生物测量信息读取装置和生物测量信息读取方法

专利名称：生物测量信息读取装置和生物测量信息读取方法
技术领域：
本发明涉及一种读取生物测量信息的技术。
背景技术：
正常情况下，获取要进行认证的人的指纹的指纹检测器的检测器表 面大于手指。然而，近些年来， 一些检测器表面小于手指，从而这些指
纹检测器能够安装在诸如便携式电话装置和PDA (个人数字助手)的小 尺寸信息装置上。在这种情况下，对经由检测器表面连续获取的多个局 部图像进行组合以形成完整的指纹图像。
日本专利申请公开第10-091769、 11-253428和2003-208620号公开 了扫描类型指纹检测器作为以上类型的指纹检测器。在扫描类型指纹检 测器中，在手指皮肤与指纹检测器的检测器表面之间会有摩擦。因此， 手指贴在指纹检测器的检测器表面上，并且在拿开时产生相对移动。
日本专利申请公开第2003-271964、 2002-216116和2006-260359号 公开了对由于这种移动所导致的图像畸变进行校正的技术。国际公布 WO2004/026139公开了一种技术，在这种技术中，利用局部图像(在这 些局部图像中，取决于图像获取装置的扫描方法，由于检测中的延迟而 产生畸变)和时间信息的相对位置对这些局部图像进行校正。
在这些传统技术中，忽略在非常短的时间段内相对位置发生的变化。 在指纹检测器装置一侧执行丢弃处理的情况下，可以允许小的误差从而 彻底地执行丢弃，而不管噪声等的影响。这里，该丢弃处理是通过停止 输出连续的局部图像中的一些局部图像而减少数据量的处理。
然而，在这些传统技术中公开的简单丢弃处理存在问题。如上所述， 在手指的皮肤与指纹检测器的检测器表面之间存在摩擦时，手指贴在指 纹检测器的检测器表面上，并且当拿开时产生相对移动。当进行这种间歇性相对移动时，手指皮肤在检测器表面上的相对速度在非常短的时间 段内发生改变。结果，由于这种丢弃，可能会丢失一些指纹信息。这种 情况在下文中将称作过度丢弃。
当存在过度丢弃时，可能不会从多个局部图像彼此交叠的区域检测 到与一些其它区域相似的区域。在这种情况下，拒绝应被认证的人员或 者接受第三方的频率变得更高。此时，由于局部图像的过度丢弃会导致 信息损失，所以会出现如下问题不能够准确地检测在非常短的时间段 内相对位置发生的变化。
如上所述，当在非常短的时间段内出现快速变化时，畸变大小在局 部图像平面内发生改变。换言之，由于在非常短的时间段内相对位置发 生的变化，局部图像平面内的畸变变得不均匀。在存在不均匀畸变的地 方，没有检测到与其它区域相似的区域，并且拒绝应被认证的人员或者 接受第三方的频率变得更高。

发明内容
鉴于以上情况设计本发明，本发明的目的在于当在非常短的时间段 内相对位置发生迅速变化时能够防止过度丢弃。
根据本发明的一个方面，提供了一种生物测量信息读取装置，包括 图像获取单元，连续获取关于生物测量信息的多个局部图像；图像特征
提取单元，提取每个局部图像的图像特征和该图像特征的位置；匹配相 对位置检测单元，基于多个局部图像之中的两个连续局部图像之间的交 叠区域的图像特征确定这两个连续局部图像之间的相对距离是否等于或 小于阈值；以及局部图像输出确定单元，确定输出至少两个连续局部图 像作为一个集合，当该匹配相对位置检测单元确定在作为所述一个集合 的局部图像以后输入的局部图像与作为所述一个集合的周部图像之一的 相对距离等于或小于该阈值时确定不输出在作为所述一个集合的局部图 像以后输入的局部图像，并且当该匹配相对位置检测单元确定在作为所 述一个集合的局部图像以后输入的局部图像与作为所述一个集合的局部 图像之一的相对距离没有等于或小于该阈值时确定输出至少两个连续局部图像作为包括在作为所述一个集合的局部图像以后输入的局部图像的 另一个集合。
利用在该申请文件中公开的生物测量信息读取装置、生物测量信息 读取方法和生物测量信息读取程序，能够防止在非常短的时间段内相对 位置发生迅速变化时的过度丢弃。
本发明的目的和优点将通过在权利要求中特别指出的部件和组合进
行实现和获得。应该明白，上面的一般性描述和下面的详细描述是示例 性和解释性的而非对本发明的限制。


图1是示出根据本发明的第一实施方式的生物测量信息读取装置的 功能结构的框图2A和2B示出了第一实施方式的图像获取单元；
图3是示出生物测量信息读取操作的实施例的流程图； 图4示出了净荷的实施例；
图5是示出局部图像输出确定操作的实施例的流程图； 图6示出了即时速度和平均速度； 图7示出了即时速度和平均速度；
图8是示出在对丢弃过程设置限制的情况下要进行执行的操作的实 施例的流程图9是示出根据本发明的第二实施方式的生物测量信息读取装置的 功能结构的框图IO示出了基于相对位置的丢弃过程；
图11是示出在基于相对位置丢弃冗余局部图像的情况下要执行的操
作的实施例的流程图12是示出根据本发明的第三实施方式的生物测量信息读取装置 的功能结构的框图13是示出在对局域区域中的畸变量进行校正的情况下要执行的 操作的实施例的流程图；图14是示出根据本发明的第四实施方式的生物测量信息读取装置
