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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft allgemein biometrische Abbildungsvorrichtungen
und insbesondere ein Verfahren zum Verarbeiten von Bildern, die
unter Verwendung der Abbildungsvorrichtungen erfasst wurden.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Biometrische
Techniken zum Bestimmen der Identität von Personen werden in zunehmendem Maße bei der
Authentifizierung, Erkennung und/oder bei Zugriffssystemen verwendet.
Diese Techniken verwenden biometrische Identifizierer oder menschliche
Charakteristika, um eine Person zu überprüfen oder zu identifizieren.
Die Tatsache, dass die meisten menschlichen Charakteristika einzigartig
für jede Person
sind, schwer von anderen zu reproduzieren und leicht in elektronische
Daten zu wandeln sind, ist bei biometrischen Identifikationsanwendungen
besonders vorteilhaft.
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Historisch
sind Fingerabdrücke
die am häufigsten
verwendeten biometrischen Identifizierer, wie es durch die umfangreiche
Verwendung von Fingerabdrücken
beim Gesetzesvollzug offensichtlich ist. Die jüngsten Entwicklungen in der
biometrischen Identifizierung haben sich bei der Automatisierung der
zuvor erwähnten
Authentifizierung, der Erkennung und/oder bei Zugriffssystemen zugetagen.
Derzeitige Techniken stützen
sich auf Korrelationsverfahren, die automatisierte Erfassungssysteme
nutzen, die an eine Computer-Datenbank angeschlossen sind, zum Vergleichen
erfasster biometrischer Daten mit biometrischen Daten, die in der
Datenbank gespeichert sind, um die Identität einer Person zu bestätigen oder
zu bestimmen. Solche automatisierten Systeme sind verwendet worden,
um Personen zu identifizieren, bevor der Zugriff auf Autos, Computer, Heim-
oder Geschäftsbüros, Hotelzimmer
und im Allgemeinen jeden beliebigen empfindlichen oder eingeschränkten Bereich
gewährt
wird.
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Verschiedene
optische Vorrichtungen sind bekannt, die Prismen anwenden, auf die
ein Finger, dessen Fingerabdruck zu identifizieren ist, platziert wird.
Beispielsweise weist das Prisma eine erste Fläche auf, auf die ein Finger
platziert wird, eine zweite Fläche,
die in einem spitzen Winkel zur ersten Fläche angeordnet ist, durch die
der Fingerabdruck betrachtet wird, und eine dritte Beleuchtungsfläche, durch die
Licht in das Prisma geleitet wird. In einigen Fällen liegt die Beleuchtungsfläche in einem
spitzen Winkel zur ersten Fläche,
wie beispielsweise in US-Patentschriften 5,187,482 und 5,187,748
dargelegt. In anderen Fällen
liegt die Beleuchtungsfläche
parallel zur ersten Fläche,
wie beispielsweise in US-Patentschriften 5,109,427 und 5,233,404
dargelegt.
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Ein
alternativer Typ einer Kontaktabbildungsvorrichtung ist in der US-Patentschrift Nr.
4,353,056 von Tsikos, ausgestellt am 5. Oktober 1982, offenbart,
auf die in diesem Dokument verwiesen wird. Die von Tsikos beschriebene
Abbildungsvorrichtung verwendet einen kapazitiven Erfassungsansatz.
Hierzu umfasst die Abbildungsvorrichtung eine zweidimensionale Anordnung
der Kondensatoren in Zeilen und Spalten, wobei jeder ein Paar in
einem Abstand voneinander angeordneter Elektroden umfasst, die in
einem Sensorelement getragen werden und von einer Isolierfolie abgedeckt
sind. Die Sensoren beruhen auf der Verformung hin zum Erfassungselement,
die durch einen Finger verursacht wird, der darauf platziert wird,
sodass lokal der Abstand zwischen Kondensatorelektroden gemäß dem Linien-und-Rillen-Muster des
Fingerabdrucks und somit die Kapazität der Kondensatoren verändert wird.
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Eine
weitere Kontaktabbildungsvorrichtung wird in US-Patentschrift Nr.
5,325,442 von Knapp, ausgestellt am 28. Juni 1994, beschrieben,
auf die in diesem Dokument verwiesen wird. Knapp offenbart eine
Kontaktabbildungsvorrichtung zur Kapazitätsmessung in Form einer einzelnen
großen,
aktiven Matrixanordnung, die durch die Ablagerung und Definition
durch fotolithografische Verfahren einer Anzahl Schichten auf einem
einzelnen großen
Isoliersubstrat ausgebildet sind. Die Elektroden und Sätze von
Adressenleitern, die aus Metall und Feldeffekttransistoren gebildet
sind, sind unter Verwendung eines geeigneten Substrats aus beispielsweise
Glas oder Quarz als amorphe Silizium- oder polykristalline Silizium-Dünnschichttransistoren
(TFTs) ausgebildet.
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Zusätzlich werden
in US-Patentschrift Nr. 5,778,089 von Borza, ausgestellt am 7. Juli
1998, auf die in diesem Dokument verwiesen wird, eine Fingerabdruck-Sensorvorrichtung
und ein Erkennungssystem beschrieben, das eine Anordnung nah beabstandeter
Sensorelemente umfasst, von denen jedes eine Sensorelektrode und
eine Verstärkerschaltung umfasst.
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„Swipe-Bildsensoren" sind auch bekannt,
bei denen eine Person eine Fingerspitze in Kontakt mit einer Kontaktabbildungsvorrichtung
bringt und dann die Fingerspitze über einen Sensorabschnitt der
Fläche
schiebt oder „zieht". Bilder von benachbarten
Abschnitten der Fingerspitzen werden erfasst und miteinander kombiniert,
um ein zusammengesetztes Bild der Fingerspitze aufzubauen, das eine
Fläche aufweist,
die größer ist
als die Fläche
eines einzelnen erfassten Bilds. Auf diese Weise wird ein Bereich
der Fingerspitzen abgebildet, der im Wesentlichen größer als
der Sensorabschnitt ist. Eine solche Anordnung ermöglicht die
Verwendung eines kleineren kapazitiven Fingerabdruckscanners, was
aufgrund der geringeren Herstellungskosten, der verbesserten Widerstandsfähigkeit
usw. vorteilhaft ist. Außerdem
ist der erforderliche kleine Bereich in hohem Maße vorteilhaft für eingebettete
Anwendungen wie bei einem Mobiltelefon, einem Telefon, einem Computer
(Laptop) usw.
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Verfahren
zum Verarbeiten von Fingerabdruckbildern, beispielsweise zum Extrahieren
von Daten, die nützlich
zum Korrelieren eines Bilds mit zuvor gespeicherten Vorlagen sind,
sind im Fachgebiet gut bekannt, beispielsweise aus US-Patentschrift 5,337,369.
Die Verfahren des Stands der Technik beruhen jedoch häufig darauf,
dass das Fingerabdruckbild von bekannter Größe ist und einen bekannten Bereich
des Interesses aufweist und sind am besten zur Verwendung mit Kontaktabbildungsvorrichtungen geeignet,
die erfordern, dass die Person ihre Fingerspitze während der
Bilderfassung still am Platz hält. Ein
besonderes Problem bei den zuvor beschriebenen Swipe-Bildsensoren
ist, dass es unwahrscheinlich ist, dass die Person ihre Fingerspitze
entlang einer perfekt geraden Linie „zieht". Entsprechend erstellen Swipe-Bildsensoren
häufig
ein Fingerspitzenbild willkürlicher
Form und Größe. Dies
entkräftigt
die Annahmen, auf denen die Verarbeitungsverfahren des Stands der
Technik beruhen, was daher angegangen werden muss. Typische Systeme
berücksichtigen
dieses Problem, indem die Verarbeitung zum Verarbeiten des gesamten
Bilds erhöht
wird, für den
Fall, dass sich irgendwo darin Merkmale befinden. Unglücklicherweise
erfordert dieser Ansatz das Ändern
jedes biometrischen Identifikationssystems für die Verwendung mit jedem
Bildsensor.
