專(zhuān)利名稱(chēng)：一種指紋數(shù)據(jù)拼接還原方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到所有擦刮式(滑動(dòng)式)指紋傳感器(sensor)采集后指紋數(shù)據(jù) 的拼接還原，特別是一種自適應(yīng)空域匹配和拼接速度跟蹤的滑動(dòng)指紋數(shù)據(jù)拼接 方法。
背景技術(shù)：
隨著電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)的高速發(fā)展，活體生物特征認(rèn)證和身份識(shí)別越來(lái)越多 的運(yùn)用到人們的生活中，指紋認(rèn)證作為在生物特征認(rèn)證中具有最高可靠性和性 價(jià)比，已經(jīng)成為了當(dāng)前生物認(rèn)證的主流。與此同時(shí)，指紋采集技術(shù)也同時(shí)高速 發(fā)展著， 一個(gè)更低成本，更小體積的sensor將會(huì)占領(lǐng)巨大的市場(chǎng)，因此具有 上述優(yōu)點(diǎn)的擦刮式sensor成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。擦刮式sensor采集后的指紋 數(shù)據(jù)是由相鄰2個(gè)有一定偏移量的固定大小的指紋片(slice)順序前后連接 組成。能正確的估計(jì)相鄰slice的偏移量，就可以將擦刮式sensor采集到的 指紋數(shù)據(jù)拼接成一個(gè)完整的指紋。當(dāng)前的拼接方法包羅萬(wàn)象，技術(shù)領(lǐng)域包含空 域和頻域，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，人工智能等等，主要方法還是通過(guò)一定的判別方式，估 計(jì)出相鄰2個(gè)slice的水平和垂直方向的偏移量，求出相鄰2個(gè)slice的冗余 部分，再通過(guò)一定的補(bǔ)償方式對(duì)冗余部分進(jìn)行填充，以實(shí)現(xiàn)相鄰2個(gè)slice 的無(wú)縫拼接，從而達(dá)到從擦刮式sensor采集到的數(shù)據(jù)中恢復(fù)出真實(shí)的指紋數(shù) 據(jù)的目的。但是隨著活體生物認(rèn)證使用的越來(lái)越普及，即時(shí)性和普適性要求越 來(lái)越高， 一個(gè)更快捷，成本更低，效果更好的方法是占領(lǐng)市場(chǎng)的利器。現(xiàn)有方法中，無(wú)論是頻域和空域的方法都具有一定的不足，最常見(jiàn)的現(xiàn)象 就是拼接后的指紋發(fā)生不同程度的形變，這在對(duì)于后端處理時(shí)的很多環(huán)節(jié)都會(huì) 造成嚴(yán)重的影響，直接影響到指紋識(shí)別率。且在估計(jì)相鄰slice的冗余度的過(guò) 程中，現(xiàn)有的方法太消耗硬件資源，或者需要消耗較長(zhǎng)的處理時(shí)間，或者普適 的指紋范圍并不理想等等，從而在產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比上大打折扣。因此需要一個(gè)能 在綜合上述條件下還具有更高性?xún)r(jià)比的方法來(lái)解決這些問(wèn)題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種針對(duì)所有擦刮式sensor采集的 指紋數(shù)據(jù)的拼接復(fù)原的方法，能更快捷，更準(zhǔn)確，更少消耗硬件資源，更適合 指紋類(lèi)商業(yè)產(chǎn)品的推廣。針對(duì)上述目的，本發(fā)明提供一種消耗資源少，運(yùn)算時(shí)間短，對(duì)相鄰slice 相關(guān)性分辨更敏感，并且可以普適于更廣泛的指紋范屈，降低指紋拼接后產(chǎn)生 的形變程度以便更適應(yīng)于指紋后端處理的方法。本發(fā)明提供了一種指紋數(shù)據(jù)拼接還原方法，用于擦刮式感應(yīng)器采集的指紋 數(shù)據(jù)處理，包括如下步驟-步驟l，指紋數(shù)據(jù)正向和逆向特征行自適應(yīng)差分匹配，用于得到冗余度參數(shù)；步驟2，有效偏移量判定和手指擦刮速度跟蹤，用于選定出最真實(shí)的冗余 度參數(shù)；步驟3.