專利名稱：利用指紋及類似印痕的流線比較和解釋的身份驗(yàn)證系統(tǒng)和方法
最相關(guān)的共同擁有的、共同未決申請(qǐng)是Lawrence R.Thebaud在1996年9月9日申請(qǐng)的，并且在199_年_月_日作為第5,＿,＿號(hào)美國(guó)專利公布的序列號(hào)為08/709,302的專利申請(qǐng)。有關(guān)的其它兩個(gè)共同擁有的、共同未決申請(qǐng)是J.Kent Bowker和Stephen C.Lubard在1995年1月31日申請(qǐng)的，并且在199_年_月_日作為第5,＿,＿號(hào)美國(guó)專利公布的序列號(hào)為08/382,220的專利申請(qǐng)；和J.Kent Bowker等在1996年9月9日申請(qǐng)的，并且在199_年_月_日作為第5,＿,＿號(hào)美國(guó)專利公布的序列號(hào)為08/709,785的專利申請(qǐng)。所有這三個(gè)申請(qǐng)都結(jié)合在此作為本申請(qǐng)文件的參考。
本發(fā)明一般涉及通過(guò)諸如指紋之類的皮膚圖紋的比較和解釋驗(yàn)證人的身份的系統(tǒng)和方法；更具體地講，是涉及用來(lái)解釋這種圖紋和控制應(yīng)用設(shè)備的新的固件和存儲(chǔ)在作為裝置一部分的裝置存儲(chǔ)器中的軟件。根據(jù)某些附屬的權(quán)力要求，本發(fā)明還涉及包括這種應(yīng)用設(shè)備的系統(tǒng)。
例如，應(yīng)用設(shè)備是設(shè)施，裝置，提供金融服務(wù)的裝置，或提供信息的裝置。因此，“應(yīng)用設(shè)備”一詞包括，但并不限于，商業(yè)、家庭、車輛、自動(dòng)出納機(jī)、考勤系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)檢索服務(wù)，以及許多其它實(shí)用系統(tǒng)。例如，用于這種存儲(chǔ)的裝置存儲(chǔ)器可以是可編程只讀存儲(chǔ)器(“PROM”)，或計(jì)算機(jī)可讀盤。
用于評(píng)價(jià)指紋、趾紋、掌紋和類似皮膚圖紋的傳統(tǒng)方法需要對(duì)細(xì)節(jié)的定位、分類和列表。使這些傳統(tǒng)技術(shù)適用于自動(dòng)化印痕驗(yàn)證的嘗試已經(jīng)受到了極大的關(guān)注和考慮，但是基本上都受到它們?cè)诩?xì)節(jié)位置上對(duì)測(cè)量噪聲的靈敏度的限制。
基于細(xì)節(jié)的自動(dòng)化分析一貫十分依賴的圖象增強(qiáng)技術(shù)在原始數(shù)據(jù)質(zhì)量勉強(qiáng)可用時(shí)經(jīng)常失敗。因此，一些工作人員已經(jīng)在探索其它的方法。
一些似乎有希望的嘗試使用了全息照相技術(shù)——印痕的直接三維圖象，或全息傅立葉變換圖象(其具有位置不變的優(yōu)點(diǎn))。為了獲得最好的結(jié)果，這些技術(shù)中的一些要求使用昂貴的專用存儲(chǔ)器件來(lái)存儲(chǔ)全息照相。這些全息相關(guān)器基本上是像Green和Halasz在第3,928,842號(hào)美國(guó)專利中描述的很早以前的二維直接-光學(xué)-重疊相關(guān)器的現(xiàn)代改進(jìn)設(shè)備。一些相對(duì)復(fù)雜的專利代表了一個(gè)中間技術(shù)背景，其使用數(shù)字計(jì)算機(jī)以(1)自動(dòng)地在一個(gè)主印痕或“樣板”中選擇一個(gè)或多個(gè)顯著的小區(qū)域——不必是細(xì)節(jié)，并且隨后(2)自動(dòng)在一個(gè)聲稱為該樣板制造者的人提供的印痕中尋找這些選擇的一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域。這些早先的專利特別包括Driscoll的第5,067,162號(hào)美國(guó)專利，Kamiya的第5,040,223號(hào)美國(guó)專利，Castelaz的第4,982,439號(hào)美國(guó)專利，Denyer的第4,805,223號(hào)美匡專利，和Onishi的第4,803,734號(hào)美國(guó)專利。
所有這些后述的專利都說(shuō)明了根據(jù)小區(qū)域的單獨(dú)比較而作出最后驗(yàn)證決定——盡管有時(shí)要同時(shí)考慮少量的這種小區(qū)域。我們已經(jīng)證實(shí)只使用一個(gè)或兩個(gè)小區(qū)域就可以十分迅速而準(zhǔn)確地分析許多指紋，但是我們也發(fā)現(xiàn)必需對(duì)這種短形式(Short-form)的嘗試是不確定的或至少是不完全可靠的相當(dāng)數(shù)量的印痕作出規(guī)定。
剛才列舉的專利的缺陷在于它們對(duì)所有指紋最終只依靠隔離的，少量數(shù)據(jù)——更確切地講，只依靠一個(gè)候選使用者的印痕中可用信息的很小一部分——而不考慮印痕的特征。另一方面，上述Thebaud的有關(guān)專利文獻(xiàn)考慮到了一個(gè)候選者印痕的實(shí)際上所有可用信息。
Thebaud的系統(tǒng)對(duì)于所有印痕都是這樣處理的。我們認(rèn)識(shí)到對(duì)于某些類型的系統(tǒng)這種徹底性和伴隨的時(shí)間消耗可能代表著一種嚴(yán)重的缺陷，因?yàn)椤诖蠖鄶?shù)情況下——小區(qū)域包含了用于進(jìn)行可靠分析的足夠的區(qū)別信息。
上述的一些專利的確說(shuō)明了用于它們各自處理過(guò)程的一部分或其它部分的有效技術(shù)。一些工作人員，例如Driscoll和Kamiya，使用了相關(guān)法(只是電子數(shù)據(jù)相關(guān)法，而不是光學(xué)相關(guān)法)以在注冊(cè)處理過(guò)程----即，形成樣板----以及那些具有候選使用者的印痕特征的區(qū)域的比較中選擇小參考區(qū)域。Denyer類似地將一種近似法用于這種相關(guān)技術(shù)。
這些專利一般的確允許在將印痕圖象放置在傳感器上時(shí)授權(quán)使用者的樣板能夠位移，也就是說(shuō)平移，的可能性。一些專利(特別是Dnscoll和Denyer的專利)允許樣板也能夠被轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性。
Driscoll論述發(fā)現(xiàn)多個(gè)參考區(qū)域與候選印痕中多個(gè)潛在對(duì)應(yīng)測(cè)試區(qū)之間的最小二乘方近似。他假定與參考區(qū)的理想轉(zhuǎn)動(dòng)圖紋的偏差是由于在放置到傳感器上的過(guò)程中指尖的變形造成的，但是由于他依賴于很少數(shù)量的區(qū)分良好的參考區(qū)域(一般三個(gè))，他的變形容限——以及他的整個(gè)驗(yàn)證決定——固有地僅利用可用信息的很少的一部分。Denyer也簡(jiǎn)單地提到(盡管是以更為概括和淺顯的方式)設(shè)法說(shuō)明變形的可能性。
但是，除了Thebaud之外的所有的專利都沒(méi)有考慮一個(gè)授權(quán)使用者的指尖可能遇到的相對(duì)于同一個(gè)使用者建立的樣板的擴(kuò)張。(我們使用“擴(kuò)張”一詞的意思包括可能發(fā)生的擴(kuò)張或收縮情況。)在手指放置在光學(xué)或其它傳感器(電容的，可變電阻的，等等)上時(shí)壓力的改變可以造成這種擴(kuò)張。
可以預(yù)期這種擴(kuò)張具有至少一個(gè)在整個(gè)圖象上沒(méi)有發(fā)生變化的分量，也就是說(shuō)一個(gè)指紋形狀沒(méi)有變化的擴(kuò)張——一個(gè)同構(gòu)擴(kuò)張。此外，所有上述專利都沒(méi)有對(duì)有差異的——也就是說(shuō)非同構(gòu)的——擴(kuò)張或其它形式的變形的系統(tǒng)化的受控容限。
相關(guān)法，匹配濾波法，和(不確切地講)有關(guān)的重疊型比較技術(shù)在參考印痕與候選印痕失配小至紋脊間隔的四分之一的任何區(qū)域中全都失誤。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)張和其它變形可能并且通常的確在超過(guò)紋脊間隔兩倍，即，破壞相關(guān)并且因此破壞了識(shí)別的最小破壞作用許多倍的相當(dāng)大的區(qū)域上局部地產(chǎn)生虛假的失配。
因此，不能適當(dāng)?shù)乜紤]擴(kuò)張(同構(gòu)變形)或變形(差異變形)將導(dǎo)致不能驗(yàn)證或識(shí)別授權(quán)使用者的不可接受的高失誤率——即，高比率的所謂“誤拒絕”或“1型誤差”。企圖減少這種失誤率的人為措施將不可避免地導(dǎo)致相反的結(jié)果未能拒絕未授權(quán)使用者，假冒者的不可接受的高失誤率——即，高比率的所謂“誤接受”或“2型誤差”。
對(duì)于少數(shù)簡(jiǎn)化分析是不可靠的情況，看來(lái)不可能僅僅通過(guò)允許在兩個(gè)或三個(gè)核心或顯著區(qū)域之間任意改變而對(duì)變形進(jìn)行適當(dāng)解釋。Thebaud文獻(xiàn)的全面復(fù)蓋范例，以其能夠利用參考和測(cè)試圖象之間重疊的整個(gè)區(qū)域中的所有可用信息的優(yōu)點(diǎn)而具有克服這種誤差的能力，但是其代價(jià)是相對(duì)長(zhǎng)的分析時(shí)間——通常是每次確定需要數(shù)秒(在完全獲得指紋之后)——即使對(duì)于具有十分顯著區(qū)域的印痕。
同樣，上述現(xiàn)有專利中沒(méi)有一個(gè)對(duì)來(lái)自不那么確定或噪聲較大的區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策下加權(quán)(downweight)；而是，不給這種情況任何考慮，只是簡(jiǎn)單地放棄噪聲數(shù)據(jù)——這是處理高成本數(shù)據(jù)的一種十分不好的方式。在這些參考文獻(xiàn)中沒(méi)有看到測(cè)試數(shù)據(jù)的帶通，雖然Driscoll和其它人使用了某些其它的濾波形式。除了隱含在許多印痕分析器中使用的二值化或三值化中的普通形式之外，也沒(méi)有使用歸一化方法。沒(méi)有一個(gè)上述專利根據(jù)局部正弦分布觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)明測(cè)試和樣板數(shù)據(jù)，或這種數(shù)據(jù)相互的比較。
現(xiàn)有技術(shù)至今未適當(dāng)?shù)卣f(shuō)明的另一個(gè)問(wèn)題是圖象數(shù)據(jù)有效區(qū)域和質(zhì)量問(wèn)題。本領(lǐng)域中使用的商用設(shè)備通常僅僅根據(jù)手指或一些其它物體遮斷捕獲端口——即，捕獲端口存在一些東西——來(lái)發(fā)現(xiàn)獲得和接收了用于分析的圖象，而不考慮圖象的可用性和可靠性，或?qū)嶋H上甚至不考慮它是一個(gè)指紋圖象還是其它的皮膚圖紋的圖象。
還有另一個(gè)困難是分析系統(tǒng)未按需調(diào)節(jié)到與遇到的皮膚圖紋特性一致。當(dāng)分析是根據(jù)不適用于實(shí)際提供的樣本的假設(shè)(例如，指紋紋脊的間隔)進(jìn)行的時(shí)候，結(jié)果的可靠性受到損害。
至今未能適當(dāng)滿足的另一個(gè)問(wèn)題是指紋捕獲系統(tǒng)是在低皮膚圖紋對(duì)比度和圖紋上光照高度變化的極端不利的條件下工作的——因此存在光強(qiáng)上的比較高的動(dòng)態(tài)范圍——還有對(duì)應(yīng)于高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)數(shù)據(jù)的價(jià)格，時(shí)間消耗，以及在一些情況下存儲(chǔ)或傳輸結(jié)果所需的凈空間和容積。
最為有關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是試圖降低所需的價(jià)格，時(shí)間消耗和與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸相聯(lián)系的空間或容積遇到了數(shù)據(jù)必須是與原始數(shù)據(jù)完全可比較的相反的需要。它不能具有可以與，例如，通常的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，相聯(lián)系的不規(guī)則的特性。一個(gè)特定的結(jié)癥問(wèn)題是需要沿紋脊的平滑度，以免分析系統(tǒng)不能夠識(shí)別它們基本上連續(xù)的特征。
因此，皮膚圖紋驗(yàn)證領(lǐng)域一直不能——以省時(shí)方式——很好地利用所有可用數(shù)據(jù)，充分考慮擴(kuò)張或變形，產(chǎn)生用于已知的放置變化的統(tǒng)計(jì)的適當(dāng)容限，和應(yīng)用現(xiàn)代決策和信號(hào)處理工具?，F(xiàn)在可以知道，本領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)遺留著許多有待解決的問(wèn)題，并且在贊賞上述的嘗試的同時(shí)，還要指出它們?nèi)匀贿z留著許多需要改進(jìn)的地方。
本發(fā)明引入了這種改進(jìn)，并且在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)和迄今未有的高精確性進(jìn)行指紋驗(yàn)證。本發(fā)明具有幾個(gè)可以獨(dú)立使用的方面或方案——盡管為了最大地利用它們的優(yōu)點(diǎn)我們寧愿一起使用它們，并且盡管它們的確具有一些共同的部分。
首先說(shuō)明共同部分。在以下將討論的前三個(gè)獨(dú)立方面的優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明是獲得在通過(guò)比較而驗(yàn)證一個(gè)人的身份中使用的人的皮膚圖紋印痕數(shù)據(jù)的裝置。
在將要討論的后七個(gè)獨(dú)立方面(即，第四至第十方面)的優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明是驗(yàn)證一個(gè)人的身份的裝置。它通過(guò)(1)代表那個(gè)人的皮膚圖紋印痕的二維測(cè)試圖象的測(cè)試數(shù)據(jù)，與(2)從以前注冊(cè)過(guò)程中獲得的二維參考皮膚圖紋印痕圖象得到的參考數(shù)據(jù)比較而操作。
在前十個(gè)方面之后將說(shuō)明本發(fā)明的某些附加方面或方案。每個(gè)裝置實(shí)施例都包括一些保持用于該裝置其它元件的自動(dòng)操作的指令的裝置；這些指令保持裝置包括或利用一種非易失性存儲(chǔ)器件，并且可以稱為“非易失性存儲(chǔ)裝置”。
在第一獨(dú)立方面的優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置包括一些用于物理地接收一個(gè)人的皮膚的接觸并且在接觸過(guò)程中形成皮膚圖紋的光學(xué)圖象的裝置。出于廣泛性和一般性的考慮，在本發(fā)明的討論中我們把這些裝置簡(jiǎn)單地稱為“光學(xué)裝置”。
此外，裝置包括一些在接觸過(guò)程中從光學(xué)裝置接收光學(xué)圖象——并且響應(yīng)接收的光學(xué)圖象產(chǎn)生從這種圖紋得到的一系列電子信號(hào)陣列的裝置。也是為了廣泛性和一般性的原因，我們稱這些裝置為“光電子裝置”。
另外，裝置包括一些用于在接觸過(guò)程中監(jiān)視一系列電子信號(hào)陣列的裝置，即“電子裝置”；和一些用于存儲(chǔ)在比較中使用的至少一個(gè)所述電子信號(hào)陣列的裝置，即“存儲(chǔ)裝置”。裝置中還有一些用于延遲存儲(chǔ)裝置的操作直到系列中的至少一個(gè)電子信號(hào)陣列滿足了有關(guān)圖紋的一個(gè)特征的一個(gè)特定條件的裝置；這些最后的“延遲裝置”在接觸過(guò)程中響應(yīng)電子監(jiān)視裝置。
上面的敘述可以代表本發(fā)明的第一方面的最廣泛或最一般形式的定義或說(shuō)明；但是，即使在這樣的形式中，也可以看到本發(fā)明的這個(gè)方面使指紋獲取和分析技術(shù)有了重大的進(jìn)展。具體地講，該系統(tǒng)比以前更為可靠，其可靠性體現(xiàn)在只有當(dāng)一個(gè)圖象的質(zhì)量(和它的面積覆蓋范圍)適于分析時(shí)才接受該圖象用于分析。
盡管如此，我們?nèi)匀粚幵赣靡恍┠軌蜻M(jìn)一步增強(qiáng)本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)的特點(diǎn)和特征來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一方面以及下述其它方案。因此我們認(rèn)為，例如上述的“特定條件”最好包括確定皮膚圖紋圖象面積的適用性的測(cè)試，該測(cè)試不僅基于光學(xué)數(shù)據(jù)端口的遮斷而且確實(shí)基于電子信號(hào)陣列的空間頻率含量。
這就是說(shuō)，即使在我們的發(fā)明只是測(cè)試面積復(fù)蓋范圍時(shí)，信號(hào)也應(yīng)當(dāng)包含皮膚圖紋印痕的空間頻率特征的能量。當(dāng)系統(tǒng)在進(jìn)一步的印痕質(zhì)量測(cè)試階段時(shí)，要使用類似的但更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。
此外，我們發(fā)現(xiàn)了在接觸過(guò)程中皮膚接觸的細(xì)節(jié)，和系列中的電子信號(hào)陣列將隨所述皮膚接觸的確定而改善。因此，在必要時(shí)我們寧愿在一個(gè)延長(zhǎng)的時(shí)間周期中收集順序的圖象，只有在并且當(dāng)獲得了通過(guò)可用性標(biāo)準(zhǔn)的圖象時(shí)才停止這個(gè)過(guò)程。
在下面的“詳細(xì)說(shuō)明”部分中將出現(xiàn)更多的其它有關(guān)本發(fā)明的這個(gè)第一方面(以及其它方面)的優(yōu)先選擇。
在本發(fā)明的第二主要方面或方案的優(yōu)選實(shí)施例中，裝置包括一些用于接收或產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于皮膚圖紋的電子信號(hào)陣列的裝置——以下稱這些裝置為“接收或產(chǎn)生裝置”——并且還包括一些用于定義多個(gè)信號(hào)波數(shù)頻帶的裝置。
此外，還包括一些用于把電子信號(hào)陣列的波數(shù)含量與定義的多個(gè)波數(shù)頻帶比較的裝置——“比較裝置”。系統(tǒng)還包括一些用于選擇所述多個(gè)信號(hào)波數(shù)頻帶中的一個(gè)特定頻帶以便在分析所述電子信號(hào)陣列中使用以驗(yàn)證人的身份的裝置；這些選擇裝置響應(yīng)比較裝置。
即使像這樣的廣泛的定義，根據(jù)我們的發(fā)明的這個(gè)第二方面的系統(tǒng)在特別選擇以匹配于遇到的數(shù)據(jù)的信號(hào)空間頻帶中操作。因而提高了結(jié)果分析的可靠性。
在本發(fā)明的第三主要方面的優(yōu)選實(shí)施例中，裝置包括一些用于接收或產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于這種皮膚圖紋的多能級(jí)電子信號(hào)陣列的裝置。它還包括一些用于預(yù)評(píng)價(jià)或/和預(yù)處理多能級(jí)電子信號(hào)陣列的裝置。
利用“多能級(jí)”我們表示信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍至少是四個(gè)二進(jìn)制位——即，系統(tǒng)能夠理解的最小信號(hào)偏移的十六倍的系數(shù)——并且最好是五個(gè)二進(jìn)制位或更多。我們的這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是一個(gè)八位的系統(tǒng)，盡管這主要是一個(gè)受經(jīng)濟(jì)條件決定的組件的問(wèn)題。
此外，裝置包括一些用于以二或一位形式表達(dá)預(yù)評(píng)價(jià)的或/和預(yù)處理的信號(hào)陣列的裝置。它還包括用于存儲(chǔ)或輸出以所述二或一位形式表達(dá)的信號(hào)陣列的裝置。
上面的敘述可以提供對(duì)本發(fā)明的第三方面的最一般或廣泛形式的定義或說(shuō)明，但是，盡管是如此廣義地描述，本發(fā)明的第三方面仍然大大地發(fā)展了該技術(shù)。具體地講，現(xiàn)在可以看到根據(jù)本發(fā)明的第三方面的優(yōu)選實(shí)施例為信號(hào)提供了一個(gè)全動(dòng)態(tài)范圍，以允許光照改變——和其它的變化，例如皮膚圖紋對(duì)比度是高還是低。同時(shí)本發(fā)明的這個(gè)方面不會(huì)危及時(shí)間，存儲(chǔ)器空間或價(jià)格或數(shù)據(jù)輸出容量。
如前面所述，可以應(yīng)用幾種優(yōu)先選擇以進(jìn)一步增強(qiáng)本發(fā)明的第三方面的優(yōu)越性。
至于本發(fā)明的第四方面，裝置包括一些用于從存儲(chǔ)器或從輸入數(shù)據(jù)組提取參考數(shù)據(jù)以在驗(yàn)證中使用的裝置。裝置還包括用于帶通處理，歸一化處理和平滑處理提取的數(shù)據(jù)以在驗(yàn)證中使用的預(yù)處理裝置。