的功能结构的框图15是示出在对局域区域中的畸变量进行校正的情况下要执行的 操作的实施例的流程图16是示出根据本发明的第五实施方式的生物测量信息读取装置 的功能结构的框图17是示出在计算出局部图像的相对位置并在更新重构图像的同 时对局域区域中的崎变量进行校正的情况下要执行的操作的实施例的流 程图18是示出在对所有的局部图像进行相对位置计算和畸变校正并 且然后更新重构图像的情况下要进行执行的操作的实施例的流程图19是示出根据本发明的第六实施方式的生物测量认证系统的功 能结构的框图；以及
图20是示出当进行人员认证时要进行执行的操作的实施例的流程图。
具体实施例方式
在下文参照附图描述本发明的实施方式。 [第一实施方式]
图1是示出了根据本发明第一实施方式的生物测量信息读取装置 100的功能结构的框图。如图1所示，生物测量信息读取装置100包括图 像获取单元IO、时间信息添加单元20、图像特征提取单元30、匹配相对 位置检测单元40和局部图像输出确定单元50。
图像获取单元10是获取活的对象的图像的检测器。在这种实施方式 中，图像获取单元10是扫描类型电容指纹检测器。然而，本发明中公开 的技术并非取决于它的读取方法，由此，图像获取单元10不限于扫描类 型电容指纹检测器。图像获取单元IO可以是诸如扫描类型弱场指纹检测 器、扫描类型热敏指纹检测器和扫描类型光学指纹检测器的各种方法的 扫描类型指纹检测器中的任何一个。
9生物测量信息读取装置100包括CPU (中央处理单元)和利用易失 性存储器和/或非易失性存储器形成的存储器单元。CPU执行用于实现生
物测量信息读取方法的生物测量信息读取程序以实现时间信息添加单元
20、图像特征提取单元30、匹配相对位置检测单元40和局部图像输出确 定单元50。时间信息添加单元20、图像特征提取单元30、匹配相对位置 检测单元40和局部图像输出确定单元50中的每一个都可以通过专用硬 件实现或者可以通过计算机实现。
图像获取单元10将关于要进行认证的人员的生物测量信息进行可 视化，从而连续获取与生物测量信息对应的局部图像。更具体地讲，如 图2A所示，图像获取单元IO在检测器表面11上移动要进行认证的人员 的手指，并且同时手指保持与检测器表面11接触。图像获取单元10然 后连续获取手指的指纹的局部图像。
如图2B所示，指纹形成于要进行认证的人员的皮肤的外表面上，并 且包括与检测器表面11接触的凸线和不与检测器表面11接触的凹线。 利用检测灵敏度在与检测器表面11接触的凸线部分与不与检测器表面11 接触的凹线部分之间不同的事实，图像获取单元10获取作为多值图像的 指纹的局部图像。这些多值图像的亮度随着离检测器的距离而变化。正 常情况下，以低亮度显示靠近检测器的凸线部分，以高亮度显示远离检 测器的凹线部分。
当利用指纹进行认证时，要进行认证的人员将手指从指根向指尖、 从指尖向指根、或者从右侧向左侧进行移动并且同时保持手指与检测器 表面11接触。然而，在提供了使图像获取单元10相对于手指移动的机 构的情况下，要进行认证的人员不需要移动手指。在本实施方式中，描 述了要进行认证的人员以扫描方式从指根到指尖移动手指的情况。
时间信息添加单元20用于向由图像获取单元10连续获取的每个局 部图像添加时印(timeseal)。存储器单元存储由图像获取单元10连续获 取的局部图像以及由CPU的功能获得的特征和相对位置。
图像特征提取单元30从图像获取单元10获取的局部图像中提取各 局部图像的特征以及特征的位置。图像特征提取单元30可以提取每个局部图像的前景和前景的边缘，或者可以提取通过将每个局部图像的前景 变淡所获得的图案的端点和分支点作为特征。
匹配相对位置检测单元40确定获取的局部图像中的两个连续局部 图像的相对位置是否相同。首先，基于两个连续图像之间的交叠区域中
存在的特征，匹配相对位置检测单元40确定这两个局部图像之间的相对 移动。如果该相对移动等于或小于阈值，则匹配相对位置检测单元40确 定这两个局部图像的相对位置是相同的。局部图像输出确定单元50确定 连续局部图像之中的哪些局部图像不要进行输出并且要进行消除。将在 下文详细描述这个操作。
图3示出了生物测量信息读取操作的流程图的实施例。如图3所示， 对时间信息添加单元20、图像特征提取单元30、匹配相对位置检测单元 40和局部图像输出确定单元50进行初始化(步骤Sl)。
时间信息添加单元20将读取开始时间作为时间信息记录在存储器 单元上(步骤S2)。图像获取单元IO读取局部图像(步骤S3)。时间信 息添加单元20然后将读取结束时间作为时间信息记录在存储器单元上 (步骤S4)。图像特征提取单元30提取图像特征(步骤S5)。
匹配相对位置检测单元40确定每两个连续局部图像是否具有相同 的相对位置(步骤S6)。局部图像输出确定单元50然后执行以后描述的 局部图像输出确定操作(步骤S7)。局部图像输出确定单元50然后确定 局部图像是否能够被输出(步骤S8)。
如果在步骤S8中确定局部图像不能被输出，则再次执行步骤S2的 过程。如果在步骤S8中确定能够输出局部图像，则局部图像输出确定单 元50产生净荷(步骤S9)。图4示出了净荷的实施例。
局部图像输出确定单元50接下来确定是否满足终止条件(步骤 SIO)。如果在步骤S10确定满足终止条件，则在该流程图中描述的操作 结束。如果在步骤S10中确定没有满足终止条件，则再次执行步骤S2的 过程。