相關(guān)真實(shí)值拼接和無(wú)效重疊區(qū)域去除。 步驟1包括步驟21，對(duì)相鄰的第一指紋片和第二指紋片進(jìn)行指紋數(shù)據(jù)正向和逆向特 征行自適應(yīng)差分匹配；步驟22，記錄每一行的絕對(duì)值差分，以及正向和逆向特征行自適應(yīng)差分 匹配結(jié)果；步驟23，對(duì)正向和逆向特征行自適應(yīng)差分匹配結(jié)果進(jìn)行排序，找出正向 和逆向特征行自適應(yīng)差分匹配結(jié)果中最小的有效偏移差；步驟24，依據(jù)最小的有效偏移差得到對(duì)應(yīng)的2個(gè)水平和垂直方向的偏移步驟21中，正向特征行自適應(yīng)差分匹配按照以下公式計(jì)算 <formula>formula see original document page 5</formula>
逆向特征行自適應(yīng)差分匹配按照以下公式計(jì)算 <formula>formula see original document page 5</formula>其中，fl(x，y)表示第一指紋片，f2(x，y)表示第二指紋片，y的范圍為l 到每個(gè)指紋片的行數(shù)，A x取值為0到水平最大位移值。
步驟24中，通過(guò)正向和逆向特征行自適應(yīng)差分匹配結(jié)果中最小的有效偏 移差所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)得到對(duì)應(yīng)的2個(gè)水平和垂直方向的偏移量。步驟2中，如果2個(gè)水平和垂直方向的偏移量相等且不等于0，則該最小的有效偏移 差對(duì)應(yīng)的偏移量即為有效偏移量；如果2個(gè)水平和垂直方向的偏移量不相等，則如果偏移量所對(duì)應(yīng)的最小的 有效偏移差較小，則該偏移量即為有效偏移量；如果如果2個(gè)水平和垂直方向的偏移量相等且等于0，利用上次有效偏移 量作為當(dāng)前的有效偏移量。相關(guān)真實(shí)值拼接通過(guò)對(duì)第二指紋片中非冗余部分直接拼接實(shí)現(xiàn)；無(wú)效重疊 區(qū)域去除通過(guò)對(duì)手指的擦刮速度進(jìn)行跟蹤實(shí)現(xiàn)。當(dāng)手指的擦刮速度一直為0，到所有指紋片的數(shù)據(jù)完全利用后還沒(méi)有變 化，則該區(qū)域?yàn)闊o(wú)效數(shù)據(jù)，在拼接完成的結(jié)果中將此段數(shù)據(jù)丟棄。對(duì)于所述無(wú)效區(qū)域發(fā)出記錄信號(hào)，用于指示對(duì)記錄信號(hào)標(biāo)明的無(wú)效數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)位置的數(shù)據(jù)不做后端處理。本發(fā)明提供了一種指紋數(shù)據(jù)拼接還原芯片，包括RAM地址讀寫(xiě)控制模塊， 指紋數(shù)據(jù)讀寫(xiě)地址與拼接地址輸出選擇模塊，指紋數(shù)據(jù)拼接模塊，RAM選擇模 塊，至少兩個(gè)RAM，相鄰指紋片偏移量計(jì)算模塊；指紋拼接模塊，依據(jù)相鄰水平垂直指紋片偏移量計(jì)算模塊計(jì)算的冗余度參 數(shù)進(jìn)行拼接，以及向RAM選擇模塊提供讀寫(xiě)地址和拼接后的數(shù)據(jù)；RAM地址讀寫(xiě)控制模塊，向RAM選擇模塊提供讀寫(xiě)控制信號(hào)以及讀寫(xiě)地址;指紋數(shù)據(jù)讀寫(xiě)地址與拼接地址輸出選擇模塊，用于選擇RAM地址讀寫(xiě)控制 模塊和指紋拼接模塊提供的讀寫(xiě)地址，并向RAM選擇輸出讀寫(xiě)地址；相鄰水平垂直指紋片偏移量計(jì)算模塊，利用從RAM選擇模塊中讀取的指紋 數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余度參數(shù)計(jì)算；RAM選擇模塊，用于向RAM輸出讀寫(xiě)地址以及使能，并對(duì)其他所有模塊提 供讀寫(xiě)數(shù)據(jù)和地址的中轉(zhuǎn)，以及向總線(xiàn)輸出拼接后的指紋數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于消耗資源少，運(yùn)算時(shí)間短，對(duì)相鄰slice相關(guān)性分辨更敏感，并且可以普 適于更廣泛的指紋范圍，降低指紋拼接后產(chǎn)生的形變程度，并具有很強(qiáng)的運(yùn)用