此外，還包括一些用于把來(lái)自預(yù)處理裝置的數(shù)據(jù)與測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以驗(yàn)證身份的裝置。上面的敘述可以代表本發(fā)明的第四方面的最廣義和一般的形式，但盡管如此，它的確發(fā)展了技術(shù)，特別是僅僅用一或二位(根據(jù)本發(fā)明的第三方面)經(jīng)濟(jì)而迅速地輸出或存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)完全可以容易而經(jīng)濟(jì)地適用于分析。
接下來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第五主要方面，裝置包括一些用于從參考數(shù)據(jù)或/和測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)出一種相應(yīng)形式的矢量梯度場(chǎng)的裝置。裝置還包括一些用于在矢量梯度場(chǎng)控制下平滑處理參考或/和測(cè)試數(shù)據(jù)以使得平滑處理實(shí)際上是沿皮膚圖紋的相應(yīng)紋脊方向進(jìn)行的裝置。此外，裝置包括一些用于在身份驗(yàn)證決定中使用平滑數(shù)據(jù)的裝置。
當(dāng)準(zhǔn)備好使用存儲(chǔ)或發(fā)送圖象信息時(shí)，以這種方式可以簡(jiǎn)單地重新構(gòu)造完全可靠分析所需的數(shù)據(jù)質(zhì)量。不必在存儲(chǔ)/發(fā)送經(jīng)濟(jì)性與驗(yàn)證的可靠性之間作出妥協(xié)。
本發(fā)明的第五方面的這種最廣義的形式也具有額外的優(yōu)先選擇。例如，我們?cè)敢鈴臄?shù)據(jù)的快速傅立葉變換中發(fā)現(xiàn)矢量梯度場(chǎng)，篩選矢量梯度場(chǎng)以解釋相位躍變。
僅就實(shí)用性而言，我們當(dāng)前認(rèn)為使用的矢量梯度場(chǎng)最好是一個(gè)矢量波數(shù)場(chǎng)。這個(gè)優(yōu)先選擇只是出于完成這個(gè)任務(wù)的最終例行程序的可用性，因?yàn)槲覀儺?dāng)前認(rèn)為裝置的最好形式實(shí)際上并不使用作為波數(shù)場(chǎng)一部分的標(biāo)量幅度。
盡管如此，出于上述的可用性觀點(diǎn)，我們認(rèn)為導(dǎo)出裝置最好進(jìn)一步包括一些用于從梯度場(chǎng)計(jì)算出一個(gè)協(xié)方差矩陣，并且接下來(lái)從協(xié)方差矩陣計(jì)算出一個(gè)用于波數(shù)的標(biāo)量幅度場(chǎng)的裝置。在這種情況下，我們還認(rèn)為系統(tǒng)最好包括一些用于把矢量波數(shù)場(chǎng)構(gòu)造成具有所述矢量梯度場(chǎng)的方向性的標(biāo)量幅度場(chǎng)。
在本發(fā)明的第六主要方面或方案的優(yōu)選實(shí)施例中，裝置包括一些用于計(jì)算測(cè)試圖象的至少一部分的功率頻譜密度的裝置。此外，它包括一些用于使用功率頻譜密度以評(píng)估測(cè)試圖象相對(duì)于一個(gè)參考圖象的假定擴(kuò)張的裝置。
裝置還包括一些用于考慮到評(píng)估的擴(kuò)張將測(cè)試數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的裝置。此外還包括一些用于響應(yīng)比較裝置作出身份驗(yàn)證決定的裝置。
以上的敘述代表最廣義和一般形式的本發(fā)明的第六主要方面。但是，即便是這樣的形式，本發(fā)明的這個(gè)方面也為指紋和其它皮膚圖紋印痕分析提供了極端重要的貢獻(xiàn)。
如同以后將在本文獻(xiàn)中更詳細(xì)地說(shuō)明的，可以使功率頻譜密度(或“PSD”)顯示皮膚圖紋紋脊的間隔和方向性——特別是在一個(gè)圖紋的小區(qū)域內(nèi)。通過(guò)把一個(gè)測(cè)試圖象的PSD的間隔部分與一個(gè)參考圖象或“樣板”的PSD的相同部分比較，本發(fā)明可以讀出相應(yīng)區(qū)域的測(cè)試圖象相對(duì)于參考圖象的相對(duì)擴(kuò)張。
就像稍后將看到的，以這種方式，本發(fā)明不僅產(chǎn)生了與以前的Thebaud專利文獻(xiàn)的全局檢索十分近似的結(jié)果，并且利用其完整主義的非同構(gòu)變形場(chǎng)產(chǎn)生了近似于以后的梯度檢索的結(jié)果。PSD技術(shù)一旦經(jīng)過(guò)系統(tǒng)化和使之有效，也可以用來(lái)在捕獲印痕時(shí)對(duì)印痕進(jìn)行篩選以確定皮膚圖紋印痕的空間頻帶特征中存在能量。
但是，對(duì)于一個(gè)小區(qū)域的兩個(gè)PSD的計(jì)算，不象Thebaud所述的費(fèi)時(shí)的過(guò)程，只花費(fèi)他的裝置所需時(shí)間很小的一部分——總體上要快一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，本發(fā)明能夠在少于十分之一的時(shí)間中得到十分接近的同樣結(jié)果。
在本發(fā)明的第七主要方面的優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明與第六方面的實(shí)施例有密切的關(guān)聯(lián)，但涉及的是轉(zhuǎn)動(dòng)而不是擴(kuò)張。僅僅通過(guò)測(cè)試圖象PSD的定向部分與參考圖象PSD的對(duì)應(yīng)部分的比較就可以完成相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的準(zhǔn)確評(píng)估。
通過(guò)以這種方式發(fā)現(xiàn)相對(duì)擴(kuò)張和轉(zhuǎn)動(dòng)，本發(fā)明可以用令人驚奇的精確性評(píng)估整個(gè)同構(gòu)變形。通過(guò)利用復(fù)蓋一個(gè)完整印痕面積或至少參考和測(cè)試圖象之間重疊面積的多個(gè)區(qū)域組，本發(fā)明也可以恰當(dāng)?shù)亟圃u(píng)估Thebaud發(fā)現(xiàn)的非同構(gòu)變形。
本發(fā)明的第八主要方面的優(yōu)選實(shí)施例也涉及通過(guò)PSD比較的分析。這里的裝置包括一些用于分別計(jì)算測(cè)試圖象和參考圖象的至少一部分的功率頻譜密度的裝置。
在本發(fā)明的這個(gè)主要方面，裝置還包括一些用于把各計(jì)算出的功率頻譜密度轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)的裝置。通過(guò)這種創(chuàng)新策略，轉(zhuǎn)換的功率頻譜密度信息——現(xiàn)在它可以被解釋為直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)——具有標(biāo)繪在紋脊間隔和方向的矩形柵格上的功率密度值的形式。
此外，裝置還包括一些用于將測(cè)試和參考圖象的轉(zhuǎn)換功率頻譜密度一同考慮的裝置。這些裝置還進(jìn)一步具有從“一同考慮”的功率頻譜密度讀出這種假設(shè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和擴(kuò)張的評(píng)價(jià)的功能。
在本發(fā)明的這個(gè)第八方面，特別有利的結(jié)果是，通過(guò)把紋脊方向和間隔表達(dá)為可用于大多數(shù)其它指紋分析過(guò)程的同樣的矩形柵格和直角坐標(biāo)數(shù)學(xué)內(nèi)定義的場(chǎng)，可以獲得更大的時(shí)間節(jié)省和效率。通過(guò)例如比例處理各紋脊-間隔和方向值，或相關(guān)兩個(gè)轉(zhuǎn)換的功率譜密度——在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和擴(kuò)張的假定范圍內(nèi)——以發(fā)現(xiàn)最可能的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和擴(kuò)張的評(píng)價(jià)，這樣的優(yōu)選操作模式可以進(jìn)一步增強(qiáng)所有這些優(yōu)點(diǎn)。
在本發(fā)明的第九主要方面或方案的優(yōu)選實(shí)施例中，裝置包括一些用于評(píng)估測(cè)試和參考圖象之間的相對(duì)平移，和相對(duì)同構(gòu)變形的至少一個(gè)分量的裝置。它還包括用于調(diào)節(jié)測(cè)試或/和參考圖象，以允許評(píng)估相對(duì)平移和相對(duì)同構(gòu)變形的分量的裝置。
裝置還包括一些用于在調(diào)節(jié)之后，在測(cè)試圖象和參考圖象共同的所有區(qū)域內(nèi)比較二者，以作出驗(yàn)證決定的裝置。如同將要指出的，這個(gè)有利的操作方案與前面提到的Thebaud的專利文獻(xiàn)中提出的發(fā)明相同一—并代表大大超越現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)步。
但是，我們認(rèn)為最好結(jié)合一些能夠最大地利用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的其它方面或方案來(lái)實(shí)踐本發(fā)明的這個(gè)第九方面。例如，我們認(rèn)為比較裝置最好包括用于在共同區(qū)域內(nèi)分析功率頻譜密度以評(píng)估剩余變形的裝置。
出于這種考慮，我們認(rèn)為比較裝置最好包括一些用于把圖象之一劃分為集合起來(lái)實(shí)際上復(fù)蓋整個(gè)所述一個(gè)圖象的多個(gè)實(shí)際上重疊的子區(qū)域的裝置；和用于在各子區(qū)域中具有一個(gè)顯著的部分是位于兩個(gè)圖象共有的所述全部區(qū)域內(nèi)的每個(gè)所述一個(gè)區(qū)域中，評(píng)估所述測(cè)試圖象和參考圖象的相似程度的附加裝置。
以這種方式，利用了PSD快速和有效地產(chǎn)生用于小區(qū)域的轉(zhuǎn)動(dòng)和擴(kuò)張信息的能力，以獲得對(duì)相當(dāng)大的區(qū)域的這種信息的評(píng)估。評(píng)價(jià)裝置最好包括一些用于在各自的共同區(qū)域中的每個(gè)子區(qū)域內(nèi)評(píng)估測(cè)試和參考圖象之間的相對(duì)變形的更多的分量的裝置。
評(píng)價(jià)裝置最好形成共同區(qū)域中所有所述子區(qū)域的“更多的分量”的復(fù)合量度；還包括用于為復(fù)合量度設(shè)定閾值以作出所述決定的裝置。裝置最好從測(cè)試數(shù)據(jù)中提取測(cè)試數(shù)據(jù)中噪聲方差的評(píng)估作為測(cè)試圖象中位置的函數(shù)；在本系統(tǒng)中，復(fù)合量度形成裝置考慮評(píng)估的噪聲方差——并且最好為共同區(qū)域中每個(gè)子區(qū)域以與在那個(gè)子區(qū)域的噪聲方差評(píng)估相反的關(guān)系為變形的“更多的分量”加權(quán)。
在本發(fā)明的第十主要方面的優(yōu)選實(shí)施例中，裝置包括一些用于把參考數(shù)據(jù)的一個(gè)第一小區(qū)與測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以形成相似性的第一量度的裝置。它還包括用于對(duì)照第一閾值測(cè)試第一量度以驗(yàn)證人的身份的第一裝置。
在第一量度不高到足以接受的情況下，裝置還包括一些用于接著把參考數(shù)據(jù)的一個(gè)第二小區(qū)與測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以形成相似性的第二量度的裝置——和與之相關(guān)的用于對(duì)照高于第一閾值的第二閾值測(cè)試所述第二量度以驗(yàn)證人的身份的第二裝置。如同將要說(shuō)明的，可能更易接受的是在第一量度失敗后對(duì)照一個(gè)更低的第二量度測(cè)試，但在本發(fā)明的第十主要方面中并不是這種情況。
這種異常的原因在于第二測(cè)試使用了一個(gè)更小的窗口。采用這種策略是基于以下原因，第一測(cè)試可能識(shí)別失敗，僅僅是因?yàn)榇嬖谔嗟淖冃味荒茉诘谝粶y(cè)試的區(qū)域上進(jìn)行識(shí)別它是一個(gè)小的區(qū)域，但第二測(cè)試的區(qū)域相對(duì)來(lái)說(shuō)更小。
還將有幾種其它優(yōu)先選擇。具體地講，第一測(cè)試裝置也對(duì)照一個(gè)相對(duì)低的第一拒絕閾值測(cè)試相似性的第一量度以否決驗(yàn)證。第二比較裝置只有在相似性的第一量度在第一接受閾值和第一拒絕閾值之間時(shí)——即，如果相似性的第一量度既不高到足以接受也不低到足以拒絕時(shí)——才操作。
第二測(cè)試裝置最好也對(duì)照一個(gè)高于第一拒絕閾值的第二拒絕閾值測(cè)試相似性的第二量度以否決驗(yàn)證。如上所述，第二小區(qū)小于第一小區(qū)。
在第二量度在第二接受閾值和第二拒絕閾值之間的情況下——因而第二量度既不高到足以接受也不低到足以拒絕——那么系統(tǒng)最好實(shí)際比較測(cè)試圖象與參考圖象的整個(gè)共同區(qū)域以作出驗(yàn)證決定。
我們的發(fā)明的第十一獨(dú)立方面或方案的優(yōu)選裝置實(shí)施例與前七個(gè)有所不同。這里的裝置用來(lái)接收來(lái)自一個(gè)從諸如手指之類的凸紋表面獲取表面凸紋數(shù)據(jù)的傳感器的表面凸紋數(shù)據(jù)——并且響應(yīng)接收的表面凸紋數(shù)據(jù)控制進(jìn)入設(shè)施，設(shè)備，一種金融業(yè)務(wù)或一個(gè)用于提供或接收信息的系統(tǒng)。
裝置根據(jù)凸紋表面的假設(shè)擴(kuò)張使用。該裝置包括一個(gè)用于處理接收的數(shù)據(jù)以確定凸紋表面的身份的系統(tǒng)。除了前面所說(shuō)的指令保持存儲(chǔ)裝置外，這個(gè)系統(tǒng)包括用于分別計(jì)算和比較接收數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的至少一部分功率頻譜密度，并分析功率頻譜密度比較結(jié)果以評(píng)估假設(shè)擴(kuò)張的裝置，用于考慮到評(píng)估的擴(kuò)張把測(cè)試數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的裝置，和用于響應(yīng)比較裝置作出身份驗(yàn)證決定的裝置。
此外，整個(gè)裝置包括一些用于把所確定的身份用于控制進(jìn)入設(shè)施，設(shè)備，金融業(yè)務(wù)，或信息源或接收的裝置。因此，本發(fā)明的這個(gè)方面，在專門包含了前面說(shuō)明過(guò)的與第五獨(dú)立方面有關(guān)的擴(kuò)張?jiān)u估特點(diǎn)的同時(shí)，特別集中于并且包括作為本發(fā)明一部分的實(shí)際控制進(jìn)入各種類型的應(yīng)用裝置的組件。
本發(fā)明的第十二獨(dú)立方面包括了更多的區(qū)別，它是一種根據(jù)來(lái)自諸如手指之類的凸紋表面的表面凸紋數(shù)據(jù)的接受訪問(wèn)控制的保安系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)根據(jù)凸紋表面的假設(shè)變形使用。
系統(tǒng)包括應(yīng)用裝置，可以解決在缺乏有關(guān)一個(gè)授權(quán)使用者的特定凸紋表面時(shí)不當(dāng)使用的問(wèn)題。應(yīng)用裝置是從下面的組中選擇的一種設(shè)施，裝置，用于提供金融服務(wù)的裝置，和用于提供或接收信息的裝置。
此外，系統(tǒng)還包括用于從一個(gè)凸紋表面獲取表面凸紋數(shù)據(jù)的傳感器裝置。
系統(tǒng)還包括一些用于處理數(shù)據(jù)以確定凸紋表面的身份，和用于把所確定的身份應(yīng)用于控制進(jìn)入應(yīng)用裝置的裝置。除了指令保存存儲(chǔ)裝置外，這些處理和應(yīng)用裝置包括用于分別計(jì)算和比較接收數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的至少一部分的功率頻譜密度，和分析功率頻譜密度的比較以評(píng)估假設(shè)擴(kuò)張的裝置，用于考慮進(jìn)評(píng)估的變形把測(cè)試數(shù)據(jù)與涉及的有關(guān)授權(quán)使用者的特定凸紋表面的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的裝置，和用于響應(yīng)比較裝置作出身份驗(yàn)證決定的裝置。
因此，本發(fā)明的這個(gè)方面包括應(yīng)用裝置本身，還包括在本發(fā)明的第八方面中的進(jìn)入控制中間裝置。
因此，在集中于并且包括應(yīng)用裝置的同時(shí)，本發(fā)明利用了前面聯(lián)系本發(fā)明的第六獨(dú)立方面討論過(guò)的變形評(píng)估。
在本發(fā)明的另一個(gè)獨(dú)立方面或方案中，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例采取了一種方法的形式，而不是裝置。該方法用于驗(yàn)證一個(gè)人的身份。該方法是通過(guò)把代表那個(gè)人的皮膚圖紋印痕的二維測(cè)試圖象的測(cè)試數(shù)據(jù)與從一個(gè)在以前的注冊(cè)過(guò)程中獲得的二維參考皮膚圖紋印痕導(dǎo)出的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較而做到驗(yàn)證身份的。
該方法包括比例處理或相關(guān)測(cè)試圖象和參考圖象的對(duì)應(yīng)區(qū)域的功率頻譜密度以確定圖象之間的相對(duì)同構(gòu)變形的步驟。另一個(gè)步驟是使用歸一化空間相關(guān)值作為測(cè)試圖象和參考圖象的對(duì)應(yīng)區(qū)域之間的相似性的量度。
此外，方法還包括根據(jù)所述歸一化空間相關(guān)值作出身份驗(yàn)證決定的步驟。另一個(gè)步驟是，在非易失性存儲(chǔ)器中，保存用于上述步驟的自動(dòng)操作的指令。
因此，該方法分享了前面討論的本發(fā)明的功率頻譜密度方面的裝置實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。最好通過(guò)結(jié)合其它特點(diǎn)或特征來(lái)優(yōu)化本發(fā)明，特別是操作一個(gè)傳感器以獲取測(cè)試數(shù)據(jù)和——響應(yīng)決定產(chǎn)生步驟——在驗(yàn)證了身份時(shí)操作一個(gè)開(kāi)關(guān)的各步驟。
在參考附圖考慮下面的詳細(xì)說(shuō)明后將會(huì)對(duì)本發(fā)明的所有上述操作原理和優(yōu)點(diǎn)有更充分的理解，附圖是

圖1是概念性地示出的本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施例，說(shuō)明編程固件的不同部分是如何執(zhí)行本發(fā)明的方法的流程圖或方框圖；圖2是在圖1的一個(gè)特定程序或模塊內(nèi)——即，在程序塊34和在程序塊51中，和在準(zhǔn)備所使用的授權(quán)使用者的指紋數(shù)據(jù)(“樣板”)的預(yù)備過(guò)程中使用的程序的細(xì)節(jié)的流程圖或方框圖；圖3是在將本發(fā)明的方法發(fā)現(xiàn)的特定同構(gòu)變形聯(lián)系于樣板時(shí)，一個(gè)迭加在授權(quán)使用者樣板位置上的候選使用者的指紋的概括性的概念圖；圖4是另一個(gè)概念圖，表現(xiàn)了從一個(gè)功率頻譜密度圖確定相對(duì)擴(kuò)張和轉(zhuǎn)動(dòng)的一般原理；圖4a是表現(xiàn)使用圖5的直角(極坐標(biāo))形式的圖；圖5是表現(xiàn)利用一個(gè)變形場(chǎng)修改樣板的一般原理的概括性概念圖；圖6是顯示從如同圖4和4a中所示的功率頻譜密度分析逐點(diǎn)地發(fā)現(xiàn)這樣一種變形場(chǎng)的概念圖；圖7是一個(gè)指紋中的渦區(qū)的高度放大的概念圖，特別顯示了該區(qū)中紋脊間相位的變化；圖8是顯示本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)硬件系統(tǒng)的整體方框圖；圖9示出了用作獲取授權(quán)使用者的樣板數(shù)據(jù)的本發(fā)明的一個(gè)傳感器中的檢索區(qū)；圖10是顯示在獲取授權(quán)使用者和候選使用者數(shù)據(jù)中使用的程序的流程圖；和圖11是說(shuō)明用于樣板數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)壓縮暗度等級(jí)(或亮度等級(jí))圖。
本章節(jié)的第一部分以純粹說(shuō)明性的詞語(yǔ)提出了系統(tǒng)的操作。因此，隨后用“附錄”給出用于實(shí)際實(shí)踐本發(fā)明的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)。
輸入——優(yōu)選實(shí)施例具有至少三組輸入來(lái)自一種武器或其它裝置的候選使用者的第一組輸入，來(lái)自授權(quán)使用者(或其代理人的)另一組輸入，和隱含地來(lái)自一般化總體數(shù)據(jù)的第三組。候選者的輸入包括一個(gè)指紋圖象數(shù)據(jù)陣列11(圖1)和一個(gè)裝置操作的命令57(在圖的左下方)。
在圖1中，保持了Thebaus專利文獻(xiàn)的第一附圖的一般格式，以更清楚地突出本發(fā)明與Thebaud的發(fā)明的相同和差異。建議同樣地參考Thebaud的圖1，并且假設(shè)讀者熟悉Thebaud專利文獻(xiàn)中提供的說(shuō)明。
