專利名稱：指紋核對設(shè)備和方法、記錄介質(zhì)和程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及指紋核對設(shè)備和方法、記錄介質(zhì)和程序，本發(fā)明尤其涉及用于降低要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量的指紋核對設(shè)備和方法、記錄介質(zhì)和程序。
背景技術(shù)：
用于讀取用戶的手指的指紋的、檢驗(yàn)指紋并驗(yàn)證用戶的指紋核對設(shè)備被應(yīng)用到各種裝置中。
作為用于讀取手指的指紋并登記指紋的技術(shù)的例子，例如有所謂細(xì)節(jié)方法和圖案匹配方法。
在細(xì)節(jié)方法中，在登記將要讀出的指紋期間，例如，指紋圖像首先進(jìn)行二值化處理并變細(xì)，并且從變細(xì)的圖像中提取諸如隆起線(ridge)終點(diǎn)和隆起線分叉之類的特征點(diǎn)。然后，沿特征點(diǎn)的細(xì)線跟蹤預(yù)定數(shù)量的像素，并且提取該跟蹤部分作為部分細(xì)線，并且該部分細(xì)線被轉(zhuǎn)換為一系列近似片段。關(guān)于預(yù)定數(shù)量的特征點(diǎn)重復(fù)該操作，以便提取由多個(gè)連續(xù)片段構(gòu)成的一系列片段。以這種方式，將指紋圖像轉(zhuǎn)換為片段序列，并且登記在每個(gè)片斷的對端上的點(diǎn)的坐標(biāo)和片段之一與接近的片段連接的每個(gè)位置的坐標(biāo)。此外，如果特征點(diǎn)是隆起線分叉，則對每三個(gè)分叉的細(xì)線重復(fù)相似的處理。此外，根據(jù)部分細(xì)線的種類和坐標(biāo)、變細(xì)的圖像和特征點(diǎn)，計(jì)算并登記如下隆起線的數(shù)目，所述隆起線與每個(gè)連接不同部分細(xì)線的對端(opposite end)的線相交(例如參見日本專利公開申請NO.1-50175(下面成為專利文檔1))。
此外，在通過細(xì)節(jié)方法進(jìn)行指紋的核對中，在指紋圖像被二值化并變細(xì)后，首先提取特征量。然后，從獲得的變細(xì)的圖像中提取與登記的部分細(xì)線之一的位置接近的細(xì)線，比較兩者的圖案，并且如果不匹配的程度等于或小于特定的閾值，確定二者是相同的。此外，對接受核對的圖像的特征點(diǎn)順序?qū)嵭性撔?zhǔn)，并且每當(dāng)發(fā)現(xiàn)匹配時(shí)，執(zhí)行二者的校準(zhǔn)。將其它部分細(xì)線移動(dòng)此時(shí)的移動(dòng)量，并且對每個(gè)細(xì)線執(zhí)行類似的比較。此外，從接受核對的變細(xì)圖像中計(jì)算相交隆起線的數(shù)量，并且將該數(shù)量與登記的相交隆起線的數(shù)量進(jìn)行比較，如果匹配率等于或高于預(yù)定值，則確定驗(yàn)證成功(例如，參見專利文檔1)。
此外，在圖案匹配方法中，存儲(chǔ)整個(gè)或部分水印圖像作為已登記模板。
然而，在圖案匹配方法中，由于存儲(chǔ)整個(gè)或部分指紋圖像作為已登記模板，所以已登記模板的尺寸很大，并且需要對應(yīng)于該大尺寸的存儲(chǔ)器容量，從而產(chǎn)生低吞吐量的問題。
此外，如果獲得的指紋圖像旋轉(zhuǎn)(例如，上下)，則很難核對指紋圖像，從而產(chǎn)生精確度不足的問題。
此外，除了指示位置、方向和單獨(dú)的特征點(diǎn)的種類(例如隆起線分叉和隆起線終點(diǎn))的信息外，細(xì)節(jié)方法(例如參照專利文檔1)使用指示特征點(diǎn)之間的隆起線數(shù)量的信息，以便根據(jù)特征點(diǎn)之間的隆起線增加驗(yàn)證精確度。換句話說，在該方法中，如果增加驗(yàn)證精確度，需要特定程度的模板尺寸。因此，細(xì)節(jié)方法仍然具有低吞吐量、大數(shù)據(jù)量和精確度不足的問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述情況做出本發(fā)明，并且希望它可以實(shí)現(xiàn)增加的吞吐量、降低的數(shù)據(jù)量以及增加的精確度。
根據(jù)本發(fā)明的第一信息處理設(shè)備特征在于，該裝置包括第一檢測裝置，用于從指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)中的任何一個(gè)的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算裝置，用于計(jì)算由第一產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)由第一計(jì)算裝置計(jì)算的三角形的面積和每一邊的長度。
也可以包括第二檢測裝置，用于檢測作為指紋圖像的中心的中心點(diǎn)；和排序裝置，用于根據(jù)由第二檢測單元檢測的中心點(diǎn)和多個(gè)第一特征點(diǎn)之間的距離排序第一特征點(diǎn)；其中第一產(chǎn)生裝置使用排序的第一特征點(diǎn)來產(chǎn)生連接相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形。
可以使第一檢測裝置還檢測作為隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之間的另一個(gè)的第二特征點(diǎn)，并且還包括第二計(jì)算裝置，用于計(jì)算第一點(diǎn)和作為與第一點(diǎn)最接近的第二特征點(diǎn)之一的第四點(diǎn)之間的距離和方向至少之一、第二點(diǎn)和與第二點(diǎn)最接近的第二特征點(diǎn)之一的第五點(diǎn)之間的距離和方向至少之一和第三點(diǎn)和與第三點(diǎn)最接近的第二特征點(diǎn)之一的第六點(diǎn)之間的距離和方向至少之一，并且構(gòu)成一個(gè)三角形的三個(gè)第一特征點(diǎn)分別是第一點(diǎn)、第二點(diǎn)和第三點(diǎn)；存儲(chǔ)裝置還存儲(chǔ)由第二計(jì)算裝置計(jì)算的第一點(diǎn)和第四點(diǎn)、第二點(diǎn)和第五點(diǎn)和第三點(diǎn)和第六點(diǎn)之間的距離和方向至少之一。
可以具有第二檢測裝置，用于檢測作為指紋圖像的中心的中心點(diǎn)；和排序裝置，用于根據(jù)由第二檢測裝置檢測的中心點(diǎn)和多個(gè)第一特征點(diǎn)中的每個(gè)之間的距離排序第二特征點(diǎn)；其中第二計(jì)算裝置通過使用排序的第二特征點(diǎn)計(jì)算第一點(diǎn)和第四點(diǎn)、第二點(diǎn)和第五點(diǎn)和第三點(diǎn)和第六點(diǎn)之間的距離和方向至少之一。
也可以具有第二檢測裝置，用于從接受核對的指紋圖像中檢測指紋的第一特征點(diǎn)；第二產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生連接了在接受核對的指紋圖像中的多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第二計(jì)算裝置，用于計(jì)算由第二產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和比較裝置，用于將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的三角形的面積和每一邊的長度與由第二計(jì)算裝置計(jì)算的、接受核對的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度進(jìn)行比較。
根據(jù)本發(fā)明的第一信息處理方法特征在于，該方法包括第一檢測步驟，從指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)中的任何一個(gè)的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算步驟，計(jì)算由第一產(chǎn)生步驟的處理產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和存儲(chǔ)控制步驟，控制由第一計(jì)算步驟的處理計(jì)算的三角形的面積和每一邊的長度的存儲(chǔ)。
記錄在記錄介質(zhì)上的第一程序特征在于，包括第一檢測步驟，從指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算步驟，計(jì)算由第一產(chǎn)生步驟的處理產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和存儲(chǔ)控制步驟，控制由第一計(jì)算步驟的處理計(jì)算的三角形的面積和每一邊的長度的存儲(chǔ)。
一種程序特征在于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行處理，該處理包括第一檢測步驟，從指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算步驟，計(jì)算由第一產(chǎn)生步驟的處理產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和存儲(chǔ)控制步驟，控制由第一計(jì)算步驟的處理計(jì)算的三角形的面積和每一邊的長度的存儲(chǔ)。
根據(jù)本發(fā)明的第二信息處理設(shè)備特征在于包括一個(gè)信息處理設(shè)備，該裝置特征在于包括第一檢測裝置，用于從接受核對的指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)中的任何一個(gè)的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算裝置，用于計(jì)算由第一產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和比較裝置，用于將由第一計(jì)算裝置計(jì)算的、接受核對的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度進(jìn)行比較。
可以使第一檢測裝置還檢測作為隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之間的另一個(gè)的第二特征點(diǎn)；并且還包括第二計(jì)算裝置，用于計(jì)算第一點(diǎn)和作為與第一點(diǎn)最接近的第二特征點(diǎn)之一的第四點(diǎn)之間的距離和方向至少之一、第二點(diǎn)和與第二點(diǎn)最接近的第二特征點(diǎn)之一的第五點(diǎn)之間的距離和方向至少之一和第三點(diǎn)和與第三點(diǎn)最接近的第二特征點(diǎn)之一的第六點(diǎn)之間的距離和方向至少之一，并且構(gòu)成一個(gè)三角形的三個(gè)第一特征點(diǎn)分別是第一點(diǎn)、第二點(diǎn)和第三點(diǎn)；并且比較裝置將由第一計(jì)算裝置和第二計(jì)算裝置計(jì)算的、接受核對的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度以及第四點(diǎn)相對于第一點(diǎn)、第五點(diǎn)相對于第二點(diǎn)和第六點(diǎn)相對于第三點(diǎn)的距離和方向至少之一與存儲(chǔ)的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度以及接受核對的指紋圖像的第四點(diǎn)相對于第一點(diǎn)、第五點(diǎn)相對于第二點(diǎn)和第六點(diǎn)相對于第三點(diǎn)的距離和方向至少之一進(jìn)行比較。