領(lǐng)域擴(kuò)展性，對(duì)于具有擦刮式sensor采集特性的一切類(lèi)型數(shù)據(jù)普遍實(shí)用。


圖1為本發(fā)明正向和逆向特征行自適應(yīng)差分過(guò)程圖； 圖2為本發(fā)明ASIC實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為SS500型擦刮式指紋sensor采集到的特殊指紋數(shù)據(jù)； 圖4為利用沒(méi)有手指速度估計(jì)方法的指紋拼接結(jié)果； 圖5為利用本發(fā)明提出的手指速度跟蹤方法的指紋拼接結(jié)果； 圖6為其他指紋數(shù)據(jù)拼接結(jié)果。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的關(guān)鍵是采用了用很小的資源來(lái)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的最大相關(guān)性判定方 法，并且提出了在指紋拼接復(fù)原過(guò)程中跟蹤手指速度并通過(guò)最大相關(guān)性原則進(jìn) 行非線(xiàn)性判定，從而在很大程度上解決了擦刮式sensor采集到的指紋數(shù)據(jù)產(chǎn) 生形變的問(wèn)題，能高效的運(yùn)用到ASIC設(shè)計(jì)中，并具有很大的擴(kuò)展性，可以運(yùn) 用到除指紋數(shù)據(jù)復(fù)原外的視頻數(shù)據(jù)的拼接復(fù)原等等領(lǐng)域。本發(fā)明普適于具有水平和垂直方向且無(wú)旋轉(zhuǎn)的圖象序列的拼接，最主要運(yùn) 用于擦刮式感應(yīng)器sensor采集的指紋數(shù)據(jù)的拼接還原。擦刮式sensor采集方式下采集的指紋數(shù)據(jù)具有如下特性-指紋數(shù)據(jù)由具有一定冗余度的大小固定的指紋slice順序連接組成。相鄰 的slice之間幾乎不存在旋轉(zhuǎn)，只具有垂直方向和水平方向的偏移量。相鄰的 指紋slice之間，由壓力引起的形變幾乎沒(méi)有，且在一定數(shù)量的連續(xù)slice 之間，手指移動(dòng)速度可以認(rèn)為是恒定的。因此，相鄰的2個(gè)slice具有如下特 性-slicel (x+△ x， y+A y) = slice2(x，y) 通過(guò)自適應(yīng)差分匹配，得到相關(guān)性最大的區(qū)域(相關(guān)性最大的區(qū)域是指相 鄰2個(gè)slice完全重疊的區(qū)域，即冗余區(qū)域)，就可以得到關(guān)于冗余度的若干 參數(shù)，即Ax和Ay。再根據(jù)判定后的冗余度，并在整個(gè)拼接過(guò)程中即時(shí)進(jìn)行手指擦刮速度跟 蹤，對(duì)相鄰的2個(gè)slice進(jìn)行確保真實(shí)值(即對(duì)于拼接部分不經(jīng)過(guò)任何插值， 直接利用采集到的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接)的直接拼接，從而完成指紋的還原。本發(fā)明為一種敏感的自適應(yīng)空域擦刮式指紋數(shù)據(jù)拼接還原方法，先通過(guò)空 域線(xiàn)性差分匹配得到關(guān)于冗余度的若干參數(shù)(Ax和Ay以及后面提到的 Dl(Ax，y), D2(Ax，y))，再通過(guò)一定的仲裁規(guī)則選定出最真實(shí)的關(guān)于冗余度 ;的一組參數(shù)，并對(duì)方法敏感度未涉及的區(qū)域進(jìn)行手指擦刮速度為依據(jù)的拼接， 最大限度地恢復(fù)出真實(shí)的擦刮指紋，且整個(gè)方法在運(yùn)算速度和資源上能非常容 易的達(dá)到ASIC設(shè)計(jì)的要求。