现在描述图3所示的步骤S7的局部图像输出确定操作。为了实现消 除冗余局部图像的操作，位于相同的相对位置处的任何两个局部图像中的一个不应该被输出而应该被丢弃。然而，由于各种因素，局部图像并 非完全相同。因此，在对匹配相对位置进行检测时，需要容许一些误差。 误差的原因的示例包括局部图像的噪声、生物测量信息的畸变和相对位 置的轻微位移。
即使在手指与图像获取单元IO之间出现相对移动，由于容许一定的 误差，所以也会认为没有相对位移。在这种情况下，局部图像被丢弃， 并且关于局部图像的信息丢失。例如，在当手指与图像获取单元10之间 的位置关系开始快速变化时输入局部图像的情况下会导致这种问题，并 且局部图像被丢弃。
更具体地讲，Pn表示第n个输入的局部图像并且P^表示第n+l个
输入的局部图像，当Pn与P^的相对位置被确定为相同时，P^被丢弃。 然而，在能够检测Pn+1与Pn+2之间的位置关系但却不能够检测到Pn与Pn+2 之间的位置关系的情况下，如果P^被丢弃，则对应的生物测量信息丢 失。
为了解决这个问题，输出T个(T是2或更大)连续输入的局部图 像作为一个集合。因此，能够防止当位置关系开始迅速改变时输入的Pn+1 被丢弃。以这种方式，当位置关系在非常短时间段内快速变化时，能够 防止过度消除。
图5是示出了局部图像输出确定操作的实施例的流程图。如图5所 示，基于匹配相对位置检测单元40的确定结果，局部图像输出确定单元
50确定基准图像Pn与输入图像Pn+k的相对位置是否相同(步骤Sll)。这 里，P。是第n个输入的局部图像，k表示计数值(l是初始值)，并且Pn+k
是第(n+k)个输入的局部图像。
如果在步骤Sll中相对位置被确定为相同，则局部图像输出确定单 元50确定k是否小于T (步骤S12)。如果在步骤S12中确定k小于T， 则局部图像输出确定单元50确定k是否大于1 (步骤S13)。
如果在步骤S13中确定k大于1，则局部图像输出确定单元50丢弃 输入图像Pn+w (步骤S14)。局部图像输出确定单元50接下来对k赋值 (k+l)(步骤S15)。然后在该流程图中描述的操作结束。如果在步骤S13中确定k不大于1，则局部图像输出确定单元50跳过步骤S14的过程，
并且执行步骤S15的过程。
如果在步骤Sll中确定相对位置不相同，则局部图像输出确定单元 50确定k是否大于l (步骤S16)。如果在步骤S16中确定k大于1，则
局部图像输出确定单元50确定输入图像Pn+k.,要被输出(步骤S17)。局 部图像输出确定单元50接下来确定输入图像Pn+k要被输出(步骤S18)。 如果在步骤S16中确定k不大于1,则周部图像输出确定单元50跳过步 骤S17的过程，并且仅仅执行步骤S18的过程。
局部图像输出确定单元50然后丢弃基准图像Pn (步骤S19)。局部 图像输出确定单元50接下来设置输入图像Pn+k作为基准图像(步骤S20)。 局部图像输出确定单元50然后对n赋值(n+k)(步骤S21)。局部图像 输出确定单元50将计数值k复位成l (步骤S22)。在该流程图中描述的 操作然后结束。如果在步骤S12中确定k不小于T，则局部图像输出确 定单元50执行步骤S19的过程。
根据图5所示的流程图，如果输入图像P。+k的相对位置不与基准图 像Pn相同，则输入图像Pn+k和输入图像Pn+w均被输出，从而能够输出至 少两个局部图像作为一个集合。
当检测到输出的局部图像的相对位置时，可以根据输入图像Pn+W 准确地检测畸变量。这是因为由于丢弃了一些局部图像，畸变检测准 确度变低。
更具体地讲，畸变量由获取局部图像时活的对象与生物测量信息获 取单元之间的相对速度决定。根据局部图像输出之前和之后输出的局部 图像而计算出的相对速度表现为平均值。因此，如图6所示，即时速度
与平均速度之间存在差别。结果，畸变检测准确度变低。如图7所示，
通过输出作为一对的局部图像P。+w和前一局部图像Pn+W可以计算出即 时相对速度。因此，如图7所示，尽管丢弃了一些局部图像，但是仍能 够抑制由于丢弃导致的准确度的下降。
在图5所示的流程图中，连续输出两个局部图像。然而，可以按照 这种顺序输出三个局部图像Pn+k.i、 Pn+k和Pn+kW。在这种情况下，可以通过局部图像Pn+W与Pn+k之间的位置关系和局部图像Pn+k与P融kW之间的 位置关系中的任何一个或者二者确定即时速度。
如果由扫描线连续读取局部图像时存在延迟，则在读取一个局部图 像期间即时速度会有变化。如上所述地利用局部图像Pn+k-,与P計k之间的 位置关系和局部图像Pn+k与Pn+k+1之间的位置关系二者，能够局域地预测 即时速度。为了将该处理最小化，两个即时速度中的较高一个应该用作 局部图像Pn的即时速度。
在图5所示的流程图中，如果确定两个相对位置相同，则输入图像 P^不会立即设置为基准图像P。，而是留下T个或更多个局部图像。如 果T是1，则不存在留下的局部图像。当不存在留下的局部图像时，即使 在活的对象与生物测量信息获取单元之间存在小的相对移动，也认为连 续输入的局部图像P。和Pr^的相对位置相同。因此，应被输出的局部图 像可能会被无意地丢弃。然而，当T是2或更大时，能够防止无意地丢 弃应被输出的局部图像。
