專利名稱：指紋讀取方法及指紋讀取系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種獲取手指指紋圖像并且根據該圖像產生指紋特征信息的指紋讀取方法。尤其是，本發明涉及一種使用所謂掃描類型指紋傳感器從執行滑動操作的手指上連續獲得一系列局部指紋圖像的方法，其中所述每一種局部指紋圖像表示某種指紋。
背景技術：
通常，廣泛存在配備指紋驗證功能的諸如個人電腦或者攜帶式電話的一類信息處理裝置，其中所述指紋驗證功能用于保證用戶為該信息處理裝置的所有者或者預定特許用戶。尤其在這類裝置中的個人數字助理所代表的小型終端裝置中，要求使讀取指紋的傳感器所占用的空間盡可能小。作為一種能夠滿足該需求的常規系統，指紋校對系統已為人們所公知，該系統使用一種掃描類型指紋傳感器，所述掃描類型指紋傳感器可以從滑動在橫向寬度等于手指寬度的矩形感知平面的手指上連續讀取指紋圖像。
由于所述系統中的掃描類型指紋傳感器連續讀取相應于部分指紋的局部指紋圖像，因此需要技術措施從讀取局部指紋圖像來獲得有關全部指紋的信息。就技術而言，例如，如在后述的日本專利申請公開號10-091769和2003-331269中所描述的技術，存在這樣一種技術，該技術通過連續疊加已讀取的局部指紋圖像來重構完整指紋圖像，并且在人員信息的注冊和校對中使用該完整指紋圖像。此外還存在這樣一種技術，如日本專利申請公開號2003-051013中所描述的技術，該技術不必重構完整指紋圖像就可通過不斷比較預先記錄圖像和已獲取的局部指紋圖像來執行校對處理。
根據日本專利申請公開號10-091769和2003-331269所公開的技術，有可能通過疊加局部指紋圖像來防止完整指紋圖像中發生的錯漏之處。然而在以上所述技術中，必須通過讀取所有的局部指紋圖像從而重構完整指紋圖像并且啟動鑒權處理。因此，需要一個能夠緩沖連續讀取的所有局部指紋圖像的巨大存儲空間。此外，存在一個不利情況，即直到完成完整指紋圖像時才能啟動諸如指紋特征信息提取這樣的下一處理進程。
另一方面，根據日本專利申請公開號2003-051013所公開的技術，不必要重構完整指紋圖像，并且因此不需要巨大的存儲空間而且處理時間也可以縮短。然而，該技術缺乏有關校對時局部指紋圖像的特征信息是位于整體指紋的什么地方這一重要信息。原則上，存在這一問題就很難執行高精度的校對。
發明內容
本發明已經解決了所述問題。本發明的一個目的是要提供一種指紋讀取方法以及能夠縮小存儲空間的指紋讀取系統，其中所述存儲空間是用于緩存局部指紋圖像并且產生導致驗證過程有效的處理。
本發明的指紋讀取方法是一種用于指紋讀取系統的指紋讀取方法，其中該指紋讀取系統包括一掃描類型指紋傳感器，用于從執行滑動操作的手指上讀取一系列表示指紋的局部指紋圖像，所述指紋讀取方法包括步驟圖象獲取處理，利用掃描類型指紋傳感器來連續獲取局部指紋圖像；重構處理，使得由所述圖象獲取處理獲取的局部指紋圖像和一已獲取的局部指紋圖像在對應部分中相互重疊，將合成的圖像存儲在存儲器中，并且進行監控從而判定一確定區域是否已經達到預定尺寸，該確定區域是該存儲不造成新的圖像變化的區域；特征提取處理，在所述重構處理中當確定區域達到預定尺寸時，使用確定區域中的圖像來產生指紋特征信息，并且在產生特征信息以后釋放相應于確定區域的存儲部分；和特征構造處理，用于根據其產生的順序連續記錄在所述特征提取處理中產生的特征信息，和當在所述特征提取處理中存儲部分被釋放時，利用相應于確定區域的存儲部分，在隨后的局部指紋圖像上運行所述重構處理。