本發(fā)明的方法具體包括如下三個(gè)步驟步驟l.數(shù)據(jù)正向和逆向特征行自適應(yīng)差分匹配。' 步驟2.有效偏移量判定和手指擦刮速度跟蹤。步驟3.相關(guān)真實(shí)值拼接和無(wú)效重疊區(qū)域去除。其中，步驟l，正向和逆向特征行自適應(yīng)差分結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，圖中箭頭表明了2個(gè) slice的相對(duì)移動(dòng)方向，正向逆向差分可以在移動(dòng)中同時(shí)完成。 下面對(duì)相鄰的slicel和slice2進(jìn)行匹配比較用slice2的第一特征行和slicel的每一行進(jìn)行對(duì)應(yīng)點(diǎn)絕對(duì)值差分，特征 行指上一個(gè)slice的最后一行和當(dāng)前slice的第一行，正向指利用當(dāng)前slice 的第一行和上一個(gè)slice從第一行起從上到下進(jìn)行差分的方向，逆向指利用上 一個(gè)slice的最后一行和當(dāng)前slice從最后一行開(kāi)始從下往上進(jìn)行差分的方' 向。設(shè)slicel用函數(shù)fl (x， y)表示，slice2用函數(shù)f2(x， y)表示。 正向差分匹配為Dl(Ax，y)= 2 I fl(x，y)-f2(x+Ax， 1) I 逆向差分匹配為D2(Ax，y)= 2 J fl(x+Ax，n)-f2(x，y) I 其次，記錄下每一行的絕對(duì)值差分和Dl(Ax，y)， y的范圍為1到每個(gè)slice的行數(shù)n， Ax取值為O到設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的水平最大位移的值m。同時(shí)用slicel的最后一行和slice2的每一行進(jìn)行絕對(duì)值差分，記錄下每一行的絕對(duì)值差分和D2 (A x， y)。 差分過(guò)程如圖l所示。分別對(duì)Dl和D2進(jìn)行排序，具體的排序規(guī)則是，在所有Dl和D2的值中選 '取最小的D1和D2的值，即求出最小的有效偏移差D1和D2對(duì)應(yīng)的Ax和Ay。 (Axl, Ayl)=min(Dl), ( Ax2, Ay2)二min卿上述公式表達(dá)的意義如下假設(shè)每個(gè)slice的大小為100*20， 100是水平 方向的象素個(gè)數(shù)，20是行數(shù)n，按照上述差分規(guī)則可以得到和每個(gè)slice的行 數(shù)n (20行)*m (假設(shè)設(shè)計(jì)中允許最大為10)個(gè)的Dl的值，m是設(shè)計(jì)中允許 出現(xiàn)的slice水平方向移動(dòng)的象素點(diǎn)個(gè)數(shù)。同樣可以得到n*m個(gè)D2的值，求得最小的min (Dl)(排序)，和min (D2)，由于在運(yùn)算中記錄了每個(gè) Dl和D2的x, y坐標(biāo)——對(duì)應(yīng)，通過(guò)此時(shí)求得的min (Dl)和min (D2)就可 以得到它們對(duì)應(yīng)的(Axl, Ayl)和(Ax2， Ay2)， 2個(gè)水平和垂直方向的偏 移量。步驟2，實(shí)際偏移量(即最真實(shí)的2個(gè)slice的偏移量)判定和手指擦刮 速度跟蹤過(guò)程如下首先，比較Axl， Ayl和Ax2， Ay2，當(dāng)兩者不等于0且相等時(shí)，由于 △ xl， Ayl為正向差分求得的偏移量，Ax2, Ay2為逆向差分求的偏移量， 兩者相同就表示正向和逆向判斷結(jié)果相同，在概率上具有最高優(yōu)先級(jí)(因?yàn)樵?