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Es
wäre vorteilhaft,
einen Bildsensor bereitzustellen, der funktional ist und eine Mehrzahl
von Identifikationsprozessen bereitstellt. Es wäre weiterhin vorteilhaft, ein
Verfahren zum Identifizieren und/oder Erkennen von Personen bereitzustellen, basierend
auf einem Merkmal, das von einem Bild eines Fingerabdrucks extrahiert
wurde, wobei das Bild von willkürlicher
Form und Größe sein
kann.
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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Als
Versuch, diese und andere Begrenzungen des Stands der Technik zu überwinden,
ist es somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktabbildungsvorrichtung
bereitzustellen, die einen Bildbereich um ein Merkmal von Interesse
als ausgegebenes Bild davon bereitstellt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zum Erhöhen
einer biometrischen Informationsquelle bereitgestellt, umfassend
folgende Schritte: Erfassen einer biometrischen Informationsquelle,
um biometrische Bilddaten unter Verwendung eines Swipe-Bildsensors
bereitzustellen; Analysieren der biometrischen Bilddaten, um eine
Stelle mindestens eines wiederholbar identifizierbaren Merkmals
der erfassten biometrischen Informationen innerhalb der biometrischen
Bilddaten zu bestimmen; und Bereitstellen eines Bilds bekannter
Größe, die
geringer ist als die der biometrischen Bilddaten, zum Vergleich, um
Bilddaten der bekannten Form und Größe als Vorlage zu nehmen, wobei
das bereitgestellte Bild an aneinandergrenzenden Stellen der biometrischen
Informationsquelle neben der bestimmten Stelle des mindestens einen
wiederholbar identifizierbaren Merkmals erfasst wird.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Abbilden
einer biologischen Oberfläche
bereitgestellt, umfassend folgende Schritte: Erfassen einer Mehrzahl
von Bildern einer gleichen biologischen Oberfläche unter Verwendung eines
Swipe-Kontaktbildsensors; Ausrichten der abgetasteten Bilder eines
im Verhältnis
zum anderen, um ein zusammengesetztes Bild der biologischen Oberfläche zu bilden;
Analysieren mindestens eines der zusammengesetzten Bilder und der Mehrzahl
Bilder, um eine Stelle eines wiederholbar identifizierbaren Merkmals
zu bestimmen; und Bereitstellen einer bekannten Menge Bilddaten,
die geringer ist als die der biometrischen Bilddaten, an Stellen,
die zur Stelle des wiederholbar identifizierbaren Merkmals als die
Daten zusammengesetzter Bilder im Verhältnis stehen, zum Vergleich,
um Bilddaten der bekannten Form und Größe als Vorlage zu nehmen.
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Gemäß noch einem
anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Swipe-Fingerabdruckscanner bereitgestellt,
umfassend: einen Sensor, umfassend einen Swipe-Kontakt-Bildsensor zum Erfassen einer Mehrzahl
Bilder einer gleichen biologischen Oberfläche; einen Speicher, der mit
dem Sensor kommuniziert, zum wiederholbar abrufbaren Speichern jedes Bilds
der Mehrzahl Bilder; einen Prozessor, der mit dem Sensor und mit
dem Speicher kommuniziert, wobei der Prozessor programmiert ist,
um die erfassten Bilder eines im Verhältnis zum anderen auszurichten,
um ein zusammengesetztes Bild der biologischen Oberfläche zu bilden,
zum Analysieren des zusammengesetzten Bilds, um mindestens eine
Stelle eines wiederholbar identifizierbaren Merkmals zu bestimmen
und um eine bekannte Menge Bilddaten, die geringer ist als die der
Daten zusammengesetzter Bilder an Stellen bereitzustellen, die zu
der bestimmten Stelle des wiederholbar identifizierbaren Merkmals
als ausgegebene Bilddaten im Verhältnis stehen; und einen Dateneingabe/-ausgabe-Port,
der mit dem Prozessor kommuniziert, um die ausgegebenen Bilddaten
davon zu empfangen und zum Bereitstellen der ausgegebenen Bilddaten
an einen Prozessor, der außerhalb
des Swipe- Fingerabdruckscanners liegt,
zum Vergleich, um Bilddaten der bekannten Menge als Vorlage zu nehmen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Beispielhafte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun zusammen mit den folgenden Zeichnungen
beschrieben, in denen ähnliche
Bezugszahlen ähnliche
Posten bezeichnen:
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1 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Swipe-Scanners;
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1a ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines ersten Swipe-Sensors, der
zur Verwendung mit dem Swipe-Scanner von 1 betrachtet
wird;
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1b ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines zweiten Swipe-Sensors, der
zur Verwendung mit dem Swipe-Scanner von 1 betrachtet
wird;
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1c ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines dritten Swipe-Sensors, der
zur Verwendung mit dem Swipe-Scanner von 1 betrachtet
wird;
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2 ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Verarbeiten
von Fingerabdruckinformationen, die von einem der Swipe-Sensoren,
die in 1a bis 1c dargestellt
sind, empfangen werden, um ein zusammengesetztes Bild des Fingerabdrucks
aufzubauen;
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3 ist
eine vereinfachte Grafik, die ein zusammengesetztes Fingerabdruckbild
zeigt, das unter Verwendung des Swipe-Scanners von 1 erhalten
wird, umfassend einen ausgewählten
Bereich in der Nähe
des Fingerabdruckkerns;
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4 ist
eine vereinfachte Grafik, die einen Versatz einzelner Bilder eines
zusammengesetzten Fingerabdruckbilds eines Fingerabdruckkerns zeigt;
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5 ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, zum Abbilden eines Fingerabdrucks unter
Verwendung des Swipe-Fingerabdruckscanners von 1 und
zum Bereitstellen eines Bilds, das davon abgeleitet wird und um
ein Merkmal oder um die Merkmale von Interesse;
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6a ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm eines anderen Verfahrens gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, zum Abbilden eines Fingerabdrucks unter
Verwendung des Swipe-Fingerabdruckscanners von 1 und
zum Bereitstellen eines Bilds, das davon und um das Merkmal oder
um die Merkmale von Interesse abgeleitet wird;
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6b ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm noch eines anderen Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, zum Abbilden eines Fingerabdrucks unter
Verwendung des Swipe-Fingerabdruckscanners von 1 und zum
Bereitstellen eines Bilds, das davon und um das Merkmal oder um
die Merkmale von Interesse abgeleitet wird;
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6c ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm noch eines weiteren Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, zum Abbilden eines Fingerabdrucks unter
Verwendung des Swipe-Fingerabdruckscanners von 1 und zum
Bereitstellen eines Bilds, das davon und um das Merkmal oder um
die Merkmale von Interesse abgeleitet wird;
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7 ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Abbilden eines Fingerabdrucks unter Verwendung des
Swipe-Fingerabdruckscanners von 1 und zum
Bereitstellen eines skalierten Bilds, das davon und um das Merkmal
oder um die Merkmale von Interesse abgeleitet wird;
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8 ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Lokalisieren