本發明的指紋讀取系統是一種指紋讀取系統，其包括一掃描類型指紋傳感器和一存儲器，該傳感器用于從執行滑動操作的手指上讀取一系列表示指紋的局部指紋圖像，該存儲器用于存儲傳感器讀取的局部指紋圖像，所述指紋讀取系統包括圖像獲取單元，用于使用掃描類型指紋傳感器來連續獲取局部指紋圖像；重構單元，由所述圖象獲取單元獲取的局部指紋圖像和一已獲取的局部指紋圖像在對應部分中相互重疊，將合成的圖像存儲在存儲器中，并且進行監控從而判定一確定區域是否已經達到預定尺寸，該確定區域是該存儲不造成新的圖像變化的區域；特征提取單元，在所述重構單元中當確定區域達到預定尺寸時，使用確定區域中的圖像來產生指紋特征信息，并且在產生特征信息以后釋放相應于確定區域的存儲部分；和特征構造單元，用于根據其產生的順序連續記錄由所述特征提取單元產生的特征信息，其中當所述特征提取單元已經釋放相應于確定區域的存儲部分時，所述重構單元在存儲部分中存儲隨后的局部指紋圖像。
根據本發明，每當確定區域達到預定尺寸時就會產生特征信息，無需等待重構整個指紋。因此，提高了驗證過程的處理效率，并且因此可以縮短處理時間。此外，由于當指紋的特征信息已被提取時存儲區域被釋放。因此可以節省存儲空間。
圖1是根據本發明實施例的指紋讀取系統方框圖；圖2是根據一個實施例的表示掃描類型指紋傳感器的框圖；圖3是根據實施例的操作方法流程圖；圖4是根據實施例的表示存儲設備存儲區域的框圖；圖5是根據實施例的表示指紋處理的框圖；
圖6是根據實施例表示圖像獲取處理的框圖；圖7是根據實施例的表示指紋重構處理的框圖；圖8是根據實施例的表示指紋重構處理的框圖；圖9是根據實施例的表示指紋重構處理的框圖；圖10是根據實施例的表示指紋重構處理的框圖；圖11是根據實施例的表示指紋特征提取處理的框圖；圖12是根據實施例的表示指紋特征提取處理的框圖；圖13是根據實施例的表示指紋特征構造處理的框圖；和圖14是根據本發明另一實施例的指紋讀取系統的方框圖。
具體實施例方式
此后，將參考附圖詳細描述本發明的實施例。圖1是根據本發明實施例的指紋讀取系統方框圖。實施例中的指紋讀取系統101被安裝在便攜信息通信終端中，從而實現產生指紋特征信息和執行用戶個人驗證的功能。如圖1所示，作為其主要硬件配置，指紋讀取系統101包括處理器10，在處理器10上安裝了在多個處理中具有執行并行處理的多任務功能的操作系統10A，一個常規已知的掃描類型指紋傳感器20，和一個存儲設備30，該設備包括一個存儲由傳感器20讀取的指紋圖像數據的RAM和一個存儲程序從而分別運行隨后所描述的處理的ROM。
圖2表示在目前實施例中的掃描類型指紋傳感器20的外視圖。掃描類型指紋傳感器20具有一個矩形感知平面，該平面的橫向寬度等于手指21的寬度。當手指21在所述平面上以其縱向寬度方向執行滑動操作時，根據處理器10的控制，掃描類型指紋傳感器20連續讀取一系列局部指紋圖像。掃描類型指紋傳感器20，處理器10，和他們之間的連接裝置應該具有足夠高的性能從而在比手指21的移動速度短的多的一個時間間隙內讀取指紋。
如圖1所示，處理器10包括一個圖像獲取單元11，一個重構單元12，一個特征提取單元13，和一個特征構造單元14。使用掃描類型指紋傳感器20，圖像獲取單元11運行圖象獲取處理從而連續獲取局部指紋圖像。重構單元12運行指紋重構處理從而將由圖像獲取單元11獲取的局部指紋圖像與已獲取的局部指紋圖像在對應的部分相互重疊，在存儲設備30中存儲合成的圖像，并且監控從而判定確定區域是否已經達到預定尺寸，該確定區域是該存儲不造成新的圖像變化的區域。使用重構單元12進行檢測確定區域已經達到預定尺寸后，利用在所述確定區域內的圖像，特征提取單元13產生指紋的特征信息。在產生所述指紋特征信息之后，特征提取單元13運行指紋特征提取處理從而釋放對應所述確定區域的存儲部分。根據其產生的順序，特征構造單元14運行特征構造處理來連續記錄由特征提取單元13產生的特征信息。當特征提取單元13已經釋放所述確定區域，利用所述存儲部分，根據隨后的局部指紋圖像，重構單元12執行重構處理。
現在將利用具體范例參考圖3所示的流程圖描述指紋讀取系統101的操作方法。現在假設圖4所示的存儲區域被分配給存儲設備30。該存儲區域包括初始區域310、重構區域311和指紋特征信息存儲區域312，在初始區域310中存儲利用掃描類型指紋傳感器20由圖像獲取單元11獲取的局部指紋圖像，在重構區域311中處理可以重構的局部指紋圖像，而在指紋特征信息存儲區域312中處理最終獲得的特征信息。在后來描述的重構區域311中提供局部特征提取區域61，以便判定確定區域的尺寸。