根據(jù)本發(fā)明的第二信息處理方法特征在于包括第一檢測步驟，從接受核對的指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算步驟，用于計(jì)算由第一產(chǎn)生步驟的處理產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和比較步驟，將由第一計(jì)算裝置計(jì)算的、接受核對的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度進(jìn)行比較。
根據(jù)本發(fā)明的記錄在記錄介質(zhì)中的第二程序特征在于包括第一檢測步驟，從接受核對的指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算步驟，用于計(jì)算由第一產(chǎn)生步驟的處理產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和比較步驟，將由第一計(jì)算裝置計(jì)算的、接受核對的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度進(jìn)行比較。
根據(jù)本發(fā)明記錄的第二程序特征在于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行第一檢測步驟，從接受核對的指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算步驟，用于計(jì)算由第一產(chǎn)生步驟的處理產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和比較步驟，將由第一計(jì)算裝置計(jì)算的、接受核對的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度進(jìn)行比較。
在本申請的第一發(fā)明中，從指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形，計(jì)算由所產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度，并且存儲(chǔ)三角形的每一邊的計(jì)算出的面積和長度。
在本申請的第二發(fā)明中，從指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形，計(jì)算由所產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度，并且將接受核對的指紋圖像的三角形的每一邊的計(jì)算出的面積和長度與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度進(jìn)行比較。


圖1是顯示應(yīng)用本發(fā)明的指紋核對設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的外貌的配置的透視圖；圖2是解釋其指紋需要讀取的手指按住指紋讀取傳感器的情況的平面圖；圖3是顯示指紋核對設(shè)備的配置的方框圖；圖4是顯示指紋讀取傳感器的理論配置的截面圖；圖5是顯示指紋讀取傳感器的內(nèi)部電路的配置的電路圖；圖6是解釋圖3的指紋登記裝置中的指紋登記處理的流程圖；
圖7是解釋圖3的指紋登記裝置中的指紋登記處理的流程圖；圖8是顯示根據(jù)圖6的步驟S3的圖像示例的視圖；圖9是顯示根據(jù)圖6的步驟S4的圖像示例的視圖；圖10是顯示根據(jù)圖6的步驟S5的圖像示例的視圖；圖11是顯示根據(jù)圖6的步驟S6的圖像示例的視圖；圖12是顯示根據(jù)圖6的步驟S7的圖像示例的視圖；圖13是顯示根據(jù)圖7的步驟S14的圖像示例的視圖；圖14是解釋圖3的指紋登記裝置中的指紋核對處理的流程圖；圖15是解釋圖3的指紋登記裝置中的指紋核對處理的流程圖；圖16是解釋圖3的指紋登記裝置中的指紋核對處理的流程圖；圖17是解釋圖3的指紋登記裝置中的指紋核對處理的流程圖；圖18是顯示根據(jù)圖14的步驟S104的圖像示例的視圖；圖19是顯示根據(jù)圖14的步驟S105的圖像示例的視圖；圖20是顯示根據(jù)圖14的步驟S106的圖像示例的視圖；圖21是顯示根據(jù)圖14的步驟S107的圖像示例的視圖；圖22是顯示根據(jù)圖14的步驟S104的另一圖像示例的視圖；圖23是顯示根據(jù)圖14的步驟S105的另一圖像示例的視圖；圖24是顯示根據(jù)圖14的步驟S106的另一圖像示例的視圖；以及圖25是顯示根據(jù)圖14的步驟S107的另一圖像示例的視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是顯示應(yīng)用本發(fā)明的指紋核對設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的外貌的配置的透視圖。
指紋核對設(shè)備1包括構(gòu)成裝置外殼的主體部件11，以及提供來關(guān)于主體部件11自由斷開/關(guān)閉并在關(guān)閉時(shí)物理地保護(hù)主體部件11的頂面的保護(hù)蓋12。在圖1中，指紋核對設(shè)備1的保護(hù)蓋12關(guān)于主體部件11處于斷開狀態(tài)。
在主體部件11頂面提供了指紋讀取傳感器21和用于指示指紋核對的結(jié)果的燈22和23。
指紋讀取傳感器21將按住以便與指紋讀取傳感器21接觸的手指的指紋作為圖像讀取。
在圖1所示的情況下，如圖2所示，當(dāng)具有需要讀取的指紋的手指41輕按指紋讀取傳感器21時(shí)，手指的指紋41被作為圖像讀取。
相互排他地開啟燈22和燈23，由此指示是否可以進(jìn)行指紋核對。每個(gè)燈22和燈23在其關(guān)閉時(shí)，指示手指41沒有與指紋讀取傳感器21接觸。
如圖2所示，指紋核對設(shè)備1經(jīng)由連接到端子42的電纜43向未示出的另一裝置提供用于指示指紋核對結(jié)果的數(shù)據(jù)。例如電纜43可以是基于USB(通用串行總線)標(biāo)準(zhǔn)的電纜。當(dāng)然電纜43的標(biāo)準(zhǔn)可以是諸如RS232C之類的另一標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)要攜帶指紋核對設(shè)備1時(shí)，關(guān)閉保護(hù)蓋12。因此保護(hù)主體部件11和用于指示的燈22和23、特別是指紋讀取傳感器21不受外部以及靜電施加的異常壓力。因此，防止指紋核對設(shè)備1受損或被破壞。
圖3是顯示指紋核對設(shè)備1的內(nèi)部配置的方框圖。
指紋讀取LSI(大規(guī)模集成電路)51從指紋讀取傳感器21提供的信號(hào)中產(chǎn)生指紋圖像，并且向CPU 52提供所產(chǎn)生的指紋圖像。
CPU 52控制整個(gè)指紋核對設(shè)備1的操作。CPU 52還登記從指紋讀取LSI5提供的指紋圖像，或者將指紋圖像與先前已登記的指紋匹配。
程序RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)/ROM(只讀存儲(chǔ)器)53包括RAM和ROM，并且存儲(chǔ)作為由CPU 52執(zhí)行的固件的指紋核對程序。程序RAM/ROM 53的ROM部分存儲(chǔ)基本上固定的程序和參數(shù)。程序RAM/ROM 53的RAM部分存儲(chǔ)根據(jù)指紋核對程序的執(zhí)行而變化的參數(shù)或數(shù)據(jù)。
在登記用戶指紋期間，閃速存儲(chǔ)器54存儲(chǔ)從用戶的指紋圖像中提取的、用于指示特征量的數(shù)據(jù)作為已登記模板。換句話說，在指紋登記期間，CPU 52將從指紋讀取LSI 51提供并從指紋圖像提取的已登記模板存儲(chǔ)在閃速存儲(chǔ)器54中。在指紋核對期間，CPU 52將從指紋讀取LSI51提供的指紋圖像與存儲(chǔ)在閃速存儲(chǔ)器54中的已登記模板相匹配。
USB控制器55根據(jù)USB標(biāo)準(zhǔn)將從CPU 52提供的指紋核對的結(jié)果輸出到經(jīng)由端子42連接的、未示出的外部裝置，并且獲得其指紋正在被讀取的用戶的ID(標(biāo)識(shí))，該ID從外部設(shè)備提供。USB控制器55將獲得的用戶ID提供到CPU 52。用戶ID作為已登記模板存儲(chǔ)在閃速存儲(chǔ)器54中。
指紋讀取LSI 51、閃速存儲(chǔ)器54、程序RAM/ROM 53、CPU 52和USB控制器55通過總線56相互連接。
驅(qū)動(dòng)器57按需連接到總線56。驅(qū)動(dòng)器57讀取記錄在根據(jù)需要加載的磁盤71、光盤72、磁光盤73或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器74上的數(shù)據(jù)或程序，并且經(jīng)由總線56向程序RAM/ROM 53提供讀取的數(shù)據(jù)或程序。
將在下面描述指紋讀取傳感器21。如上所述，指紋讀取傳感器21從與傳感器表面直接接觸的手指41讀取指紋圖像，并且可以使用索尼公司制作的XXA3271GE。
在指紋讀取傳感器21中，通過在金屬電極的上表面布置絕緣薄膜來形成傳感器表面。當(dāng)手指放置到指紋讀取傳感器21的傳感器表面上時(shí)，由三個(gè)結(jié)構(gòu)元件，即金屬電極、絕緣薄膜和手指41形成電容。在這種情況下，手指41用作電極。
從手指的指紋41的隆起線部分(電極)到指紋讀取傳感器21的金屬電極的距離小于從手指的指紋41的凹陷部分(電極)到指紋讀取傳感器21的金屬電極的距離。此外，由于手指的指紋41的隆起線部分與絕緣薄膜接觸，由絕緣薄膜的介電常數(shù)大致確定手指的指紋41的隆起線部分形成的電容。
另一方面，在手指的指紋41的凹陷部分中，在作為電極的手指41和絕緣薄膜之間插入了空氣層，由此手指的指紋41的凹陷部分形成的電容的電容量與手指的指紋41的隆起線部分形成的電容的電容量有很大的不同。
因此，指紋讀取傳感器21將存儲(chǔ)在由金屬電極、絕緣薄膜和手指的指紋41的隆起線部分形成的電容器中的電荷和存儲(chǔ)在由金屬電極、絕緣薄膜和手指的指紋41的凹陷部分形成的電容器中的電荷轉(zhuǎn)換為電壓，由此將指紋的不平坦作為電信號(hào)輸出。
圖4是顯示用于表示指紋讀取傳感器21的原理的配置的視圖。