des Kernbereichs eines aufgenommenen Fingerabdruckbilds;
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9 ist
ein vereinfachtes Diagramm, das den Wechsel der Linien und Rillen
neben der Peripherie eines Fingerabdruckbilds zeigt;
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10 ist
ein vereinfachtes Diagramm, das ein erstes Furchenmerkmal eines
Fingerabdruckbilds zeigt;
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11 zeigt
ein Verfahren gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zum Abbilden eines Fingerabdrucks unter
Verwendung eines Swipe-Fingerabdruckscanners von 1 und
zum Bereitstellen eines Bilds, das davon und um ein Merkmal oder
um Merkmale von Interesse abgeleitet wird;
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12 ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zum Abbilden eines Fingerabdrucks unter
Verwendung einer Kontaktabbildungsvorrichtung und zum Bereitstellen
eines Bilds, das davon und um ein Merkmal oder um Merkmale von Interesse
abgeleitet wird;
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13 ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zum Abbilden eines Fingerabdrucks unter
Verwendung einer Kontaktabbildungsvorrichtung und zum Bereitstellen
eines Bilds, das davon und um ein Merkmal oder um Merkmale von Interesse
abgeleitet wird; und
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14 ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Abbilden eines
Fingerabdrucks unter Verwendung einer Kontaktabbildungsvorrichtung
und zum Bereitstellen eines Bilds, das davon und um ein Merkmal
oder um Merkmale von Interesse abgeleitet wird;
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
folgende Beschreibung wird gegeben, um einem Fachmann zu ermöglichen,
die Erfindung herzustellen und zu verwenden und wird im Zusammenhang
einer besonderen Anwendung und ihrer Anforderungen gegeben. Verschiedene
Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen werden Fachleuten
offensichtlich sein, und die in diesem Dokument bestimmten allgemeinen
Grundsätze
können auf
andere Ausführungsformen
und Anwendungen angewandt werden, ohne vom Gedanken und Umfang der
Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung soll somit nicht
auf die offenbarten Ausführungsformen
begrenzt sein, sondern ihr soll vielmehr der größtmögliche Umfang gewährt werden,
der mit den in diesem Dokument offenbarten Grundsätzen und
Merkmalen vereinbar ist. Es muss vollkommen verstanden werden, dass
die Bezeichnung „Beschneiden" wie sie in der Spezifikation
und in den nachfolgenden Ansprüchen
verwendet wird, sowohl das Löschen
von Bilddaten an Bildstellen außerhalb eines
ausgewählten
Bildbereichs als auch das virtuelle „Löschen" von Bilddaten an Bildstellen außerhalb eines
ausgewählten
Bildbereichs durch bloßes
Löschen
solcher Daten von einem in Betracht gezogenen Rahmen aus umfasst – durch
Ignorieren solcher Daten oder anderer anstatt Übertragen solcher Daten von
einem Abbildungsgerät.
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Mit
Bezug auf 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm
eines Swipe-Scanners
gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Der Swipe-Scanner 1 umfasst einen
Swipe-Sensor 2, der mit einem Speicherpuffer 3 und
einen Prozessor 4 kommuniziert. Der Prozessor 4 kommuniziert
mit dem Speicherpuffer 3 und mit einem Dateneingabe/-ausgabe-Port
zum Bereitstellen von Daten an einen und zum Empfangen von Daten
von einem Fingerabdruckkorrelationssystem (nicht dargestellt). Der
Swipe-Scanner 1 ist
ein Swipe-Kontakt-Bildsensor und ist vorzugsweise ein kapazitiver
Kontaktabbildungssensor. Drei Beispiele kapazitiver Kontaktabbildungssensoren,
die zur Verwendung mit dem Swipe-Scanner 1 betrachtet werden,
werden nachfolgend mit Bezug auf 1a bis 1c beschrieben. In
Verwendung erfasst der Swipe-Sensor 2 eine Mehrzahl sich überlappender
Bildabschnitte von einer biometrischen Informationsquelle, beispielsweise einem
Fingerabdruck einer Fingerspitze, die damit in Kontakt gebracht
wurde. Die Bildabschnitte werden dem Speicherpuffer bereitgestellt
und darin wieder abrufbar gespeichert. Vorzugsweise ist der Speicherpuffer
ausreichend groß,
um Bilddaten zu speichern, die für
einen Bereich repräsentativ
sind, der größer als
ein typischer Fingerabdruck ist. Der Prozessor 4 dient
zum Abrufen der Bildabschnitte aus dem Speicherpuffer, einen oder
mehrere Bildabschnitte zur Zeit, und zum Aufbauen eines einzelnen
zusammengesetzten Fingerabdruckbilds davon. Zu diesem Zweck dient
der Prozessor 4 zum Ausführen des Programmcodes daran,
zum Verarbeiten, Ausrichten und Zusammensetzen der einzelnen Bildabschnitte. Der
Prozessor 4 dient außerdem
zum Lokalisieren eines Merkmals oder von Merkmalen innerhalb der
verarbeiteten Bildabschnitte und zum Beschneiden von Bilddaten außerhalb
eines ausgewählten
Bereichs um das lokalisierte Merkmal oder um die Merkmale, um ein
ausgegebenes Bild bekannter Größe und Form
zu erstellen. In Verwendung stellt der Prozessor 4 das
ausgegebene Bild bekannter Größe und Form
einem Fingerabdruck-Korrelationssystem über den
Dateneingabe-/-ausgabe-Port 5 bereit. Optional dient der
Dateneingabe-/-ausgabe-Port 5 auch zum Empfangen von Präferenzen
von dem Fingerabdruck-Korrelationssystem, wie beispielsweise einer gewünschten
Größe des ausgegebenen
Bilds.
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Mit
Bezug auf 1a ist ein erster Swipe-Sensor
gezeigt, der zur Verwendung mit einem Swipe-Scanner von 1 betrachtet
wird. Der erste Swipe-Sensor umfasst ein einzelnes aktives, matrixaddressiertes,
erstes Sensorkissen 100, das eine X-Y-Anordnung von Sensorelementen umfassend
r Zeilen (1 bis r) mit c Sensorelementen 17 in jeder Zeile
umfasst. In der Praxis gibt es ungefähr 10 Zeilen und 300 Spalten
regelmäßig beabstandeter
Elemente, die eine Fläche
von ungefähr
0,1 cm × 2
cm einnehmen. Die Sensorelemente 17 sind derart groß und angeordnet,
dass sie in der Lage sind, das kleinste gewünschte Merkmal eines Fingerabdrucks zu
unterscheiden. Die Platzierung und Beabstandung der Sensorelemente
ist vorzugsweise so, dass ein Bild eines Fingerabdrucks, nachdem
er eingescannt wurde, ausreichend viele Merkmale zur Analyse umfasst.
Um ein Bild zur Analyse zu erzeugen, ist ein Sensorelement 17 vorzugsweise
kleiner als die kleinste zu erfassende Merkmalsgröße.
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Neben
dem ersten Sensorkissen 100 befindet sich ein zweites Sensorkissen 101 zur
Verwendung bei der Bestimmung der Bewegung einer erfassten Fingerspitze.
Wegen der willkürlichen
Natur der Fingerabdruckdaten ist es unwahrscheinlich, dass eine
erfasste Zeile entlang einer Fingerspitze zu einer zweiten anderen
erfassten Zeile entlang der gleichen Fingerspitze passt, sofern
nicht beide Abtastzeilen vom gleichen Abschnitt der Fingerspitze stammen.
Wenn die erfassten Fingerabdruckdaten, die von dem zweiten Sensorkissen 101 erfasst
werden, im Wesentlichen gleich den Daten sind, die zuvor von dem
ersten Sensorkissen 100 erfasst wurden, hat sich die Fingerspitze
daher um eine vorbestimmte Entfernung Δd bewegt. Somit haben gerade erfasste
Fingerabdruckdaten, die von der ersten Anordnung erfasst wurden,
eine bekannte relative Position zu den zuvor erfassten Daten. Das
zweite Sensorkissen 101 muss topografisch nicht so empfindlich sein,
wie das erste Sensorkissen 100. In dieser Hinsicht kann
das zweite Sensorkissen 101 eine geringere Auflösung haben,
als das erste Sensorkissen 100, wodurch die Kosten für Bauteile
herabgesetzt werden.