數(shù)據(jù)陣列11來(lái)源于一個(gè)皮膚圖紋檢測(cè)器，最有代表性的是一種光學(xué)傳感器陣列，但可以用其它類型的傳感器陣列代替，例如電容，可變電阻或高頻聲學(xué)傳感器。在一個(gè)如今最優(yōu)選實(shí)施例中，命令57的形式是光信號(hào)，該光信號(hào)是通過(guò)把使用者的手指等放在傳感器的接觸表面上得到的，盡管在其它實(shí)施例中命令57可以從操作一個(gè)開(kāi)關(guān)獲得——例如，用傳感器接觸表面上的壓力啟動(dòng)的微型開(kāi)關(guān)。
授權(quán)使用者的輸入包括一個(gè)指紋圖象數(shù)據(jù)陣列21(來(lái)源與上述用于候選使用者的陣列11類似)，和諸如閾值41，53之類的隱含參數(shù)設(shè)定，其反映用來(lái)必須發(fā)現(xiàn)一個(gè)指紋匹配的期望可信度。授權(quán)使用者不必親自將這些參數(shù)輸入系統(tǒng)，但是可以向技術(shù)人員指定這種參數(shù)的一個(gè)選定值，或默認(rèn)值。
幾個(gè)閾參數(shù)41，53等涉及容許的非法肯定和非法否定的相對(duì)數(shù)量——但是不必用算術(shù)直接方式。在Thebaud系統(tǒng)中，如他所解釋的，關(guān)系是相當(dāng)復(fù)雜的和統(tǒng)計(jì)學(xué)的；但是出于提供本發(fā)明更為流線化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的，最好使用相對(duì)直接和直通的閾參數(shù)設(shè)定。
用作閾41的值實(shí)際是一對(duì)——一個(gè)控制候選者拒絕42，另一個(gè)控制接受43。(如稍后將看到的，閾的設(shè)置實(shí)際上是四個(gè)而不是兩個(gè)，因?yàn)閷?duì)于剛才提到的兩個(gè)閾中的每一個(gè)，在程序中不同點(diǎn)上使用兩個(gè)不同的值。)所有這些值被選擇來(lái)反映預(yù)期使用的類型。具體地說(shuō)，它們分別控制非法否定的可能性(為授權(quán)的使用者建立接受的“期望的可信度”)，和非法肯定的可能性(以相反的方式為未授權(quán)使用者建立拒絕的期望的可信度)。
例如，如果裝置是要控制進(jìn)入一個(gè)預(yù)先付費(fèi)的體育館，基本目的可能只是要阻擋偶然的欺詐者。在這種情況下，用于接受的閾值43(對(duì)于預(yù)付費(fèi)的顧客或體育館成員)可以定得相當(dāng)?shù)?，并且用于拒絕的閾值42定得很低——接受讓某個(gè)沒(méi)有付費(fèi)的人進(jìn)入的較大的機(jī)會(huì)。
同樣，如果裝置是一種軍事或警務(wù)人員在戰(zhàn)場(chǎng)上使用的武器，主要的目的可能是要使授權(quán)的使用者沒(méi)有延誤和不加問(wèn)訊地隨時(shí)使用該武器。在這種情況下，可以把用于接受43和拒絕42的閾值定得相對(duì)低——接受敵方可能從授權(quán)使用者得到武器而使用它的較小的機(jī)會(huì)。但是，在這種情況下，由于存在著敵方占用武器帶來(lái)的顯著危險(xiǎn)，因此不能把接受閾值定得像上面第一例子中那樣低，在第一例中允許欺詐者的不利后果不那么嚴(yán)重。
現(xiàn)在在一個(gè)相反的例子中，為了控制進(jìn)入一個(gè)包含有極端敏感的文件或裝置的安全區(qū)，基本目的可能是排除間諜。在這種情況下，用于接受的可信度等級(jí)43(授權(quán)人員)可能被定得相當(dāng)高，并且拒絕等級(jí)42也很高——接受由于必須重復(fù)驗(yàn)證過(guò)程而使授權(quán)人員被延誤的相當(dāng)大的可能性。
同樣，如果裝置是保存在家庭中用來(lái)防止入侵者的武器，主要的目的可能是要防止生活在家庭中或訪問(wèn)該家庭的兒童或少年未經(jīng)允許的使用。在這種情況下，可以把閾值定得相對(duì)高——接受武器用于防止入侵者的可用性的小程度的不可靠性——但是可以不象上一例子中那樣高，因?yàn)樵诰o急情況下授權(quán)使用者對(duì)武器可用性的延誤一般要比延誤進(jìn)入安全區(qū)造成大得多的麻煩。
第三種，隱含型輸入是一個(gè)統(tǒng)計(jì)組(未示出)，最好是既不來(lái)自候選使用者，也不來(lái)自授權(quán)使用者，而是來(lái)自一個(gè)代表一般人的一般化的數(shù)據(jù)庫(kù)。這些輸入用于設(shè)定各種目的閾值的特定等級(jí)，并且也用于方差評(píng)估15，等等。
這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)通常是在不參考已知要涉及的特定人的情況下導(dǎo)出的，并且可以稱為“先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)(prior statistics)”或拉丁語(yǔ)的“先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)(apriori statistics)”。它們可以在處理過(guò)程中的特定點(diǎn)上使用，以把人們將他們的手指放在指紋捕獲成像器件上的方式上的可變性的已知程度考慮進(jìn)來(lái)。這種可變性可以根據(jù)成像器件相對(duì)于使用者的位置和方向而不同。
例如，可以預(yù)期一個(gè)自動(dòng)出納機(jī)上的平板安裝的成像器中的可變性具有與辦公室中的桌面成像器中的可變性不同的統(tǒng)計(jì)圖形?？梢灶A(yù)期安裝在一種工具(例如一種武器)中的成像器中的可變性也不相同。
在一些情況中，特別是在使用者站著把指尖按在固定安裝的成像器件上的場(chǎng)合，這種可變性部分地取決于使用者的高度。在任何情況下，最好是利用實(shí)用型成像器和使用特定裝置的收集幾何方法來(lái)收集不同的先驗(yàn)數(shù)據(jù)組。
在特定情況下，初始數(shù)據(jù)捕獲可能顯示授權(quán)使用者的指紋具有十分不尋常的特性或特征。在這種極端的情況中，利用從授權(quán)使用者的輸入數(shù)據(jù)21導(dǎo)出的統(tǒng)計(jì)集17可以產(chǎn)生較好的效果。
這種規(guī)定需要授權(quán)使用者的較長(zhǎng)的登記或注冊(cè)過(guò)程，以便不僅建立這個(gè)使用者的指紋，而且建立這個(gè)使用者的印痕置于該裝置的可變性的某種量度。此外，為了得到好的結(jié)果，應(yīng)當(dāng)延遲這一過(guò)程，直到授權(quán)使用者得以熟悉該裝置，其固有地傾向于導(dǎo)致習(xí)慣性處理——并因此而不僅導(dǎo)致減小的可變性，而且導(dǎo)致可變性的特定模式。
這種額外的努力可能在特定的情況下證明是值得的，例如一個(gè)有影響胳膊或手的姿態(tài)或姿勢(shì)的傷痛或殘疾的人。當(dāng)一個(gè)身高極矮的人，或一個(gè)輪椅中的人要把指紋放在一個(gè)設(shè)備上以操作大多數(shù)使用者站著操作的自動(dòng)出納機(jī)的時(shí)候，可能會(huì)發(fā)生另一種可能的特殊情景。這種身高等等的特殊問(wèn)題，如果它們證明有意義的話，可以通過(guò)組成與高度相關(guān)的和其它特別相關(guān)的統(tǒng)計(jì)最好地管理。
總之，利用理想地從已經(jīng)在成像器上放置手指中形成習(xí)慣的使用者收集的先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)看來(lái)是可取的。
過(guò)程的概況——圖1中的粗垂直線14，22表明了基本方案是要把來(lái)自候選指紋圖象數(shù)據(jù)11的信號(hào)12-14-14′，和代表授權(quán)使用者的預(yù)處理指紋圖象數(shù)據(jù)或“樣板”21的信號(hào)22-24引向共同的最終比較41或53。沿該路徑的特定的側(cè)計(jì)算或信號(hào)路徑15，28-38便利并增強(qiáng)了比較。
一個(gè)與Thebaud系統(tǒng)主要差別是比較不必一路進(jìn)行到靠近圖的底部的閾值決定53。而是該路線僅僅保留給持續(xù)落在用于拒絕42和接受43的閾值41之間的候選數(shù)據(jù)——換言之，保留給圖的上部較早的過(guò)程32-37，41-45內(nèi)的，不確定44候選信息。
在一個(gè)響應(yīng)兩個(gè)或四個(gè)閾值41的早期拒絕42或接受43的場(chǎng)合，沿加星號(hào)的旁路路徑42/43進(jìn)行到最終決定42。在這里系統(tǒng)物理地執(zhí)行進(jìn)入本系統(tǒng)所保護(hù)的應(yīng)用裝置的拒絕55d或允許55e。
早期閾值41的結(jié)果42/43，或晚期閾值53的結(jié)果與候選者的命令57產(chǎn)生的信號(hào)59相互作用——以決定命令57是根本沒(méi)有產(chǎn)生可察覺(jué)的動(dòng)作，還是產(chǎn)生操作56。(如果應(yīng)用被拒絕55d，本發(fā)明包括一個(gè)無(wú)作用警告光或聲音，而不是不可察覺(jué)的動(dòng)作。)在本文獻(xiàn)的后面的一章中將說(shuō)明用于候選11或授權(quán)使用者21的圖象數(shù)據(jù)的初始捕獲和預(yù)處理。在以后的討論與緊接此處的僅涉及出現(xiàn)在圖1中的問(wèn)題的章節(jié)之間存在一些重疊。
候選數(shù)據(jù)的預(yù)處理——候選圖象數(shù)據(jù)11的處理從代表圖象內(nèi)的紋槽和紋脊的信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍的分析12開(kāi)始。結(jié)果包括形成一個(gè)新的圖象數(shù)據(jù)版本13，其中這個(gè)動(dòng)態(tài)范圍被歸一化，即局部地延展或壓縮以便精確地匹配后面處理階段的整個(gè)范圍。
此外，新的圖象版本還需經(jīng)傅立葉分析——把數(shù)據(jù)表達(dá)為空間正弦曲線——和帶通濾波，以消除圖象版本13中的不適當(dāng)?shù)目臻g頻率。在分析12中，如果空間頻率不是可能起源于授權(quán)使用者的相似地預(yù)處理的印痕(樣板)21的空間頻率21’，最好(但不是必須)將它們作為“不適當(dāng)?shù)摹笨臻g頻率處理。
將在以后說(shuō)明對(duì)授權(quán)使用者印痕進(jìn)行預(yù)處理以獲得樣板的過(guò)程。在這種原始預(yù)處理中，可以根據(jù)授權(quán)使用者印痕的一個(gè)更為從容的諧波含量分析來(lái)拒絕空間頻率。
與范圍分析12和帶通、歸一化的正弦數(shù)據(jù)13密切相關(guān)的是減量取樣(downsample)步驟13’，其大大減少要在本過(guò)程的所有后續(xù)階段中處理的數(shù)據(jù)的量。正是由于步驟13’造成了一個(gè)不可接受的耗費(fèi)時(shí)間的過(guò)程與一個(gè)可以實(shí)用的過(guò)程之間的區(qū)別，因而它是重要的。
還應(yīng)保證過(guò)程必須是精確的。而在本步驟中適當(dāng)控制的減量取樣不會(huì)降低整個(gè)特性。更具體地講，已經(jīng)知道數(shù)據(jù)13是正弦地表示的，并且這些數(shù)據(jù)不可能具有比在授權(quán)使用者印痕21中的紋槽或紋脊的最小間隔更小的空間頻率的主要分量。
因此，在減量取樣13’中，它有能力將代表值維持在小于最小周期的一半的合理分?jǐn)?shù)——或者說(shuō)，例如，大約平均周期的三分之一。在指導(dǎo)減量取樣步驟13’中使用的最佳空間頻率的選擇中，樣板頻率含量21’也是有用的。
哲學(xué)概述——從圖1中的程序塊12至13’的上述討論中已經(jīng)可以看到本發(fā)明的四個(gè)重要特征。首先，始終假設(shè)候選使用者就是授權(quán)使用者——并且只要我們進(jìn)行一個(gè)合理的比較就可以證實(shí)這一假設(shè)。
可能會(huì)推測(cè)這種假設(shè)將導(dǎo)致壓倒數(shù)量的非法肯定測(cè)試結(jié)果。這種推測(cè)是不正確的，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)合理的比較將僅突出未經(jīng)授權(quán)的候選者(欺詐者)與真實(shí)授權(quán)使用者之間的信息內(nèi)容中的潛在差別。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明，在其展開(kāi)時(shí)，將逐步使人了解，本發(fā)明的每個(gè)中間處理步驟——當(dāng)實(shí)際處理一個(gè)典型的欺詐者的印痕時(shí)——最有可能導(dǎo)致果斷的拒絕55d。
也可以從相反的角度證實(shí)討論中的假設(shè)如果候選使用者事實(shí)上就是授權(quán)使用者會(huì)發(fā)生什么？合理的比較對(duì)于消除由于操作條件的細(xì)節(jié)而產(chǎn)生的大量指紋形態(tài)的變化效果是絕對(duì)必要的。具體地講，這種細(xì)節(jié)包括使用者身體上和情緒上的狀況——并且這些考慮對(duì)于避免拒絕授權(quán)使用者是特別重要的。
因此假設(shè)候選使用者就是授權(quán)使用者僅會(huì)導(dǎo)致大大減少要處理的數(shù)據(jù)量，并且大大增加結(jié)果的可靠性。
本發(fā)明的第二特征是一種計(jì)劃——但是與Thebaud的首要計(jì)劃相比更像是一種保留計(jì)劃——形成被調(diào)節(jié)為盡可能相似的兩個(gè)數(shù)據(jù)集11和21的各個(gè)版本的計(jì)劃。但是，這種調(diào)節(jié)只是關(guān)于特定數(shù)據(jù)特性的，已知這些特性在任何單一使用者形成印痕的多次嘗試或情形下是可變的。
這些特殊可變數(shù)據(jù)特性，在它們的已知可變程度內(nèi)，對(duì)于識(shí)別或驗(yàn)證的作用充其量也是無(wú)關(guān)緊要的(并且最壞也只是誤導(dǎo)識(shí)別或驗(yàn)證)。因此，本發(fā)明被構(gòu)造為能夠?qū)⑺鼈兯褜こ鰜?lái)，因而能夠刪除它們——換言之，忽略它們。
在這樣做的過(guò)程中，必需容忍與處理候選數(shù)據(jù)有關(guān)的極端時(shí)間消耗的壓力。相反，可以把相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間用于獲得一個(gè)授權(quán)使用者的印痕的幾個(gè)例證——并且選擇它們中最有代表性的一個(gè)(或數(shù)個(gè))，和在該最好例證上進(jìn)行圖象增強(qiáng)。
陰影線58包圍了可以在使用裝置或接收候選使用者命令之前預(yù)先進(jìn)行的數(shù)據(jù)收集和處理部分。這些部分包括隱含統(tǒng)計(jì)集和閾值41，53的建立，以及授權(quán)使用者數(shù)據(jù)收集和處理21至31’。
本發(fā)明的第三特征與前面兩個(gè)緊密相關(guān)。這個(gè)特征是本發(fā)明把樣板制造得盡可能干凈和確切——并由此在任何可行之處，主要依靠樣板而不是依靠候選數(shù)據(jù)。
這種情況的一個(gè)例子是優(yōu)選使用樣板為分析12和減量取樣13’提供周期性標(biāo)準(zhǔn)21’，而不是依靠用于帶通標(biāo)準(zhǔn)的候選數(shù)據(jù)11的統(tǒng)計(jì)。既使分析12事實(shí)上的確為其它目的而提取那些候選數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)15，這種策略也是優(yōu)先使用的。
另一方面，在已經(jīng)大大流線化和縮短的本發(fā)明系統(tǒng)中沒(méi)有Thebaud發(fā)明的這種特征的很多情形。例如，用于矢量波數(shù)場(chǎng)29的路徑28，29現(xiàn)在由于在平滑處理中那些場(chǎng)的使用而終止；在本系統(tǒng)中它們——以及它們的高度專門化的梯度和正交形式——不在變形的樣板與候選數(shù)據(jù)的比較中使用。
本發(fā)明的第四個(gè)特征是它在局部正弦波圖形結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)上操作的，而不是孤立的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位或線性(紋脊或紋槽)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。因此，初始噪聲和范圍分析12不僅在定位空間中而且在傅立葉空間中(換言之，根據(jù)候選圖象中的空間頻率)操作，并且新版本或?yàn)V波信息13被表示為與原始圖象的每個(gè)區(qū)關(guān)聯(lián)的正弦曲線的幅度。
在通過(guò)檢測(cè)理論的指導(dǎo)的同時(shí)，利用本特征的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明還可以利用快速傅立葉變換(FFT)的高效率和精確度。FFT執(zhí)行算法中的計(jì)算強(qiáng)化處理的大部分。
授權(quán)使用者指紋圖象的預(yù)處理——在預(yù)處理58過(guò)程中，授權(quán)使用者提供一個(gè)將被精制以形成一個(gè)樣板21的指紋。稍后將討論精制的細(xì)節(jié)。
在時(shí)間允許時(shí)，通過(guò)捕獲數(shù)個(gè)授權(quán)使用者的印痕的實(shí)現(xiàn)，或連續(xù)測(cè)試圖象——并且分析它們以確定哪一個(gè)是最有代表性的和它們是否具有任何可能需要專門處理的異常特性——可以獲得最好的結(jié)果。這種信息在控制這些數(shù)據(jù)在隨后的實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用中十分有用。
在一些情況下，一個(gè)使用者可能看來(lái)具有一個(gè)以上的實(shí)現(xiàn)族或組——可能是由于握住或展開(kāi)手指的離散，獨(dú)立的習(xí)慣。在這種情況下，可以組合來(lái)自多個(gè)實(shí)現(xiàn)中每一個(gè)的部分信息的復(fù)合信息，或甚至存儲(chǔ)多個(gè)要在評(píng)價(jià)候選印痕11，13中替換測(cè)試的完整的樣板(帶有有關(guān)的各出現(xiàn)的可能性)。
在任何情況下，在預(yù)處理58過(guò)程中，系統(tǒng)從有代表性的授權(quán)使用者印痕圖象或多個(gè)圖象21中選擇31幾個(gè)——最好是正好三個(gè)——顯著區(qū)，子集或窗口31’。如Thebaud的文獻(xiàn)中所述，可以把這些小的，最好的圓形的區(qū)域31’與完整樣板21隔離存儲(chǔ)——但是在本系統(tǒng)中，出于盡量減小傳輸或存儲(chǔ)的代價(jià)和時(shí)間的原因，最好避免這種額外的存儲(chǔ)。由于PSD分析的使用，存儲(chǔ)每個(gè)區(qū)域的大量版本或變化不再可取，它們是——如Thebaud所述——通過(guò)使用各種大小的轉(zhuǎn)動(dòng)和擴(kuò)張的各種交叉組合而制備的。
此外，將一個(gè)所謂的“矩陣協(xié)方差評(píng)估器”用于映射28樣板21中的局部紋脊間隔的幅度和方向——以形成在平滑數(shù)據(jù)中使用的矢量波數(shù)場(chǎng)29。(如早先指出的，本發(fā)明僅使用波數(shù)場(chǎng)的方向性，而不使用關(guān)于紋脊間隔的波數(shù)場(chǎng)幅度，因此可以成功地取代一個(gè)梯度場(chǎng)。)在本發(fā)明中，為候選數(shù)據(jù)以及樣板執(zhí)行這種由波數(shù)場(chǎng)或其它梯度場(chǎng)形式引導(dǎo)的平滑處理；但是在完成之后，可以放棄波數(shù)場(chǎng)。
此外，在某些矢量波數(shù)場(chǎng)29中設(shè)立標(biāo)志，以警告樣板數(shù)據(jù)22中的倒相，如以后將說(shuō)明的。使用這些警告標(biāo)志以避免處理過(guò)程連續(xù)地經(jīng)過(guò)不連續(xù)相位的不良結(jié)果。
使用候選數(shù)據(jù)方差評(píng)估——前面討論過(guò)的在圖1的(左)半部分中的候選數(shù)據(jù)初始噪聲分析12可以被大致地看作一個(gè)把數(shù)據(jù)從噪聲分離的數(shù)據(jù)過(guò)濾器。數(shù)據(jù)和噪聲都被分別適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)，以進(jìn)行有利的應(yīng)用。
圖1顯示了數(shù)據(jù)和噪聲前進(jìn)到算法的相同的后階段51，這意味著后面的程序塊51接收數(shù)據(jù)和噪聲。但是，在這個(gè)后面的處理模塊中，這些不同的信息段是獨(dú)立接收的，并且有十分不同的使用。
因此一個(gè)上述旁計(jì)算路徑是從候選數(shù)據(jù)提取的噪聲信息15的應(yīng)用，用來(lái)增強(qiáng)后面的處理階段。這個(gè)信息15是一種方差評(píng)估陣列或場(chǎng)的形式，覆蓋在其本身的改進(jìn)圖象數(shù)據(jù)13上生效。
換言之，系統(tǒng)分別在圖象的每個(gè)區(qū)中構(gòu)造和保持一個(gè)圖象數(shù)據(jù)13的單獨(dú)的可靠性系數(shù)15。這些可靠性系數(shù)被用于加權(quán)根據(jù)對(duì)應(yīng)的圖象區(qū)中數(shù)據(jù)的比較52而形成的各種重要性。
因此最終測(cè)試決定52，53更大地依賴于候選數(shù)據(jù)11中相對(duì)比較干凈的部分。但是，應(yīng)當(dāng)注意，早期閾值決定41-44不需要這個(gè)信息——這僅是因?yàn)樵O(shè)定了閾值41，使得那些決定代表極端清楚的情況。