如圖4所示，指紋讀取傳感器21具有這樣的配置其中在具有放置在其間的中間層薄膜102的硅(Si)基底101上以80μm的行距布置金屬電極103(采樣點(diǎn))，并且陣列的上表面覆蓋有絕緣薄膜(外衣)104。指紋讀取傳感器21檢測直接放置在絕緣薄膜104的上表面的手指的指紋41的不平坦。
換句話說，由于手指41是導(dǎo)體，當(dāng)手指41放置在絕緣薄膜104的上表面時(shí)，金屬電極103、絕緣薄膜104和手指41形成電容器106。因此，根據(jù)指紋的隆起線部分41A和凹陷部分41B的不平坦形成具有從手指41到金屬電極103的不同距離的電容器106，使得隆起線部分41A和凹陷部分41B的不平坦表現(xiàn)為電容器106的電容值之間的差異。
此外，指紋的隆起線部分41A與絕緣薄膜104接觸，由絕緣薄膜104的介電常數(shù)和絕緣薄膜的厚度確定由隆起線部分41A形成各個(gè)電容器106的電容值。另一方面，在指紋的凹陷部分41B中，除了絕緣薄膜104外，空氣層插入在作為電極的手指41和金屬電極103之間，由此通過絕緣薄膜104的介電常數(shù)和絕緣薄膜的厚度以及空氣的介電常數(shù)和厚度確定由凹陷部分41B形成各個(gè)電容器106的電容值。
換句話說，由手指的指紋41的凹陷部分41B形成的各個(gè)電容器106的電容值與由手指的指紋41的隆起線部分41A形成的各個(gè)電容器106的電容值有很大的不同。
因此，當(dāng)手指41與指紋讀取傳感器21的上表面(傳感器表面)接觸時(shí)，如果恒定電壓施加到金屬電極103，則存儲(chǔ)在手指41的隆起線部分41A的每個(gè)電容器106的電荷量與存儲(chǔ)在凹陷部分41B的每個(gè)電容器106的電荷量不同。指紋讀取傳感器21將存儲(chǔ)在各個(gè)電容器106中的電荷轉(zhuǎn)換為電壓，并且將指紋的不平坦作為電信號(hào)輸出。
將在下面描述將指紋的不平坦轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的指紋讀取傳感器21的操作。圖5是顯示指紋讀取傳感器21的內(nèi)部電路的電路圖。
指紋讀取傳感器21包括傳感器部件21A，用于根據(jù)指紋的不平坦檢測表示電容值的電荷；傳感放大器部件21B，用于轉(zhuǎn)換從傳感器部件21A輸出的電荷；和輸出部件21C，用于放大并輸出從傳感放大器部件21B輸出的電壓信號(hào)。
在指紋讀取傳感器21中，傳感放大器部件21B具有用于將電荷轉(zhuǎn)換為電壓的差分放大器121，并且輸出部件21C具有用于放大電壓信號(hào)的差分放大器122和用于調(diào)節(jié)輸出阻抗的差分放大器123。
此外，在圖5中，電容器Cs表示在手指41和金屬電極103之間形成的電容器106。在下面，電容器Cs的電容簡單表示為Cs。
傳感器部件21A的電容器Cp是等效于在金屬電極103和顯示器面板101之間形成的寄生電容。在下面，電容器Cp的電容簡單表示為Cp。傳感器部件21A的電容器Cs和電容器Cp串聯(lián)。在電容器Cs和電容器Cp之間的連接點(diǎn)上的電壓稱為Vcel。
傳感放大器部件21B的電容器Cp′是用于除去由于寄生電容產(chǎn)生的電容器Cp的電容。電容器Cp′的一個(gè)端子接地，而電容器Cp′的另一個(gè)端子通過開關(guān)Sw3連接到差分放大器121的反向輸入端上。在下面，電容器Cp′的電容簡單稱為Cp′。電容器Cp′的電容大致等于電容器Cp的電容。
傳感放大器部件21B的電容器Ch1的一個(gè)端子接地，而電容器Ch1的另一個(gè)端子經(jīng)由開關(guān)Sw5連接到差分放大器121的輸出端，并且還經(jīng)由開關(guān)Swe連接到差分放大器122的反向輸入端。輸出部件21C的電容器Ch2的一個(gè)端子接地，而電容器Ch2的另一個(gè)端子經(jīng)由開關(guān)Sw7連接到差分放大器122的輸出端，并且還連接到差分放大器123的非反向輸入端。傳感放大器部件21B的電容器Ch1和輸出部件21C的電容器Ch2是所謂用于保持電壓的保持電容器。
下面，電容器Ch1的電容稱為Ch1，而電容器Ch2的電容稱為Ch2。
此外，傳感放大器部件21B的電容器Cf1的一個(gè)端子連接到差分放大器121的反向輸入端上，電容器Cf1的另一個(gè)端子連接到差分放大器121的輸出端上。電容器Cf1的電容是用于確定差分放大器121的增益的反饋電容。
在下面，將電容器Cf1的電容簡單稱為Cf1。
輸出部件21C的電容器Cf2的一個(gè)端子連接到差分放大器122的非反向輸入端，而電容器Cf2的另一個(gè)端子連接到差分放大器122的輸出端。電容器Cf2的電容是用于確定差分放大器122的增益的反饋電容。在下面，將電容器Cf2的電容簡單稱為Cf2。
傳感放大器部件21B的開關(guān)Swr連接或斷開在電容器Cs和電容器Cp之間的連接點(diǎn)以及差分放大器121的非反向輸入端。傳感放大器部件21B的開關(guān)Swe連接或斷開電容器Ch1非接地的端子和差分放大器122的非反向輸入端。
在傳感放大器部件21B中，電壓VH施加到開關(guān)Sw1的一個(gè)端子上，而另一個(gè)端子連接到差分放大器121的非反向輸入端。電壓VM施加到開關(guān)Sw2的一個(gè)端子上，而另一個(gè)端子連接到差分放大器121的非反向輸入端。電壓VL施加到開關(guān)Sw11的一個(gè)端子上，而另一個(gè)端子連接到差分放大器121的非反向輸入端。
電壓VH高于電壓VM，并且電壓VM高于電壓VL。電壓VH和電壓VM之間的差異大約等于電壓VM和電壓VL之間的差異。
開關(guān)Sw3的一個(gè)端子連接到電容器Cp′的非接地端，而Sw3的另一個(gè)端子連接到差分放大器121的非反向輸入端。
開關(guān)Sw4的一個(gè)端子連接到電容器Cf1的一個(gè)端子，而Sw4的另一個(gè)端子連接到電容器Cf1的另一個(gè)端子。換句話說，開關(guān)Sw4與電容器Cf1并聯(lián)。
開關(guān)Sw5的一個(gè)端子連接到差分放大器121的輸出端，而Sw5的另一個(gè)端子連接到電容器Ch1的非接地端并經(jīng)由開關(guān)Swe連接到差分放大器122的非反向輸入端。
輸出部件21C的開關(guān)Sw6的一個(gè)端子連接到電容器Cf2的一個(gè)端子，而開關(guān)Sw6的另一個(gè)端子連接到電容器Cf2的另一個(gè)端子。換句話說，開關(guān)Sw6與電容器Cf2并聯(lián)。
輸出部件21C的開關(guān)Sw7的一個(gè)端子連接到差分放大器122的輸出端，而Sw7的另一個(gè)端子連接到電容器Ch2的非接地端并連接到差分放大器123的非反向輸入端。
電壓VOS施加到差分放大器122的非反向輸入端。
將在下面描述指紋讀取傳感器的內(nèi)部電路的操作。
當(dāng)開關(guān)Swr、開關(guān)Swe、開關(guān)Sw1、開關(guān)Sw7以及開關(guān)Sw11斷開，即截止時(shí)，開始指紋讀取傳感器21的操作。
(1)首先，在開關(guān)Swr、開關(guān)Swe、開關(guān)Sw1、開關(guān)Sw7以及開關(guān)Sw11處于其初始狀態(tài)，即截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，開關(guān)Sw1、開關(guān)Sw4和開關(guān)Swr閉合，即導(dǎo)通。因此，在電容器Cs和電容器Cp之間的連接點(diǎn)上的電壓Vcel被設(shè)置為VH。此時(shí)，存儲(chǔ)在每個(gè)電容器Cs和電容器Cp上的電荷成為(Cs+Cp)VH。
(2)接下來，開關(guān)Sw1和開關(guān)Swr截止。
(3)然后，開關(guān)Sw11和Sw3導(dǎo)通，使得在電容器Cp′和開關(guān)Sw3之間的連接點(diǎn)上的電壓Vdmy被設(shè)置為VL。此時(shí)，存儲(chǔ)在電容器Cp′的電荷變?yōu)镃p′VL。
(4)接下來，開關(guān)Sw3和開關(guān)Sw11截止。
(5)然后，開關(guān)Sw2導(dǎo)通，使得施加到差分放大器121的非反向輸入端的電壓Vs1被設(shè)置為VM。
(6)接下來，開關(guān)Sw4截止。
(7)然后，開關(guān)Swr、開關(guān)Sw3和開關(guān)Sw5導(dǎo)通。此時(shí)，電壓Vcel是VH，電壓Vdmy是VL，并且施加到差分放大器121的非反向輸入端的電壓Vs1為VM。因此，由表達(dá)式(1)表示的電荷在電容器Cs、電容器Cp和電容器Cp′之間移動(dòng)(Cs+Cp)(VH-VM)-Cp′(VM-VL)≈Cs(VH-VM)(1)
因此，由方程(2)表示差分放大器121的輸出電壓VsnsVsns＝VM-CS (VH-VM)/Cf1 (2)以這種方式，不必根據(jù)在金屬電極103和顯示器面板101之間形成的寄生電容Cp來確定傳感放大器部件21B的增益，由此可以提高動(dòng)態(tài)范圍。
然后，由表達(dá)式(2)建立的電壓Vsns施加到電容器Ch1上。
(8)接下來，開關(guān)Sw5截止。
(9)然后，開關(guān)Sw6截止，并且在電容器Cf2(在差分放大器122的非反向輸入端側(cè))的輸入側(cè)的電壓Voi被設(shè)置為VOS。
(10)接下來，開關(guān)Sw6截止。
(11)然后，開關(guān)Swe和開關(guān)Sw7導(dǎo)通，此時(shí)在電容器Ch1到電容器Cf2移動(dòng)的電荷是(VOS-Vsns)Ch1。因此，確定在電容器Cf2(在差分放大器122的輸出端側(cè))的輸出側(cè)的電壓Voo。
然后，該電壓Voo經(jīng)由作為緩沖放大器的差分放大器123輸出到輸出端Aout。
將參照流程圖6和7描述圖1所示的指紋核對設(shè)備1中的指紋登記處理。當(dāng)用戶輸入啟動(dòng)指紋登記處理的命令并且用戶的手指按在指紋讀取傳感器21上時(shí)，開始該處理。
在步驟S1中，指紋讀取傳感器21讀取與指紋讀取傳感器21接觸的手指的指紋圖像。然后，將對應(yīng)于讀取的指紋的信號(hào)提供到指紋讀取LSI 51上。
在步驟S2中，指紋讀取LSI 51從對應(yīng)于從指紋讀取傳感器21提供的指紋的信號(hào)產(chǎn)生指紋的圖像數(shù)據(jù)。
在步驟S3中，指紋讀取LSI 51將產(chǎn)生的指紋圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為256級(jí)灰度圖像數(shù)據(jù)，并且將經(jīng)轉(zhuǎn)換的256級(jí)灰度圖像數(shù)據(jù)提供到CPU 52。特別地，如圖8所示，獲得用于指示具有128像素×128像素的圖像200的數(shù)據(jù)。
在步驟S4中，CPU 52在經(jīng)轉(zhuǎn)換的灰度圖像數(shù)據(jù)上執(zhí)行諸如降噪和填補(bǔ)指紋隆起線上的小損傷之類的預(yù)處理。如圖9所示，獲得了噪聲降低的圖像作為預(yù)處理過的圖像。
在步驟S5中，CPU 52是用預(yù)定閾值二值化經(jīng)預(yù)處理的灰度圖像數(shù)據(jù)，并且將于處理的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二值化圖像數(shù)據(jù)。圖10顯示了二值化圖像。