首先，當用戶在掃描類型指紋傳感器20上滑動一個手指，圖像獲取單元11從掃描類型指紋傳感器20獲取局部指紋圖像(步驟S1)。假定用戶的指紋21A具有如圖5所示的形狀，圖像獲取單元11按照局部指紋圖像6a、6b、6c、…、6p的次序連續獲取如圖6所示的條形局部指紋圖像。獲取一個局部指紋圖像后，圖像獲取單元11將該圖像放置在存儲設備30的初始區域310上(步驟S2)，然后向重構單元12通知結果(步驟S3)。
初始區域310是相應于從掃描類型指紋傳感器20獲取一個圖像的區域。直到圖像獲取單元11從重構單元12接收局部指紋圖像遞送請求，圖像獲取單元11都將該圖像保留在初始區域310并且等待(步驟S4)。響應于重構單元12發布的請求，圖像獲取單元11遞送局部指紋圖像，然后進入獲取隨后局部指紋圖像的程序(步驟S5)。
另一方面，重構單元12等待將局部指紋圖像放置在初始區域310上(步驟S6)。接收由圖像獲取單元11在步驟S3發布的通知之后，重構單元12進入將存儲初始區域310上的局部指紋圖像放置到重構區域311的重構處理程序(步驟S7)。如圖7所示，如果從初始區域310遞送的局部指紋圖像是第一局部指紋圖像6a，則該圖像被放置在重構區域311的底部。隨后，當放置隨后的局部指紋圖像6b時，重構單元12將局部指紋圖像6b與已放置的局部指紋圖像6b相比較，并且將他們重疊放置在他們之間重合度最高的地方。該狀態如圖8所示。
只要重構單元12根據所述程序將局部指紋圖像放置在重構區域311，重構單元12就通知圖像獲取單元11初始區域310的使用已經結束了(步驟S8)。響應于所述通知，圖像獲取單元11從掃描類型指紋傳感器20獲取一個新的局部指紋圖像。
重構單元12根據以上程序在重構區域311中連續放置隨后的局部指紋圖像，并且在該時間期間監控從而判定確定區域的尺寸是否已經達到預定尺寸(步驟S9)。確定區域意味著在重構區域311中的一個區域，其中即使新添加局部指紋圖像也不產生圖像變化。在本實施例中，確定區域的預定尺寸與局部特征提取區域61中的尺寸對應。局部指紋圖像群保存在重構區域311中并且隨手指21移動而逐漸重構變大，因此確定區域的尺寸也會擴大。
具體地說，例如，如圖8所示在局部指紋圖像6a和6b被放置的狀態下，如圖9所示局部指紋圖像6c被新近放置。由于局部指紋圖像6c已經被添加，此時局部特征提取區域61中的圖像發生變化。因此，此時，重構單元12判斷確定區域還沒有達到預定尺寸。
如果局部指紋圖像6d被新近放置，就造成如圖10所示的狀態。此時由于增加的局部指紋圖像6d的存儲位置在局部特征提取區域61之外，局部特征提取區域61中的圖像不會發生變化。因此，此時，重構單元12判斷確定區域已經達到預定尺寸。
順便說及，如果新近放置的局部指紋圖像6d和局部指紋圖像6c的重疊部分被歸入局部特征提取區域61，局部特征提取區域61中的圖像會發生一點改變。因此，在這種情況下，可以判斷確定區域已經達到預定尺寸。為了使判斷標準簡單，最好使用圖10所述的方法，即，如步驟S9中用于判斷的標準那樣判定新局部指紋圖像的放置位置是否在局部特征提取區域61之外。
當確定區域被判定已經達到預定尺寸，重構單元12發送一個通知到特征提取單元13以便從相應于預定尺寸的局部特征提取區域61的圖像中提取指紋的特征信息(步驟S10)。
特征提取單元13等待來自重構單元12的所述通知(步驟S11)。接收所述通知后，特征提取單元13執行從局部特征提取區域61中的圖像中提取指紋特征信息的處理(步驟S12)。指紋特征提取處理是使用頻率分析方法諸如快速傅里葉變換處理這樣常規已知的圖像處理。由于這樣的處理，諸如分支點位置或者劇變線(upheaval line)的末端這樣的特征從被處理的指紋圖像中被提取出來。所述指紋的特征信息用于隨后的指紋校對處理。圖11表示指紋特征已經被提取的一個狀態。特征提取單元13將特征信息提取處理產生的指紋特征信息遞送到特征構造單元14(步驟S13)。