實(shí)際情況中，正向和反向分別求出的偏移量是有不相等的情況的，在理論上， 2個(gè)重疊部分完全相同的slice，正向反向求出的偏移量是完全相同的，因此 在有數(shù)據(jù)誤差的條件下上述2者相同的情況的概率是最小的，因?yàn)閷?shí)際采集到 的數(shù)據(jù)在slice重疊部分總是有不同的，出現(xiàn)了2者相同的情況就是最小概率， 也是最接近理想值，因此具有最高優(yōu)先級(jí))，因此此時(shí)的Ax和Ay就是相鄰 2個(gè)slice的實(shí)際偏移量(也就是真實(shí)的偏移量或最接近于真實(shí)的偏移量)；由于采集過(guò)程中噪聲和sensor的AD轉(zhuǎn)換的影響，當(dāng)兩者不等時(shí)，優(yōu)先比 較Dl( Axl， Ayl)和D2(Axl， Ay2)， (Dl(Axl，Ayl) D2 ( A x2， △ y2)分別為 求出的偏移量對(duì)應(yīng)的有效偏移差，因?yàn)橛行撇钭钚r(shí)，表明兩者進(jìn)行差分 匹配的2行最相似，最接近理想情況的采集到的數(shù)據(jù)，最小的一個(gè)值對(duì)應(yīng)的 Ax和Ay (Ay不等于0)就是此時(shí)的偏移量；當(dāng)上述條件都不滿(mǎn)足，也就是Ayl和Ay2相等且都為0的時(shí)候，這種情 況是由于相鄰的slice之間具有極大相關(guān)性造成的。例如在該區(qū)域指紋基本都是平行的垂直條紋，此時(shí)再用一個(gè)非常敏感的 相關(guān)度判定方法肯定會(huì)受到指紋數(shù)據(jù)采集時(shí)候的噪聲和AD轉(zhuǎn)換時(shí)候的微小數(shù) 據(jù)差異的影響。根據(jù)規(guī)范操作擦刮式sensor時(shí)的采集特性，相鄰的slice之
間的偏移量不可能為0，因此需要利用到當(dāng)前手指擦刮速度這個(gè)參數(shù)，這個(gè)參數(shù)也就是上2個(gè)相鄰slice的偏移量，因?yàn)槭种冈诓凉蔚臅r(shí)候具有一定區(qū)域速 度恒定的特點(diǎn)，因此這個(gè)時(shí)候利用手指的擦刮速度作為相鄰slice之間的冗余 度判定具有最可信度。此時(shí)利用上次拼接時(shí)候跟蹤的手指速度來(lái)作為依據(jù)進(jìn)行 當(dāng)前2個(gè)slice的拼接。由于采集到的2個(gè)slice重疊部分的指紋數(shù)據(jù)不是理想情況下的完全沒(méi)有 誤差的數(shù)據(jù)，而是具有一定的誤差，因此在上述差分的情況下有可能會(huì)誤判， 這種情況在任何算法中都不能排除，因?yàn)樗惴ǖ撵`敏度有限，對(duì)于特殊情況下 的有些數(shù)據(jù)會(huì)有算法不能靈敏到探測(cè)出真實(shí)數(shù)據(jù)的情況，因此理論情況下偏移 量不可能為0，而實(shí)際情況下，偏移量為O是因?yàn)樗惴ǖ撵`敏度有限造成的， 就要利用到跟蹤上次拼接的手指速度去逼近真實(shí)的情況。本發(fā)明中，手指速 度也就是2個(gè)slice的實(shí)際偏移量，上次拼接的手指速度(實(shí)際偏移量)記錄 到一個(gè)寄存器中，當(dāng)當(dāng)前slice偏移量最終計(jì)算為0的時(shí)候，就用上次拼接的 實(shí)際偏移量替代這次拼接的實(shí)際偏移量。步驟3，相關(guān)真實(shí)值拼接和無(wú)效重疊區(qū)域去除過(guò)程如下相關(guān)真實(shí)值，是指算法計(jì)算出的具有最大相關(guān)性的區(qū)域，即2個(gè)slice 的冗余區(qū)域中由sensor采集到的原始數(shù)據(jù)，沒(méi)有進(jìn)行任何插值處理的數(shù)據(jù)。由于在拼接時(shí)候需要利用上次拼接的結(jié)果作為一個(gè)參考的slice,在拼接 過(guò)程中頻繁的應(yīng)用插值的方法必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)真實(shí)性的丟失而使拼接結(jié)果產(chǎn)生 形變，而本發(fā)明的方法的一個(gè)特性在于對(duì)相關(guān)性判定的敏感性比較高，所以對(duì) 數(shù)據(jù)的真實(shí)性是最高要求。因此對(duì)于判定后的非冗余部分，用當(dāng)前的slice 中非冗余部分f2 (m- A x， n- A y )直接拼接，最大程度確保數(shù)據(jù)的最真實(shí)性(也 就是說(shuō)是sensor采集到的原始數(shù)據(jù)，具有最真實(shí)性)，從而從根本上杜絕拼接 結(jié)果產(chǎn)生形變的原因。