在步驟S6中，CPU 52執(zhí)行變細(xì)處理。特別地，CPU 52執(zhí)行從通過步驟S5的處理獲得的二值化圖像數(shù)據(jù)中的值1表示的部分中提取其中每個(gè)具有等于一個(gè)像素的線寬的中心線的處理。因此，每個(gè)線寬等于一個(gè)像素并且保留了連接性，由此指紋隆起線的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)變得很容易在后續(xù)步驟中檢測。圖11示出了由步驟S6的變細(xì)處理變細(xì)的圖像。
在步驟S7中，CPU 52從變細(xì)的圖像中檢測最多10個(gè)隆起線分叉和最多10個(gè)隆起線終點(diǎn)。在圖12中示出了由步驟S7的處理檢測到的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)。在圖12中，實(shí)際上從由128像素×128像素表示的圖像200中的由96像素×96像素表示的圖像201中檢測到隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)。以這種方式，可以降低要提取的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)的數(shù)量。在圖12中，檢測到隆起線分叉P1到P8(8個(gè))，并且P1到P8的各個(gè)隆起線分叉的坐標(biāo)是P1(xp1，yp1)、P2(xp2，yp2)、P3(xp3，yp3)、P4(xp4，yp4)、P5(xp5，yp5)、P6(xp6，yp6)、P7(xp7，yp7)和P8(xp8，yp8)。此外，檢測到隆起線終點(diǎn)Q1到Q10(10個(gè))，并且Q1到Q10的各個(gè)隆起線終點(diǎn)的坐標(biāo)是Q1(xq1，yq1)、Q2(xq2，yq2)、Q3(xq3，yq3)、Q4(xq4，yq4)、Q5(xq5，yq5)、Q6(xq6，yq6)、Q7(xq7，yq7)、Q8(xq8，yq8)、Q9(xq9，yq9)和Q10(xq10，yq10)。
在本示例中，CPU 52檢測最多10個(gè)隆起線分叉和最多10個(gè)隆起線終點(diǎn)，但是該示例不是限制性的。例如，需要檢測的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)的每一個(gè)數(shù)量可以設(shè)置為事先預(yù)定的最大限度，或10個(gè)或更多。此外，CPU 52從由96像素×96像素表示的圖像201檢測隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)，但是該示例不是限制性的。例如也可以使用由112像素×112像素形成的圖像。
在步驟S8中，CPU 52使程序RAM/ROM 53的RAM部分來存儲(chǔ)檢測的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)(換句話說，Pi(xpi，ypi)(其中i＝1，2，…，8)和Qi(xqi，yqi)(其中i＝1，2，…，10))的坐標(biāo)。由于該存儲(chǔ)是暫時(shí)的，將坐標(biāo)存儲(chǔ)在程序RAM/ROM 53的RAM部分中(而不是在閃速存儲(chǔ)器54中)。
在步驟S9中，CPU 52檢測作為登記的圖像的中心的中心點(diǎn)C(in，jn)。特別地，如圖12所示，確定圖201的縱軸的中線與該圖像的橫軸的中線相交的點(diǎn)作為中心點(diǎn)。在該步驟中建立的中心不是指紋的中心而是登記的圖像的中心，以便可以快速并容易地得到中心。在該示例的情況下，由于圖像200由128像素×128像素表示，CPU 52檢測預(yù)設(shè)點(diǎn)(64，64)(或(63，63))作為中心點(diǎn)C。
在步驟S10中，CPU 52計(jì)算由步驟S9的處理得到的中心點(diǎn)C(in，jn)與由步驟S7的處理檢測到的多個(gè)隆起線分叉中的每一個(gè)隆起線分叉之間距離，其中中心點(diǎn)是登記的圖像的中心。在該示例的情況下，分別計(jì)算中心點(diǎn)C和隆起線分叉P1到P8之間的距離。如果計(jì)算中心點(diǎn)C和隆起線分叉P1之間的距離為Lp1，計(jì)算中心點(diǎn)C和隆起線分叉P2之間的距離為Lp2，計(jì)算中心點(diǎn)C和隆起線分叉P3之間的距離為Lp3。隨后，分別計(jì)算中心點(diǎn)C與P4、P5、…、P8之間的距離為Lp4、Lp5、…、Lp8。
在步驟S11中，CPU 52以升冪排序由步驟S 10的處理計(jì)算出的距離(中心點(diǎn)C與隆起線分叉P1到P8之間的距離)。在該示例的情況下，離中心的距離被排序?yàn)長p1＜Lp2＜Lp3＜Lp4＜Lp5＜Lp6＜Lp7＜Lp8。
在步驟S12中，CPU 52計(jì)算中心點(diǎn)C(in，jn)與由步驟S7的處理檢測到的多個(gè)隆起線終點(diǎn)中的每一個(gè)隆起線終點(diǎn)之間距離。在該示例的情況下，分別計(jì)算中心點(diǎn)C和隆起線終點(diǎn)Q1到Q10之間的距離。如果計(jì)算中心點(diǎn)C和隆起線終點(diǎn)Q1之間的距離為Lq1，計(jì)算中心點(diǎn)C和隆起線終點(diǎn)Q2之間的距離為Lq2，并且計(jì)算中心點(diǎn)C和隆起線終點(diǎn)Q3之間的距離為Lq3。隨后，分別計(jì)算中心點(diǎn)C與Q4、Q5、…、Q8之間的距離為Lq4、Lq5、…、Lq8。
在步驟S13中，CPU 52以升冪排序由步驟S12的處理計(jì)算出的距離(中心點(diǎn)C與隆起線終點(diǎn)Q1到Q10之間的距離)。在該示例的情況下，離中心的距離被排序?yàn)長q1＜Lq2＜Lq3＜Lq4＜Lq5＜Lq6＜Lq7＜Lq8＜Lq9＜Lq10。
在步驟S14中，CPU 52在與指紋的中心點(diǎn)C(in，jn)(中心點(diǎn)由步驟S9的處理得到)接近的隆起線分叉(在該示例的情況下，最多10個(gè)隆起線分叉)中產(chǎn)生每個(gè)連接相互最接近的三個(gè)點(diǎn)的所有三角形。如上所述，在該示例的情況下，CPU 52在與指紋的中心點(diǎn)接近的最多10個(gè)隆起線分叉中產(chǎn)生每個(gè)連接相互最接近的三個(gè)點(diǎn)的所有三角形。然而，該示例不是限制性的，并且可以根據(jù)步驟S7的處理檢測到的隆起線分叉的數(shù)量進(jìn)行修改。
特別地，如圖13所示，CPU 52通過連接與中心點(diǎn)C(in，jn)(選擇隆起線分叉P1是因?yàn)殡x中心點(diǎn)C的距離Lp1最短)最接近的隆起線分叉P1(xp1，yp1)和與隆起線分叉P1最接近的兩個(gè)隆起線分叉P2(xp2，yp2)和P3(xp3，yp3)產(chǎn)生三角形W1。
接下來，CPU 52通過連接與中心點(diǎn)C(in，jn)(選擇隆起線分叉P2是因?yàn)殡x中心點(diǎn)C的距離Lp2第二短)第二近(second closest)的隆起線分叉P2(xp2，yp2)和與隆起線分叉P2最接近的兩個(gè)隆起線分叉P1(xp1，yp1)和P3(xp3，yp3)產(chǎn)生三角形。在該示例的情況下，這個(gè)三角形與上述的三角形W1完全相同。在下面的描述中，如果產(chǎn)生完全相同的三角形，省略其描述。
通過順序重復(fù)該過程，還產(chǎn)生了連接與中心點(diǎn)C第三近的隆起線分叉P3和與隆起線分叉P3最接近的兩個(gè)隆起線分叉P2和P4的三角形W2、連接與中心點(diǎn)C第四近的隆起線分叉P4和與隆起線分叉P4最接近的兩個(gè)隆起線分叉P3和P7的三角形W3和連接與中心點(diǎn)C第五近的隆起線分叉P5和與隆起線分叉P5最接近的兩個(gè)隆起線分叉P6和P8的三角形W4，由此全部產(chǎn)生了四個(gè)三角形。(省略了根據(jù)與中心點(diǎn)C第六近的隆起線分叉P6、與中心點(diǎn)C第七近的隆起線分叉P7和與中心點(diǎn)C第八近的隆起線分叉P8分別產(chǎn)生的三角形的圖示，這是因?yàn)槊總€(gè)三角形與上述的三角形W1、W2、W3和W4中的任意一個(gè)重疊)。
通過以這種方式以離中心的距離增加的順序根據(jù)對應(yīng)的一個(gè)隆起線分叉和與對應(yīng)那個(gè)隆起線分叉最接近的兩個(gè)隆起線分叉產(chǎn)生三角形，可能出現(xiàn)這樣一種情況，例如，由完全相同的隆起線分叉形成第一三角形和第二三角形或第三三角形。這種事實(shí)表示以從中心距離最接近的隆起線分叉的順序，根據(jù)對應(yīng)的一個(gè)隆起線分叉和兩個(gè)與對應(yīng)的隆起線分叉最接近的隆起線分叉產(chǎn)生每個(gè)三角形。特別地，通過連接與中心點(diǎn)C(in，jn)最接近的隆起線分叉P1(xp1，yp1)和與隆起線分叉P1最接近的兩個(gè)隆起線分叉P2(xp2，yp2)和P3(xp3，yp3)產(chǎn)生的三角形W1和通過連接與中心點(diǎn)C(in，jn)第二近的隆起線分叉P2(xp2，yp2)和與隆起線分叉P2最接近的兩個(gè)隆起線分叉P1(xp1，yp1)和P3(xp3，yp3)產(chǎn)生的三角形每一個(gè)都與三角形W1完全相同，并且也可以產(chǎn)生這些三角形而不用省略。
在步驟S15中，CPU 52計(jì)算每個(gè)產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度。在該示例的情況下，產(chǎn)生的三角形的數(shù)量是4(三角形W1、W2、W3和W4)。(實(shí)際上，由于產(chǎn)生重疊的三角形，形成了4個(gè)或更多三角形，但是在該示例的情況下，不同的三角形的數(shù)量是4。)結(jié)果，計(jì)算四個(gè)三角形中的每一個(gè)三角形的面積和每一邊的長度。因此，對于三角形W1，計(jì)算三角形W1的面積S1、隆起線分叉P1和隆起線分叉P2之間的距離(該距離和其它相類似的距離在下面簡稱為P1P2等等)、P2P3距離和P3P1距離。對于三角形W2，計(jì)算三角形W2的面積S2、P2P3距離、P3P4距離和P4P2距離。對于三角形W3，計(jì)算三角形W3的面積S3、P3P4距離、P4P7距離和P7P3距離。對于三角形W4，計(jì)算三角形W4的面積S4、P5P6距離、P6P8距離和P8P5距離(每一邊的長度)。
在步驟S16中，CPU 52使閃速存儲(chǔ)器54存儲(chǔ)三角形的面積和每一邊的長度作為已登記模板。由于已登記模板是一組面積和邊的長度，因此已登記模板的數(shù)據(jù)量很小。
在步驟S17中，CPU 52計(jì)算與每個(gè)三角形的三點(diǎn)最接近的隆起線終點(diǎn)的位置。特別地，在圖13的情況下，由于構(gòu)成三角形W1的隆起線分叉是隆起線分叉P1、P2和P3，CPU 52檢測與隆起線分叉P1最接近的隆起線終點(diǎn)Q2(xq2，yq2)、與隆起線分叉P2最接近的隆起線終點(diǎn)Q1(xq1，yq1)和與隆起線分叉P3最接近的隆起線終點(diǎn)Q1(xq1，yq1)，并且計(jì)算它們的方向和距離(P1Q2的方向和距離、P2Q1的方向和距離和P3Q1的方向和距離)。在該示例的情況下，距離和位置是作為位置得到的，但是至少任何一個(gè)可以作為位置得到。當(dāng)重復(fù)該處理時(shí)，對于三角形W2得到P3Q1、P2Q1和P4Q7的方向和距離(下面也稱為位置)，對于三角形W3得到P3Q1、P4Q7和P7Q7的位置，并且對于三角形W4得到P5Q6、P6Q6和P8Q6的位置。