在信息可靠性較小的地方，如此使用下加權(quán)信息——在最大程度地利用可用信息方面——遠(yuǎn)優(yōu)于僅僅設(shè)定一個(gè)可靠性的任意標(biāo)準(zhǔn)并隨后放棄有問(wèn)題的信息。上述后一種技術(shù)的例子是，Dirscoll的選擇很少數(shù)量的“最好匹配”區(qū)，并隨后排它地根據(jù)這些區(qū)直接前進(jìn)到最終決定，而不顧作決定的困難。
在候選數(shù)據(jù)中對(duì)于任何給定計(jì)算強(qiáng)度，和任何給定噪聲度以及噪聲度的分布，下加權(quán)都使結(jié)果的可靠性達(dá)到最高。
全局檢索和同構(gòu)調(diào)節(jié)目的——另一個(gè)旁計(jì)算31-38具有雙重功能。它是這種部分(1)在給出很清楚決定的情況下，直接而快速地導(dǎo)致最終答案，并控制Φ和應(yīng)用裝置的操作56；和(2)在難于給出決定的情況下，提供在候選印痕圖象11的形成，或?qū)崿F(xiàn)中相對(duì)于樣板21的簡(jiǎn)單的(形狀不變的)幾何失配的必要的量度。
我們用詞匯“形成”和“實(shí)現(xiàn)”的意思是把放置指紋中的變化與候選印痕本身的信息內(nèi)容區(qū)分開(kāi)來(lái)。
與第一組計(jì)算類似，某些實(shí)施例優(yōu)選地在預(yù)處理時(shí)間58中部分地進(jìn)行第二組計(jì)算31-38。這些計(jì)算31-38用于說(shuō)明整幅圖象的位移或平移，整幅圖象的轉(zhuǎn)動(dòng)，以及由于指尖摁在傳感器上壓力的變化所導(dǎo)致的整幅圖象的擴(kuò)張與收縮。正如將被理解的，當(dāng)指尖的整個(gè)表面摁在接收表面上的壓力增加時(shí)，整個(gè)指尖表面將輕微地?cái)U(kuò)展，但其仍保持原有的形狀，即同構(gòu)地。
當(dāng)然授權(quán)用戶的原始印痕是在某個(gè)壓力下取得的，于是每個(gè)候選印痕實(shí)現(xiàn)可以以比生成該原始印痕所加載的壓力大或小的壓力來(lái)產(chǎn)生。因此如果將尺寸的變化表征為“擴(kuò)張”，則其可能為正或?yàn)樨?fù)，或如果用乘法來(lái)表征，則其是一個(gè)大于或小于1的系數(shù)。
全局搜索之所以被稱為“全局”在于兩個(gè)方面第一，整個(gè)候選印痕被徹底地研究以找到一個(gè)或多個(gè)與樣板的某個(gè)預(yù)識(shí)別部分匹配得最好的區(qū)域。第二，一旦找到了這樣的一個(gè)或多個(gè)最佳匹配區(qū)，則將所剩的不匹配區(qū)域作為與兩個(gè)印痕的整個(gè)有用區(qū)域有關(guān)的位置/擴(kuò)張誤差來(lái)對(duì)待。
用于全局搜索的識(shí)別對(duì)比區(qū)—對(duì)比區(qū)31，也被叫做“局部子集”以及最優(yōu)選地稱之為樣板21的“核心”，在預(yù)處理58的過(guò)程中被首先識(shí)別出來(lái)31(且如果愿意可以將它們的數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ))。其在31被識(shí)別為具有某些顯著特性的區(qū)域。
比如可以用諧波含量的高速率變化來(lái)定義此顯著性。如果愿意，在本發(fā)明的范圍內(nèi)其可以用其它更常規(guī)的方式來(lái)定義—諸如最近鄰的多個(gè)/多種指紋紋脊或指紋紋槽末端。
在本優(yōu)選實(shí)施例中，是通過(guò)以使取入窗口中的子集與整個(gè)樣板圖象在非零偏移值上的互相關(guān)函數(shù)值最小的方式來(lái)確定一個(gè)圓形子集窗口的位置而選擇子集。在31中優(yōu)選以此方式建立了多個(gè)(理論上為3)窗口，其每個(gè)均在找不到任何已經(jīng)建立并且被“開(kāi)窗”的區(qū)域的假設(shè)下建立的。
無(wú)論如何，重要的是所選的窗口中含有授權(quán)用戶印痕最顯著的特征，由于其將被用于或者(1)進(jìn)行最終判定41-43，或(2)指導(dǎo)調(diào)整處理23以使樣板24與候選者14相匹配。如果所選用的特征相對(duì)來(lái)說(shuō)較為普通，則即使候選者就是授權(quán)用戶本系統(tǒng)也很有可能作出錯(cuò)誤的判斷或錯(cuò)誤地進(jìn)行調(diào)整—從而產(chǎn)生一次非法否定55d。
在31中所選的每個(gè)核心代表了該樣板的如同從一個(gè)小窗口中看到的一小部分視圖。窗口的尺寸十分重要其必須足夠大以使其包含適度復(fù)雜并因此包含真正顯著的特征集合。
然而，其也必須足夠小以在允許同構(gòu)平移，轉(zhuǎn)動(dòng)及擴(kuò)張，以及甚至在該指紋經(jīng)受了更加一般的局部變化的變形的情況下保持其顯著特征的相關(guān)—即，使其能夠進(jìn)行最終識(shí)別。另外，核心必須足夠小以使其即使在最小(或沒(méi)有)初步同構(gòu)調(diào)整的情況下也能夠進(jìn)行初步識(shí)別。
其還要求這些在31中識(shí)別出的子集彼此適當(dāng)?shù)胤稚㈤_(kāi)。如果彼此靠得太近，則其將不能足夠獨(dú)立以將要說(shuō)明的方式彼此相互補(bǔ)充。
如上所述，如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)授權(quán)用戶有多于一個(gè)的孤立方式來(lái)將手指放在本裝置上，將提供特殊的措施以適應(yīng)此特質(zhì)。(此情況應(yīng)與與一種單一放置模式有關(guān)的正常范圍內(nèi)的定位偏差區(qū)分開(kāi))。比如也許在增加成本的條件下其可以插入輔助的存儲(chǔ)器—以滿足當(dāng)授權(quán)用戶具有兩種或多種指紋品性時(shí)額外的存儲(chǔ)要求。
另外，特別是當(dāng)授權(quán)用戶碰巧遇到的是一個(gè)更關(guān)注于減小非法肯定而不是非法否定(錯(cuò)誤接受而不是錯(cuò)誤拒絕)的系統(tǒng)時(shí)，一種可行的解決方案是簡(jiǎn)單地測(cè)試與兩個(gè)離散位置的偏差哪一個(gè)更小。
本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例側(cè)重于自動(dòng)操作，包括授權(quán)用戶注冊(cè)階段在內(nèi)。因此這些特殊的處理策略并不是本發(fā)明最優(yōu)選形式的一部分。
同構(gòu)及Thebaud系統(tǒng)—在下文中的實(shí)時(shí)對(duì)比處理中，本發(fā)明將對(duì)來(lái)自候選用戶的減量取樣正弦數(shù)據(jù)14，14’進(jìn)行搜索以找出對(duì)來(lái)自授權(quán)用戶的核心的至少一個(gè)核心的最鄰近可用匹配。其中預(yù)處理58過(guò)程中為此搜索準(zhǔn)備子集的方法很大程度上影響著(1)對(duì)該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求，及(2)預(yù)期的用戶等待本發(fā)明作出決定所需的時(shí)間。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與實(shí)時(shí)處理這兩個(gè)因素之間的折衷產(chǎn)生了兩種用于控制子集預(yù)處理的主要可選途徑。當(dāng)前的限制因素是時(shí)間；但是如果將來(lái)能夠獲得更快的處理速度，則其將可能變成更愿意選擇在一定時(shí)間代價(jià)的條件下能夠減少存儲(chǔ)量的解決方案。因此這里對(duì)這兩種方法均將給出說(shuō)明。
為了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)最小，可以簡(jiǎn)單地以出現(xiàn)在樣板中其相應(yīng)小窗口部分中的原有形式來(lái)存儲(chǔ)所選的每個(gè)核心。在此情況中，可以在與那些所選窗口一對(duì)一的原則基礎(chǔ)上來(lái)識(shí)別出圖1中顯示為矩形31’的核心，盡管實(shí)際上可能只有3個(gè)或4個(gè)這樣的窗口。
此最小數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量情況實(shí)際上是一種極端重要的情況，因此實(shí)際上其更愿意以一種摘錄或縮寫的形式而不是其原始形式來(lái)存儲(chǔ)每個(gè)子集—實(shí)際上為一個(gè)授權(quán)用戶的全部數(shù)據(jù)集合。因此這些選項(xiàng)與本發(fā)明的一個(gè)主要優(yōu)選實(shí)施例相關(guān)聯(lián)。
特別是當(dāng)一個(gè)緊湊的，自包含系統(tǒng)或者必須為許多(例如幾千個(gè))授權(quán)用戶的每一個(gè)存儲(chǔ)許多樣板，或者必須從一個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)集中或從用戶所攜帶的一張識(shí)別卡(例如，具有磁條或條形碼)中讀入一個(gè)樣板時(shí)其將十分重要。由于為眾多用戶在本系統(tǒng)中存儲(chǔ)其完整數(shù)據(jù)(確切地說(shuō)，預(yù)處理的完整數(shù)據(jù))，或?qū)ζ溥M(jìn)行傳送或?qū)⑵浯鎯?chǔ)在一張ID卡上，其成本均十分昂貴，因此這些情況中的任一種均要求用于每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)文件盡可能的短小。此第一主要優(yōu)選實(shí)施例特別適用于尚可接受大約半秒到一秒的用于計(jì)算的附加延遲的場(chǎng)合—自動(dòng)出納機(jī)，辦公室門等。
然而在下文中的實(shí)時(shí)處理中，如果僅以其原始形式來(lái)提供一個(gè)子集以進(jìn)行比較，相比起來(lái)將不太可能成功地從候選數(shù)據(jù)14’中篩選出一個(gè)特殊子集。由于所感興趣的子集被轉(zhuǎn)動(dòng)或擴(kuò)張，或既轉(zhuǎn)動(dòng)又?jǐn)U張的可能性很大，所以即使該候選者就是該授權(quán)用戶時(shí)情況也是這樣。
因此，一次合理的測(cè)試便需要以就所測(cè)試子集在不同轉(zhuǎn)動(dòng)角度下的多種轉(zhuǎn)動(dòng)形式對(duì)候選數(shù)據(jù)14’的每個(gè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)的Thebaud處理的等價(jià)處理作為開(kāi)始。除了未轉(zhuǎn)動(dòng)子集之外，他的優(yōu)選系統(tǒng)還檢測(cè)了從負(fù)角度(順時(shí)針)到正角度的8個(gè)非零轉(zhuǎn)動(dòng)。
一次合理的測(cè)試還需要就同一子集在從值小于1到值大于1的不同擴(kuò)張系數(shù)下的多種擴(kuò)張形式對(duì)每個(gè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)的Thebaud處理的一些等價(jià)處理。除了一個(gè)非擴(kuò)張子集之外，他的優(yōu)選實(shí)施例還檢測(cè)6個(gè)非1擴(kuò)張。
另外候選數(shù)據(jù)14’的每個(gè)區(qū)域還應(yīng)該接受就子集既被擴(kuò)張又被轉(zhuǎn)動(dòng)的形式進(jìn)行檢測(cè)的Thebaud處理的一些等價(jià)處理—以覆蓋那些相同轉(zhuǎn)動(dòng)角度及擴(kuò)張系數(shù)的大多數(shù)或所有的交叉組合?？紤]到0轉(zhuǎn)動(dòng)，1擴(kuò)張情況，他的優(yōu)選實(shí)施例使用了9個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)以及7個(gè)擴(kuò)張，總計(jì)共有63種情況將被檢測(cè)。
每種情況均代表了同構(gòu)的即沒(méi)有形狀變化的轉(zhuǎn)動(dòng)及擴(kuò)張—即沒(méi)有形狀變化。這63種變化的每一種均可以被稱作一個(gè)“同構(gòu)”。正如將被理解的，對(duì)于一種3子集窗口的代表性情況，對(duì)于候選者的每個(gè)區(qū)域其均計(jì)算出接近二百多個(gè)同構(gòu)，而如Thebaud系統(tǒng)中圖2所示，Thebaud的優(yōu)選系統(tǒng)執(zhí)行并存儲(chǔ)求得的189個(gè)同構(gòu)，此處建議參考該圖。
同構(gòu)與本發(fā)明—那些過(guò)程中沒(méi)有一個(gè)是本發(fā)明最優(yōu)選實(shí)施例的一部分。我們另外使用的是一種十分不同的，流線化估計(jì)例程34，51(圖1)，其在本發(fā)明文獻(xiàn)的圖2中有更詳細(xì)的顯示。(此過(guò)程不僅被用在全局搜索的估計(jì)程序塊34中，其還被用在后面的用于硬判決情況中的類似程序塊51中)。當(dāng)候選數(shù)據(jù)14’進(jìn)入我們稱之為處理的“階段1”的全局搜索時(shí)，其首先遇到的便是此程序塊。
在我們的層流型系統(tǒng)中，在最顯著核心31’，33位置周圍對(duì)樣板開(kāi)窗34a—其通過(guò)核心步進(jìn)器程序塊32服務(wù)于估計(jì)器模塊34。(僅當(dāng)在候選數(shù)據(jù)中找不到近鄰相關(guān)核心時(shí)，才可以使用其它的核心31’—因?yàn)榇饲闆r可能是由于如下文所要說(shuō)明的皮膚變化或皺褶而引起的)。隨后將進(jìn)行空間相關(guān)34b以在候選者14，14’中找出最相似的區(qū)域38(圖3)。
利用以正弦形式表示的數(shù)據(jù)，通過(guò)如下所述在付立葉空間搜索相關(guān)可以高效地找出所需的輸出信息—最佳匹配位置及匹配質(zhì)量。首先將候選印痕的付立葉變換乘以該樣板的被特定轉(zhuǎn)動(dòng)，擴(kuò)張的子窗口的付立葉變換。
隨后對(duì)所得的乘積進(jìn)行反變換，求得的實(shí)數(shù)陣列保存了每個(gè)感興趣位置—即候選印痕中的每個(gè)位置的相關(guān)質(zhì)量，就如同在候選數(shù)據(jù)中沿橫向及縱向步進(jìn)尋找到一樣。在此陣列中，最大相關(guān)值的位置代表了該候選印痕中的位置，而該值自身則是在該位置上的相關(guān)質(zhì)量。因此該過(guò)程產(chǎn)生了候選者中的子集的最佳匹配位置，以及該匹配的質(zhì)量。
隨后在34c中對(duì)候選者的該最佳匹配區(qū)進(jìn)行類似的“開(kāi)窗”?，F(xiàn)在本系統(tǒng)分別計(jì)算出并比較該候選者及樣板窗口內(nèi)的圖象部分的功率譜密度PSD。
功率譜密度，紋脊間隔&方向，及樣板/候選者擴(kuò)張/轉(zhuǎn)動(dòng)—我們先簡(jiǎn)要介紹一下我們使用功率譜密度分析的理論根據(jù)。每個(gè)PSD最初均是在圖象數(shù)據(jù)的直角坐標(biāo)柵格的二維實(shí)空間中找到的(圖4)。
該P(yáng)SD表現(xiàn)為在該柵格中的功率譜密度值的形式。本文獻(xiàn)中所公開(kāi)的PSD技術(shù)的重點(diǎn)是如所示的一幅PSD圖上的距離具有空間頻率的量綱—即，波數(shù)或紋脊間隔的倒數(shù)。(該P(yáng)SD圖是在付立葉空間，即所說(shuō)的空間頻率空間中來(lái)考慮的)所感興趣的一個(gè)特定PSD將自己表示為一個(gè)區(qū)域，其中在柵格中出現(xiàn)一簇相對(duì)較高的PSD值。與這一簇較高數(shù)值相關(guān)聯(lián)的是一個(gè)從原點(diǎn)指向該簇的矢量
。例如，附圖中所示的此類型的一個(gè)普通矢量
與橫坐標(biāo)的夾角為θ1，而其長(zhǎng)度為
所示的此矢量表示了一個(gè)指向圖4中符號(hào)
出現(xiàn)區(qū)域中的柵格中的一簇較高數(shù)值的矢量(未示出)。利用PSD圖上距離的上述顯著性優(yōu)點(diǎn)，該矢量將緊密地與所分析窗口區(qū)中的紋脊特性相聯(lián)系。
實(shí)際上該矢量
是一個(gè)波數(shù)矢量，其幅值被定義為所分析的皮膚圖紋中的特有的，周期性紋脊間隔λ的倒數(shù)即
。另外矢量
與橫坐標(biāo)的夾角θ1為所“開(kāi)窗”區(qū)域中的紋脊傾斜于橫坐標(biāo)的角度的補(bǔ)角。
圖4中還顯示了另一矢量
的上述后一種關(guān)系(圖4)，可以看出其垂直于該附圖中的左下方的多條平行線段。這些線段代表以所示的規(guī)則的周期性間隔λ2分開(kāi)的局部紋脊。正如上文中所說(shuō)明的，該矢量的幅值(長(zhǎng)度)為
而其角度為180—(紋脊與水平線的夾角)。因此PSD柵格中的一簇較高的數(shù)值的位置揭示了這些紋脊的間隔以及取向。
例如，x-y平面中的水平紋脊將只沿縱坐標(biāo)軸方向產(chǎn)生一簇較高數(shù)值，即在該圖的頂部及底部，但只在半徑等于那些紋脊間隔的倒數(shù)的區(qū)域中。相反，垂直紋脊只沿橫坐標(biāo)軸產(chǎn)生一簇較高數(shù)值—在該圖的右部及左部，也是在半徑等于紋脊間隔倒數(shù)的區(qū)域中。
另外，一個(gè)遞增距離，諸如附圖中所標(biāo)記的環(huán)狀厚度
，表示了空間頻率(波數(shù))的一個(gè)頻帶(Δ1/λ)—或以另一種方式來(lái)定義，紋脊間隔λ的范圍。一個(gè)特定矢量
的長(zhǎng)度因此可以與代表了空間波長(zhǎng)的普通范圍的預(yù)先建立的圓環(huán)進(jìn)行比較，以確定在指紋分析中將使用哪一個(gè)預(yù)先建立的空間帶寬。我們?cè)陬A(yù)處理中使用的此部分將在下文進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
在實(shí)踐中，此形式的分析將會(huì)有冗余現(xiàn)象能量值簇出現(xiàn)在原點(diǎn)的徑向相對(duì)處，并與其間隔相等的距離。某些人也許會(huì)認(rèn)為此重樣信息對(duì)應(yīng)于一排平行線段陣列是對(duì)稱的事實(shí)—諸如將要說(shuō)明的；也就是說(shuō)，此陣列正向反向彼此相同。無(wú)論如何，均不必同時(shí)考慮該陣列的兩側(cè)，于是我們優(yōu)選分析其右半部分。
由于每個(gè)PSD代表了各個(gè)樣本的紋脊間隔及取向，一次合適的比較將產(chǎn)生各個(gè)紋脊間隔之間—其可以被識(shí)別為與擴(kuò)張有關(guān)—以及這些紋脊各個(gè)角度取向之間，其可以被識(shí)別為與轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)，的差值，比值，或任何其它所需的關(guān)系。我們優(yōu)選求兩個(gè)PSD的相關(guān)，其效果是與在34d中讀出紋脊間隔的比值以及角度取向之間的差值有緊密的聯(lián)系。
為了使此處理更加便利，如上所述我們優(yōu)選應(yīng)用一種以極坐標(biāo)形式產(chǎn)生矢量特征的常規(guī)變換。這些特征隨后可以被解釋為直角坐標(biāo)，于是兩個(gè)變量
和θ便分別變成，舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)新柵格的橫坐標(biāo)及縱坐標(biāo)(圖4a)—但該柵格必須是其中在
，θ處仍可以繪制出該高數(shù)值PSD簇的柵格。
利用以此形式表示的樣板及候選數(shù)據(jù)，通過(guò)任何具有(比如)沿橫坐標(biāo)求比值
和沿縱坐標(biāo)相減求差θc-θT效果的處理均可以得到擴(kuò)張及轉(zhuǎn)動(dòng)量。如果只記錄了來(lái)自圖4右半平面的PSD值，則圖4a中將只有右半平面有數(shù)據(jù)。
繼續(xù)進(jìn)行處理的階段1—在對(duì)PSD技術(shù)有了一定了解之后，我們重新開(kāi)始對(duì)估計(jì)器例程34(圖2)的討論。在第一次經(jīng)過(guò)此過(guò)程—即在最初經(jīng)過(guò)全局搜索估計(jì)器程序塊34的過(guò)程中—本系統(tǒng)通過(guò)將所發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)及擴(kuò)張量應(yīng)用于該樣板34f來(lái)對(duì)判定進(jìn)行精煉。
由此將樣板21重新定向，并將其擴(kuò)展或收縮以形成一個(gè)操作版本24(圖3，但不是圖1中標(biāo)注有相似數(shù)碼的程序塊)。其為提供了與所選的各個(gè)特定區(qū)域(樣板中的核心及候選者中的相關(guān)選中區(qū)域)中的候選圖象的最可能合理比較。
當(dāng)候選者實(shí)際就是授權(quán)用戶時(shí)，一個(gè)特殊的匹配同構(gòu)31’m(另見(jiàn)Thebaud的圖2)—在所選的特定例子中，將其順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并有點(diǎn)強(qiáng)烈的擴(kuò)張—通常將出現(xiàn)在候選數(shù)據(jù)中的一個(gè)與樣板相比較有所不同的位置中(圖3)。這樣一種結(jié)構(gòu)31’m與樣板21以及候選數(shù)據(jù)11的關(guān)聯(lián)使這兩個(gè)數(shù)據(jù)集合聯(lián)系在一起。
在我們的發(fā)明中，對(duì)應(yīng)于為獲得匹配所必需的變形量的相關(guān)被用作認(rèn)為候選者與授權(quán)用戶是同一人的提議的虛假性的一個(gè)記號(hào)。其是我們用于初步閾值測(cè)試41-44的測(cè)試機(jī)理。
圖3所示為整個(gè)樣板21的一個(gè)同構(gòu)24如何被用于一次更完整的及最合理的比較。在全局搜索32-37中找到的信息38被用于后面初步閾值測(cè)試41結(jié)果為不確定的可能情況中。