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Die
kombinierte Erfassungs- und Messanordnung von 1 ist
innerhalb einer Platte 102 zum Annehmen einer Fingerspitze
angeordnet. Vorzugsweise weist die Platte 102 eine Fläche von
ungefähr 2
cm × 4
cm zum Annehmen einer Fingerspitze auf, die über die Sensorelemente 17 gezogen
wird.
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Mit
Bezug auf die dargestellte 1b, ist
ein zweiter Swipe-Sensor gezeigt, der für die Verwendung mit dem Swipe-Scanner
von 1 betrachtet wird. Der zweite Swipe-Sensor umfasst
ein einzelnes oder vereinigtes aktives matrixadressiertes Sensorkissen 103,
das eine X-Y-Anordnung von Sensorelementen, umfassend r Zeilen (1
bis t) mit d Sensorelementen 17 in jeder Zeile umfasst.
In der Praxis können
es ungefähr
10 Zeilen und 300 Spalten regelmäßig beabstandeter
Elemente sein, die eine Fläche von
ungefähr
0,15 cm × 2
cm einnehmen. Die Sensorelemente 17 sind derart groß und angeordnet,
dass sie in der Lage sind, das kleinste gewünschte Merkmal eines Fingerabdrucks
zu unterscheiden. Die Platzierung und Beabstandung der Sensorelemente erlaubt,
dass ein Bild eines Fingerabdrucks, nachdem er eingescannt wurde,
ausreichend viele Merkmale zur Analyse umfasst. Um ein Bild zur
Analyse zu erzeugen, ist ein Sensorelement 17 vorzugsweise kleiner
als die kleinste zu erfassende Merkmalsgröße.
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Im
Gegensatz zu 1a sind in dem Swipe-Sensor
von 1b die Anordnung zum Bestimmen der Bewegung einer
erfassten Fingerspitze und die Erfassungsanordnung die gleiche Anordnung. Das
einzelne aktive, matrixadressierte Sensorkissen 103 erlaubt,
weil es eine Reihe von Anordnungen aufweist, sowohl den gleichzeitigen
Empfang von Fingerabdruckdaten, als auch den Vergleich mit zuvor
gespeicherten Daten der Fingerspitze, wenn eine Fingerspitze über das
Sensorkissen 103 gegeben wird. Der in 1b dargestellte
Swipe-Sensor funktioniert auf ähnliche
Weise wie der Swipe-Sensor, der in 1a dargestellt
ist.
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Der
einheitliche Swipe-Sensor von 1b ist
innerhalb einer Platte 104 zum Annehmen einer Fingerspitze
angeordnet. Vorzugsweise weist die Platte eine Fläche von
ungefähr
2 cm × 4
cm zum Annehmen einer Fingerspitze auf, die über die Sensorelemente 17 gezogen
wird.
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Mit
Bezug auf 1c ist nun ein dritter Swipe-Sensor
gezeigt, der zur Verwendung mit dem Swipe-Scanner von 1 betrachtet
wird. Der dritte Swipe-Sensor
ist ein multidirektionaler Swipe-Sensor, umfassend ein waagerechtes
aktives, matrixadressiertes Sensorkissen 105, das eine
X-Y-Anordnung von Sensorelementen aufweist, umfassend r Zeilen (1
bis u) mit e Sensorelementen 17 in jeder Zeile und ein
senkrechtes aktives, matrixadressiertes Sensorkissen 106,
das eine X-Y-Anordnung von Sensorelementen aufweist, umfassend t
Zeilen (1 bis v) mit f Sensorelementen 17 in jeder Zeile.
In der Praxis umfasst jedes Sensorkissen 105, 106 ungefähr 10 Zeilen
und 300 Spalten regelmäßig beabstandeter
Elemente, die eine Fläche
von ungefähr
0,15 cm × 2
cm einnehmen. Die Sensorelemente 17 sind derart groß und angeordnet,
dass sie in der Lage sind, das kleinste gewünschte Merkmal eines Fingerabdrucks zu
unterscheiden. Die Platzierung und Beabstandung der Sensorelemente
ist vorzugsweise so, dass ein Bild eines Fingerabdrucks, nachdem
er eingescannt wurde, ausreichend viele Merkmale zur Analyse umfasst.
Um ein Bild zur Analyse zu erzeugen, ist ein Sensorelement 17 vorzugsweise
kleiner als die kleinste abzutastende Merkmalsgröße.
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Der
multidirektionale Swipe-Sensor von 1 c ist
innerhalb einer Platte 107 zum Annehmen einer Fingerspitze
angeordnet. Vorzugsweise weist die Platte 107 eine Fläche von
ungefähr
4 cm × 4
cm zum Annehmen einer Fingerspitze auf, die über die Sensorelemente 17 gezogen
wird. Vorzugsweise unterstützt
der multidirektionale Swipe-Sensor den Fingerabdruckbildaufbau,
wenn die Person ihre Fingerspitze über die Sensorelemente 17 in
einer beliebigen Richtung zieht. Leider ist das aufgebaute Bild von
willkürlicher
Form und Größe, wenn
die Person ihre Fingerspitze nicht entlang einer perfekt geraden Linie
zieht.
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Mit
Bezug auf 2 ist nun ein vereinfachtes Flussdiagramm
eines Verfahrens zum Verarbeiten von Fingerabdruckinformationen
dargestellt, die von einem Swipe-Fingerabdruckscanner
erhalten werden, um ein zusammengesetztes Bild des Fingerabdrucks
aufzubauen. In einem ersten Schritt ist ein Bildraum 50 bereitgestellt,
gefolgt von einer Bildskala 52. Ein ursprünglicher
Bildabschnitt der Fingerspitze wird bereitgestellt 54 und
innerhalb des Bildraums 50 gespeichert 56. Ein
anderer Abschnitt einer Fingerspitze wird dann abgebildet 58.
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In
einem nächsten
Schritt wird eine Suche nach einer Korrelation zwischen dem ursprünglichen Bild
und einem zweiten anderen Bild ausgelöst, d. h. es wird bestimmt 60,
ob es eine bekannte räumliche Beziehung
zwischen gespeicherten Bildern gibt. Es gibt zwei mögliche Ergebnisse
für die
Suche: JA oder NEIN.
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Im
Falle der Antwort JA wird ein Bild im Bildraum an einer bekannten
Stelle bezogen auf einen vorherigen Bildabschnitt gespeichert 62 und
ein anderer Abschnitt einer Fingerspitze wird dann abgebildet 58.
Es wird erneut bestimmt, ob es eine bekannte räumliche Beziehung zwischen
gespeicherten Bildern 60 gibt. Im Falle der Antwort NEIN
wird der Bildabschnitt zur späteren
Referenz gespeichert 64 und ein anderer Abschnitt der Fingerspitze
wird dann abgebildet 58 und es wird bestimmt 60,
ob es eine räumliche
Beziehung zwischen gespeicherten Bildern gibt. Durch die Verwendung
eines geeigneten programmierten Prozessors sind Schwellen zum Ablehnen
oder Annehmen von Daten bei den Bestimmungen der Korrelation auswählbar. Nachdem
ausreichende Korrelationen gefunden worden sind, werden die Daten
unter Verwendung bekannter Beziehungen zwischen unterschiedlichen
Bildabschnitten zusammengesetzt und ein so gebildetes zusammengesetztes
Fingerabdruckbild wird mit einer gespeicherten Vorlage oder mit
Fingerabdruckdaten verglichen. Beispielsweise wird das Fingerabdruck-Zusammensetzen
unter Verwendung einer gleichzeitigen Lösung ausgeführt, um alle Bildabschnitte,
die unbekannte feste Stellen aber begrenzte mögliche Stellen aufweisen, im
Verhältnis
zu einigen anderen Bildabschnitten zu platzieren. Alternativ wird
das zusammengesetzte Bild durch iterative Schritte von Bildabschnittplatzierungen
und Bildanalyse zusammengesetzt, um Platzierungsfehler zu bestimmen.