在步驟S18中，CPU 52將通過步驟S17的處理為每個(gè)三角形得到的隆起線終點(diǎn)的位置與對應(yīng)的一個(gè)三角形的面積和每一邊的長度關(guān)聯(lián)(通過步驟S16的處理存儲(chǔ)每個(gè)三角形的面積和每一邊的長度)，并且使閃速存儲(chǔ)器54存儲(chǔ)已登記模板的相關(guān)數(shù)據(jù)。在該示例的情況下，對于每個(gè)三角形W1、W2、W3和W4來說，存儲(chǔ)每一(三個(gè))邊的長度(例如，在W1的情況下，為P1P2長度、P2P3長度和P3P1長度)以及每個(gè)隆起線終點(diǎn)的位置(例如，在W1的情況下，為P1Q2長度、P2Q1長度和P3Q1長度)。在該示例的情況下，對于三角形W1得到P3Q1位置，對于三角形W2也得到P3Q1位置(得到對應(yīng)于相同隆起線分叉的相同隆起線終點(diǎn)的位置)，但是對于相同的點(diǎn)的位置也可以略去計(jì)算。
在步驟S19中，CPU 52經(jīng)由USB控制器55獲得其指紋正在被讀取的用戶的ID，該ID從未示出的外部裝置提供，并且將獲得的ID與存儲(chǔ)在閃速存儲(chǔ)器54中的已登記模板相關(guān)聯(lián)(通過步驟S16和S18的處理存儲(chǔ)在閃速存儲(chǔ)器54中的已登記模板)，并且使閃速存儲(chǔ)器54存儲(chǔ)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。
通過圖6和7的處理，CPU 52可以使閃速存儲(chǔ)器54與用戶ID一起存儲(chǔ)從指紋圖像提取的多個(gè)三角形中的每一個(gè)三角形的面積和每一邊的長度以及對應(yīng)于(最接近于)特定隆起線分叉(構(gòu)成三角形的隆起線分叉)的隆起線終點(diǎn)的位置(方向或距離)，從而作為指紋的特征。
此外，當(dāng)將要開始核對登記處理時(shí)，也可以預(yù)先執(zhí)行在步驟S19中存儲(chǔ)用戶ID的處理(在步驟S1之前)。
接下來，將參照流程圖14到17描述如圖2所示的指紋核對設(shè)備1中的指紋核對處理。圖6和7的指紋登記處理之后執(zhí)行這種處理，并且當(dāng)用戶的手指按在指紋讀取傳感器21上時(shí)開始。由于步驟S101到S111的處理與上述圖6的步驟S1到S13大致相同，現(xiàn)在簡要描述步驟S101到S111。
在步驟S101中，指紋讀取傳感器21讀取按在指紋讀取傳感器21上與其接觸的手指指紋圖像，并且將對應(yīng)于指紋的讀取圖像的信號(hào)提供到指紋讀取LSI 51。
在步驟S102中，指紋讀取LSI 51根據(jù)對應(yīng)于從指紋讀取傳感器21提供的指紋的信號(hào)中產(chǎn)生指紋的圖像數(shù)據(jù)。
在步驟S103，指紋讀取LSI 51將產(chǎn)生的指紋圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為256級(jí)灰度圖像數(shù)據(jù)，并且將經(jīng)轉(zhuǎn)換的256灰度圖像數(shù)據(jù)提供到CPU 52。
在步驟S104，CPU 52對經(jīng)轉(zhuǎn)換的灰度圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行諸如降噪和填充指紋隆起線中的小損傷之類的處理。特別地，產(chǎn)生用于指示在圖18中所示的具有128像素×128像素的圖像300的數(shù)據(jù)。圖像301是具有96像素×96像素的圖像。與圖9的灰度圖像200相比，圖18顯示的灰度圖像的指紋的位置偏向右上。
在步驟S105中，CPU 52使用預(yù)定閾值二值化經(jīng)預(yù)處理的灰度圖像數(shù)據(jù)，并且將經(jīng)預(yù)處理的灰度圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二值化數(shù)據(jù)。圖19示出二值化數(shù)據(jù)。
在步驟S106中，CPU 52執(zhí)行變細(xì)處理，由此將二值化圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖20所示的圖像。
在步驟S107中，CPU 52從變細(xì)的圖像中檢測最多10個(gè)隆起線分叉和最多10個(gè)隆起線終點(diǎn)。在圖21中顯示了通過該處理檢測到的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)。實(shí)際上，從由圖21中的128像素×128像素表示的圖像300中、由96像素×96像素表示的圖像301中檢測到隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)。在圖21中，檢測隆起線分叉pb1到pb7(7個(gè))，并檢測隆起線終點(diǎn)Qb1到Qb10(10個(gè))。
此外，在該示例的情況下，CPU 52檢測最多10個(gè)隆起線分叉和最多10個(gè)隆起線終點(diǎn)，但是與上述的圖6和圖7相同，該示例不是限制性的。例如，需要檢測的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)的數(shù)量都可以被設(shè)置為預(yù)先確定的最大限制，或設(shè)置為10或更多。此外，CPU 52從由96像素×96像素表示的圖像301中檢測隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)，但是該例子不是限制性的。例如，也可以使用由112像素×112像素表示的圖像。
當(dāng)圖13與圖21比較時(shí)，圖13的隆起線分叉P1對應(yīng)于圖21的隆起線分叉Pb1，隆起線分叉P2對應(yīng)于隆起線分叉Pb2，隆起線分叉P3對應(yīng)于隆起線分叉Pb5，隆起線分叉P4對應(yīng)于隆起線分叉Pb7，隆起線分叉P5對應(yīng)于隆起線分叉Pb3，隆起線分叉P6對應(yīng)于隆起線分叉Pb3，而隆起線分叉P8對應(yīng)于隆起線分叉Pb6。換句話說，圖13和圖12關(guān)于讀取的圖像的位置不同(每次用戶放置指紋的位置不同)，使得在圖21中沒有檢測到在圖13中檢測的隆起線分叉P7。此外，隆起線分叉Pbi的坐標(biāo)是隆起線分叉Pbi(xpbi，ypbi)(其中i＝1，2，…，7)，而隆起線終點(diǎn)Qbi的坐標(biāo)是隆起線終點(diǎn)Qbi(xqbi，yqbi)(其中i＝1，2，…，10)。
在步驟S108中，CPU 52使程序RAM/ROM 53的RAM部分存儲(chǔ)檢測到的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)(換句話說，Pbi(xpbi，ypbi)(其中i＝1，2，…，7)和Qbi(xqbi，yqbi)(其中i＝1，2，…，10))的坐標(biāo)(x，y)。由于該存儲(chǔ)是臨時(shí)的，這些坐標(biāo)存儲(chǔ)在程序RAM/ROM 53的RAM部分中(而不是在閃速存儲(chǔ)器54中)。
在步驟S109，CPU 52檢測指紋圖像的中心點(diǎn)C(in，jn)。由于圖像300由128像素×128像素表示，與上述圖6的步驟S9的情況相同，CPU 52可以檢測預(yù)設(shè)點(diǎn)(64，64)(或(63，63))作為中心點(diǎn)。
在步驟S110中，CPU 52計(jì)算在通過步驟S9的處理得到的指紋圖像的中心點(diǎn)Cb(in，jn)和通過步驟S107的處理檢測到的多個(gè)隆起線分叉中的每一個(gè)之間的距離。在該示例的情況下，分別計(jì)算在中心點(diǎn)和隆起線分叉Pb1到Pb7之間的距離。如果在中心點(diǎn)Cb和隆起線分叉Pb1之間的距離被計(jì)算為Lpb1，則中心點(diǎn)Cb和隆起線分叉Pb2之間的距離被計(jì)算為Lpb2，中心點(diǎn)Cb和隆起線分叉Pb3之間的距離被計(jì)算為Lpb3。順序地，中心點(diǎn)Cb和Pb4、Pb5、…、Pb7之間的相應(yīng)距離依次被計(jì)算為Lpb4、Lpb5、…、Lpb7。
在步驟S11中，CPU 52以升冪排序由步驟S110的處理計(jì)算出的距離(中心點(diǎn)Cb和各個(gè)隆起線分叉Pb1到Pb7之間的距離)。在該示例的情況下，離中心點(diǎn)的距離被排序?yàn)長pb1＜Lpb2＜Lpb3＜Lpb4＜Lpb5＜Lpb6＜Lpb7。
在步驟S112中，CPU 52計(jì)算在中心點(diǎn)Cb(in，jn)和步驟S107的處理檢測到的多個(gè)隆起線終點(diǎn)中的每一個(gè)之間的距離。在該示例的情況下，分別計(jì)算在中心點(diǎn)和隆起線分叉Qb1到Qb10之間的距離。如果中心點(diǎn)Cb和隆起線分叉Qb1之間的距離被計(jì)算為Lqb1，則中心點(diǎn)Cb和隆起線分叉Qb2之間的距離被計(jì)算為Lqb2，中心點(diǎn)Cb和隆起線分叉Qb3之間的距離被計(jì)算為Lqb3。順序地，中心點(diǎn)Cb和Qb4、Qb5、…、Qb7之間的相應(yīng)距離被依次計(jì)算為Lqb4、Lqb5、…、Lqb10。
在步驟S113中，CPU 52以升冪排序由步驟S12的處理計(jì)算出的距離(中心點(diǎn)C和各個(gè)隆起線終點(diǎn)Q1到Q8之間的距離)。在該示例的情況下，離中心點(diǎn)的距離被排序?yàn)長qb1＜Lqb2＜Lqb3＜Lqb4＜Lqb5＜Lqb6＜Lqb7＜Lqb8＜Lqb9＜Lqb10。
在步驟S114中，CPU 52檢測與指紋的中心點(diǎn)Cb(in，jn)(由步驟S 109的處理得到的中心點(diǎn))最接近的隆起線分叉和與該隆起線分叉最接近的兩個(gè)隆起線分叉，并且產(chǎn)生連接這三個(gè)點(diǎn)的三角形。特別地，在圖21所示的該示例的情況下，CPU 52產(chǎn)生連接與中心點(diǎn)Cb最接近的隆起線分叉Pb1、與隆起線分叉Pb1最接近的隆起線分叉Pb2和隆起線分叉Pb5的三角形Wb1。換句話說，CPU 52通過連接下面的三個(gè)點(diǎn)，即與中心點(diǎn)Cb(in，jn)最接近的隆起線分叉Pb1(xpb1，ypb1)和兩個(gè)與隆起線分叉Pb1最接近的隆起線分叉Pb2(xpb2，ypb2)和Pb3(xpb3，ypb3)，來產(chǎn)生三角形Wb1，其中選擇隆起線分叉Pb1是因?yàn)槠渑c中心點(diǎn)距離最小。
此外，在圖21所示的示例的情況下，三角形W1對應(yīng)于三角形Wb1，三角形W2對應(yīng)于三角形Wb3(在該流程圖中沒有產(chǎn)生三角形Wb3，而是當(dāng)所有三角形產(chǎn)生時(shí)，產(chǎn)生三角形Wb3)，并且三角形W4對應(yīng)于將在下面描述的三角形Wb2。換句話說，在圖21中沒有產(chǎn)生圖13的三角形W3。