圖3與Thebaud專利文獻(xiàn)中的圖一樣，其所示為本發(fā)明提供了一種與Thebaud通過(guò)在同構(gòu)陣列中步進(jìn)而進(jìn)行的同構(gòu)調(diào)整選擇的等價(jià)過(guò)程(盡管很明顯其更加高效及經(jīng)濟(jì))。這兩種過(guò)程均產(chǎn)生了一個(gè)具有一個(gè)與候選圖象11，14重疊或一樣的區(qū)域124的同構(gòu)調(diào)整的樣板24。
由于此調(diào)整可能會(huì)對(duì)在候選者中的匹配區(qū)域的選擇有極端顯著的影響，所以接下來(lái)對(duì)該樣板重新“開(kāi)窗”34g并重復(fù)空間相關(guān)步驟34h以在候選者中找出一個(gè)新的最近鄰對(duì)應(yīng)(即相似)區(qū)域38。新選擇的區(qū)域，與早先選擇的那個(gè)區(qū)域類似，具有一個(gè)代表了該最近鄰對(duì)應(yīng)的接近程度的關(guān)聯(lián)空間相關(guān)值。其被適當(dāng)?shù)貧w一化以消除不同偏差級(jí)的混雜效果。
歸一化空間相關(guān)值或“NSCV”34i被存儲(chǔ)35到匹配質(zhì)量模塊36中—并在隨后被直接進(jìn)行閾值處理41以確定，如上所述，截止到此處的處理的結(jié)果是拒絕42，接受43，還是未確定44。正如所要馬上進(jìn)行說(shuō)明的，在未確定情況中為了再次使用而另外存儲(chǔ)的是最近鄰對(duì)應(yīng)區(qū)信息34k。
因?yàn)楹蜻x用戶皮膚圖紋的一個(gè)關(guān)鍵性部分被損傷或被遮住了(如粘附了小塊臟物等)可能會(huì)得到一次拒絕結(jié)果42或未確定結(jié)果44。為了適應(yīng)此可能性，核心步進(jìn)器32—響應(yīng)于來(lái)自一個(gè)未在圖1中示出的閾值程序塊41的一條返回路徑—循環(huán)到第二(下一個(gè)最顯著)樣板核心，而本系統(tǒng)再次運(yùn)行到階段-1循環(huán)。此相同循環(huán)還可以被再次地重復(fù)—即步進(jìn)器還可以循環(huán)至第三核心—當(dāng)在第二次運(yùn)行此循環(huán)的過(guò)程中閾值處理得到的結(jié)果為拒絕或未確定時(shí)。
到此處的處理結(jié)束“階段1”以及，在結(jié)果為拒絕42或接受43的情況中，實(shí)質(zhì)上也導(dǎo)致了整個(gè)操作的決定性結(jié)論54-56。已經(jīng)對(duì)拒絕42或接受43進(jìn)行過(guò)說(shuō)明，其應(yīng)被理解的是百分之95左右的認(rèn)證過(guò)程在階段1中以拒絕或接受結(jié)束。
處理的階段2—在一個(gè)未確定流程線路44的情況中，處理被分為兩支如果已完成的是“階段1”，則處理將進(jìn)行一次到核心步進(jìn)器32的循環(huán)返回45—以啟動(dòng)該處理的“階段2”。如果不是，則處理如將被簡(jiǎn)要說(shuō)明的那樣有所不同。
在第二種情況中，階段2經(jīng)過(guò)全局搜索循環(huán)32-37，操作基本相同—如上所述，由第一核心開(kāi)始，并在需要時(shí)循環(huán)到其它核心—除了窗口尺寸更小，閾值41更高，以及重新使用34K在階段1中所發(fā)現(xiàn)的最鄰近匹配區(qū)域34h而不是利用初始空間相關(guān)34b進(jìn)行重新尋找。如上所述，窗口尺寸及閾值設(shè)置反映了對(duì)本系統(tǒng)可能會(huì)因?yàn)橄鄬?duì)較嚴(yán)重的同構(gòu)變形而失敗的關(guān)注，以對(duì)相關(guān)34b，34h中的候選者的正確區(qū)域給出適當(dāng)高的評(píng)價(jià)34i。
如果窗口再變小了，則將認(rèn)為這些變形對(duì)空間相關(guān)步驟34b具有較小的分裂性影響。另一方面，利用更小的窗口所觀察到的“歸一化空間相關(guān)值”NSCV應(yīng)該更好。因此以更小的窗口及更高的閾值來(lái)重復(fù)進(jìn)行搜索及評(píng)估。
34k中重新使用先前在候選圖象中找到的最佳匹配位置是基于利用更小窗口時(shí)本系統(tǒng)將不能高效地選擇出一個(gè)最佳匹配位置的推論。另一個(gè)重要的不同之處是同構(gòu)變形參數(shù)34d及新最佳匹配區(qū)域34h被保存下來(lái)(34e，34j)以在階段2中最終末確定結(jié)論情況下在“階段3”(將在下面進(jìn)行說(shuō)明)中繼續(xù)使用。
通過(guò)階段2的最終迭代，所有其中我們的系統(tǒng)能夠達(dá)成一次結(jié)論性拒絕42或接受43的情況的所占比例總計(jì)為百分之99數(shù)量級(jí)上的一個(gè)分?jǐn)?shù)。所有這些情況中階段1和階段2的總處理時(shí)間顯著地小于1秒—在圖象獲取被完成之后。
當(dāng)本系統(tǒng)利用一個(gè)滿足最小相關(guān)要求的核心耗盡完這些努力，或者達(dá)到一次未確定發(fā)現(xiàn)時(shí)，則處理從未確定路徑轉(zhuǎn)移到一個(gè)是“階段3”起點(diǎn)的同構(gòu)調(diào)整模塊23中(46(圖1))。與此同時(shí)多個(gè)經(jīng)過(guò)估計(jì)器例程34而來(lái)的最佳保存數(shù)據(jù)38被送往同一同構(gòu)調(diào)整模塊23—其還接收樣板22，如圖所示。
處理的階段3—同構(gòu)調(diào)整23的目的是形成樣板的一個(gè)調(diào)整版本24，從中已將同構(gòu)變形從名義上清除掉—以便讓兩幅圖象14，24的同構(gòu)變形相匹配。同構(gòu)調(diào)整模塊23將最佳匹配位置，角度及比例38用作對(duì)樣板22的調(diào)整量，以產(chǎn)生調(diào)整后的樣板24—可以將其當(dāng)作圖3所示的樣板24。
在此同構(gòu)調(diào)整中，如其名字所表示的，不發(fā)生形狀變化—但整個(gè)樣板信號(hào)22(即，遍布其整個(gè)區(qū)域的樣板)被移位，提升及擴(kuò)張或收縮以形成整個(gè)樣板21的一個(gè)盡可能地與在所選窗口31’中所發(fā)現(xiàn)的候選印痕的對(duì)應(yīng)特征38相匹配的同構(gòu)24。盡管圖1所示為樣板21，22的調(diào)整或擾動(dòng)，出于本發(fā)明的目的為比較而準(zhǔn)備的濾波候選數(shù)據(jù)13，14的一次調(diào)整或擾動(dòng)實(shí)質(zhì)上與其等價(jià)—實(shí)際上這也就是我們?cè)诒景l(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選商用實(shí)施例中所作的。
考慮到兩幅圖象11，21不能完全匹配的原因可能是上一次的擾動(dòng)(非同構(gòu)變形，更具體地說(shuō)為變形場(chǎng)45(圖5))而將此步驟分離開(kāi)來(lái)。此場(chǎng)被粗略地概念化為一個(gè)位移場(chǎng)45a。參考的幀結(jié)構(gòu)本身，即從其紋脊和紋槽圖紋中辨別出來(lái)的皮膚網(wǎng)路，可以由初始“固定”的水平及垂直柵格線45”來(lái)表示。
變形位移45a是，比如，垂直柵格45”在某些位置上局部向左而其它位置則是局部向右的位移(即非同構(gòu))，因此柵格線45”將呈現(xiàn)新的形狀45b。圖5為取自Thebaud文獻(xiàn)中的示意圖，其所示為構(gòu)成了根據(jù)兩項(xiàng)發(fā)明的最后階段的分析的理論基礎(chǔ)的現(xiàn)實(shí)情形。(在附圖的多個(gè)部分中代表了單獨(dú)位移的箭頭45a均很短，因此只能看到其箭頭尖)。
即使候選者實(shí)際上就是授權(quán)用戶，對(duì)于被調(diào)整樣板24及候選數(shù)據(jù)14之間的誤匹配仍存在至關(guān)重要的潛力。此潛力的原因在于候選印痕中有可能會(huì)出現(xiàn)扭曲或其它類型的變形。
換句話說(shuō)，候選用戶的手指可能會(huì)以將整個(gè)圖紋扭曲的方式加載到傳感器表面上。這些扭曲由向圖紋內(nèi)部的微分偏移，轉(zhuǎn)動(dòng)及擴(kuò)張組成。
沒(méi)有任何單一的同構(gòu)調(diào)整可以解決這樣的內(nèi)部微分效果。并確信此內(nèi)部扭曲現(xiàn)象可能最多會(huì)導(dǎo)致不能可靠地驗(yàn)證出一個(gè)授權(quán)用戶—非法否定—即使在現(xiàn)有技術(shù)的最尖端系統(tǒng)中。
在出于指導(dǎo)目的附圖中，所繪制的變形場(chǎng)45，45a有所簡(jiǎn)化，因此盡管在實(shí)際情況中很自然會(huì)有柵格線45’，45”的兩個(gè)集合的位移，但其沒(méi)有顯示出水平柵格線45’的位移。然而，附圖顯示出，由于在形成第一調(diào)整樣板24的同構(gòu)調(diào)整23中均應(yīng)已包括任何同構(gòu)擴(kuò)張或收縮，總得說(shuō)來(lái)向左及向右移位的總量大致相等—正如其所應(yīng)該的那樣。
圖5中的符號(hào)“×”不應(yīng)照字面意義而被誤解為實(shí)際的乘法。其涉及一些較為復(fù)雜的乘法，這里對(duì)其進(jìn)行了極其簡(jiǎn)化的表示；而該乘法的記號(hào)僅僅是為了在一個(gè)粗略的概念化層次上來(lái)表示對(duì)變形場(chǎng)45的應(yīng)用。
在由Thebaud所描述的處理中，最可能的變形場(chǎng)45—假設(shè)候選者與授權(quán)用戶為同一個(gè)人—被從數(shù)據(jù)中提取出來(lái)。隨后利用該場(chǎng)來(lái)對(duì)樣板24進(jìn)行一次最終校正，從而產(chǎn)生一個(gè)已對(duì)非同構(gòu)變形進(jìn)行過(guò)校正的場(chǎng)，其以后在最終比較中將被用作一個(gè)被匹配的濾波器。
因此在他的最終分析中，所感興趣的是紋脊/紋槽圖紋而不是非同構(gòu)變形。他只是暫時(shí)地以及僅僅為了將其分離開(kāi)并在隨后將其清除掉才將重點(diǎn)放在非同構(gòu)變形成分上的—就象全局搜索要分離出位移/擴(kuò)張量，以將其全局地(但是同構(gòu)地)清除掉一樣。
在本發(fā)明中，將對(duì)同構(gòu)變形自身進(jìn)行估計(jì)，仍然是在剛提及的相同身份假設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行—但隨后與其關(guān)聯(lián)的空間相關(guān)值(NSCV)被用來(lái)度量該假設(shè)的有效性。其中需要相對(duì)較大的變形51，52以使候選及樣板圖象相等，與一個(gè)預(yù)先選擇的閾值53所進(jìn)行的比較將得出一個(gè)判定54以拒絕(55d)訪問(wèn)。因此不會(huì)為了形成一個(gè)對(duì)非同構(gòu)變形進(jìn)行過(guò)校正的樣板而進(jìn)行嘗試。
為了估計(jì)非同構(gòu)變形，將共有或重疊的區(qū)域124(圖3)分割50(圖1)，以使其能夠最后使用一次PSD技術(shù)來(lái)測(cè)量整體變形，據(jù)此才能稱兩幅圖象指紋為同一個(gè)人的。
不能對(duì)映象在候選印痕11，14中的總區(qū)域進(jìn)行精細(xì)地控制以與樣板21，24相匹配—而樣板則被進(jìn)一步移位，轉(zhuǎn)動(dòng)及擴(kuò)張。自然當(dāng)兩個(gè)數(shù)據(jù)場(chǎng)14，24最終為了比較而重疊在一起時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)場(chǎng)的某些區(qū)域?qū)⒙湓诹硪粋€(gè)的外面，并因此不能被使用。
與所有的指紋分析系統(tǒng)一樣，隨后將在所剩的那些剛好吻合的區(qū)域，或換句話說(shuō)可以被稱作“可用”或“重疊”數(shù)據(jù)124的基礎(chǔ)上進(jìn)行比較(圖3及6)。在原理性例示(圖3)中，粗剖面線只是為了便于識(shí)別出重疊區(qū)域124才畫的，而不是表示紋脊或諸如此類(其線條要細(xì)得多)。
上述分割包括將樣板24的整個(gè)最初數(shù)據(jù)區(qū)分割為多個(gè)重疊的子區(qū)138，238(圖6)—優(yōu)選地為一組12個(gè)相互部分重疊的圓。這些圓中，某些138在共有或重疊區(qū)域124之內(nèi)，因此其可用被用來(lái)進(jìn)行接下來(lái)的分析。
因此在“分割重疊區(qū)域”50中(圖1)，我們將那些圓138包括在內(nèi)。其它的238，整個(gè)地或(如圖所示)大部分在候選區(qū)14之外，我們因其不可用于最終過(guò)程而將其廢棄。
接下來(lái)我們將為每個(gè)合格的子區(qū)138計(jì)算兩幅圖象的PSD，并比較這兩個(gè)PSD。這些如上所述的PSD比較將為每個(gè)子區(qū)產(chǎn)生為將兩幅圖象擬合在一起所需的相對(duì)擴(kuò)張及轉(zhuǎn)動(dòng)；根據(jù)其我們還計(jì)算出如此一次最佳對(duì)準(zhǔn)所需的一個(gè)相對(duì)平移。
現(xiàn)在，這些用于一個(gè)合格子區(qū)的變形的每一種被單獨(dú)考慮時(shí)，實(shí)質(zhì)上將其看作同構(gòu)的—但此時(shí)所評(píng)定的總體變形則被假設(shè)為非同構(gòu)(按照?qǐng)D5)。因此可以預(yù)見(jiàn)這些單獨(dú)的變形一般情況下彼此將互不相同。
然而我們所需要的是整體同構(gòu)變形的等級(jí)或程度的一個(gè)單個(gè)的歸一度量—用于與最終閾值53的比較。我們將此歸一度量構(gòu)造為與多個(gè)合格子區(qū)的單個(gè)同構(gòu)變形相關(guān)聯(lián)的NSCV的平均值。
由于我們知道在某些合格子區(qū)中的候選圖象數(shù)據(jù)噪聲較大—即比其它子區(qū)的可靠性低，所以我們將此平均值定義為一個(gè)加權(quán)平均值52。在此處理中，噪聲多的區(qū)域?qū)⒄扔谄湓肼暭?jí)而被下加權(quán)。
在Driscoll及Denyer的專利中，對(duì)于所有的情況其均使用了來(lái)自樣板及范例的很少的數(shù)據(jù)摘錄以直接進(jìn)行到最終決定。如上所述，如此草率的結(jié)論的可靠性值得懷疑。
在本發(fā)明中，與其相反，盡管在全局搜索及同構(gòu)調(diào)整中與之類似地使用了小量的樣板數(shù)據(jù)31’，但其是以十分不同的方式使用的—即只在極端清晰的情況中才能獲得最終結(jié)果，而在其它情況中則是獲得中間結(jié)果。該中間結(jié)果是一個(gè)更適合于與候選圖象數(shù)據(jù)11-14進(jìn)行比較的“一次調(diào)整”樣板24。
調(diào)整后的該樣板24中的所有重疊數(shù)據(jù)，實(shí)質(zhì)上也就是說(shuō)原始樣板21中的所有重疊數(shù)據(jù)，最后均被用于階段3。另外，所有這些數(shù)據(jù)被用在與實(shí)質(zhì)上是來(lái)自候選者的所有重疊數(shù)據(jù)14的比較中—即，除了那些作為多余點(diǎn)被清除掉的數(shù)據(jù)點(diǎn)13’之外。
應(yīng)用—在操作中，一個(gè)候選用戶的手指或腳趾90—或手掌，或任何其它具有可比皮膚圖紋的表面—被加載到一個(gè)傳感器模塊92(圖8)的感測(cè)表面91上。本系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)為當(dāng)一個(gè)皮膚圖紋被加載到感測(cè)表面上時(shí)57(見(jiàn)圖1，左下方)便開(kāi)始其操作，或如果愿意也可以提供一個(gè)單獨(dú)的開(kāi)機(jī)開(kāi)關(guān)(未示出)。
傳感器模塊92生成一幅電子圖象11(也見(jiàn)圖1)。為了方便，傳感器單元92可以是一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器陣列—例如，如上所述在Bowker及Lubard專利中所述類型中的一種—或也可以是任何能夠產(chǎn)生合適的候選用戶圖象數(shù)據(jù)集合11的其它類型，例如電容，可變電阻，或超聲波檢測(cè)器。
我們優(yōu)選使用如Bowker及Lubard所述的一種光纖棱鏡。然而考慮到目前大型傳感器及光纖錐形機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，我們目前優(yōu)選使用一個(gè)中繼透鏡(而不是這樣的一個(gè)錐形機(jī))以將來(lái)自該棱鏡的輸出端的圖象聚焦在一個(gè)小傳感器上。
與該傳感器模塊相關(guān)聯(lián)的是一個(gè)只讀存儲(chǔ)器或ROM(或一個(gè)可編程ROM，EPROM)93，其存儲(chǔ)有授權(quán)用戶的樣板21，22(圖1)及相關(guān)數(shù)據(jù)22’’，29—以及期望的可信度閾值27及先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)信息17。(圖8中的這些附圖編號(hào)被縮寫為“21&c.”)候選數(shù)據(jù)11，樣板數(shù)據(jù)21，以及與之有關(guān)的數(shù)據(jù)集合均流向一個(gè)被編程的或可編程的微處理器或“中央處理單元”(CPU)94。存儲(chǔ)在ROM93或CPU94中，或每個(gè)均存儲(chǔ)有一部分的是在此專利文獻(xiàn)中所說(shuō)明的程序。
為了方便可以將迄今為止所討論的裝置的部件91-94，以及如果愿意還可以包括某些其它部件，制成自包含形式，而對(duì)于某些應(yīng)用其還可被制成便攜形式。因此可以另外包括一個(gè)電池或其它的便攜電源95而與傳感器模塊92，ROM93和CPU94，以及連接線路一起裝在一個(gè)外殼96中。
在此情況中，輸出使能信號(hào)55e(見(jiàn)圖1)可能是來(lái)自該裝置的唯一輸出。該輸出傳到訪問(wèn)控制模塊97，其可能包括用于將激勵(lì)信號(hào)傳送給應(yīng)用裝置99的合適的本地或遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)裝置。
應(yīng)用裝置99代表了一個(gè)用于提供一種金融服務(wù)的裝置，及/或用于提供或接收信息的裝置。僅僅作為示例，而不想限制這些能夠以此方式進(jìn)行控制的應(yīng)用裝置的類型，應(yīng)用裝置可以是及/或包括一個(gè)層間，住家，辦公室，軍用或其它的政府設(shè)施，教育機(jī)構(gòu)，武器，計(jì)算機(jī)，車輛點(diǎn)火以及/或進(jìn)入，自動(dòng)出納機(jī)，信用卡系統(tǒng)，考勤系統(tǒng)，或數(shù)據(jù)庫(kù)信息服務(wù)。
如圖所示，自包含單元96可以向分離的訪問(wèn)控制單元97提供一個(gè)使能信號(hào)或決策信號(hào)55e。然而在許多系統(tǒng)中，該訪問(wèn)控制模塊97被優(yōu)選地并入到自包含單元96中—根據(jù)在上述Bowker及Lubard的專利文獻(xiàn)中所描述的安全性增強(qiáng)集成原理。類似地，可將整個(gè)指紋驗(yàn)證及訪問(wèn)控制裝置96，97有利地集成到應(yīng)用裝置99中。
在這兩種情況中，這種集成的一般設(shè)計(jì)理念將使得指紋驗(yàn)證控制的安全性方面相對(duì)更難于繞越。也就是說(shuō)，整個(gè)系統(tǒng)的集成可以防止在應(yīng)用裝置99的輸入處插入跨接線，短路線或者其它形式的模擬的訪問(wèn)控制信號(hào)98。
比如在一種武器中，CPU94與每個(gè)射彈(子彈等)的一個(gè)雷管99之間的雙向信息流將能夠防止擅用中間的射擊機(jī)構(gòu)。在一個(gè)具有與燃燒系統(tǒng)直接關(guān)聯(lián)的分電器或其它點(diǎn)火模塊94的車輛中，CPU94與該點(diǎn)火模塊之間的自動(dòng)信息交換將可以阻止對(duì)安全系統(tǒng)的繞越。
類似地，在一個(gè)信用卡，考勤，或信息分發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)系統(tǒng)中，CPU94應(yīng)該被編程為參與與該信用卡系統(tǒng)等的中央計(jì)算機(jī)的對(duì)話。此對(duì)話被理想地調(diào)節(jié)以不僅對(duì)該用戶的身份而且對(duì)CPU94與該中央計(jì)算機(jī)之間連接的完整性進(jìn)行驗(yàn)證。
考慮到上述內(nèi)容，技術(shù)熟練者現(xiàn)在將可以想出另外的示例。
初始數(shù)據(jù)獲取&初步處理—在進(jìn)入圖1所示的過(guò)程之前，我們的發(fā)明將對(duì)不同的傳感器區(qū)(圖9)進(jìn)行多次圖象獲取測(cè)試，以及數(shù)據(jù)預(yù)調(diào)理步驟(圖10)。盡管對(duì)一個(gè)該技術(shù)的普通熟練者，即一個(gè)對(duì)指紋分析儀及算法比較熟悉的資深技師或程序員來(lái)說(shuō)，大部分內(nèi)容可以從附圖中理解，但這里給出少許的評(píng)論將很有幫助。
為了注冊(cè)一個(gè)新近要被授權(quán)的用戶，該初始處理包括在該傳感器的“中央”(圖19)部分中尋找滿足要求的信號(hào)含量，但如果在其中找不到該信號(hào)含量，則將測(cè)試“低端”部分。如果只在后者區(qū)域中找到了滿足要求的信號(hào)能量，則將要求用戶將手指向上移動(dòng)(沿傳感器表面向前)，以將能夠提供有用的信號(hào)數(shù)據(jù)的那部分手指定位在傳感器中心上。
注冊(cè)過(guò)程的本部分出現(xiàn)在流程圖(圖10)中的右下方。由于假設(shè)該授權(quán)用戶在注冊(cè)過(guò)程中已經(jīng)學(xué)會(huì)了如何來(lái)定位指尖等以提供一幅良好的圖象，所以對(duì)于候選用戶將省略用于確保良好的數(shù)據(jù)質(zhì)量而增加的此輔助操作。