例如，存在如下情况基准图像Pn和输入图像P^的相对位置被认 为相同，输入图像PnW和Pn+2的相对位置也同样认为相同，其中，Pn+1 是基准图像。在这种情况下，可能会在基准图像Pn和输入图像Pn+2之间 检测到差别。如果T被设置为"1"，则输入图像P^和Pn+2要被丢弃。 然而，如果T被设置为"2"，则输入图像PnW将不会被丢弃。因此，能够 防止由于丢弃导致的信息损失。
在获取的局部图像之中，可以对丢弃而没有进行输出的连续局部图 像的数目设置上限。例如，在要进行获取的生物测量信息是指纹的情况 下，局部具有简单条纹图案的部分可以输入作为局部图像。如果相对位 置认为相同，则活的对象的不同部分的局部图像可能会被丢弃。这会出 现如下风险由于局部图像被无意地丢弃导致信息损失。
如果允许丢弃连续的局部图像，则会出现如下高风险信息会如上 所述地无意地损失。为了解决这个问题，对丢弃连续的局部图像的过程 进行限制，从而使得能够降低信息损失的风险。在这种情况下，能够无 损失地读取广泛的生物测量信息，并且同时能够限制数据量。按照这种方式，当进行人员认证时可以高精度地参照特征信息。因此，利用生物 测量信息进行人员认证的可靠性变得更高。
图8示出了在这种情况下执行的操作的流程图。图8所示的流程图 与图5所述的流程图的不同点在于在步骤Sll与步骤S12之间执行步 骤S23和S24的过程。
如果在步骤Sll中相对位置被确定为相同，则局部图像输出确定单 元50对计数值j赋值(j+l)(步骤S23)。这里，计数值j的初始值是"l"。 局部图像输出确定单元50接下来确定j是否小于S (步骤S24)。这里， S表示对要被连续丢弃的局部图像的数目设置的上限值。如果在步骤S24 中j被确定为小于S，则执行步骤S12的过程。如果在步骤S24中j被确 定为不小于S，则执行步骤S16的过程。
根据这个流程图，对要被连续丢弃的局部图像的数目设置上限。按 照这种方式，能够防止信息损失。
图9是示出根据本发明的第二实施方式的生物测量信息读取装置 100a的功能结构的框图。生物测量信息读取装置100a与图1所示的生物 测量信息读取装置100的不同点在于它还包括畸变计算单元61和相对 位置检测单元62。 CPU执行实现根据第二实施方式的生物测量信息读取 方法的生物测量信息读取程序，由此实现畸变计算单元61和相对位置检 测单元62。畸变计算单元61和相对位置检测单元62的每一个都可以通 过专用硬件或计算机进行实现。
在这种实施方式中，还基于相对位置丢弃冗余局部图像。图10示出 了原理。如图10所示，存在如下情况当交叠区域的高度等于或大于 Oy像素时，能够捡测到与高度等于Sy个像素的局部图像相对的位置。 这里，第Pn+m个输入局部图像相对第n个输入局部图像Pn的相对位置是 等于Sy-Oy或更小的位置。在这种情况下，通过将局部图像P^到Pn+^ 作为冗余信息而丢弃能够减小要输出的局部图像的数目。另外，能够减 小在输出以后处理局部图像所需的存储空间、处理时间等等。
这里，为了检测相对于局部图像Pn的相对位置是Sy-Oy或更小的局部图像Pn+m，输入在局部图像Pn+1以后输入的局部图像的相对位置的检 测结果。更具体地讲，在局部图像Pn+k相对局部图像Pn的相对位置是 Sy-Oy或更小的情况下，局部图像P壯w被丢弃。在局部图像P肝k相对局
部图像Pn的相对位置是Sy-Oy或更大的情况下，局部图像Pn+w不被丢
弃而被输出。
如上所述，畸变量由即时速度决定。因此，局部图像P"k-2和局部图 像Pn+W可以进行输出。如果此刻即时速度与平均速度之间没有差别，则 不需要连续输出两个或更多个局部图像。为了更加有效地丢弃冗余局部 图像，仅当根据即时速度计算出的畸变量与根据平均速度计算出的畸变 量之间存在差别时才可以连续输出两个或更多局部图像。
图11是示出在基于相对位置丢弃冗余局部图像的情况下要执行的操 作的实施例的流程图。图11的流程图与图3的流程图的不同点在于在
步骤S6和步骤S7之间插入了步骤S31和步骤S32。
在执行步骤S6的过程以后，相对位置检测单元62检测各局部图像 的相对位置(步骤S31)。畸变计算单元61然后计算每个局部图像的畸变 量(步骤S32)。在这种情况下，能够根据两个连续的局部图像的即时速 度计算畸变量。在这种实施方式中，根据图10所示的原理在步骤S7中 执行局部图像输出确定操作。然后，执行步骤S8的过程。
根据这个流程图，能够基于根据相对位置计算出的畸变量确定要丢 弃的局部图像。没有具体规定本实施方式中能够进行处理的畸变，只要 它们是几何畸变即可。然而，可以应对偏斜畸变(skewdistortion)、扩展 和收縮畸变等等。能够基于与活的对象的移动方向相对的主扫描方向分 量计算偏斜畸变。可以基于与活的对象的移动方向相对的从扫描方向分 量计算扩展畸变或收縮畸变。
图12是示出了根据本发明的第三实施方式的生物测量信息读取装 置100b的功能结构的框图。生物测量信息读取装置100b与图1所示的 生物测量信息读取装置100的不同点在于它还包括相对位置检测单元 62、局域区域相对位置估计单元71和畸变校正单元72。CPU执行实现根据第三实施方式的生物测量信息读取方法的生物测
量信息读取装置，由此实现相对位置检测单元62、局域区域相对位置估 计单元71和畸变校正单元72。相对位置检测单元62、局域区域相对位 置估计单元71和畸变校正单元72中的每一个都可以由专用硬件或计算 机来实现。