在步驟S115中，CPU 52計(jì)算由步驟S114的處理產(chǎn)生的三角形Wb1面積sb1(三角形Wb1由隆起線分叉Pb1、Pb2和Pb5構(gòu)成)。
在步驟S116中，CPU 52使閃速存儲(chǔ)器54存儲(chǔ)在閃速存儲(chǔ)器54中存儲(chǔ)的已登記模板。
在步驟S117中，CPU 52確定以已登記模板(指紋登記處理)(圖6和7的處理)存儲(chǔ)在閃速存儲(chǔ)器54中的已登記模板是否包含具有與步驟S115中計(jì)算出的三角形Wb1的面積sb1匹配的面積的已登記模板。由于通過周圍環(huán)境、物力條件等等的影響產(chǎn)生某種程度上的指紋變形，CPU 52設(shè)置可允許的范圍，并且即使CPU 52沒有得到完全的匹配但是得到在可允許范圍內(nèi)的值(換句話說，小于匹配閾值)，CPU 52也確定該值是匹配的。在該示例的情況下，圖21的三角形Wb1對應(yīng)于由圖7中的步驟S15的處理得到的圖13的三角形W1，由此CPU 52確定該面積Sb1是關(guān)于面積S1的匹配。
如果CPU 52在步驟S117中確定三角形Wb1的面積Sb1的匹配(在已登記模板中含有具有與面積Sb1匹配的面積的三角形)，CPU 52在步驟S118計(jì)算三角形Wb1的每一邊的長度。特別地，計(jì)算Pb1Pb2的長度、Pb2Pb5的長度和Pb5Pb1的長度。同時(shí)，這些長度也可以像面積一樣在步驟S114進(jìn)行計(jì)算。
在步驟S119中，CPU 52確定通過步驟S117的處理確定來匹配的、構(gòu)成登記在已登記模板(在該示例的情況下，三角形W1)中的三角形的三個(gè)邊的長度，與通過步驟S118的處理計(jì)算的三個(gè)邊的長度是否匹配(在該示例的情況下，三角形Wb1的三邊的長度)。在該示例的情況下，CPU 52確定對應(yīng)于三角形W1(在圖7中的步驟S16的處理存儲(chǔ)的邊長)的P1P2的長度、P2P3的長度和P3P1的長度是否分別與通過步驟S118的處理計(jì)算的三邊的Pb1Pb2的長度、Pb2Pb5的長度和Pb5Pb1的長度匹配。當(dāng)然，CPU 52設(shè)置可允許的范圍，并且即使CPU 52沒有得到完全的匹配但是得到在可允許范圍內(nèi)的值(換句話說，小于匹配閾值)，CPU 52也確定該值是匹配的。在該示例的情況下，由于構(gòu)成三角形W1的隆起線分叉P1、P2和P3分別對應(yīng)于構(gòu)成三角形Wb1的隆起線分叉Pb1、Pb2和Pb3，CPU 52確定隆起線分叉P1、P2和P3分別與隆起線分叉Pb1、Pb2和Pb3匹配。
如果在步驟S119確定三角形三邊的每一邊的長度匹配，在步驟S120，CPU 52搜索構(gòu)成三角形(在該示例的情況下，通過步驟S114的處理產(chǎn)生三角形Wb1)的三個(gè)隆起線分叉(在該示例的情況下，隆起線分叉Pb1、隆起線分叉Pb2和隆起線分叉Pb5)最接近的隆起線終點(diǎn)。在該示例的情況下，搜索與隆起線分叉Pb1最接近的隆起線終點(diǎn)Qb3(xqb3，yqb3)、與隆起線分叉Pb2最接近的隆起線終點(diǎn)Qb7(xqb7，yqb7)和與隆起線分叉Pb5最接近的隆起線終點(diǎn)Qb7(xqb7，yqb7)。
在步驟S121中，CPU 52計(jì)算通過步驟S120的處理搜索的各個(gè)隆起線終點(diǎn)的位置。特別地，計(jì)算Pb1Qb3的位置、Pb2Qb7的位置和Pb5Qb7的位置。
可以在步驟S115中的面積計(jì)算期間集中地執(zhí)行在步驟S118中的邊長計(jì)算和在步驟S120和S121中的隆起線終點(diǎn)的搜索和計(jì)算。然而，如果面積不匹配，后續(xù)的兩個(gè)計(jì)算變?yōu)椴槐匾模绻呴L不匹配，則隆起線終點(diǎn)的搜索和計(jì)算變?yōu)椴槐匾?。因此，通過每當(dāng)做出關(guān)于先前條件的判決時(shí)依次執(zhí)行計(jì)算，可以降低計(jì)算量，結(jié)果是可以獲得快速的判決。
在步驟S122中，CPU 52將構(gòu)成在步驟S117的處理中被確定為是一個(gè)匹配的三角形的三個(gè)隆起線分叉和與各個(gè)隆起線分叉最接近的隆起線終點(diǎn)之間的各個(gè)位置，與由步驟S121的處理計(jì)算的Pb1Qb3的位置、Pb2Qb7的位置和Pb5Qb7的位置進(jìn)行比較。在該示例的情況下，構(gòu)成三角形W1的三個(gè)隆起線分叉P1、P2和P3之間的位置，即通過圖7的步驟S18的處理存儲(chǔ)的P1Q2位置、P2Q1位置和P3Q1位置分別與通過步驟S121的處理計(jì)算的Pb1Qb3的位置、Pb2Qb7的位置和Pb5Qb7的位置進(jìn)行比較。
在步驟S123中，CPU 52確定構(gòu)成在步驟S122的處理中相互比較的三角形之一的三個(gè)點(diǎn)和與相應(yīng)的三個(gè)點(diǎn)最接近的隆起線終點(diǎn)之間的位置是否與構(gòu)成另一個(gè)三角形的三個(gè)點(diǎn)和與相應(yīng)的三個(gè)點(diǎn)最接近的隆起線終點(diǎn)之間的位置匹配。在該示例的情況下，CPU 52確定P1Q2的位置、P2Q1的位置和P3Q1的位置是否分別與Pb1Qb3的位置、Pb2Qb7的位置和Pb5Qb7的位置匹配。由于從三角形Wb1中得到的Pb1Qb3、Pb2Qb7和Pb5Qb7分別對應(yīng)于從三角形W1得到的P1Q2、P2Q1和P3Q1，因此確定得到了匹配。當(dāng)然，確定在預(yù)定范圍內(nèi)的差錯(cuò)(即，小于匹配閾值)為匹配。如果確定得到了匹配，處理前進(jìn)到步驟S124并且CPU 52給計(jì)數(shù)器遞增1(計(jì)數(shù)器按1遞增)。在該示例的情況下，計(jì)數(shù)器的值(其初始值為0)設(shè)置為1。
在步驟S125中，CPU 52確定計(jì)數(shù)器的值是否為2。當(dāng)對所產(chǎn)生的一個(gè)三角形的面積和每一邊的長度以及隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之間的位置得到匹配時(shí)，計(jì)數(shù)器的值增加。在該示例的情況下，由于計(jì)數(shù)器的值被設(shè)置為1(對于一個(gè)三角形驗(yàn)證成功)，CPU 52在步驟S126確定是否可以產(chǎn)生下一個(gè)三角形。換句話說，確定是否可以產(chǎn)生與迄今為止產(chǎn)生的三角形不同的、通過連接與中心點(diǎn)C第二近的隆起線分叉和兩個(gè)與該隆起線分叉最接近的隆起線分叉產(chǎn)生的三角形。在該示例的情況下，與中心點(diǎn)Cb第二近的隆起線分叉(隆起線分叉P1的下一個(gè)隆起線分叉)是P2，并且要從隆起線分叉P2產(chǎn)生的三角形與三角形Wb1相同，因此不能產(chǎn)生新的三角形。然而，通過使用離中心點(diǎn)Cb第三近的隆起線分叉P3可以產(chǎn)生三角形Wb2，因此被確定為可以產(chǎn)生下一個(gè)三角形。
如果在步驟S126確定可以產(chǎn)生下一個(gè)三角形，CPU 52前進(jìn)到步驟S127并且產(chǎn)生下一個(gè)三角形。換句話說，與圖6的步驟S14的處理的情況相同，由于通過步驟S107從圖21中檢測到隆起線分叉Pb1到Pb7和隆起線終點(diǎn)Qb1到Qb10，CPU 52產(chǎn)生連接了與中心點(diǎn)Cb第三近的隆起線分叉Pb3和與隆起線分叉Pb3最接近的兩個(gè)隆起線分叉Pb4和Pb6。如上所述，在步驟S126的處理中，還產(chǎn)生包括與中心點(diǎn)Cb第二近的隆起線分叉Pb2的三角形，但是由于隆起線分叉Pb2和與隆起線分叉Pb2最接近的兩個(gè)隆起線分叉是Pb1和Pb5，所以該三角形與三角形Wb1相同。因此，接下來產(chǎn)生包括與中心點(diǎn)Cb第三近的隆起線分叉Pb3的三角形。
接下來，處理返回至步驟S115并且CPU 52計(jì)算由步驟S127的處理產(chǎn)生的三角形的面積(在該示例的情況下，Wb2)。接下來，重復(fù)相同的處理，并且在該示例的情況下，由于三角形Wb2對應(yīng)于在已登記模板中登記的、圖13的三角形W4，因此被確定為在每個(gè)步驟S117、S119和S123中回答是(得到匹配)。
因此，在步驟S124中，給計(jì)數(shù)器遞增1。在該示例的情況下，計(jì)數(shù)器的值設(shè)置為2。
在步驟S125中，CPU 52確定計(jì)數(shù)器的值是否為2。在該示例的情況下，確定計(jì)數(shù)器的值為2(由于三角形Wb1與三角形W1匹配，并且三角形Wb2與三角形W4匹配)。計(jì)數(shù)器的值為2的事實(shí)表明每個(gè)三角形的面積和每一邊的長度以及隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)完全與關(guān)于從指紋圖像的隆起線分叉產(chǎn)生的兩個(gè)不同三角形的、那些已登記模板匹配。如果確定計(jì)數(shù)器的值是2，則CPU 52前進(jìn)到步驟S129并且輸出用于指示驗(yàn)證成功的信號(hào)(換句話說，登記的用戶和正在被核對的用戶相互匹配)，并且結(jié)束處理。由主體部件11的燈22和燈23指示該核對的結(jié)果。
如果在步驟S117確定面積不匹配，如果在步驟S119確定長度不匹配，如果在步驟123確定隆起線終點(diǎn)的位置不匹配，或者如果在步驟125確定計(jì)數(shù)器的值不為2(換句話說，如果確定從一個(gè)三角形面積、三角形的每一邊的長度和三角形的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之間的位置中沒有得到關(guān)于至少一個(gè)元素的匹配)，CPU 52前進(jìn)到步驟S126并且確定是否可以產(chǎn)生下一個(gè)三角形。不能產(chǎn)生下一個(gè)三角形的事實(shí)表明由步驟S107檢測的所有的隆起線分叉Pb1到Pb7都已經(jīng)用于產(chǎn)生與過去產(chǎn)生的任何三角形重疊的三角形。如果確定不能產(chǎn)生下一個(gè)三角形，則CPU 52前進(jìn)到步驟S128并且輸出用于表示驗(yàn)證失敗的信號(hào)(換句話說，登記的用戶和正在被核對的用戶相互不匹配)，并且結(jié)束處理，該核對的結(jié)果由主體部件11的燈22和燈23表示。
通過圖14到17的處理，可以根據(jù)從隆起線分叉建立的三角形的面積、每個(gè)三角形的三邊中每一邊的長度和與相應(yīng)三個(gè)隆起線分叉最接近的隆起線終點(diǎn)的位置執(zhí)行指紋核對。此外，通過得到獲得的指紋圖像的中心并順序地從與中心最接近的隆起線分叉產(chǎn)生三角形，可以快速搜索匹配的已登記模板。
當(dāng)用戶將手指放置在指紋讀取傳感器21上時(shí)，用戶需要將手指的中心與指紋讀取傳感器21的中心匹配。由于手指的方向每次都有變化，所以存在離中心更遠(yuǎn)的位置上的圖像成為與登記的圖像更為不同的圖像的高概率。因此，在匹配的圖像的情況下，通過以離中心的順序做出判決可以快速獲得用于指示匹配的判決結(jié)果。
