目标的输出的传输序列为发送指纹图像的顺序和被测目标的输出 上传的顺序。
8. —种指纹识别系统的自动测试方法，其特征在于，步骤A，主控模块向被测目标发送第一测试指令以选定被测目标的工作 流程；主控模块向数据存储模块发送第二测试指令以选定数据存储模块内的 指定指纹图像作为被测图像；主控模块向数据传输模块发送第三测试指令以 控制指纹图像和被测目标的输出的传输序列；步骤B，数据存储模块将指纹图像发送至数据传输模块； 步骤C，数据传输模块将指纹图像发送至被测目标，被测目标执行选定 的工作流程；步骤D，被测目标将被测目标的输出发送至数据传输模块； 步骤E，数据传输模块将被测目标的输出发送至数据存储数据存储模块 保存。
9. 如权利要求8所述的指纹识别系统的自动测试方法，其特征在于，该 自动测试方法还包括步骤F，主控模块向测试结果统计模块发送第四测试指 令，结果统计模块依据该第四测试指令对被测目标的输出进行统计从而得到 反映被测目标性能的报表。
10. 如权利要求8所述的指纹识别系统的自动测试方法，其特征在于，数据存储模块，用于将指纹图像和被测目标的输出分开存储；指纹图像通过 数据存储模块的下发通道发送至数据传输模块，数据传输模块通过数据存储 模块的上传通道将被测目标的输出发送至数据存储模块。
11. 如权利要求8所述的指纹识别系统的自动测试方法，其特征在于， 数据传输模块包括上行数据传输模块和下行数据传输模块；上行数据传输模 块用于将被测目标的输出去除格式后得到的数据发送至数据存储模块，下行 数据传输模块用于将指纹图像按照预置的接口协议处理后发送至被测目标。
12. 如权利要求ll所述的指纹识别系统的自动测试方法，其特征在于，上行数据传输模块包括与被测目标输出接口连接的第一接口 ；与该第一接口 连接的第一数字信号处理模块；与该第一数字信号处理模块连接的第一数据通信接口和第一内部存储器；第一数字信号处理模块，用于将被测目标的输 出去除格式后得到的数据通过第一数据通信接口发送至数据存储模块。
13. 如权利要求12所述的指纹识别系统的自动测试方法，其特征在于，下行数据传输模块包括与被测目标输入接口连接的第二接口；与该第二接口 连接的第二数字信号处理模块；与该第二数字信号处理模块连接的第二数据 通信接口和第二内部存储器；第一数字信号处理模块，用于将通过第二数据 通信接口得到的指纹图像按照预置的接口协议处理后发送至数据存储模块。
14. 如权利要求8所述的指纹识别系统的自动测试方法，其特征在于，被测目标的工作流程为被测目标接收到指纹图像后完成自身功能的流程；指 纹图像和被测目标的输出的传输序列为发送指纹图像的顺序和被测目标的输 出上传的顺序。
全文摘要
本发明涉及指纹识别系统的自动测试方法及装置。该装置包括主控模块、数据存储模块和数据传输模块；主控模块，用于向被测目标发送第一测试指令以选定被测目标的工作流程；向数据存储模块发送第二测试指令以选定数据存储模块内的指定指纹图像作为被测图像；向数据传输模块发送第三测试指令以控制指纹图像和被测目标的输出的传输序列；数据存储模块，用于存储指纹图像和被测目标的输出；数据传输模块，用于在数据存储模块和被测目标之间传输数据。本发明能够实现对产品化的指纹识别系统的测试，依据不同的测试目标定制测试流程和结果分析，直接面向指纹识别产品测试需求，从而得到更明确的测试报告。
文档编号G06K9/00GK101604273SQ200910089760
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月23日 优先权日2009年7月23日
发明者李扬渊 申请人:成都方程式电子有限公司