局域区域相对位置估计单元71基于从整个局部图像检测出的相对 位置和相邻局域区域的相对位置估计各局域区域的相对位置。局域区域 是局部图像的平面内的区域的一部分。因此，每个局部图像由多个局域 区域形成。畸变校正单元72对与各局部图像的扫描线相应地形成的各局 域区域执行畸变校正。
如果由扫描线连续读取局部图像时存在延迟，则在读取一个局部图 像期间即时速度发生改变。利用根据局部图像P。+k.i和Pn+k检测出的相对
位置和根据局部图像P。+k和Pn+k+1检测出的相对位置来预测局域即时速 度。在要首先进行读取的部分，使用基于根据局部图像Pn+W和Pn+k检测 出的相对位置计算出的即时速度。在要最后进行读取的部分，利用基于 根据局部图像Pn+k和Pn+k-,检测出的相对位置计算出的即时速度。能够通 过对两个即时速度执行线性插值来确定这两个即时速度之间的中间速 度。生物测量信息获取单元的每条扫描线以局域区域为单位。
图13是示出了校正局域区域中的畸变的情况下要执行的操作的实
施例的流程图。如图13所示，相对位置检测单元62检测局部图像的相 对位置(步骤S41 )。相对位置检测单元62然后根据整个局部图像计算相 对速度(步骤S42)。畸变校正单元72对整个局部图像执行畸变校正(步 骤S43)。
局域区域相对位置估计单元71估计局域区域相对位置(步骤S44)。 畸变校正单元72然后校正局域区域畸变(步骤S45)。畸变校正单元72 接下来确定是否己经对所有的局域区域执行了畸变校正(步骤S46)。
如果步骤S46的确定结果表明还没有处理完所有的局域区域，则再 次执行步骤S44的过程。如果步骤S46的确定结果表明已经处理了所有 的局域区域，则畸变校正单元72重构图像(步骤S47)。然后，局部图像输出确定单元50确定是否已经处理了所有的局部图 像(步骤S48)。如果步骤S48的确定结果表明已经处理了所有的局部图 像，则在该流程图中描述的操作结束。如果步骤S48的确定结果示出还 没有处理完所有的局部图像，则重复从步骤S41开始的过程。
根据这个流程图，能够对由于图像获取单元10的延迟特征导致的几 何畸变执行校正。因此，在交叠局部图像(在它们之间具有小的相对移 动量)没有被视为交叠图像的情况下，能够防止过度丢弃。因此，能够 使得信息损失变得较小。
另外，通过估计局域区域的相对位置，能够使得进行局域处理所需 的处理时间变得更短。更具体地讲，在检测相对位置之前在其中检索交 叠区域的面积能够被限制为更小面积。因此，能够使得检测相对位置所 需的时间变得更短。
图14是示出了根据本发明的第四实施方式的生物测量信息读取装 置100c的功能结构的框图。生物测量信息读取装置100c与图12所示的 生物测量信息读取装置100b的不同点在于它还包括局域区域相对位置 检测单元73。 CPU执行实现根据第四实施方式的生物测量信息读取方法 的生物测量信息读取程序，由此实现局域区域相对位置检测单元73。局 域区域相对位置检测单元73可以由专用硬件或计算机实现。
局域区域相对位置检测单元73基于局域区域相对位置检测单元71 估计出的相对位置和添加到局域区域的时间信息，根据经畸变校正的局 域区域来检测局域区域相对位置。
图15是示出了在校正了局域区域中的畸变量的情况下要执行的操 作的实施例的流程图。如图15所示，相对位置检测单元62检测局部图 像的相对位置(步骤S51)。相对位置确定单元62接下来根据整个局部图 像计算相对速度(步骤S52)。畸变校正单元72然后对整个局部图像执行 畸变校正(步骤S53)。
局域区域相对位置估计单元71然后估计局域区域的相对位置(步骤 S54)。局域区域相对位置检测单元73基于经畸变校正的局域区域来检测局域区域的相对位置(步骤S55)。畸变校正单元72然后校正局域区域的 畸变(步骤S56)。畸变校正单元72然后确定是否已经对所有的局域区域 执行了畸变校正(步骤S57)。
如果步骤S57的确定结果表明还没有处理完所有的局域区域，则再 次执行步骤S54的过程。如果步骤S57的确定结果表明已经处理了所有 的局域区域，则局部图像输出确定单元50确定是否己经处理了所有的局 部图像(步骤S58)。如果步骤S58的确定结果表明已经处理了所有的局 部图像，则在该流程图中描述的操作结束。如果步骤S58的确定结果表 明还没有处理完所有的局部图像，则重复从步骤S51开始的过程。
图16是示出了根据本发明的第五实施方式的生物测量信息读取装 置100d的功能结构的框图。生物测量信息读取装置100d与图14所示的 生物测量信息读取装置100c的不同点在于它还包括局域区域组合单元 74。 CPU执行实现根据第五实施方式的生物测量信息读取方法的生物测 量信息读取程序，由此实现局域区域组合单元74。局域区域组合单元74 可以通过专用硬件或计算机进行实现。
局域区域组合单元74基于由局域区域相对位置检测单元73检测出 的局域区域相对位置和分配给局域区域的时间信息利用畸变校正后的局 域区域将两个或更多局部图像的交叠局域区域组合成一个图像。