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Wie
zuvor beschrieben, ist das zusammengesetzte Bild, das gemäß dem Verfahren
von 2 erstellt wurde, von willkürlicher Größe und Form. Im Wesentlichen
können
Merkmale, die zur Verwendung mit Korrelationsverfahren von Interesse
sind, irgendwo innerhalb des Bilds angeordnet sein. Leider erhöht die Verarbeitung
eines solchen willkürlich
großen
Bilds in seiner Gesamtheit, um Merkmale zum Vergleichen zu extrahieren,
um Daten als Vorlage zu nehmen, unnötig die Verarbeitungsmenge,
die erforderlich ist, um eine Person zu identifizieren/zu erkennen. Überdies
kompliziert es die Bildverarbeitungsalgorithmen, die für gewöhnlich Bilder
bekannter Größe und Auflösung erfordern.
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Mit
Bezug auf 3 ist ein vereinfachtes Diagramm
eines zusammengesetzten Fingerabdruckbilds gezeigt, das unter Verwendung
eines Swipe-Fingerabdruckscanners erhalten wurde, umfassend einen
ausgewählte
Bereich in der Nähe
eines Merkmals oder der Merkmale von Interesse, beispielsweise des
Fingerabdruckkerns. In 3 ist der ausgewählte Bereich
durch eine quadratische Grenze gezeichnet, die über das zusammengesetzte Fingerabdruckbild
gelegt wurde. Vorzugsweise ist die Größe des ausgewählten Bereichs
in Bezug auf eine Anzahl Spalten von Pixeln zu beiden Seiten des Merkmals
von Interesse und auf eine Anzahl Zeilen von Pixeln über und
unter dem Merkmal von Interesse bestimmt. Beispielsweise spezifiziert
ein Benutzer die Größe des ausgewählten Bereichs,
indem er eine gewünschte
Anzahl Spalten und eine gewünschte Anzahl
Zeilen von Pixeln bereitstellt, die innerhalb des ausgewählten Bereichs
angezeigt werden sollen. Optional ist die Größe des ausgewählten Bereichs ein
gleicher vorbestimmter Wert für
jede Korrelationsanwendung und für
jedes Swipe-Scannersystem.
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3 zeigt
außerdem
eine vergrößerte Ansicht
des ausgewählten
Bereichs, in dem belanglose Fingerabdruckdaten beschnitten worden
sind, beispielsweise beliebige Daten, die außerhalb des quadratischen Bereichs
liegen. Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt der Swipe-Scanner ein ausgegebenes
Bild bereit, das Bilddaten für
Bildabschnitte umfasst, die in den ausgewählten Bereich fallen, zur Verwendung
durch einen Korrelationsprozessor zum Vergleichen, um Daten als
Vorlage zu nehmen. Vorteilhafter Weise ist der Abschnitt des Fingerabdruckbilds,
das in dem ausgewählten
Bereich liegt, von bekannten Größe und Form
und umfasst die Merkmale, die für
eine Korrelation erforderlich sind, so dass das ausgegebene Bild
eine universelle Verwendbarkeit aufweist. Optional ist der ausgewählte Bereich
auf ein anderes Merkmal als den Kern definiert, wie auf einen Furchenbereich
oder einen Bereich großer
Punktdichte.
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Mit
Bezug auf 5 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm
eines Verfahrens gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt, zum Abbilden eines Fingerabdrucks
unter Verwendung eines Swipe-Fingerabdruckscanners und zum Bereitstellen
eines davon abgeleiteten Bilds, wobei das Bild ein Merkmal oder
Merkmale von Interesse zeigt. Eine Fingerspitze wird über den
Swipe-Fingerabdruck-Bildsensor 70 gebracht
und in separaten sich überlappenden
Abschnitten 72 abgebildet. Ein Speicherpuffer in dem Scanner
verwaltet die abgebildeten Abschnitte und ein Prozessor agiert, um
ein zusammengesetztes Bild der Fingerspitze aus zahlreichen gescannten
Abschnitten aufzubauen 74. Das zusammengesetzte Bild ist
nicht auf einen ersten Bereich der Fingerspitze begrenzt und als
solcher ist der Puffer ausreichend groß, um ein Fingerabdruckbild
zu verwalten, das größer als
normal ist.
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Nachdem
das zusammengesetzte Bild aufgebaut ist 74, analysiert
der Prozessor das aufgebaute Bild, um ein Merkmal oder Merkmale
von Interesse zu lokalisieren 76. Typischerweise ist das
Merkmal von Interesse für
Fingerabdruckbilder der Fingerabdruckkern. Verfahren zum Identifizieren
des Kerns sind bekannt, wie das nachfolgend beschriebene Verfahren
mit Bezug auf 8. Ein ausgewählter Bereich
wird dann um das Merkmal von Interesse bestimmt, um ein Fingerabdruckbild
zu bestimmen, das eine Auflösung
gemäß den Ausgestaltungsanforderungen
aufweist, und der ausgewählte
Bereich wird als ausgegebenes Bild von dem Swipe-Fingerabdruckscanner bereitgestellt 78.
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Mit
Bezug auf 6a ist ein vereinfachtes Flussdiagramm
eines anderen Verfahrens gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt, zum Abbilden eines Fingerabdrucks unter
Verwendung des Swipe-Fingerabdruckscanners
von 1 und zum Bereitstellen eines Bilds, das davon
um ein Merkmal oder um Merkmale von Interesse abgeleitet ist. Eine
Fingerspitze wird über den
Swipe-Fingerabdruck-Bildsensor 70 gebracht und wird in
separaten sich überlappenden
Abschnitten 72 abgebildet. Ein Speicherpuffer in dem Scanner verwaltet
die abgebildeten Abschnitte und ein Prozessor agiert, um ein zusammengesetztes
Bild der Fingerspitze aus zahlreichen erfassten Abschnitten aufzubauen 74.
Gemäß dem Verfahren
von 6a beginnt der Prozessor mit der Analyse der Fingerabdruck-Bilddaten unverzüglich, um
ein Merkmal oder Merkmale von Interesse zu lokalisieren 86,
dies setzt die Anforderungen hinsichtlich der Gesamtpuffergröße herab
und setzt die Verarbeitungszeit für den Bildaufbau in vielen
Situationen herab. Typischerweise ist das Merkmal von Interesse
für Fingerabdruckbilder
der Fingerabdruckkern. Verfahren zum Identifizieren des Kerns sind
bekannt, wie beispielsweise das nachfolgend mit Bezug auf 8 beschriebene Verfahren.
Demnach ist die Kernidentifikation eine schwierige Aufgabe und es
wird bevorzugt, dass die Kernidentifikation erst beginnt, nachdem
ein ausreichender Bildaufbau aufgetreten ist, damit eine genaue
Kernidentifikation vernünftig
möglich
wird. Gemäß dem Verfahren
von 6a werden die Schritte des Bildaufbaus 74 und
der Bildanalyse zum Lokalisieren 86 des Merkmals von Interesse
im Wesentlichen parallel ausgeführt.