關(guān)于無(wú)效重疊區(qū)域去除的原因如下擦刮式sensor采集到的指紋，在有 效區(qū)域采集完畢后一般都會(huì)有大量無(wú)效數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是因?yàn)槭种搁L(zhǎng)時(shí)間停留在 sensor處造成，因此無(wú)效重疊區(qū)域去除規(guī)則如下跟蹤手指的擦刮速度，當(dāng) 手指不再滑動(dòng)時(shí)，計(jì)算出的偏移量(手指擦刮速度)將恒等為0，而這個(gè)時(shí)候 算法會(huì)利用上1次拼接時(shí)候不為0的手指擦刮速度(上次拼接計(jì)算的實(shí)際偏移 量)作為這一次拼接的偏移量進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接，將這種情況下的偏移量每次
slice拼接時(shí)進(jìn)行加運(yùn)算并放入記錄無(wú)效偏移量的寄存器， 一旦出現(xiàn)計(jì)算出偏移量不為o時(shí)，對(duì)寄存器清o，如果是無(wú)效數(shù)據(jù)區(qū)域，將不會(huì)出現(xiàn)偏移量不為 0的情況，因此記錄無(wú)效偏移量的寄存器中最后記錄的就是無(wú)效的數(shù)據(jù)行數(shù)。 當(dāng)速度一直為0到所有slice的數(shù)據(jù)利用完成后還沒(méi)有變化，即可確定該區(qū)域 為無(wú)效數(shù)據(jù)，因此在拼接完成的結(jié)果中將此段數(shù)據(jù)丟棄即可。即在上述處理中 對(duì)于該無(wú)效區(qū)域發(fā)出記錄信號(hào)，后端處理的時(shí)候，根據(jù)記錄信號(hào)標(biāo)明的無(wú)效數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)位置，對(duì)該位置的數(shù)據(jù)不做后端處理，達(dá)到丟棄的目的。 ASIC實(shí)現(xiàn)本方法的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。將本方法作為一個(gè)IP架構(gòu)到系統(tǒng)總線(xiàn)上實(shí)現(xiàn)SOC (System On Chip片上 系統(tǒng))，通過(guò)可編程的參數(shù)設(shè)計(jì)，Ram大小可以根據(jù)發(fā)展進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)中的自 行修改，因此具有很大的靈活性，再可以看出，本發(fā)明利用到的邏輯運(yùn)算非常 簡(jiǎn)單，因此可以大大提高應(yīng)用的市場(chǎng)范圍和成本控制。圖2中，包括RAM地 址讀寫(xiě)控制模塊，指紋數(shù)據(jù)讀寫(xiě)地址與拼接地址輸出選擇模塊，指紋數(shù)據(jù)拼接 模塊，RAM選擇模塊，RAM (包括RAMI, RAM2， RAM3)，相鄰水平垂直指紋片偏 移量計(jì)算模塊。其中指紋拼接模塊，依據(jù)相鄰水平垂直指紋片偏移量計(jì)算模塊 計(jì)算的冗余度參數(shù)進(jìn)行拼接，以及向RAM選擇模塊提供讀寫(xiě)地址和拼接后的數(shù) 據(jù)；RAM地址讀寫(xiě)控制模塊，向RAM選擇模塊提供讀寫(xiě)控制信號(hào)以及讀寫(xiě)地址； 指紋數(shù)據(jù)讀寫(xiě)地址與拼接地址輸出選擇模塊，用于選擇RAM地址讀寫(xiě)控制模塊 和指紋拼接模塊提供的讀寫(xiě)地址，并向RAM選擇輸出讀寫(xiě)地址；相鄰水平垂直 指紋片偏移量計(jì)算模塊，利用從RAM選擇模塊中讀取的指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余度參 數(shù)計(jì)算；RAM選擇模塊，用于向RAM輸出讀寫(xiě)地址以及使能，并對(duì)其他所有模 塊提供讀寫(xiě)數(shù)據(jù)和地址的中轉(zhuǎn)，以及向總線(xiàn)輸出拼接后的指紋數(shù)據(jù)和控制信 號(hào)。