通过检测所有的局部图像的相对位置，可以计算整个重构图像的尺 寸。更具体地讲，满足需求的所有局部图像的相对位置被加入基准位置。 它们之中的最小值与最大值之间的差是整个重构图像的尺寸。在重构图 像的初始化时，根据最小值与最大值之间的差获得存储重构图像的存储 区域，该存储区域填充有初始值。初始值表示局部图像的背景颜色。由 没有检测到任何生物测量信息时观察的值表示背景颜色。例如，在被设 计为在未检测到任何生物测量信息时产生"O"的生物测量信息获取单元 中，重构图像被填充"O"。在被设计为产生"255"作为背景颜色生物测量信 息获取单元中，重构图像被填充"255"。
当组合局部图像和重构图像时，计算局部图像与重构图像的相对位置并且将重构图像与局部图像进行组合。在组合操作中，利用重构图像 和局部图像的交叠像素之中的平均值或加权平均值更新重构图像。更具
体地讲，在R(x,y)表示重构图像，Pn(x，y)表示坐标(Xi,yi)的局部图像， (Ax，Ay)表示重构图像与局部图像之间的位置关系时，重构图像的像素
按照下面方式进行更新
Rn(x+Ax，y+nAy):c。.Rn"(x+Ax，y+Ay)+crPn(x，y)
如果c。是0.5并且d是0.5，则能够容易地获得平均值。在重构图像 按照输入顺序与局部图像进行组合并且同时活的对象被读取期间逐渐变 化的情况下，co应该小于Cl，由此重构图像与以后输入的局部图像之间 的差变得更小。
当Pk和Pw之间的位置关系由(Axk,Ayk)表示时，下面的方程得到满
足
△x=i;Axk
如果利用坐标(o，o)作为基准坐标来表达重构图像，则便于进行计 算。当n表示局部图像的数目时，下面的方程得到满足 △x=SAx「minQ]Axn) △y=2]Ayk—minO:Ayn)
这里，min(i;Axn)和minQ;Ayn)表示上述的基准位置和加入了相对 位置的值中的最小值。
图17是示出了在计算出局部图像的相对位置、校正了畸变同时更新 了重构图像的情况下要执行的操作的实施例的流程图。如图17所示，局 域区域组合单元74初始化重构图像(步骤S61)。相对位置检测单元62 检测局部图像的相对位置(步骤S62)。相对位置检测单元62接下来计算 整个局部图像的相对速度(步骤S63)。畸变校正单元72然后对整个局部 图像执行畸变校正(步骤S64)。
局域区域相对位置估计单元71然后估计局域区域的相对位置(步骤 S65)。局域区域相对位置检测单元73基于经畸变校正的局域区域来检测局域区域的相对位置(步骤S66)。畸变校正单元72然后校正局域区域的 畸变(步骤S67)。畸变校正单元72接下来确定是否已经对所有的局域区 域执行了畸变校正(步骤S68)。
如果步骤S68的确定结果表明还没有对所有的局域区域进行完处 理，则再次执行步骤S65的过程。如果步骤S68的确定结果表明已经对 所有的局域区域进行了处理，则相对位置检测单元62计算重构图像对原 始图像的相对位置(步骤S69)。局域区域组合单元74然后将局部图像与 重构图像进行组合(步骤S70)。
局部图像输出确定单元50然后确定是否已经对所有的局部图像都 进行了处理(步骤S71)。如果步骤S71的确定结果表明己经对所有的局 部图像进行了处理，则在该流程图中描述的操作结束。如果步骤S71的 确定结果表明还没有对所有的局部图像都进行了处理，则重复从步骤S62 开始的过程。
根据这个流程图，己经进行了处理的局部图像可以被随意弃用。因 此，在存储器不具有存储所有的局部图像和重构图像的容量的情况下， 这个实施方式是特别有用的。
图18是示出了在计算出所有局部图像的相对位置并且执行畸变校 正以后更新重构图像的情况下要执行的操作的实施例的流程图。图18的 流程图与图17的流程图的不同点在于在步骤S68与步骤S69之间插入 了步骤S72到S74。
如果步骤S68的确定结果表明已经对所有的局域区域进行了处理， 则相对位置检测单元62将所有局部图像的相对位置加入基准位置(步骤 S72)。相对位置检测单元62然后确定是否已经对所有的局部图像进行了 处理(步骤S73)。如果步骤S73的确定结果表明还没有对所有的局部图 像都进行了处理，则重复从步骤S62开始的过程。如果步骤S73的确定 结果表明已经对所有的局部图像进行了处理，则局域区域组合单元74初 始化重构图像(步骤S74)。然后，执行步骤S69的过程。
- 图19是示出了根据本发明的第六实施方式的生物测量认证系统的功能结构的框图。如图19所示，生物测量认证系统200包括生物测量信 息读取装置210、生物测量特征提取单元220、存储单元230、匹配度计 算单元240和匹配确定单元250。生物测量信息读取装置210是根据第五 实施方式的生物测量信息读取装置100d。
生物测量认证系统200包括CPU。 CPU执行实现生物测量认证方法 的生物测量认证程序，由此实现生物测量特征提取单元220、匹配度计算 单元240和匹配确定单元250。生物测量特征提取单元220、匹配度计算 单元240和匹配确定单元250中的每一个都可以由专用硬件或计算机实 现。
生物测量特征提取单元220从由局域区域组合单元74形成的组合的 生物测量信息中提取用于进行登记或参照的生物测量信息。存储单元230 由易失性存储器和/或非易失性存储器形成。存储单元230存储要进行登 记的特征，包括加到活的对象的部分或者具有由生物测量信息读取装置 210读取的生物测量信息的活的对象的标识符和由生物测量提取单元220 提取的特征，其中，这些标识符与这些特征进行关联。