如圖12所示，特征提取單元13在特征提取處理結束時釋放局部特征提取區域61，以便產生可以用于重構處理中的重構單元12的局部特征提取區域61，并且將所述結果通知到重構單元12(步驟s14)。結果，重構單元12可以將重構區域311中的已釋放的局部特征提取區域61用于新的重構處理。
特征構造單元14等待特征提取單元13執行的特征信息供應(步驟S15)。被提供了特征信息供應之后，特征信息被保存在存儲設備30的指紋特征信息存儲區域312(步驟S16)。
重復所述程序，并且特征構造單元14連續存儲從特征提取單元13獲得的特征信息。結果，如圖13所示，整個指紋的特征信息塊61a到61e被記錄在指紋特征信息存儲區域312里。舉例說明，特征信息塊沒有互相互重疊部分并且相互位置關系很清楚。因此，特征構造單元14很容易構造整個指紋的特征信息。順便說及，在所述驗證過程中，可以連續執行校對而不必等到整個指紋的所有特征信息塊61a到61e被收集在指紋特征信息存儲區域312中。
根據迄今描述的實施例中的指紋讀取系統101，只要特征提取單元13提取指紋特征信息就會釋放局部特征提取區域61。因此，存儲設備30的重構區域311能被高效使用。因此，不必在存儲設備30中準備一個巨大的重構區域311就可以執行局部指紋圖像的重構處理。此外，由于不必等待重構整個指紋的局部指紋圖像就可啟動特征提取處理，因此可以縮短用于指紋校對處理的處理時間。
在所述實施例中，將被新近放置的局部指紋圖像是否被歸入局部特征提取區域61被用作監控確定區域的判斷標準(如圖3所示的步驟S9)。換句話說，例如，當可以形成局部特征提取區域61時則也可以預置一個假定時間，并且在那個時間間隙周期性進入指紋特征提取。結果，判斷程序可以變得簡單。
除刪除存儲區域的數據之外，至于由特征提取單元13執行釋放局部特征提取區域61的方法(如圖13所示的步驟S14)，可以通過例如預先提供具有環形緩沖區結構的重構區域311，并且用新的局部指紋圖像重寫在特征提取處理中已完成的存儲區域，來釋放局部特征提取區域61。
(另一實施例)圖14是表示根據本發明的另一實施例的結構方框圖。在目前實施例中，指紋讀取系統102不同于圖1所示的指紋讀取系統101在于，該系統中安裝了一個與充當主處理器的處理器10共享存儲設備30的DSP(數字信號處理器)40，并且DSP40運行相應于如上所述的指紋特征提取處理的指紋特征提取處理程序40A。DSP40是一個常規已知的處理器，用于執行比充當主處理器的CPU速度更快的特殊算術運算處理。在目前實施例中，在本發明的指紋讀取系統中，DSP40完成特征提取單元的功能。
現在將描述指紋讀取系統102的操作方法，同時重點放在與指紋讀取系統101不同的地方。重構系統12連續重構由圖像獲取單元11從掃描類型指紋傳感器20獲取的局部指紋圖像，并且在那段時間進行監控從而判定確定區域是否已經達到預定尺寸(圖3中的步驟S9)。如果確定區域達到預定尺寸，則重構單元12通知DSP40在操作系統10A支配下操作。接收該通知后，DSP40運行指紋特征提取處理程序40A。
利用存儲設備30的重構區域311中的局部特征提取區域61中的圖像，運行指紋特征提取處理程序40A的DSP40產生特征信息，遞送特征信息到特征構造單元14，并且釋放局部特征提取區域61用于在重構單元12中進行重構處理。通過重復迄今描述的過程，類似于圖13所描述的整個指紋的特征信息被記錄在存儲設備30中的指紋特征信息存儲區域312中。
根據迄今描述的指紋讀取系統102，通過DSP40執行對指紋特征的提取處理，并且因此可以加快指紋特征提取處理速度。
本發明的指紋讀取系統和指紋讀取方法可以應用到，通常，各種設備，諸如稱作信息終端的電子設備或者信息設備，個人電腦以及它們的外圍設備，攜帶式電話，或者類似時間表終端設備的個人數字助理。