在流程圖中心上方的三個(gè)大測(cè)試三角形代表了用于首先對(duì)覆蓋范圍，其次對(duì)圖象質(zhì)量所進(jìn)行的級(jí)聯(lián)篩選。當(dāng)沒(méi)有通過(guò)覆蓋范圍測(cè)試時(shí)，處理分流到右下方的三角形，該模塊代表了對(duì)所減量取樣圖象的全部八分體測(cè)試在所期望的空間頻帶中的信號(hào)能量是否足夠強(qiáng)。
如果不，則本系統(tǒng)將循環(huán)回(沿附圖右邊緣上的上行返回路徑)到抓圖模塊，并隨即繼續(xù)操作最多5秒(右下方的小三角形)以抓取所給出的皮膚圖紋的圖象。如果仍然沒(méi)有得到令人滿意的圖象，則用戶將被提示嘗試另一種不同的手指位置—而該處理則再次循環(huán)回到抓圖模塊。
一旦所有8個(gè)八分體覆蓋范圍測(cè)試均令人滿意了，則處理進(jìn)程將轉(zhuǎn)移到左下方的三角形，其代表應(yīng)用了更苛刻的閾值但只需任6個(gè)八分體通過(guò)即可的一個(gè)模塊。此質(zhì)量測(cè)試隨后以與覆蓋范圍測(cè)試相同的流程進(jìn)行，通過(guò)5秒時(shí)鐘測(cè)試及如上所述的移動(dòng)手指提示進(jìn)行循環(huán)。
當(dāng)最后通過(guò)了該質(zhì)量測(cè)試時(shí)，接下來(lái)將是多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)理模塊，隨后根據(jù)該皮膚圖紋是否代表了一個(gè)授權(quán)用戶的注冊(cè)或一個(gè)候選用戶的驗(yàn)證進(jìn)行分支處理。在前一種情況中，大得多的精力被放在定義，準(zhǔn)備及存儲(chǔ)一個(gè)清晰，有用的樣板。
為了得到最好的結(jié)果，候選印痕中的某些位置—換句話說(shuō)，該陣列中的某些值—將不再考慮。具體地說(shuō)，本裝置不應(yīng)該允許選擇受到邊緣效應(yīng)，或任何其它固有的主要不良影響的區(qū)域。因此如附錄中所述，我們通過(guò)縮減或斜切靠近將被使用的圖象數(shù)據(jù)區(qū)域的邊緣的一些象素來(lái)為付立葉變換準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。
付立葉變換過(guò)程自身具有另選的版本。具體地說(shuō)，為了最高的效率，優(yōu)于一個(gè)二維付立葉變換，本發(fā)明能夠計(jì)算所謂的“快速付立葉變換”(FFT)類型的兩個(gè)連續(xù)變換，每一個(gè)分別用于候選印痕的兩維中的一維。
流程圖的注冊(cè)部分中所包含的平滑過(guò)程由如上所述以“局部波數(shù)場(chǎng)”形式所表示的皮膚圖紋紋脊的內(nèi)在方向性來(lái)指導(dǎo)。必須細(xì)致地準(zhǔn)備這些場(chǎng)，以對(duì)大多數(shù)指紋之類的圖紋中的凹入或渦形結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
如果不是因?yàn)樗信d趣的大多數(shù)皮膚圖紋的凹入特性，則本分析所需的數(shù)學(xué)計(jì)算將變得十分簡(jiǎn)單。然而在指紋技術(shù)中所熟知的典型閉合圖紋62(圖7)及渦形將使得簡(jiǎn)單的表述變得不夠充分，其原因如下
在一個(gè)指紋的一個(gè)大致線性的區(qū)域61中，當(dāng)然如果一個(gè)人能夠沿從紋脊75到紋脊75’的通常路徑進(jìn)行監(jiān)視，其很自然地將預(yù)計(jì)出相位梯度方向65，65’的連續(xù)性—即，該方向局部地垂直于每條紋脊線，且在該方向上相位增加。利用該相位，“相位梯度方向的連續(xù)性”這里便意味著該方向的屬性特性一直保存一致，或換句話說(shuō)沒(méi)有反向(除了那些可能接近于0的位置)。
雖然兩個(gè)相鄰的，平行的紋脊75，75’碰巧展開(kāi)為一個(gè)渦形62，且如圖所示甚至是一個(gè)包括了明顯閉合回路的渦形，也可以預(yù)計(jì)出在附圖的左端由相位方向箭頭65，65’所示的連續(xù)性。
這兩個(gè)相鄰的平行紋脊75，75’(其碰巧橫跨如此一個(gè)擴(kuò)張部分66)的相位梯度方向65，65’能夠沿其各自紋脊75，75’向右跟蹤。最后到達(dá)一個(gè)點(diǎn)72，在此發(fā)現(xiàn)“兩個(gè)”紋脊75，75’實(shí)際上是同一紋脊75-75’的兩個(gè)不同的末端而已。
因此，在沿該路徑的某些位置上，發(fā)現(xiàn)初始相同的相位梯度方向65，65’指向了相反的方向68，68’。如果不對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行某些控制，則整個(gè)相位場(chǎng)將變得不可管理地模糊，正如可以通過(guò)環(huán)繞回路來(lái)跟蹤指向上的相位箭頭65而看到的。
如此跟蹤同樣也會(huì)發(fā)現(xiàn)穿過(guò)渦形62的頂部的向上指箭頭67，沿圖紋的右端64向右指的箭頭68，及返回穿過(guò)左端61底部的向下指箭頭69。即使在此后者通常為平行及直線形的紋脊75，75’的區(qū)域61中，朝向下的箭頭69的引出方向不僅從分隔線66上方的上部集合的相位箭頭65相反，而且與其下方集合65’相反。該下方集合，正如將被回憶起來(lái)的，與分隔線下面的同一紋脊線75’相關(guān)聯(lián)。為了處理這樣一種可能十分棘手的不連續(xù)，Thebaud發(fā)明形成并維護(hù)了多個(gè)波數(shù)矢量場(chǎng)，以及那些場(chǎng)的正交形式，梯度倍乘波數(shù)積，以及多種其它為維護(hù)關(guān)于樣板的所有內(nèi)部信息所需的附加參數(shù)。
本發(fā)明監(jiān)視所示類型的相位不連續(xù)，但只是在預(yù)處理的早期階段并只有一次—只要其已經(jīng)如上文中所述沿樣板紋脊完成了平滑處理便可以將所有這些信息廢棄掉。優(yōu)選地通過(guò)檢測(cè)波數(shù)場(chǎng)29的符號(hào)的突然變號(hào)來(lái)進(jìn)行此種監(jiān)視。
這些符號(hào)變號(hào)能夠在創(chuàng)建局部波數(shù)場(chǎng)(圖10中的右下方)的過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)，而其位置由距離每個(gè)不連續(xù)72一個(gè)指定距離的警示標(biāo)志73，74來(lái)標(biāo)記—沿橫截過(guò)此不連續(xù)點(diǎn)的一條軸線的兩個(gè)方向。優(yōu)選地此工作是在預(yù)處理中形成樣板的過(guò)程中，在實(shí)空間中沿x或y方向一次移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)—要求其鄰域內(nèi)的值充分地連續(xù)，在一個(gè)相關(guān)聯(lián)的波數(shù)場(chǎng)29內(nèi)設(shè)立標(biāo)記來(lái)完成的。
根據(jù)圖7所示的例子，沿垂直(y)方向的連續(xù)處理在圖紋中的高度72上找出不連續(xù)點(diǎn)71。
隨后在平滑處理中，本系統(tǒng)只觀察在與先前為了監(jiān)視連續(xù)性所選擇的方向y成適當(dāng)角度位置上的標(biāo)志73，74。此策略使得處理可以在距離一個(gè)不連續(xù)點(diǎn)有一定距離的位置上停住。
如前所述，許多皮膚圖紋實(shí)現(xiàn)均受到總計(jì)達(dá)該圖紋中的波長(zhǎng)的一半或甚至一個(gè)或大于一個(gè)波長(zhǎng)的變形。如果允許這樣一種變形迅速發(fā)展，則其實(shí)際上“可見(jiàn)”的部分只能是在扣除掉一個(gè)整數(shù)倍波長(zhǎng)之后所剩的分?jǐn)?shù)部分。
其應(yīng)該從本質(zhì)上意識(shí)到即使樣板僅僅沒(méi)對(duì)準(zhǔn)有四分之一波長(zhǎng)，在其任何區(qū)域中的相關(guān)均將趨向于0。因此，為了成功地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一至少在那些實(shí)際出現(xiàn)有相當(dāng)大的變形的情況中，避免出現(xiàn)半個(gè)波長(zhǎng)或比其更大的誤差是極端重要的。
為了避免陷入這種模棱兩可的情況而進(jìn)行的步驟安排優(yōu)選地是通過(guò)限制該算法的步進(jìn)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
移動(dòng)或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)—以摘錄或縮寫形式來(lái)存儲(chǔ)樣板(例如，灰度級(jí)減量采樣為2位或二進(jìn)制數(shù)據(jù))需要相當(dāng)仔細(xì)以避免使最終性能降低。如果在檢索出數(shù)據(jù)之后進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚韺⒉粫?huì)對(duì)精度有所損害。
具體地說(shuō)，在減量取樣之前以及剛檢索出摘錄數(shù)據(jù)之后應(yīng)該對(duì)樣板數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通濾波，歸一化及平滑步驟，以在可行條件下盡可能的重建出原始的信息集合。這些步驟分別確保了所要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)完全代表了存儲(chǔ)或傳輸之前的數(shù)據(jù)，而后則消除了在以1或2位形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的過(guò)程中引入的高頻。
灰度級(jí)的減量取樣優(yōu)選地是根據(jù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布，例如根據(jù)如為圖11中的4灰度級(jí)所建議的單位方差，而不是任意地根據(jù)初始信號(hào)灰度級(jí)來(lái)進(jìn)行的。如圖所示，此種用于區(qū)分不同灰度級(jí)的優(yōu)選處理將導(dǎo)致使用的是相當(dāng)高的集合點(diǎn)以及一個(gè)代數(shù)符號(hào)—但其優(yōu)點(diǎn)是引入了在那些最重要的數(shù)據(jù)點(diǎn)中區(qū)分灰度級(jí)的辨別標(biāo)準(zhǔn)。如果所需的是一種8灰度級(jí)系統(tǒng)其也應(yīng)該能夠類推出類似的方法。
其應(yīng)被理解的是上述公開(kāi)內(nèi)容，以及接下來(lái)的附錄均只是示意性的，而并不限制本發(fā)明的范圍—其應(yīng)由所附加的權(quán)利要求來(lái)決定。附錄接下來(lái)所說(shuō)明的是在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中所執(zhí)行的皮膚圖紋印痕(例如，指紋)驗(yàn)證算法。包括本材料是為了，盡管也許并不需要，確保包括本發(fā)明的最佳實(shí)踐模式在內(nèi)的內(nèi)容滿足全面公開(kāi)的義務(wù)要求。
上述專利正文的目的是提供一個(gè)完整的概念性陳述，而此附錄則是向一個(gè)技術(shù)上普通熟練者—即，有在利用高等數(shù)學(xué)來(lái)進(jìn)行指紋分析的領(lǐng)域中的經(jīng)驗(yàn)的資深程序員或編程技師—提供所有必要的信息以準(zhǔn)備為成功實(shí)踐本發(fā)明所需的固件。本發(fā)明的其它硬件在前述Bowker等的專利文件中以同等的詳盡程度進(jìn)行了說(shuō)明。
首先要進(jìn)行的是對(duì)處理步驟的一個(gè)總結(jié)。在接下來(lái)的各節(jié)中，算法被分為多個(gè)被詳細(xì)說(shuō)明的組成部分。
本算法的主要組成部分是指紋獲取及準(zhǔn)備，注冊(cè)，以及驗(yàn)證。獲取及準(zhǔn)備涉及圖象抓取，數(shù)字化及為了提高紋脊對(duì)比度而進(jìn)行的濾波。注冊(cè)是為將一個(gè)新授權(quán)用戶錄入到本系統(tǒng)中所進(jìn)行的處理；通常對(duì)每個(gè)授權(quán)用戶其只進(jìn)行一次，并由一個(gè)訓(xùn)練有素的操作人員或技師來(lái)進(jìn)行。驗(yàn)證是將一個(gè)候選用戶的指紋與所存儲(chǔ)的關(guān)于該候選者的信息進(jìn)行匹配的處理。在本附錄結(jié)尾處的詞匯表中定義了“注冊(cè)”，“驗(yàn)證”，以及其它的術(shù)語(yǔ)。
基于細(xì)節(jié)的算法對(duì)由于存在早先留下的疤痕，或臟物而引起的誤差十分敏感，使得其產(chǎn)生虛假的細(xì)節(jié)點(diǎn)或掩蓋了真實(shí)的細(xì)節(jié)點(diǎn)。而本發(fā)明在這些情況中則表現(xiàn)出了較強(qiáng)的適應(yīng)性。處理本軟件在一種待用狀態(tài)中一直等待直到需要采取行動(dòng)。此行動(dòng)是由或者來(lái)自進(jìn)行注冊(cè)或驗(yàn)證單元的命令，或一條來(lái)自網(wǎng)絡(luò)控制器的命令所請(qǐng)求的。本處理中的第一步驟是圖象獲取。一個(gè)光纖棱鏡，通過(guò)一種被叫做受抑內(nèi)反射的處理，向一個(gè)CCD攝像機(jī)提供了一幅圖象。此圖象被數(shù)字化并被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中以讓本軟件進(jìn)行讀取。
本軟件重復(fù)地讀取該指紋區(qū)域的一個(gè)子段直到該子段通過(guò)了兩項(xiàng)測(cè)試。一項(xiàng)是圖象覆蓋范圍測(cè)試，其用于驗(yàn)證該指紋圖象是否相對(duì)地位于該光學(xué)器件的中心上。而另一項(xiàng)為圖象質(zhì)量測(cè)試，其要求在數(shù)據(jù)采集窗口中有較顯著的紋脊對(duì)比度。當(dāng)通過(guò)了這些測(cè)試之后，該圖象的一個(gè)新的具有類似大小的中央子段被減量取樣為128乘64象素的圖象(稱為b柵格)并對(duì)其進(jìn)行濾波以產(chǎn)生信號(hào)場(chǎng)及噪聲場(chǎng)。該信號(hào)場(chǎng)被歸一化為單位方差，而噪聲場(chǎng)也隨之進(jìn)行了調(diào)整。
注冊(cè)處理獨(dú)占地使用該歸一化信號(hào)場(chǎng)。沿紋脊對(duì)該場(chǎng)進(jìn)行平滑處理，并對(duì)一個(gè)中心區(qū)域中的“核心”(定義見(jiàn)詞匯表)進(jìn)行一次搜索。對(duì)每個(gè)核心的模糊度統(tǒng)計(jì)量均進(jìn)行分析，為使圖象被認(rèn)為有用，模糊度最小的核心的統(tǒng)計(jì)量必需小于一個(gè)閾值。如果該圖象被認(rèn)為有用，則其將作為一個(gè)樣板和與其有關(guān)的信息一起存儲(chǔ)起來(lái)。如果該圖象沒(méi)有用處，則本算法將在下方的一個(gè)區(qū)域(低于先前所用的中心區(qū)域)中對(duì)核心進(jìn)行搜索。如果在此區(qū)域中，模糊度最小的核心的統(tǒng)計(jì)量低于該閾值，則將提示用戶在觸壓板上向前移動(dòng)其手指從而獲得一幅新的圖象。否則，將通知用戶此次注冊(cè)已經(jīng)失敗，而本單元將等待進(jìn)一步的命令。
驗(yàn)證處理相比則要復(fù)雜的多。在獲取并準(zhǔn)備好了一幅圖象之后，將依次對(duì)每個(gè)核心開(kāi)始進(jìn)行一次全局搜索。全局搜索的目的是為了找出與每個(gè)核心有關(guān)的對(duì)候選指紋與所存儲(chǔ)的樣板信息之間的大規(guī)模轉(zhuǎn)動(dòng)及擴(kuò)張的一個(gè)良好估計(jì)。接下來(lái)，通過(guò)根據(jù)這些估計(jì)關(guān)于每個(gè)核心來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)及擴(kuò)張樣板來(lái)對(duì)兩幅圖象之間與每個(gè)核心有關(guān)的平移進(jìn)行估計(jì)。對(duì)于每個(gè)核心均識(shí)別出作為候選者及所變換樣板之間位置的一個(gè)函數(shù)的峰值相關(guān)。對(duì)應(yīng)于此峰值的位置代表了對(duì)正被檢查的核心的平移的最佳估計(jì)。此相關(guān)的幅值是兩幅圖象之間匹配程度的度量。根據(jù)該最佳匹配核心的幅值來(lái)進(jìn)行“階段1”判定(通過(guò)/失敗/或許)。
如果其答案為“或許”，則將進(jìn)入“階段2”。除了處理窗口變小之外階段2處理與階段1類似。與階段1類似，在此階段的末端也將進(jìn)行一次條件判定。
如果判定結(jié)果仍是“或許”，則將進(jìn)入“階段3”。在階段3中，候選指紋被轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張/平移以與樣板對(duì)準(zhǔn)。該樣板的中心區(qū)域被分成12個(gè)相互重疊的圓形區(qū)。此時(shí)，候選者及樣板有一個(gè)重疊區(qū)域。只有落在變換過(guò)的候選者及未變換的樣板之間重疊區(qū)域內(nèi)的圓形區(qū)才對(duì)階段3的統(tǒng)計(jì)量起作用。針對(duì)每個(gè)子區(qū)計(jì)算最優(yōu)轉(zhuǎn)動(dòng)，擴(kuò)張及平移。每個(gè)被轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張/平移的樣板子區(qū)與相應(yīng)的候選者子區(qū)相關(guān)。將這些相關(guān)加權(quán)求和并取均值，從而得到被用作最終判定的測(cè)試統(tǒng)計(jì)量(通過(guò)或失敗)。指紋獲取及準(zhǔn)備I.預(yù)處理(驗(yàn)證整個(gè)圖象的質(zhì)量)A.定義一個(gè)輸入“平均紋脊間隔”波數(shù)K0，隨后考慮到指紋群體中有多種平均紋脊間隔而定義如下的5個(gè)頻帶C.將此b柵格窗口數(shù)據(jù)分成8個(gè)相等的八分體，隨后分別對(duì)每個(gè)八分體進(jìn)行FFT變換。將變換所得的每個(gè)場(chǎng)乘以其復(fù)共軛以得到功率譜密度(PSD)。
D.對(duì)于這8個(gè)子窗口的每一個(gè)，求和落在每個(gè)信號(hào)頻帶內(nèi)的頻率的幅值。選出對(duì)應(yīng)于為每個(gè)子窗口所產(chǎn)生的5個(gè)總和中的最大值的信號(hào)頻帶。E.根據(jù)如下的步驟進(jìn)行手指覆蓋范圍測(cè)試k1.4•1.5<|k→|<k0•1.51.4]]>k01.2•1.5<|k→|<k0•1.51.2]]>k01.5<|k→|<k0•1.5]]>k0•1.21.5<|k→|<k0•1.2•1.5]]>k0•1.41.5<|k→|<k0•1.4•1.5]]>B．抓取一幅指紋圖象，隨后切下該指紋的中心區(qū)域(當(dāng)前為了使效率高一些而取大約41×32mm)。將此圖象實(shí)空間減量取樣為b柵格以用于FFT處理。
1.在全部8個(gè)子窗口中最大總和均必需超過(guò)所設(shè)定的一個(gè)閾值c0時(shí)才能認(rèn)為該指紋已充分地覆蓋了該圖象觸壓板。
2.如果該圖象沒(méi)有通過(guò)此測(cè)試，則如(B)到(D)所述重新采集一幅新的圖象并對(duì)新圖象重新進(jìn)行該項(xiàng)測(cè)試。此處理將持續(xù)5秒鐘或直到一幅圖象被視為滿足要求了，而無(wú)論哪一個(gè)事件先發(fā)生，均假設(shè)在此時(shí)間內(nèi)可以對(duì)手指的放置進(jìn)行調(diào)整。如果在5秒鐘后該測(cè)試失敗了，則將提示該用戶重新嘗試將手指放在觸壓板上。如果其通過(guò)了，則本算法將繼續(xù)進(jìn)行到質(zhì)量測(cè)試。
F.根據(jù)如下的步驟進(jìn)行印痕質(zhì)量測(cè)試如(B)到(D)所述采集一幅新圖象。
此次在一個(gè)給定子窗口中某個(gè)信號(hào)頻帶的能量的最大總和必需超過(guò)一個(gè)閾值q0＞c0。如果其確實(shí)超過(guò)了，則將認(rèn)為該圖象的該子窗口具有滿足要求的圖象質(zhì)量。
為了使一幅指紋圖象滿足于將來(lái)處理要求，8個(gè)子窗口中必需有6個(gè)被認(rèn)為具有滿足要求的質(zhì)量。如果該圖象不滿足要求，則該處理將以如(E.2)中所述的相同方式重復(fù)執(zhí)行5秒鐘，這是根據(jù)指紋質(zhì)量將隨其放在映象觸壓板上的時(shí)間不斷增加而提高的基本原理來(lái)設(shè)置的。如果在5秒鐘后該測(cè)試失敗了，則將提示用戶重新嘗試將手指放在觸壓板上。如果其通過(guò)了，則本算法將繼續(xù)進(jìn)行到粗處理。
II.粗處理(準(zhǔn)備用于注冊(cè)或候選者處理的一幅指紋圖象)A.定義如下的信號(hào)及噪聲頻帶，當(dāng)前其為
B.利用通過(guò)了預(yù)處理測(cè)試的圖象，切下該指紋的中心區(qū)域(當(dāng)前為2.0×1.0cm)。并對(duì)該窗口中的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換。
C.將變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)帶通濾波，以在頻域空間中將數(shù)據(jù)截短為Nyquist，隨后對(duì)其進(jìn)行反變換以得到b柵格上的信號(hào)場(chǎng)
D.在噪聲頻帶中執(zhí)行步驟(C)以產(chǎn)生b柵格上的噪聲場(chǎng)
請(qǐng)注意這里沒(méi)有包括1/N因子，因?yàn)闅w一化將在后面進(jìn)行。