匹配度计算单元240计算存储在存储单元230中用于登记的特征与 由生物测量特征提取单元220提取用于参照的特征之间的匹配度。如果 由匹配度计算单元240计算出的匹配度等于或高于预定阈值，则匹配确 定单元250确定用于参照的特征与用于登记的特征一致。匹配确定单元 250还输出具有匹配度计算单元240针对各提取的生物测量计算出的匹配 度之中的最高匹配度的用于登记的特征所关联的标识符。
图20是示出了当进行人员认证时要进行执行的操作的实施例的流 程图。当在图18的流程图的步骤S71中确定出已经对所有的局部图像进 行了处理时执行在图20的流程图中描述的操作。
首先，图19中没有示出的确定单元确定该操作是否是匹配过程(步 骤S81)。如果在步骤S81中操作被确定为不是匹配过程，则生物测量提 取单元220提取用于登记的生物测量(步骤S85)。存储单元230然后存 储在步骤S85中提取的生物测量作为用于登记的特征(步骤S86)。在该 流程图中描述的操作然后结束。如果在步骤S81中操作被确定为是匹配过程，则生物测量特征提取
单元220提取用于参照的生物测量(步骤S82)。匹配度计算单元240然 后计算匹配度(步骤S83)。匹配确定单元250然后执行匹配确定(S84)。 在该流程图中描述的操作然后结束。
根据该实施方式，能够消除输入生物测量信息时相对位置的变化导 致的畸变的不利影响。在这种情况下，能够使得基于从输入的生物测量 信息提取的用于参照的特征和用于登记的特征计算出的匹配度的再现性 变得更高。因此，能够将基于相同的生物测量信息计算出的匹配度保持 高值。因此，这可以降低匹配度低于针对匹配确定所决定的阈值而不能 够对人员进行认证的频率。另外，能够使得利用生物测量信息迸行人员 认证的可用性变得更高。此时，基于不同的生物测量信息的集合计算出 的匹配度能够保持为低值。因此，可以降低匹配度高于针对匹配确定所 决定的阈值对第三方进行认证的频率。另外，能够增大利用生物测量信 息进行人员认证的可靠性。
本文中引用的所有实施例和条件语言都是出于教导性的目的，用于 辅助读者理解发明人向本领域贡献的本发明和概念并且应该解释为没有 对这些特别引用的实施例和条件进行限制，并且说明书中的这些实施例 的组织与本发明的优劣的展示没有关系。尽管详细描述了本发明的实施 方式，但是应该明白，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对 这些实施方式进行各种改变、替换和改动。
2权利要求
1、一种生物测量信息读取装置，该生物测量信息读取装置包括图像获取单元，连续获取关于生物测量信息的多个局部图像；图像特征提取单元，提取每个局部图像的图像特征和所述图像特征的位置；匹配相对位置检测单元，基于多个局部图像之中的两个连续局部图像之间的交叠区域的图像特征来确定这两个连续局部图像之间的相对距离是否等于或小于阈值；以及局部图像输出确定单元，进行确定以输出至少两个连续局部图像作为一个集合，当所述匹配相对位置检测单元确定出在作为所述一个集合的局部图像以后输入的局部图像与作为所述一个集合的局部图像之一的相对距离等于或小于所述阈值时确定不输出在作为所述一个集合的局部图像以后输入的局部图像，并且当所述匹配相对位置检测单元确定出在所述以后输入的局部图像与作为所述一个集合的局部图像之一的相对距离没有等于或小于所述阈值时确定输出至少两个连续局部图像作为包括在作为所述一个集合的局部图像以后输入的局部图像的另一个集合。
2、 如权利要求l所述的生物测量信息读取装置，其中，所述局部图 像输出确定单元对没有被连续输出的局部图像的数目设置上限。
3、 如权利要求1所述的生物测量信息读取装置，所述的生物测量信 息读取装置还包括时间信息添加单元，向每个局部图像添加时间信息， 其中，所述时间信息包括所述图像获取单元开始读取局部图像的读取 开始时间，并且包括读取结束时间或在由于读取周部图像的图像获取单元 的特征使得在所述读取开始时间与所述读取结束时间之间出现延迟的情 况下在所述读取开始时间与所述读取结束时间之间消逝的读取时间。
4、 如权利要求3所述的生物测量信息读取装置，所述的生物测量信 息读取装置还包括相对位置检测单元，基于由所述图像获取单元获取的局部图像之中的两个或更多局部图像之间的交叠区域的图像特征，检测这两个或更多 局部图像之间的相对距离；以及畸变量计算单元，基于根据所述时间信息和所述相对距离确定的相 对移动速度，计算由所述图像获取单元对局部图像进行扫描而导致的几 何畸变的畸变量，其中，当所述畸变量大于阈值时，所述局部图像输出确定单元确定 输出局部图像。
5、 如权利要求3所述的生物测量信息读取装置，所述的生物测量信 息读取装置还包括相对位置检测单元，基于由所述图像获取单元获取的局部图像之中 的两个或更多局部图像之间的交叠区域的图像特征，检测这两个或更多 个局部图像之间的相对距离；以及畸变校正单元，基于根据所述时间信息和所述相对距离确定的相对 移动速度对由所述图像获取单元扫描局部图像而导致的几何畸变进行校 正，所述畸变校正单元利用活的对象的移动方向的主扫描方向分量来校 正偏斜畸变，所述畸变校正单元利用活的对象的移动方向的从扫描方向 分量来校正扩张畸变或收縮畸变。