圖中，3個(gè)RAM的乒乓狀態(tài)由RAM選擇模塊產(chǎn)生，它是控制3個(gè)RAM時(shí)分 復(fù)用的信號(hào)(比如RAM2和RAM3是2個(gè)sensor采集到的輸入指紋數(shù)據(jù)的緩沖 buffer (也就是緩存)，在對(duì)RAM2進(jìn)行寫(xiě)操作的時(shí)候，RAM3進(jìn)行讀操作)，它 的主要作用就是調(diào)節(jié)和控制所有模塊工作的時(shí)序。由于本發(fā)明空域判定區(qū)域很小，因此對(duì)相關(guān)性最大的區(qū)域敏感，所以可以 適用于特殊人群指紋，例如垂直方向上相關(guān)性極大的特殊指紋人群，將方法的 普適性能從較易拼接的男性人群擴(kuò)展到了較難拼接的女性，老人和小孩的群 體，并且獨(dú)特的手指速度跟蹤方法的提出，可以使一些非常特殊的指紋得到最
好的拼接復(fù)原。
由于本發(fā)明充分考慮到了擦刮式sensor的采集特性，因此適用于當(dāng)前一 切擦刮式sensor,并且可以普遍使用于具有本文所述特點(diǎn)的片狀數(shù)據(jù)采集 sensor。包括各種定向移動(dòng)數(shù)據(jù)采集sensor等等。且本發(fā)明還可以運(yùn)用到定 向移動(dòng)數(shù)據(jù)的復(fù)原領(lǐng)域，包括高速定向移動(dòng)狀態(tài)下(相對(duì)sensor的采集速度) 的物體特征還原，以及具有一定冗余度的大小固定的數(shù)據(jù)slice順序連接組 成。相鄰的slice之間幾乎不存在旋轉(zhuǎn)，只具有垂直方向和水平方向的偏移量 的一切數(shù)據(jù)的還原。
權(quán)利要求
1.一種指紋數(shù)據(jù)拼接還原方法，用于擦刮式感應(yīng)器采集的指紋數(shù)據(jù)處理，其特征在于，包括如下步驟步驟1，指紋數(shù)據(jù)正向和逆向特征行自適應(yīng)差分匹配，用于得到冗余度參數(shù)；步驟2，有效偏移量判定和手指擦刮速度跟蹤，用于選定出最真實(shí)的冗余度參數(shù)；步驟3.相關(guān)真實(shí)值拼接和無(wú)效重疊區(qū)域去除。
2. 如權(quán)利要求1所述的指紋數(shù)據(jù)拼接還原方法，其特征在于，步驟1包括 步驟21，對(duì)相鄰的第一指紋片和第二指紋片進(jìn)行指紋數(shù)據(jù)正向和逆向特征行自適應(yīng)差分匹配；步驟22，記錄每一行的絕對(duì)值差分，以及正向和逆向特征行自適應(yīng)差分 匹配結(jié)果；步驟23，對(duì)正向和逆向特征行自適應(yīng)差分匹配結(jié)果進(jìn)行排序，找出正向 和逆向特征行自適應(yīng)差分匹配結(jié)果中最小的有效偏移差；步驟24，依據(jù)最小的有效偏移差得到對(duì)應(yīng)的2個(gè)水平和垂直方向的偏移
3. 如權(quán)利要求2所述的指紋數(shù)據(jù)拼接還原方法，其特征在于，步驟21中， 正向特征行自適應(yīng)差分匹配按照以下公式計(jì)算<formula>formula see original document page 2</formula>逆向特征行自適應(yīng)差分匹配按照以下公式計(jì)算<formula>formula see original document page 2</formula>其中，fl(x，y)表示第一指紋片，f2(x，y)表示第二指紋片，y的范圍為l 到每個(gè)指紋片的行數(shù)，A x取值為0到水平最大位移值。
4. 如權(quán)利要求2所述的指紋數(shù)據(jù)拼接還原方法，其特征在于，步驟24中， 通過(guò)正向和逆向特征行自適應(yīng)差分匹配結(jié)果中最小的有效偏移差所對(duì)應(yīng)的坐 標(biāo)得到對(duì)應(yīng)的2個(gè)水平和垂直方向的偏移量。
5. 如權(quán)利要求2所述的指紋數(shù)據(jù)拼接還原方法，其特征在于，步驟2中，如果2個(gè)水平和垂直方向的偏移量相等且不等于0，則該最小的有效偏移差對(duì)應(yīng)的偏移量即為有效偏移量；如果2個(gè)水平和垂直方向的偏移量不相等，則如果偏移量所對(duì)應(yīng)的最小的 有效偏移差較小，則該偏移量即為有效偏移量；如果如果2個(gè)水平和垂直方向的偏移量相等且等于0，利用上次有效偏移 量作為當(dāng)前的有效偏移量。