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Nachdem
das zusammengesetzte Bild aufgebaut und das Merkmal von Interesse
lokalisiert worden ist, wird ein ausgewählter Bereich des zusammengesetzten
Bilds bestimmt, der eine bekannte räumliche Beziehung zu dem Merkmal
von Interesse aufweist, das Bild innerhalb des Puffers wird beschnitten – fremde
Daten werden ignoriert oder gelöscht – und der
ausgewählte
Bereich des zusammengesetzten Bilds wird als das ausgegebene Bild bereitgestellt 88.
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Mit
Bezug auf 6b ist nun ein vereinfachtes
Flussdiagramm noch eines weiteren Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt, zum Abbilden eines Fingerabdrucks
unter Verwendung des Swipe-Fingerabdrucks-Scanners
von 1 und zum Bereitstellen eines davon und um ein
Merkmal oder um Merkmale von Interesse abgeleitetes Bild. Eine Fingerspitze wird über den
Swipe-Fingerabdrucksensor 70 gegeben und in separaten sich überlappenden
Abschnitten 72 abgebildet. Ein Speicherpuffer innerhalb
des Scanners verwaltet die abgebildeten Abschnitte und ein Prozessor
agiert, um ein Bild der Fingerspitze aus zahlreichen abgetasteten
Abschnitten aufzubauen 74. Gemäß dem Verfahren von 6a beginnt
der Prozessor mit der Analyse der Fingerabdruck-Bilddaten unverzüglich, um
ein Merkmal oder Merkmale von Interesse zu lokalisieren 86,
dies setzt die Anforderungen hinsichtlich der Gesamtpuffergröße herab und
setzt die Verarbeitungszeiten für
den Bildaufbau in vielen Situationen herab. Typischerweise ist das Merkmal
von Interesse für
Fingerabdruckbilder der Fingerabdruckkern. Verfahren zum Identifizieren
des Kerns sind bekannt, wie beispielsweise das nachfolgend mit Bezug
auf 8 beschriebene Verfahren. Demnach ist die Kernidentifikation
eine schwierige Aufgabe und es wird bevorzugt, dass die Kernidentifikation
erst beginnt, nachdem ein ausreichender Bildaufbau aufgetreten ist,
damit eine genaue Kernidentifikation in angemessener Weise möglich wird. Gemäß dem Verfahren
von 6a werden die Schritte des Bildaufbaus 74 und
der Bildanalyse zum Lokalisieren 86 des Merkmals von Interesse
im Wesentlichen parallel ausgeführt.
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Gemäß dem Verfahren
von 6b werden die Schritte des Bildaufbaus 74 und
der Bildanalyse zum Lokalisieren 86 des Merkmals von Interesse
im Wesentlichen parallel ausgeführt,
bis bei 90 bestimmt wird, dass das Merkmal von Interesse
lokalisiert worden ist. Ein ausgewählter Bereich des teilweise
aufgebauten zusammengesetzten Bilds, der eine bekannte räumliche
Beziehung zu dem Merkmal des Interesses aufweist, wird bestimmt 92.
Das Bild in dem Puffer wird beschnitten – fremde Daten werden ignoriert
oder gelöscht – und der
Bildaufbau wird nur in dem ausgewählten Bereich fortgesetzt 96.
Der ausgewählte
Bereich des zusammengesetzten Bilds wird als das ausgegebene Bild
bereitgestellt 98.
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Mit
Bezug auf 6c ist ein vereinfachtes Flussdiagramm
noch eines weiteren Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt, zum Abbilden eines Fingerabdrucks
unter Verwendung des Swipe-Fingerabdrucks-Scanners von 1 und zum
Bereitstellen eines davon und um ein Merkmal oder um Merkmale von
Interesse abgeleiteten Bilds. Eine Fingerspitze wird über den
Swipe-Fingerabdrucksensor 70 gegeben
und in separaten sich überlappenden
Abschnitten 72 abgebildet. Ein Speicherpuffer in dem Scanner verwaltet
die abgebildeten Abschnitte oder ein Prozessor agiert, um ein Merkmal
oder Merkmale von Interesse in den abgebildeten Abschnitten zu lokalisieren 110.
Vorzugsweise sind das Merkmal oder die Merkmale von Interesse allen
oder nahezu allen abgebildeten Abschnitten gemeinsam. Typischerweise ist
das Merkmal von Interesse für
Fingerabdruckbilder der Fingerabdruckkern. Verfahren zum Identifizieren
des Kerns sind bekannt, wie beispielsweise das nachfolgend mit Bezug
auf 8 beschriebene Verfahren. Nachdem das Merkmal
von Interesse lokalisiert worden ist, wird ein ausgewählter Bereich bestimmt 112,
der eine bekannte räumliche
Beziehung zu dem Merkmal von Interesse aufweist. Das Bild in dem
Puffer wird beschnitten 114 – fremde Daten werden ignoriert
oder gelöscht – und der
Bildaufbau wird nur in dem ausgewählten Bereich ausgeführt 116.
Der ausgewählte
Bereich des zusammengesetzten Bilds wird als das ausgegebene Bild
bereitgestellt 118.
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Mit
Bezug auf 7 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm
eines Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt, zum Abbilden eines Fingerabdrucks unter Verwendung
des Swipe-Fingerabdrucks-Scanners von 1 und zum
Bereitstellen eines davon und um ein Merkmal oder um Merkmale von
Interesse abgeleiteten skalierten Bilds. Eine Person zieht ihre
Fingerspitze und der Swipe-Fingerabdruckscanner
erfasst 130 eine Mehrzahl aufeinander folgender Bilder
von Abschnitten des Fingerabdrucks. Die Bilder werden dann zu einem
zusammengesetzten Fingerabdruckbild aufgebaut 131. Das
zusammengesetzte Fingerabdruckbild wird dann analysiert, um einen
Ort eines bekannten Merkmals zu bestimmen 132. Nachdem
das Merkmal von Interesse lokalisiert worden ist, wird ein ausgewählter Bereich bestimmt 133,
der eine bekannte räumliche
Beziehung zu dem Merkmal von Interesse aufweist. Das Bild in dem
Puffer wird beschnitten 134 – fremde Daten außerhalb
des Bereichs von Interesse werden ignoriert oder gelöscht. Überdies
wird das Bild analysiert 135, um skalenbezogene Informationen
zu bestimmen. Die skalenbezogenen Informationen werden dann verwendet,
um zu bestimmen, ob der Bereich von Interesse größer oder kleiner ist oder in
den meisten Anwendungen, ob der Bereich des Interesses durch die
Anwendung einer Bildtransformation skaliert werden sollte, um den
Rillenabstand zu verringern oder den Rillenabstand zu vergrößern. Wenn bei
Schritt 136 bestimmt wird, dass eine Bildskalierung erforderlich
ist, wird das Bild skaliert 137 und der skalierte bestimmte
Bereich von Interesse wird als ausgegebenes Bild 138 bereitgestellt.
Wenn bei Schritt 136 bestimmt wird, dass eine Bildskalierung nicht
erforderlich ist, wird der ausgewählte Bereich von Interesse
direkt als ausgegebenes Bild bei Schritt 139 bereitgestellt.