6、 如权利要求5所述的生物测量信息读取装置，其中，所述畸变校 正单元对与所述图像获取单元获取的局部图像的扫描线相应形成的各局域区域的畸变进行校正。
7、 如权利要求6所述的生物测量信息读取装置，所述的生物测量信息读取装置还包括局域区域相对位置估计单元，利用由所述相对位置检测单元根据整 个局部图像计算出的相对位置和具有连续读取时间的相邻局域区域的相 对位置来估计各局域区域的相对位置。
8、 如权利要求7所述的生物测量信息读取装置，所述的生物测量信 息读取装置还包括-局域区域相对位置检测单元，基于由所述局域区域相対位置估计单 元估计出的局域区域估计相对位置和利用基于由所述时间信息添加单元加入局域区域的时间信息计算出的局域区域的读取开始时间或读取结束 时间计算出的局域区域时间信息，利用经畸变校正局域区域来检测局域 区域相对位置。
9、 如权利要求8所述的生物测量信息读取装置，所述的生物测量信息读取装置还包括局域区域组合单元，基于所述局域区域相对位置检测单元检测出的 局域区域相对位置和所述局域区域时间信息，利用进行了畸变校正的经 畸变校正局域区域，将两个或更多局部图像的局域区域彼此交叠的位置 处的图像进行合成。
10、 如权利要求9所述的生物测量信息读取装置，所述的生物测量信息读取装置还包括生物测量特征提取单元，从由所述局域区域组合单元合成的合成生 物测量信息中提取生物测量信息特征；存储单元，存储由所述生物测量特征提取单元提取的用于登记的生 物测量信息并且将所述生物测量信息与标识符进行关联；匹配度检测单元，检测存储在所述存储单元中的用于登记的特征与 所述生物测量特征提取单元提取的用于参照的活的对象特征之间的匹配 度；以及匹配确定单元，当所述匹配度检测单元检测出的匹配度等于或大于 阈值时，确定用于参照的特征与用于登记的特征相关联。
11、 如权利要求10所述的生物测量信息读取装置，其中，所述匹配 确定单元基于存储在所述存储单元中的用于登记的多个特征和由所述生 物测量特征提取单元提取的用于识别的生物测量信息，输出与具有等于 或大于阈值的匹配度并且具有所述匹配度检测单元针对用于登记的各个 特征检测到的至少两个匹配度之中的最高匹配度的用于登记的特征相关 联的标识符。
12、 一种生物测量信息读取方法，该方法包括以下步骤 连续获取关于生物测量信息的多个局部图像； 提取各局部图像的图像特征和所述图像特征的位置；基于多个局部图像之中的两个连续局部图像之间的交叠区域的图像特征来确定这两个连续局部图像之间的相对距离是否等于或小于阈值； 以及进行确定以输出至少两个连续局部图像作为一个集合，当确定出在 作为所述一个集合的局部图像以后输入的局部图像与作为所述一个集合 的局部图像之一的相对距离等于或小于所述阈值时确定不输出在作为所 述一个集合的局部图像以后输入的局部图像，并且当匹配相对位置检测 单元确定在所述以后输入的局部图像与作为所述一个集合的局部图像之 一的相对距离没有等于或小于所述阈值时确定输出至少两个连续局部图 像作为包括在作为所述一个集合的局部图像以后输入的局部图像的另一A隹A I采n 。
13、 如权利要求12所述的生物测量信息读取方法，其中，所述确定输出至少两个连续局部图像作为一个集合包括以下步骤对没有被连续输出的局部图像的数目设置上限。
14、 如权利要求12所述的生物测量信息读取方法，所述方法还包括 以下步骤向每个局部图像添加时间信息，其中，所述时间信息包括开始读取局部图像的读取开始时间，并且 包括读取结束时间或在由于读取局部图像的图像获取单元的特征使得在 所述读取开始时间与所述读取结束时间之间出现延迟的情况下在所述读 取开始时间与所述读取结束时间之间消逝的读取时间。
15、 如权利要求14所述的生物测量信息读取方法，所述生物测量信 息读取方法还包括以下步骤基于获取的局部图像之中的两个或更多局部图像之间的交叠区域的 图像特征，检测这两个或更多局部图像之间的相对距离；以及基于根据所述时间信息和所述相对距离确定的相对移动速度计算在 图像获取过程中对局部图像进行扫描所导致的几何畸变的畸变量，其中，所述确定输出至少两个连续局部图像作为一个集合包括以下 步骤当所述畸变量大于阈值时确定输出局部图像。
全文摘要
本发明涉及生物测量信息读取装置和方法。该装置包括图像获取单元，连续获取关于生物测量信息的多个局部图像；图像特征提取单元，提取各局部图像的图像特征及其位置；匹配相对位置检测单元，基于局部图像之中的两个连续局部图像之间的交叠区域的图像特征确定这两个图像之间的相对距离是否小于等于阈值；局部图像输出确定单元，确定输出至少两个连续局部图像作为一个集合，当确定出该一个集合的局部图像以后输入的局部图像与该一个集合的局部图像之一的相对距离小于等于阈值时确定不输出该以后输入的局部图像，并且当确定出该以后输入的局部图像与该一个集合的局部图像之一的相对距离大于该阈值时确定输出至少两个连续局部图像作为另一个集合。
文档编号G06K9/00GK101620678SQ20091015040
公开日2010年1月6日 申请日期2009年6月19日 优先权日2008年7月4日
发明者安孙子幸弘 申请人:富士通株式会社