6. 如權(quán)利要求5所述的指紋數(shù)據(jù)拼接還原方法，其特征在于，相關(guān)真實(shí)值 拼接通過(guò)對(duì)第二指紋片中非冗余部分直接拼接實(shí)現(xiàn)；無(wú)效重疊區(qū)域去除通過(guò)對(duì) 手指的擦刮速度進(jìn)行跟蹤實(shí)現(xiàn)。 '
7. 如權(quán)利要求6所述的指紋數(shù)據(jù)拼接還原方法，其特征在于，當(dāng)手指的擦 刮速度一直為0，到所有指紋片的數(shù)據(jù)完全利用后還沒(méi)有變化，則該區(qū)域?yàn)闊o(wú) 效數(shù)據(jù)，在拼接完成的結(jié)果中將此段數(shù)據(jù)丟棄。
8. 如權(quán)利要求7所述的指紋數(shù)據(jù)拼接還原方法，其特征在于，對(duì)于所述無(wú) 效區(qū)域發(fā)出記錄信號(hào)，用于指示對(duì)記錄信號(hào)標(biāo)明的無(wú)效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置的數(shù)據(jù)不 做后端處理。
9. 一種指紋數(shù)據(jù)拼接還原芯片，其特征在于，包括RAM地址讀寫(xiě)控制模 塊，指紋數(shù)據(jù)讀寫(xiě)地址與拼接地址輸出選擇模塊，指紋數(shù)據(jù)拼接模塊，RAM選 擇模塊，至少兩個(gè)RAM，相鄰指紋片偏移量計(jì)算模塊；指紋拼接模塊，依據(jù)相鄰水平垂直指紋片偏移量計(jì)算模塊計(jì)算的冗余度參 數(shù)進(jìn)行拼接，以及向MM選擇模塊提供讀寫(xiě)地址和拼接后的數(shù)據(jù)；RAM地址讀寫(xiě)控制模塊，向RAM選擇模塊提供讀寫(xiě)控制信號(hào)以及讀寫(xiě)地址；指紋數(shù)據(jù)讀寫(xiě)地址與拼接地址輸出選擇模塊，用于選擇RAM地址讀寫(xiě)控制 模塊和指紋拼接模塊提供的讀寫(xiě)地址，并向RAM選擇輸出讀寫(xiě)地址；相鄰水平垂直指紋片偏移量計(jì)算模塊，利用從RAM選擇模塊中讀取的指紋 數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余度參數(shù)計(jì)算；RAM選擇模塊，用于向RAM輸出讀寫(xiě)地址以及使能，并對(duì)其他所有模塊提 供讀寫(xiě)數(shù)據(jù)和地址的中轉(zhuǎn)，以及向總線(xiàn)輸出拼接后的指紋數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。
10. 如權(quán)利要求9所述的指紋數(shù)據(jù)拼接還原芯片，其特征在于，所述相鄰指紋片偏移量計(jì)算模塊是相鄰水平垂直指紋片偏移量計(jì)算模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種指紋數(shù)據(jù)拼接還原方法，用于擦刮式感應(yīng)器采集的指紋數(shù)據(jù)處理，包括如下步驟步驟1，指紋數(shù)據(jù)正向和逆向特征行自適應(yīng)差分匹配，用于得到冗余度參數(shù)；步驟2，有效偏移量判定和手指擦刮速度跟蹤，用于選定出最真實(shí)的冗余度參數(shù)；步驟3.相關(guān)真實(shí)值拼接和無(wú)效重疊區(qū)域去除。本發(fā)明消耗資源少，運(yùn)算時(shí)間短，對(duì)相鄰指紋片相關(guān)性分辨更敏感，并且可以普適于更廣泛的指紋范圍，降低指紋拼接后產(chǎn)生的形變程度，并具有很強(qiáng)的運(yùn)用領(lǐng)域擴(kuò)展性，對(duì)于具有擦刮式傳感器采集特性的一切類(lèi)型數(shù)據(jù)普遍實(shí)用。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101127077SQ200710121589
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者旭 程 申請(qǐng)人:成都方程式電子有限公司