E.將平滑操作定義為等價(jià)于一個(gè)具有正數(shù)權(quán)重的實(shí)空間平滑濾波器(不是帶通或低通濾波器)。對(duì)于兩個(gè)帶通濾波后的場(chǎng)中的每一個(gè)，形成
作為該數(shù)據(jù)的平滑平方值(可獨(dú)立地選取參數(shù))。
定義
為兩個(gè)頻帶的帶寬面積。將信號(hào)方差的一個(gè)估計(jì)構(gòu)造為αs2=m12-{ϵ+1Σi=0n-1(R+ϵ)i}]]>其中定義了場(chǎng)R，
R是一個(gè)小數(shù)值正參數(shù)，在R＞1的情況中其如同一個(gè)軟限幅器(R應(yīng)該滿足R＜1，但在數(shù)學(xué)方法上并不需要非得如此)。如果選擇的整數(shù)參數(shù)是2的乘方，則將能夠通過(guò)迭代方法來(lái)進(jìn)行求和，從而提高了效率。
表1
從上表中可以看出，0.004″厚的波形刀片相對(duì)于同樣厚度的扁平刀片轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加84.4％，而0.003″厚的波形刀片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加150％。因此，可以很明顯地看出，利用波形增加剛性對(duì)于用0.003″厚度的較薄金屬制成的刀片構(gòu)件特別顯著。
在多刀片系統(tǒng)中(例如圖5或6所示)，優(yōu)選地使第一刀片的波峰80和波谷82與第二刀片的波峰83和波谷84分別對(duì)準(zhǔn)，如圖11所示。
本發(fā)明的其它實(shí)施例被包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。例如，所述波形可以僅設(shè)置在刀片構(gòu)件12的前部，并且，取代垂直于前切削刃地相互平行地延伸，波形在從前切削刃向后延伸時(shí)可交替地會(huì)聚和發(fā)散。并且，在多刀片系統(tǒng)中，一個(gè)刀片構(gòu)件上的波峰和波谷可與另一個(gè)上的不對(duì)齊。
E.以如下步驟來(lái)實(shí)施自動(dòng)核心探測(cè)器1.在與邊緣保持某指定距離的條件下在該樣板圖象中定義一次粗取樣的多個(gè)試算核心位置。對(duì)于每個(gè)試算核心位置，如下確定一個(gè)品質(zhì)因數(shù)。
2.計(jì)算在該試算位置周圍“開(kāi)窗”的沿紋脊進(jìn)行過(guò)平滑處理的樣板S′0(具有特定的圓形窗口)與整個(gè)樣板之間的滯后交叉協(xié)方差。其是通過(guò)對(duì)S′0及所“開(kāi)窗”的對(duì)應(yīng)部分進(jìn)行FFT變換來(lái)完成的。這些場(chǎng)隨后被乘在一起而后對(duì)其結(jié)果進(jìn)行反FFT變換，從而產(chǎn)生此滯后交叉協(xié)方差。由窗口區(qū)對(duì)其進(jìn)行歸一化使其理想地在0(矢量)滯后處為1。計(jì)算此場(chǎng)在滯后超過(guò)一個(gè)指定數(shù)(即至少為二分之一的紋脊)的幅值的最大值。這就是對(duì)此試算核心位置的模糊程度的估計(jì)。
3.如下現(xiàn)在選擇一個(gè)核心位置，或也可能是多個(gè)位置a.選出具有最小模糊度的位置并將其標(biāo)注上數(shù)字1。
b.如果有多于一個(gè)的核心滿足要求，則將此核心某指定距離(即一個(gè)核心半徑)范圍內(nèi)的其它核心排除在外，而所剩的模糊度最小的位置被指定為第二核心。
c.利用同樣的過(guò)程，排除掉靠近該最初兩個(gè)核心的位置，得到一個(gè)第三核心，如此等等。
F.樣板被截短為N位的動(dòng)態(tài)范圍(當(dāng)前N等于2)并為了減小存儲(chǔ)空間要求而對(duì)其進(jìn)行壓縮。為了存儲(chǔ)樣板而對(duì)指紋圖象所進(jìn)行的壓縮處理涉及如下多個(gè)步驟1.數(shù)據(jù)被量化為2位(4個(gè)灰度級(jí))a.利用頻率分布補(bǔ)償該數(shù)據(jù)—在該數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)定義出4個(gè)范圍，每個(gè)等同于一個(gè)灰度級(jí)。
1.找出這些數(shù)據(jù)的中間值(該中間值任一側(cè)的數(shù)據(jù)數(shù)目相等)。
2.將兩個(gè)其它的閾值確定為分別等價(jià)于兩個(gè)群體(該數(shù)據(jù)中間值兩側(cè)一邊一個(gè))的中間值的值。圖11所示為這些數(shù)據(jù)的分布圖以及所定義的3個(gè)閾值A(chǔ)，B及C。
b.利用所定義的閾值，根據(jù)該數(shù)據(jù)最初所占據(jù)的是該直方圖的哪一段而分別為其值賦值為0，1，2或3來(lái)將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為其自身的一個(gè)二位版本。
2.對(duì)四組值進(jìn)行移位(逐2位地)和相加，從而將2位數(shù)據(jù)拼接為8位字節(jié)。
3.對(duì)所得的數(shù)據(jù)(將被確定的數(shù)據(jù))應(yīng)用一種標(biāo)準(zhǔn)的壓縮技術(shù)。此時(shí)樣板(壓縮圖象及相關(guān)信息)可以被存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，并匯報(bào)給一個(gè)中央處理器，或存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)器中。
G.注冊(cè)處理的最后步驟是存儲(chǔ)該樣板以備在將來(lái)的驗(yàn)證處理中使用。樣板的存儲(chǔ)格式當(dāng)前被定義為一個(gè)首標(biāo)及用于所壓縮樣板數(shù)據(jù)的可變長(zhǎng)度的多個(gè)字節(jié)。該首標(biāo)信息由如下信息構(gòu)成樣板版本號(hào)個(gè)人ID號(hào)(PIN)—用于索引該樣板被定義來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化的閾值對(duì)于所產(chǎn)生的并被保存的每個(gè)核心X位置Y位置模糊度系數(shù)—在自動(dòng)核心探測(cè)器中求得的壓縮樣板數(shù)據(jù)的大小保留字—用于將來(lái)的數(shù)據(jù)擴(kuò)展H.將來(lái)也許會(huì)需要更多的首標(biāo)信息，但本軟件通過(guò)樣板版本號(hào)將可以理解這些變化。驗(yàn)證處理I.驗(yàn)證處理需要一個(gè)樣板以對(duì)照其進(jìn)行測(cè)試。通常當(dāng)用戶輸入了他的/她的個(gè)人標(biāo)識(shí)號(hào)(PIN)時(shí)才將其檢索出來(lái)。
A.該P(yáng)IN被用于索引一個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的樣板。
B.該樣板由一幅壓縮指紋圖象及其相關(guān)信息組成。在該壓縮指紋信息能夠被用于驗(yàn)證處理中之前必需將其解壓縮并進(jìn)行濾波。
C.數(shù)據(jù)的解壓縮是用于存儲(chǔ)該樣板處理(見(jiàn)注冊(cè)處理)的逆處理。
1.首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮從而提取出被拼接在一起的2位樣板信息。
2.通過(guò)將8位字節(jié)轉(zhuǎn)化位4個(gè)2位值而將拼接在一起的2位樣板拆分開(kāi)來(lái)。利用在注冊(cè)處理中所定義的閾值將其依次轉(zhuǎn)化為浮點(diǎn)數(shù)值。
D.這些數(shù)據(jù)仍然處于一種偽量化的形式中，不便于進(jìn)行處理。于是將以與為候選指紋定義的信號(hào)頻帶濾波器相類似的方式對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通濾波。
II.按照指紋獲取及準(zhǔn)備步驟獲取指紋。其將是我們的“候選”印痕。
III.全局搜索過(guò)程概述A.為了以后的處理步驟生成樣板及候選場(chǎng)的一些工作拷貝。對(duì)候選場(chǎng)的拷貝進(jìn)行適度地削減以避免混淆。
B.通過(guò)將樣板窗口外的b柵格數(shù)據(jù)取為0而在該樣板的一個(gè)核心位置的周圍定義出一個(gè)給定大小的圓形窗口。
C.利用該窗口與整個(gè)候選場(chǎng)的空間相關(guān)找出與該候選者最為接近的對(duì)應(yīng)區(qū)域。
D.同步驟(A)一樣定義出該候選者的對(duì)應(yīng)窗口。
E.確定要應(yīng)用于該樣板窗口的最優(yōu)轉(zhuǎn)動(dòng)及擴(kuò)張量以使其與對(duì)應(yīng)候選者窗口匹配地最嚴(yán)密。其是通過(guò)如下的步驟來(lái)完成的1.對(duì)b柵格樣板及“開(kāi)窗”候選數(shù)據(jù)場(chǎng)進(jìn)行FFT變換，隨后截短至Nyquist。產(chǎn)生半環(huán)面形的對(duì)應(yīng)PSD。
2.將PSD從其XY坐標(biāo)重新映射到極坐標(biāo)，于是其現(xiàn)在變成了矩形形狀。現(xiàn)在，b柵格中的每一個(gè)新象素均對(duì)應(yīng)于該空間窗口區(qū)中某個(gè)特定半徑及角度上的信號(hào)能量。
3.在-18°到18°的轉(zhuǎn)動(dòng)及10％的擴(kuò)張范圍假設(shè)前提下求這兩個(gè)新場(chǎng)的相關(guān)以找出用于該樣板窗口區(qū)域的最佳轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張值。
F.利用步驟(E)得出的轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張值，通過(guò)利用雙線性內(nèi)插法所進(jìn)行的實(shí)空間轉(zhuǎn)動(dòng)及擴(kuò)張過(guò)程來(lái)關(guān)于該核心位置轉(zhuǎn)動(dòng)及擴(kuò)張樣板場(chǎng)。
G.再次在重新映射的樣板核心位置的周圍“開(kāi)窗”。
H.在假設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)張后的窗口由于其新的定向可以對(duì)應(yīng)于候選者內(nèi)的一個(gè)稍微不同的位置的情況下重復(fù)步驟(C)。其目的是為了獲得比從步驟(C)所獲得的更好的全局平移的估計(jì)。
I.來(lái)自這些步驟的輸出包括關(guān)于樣板核心中的某一個(gè)的，用于將該樣板與候選者全局對(duì)準(zhǔn)的最佳全局轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張/平移估計(jì)。另外還包括來(lái)自步驟(H)的歸一化相關(guān)值，即在最優(yōu)平移下的相關(guān)場(chǎng)的值。將該值定義為L(zhǎng)0。
IV.階段1A.利用對(duì)于圓形窗口來(lái)說(shuō)相對(duì)較大的窗口尺寸(當(dāng)前窗口半徑為24象素)來(lái)對(duì)樣板的全部3個(gè)核心執(zhí)行步驟(II)。
B.為在步驟(II.H)中使L0最大(3個(gè)值中)的核心存儲(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張/平移值。將此值定義為L(zhǎng)MAX。
C.根據(jù)如下的公式對(duì)候選者進(jìn)行一次通過(guò)/失敗/或許判定LMAX＞γpass(通過(guò))LMAX＜γfail(失敗)γfail＜LMAX＜γpass(或許)D.如果其判定結(jié)果為“或許”，則繼續(xù)進(jìn)行到階段2。
V.階段2A.對(duì)該樣板的全部3個(gè)核心執(zhí)行步驟(II)，其詳細(xì)情況如下1.使用一個(gè)尺寸比步驟(III.A)所用窗口小一些的窗口(當(dāng)前窗口半徑為18象素)。在大窗口相對(duì)于對(duì)應(yīng)的候選區(qū)包含太多的圖象變形的情況下，其可以為一個(gè)給定的窗口區(qū)給出更好的全局轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張/平移估計(jì)。
2.省略步驟(II.C)。而對(duì)于步驟(D)也只是簡(jiǎn)單地使用與階段1中的LMAX相關(guān)聯(lián)的平移值。該值將被直接用于與LMAX相關(guān)聯(lián)的一個(gè)核心，否則對(duì)于其它兩個(gè)核心應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行修正以使得階段1中的LMAX轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張值不會(huì)同時(shí)為0°轉(zhuǎn)動(dòng)值及0％擴(kuò)張值。
B.為此階段產(chǎn)生一個(gè)新LMAX值。
C.根據(jù)如下的公式對(duì)候選者進(jìn)行一次通過(guò)/失敗/或許判定LMAX＞γpass+εpass(通過(guò))LMAX＜γfail+εfail(失敗)γfail+εfail＜LMAX＜γpass+εpass(或許)請(qǐng)注意閾值升高的原因是由于在階段2中所用的窗口的尺寸要小一些的緣故。
D.如果判定的結(jié)果仍為“或許”，則處理將繼續(xù)進(jìn)行到階段3。
VI.階段3A.根據(jù)來(lái)自階段2處理的最佳值的合適的相反值來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張/平移該幅被削減的候選圖象。將b柵格陣列中不再包含候選印痕的任何數(shù)據(jù)填充為0。
B.將該樣板的中心區(qū)域劃分為多個(gè)相互重疊的圓形子區(qū)。當(dāng)前我們使用的是一個(gè)被劃分為12個(gè)半徑分別為11象素的窗口而大小為112×48的區(qū)域。
C.對(duì)于每個(gè)樣板子區(qū)，檢測(cè)是否有相當(dāng)大百分比的子區(qū)與所剩的候選數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)(其值與0填充區(qū)中大多數(shù)被對(duì)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)相反)。
D.如果一個(gè)樣板子區(qū)取得了可用于比較的資格(見(jiàn)圖6)，則將進(jìn)行接下來(lái)的定向過(guò)程
1.為該樣板子區(qū)產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張假設(shè)。其是通過(guò)該子區(qū)的實(shí)空間轉(zhuǎn)動(dòng)及擴(kuò)張(利用雙線性內(nèi)插法)來(lái)完成的。因?yàn)樵谝粋€(gè)全局重定向候選者與樣板之間允許的方差較小，所以該子區(qū)所容許的轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張相對(duì)也較小。
2.對(duì)于每種假設(shè)均求其與對(duì)應(yīng)候選子區(qū)的相關(guān)。
3.選出用于該樣板子區(qū)的最佳轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張假設(shè)，并以該數(shù)量對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)/擴(kuò)張。
4.求新定向的樣板子區(qū)與對(duì)應(yīng)候選子區(qū)的空間相關(guān)，在兩個(gè)區(qū)域之間只允許有小的平移。
5.存儲(chǔ)與該最優(yōu)平移相關(guān)聯(lián)的最終歸一化相關(guān)值。對(duì)于第i個(gè)子區(qū)將該值表示為L(zhǎng)i。
E.在檢測(cè)完所有的樣板子區(qū)并對(duì)合格的子區(qū)進(jìn)行完處理之后，根據(jù)如下的公式計(jì)算出L；的一個(gè)加權(quán)平均值
注意Li被平方以增大Li下界與上界之間的分散程度。注意對(duì)候選者還應(yīng)用了反向噪聲值(假設(shè)在子區(qū)上相對(duì)恒定)以降低與高噪聲相關(guān)聯(lián)的子區(qū)的作用，因?yàn)槠浼僭O(shè)通常這些區(qū)域中的信號(hào)質(zhì)量要比該印痕的其它部分差。
F.根據(jù)LNEWMAX統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行一次是/否判定。
LNEWMAX＞γfinal(通過(guò))LNEWMAX＜γfinal(失敗)詞匯表a柵格—原始指紋圖象被數(shù)字化為329×242個(gè)象素并被寫入存儲(chǔ)器。本軟件在圖象獲取的過(guò)程中讀入其一個(gè)256×128象素大小的子段，而在圖象準(zhǔn)備中則是216×160個(gè)象素。
b柵格—當(dāng)前b柵格為128×64象素。在圖象獲取步驟中，其是通過(guò)在a柵格上進(jìn)行一次實(shí)空間減量取樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在圖象準(zhǔn)備步驟中，該b柵格是通過(guò)對(duì)a柵格圖象進(jìn)行變換，截短在Nyquist，隨后進(jìn)行反變換而實(shí)現(xiàn)的。
核心—指紋圖象中與該圖象中的其它區(qū)域相比相對(duì)顯著，或明顯唯一的一個(gè)區(qū)域(在樣板上求得的)。通過(guò)該圖象與此圖象的一個(gè)削減版本之間的滯后交叉相關(guān)來(lái)量化其顯著性。
注冊(cè)—用于將一個(gè)人的指紋錄入到本系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中的處理。該信息可以被存儲(chǔ)在該裝置中或一個(gè)集中的地方。此信息將被用來(lái)驗(yàn)證一個(gè)候選者的指紋，因此此過(guò)程應(yīng)該由一個(gè)訓(xùn)練有素的操作員來(lái)進(jìn)行以獲得最佳的結(jié)果。
驗(yàn)證—用于通過(guò)將其指紋與在注冊(cè)過(guò)程中所采集的存儲(chǔ)信息進(jìn)行匹配來(lái)確定一個(gè)人身份的真實(shí)性的處理。驗(yàn)證一個(gè)用戶身份的準(zhǔn)確度與所存儲(chǔ)的樣板信息質(zhì)量直接相關(guān)。
樣板—沿紋脊平滑的指紋圖象及其相關(guān)信息構(gòu)成了樣板。此信息是在注冊(cè)的過(guò)程中產(chǎn)生的，并在驗(yàn)證過(guò)程中使用。
模糊度—該術(shù)語(yǔ)是指核心區(qū)相對(duì)指紋圖象的其它區(qū)域的顯著性。在尋找核心的過(guò)程中，要求模糊度很低(即非常顯著，或明顯唯一)。
候選者—其為在驗(yàn)證處理中呈現(xiàn)給本單元的指紋圖象。
權(quán)利要求
1.一種用于獲取人的皮膚圖紋印痕數(shù)據(jù)，以供人的身份驗(yàn)證比較中使用的裝置，所述裝置包括光學(xué)裝置，用于物理地接受與此人皮膚的接觸，并在接觸期間形成此人皮膚的光學(xué)圖象；光電裝置，用于從光學(xué)裝置接收光學(xué)圖象，并對(duì)此響應(yīng)而在接觸期間產(chǎn)生從該圖紋得到的一系列電子信號(hào)陣列；電子裝置，用于在接觸期間監(jiān)測(cè)該系列電子信號(hào)陣列；用于保存至少所述電子信號(hào)陣列之一以供比較使用的裝置；在接觸期間響應(yīng)電子監(jiān)測(cè)裝置，用于延遲保存裝置的操作，直到至少該系列中的電子信號(hào)陣列之一滿足與該圖紋的特征有關(guān)的特定條件為止的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中在所述接觸期間調(diào)整所述皮膚接觸，并且該系列中的電子信號(hào)陣列趨于按所述皮膚接觸調(diào)整改進(jìn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述特定條件包括根據(jù)電子信號(hào)陣列的空間頻率含量測(cè)試皮膚圖紋圖象區(qū)的恰當(dāng)程度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述特定條件進(jìn)一步包括測(cè)試所經(jīng)歷的時(shí)間；和該裝置進(jìn)一步包括如果圖象區(qū)的恰當(dāng)程度在一段特定經(jīng)歷時(shí)間內(nèi)不適合則提醒此人移動(dòng)所述皮膚接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述特定條件進(jìn)一步包括至少在一部分圖象區(qū)內(nèi)測(cè)試信號(hào)陣列的質(zhì)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述特定條件包括至少在一部分圖象區(qū)內(nèi)測(cè)試信號(hào)陣列的質(zhì)量。
7.一種用于獲取人的皮膚圖紋印痕數(shù)據(jù)，以供人的身份驗(yàn)證比較中使用的裝置，所述裝置包括用于接收或產(chǎn)生與該皮膚圖紋對(duì)應(yīng)的電子信號(hào)陣列的裝置；用于定義多個(gè)信號(hào)波數(shù)頻帶的裝置；用于將電子信號(hào)陣列的波數(shù)含量與所述多個(gè)頻帶比較的裝置；響應(yīng)該比較裝置，用于在所述多個(gè)頻帶中選擇一個(gè)特定頻帶，以便在分析所述電子信號(hào)陣列以驗(yàn)證此人身份時(shí)使用的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