在不同的三角形的情況下，它們的面積相互匹配的概率比它們的邊的長度和它們的隆起線終點(diǎn)的位置相互匹配的概率要低。因此，通過預(yù)先針對面積做出判決，可以降低不必要的判決的數(shù)量，并且實(shí)現(xiàn)快速判決。
為什么當(dāng)兩個(gè)三角形的所有元素相互匹配(在步驟S125當(dāng)判決結(jié)果為是)時(shí)假設(shè)驗(yàn)證成功(當(dāng)所有的三角形相互匹配時(shí)不假設(shè)驗(yàn)證成功)的原因在于，按在指紋讀取傳感器21并通過其獲得的指紋圖像經(jīng)歷最大大約3mm的偏差(每次放置手指時(shí)指紋圖像很容易改變)。換句話說，原因是當(dāng)指紋圖像經(jīng)歷偏差時(shí)，產(chǎn)生部分不同的三角形(例如，在圖21的該示例的情況下，沒有產(chǎn)生對應(yīng)于圖13的三角形W3的三角形)。
例如，如果在圖14的步驟S104的處理中獲得的經(jīng)預(yù)處理的灰度圖像是如圖22所示的圖像(當(dāng)然，該圖像是從相同手指獲得的圖像)，與圖9(通過圖6的步驟S4的處理獲得的經(jīng)預(yù)處理的圖像)的已登記的圖像相比，該圖像大大偏向左下方。
圖22所示的灰度圖像通過二值化處理被轉(zhuǎn)換為如圖23所示的圖像(步驟S105的處理)，并且通過變細(xì)處理(步驟S106的處理)轉(zhuǎn)換為如圖24所示的圖像。然后，通過檢測隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)(步驟S107)，變細(xì)的圖像成為圖25所示的圖像。在圖25中，與圖21情況相似，將隆起線分叉分別設(shè)置為Pb1到Pb7(在圖25所示的示例的情況下，僅檢測到7個(gè)隆起線分叉)，并且隆起線終點(diǎn)分別被設(shè)置為Qb1到Qb10，而中心點(diǎn)設(shè)置位Cb。
當(dāng)比較圖13和25時(shí)，圖13的隆起線分叉P1對應(yīng)于圖25的隆起線分叉Pb3，隆起線分叉P2對應(yīng)于隆起線分叉Pb2，隆起線分叉P3對應(yīng)于隆起線分叉Pb1，隆起線分叉P4對應(yīng)于隆起線分叉Pb6，并且隆起線分叉P7對應(yīng)于隆起線分叉Pb5。換句話說，圖13和25不同之處在于獲得的圖像的位置，從而在圖25中沒有檢測到在圖13中檢測到的隆起線分叉P5、隆起線分叉P6和隆起線分叉P8。替代地，在圖25中，在圖25中檢測到在圖13中所沒有檢測到的隆起線分叉Pb4和隆起線分叉Pb7。
在得到記錄介質(zhì)接口的中心點(diǎn)Cb(在步驟S109的處理之后)，或在預(yù)先讀取了預(yù)設(shè)的中心點(diǎn)Cb之后，CPU 52以升冪排序中心點(diǎn)Cb和隆起線分叉Pb1到Pb7之間的距離(步驟S111)，并且還以升冪排序中心點(diǎn)Cb和隆起線終點(diǎn)Qb1到Qb10之間的距離(步驟S113)，并且產(chǎn)生三角形(步驟S114的處理)。在圖25所示的示例情況下，在步驟S114或步驟S127依次產(chǎn)生兩個(gè)三角形(三角形Wb1和三角形Wb2)。在圖25的示例的情況下，如果產(chǎn)生了可以產(chǎn)生的所有三角形，以下面的順序產(chǎn)生五個(gè)三角形(當(dāng)然，還產(chǎn)生與相應(yīng)的五個(gè)三角形重疊的五個(gè)三角形)連接三個(gè)點(diǎn)，即隆起線分叉Pb1、隆起線分叉Pb2和隆起線分叉Pb6的三角形Wb1；連接三個(gè)點(diǎn)，即隆起線分叉Pb2、隆起線分叉Pb1和隆起線分叉Pb3的三角形Wb2；連接三個(gè)點(diǎn)，即隆起線分叉Pb4、隆起線分叉Pb5和隆起線分叉Pb7的三角形Wb3；連接三個(gè)點(diǎn)，即隆起線分叉Pb6、隆起線分叉Pb1和隆起線分叉Pb5的三角形Wb4；和連接三個(gè)點(diǎn)，即隆起線分叉Pb7、隆起線分叉Pb5和隆起線分叉Pb6的三角形Wb5。換句話說，沒有從圖13所示的指紋圖像中產(chǎn)生對應(yīng)于圖21的三角形Wb3和三角形Wb5的三角形(換句話說，由于對應(yīng)的三角形沒有登記在已登記模板中，因此被確定為沒有得到關(guān)于三角形Wb3或Wb5的匹配)。
結(jié)果，如圖14到20所示，在不是所有三角形而是多個(gè)三角形的兩個(gè)三角形的情況下，通過采用確定驗(yàn)證成功的處理實(shí)現(xiàn)精確核對。相反，如果三角形的數(shù)量為1，則存在第三者的手指被誤驗(yàn)證通過的高風(fēng)險(xiǎn)。
雖然已登記的指紋是經(jīng)認(rèn)可的人的指紋，但是經(jīng)認(rèn)可的人沒有被正確核對的比率稱為FRR(錯(cuò)誤拒絕率)，而其中已登記的指紋是任意非經(jīng)認(rèn)可的人的指紋，而非經(jīng)認(rèn)可的人被誤核對的比率稱為FAR(錯(cuò)誤接受率)。具有高FAR的指紋核對設(shè)備是允許非經(jīng)認(rèn)可的人成為經(jīng)認(rèn)可的人的假冒者的、具有低安全質(zhì)量的指紋核對設(shè)備。
通過增加匹配閾值(通過提高可以被看作是匹配的差錯(cuò)的范圍，或者通過提高匹配三角形的數(shù)量的參考值(兩個(gè)))可以降低FAR。然而，在這種情況下，核對成功還是失敗受核對環(huán)境的變化(例如，進(jìn)入到獲得的指紋圖像的噪聲)影響很大，并且存在更多經(jīng)認(rèn)可的人不被核對的情況(換句話說，F(xiàn)RR變得較高)，對于用戶非常不方便。為此，匹配閾值需要被設(shè)置為保持FRR和FAR平衡的值。
在上述的處理中，通過檢測指紋圖像的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)執(zhí)行指紋核對，根據(jù)離指紋圖像的中心點(diǎn)的距離產(chǎn)生每個(gè)連接與隆起線分叉(或隆起線終點(diǎn))接近的三個(gè)點(diǎn)的三角形，并且登記所產(chǎn)生的三角形的三邊的面積和長度以及三個(gè)隆起線分叉和與相應(yīng)的三個(gè)隆起線分叉最接近的隆起線終點(diǎn)之間的位置(距離和方向)。因此，與常規(guī)裝置相比可以將需要保存的信息量(已登記模板大小)做到最小，由此可以降低所需的存儲(chǔ)器容量。
此外，由于使用簡單的已登記的數(shù)據(jù)(三角形的面積、每個(gè)三角形的三邊的長度和在三個(gè)隆起線分叉與相應(yīng)的隆起線分叉最接近的隆起線終點(diǎn)之間的位置)，使用簡單的處理而不需要對正在接受核對的圖像執(zhí)行位置或旋轉(zhuǎn)校正就可以執(zhí)行核對。因此，可以提高處理速度。
此外，可以提高指紋核對的精確度。
此外，根據(jù)離中心點(diǎn)的距離排序隆起線分叉或隆起線終點(diǎn)，并且以排序的結(jié)果的順序搜索隆起線分叉或隆起線終點(diǎn)，由此可以快速指定其它最接近的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)。
此外，在上述的例子中，每個(gè)與三個(gè)隆起線分叉最接近的隆起線終點(diǎn)的距離和方向被登記為位置，并且執(zhí)行指紋核對，但是還可以登記距離或方向中至少任何一個(gè)。
雖然也可以從獲得的指紋圖像的左上排序指紋圖像的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)的位置，但按在指紋讀取傳感器21上并通過其獲得的指紋圖像經(jīng)歷最大大約3mm的偏差(每次放置手指時(shí)指紋圖像很容易變化)。為此，得到指紋圖像的中心，并且得到與中心點(diǎn)相關(guān)的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)的位置，由此可以很容易搜索匹配的已登記模板。
此外，在上述的示例中，從三個(gè)隆起線分叉產(chǎn)生三角形，但是可以從隆起線終點(diǎn)產(chǎn)生三角形。在這種情況下，從隆起線終點(diǎn)產(chǎn)生三角形，并且得到構(gòu)成每個(gè)三角形的邊的距離以及構(gòu)成每個(gè)三角形的隆起線終點(diǎn)和與相應(yīng)三個(gè)隆起線終點(diǎn)最接近的隆起線分叉之間的位置。
此外，在上述的示例中，從三個(gè)隆起線分叉中產(chǎn)生每個(gè)三角形并排序，但是該配置不是限制性的，并且也可以產(chǎn)生具有四個(gè)或多個(gè)邊的多邊形。然而，三角形的產(chǎn)生使其可以很大程度上降低FAR和FRR并實(shí)現(xiàn)最精確和快速的判決。
可以通過硬件執(zhí)行上述處理順序，并且也可以由軟件執(zhí)行。在由軟件執(zhí)行的處理順序的情況下，構(gòu)成軟件的程序從記錄介質(zhì)安裝到與專用硬件合作的計(jì)算機(jī)中，或者例如安裝到通過安裝各種程序能夠執(zhí)行各種功能的通用目的個(gè)人計(jì)算機(jī)中。
如圖3所示，記錄介質(zhì)由記錄程序并與計(jì)算機(jī)分離地分發(fā)以便為用戶提供程序的封裝介質(zhì)構(gòu)成，例如，磁盤71(包括軟盤)、光盤72(包括CD-ROM(只讀光盤)或DVD(數(shù)字多功能盤))、磁光盤73(包括MD(迷你盤)(商標(biāo)))或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器74。另外，記錄介質(zhì)由在其上記錄了程序并合并在計(jì)算機(jī)中以提供給用戶的程序RAM/ROM 53、硬盤驅(qū)動(dòng)器等等構(gòu)成。
根據(jù)需要，也可以經(jīng)由路由器或調(diào)制解調(diào)器通過諸如局域網(wǎng)，因特網(wǎng)或數(shù)字衛(wèi)星廣播之類的有線或無線通信介質(zhì)將用于執(zhí)行上述處理順序的程序安裝在計(jì)算機(jī)中。
在本說明書中，描述存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)中的程序的步驟不僅包括以時(shí)間序列方式按上述順序執(zhí)行的處理，還包括不需要以時(shí)間序列方式而是單獨(dú)或并列執(zhí)行的處理。
工業(yè)適用性如上所述，根據(jù)第一發(fā)明，可以降低用于指紋核對的信息量，并且可以降低存儲(chǔ)裝置的大小和花費(fèi)。因此，第一發(fā)明可以應(yīng)用到小型裝置中。
根據(jù)第二發(fā)明，可以執(zhí)行指紋核對。此外，可以使用小信息量執(zhí)行指紋核對。也可以提高指紋核對的處理速度。此外，可以提高指紋核對的精確度。
權(quán)利要求
1.一種指紋處理信息處理設(shè)備，其特征在于包括第一檢測裝置，用于從指紋圖像中檢測包括指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算裝置，用于計(jì)算由第一產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)由第一計(jì)算裝置計(jì)算的三角形的面積和每一邊的長度。