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Mit
Bezug auf 18 wird nun ein Verfahren zur
Kernidentifizierung für
die Fingerabdruckanalyse gezeigt. Bei Schritt 120 wird
ein Bild eines Fingerabdrucks aufgenommen, optional wird das Fingerabdruckbild
als eines eines einzelnen Bilds erhalten und ein zusammengesetztes
Bild aus einer Mehrzahl Bildabschnitte aufgebaut. Das aufgenommene
Bild wird bei Schritt 122 verarbeitet, um das Bild zu reinigen,
damit der Kontrast zwischen Linien und Rillen verbessert wird. Beispielsweise
werden Linien gereinigt, um Bildstörungen zu entfernen, die sich
auf Bildfehler beziehen, die durch beispielsweise Feuchtigkeit,
Trockenheit oder Kratzer verursacht werden. Das gereinigte Bild
wird dann als Anordnung von Daten bei Schritt 124 adressiert.
Die Anordnung von Daten wird analysiert, um eine Mittellinie der
Fingerspitze zu bestimmen 126, beispielsweise entlang einem senkrechten
Pfad werden Linien verfolgt, um eine senkrechte Mittellinie der
Fingerspitze zu bestimmen. Wie mit Bezug auf 9 bemerkt
werden wird, gibt es neben der Peripherie des Fingerabdrucks einen Wechsel
von Linien und Rillen, die vereinfacht als Reihe von Punkten entlang
einer senkrechten Linie A angeordnet sind. Je näher man der Mitte kommt, verbleibt
eine senkrechte Linie für
eine längere
Zeit auf einer der Linien oder Rillen, wie durch den verbreiterten Abschnitt
der Linie B bezeichnet. Wenn eine Linie nicht länger entlang einem senkrechten
Pfad verfolgt werden kann, beispielsweise wenn man auf eine Rille stößt, wird
der zuvor genannte Schritt für
eine Linie entlang einem waagerechten Pfad wiederholt. Das Verfahren
wird entlang senkrechten und waagerechten Pfaden 128 auf
iterative Weise wiederholt, bis der Kern bestimmt ist 130.
Wenn gewünscht,
kann das Verfahren in Winkeln wie Winkeln von 45 Grad innerhalb
der Anordnung wiederholt werden. Das mit Bezug auf 8 beschriebene
Verfahren ist geeignet zum Identifizieren eines Kerns eines Fingerabdrucks, der
als Wirbel klassifiziert wird; zusätzlich sind im Fachgebiet Verfahren
zum Identifizieren des Kernbereichs von Fingerabdrücken bekannt,
die zu anderen Gruppen gehören.
Optional wird der Kern zentral in den Bilddaten positioniert 132,
bevor das ausgegebene Bild bereitgestellt wird. Weiterhin optional
wird der Kern an einem benutzerspezifizierten Ort in den Bilddaten
positioniert.
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Das
zusammengesetzte Bild, das als ausgegebenes Bild bereitgestellt
wird, ist optional das gereinigte Bild. Weiterhin optional ist es
das kaum beschnittene Rohbild, um einen Bereich von Interesse zu
identifizieren.
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Gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Merkmal von Interesse, beispielsweise
der Kern, in dem ausgewählten
Bereich von Bilddaten zum Bereitstellen vom Sensor zentriert. Die
Bilddaten sind von einer Größe und Auflösung, die
auf den Sensor selbst bezogen sind. Typische Sensoren stellen 300 × 200 Pixel
mit einem Abstand von 50 μm
bereit. Somit wird der Kern an der Stelle (150, 100) in dem bereitgestellten
Bild zentriert. Natürlich
verändert
sich die Position des Merkmals von Interesse abhängig von dem ausgewählten Merkmal
und von dem Sensor.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren bereitgestellt, in
dem die Qualität
des Bilds des ausgewählten Bereichs
bewertet wird, bevor das Bild von dem Sensor ausgegeben wird. Mit
Bezug auf 4 ist ein vereinfachtes Diagramm
gezeigt, das den Versatz von Bildabschnitten eines zusammengesetzten
Bilds in der Nähe
des Kerns des Fingerabdrucks zeigt. Der Versatz wird beispielsweise
dadurch verursacht, dass die Person ihre Fingerspitze über den
Swipe-Sensor entlang einer falschen Bahn zieht, wie die, die links
am zusammengesetzten Bild dargestellt ist, so dass nachfolgende
Bildabschnitte nicht mit jedem anderen Bildabschnitt gerade zusammentreffen.
Wie in 4 dargestellt, können Abschnitte des Bilds in einem
Bereich von Interesse, beispielsweise einem Bereich um den Kern,
unpopuliert mit Bilddaten sein.
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Mit
Bezug auf 11 ist ein Verfahren gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt, zum Abbilden eines Fingerabdrucks
unter Verwendung eines Swipe-Fingerabdrucks-Scanners und zum Bereitstellen
eines davon und um ein Merkmal oder um Merkmale von Interesse abgeleiteten
Bilds. Ein Bild eines ausgewählten Bereichs
eines Fingerabdrucks wird aufgenommen 140, zum Beispiel
gemäß einem
Verfahren, das mit Bezug auf eine der 5, 6a, 6b, 6c und 7 beschrieben
wird. Das Populieren von Pixeln in dem ausgewählten Bereich wird bei Schritt 142 bestimmt,
beispielsweise werden Pixel, die repräsentativ für Bilddaten sind, als populiert
gezählt, während Pixel,
die nicht repräsentativ
für Bilddaten sind,
als nicht populiert gezählt
werden. Optional wird die Population absolut oder als Bruchteil
der Gesamtanzahl Pixel bestimmt. Die somit bestimmte Population
wird bei Schritt 144 mit einem Schwellenwert verglichen,
um das Bild als Qualitätsbild
anzunehmen. Beispielsweise erfordert der Vergleich, dass die bestimmte
Pixelpopulation einen Schwellenwert von 99 % übersteigt. Natürlich hängt der
tatsächliche Schwellenwert
von dem gewünschten
Maß an
Sicherheit, etc. ab. Wenn bestimmt wird, dass die Population innerhalb
des Schwellenwerts liegt, wird das Bild als ausgegebenes Bild bei
Schritt 146 bereitgestellt. Wenn bestimmt wird, dass die
Population außerhalb
des Schwellenwerts liegt, wird das Bild als von schlechter Qualität erachtet,
ein neues Bild wird aufgenommen und das Verfahren von 11 wird wiederholt.
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Natürlich sind
Merkmale von Interesse, die aus anderen Merkmalstypen ausgewählt worden sind,
auch geeignet zur Verwendung mit einem der zuvor beschriebenen Verfahren.
Beispielsweise wird der ausgewählte
Bereich optional definiert als ein Bereich um und umfassend eine
Mindestanzahl Punktdichtepunkte pro Einheitsbereich des Bilds. Weiterhin optional
wird ein Furchenbereich, wie er in 10 gezeigt
ist, als Merkmal von Interesse verwendet, insbesondere ist es der
Furchenbereich, der der Spitze eines Trägers am nächsten ist. Der Furchenbereich
wird innerhalb eines Fingerabdruckbilds identifiziert und Daten über dem
Furchenbereich – zur
Fingerspitze hin – werden
vom Sensor bereitgestellt. Alternativ werden Daten von der Mitte
des Bereichs über
dem Furchenbereich vom Sensor bereitgestellt. Noch weiter optional
wird ein Delta als Merkmal von Interesse verwendet. Ein Delta ist
ein Divergenzpunkt, an dem die Fingerabdrucklinien dazu neigen, sich
um die Mitte des Fingers zu winden. Ein wirbelartiger Fingerabdruck
weist für
gewöhnlich
zwei Deltas auf, ein Fingerabdruck mit einem Schwung nach rechts
weist eine Delta auf der linken Seite vom Beobachter aus gesehen
auf und ein Fingerabdruck mit einem Schwung nach links weist ein
Delta auf der rechten Seite vom Beobachter aus gesehen auf. Natürlich ist
auch jeder beliebige andere identifizierbare Merkmalstyp ebenfalls
zur Verwendung mit dem Beschriebenen mit Bezug auf 5, 6a, 6c und 7 vorgesehen.