權利要求
1.一種利用指紋讀取系統執行的指紋讀取方法，其中該指紋讀取系統包括一掃描類型指紋傳感器，用于從執行滑動操作的手指上讀取一系列表示指紋的局部指紋圖像，所述指紋讀取方法包括步驟圖象獲取處理，利用掃描類型指紋傳感器來連續獲取局部指紋圖像；重構處理，使得由所述圖象獲取處理獲取的局部指紋圖像和一已獲取的局部指紋圖像在對應部分中相互重疊，將合成的圖像存儲在存儲器中，并且進行監控從而判定一確定區域是否已經達到預定尺寸，該確定區域是該存儲不造成新的圖像變化的區域；特征提取處理，在所述重構處理中當確定區域達到預定尺寸時，使用確定區域中的圖像來產生指紋特征信息，并且在產生特征信息以后釋放相應于確定區域的存儲部分；和特征構造處理，用于根據其產生的順序連續記錄在所述特征提取處理中產生的特征信息，和當在所述特征提取處理中存儲部分被釋放時，利用相應于確定區域的存儲部分，在隨后的局部指紋圖像上運行所述重構處理。
2.根據權利要求1所述的指紋讀取方法， 其中在所述重構處理中，當新加入存儲器的局部指紋圖像的存儲位置在構成預定尺寸的存儲區域之外時，指紋讀取系統判斷確定區域已經達到預定尺寸。
3.根據權利要求1所述的指紋讀取方法，其中當在所述圖象獲取處理中獲取的局部指紋圖像被保存在所述重構處理中的存儲器中時，指紋讀取系統運行新的圖象獲取處理。
4.一種指紋讀取系統，包括一掃描類型指紋傳感器和一存儲器，該傳感器用于從執行滑動操作的手指上讀取一系列表示指紋的局部指紋圖像，該存儲器用于存儲傳感器讀取的局部指紋圖像，所述指紋讀取系統包括圖像獲取單元，用于使用掃描類型指紋傳感器來連續獲取局部指紋圖像；重構單元，由所述圖象獲取單元獲取的局部指紋圖像和一已獲取的局部指紋圖像在對應部分中相互重疊，將合成的圖像存儲在存儲器中，并且進行監控從而判定一確定區域是否已經達到預定尺寸，該確定區域是該存儲不造成新的圖像變化的區域；特征提取單元，在所述重構單元中當確定區域達到預定尺寸時，使用確定區域中的圖像來產生指紋特征信息，并且在產生特征信息以后釋放相應于確定區域的存儲部分；和特征構造單元，用于根據其產生的順序連續記錄由所述特征提取單元產生的特征信息，其中當所述特征提取單元已經釋放相應于確定區域的存儲部分時，所述重構單元在存儲部分中存儲隨后的局部指紋圖像。
5.根據權利要求4所述的指紋讀取系統，其中當新加入存儲器的局部指紋圖像的存儲位置在構成預定尺寸的存儲區域之外時，所述重構單元判斷確定區域已經達到預定尺寸。
6.根據權利要求4所述的指紋讀取系統，其中當獲取的局部指紋圖像被保存在存儲器中時，所述圖像獲取單元獲取新的局部指紋圖像。
7.根據權利要求4所述的指紋讀取系統，至少包括運行有關所述圖像獲取單元的算術運算處理的第一處理器，和能夠比所述第一處理器速度更快的執行算術運算處理并且運行有關所述特征提取單元的算術運算處理的第二處理器。
8.一種程序，用于使得一計算機作為根據權利要求4所述的指紋讀取系統。
全文摘要
一種用于從掃描類型指紋傳感器獲取指紋圖像的存儲器區域可以被節約。一種含有掃描類型指紋傳感器和用于存儲由傳感器讀取的局部指紋圖像的結構單元存儲器的指紋讀取系統，該系統包括使用掃描類型指紋傳感器從而連續獲取局部指紋圖像的圖像獲取單元，用于將一個獲取局部指紋圖像與一個已獲取局部指紋圖像重疊的重構單元，在存儲器中存儲合成的圖像，并且監控確定區域是否已經達到預定尺寸，當確定區域達到預定尺寸時，在重構單元使用確定區域中的圖像產生指紋特征信息的特征提取單元，并且在產生特征信息以后釋放相應于確定區域的存儲部分，以及用于根據其產生的順序連續記錄產生的特征信息的特征構造單元。當確定區域的存儲器部分被釋放時，通過利用存儲部分，重構單元執行隨后的重構處理。
文檔編號G06K9/00GK1684093SQ20051006499
公開日2005年10月19日 申請日期2005年4月13日 優先權日2004年4月13日
發明者高橋暢生 申請人:日本電氣英富醍株式會社