2.如權(quán)利要求1所述的信息處理設(shè)備，還包括第二檢測裝置，用于檢測作為指紋圖像的中心的中心點(diǎn)；和排序裝置，用于根據(jù)由第二檢測單元檢測的中心點(diǎn)和多個(gè)第一特征點(diǎn)之間的距離排序第一特征點(diǎn)，其中第一產(chǎn)生裝置使用排序的第一特征點(diǎn)來產(chǎn)生連接相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形。
3.如權(quán)利要求1所述的信息處理設(shè)備，其中第一檢測裝置還檢測作為隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之間的另一個(gè)的第二特征點(diǎn)，和還包括第二計(jì)算裝置，用于計(jì)算第一點(diǎn)和作為與第一點(diǎn)最接近的第二特征點(diǎn)之一的第四點(diǎn)之間的距離和方向至少之一、第二點(diǎn)和與第二點(diǎn)最接近的第二特征點(diǎn)之一的第五點(diǎn)之間的距離和方向至少之一和第三點(diǎn)和與第三點(diǎn)最接近的第二特征點(diǎn)之一的第六點(diǎn)之間的距離和方向至少之一，并且構(gòu)成一個(gè)三角形的三個(gè)第一特征點(diǎn)分別是第一點(diǎn)、第二點(diǎn)和第三點(diǎn)；存儲(chǔ)裝置還存儲(chǔ)由第二計(jì)算裝置計(jì)算的第一點(diǎn)和第四點(diǎn)、第二點(diǎn)和第五點(diǎn)和第三點(diǎn)和第六點(diǎn)之間的距離和方向至少之一；存儲(chǔ)裝置還存儲(chǔ)由第二計(jì)算裝置計(jì)算的、第一點(diǎn)和第四點(diǎn)之間的、第二點(diǎn)和第五點(diǎn)之間的和第三點(diǎn)和第六點(diǎn)之間的距離和方向至少之一。
4.如權(quán)利要求3所述的信息處理設(shè)備，還包括第二檢測裝置，用于檢測作為指紋圖像的中心的中心點(diǎn)；和排序裝置，用于根據(jù)由第二檢測裝置檢測的中心點(diǎn)和多個(gè)第一特征點(diǎn)中的每一個(gè)之間的距離排序第二特征點(diǎn)；其中第二計(jì)算裝置通過使用排序的第二特征點(diǎn)計(jì)算第一點(diǎn)和第四點(diǎn)、第二點(diǎn)和第五點(diǎn)和第三點(diǎn)和第六點(diǎn)之間的距離和方向至少之一。
5.如權(quán)利要求1所述的信息處理設(shè)備，還包括第二檢測裝置，用于從接受核對的指紋圖像中檢測指紋的第一特征點(diǎn)；第二產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生連接在接受核對的手指指紋圖像中的多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第二計(jì)算裝置，用于計(jì)算由第二產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和比較裝置，用于將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的三角形的面積和每一邊的長度與由第二計(jì)算裝置計(jì)算的、接受核對的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度進(jìn)行比較。
6.一種信息處理方法，其特征在于包括第一檢測步驟，從指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)中的任何一個(gè)的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算步驟，計(jì)算由第一產(chǎn)生步驟的處理產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和存儲(chǔ)控制步驟，控制由第一計(jì)算步驟的處理計(jì)算的三角形的面積和每一邊的長度的存儲(chǔ)。
7.一種記錄在記錄介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀程序，其特征在于包括第一檢測步驟，從指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算步驟，計(jì)算由第一產(chǎn)生步驟的處理產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和存儲(chǔ)控制步驟，控制由第一計(jì)算步驟的處理計(jì)算的三角形的面積和每一邊的長度的存儲(chǔ)。
8.一種程序，其特征在于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下處理第一檢測步驟，從指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算步驟，計(jì)算由第一產(chǎn)生步驟的處理產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和存儲(chǔ)控制步驟，控制由第一計(jì)算步驟的處理計(jì)算的三角形的面積和每一邊的長度的存儲(chǔ)。
9.一種信息處理設(shè)備，其特征在于包括第一檢測裝置，用于從接受核對的指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)中的任何一個(gè)的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算裝置，用于計(jì)算由第一產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和比較裝置，用于將由第一計(jì)算裝置計(jì)算的、接受核對的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度進(jìn)行比較。
10.如權(quán)利要求9所述的信息處理設(shè)備，其中第一檢測裝置還檢測作為隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之間的另一個(gè)的第二特征點(diǎn)；并且還包括第二計(jì)算裝置，用于計(jì)算第一點(diǎn)和作為與第一點(diǎn)最接近的第二特征點(diǎn)之一的第四點(diǎn)之間的距離或方向至少之一、第二點(diǎn)和與第二點(diǎn)最接近的第二特征點(diǎn)之一的第五點(diǎn)之間的距離和方向至少之一和第三點(diǎn)和與第三點(diǎn)最接近的第二特征點(diǎn)之一的第六點(diǎn)之間的距離和方向至少之一，并且構(gòu)成一個(gè)三角形的三個(gè)第一特征點(diǎn)分別是第一點(diǎn)、第二點(diǎn)和第三點(diǎn)；和比較裝置將由第一計(jì)算裝置和第二計(jì)算裝置計(jì)算的、接受核對的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度以及第四點(diǎn)相對于第一點(diǎn)、第五點(diǎn)相對于第二點(diǎn)和第六點(diǎn)相對于第三點(diǎn)的距離和方向至少之一，與存儲(chǔ)的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度以及接受核對的指紋圖像的第四點(diǎn)相對于第一點(diǎn)、第五點(diǎn)相對于第二點(diǎn)和第六點(diǎn)相對于第三點(diǎn)的距離和方向至少之一進(jìn)行比較。
11.一種指紋處理信息處理方法，其特征在于包括第一檢測步驟，從接受核對的指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算步驟，用于計(jì)算由第一產(chǎn)生步驟的處理產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和比較步驟，將由第一計(jì)算裝置計(jì)算的、接受核對的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度進(jìn)行比較。
12.一種記錄用于指紋處理的計(jì)算機(jī)可讀程序的記錄介質(zhì)，其特征在于包括指紋處理信息處理方法，其特征在于包括第一檢測步驟，從接受核對的指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算步驟，用于計(jì)算由第一產(chǎn)生步驟的處理產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和比較步驟，將由第一計(jì)算裝置計(jì)算的、接受核對的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度進(jìn)行比較。
13.一種指紋處理計(jì)算機(jī)可執(zhí)行程序指紋處理程序，其特征在于包括第一檢測步驟，從接受核對的指紋圖像中檢測作為指紋的隆起線分叉和隆起線終點(diǎn)之一的第一特征點(diǎn)；第一產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生連接多個(gè)第一特征點(diǎn)中相互接近的三個(gè)任意點(diǎn)的三角形；第一計(jì)算步驟，用于計(jì)算由第一產(chǎn)生步驟的處理產(chǎn)生的三角形的面積和每一邊的長度；和比較步驟，將由第一計(jì)算裝置計(jì)算的、接受核對的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋圖像的三角形的面積和每一邊的長度進(jìn)行比較。
全文摘要
一種指紋匹配設(shè)備和方法、記錄介質(zhì)和能夠使用少量數(shù)據(jù)快速執(zhí)行指紋匹配處理的程序。CPU檢測指紋圖像的中心點(diǎn)C、分叉點(diǎn)P1到P8和終點(diǎn)Q1到Q10并且通過連接與中心點(diǎn)C最接近的分叉點(diǎn)P1和分叉點(diǎn)附近的兩個(gè)分叉點(diǎn)P2和P3產(chǎn)生三角形W1。三角形的面積S1和三邊的長度存儲(chǔ)在閃速存儲(chǔ)器中。此外，CPU計(jì)算分叉點(diǎn)P1和分叉點(diǎn)P1附近的終點(diǎn)Q1的位置、分叉點(diǎn)P2和分叉點(diǎn)P2附近的終點(diǎn)Q3的位置和分叉點(diǎn)P3和分叉點(diǎn)P3附近的終點(diǎn)Q3的位置，并且在閃速存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)這些位置作為已登記模板。當(dāng)執(zhí)行匹配時(shí)，CPU判斷三角形的面積和邊長以及從匹配圖像獲得的終點(diǎn)的位置是否與已登記模板一致。本發(fā)明可以應(yīng)用到指紋匹配設(shè)備。
文檔編號(hào)G06T7/00GK1735908SQ20038010835
公開日2006年2月15日 申請日期2003年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月6日
發(fā)明者安藤辰伸 申請人:索尼株式會(huì)社