8.一種用于獲取和提供人的皮膚圖紋印痕數(shù)據(jù)，以供人的身份驗(yàn)證比較中使用的裝置，所述裝置包括用于接收或產(chǎn)生與該皮膚圖紋對(duì)應(yīng)的多能級(jí)電子信號(hào)陣列的裝置；用于預(yù)先估算或處理，或估算和處理所述多能級(jí)電子信號(hào)陣列的裝置；用于以二位或一位的形式表示預(yù)先估算或處理，或估算和處理的信號(hào)陣列的裝置；用于存儲(chǔ)或輸出以所述二位或一位的形式表示的信號(hào)陣列的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，進(jìn)一步包括用于在存儲(chǔ)或輸出前利用方差歸一化信號(hào)陣列的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，進(jìn)一步包括用于在存儲(chǔ)或輸出前利用方差空間地減量取樣信號(hào)陣列的裝置。
11.一種通過(guò)將表示人的皮膚圖紋印痕的二維測(cè)試圖象的測(cè)試數(shù)據(jù)與從以前注冊(cè)過(guò)程期間獲得的二維參考皮膚圖紋印痕圖象導(dǎo)出的參考數(shù)據(jù)比較來(lái)驗(yàn)證人的身份的裝置，所述裝置包括用于從存儲(chǔ)器或從供驗(yàn)證使用的輸入數(shù)據(jù)集提取該參考數(shù)據(jù)的裝置；用于帶通、歸一化和平滑所提取數(shù)據(jù)以供驗(yàn)證使用的預(yù)處理裝置；用于將來(lái)自預(yù)處理裝置的數(shù)據(jù)與該測(cè)試數(shù)據(jù)比較以驗(yàn)證身份的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
12.一種通過(guò)將表示此人的皮膚圖紋印痕的二維測(cè)試圖象的測(cè)試數(shù)據(jù)與從以前注冊(cè)過(guò)程期間獲得的二維參考皮膚圖紋印痕圖象導(dǎo)出的參考數(shù)據(jù)比較來(lái)驗(yàn)證此人身份的裝置，所述裝置包括用于從該參考數(shù)據(jù)或該測(cè)試數(shù)據(jù)，或該參考數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)出相應(yīng)形式的矢量梯度場(chǎng)的裝置；用于在矢量梯度場(chǎng)形式的控制下平滑該參考數(shù)據(jù)或該測(cè)試數(shù)據(jù)，或該參考數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)，以使所述平滑基本上沿著該皮膚圖紋的相應(yīng)紋脊方向進(jìn)行的裝置；用于在做出身份驗(yàn)證決定中應(yīng)用平滑數(shù)據(jù)的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述導(dǎo)出裝置包括用于從數(shù)據(jù)的快速傅里葉變換找出矢量梯度場(chǎng)的裝置；用于篩選矢量梯度場(chǎng)以說(shuō)明相位躍變的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中矢量梯度場(chǎng)的形式是矢量波數(shù)場(chǎng)，所述導(dǎo)出裝置進(jìn)一步包括用于從梯度場(chǎng)計(jì)算協(xié)方差矩陣，和從協(xié)方差矩陣計(jì)算波數(shù)的標(biāo)量幅度場(chǎng)的裝置；用于將矢量波數(shù)場(chǎng)構(gòu)造為具有所述矢量梯度場(chǎng)的方向性的所述標(biāo)量幅度場(chǎng)的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
15.一種通過(guò)將表示人的皮膚圖紋印痕的二維測(cè)試圖象的測(cè)試數(shù)據(jù)與從以前注冊(cè)過(guò)程期間獲得的一個(gè)或多個(gè)二維參考皮膚圖紋印痕圖象產(chǎn)生的參考數(shù)據(jù)比較來(lái)驗(yàn)證此人身份的裝置；所述裝置在測(cè)試圖象相對(duì)于參考圖象的假設(shè)擴(kuò)張下使用，所述裝置包括用于計(jì)算至少一部分測(cè)試圖象的功率頻譜密度的裝置；用于應(yīng)用功率頻譜密度以估算測(cè)試圖象相對(duì)于參考圖象的該假設(shè)擴(kuò)張的裝置；用于考慮進(jìn)估算的擴(kuò)張把測(cè)試數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)比較的裝置；響應(yīng)該比較裝置，用于做出身份驗(yàn)證決定的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中計(jì)算裝置進(jìn)一步包括用于計(jì)算至少一部分參考圖象的功率頻譜密度的裝置；和應(yīng)用裝置包括用于比較測(cè)試圖象和參考圖象的功率頻譜密度以估算其相對(duì)擴(kuò)張的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中應(yīng)用裝置包括把功率頻譜密度的徑向分量解釋為相對(duì)擴(kuò)張的量度的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述應(yīng)用裝置進(jìn)一步包括用于應(yīng)用功率頻譜密度以估算測(cè)試圖象的轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置；和比較裝置進(jìn)一步包括用于考慮所估算的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中應(yīng)用裝置包括把功率頻譜密度的角分量解釋為轉(zhuǎn)動(dòng)的量度的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，進(jìn)一步包括用于應(yīng)用估算的相對(duì)擴(kuò)張和轉(zhuǎn)動(dòng)以進(jìn)一步估算參考圖象和測(cè)試圖象的相對(duì)平移的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，進(jìn)一步包括用于估算參考圖象和測(cè)試圖象的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置；和用于應(yīng)用估算的相對(duì)擴(kuò)張和轉(zhuǎn)動(dòng)以進(jìn)一步估算參考圖象和測(cè)試圖象的相對(duì)平移的裝置。
22.一種通過(guò)將表示人的皮膚圖紋印痕的二維測(cè)試圖象的測(cè)試數(shù)據(jù)與從以前注冊(cè)過(guò)程期間獲得的一個(gè)或多個(gè)二維參考皮膚圖紋印痕圖象導(dǎo)出的參考數(shù)據(jù)比較來(lái)驗(yàn)證此人的身份的裝置；所述裝置在測(cè)試圖象相對(duì)于參考圖象的假設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)下使用，所述裝置包括用于計(jì)算至少一部分測(cè)試圖象的功率頻譜密度的裝置；用于應(yīng)用功率頻譜密度以估算測(cè)試圖象相對(duì)于參考圖象的假設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置；用于考慮進(jìn)估算的轉(zhuǎn)動(dòng)把測(cè)試數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)比較的裝置；響應(yīng)該比較裝置，用于做出身份驗(yàn)證決定的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中計(jì)算裝置進(jìn)一步包括用于計(jì)算至少一部分參考圖象的功率頻譜密度的裝置；和應(yīng)用裝置包括用于比較測(cè)試圖象和參考圖象的功率頻譜密度以估算其相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中應(yīng)用裝置包括把功率頻譜密度的角分量解釋為轉(zhuǎn)動(dòng)的量度的裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，進(jìn)一步包括用于估算參考圖象和測(cè)試圖象的相對(duì)擴(kuò)張的裝置；和用于應(yīng)用估算的相對(duì)擴(kuò)張和轉(zhuǎn)動(dòng)以進(jìn)一步估算參考圖象和測(cè)試圖象的相對(duì)平移的裝置。
26.一種通過(guò)將表示人的皮膚圖紋印痕的二維測(cè)試圖象的測(cè)試數(shù)據(jù)與從以前注冊(cè)過(guò)程期間獲得的一個(gè)或多個(gè)二維參考皮膚圖紋印痕圖象導(dǎo)出的參考數(shù)據(jù)比較來(lái)驗(yàn)證此人的身份的裝置；所述裝置在測(cè)試圖象相對(duì)于參考圖象的假設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)和擴(kuò)張下使用，所述裝置包括用于分別計(jì)算至少一部分該測(cè)試圖象和該參考圖象的功率頻譜密度的裝置；用于把相應(yīng)的計(jì)算功率頻譜密度轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)的裝置；由此，被解釋為直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換功率頻譜密度信息具有描繪在紋脊間距和方位的直角坐標(biāo)網(wǎng)格上的功率密度值的形式；用于把測(cè)試圖象和參考圖象的轉(zhuǎn)換功率頻譜密度一起考慮，并從所述一起考慮的功率頻譜密度讀出該假設(shè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和擴(kuò)張的估算的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中考慮裝置包括用于在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和擴(kuò)張的假設(shè)范圍內(nèi)求出相應(yīng)紋脊間距和方位值的比例，或使兩個(gè)轉(zhuǎn)換的功率頻譜密度相關(guān)，以找出最可能的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和擴(kuò)張的估算值的裝置。
28.一種通過(guò)將表示人的皮膚圖紋印痕的二維測(cè)試圖象的測(cè)試數(shù)據(jù)與從以前注冊(cè)過(guò)程期間獲得的二維參考皮膚圖紋印痕圖象導(dǎo)出的參考數(shù)據(jù)比較來(lái)驗(yàn)證此人的身份的裝置；所述裝置在測(cè)試圖象相對(duì)于參考圖象的假設(shè)變形下使用，所述裝置包括用于估算測(cè)試圖象和參考圖象之間的相對(duì)平移，和相對(duì)同構(gòu)變形的至少一個(gè)分量的裝置；用于調(diào)節(jié)測(cè)試圖象或參考圖象，或測(cè)試圖象和參考圖象以容許所述的相對(duì)平移和相對(duì)同構(gòu)變形的分量的估算的裝置；用于在所述調(diào)節(jié)后在兩個(gè)圖象共有的基本所有區(qū)域內(nèi)比較所述測(cè)試圖象和參考圖象，以做出身份驗(yàn)證決定的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中比較裝置包括用于分析所述共有區(qū)域內(nèi)的功率頻譜密度以估算剩余變形的裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中比較裝置包括用于把圖象之一分成許多基本上重疊的子區(qū)域，子區(qū)域的總合基本上覆蓋整個(gè)所述的一個(gè)圖象；和用于評(píng)價(jià)所述測(cè)試圖象和參考圖象相對(duì)于其有效部分在兩個(gè)圖象共有的所述所有區(qū)域內(nèi)的大致上每一個(gè)所述子區(qū)域的相似程度的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中評(píng)價(jià)裝置包括用于分別在所述共有區(qū)域中的每個(gè)所述子區(qū)域內(nèi)估算測(cè)試圖象和參考圖象之間的相對(duì)變形的另一個(gè)分量的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中評(píng)價(jià)裝置進(jìn)一步包括用于形成在共有區(qū)域中所有所述子區(qū)域的所述另一個(gè)分量的一個(gè)復(fù)合量度的裝置；和用于對(duì)所述復(fù)合量度的進(jìn)行閾值判斷以做出所述決定的裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置進(jìn)一步包括用于從測(cè)試數(shù)據(jù)提取測(cè)試數(shù)據(jù)中的噪聲方差的估算值作為測(cè)試圖象中位置的函數(shù)的裝置；和其中復(fù)合量度形成裝置包括用于考慮估算的噪聲方差的裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中考慮裝置包括用于以與子區(qū)域的噪聲方差估算相反的關(guān)系對(duì)共有區(qū)域中每個(gè)所述子區(qū)域的另一個(gè)分量加權(quán)的裝置。
35.一種通過(guò)將表示人的皮膚圖紋印痕的二維測(cè)試圖象的測(cè)試數(shù)據(jù)與從以前注冊(cè)過(guò)程期間獲得的二維參考皮膚圖紋印痕圖象產(chǎn)生的參考數(shù)據(jù)比較來(lái)驗(yàn)證此人的身份的裝置，所述裝置包括用于把參考數(shù)據(jù)與測(cè)試數(shù)據(jù)的第一小區(qū)相比較以形成相似性的第一量度的裝置；用于相對(duì)于第一閾值測(cè)試所述第一量度以驗(yàn)證此人身份的第一裝置；在第一量度未能高到足以接受的情況下，用于把參考數(shù)據(jù)與測(cè)試數(shù)據(jù)的第二小區(qū)相比較以形成相似性的第二量度的裝置；用于相對(duì)于比第一閾值高的第二閾值測(cè)試所述第二量度以驗(yàn)證此人身份的第二裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其中第一測(cè)試裝置還相對(duì)于相對(duì)低的第一拒絕閾值測(cè)試相似性的第一量度以否決驗(yàn)證；所述第二比較裝置只有在相似性的所述第一量度處在所述第一接受和拒絕閾值之間時(shí)工作，因此，相似性的第一量度即不足以高到接受也不足以低到拒絕。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中第二測(cè)試裝置還相對(duì)于比第一拒絕閾值高的第二拒絕閾值測(cè)試相似性的第二量度以否決驗(yàn)證。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的裝置，其中所述第二小區(qū)比第一小區(qū)小。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的裝置，進(jìn)一步包括在所述第二量度處在所述第二接受和拒絕閾值之間，由此第二量度即不足以高到接受也不足以低到拒絕的情況下，用于基本上將測(cè)試圖象和參考圖象的整個(gè)共有區(qū)域比較以做出驗(yàn)證決定的裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述第二小區(qū)比第一小區(qū)小。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，進(jìn)一步包括在所述第二量度不足以高到接受的情況下，用于基本上將測(cè)試圖象和參考圖象的整個(gè)共有區(qū)域比較以做出驗(yàn)證決定的裝置。
42.根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其中所述第二小區(qū)比第一小區(qū)小。
43.用于從從諸如手指之類的凸紋表面獲取表面凸紋數(shù)據(jù)的傳感器接收表面凸紋數(shù)據(jù)，并對(duì)其響應(yīng)控制對(duì)設(shè)施、設(shè)備、金融業(yè)務(wù)，或用于提供或接收信息的系統(tǒng)的訪問(wèn)的裝置，所述裝置在該表面的假設(shè)擴(kuò)張下使用，該裝置包括用于處理接收的數(shù)據(jù)以確定該凸紋表面的身份的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于分別計(jì)算和比較至少一部分接收數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的功率頻譜密度，并分析功率頻譜密度比較結(jié)果以估算假設(shè)擴(kuò)張的裝置，用于考慮進(jìn)估算的擴(kuò)張將測(cè)試數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)比較的裝置，和響應(yīng)該比較裝置，用于做出身份驗(yàn)證決定的裝置；用于應(yīng)用確定的身份以控制訪問(wèn)設(shè)施、設(shè)備、金融業(yè)務(wù)、或資源或信息接收的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
44.一種根據(jù)來(lái)自諸如手指之類的凸紋表面的表面凸紋數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)控制的安全系統(tǒng)；在凸紋表面的假設(shè)變形下使用所述系統(tǒng)；所述系統(tǒng)包括應(yīng)用裝置，在沒(méi)有與授權(quán)用戶有關(guān)的特定凸紋表面的情況下對(duì)誤用敏感，所述應(yīng)用裝置是從下列一組裝置中選擇的，包括設(shè)施，裝置，用于提供金融業(yè)務(wù)的裝置，和用于提供或接收信息的裝置；用于從該凸紋表面獲取表面凸紋數(shù)據(jù)的傳感器裝置；用于處理數(shù)據(jù)以確定凸紋表面的身份，和應(yīng)用確定的身份以控制對(duì)應(yīng)用裝置訪問(wèn)的裝置，所述處理和應(yīng)用裝置包括用于分別計(jì)算和比較至少一部分接收數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的功率頻譜密度，并分析功率頻譜密度比較結(jié)果以估算假設(shè)變形的裝置，用于考慮進(jìn)估算的變形將測(cè)試數(shù)據(jù)與和授權(quán)用戶有關(guān)的所述特定凸紋表面的相關(guān)參考數(shù)據(jù)比較的裝置，和響應(yīng)該比較裝置，用于做出身份驗(yàn)證決定的裝置；和非易失性存儲(chǔ)器裝置，用于保存供上述裝置自動(dòng)操作的指令。
45.一種通過(guò)將表示人的皮膚圖紋印痕的二維測(cè)試圖象的測(cè)試數(shù)據(jù)與從以前注冊(cè)過(guò)程期間獲得的二維參考皮膚圖紋印痕圖象產(chǎn)生的參考數(shù)據(jù)比較來(lái)驗(yàn)證此人身份的方法，所述方法包括步驟使測(cè)試圖象和參考圖象的對(duì)應(yīng)區(qū)的功率頻譜密度成比例或相關(guān)，以確定兩個(gè)圖象之間的相對(duì)同構(gòu)變形；使用歸一化空間相關(guān)值作為測(cè)試圖象和參考圖象的對(duì)應(yīng)區(qū)之間的相似性量度；根據(jù)所述歸一化空間相關(guān)值進(jìn)行身份驗(yàn)證決定；和在非易失性存儲(chǔ)器中保存供上述步驟自動(dòng)操作的指令。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，進(jìn)一步包括步驟操作傳感器以獲取測(cè)試數(shù)據(jù)；和響應(yīng)所述決定進(jìn)行步驟，如果身份通過(guò)驗(yàn)證則操作一個(gè)開(kāi)關(guān)。
全文摘要
傳感器從經(jīng)授權(quán)的人接收印痕圖象以形成樣板,并從候選者接收印痕圖象以形成測(cè)試數(shù)據(jù)。比較樣板和候選者的功率頻譜密度(PSD)數(shù)據(jù),以讀出轉(zhuǎn)動(dòng)和擴(kuò)張;在相關(guān)之前使用上述步驟調(diào)節(jié)樣板或候選者以找出平移。在應(yīng)用平移之后,使轉(zhuǎn)動(dòng)和擴(kuò)張精確,把歸一化空間相關(guān)值(NSCV)用作匹配質(zhì)量的量度一并進(jìn)行閾值判斷以便在非常清楚的情況下做出早期拒絕或接受。問(wèn)題更接近時(shí),把同構(gòu)調(diào)節(jié)應(yīng)用于整個(gè)樣板或候選者,以便在其重疊區(qū)更合理地比較。針對(duì)重疊區(qū)中的多個(gè)子區(qū)用相同類型的PSD分析進(jìn)行比較。將得到的NSCV平均以獲得匹配質(zhì)量的量度,其再次進(jìn)行閾值判斷以在更接近的情況下定出最終決定。使用作為圖象中的位置的函數(shù)的來(lái)自測(cè)試數(shù)據(jù)的噪聲方差來(lái)對(duì)與每個(gè)子區(qū)域中樣板比較的重要性加權(quán)。非易失性存儲(chǔ)器保存自動(dòng)操作的指令。
文檔編號(hào)G06K9/00GK1249046SQ98800809
公開(kāi)日2000年3月29日 申請(qǐng)日期1998年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月11日
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