Die zuvor erwähnten
Merkmalstypen werden nur aus veranschaulichenden Gründen bereitgestellt
und sollten nur als nicht einschränkende Beispiele verstanden
werden.
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Mit
Bezug 12 ist nun ein Verfahren zum Auswählen eines
Merkmalstyps des Merkmals von Interesse gezeigt, zur Verwendung
bei der Identifizierung/Erkennung einer Person. Bei Schritt 200 liefert die
Person, die identifiziert/erkannt wird, Informationen an ein Host-System,
das mit dem Swipe-Fingerabdruckscanner kommuniziert. Bei Schritt 201a ruft der
Prozessor des Host-Systems von einem Speicherbereich eines Speichers
Vorlagendaten ab, die sich auf die Identifikationsinformationen
beziehen und die Daten umfassen, die für ein bevorzugtes Merkmal zur
Verwendung bei der Identifizierung der Person bezeichnend sind.
Wenn die Person beispielsweise keinen wiederholbar identifizierbaren Fingerabdruckkern
aufweist, kann das bevorzugte Merkmal eine dicht gepackte Gruppe
von Punktdichtepunkten sein. Bei Schritt 202 liefert der
Host-Prozessor die Daten, die für
das bevorzugte Merkmal bezeichnend sind, an den Prozessor des Swipe-Fingerabdruckscanners
und bei Schritt 204 registriert der Prozessor des Swipe-Fingerabdruckscanners
das bevorzugte Merkmal als das Merkmal von Interesse. Die Schritte
von 12 werden optional vor dem ersten Schritt eines
der zuvor beschriebenen Verfahren mit Bezug auf 5, 6a, 6b, 6c und 7 ausgeführt.
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Weiter
optional, wenn erste und zweite Abschnitte eines bevorzugten Merkmals
einer Person innerhalb erster bzw. zweiter Bildabschnitte abgebildet
werden können,
zum Beispiel unter Verwendung von 10 Zeilen und 300 Spalten von
Sensorelementen, ist es möglich,
die Verarbeitungsmenge erheblich herabsetzen, die erforderlich ist,
um den Aufbau eines zusammengesetzten Bilds auszuführen. Mit Bezug
auf 13 liefert die Person, die identifiziert/erkannt
wird, bei Schritt 210 Identifikationsinformationen an ein
Host-System, das mit dem Swipe-Fingerabdruckscanner kommuniziert.
Ein Prozessor des Host-Systems ruft bei Schritt 211 Vorlagendaten
von dem Speicherbereich eines Speichers ab, die sich auf die Identifikationsinformationen
beziehen und die erste Daten umfassen, die für den ersten Abschnitt des
bevorzugten Merkmals bezeichnen sind und zweite Daten, die für den zweiten
Abschnitt des bevorzugten Merkmals bezeichnend sind. Bei Schritt 212 liefert
das Host-System die ersten Daten und die zweiten Daten an den Prozessor
des Swipe-Fingerabdruckscanners.
Die Person bringt eine Fingerspitze über den Swipe-Fingerabdruck-Bildsensor 213 und
die Fingerspitze wird in separaten sich überlappenden Abschnitten 214 abgebildet.
Ein Speicherpuffer in dem Scanner verwaltet die Bildabschnitte und
ein Prozessor agiert, um den ersten Abschnitt des bevorzugten Merkmals
in einem einzelnen Bildabschnitt zu lokalisieren 215. Nachdem
der erste Abschnitt des Merkmals von Interesse lokalisiert worden
ist, findet der Aufbau des zusammengesetzten Bilds bei Schritt 216 statt.
Beispielsweise sind die 20 Bildabschnitte, die dem Bildabschnitt
direkt vorangehen, der den ersten Abschnitt des bevorzugten Merkmals
umfasst, in dem zusammengesetzten Bild enthalten und alle Daten
davor werden ignoriert. Bei Schritt 217 wird der zweite
Abschnitt des bevorzugten Merkmals in einem Bildabschnitt lokalisiert
und der Aufbau des zusammengesetzten Bilds wird für zusätzliche
20 Bildabschnitte fortgesetzt. Entsprechend umfasst das zusammengesetzte
Bild das Merkmal von Interesse und ungefähr 200 Zeilen Pixel über und
unter dem Merkmal. Das Bild in dem Puffer wird beschnitten 218 – fremde
Daten werden ignoriert oder gelöscht – das zusammengesetzte
Bild wird als ausgegebenes Bild bereitgestellt 219. Vorteilhafterweise
ist das räumliche
Verhältnis
zwischen dem ersten Abschnitt des bevorzugten Merkmals und dem zweiten Abschnitt
des bevorzugten Merkmals bekannt, was überdies den Aufbau eines zusammengesetzten
Bilds ermöglicht.
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Die
zuvor genannten beispielhaften Ausführungsformen beziehen sich
auf die Bildauflösung
und das Bereitstellen von Daten, die sich auf einen Bereich von
Interesse beziehen. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass der erfindungsgemäße Swipe-Fingerabdruckscanner
flexibel und in der Lage ist, eine beliebige Anzahl Bildformate
und -größen an Orten
auszugeben, die sich auf ein bekanntes extrahiertes Merkmal beziehen.
Alternativ ist das extrahierte Merkmal auch aus einer Anzahl Merkmalen
auswählbar.
Weiterhin alternativ stellt der Fingerabdruck-Bildsensor zuerst
Daten bereit, die für
identifizierte Merkmale für die
Bildgröße und -auflösung bezeichnend
sind.
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Das
Host-System stellt dem Bildsensor dann einen Parametersatz bereit,
der sich auf empfangene Daten bezieht – beispielsweise 200 Pixel über dem Kern,
200 Pixel darunter, 200 Pixel rechts und 200 Pixel links – was dem
Bildsensor ermöglicht,
den Bereich des Interesses zu bestimmen. Dies bietet eine bedeutende
Flexibilität
für den
Erkennungsprozess des Host-Systems und für die potenziellen Anwendungen
des Bildsensors.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung konfiguriert ein
autorisierter Benutzer, beispielsweise ein System-Administrator, das
System (Scanner/Software)gemäß den bevorzugten
Prioritäten.
Auf diese Weise spezifiziert der Benutzer die gewünschten
Identifizierer. Beispielsweise wählt
der Benutzer den Merkmalstyp des Merkmals von Interesse aus. Einige
nicht einschränkende
Beispiele von Merkmalstypen umfassen: den Fingerabdruckkern; den
oberen Furchenbereich; sechs naheste Punktdichtepunkte, etc.. Überdies wählt der
Benutzer die Stelle und/oder die Ausrichtung zum Anzeigen des Merkmals
von Interesse in dem ausgegebenen Bild aus. Auf diese Weise stellt das
System einen zusammengesetzten Fingerabdruck bereit, der alle Anforderungen
erfüllt,
die von dem Benutzer spezifiziert worden sind. Optional stellt der
Benutzer die Bildbewertungskriterien bereit. Beispielsweise spezifiziert
der Benutzer, dass die ersten 30 Pixel-Spalten und -Zeilen, die
sich direkt neben dem Merkmal von Interesse befinden, zu 100 % populiert
sein müssen,
die nächsten
30 Zeilen und Spalten mindestens zu 80 % populiert sein müssen, die nächsten 30
Zeilen und Spalten mindestens zu 50 % populiert sein müssen, etc..
Wenn bestimmt wird, dass das Bildbewertungskriterium nicht erfüllt ist, wird
das Bild abgelehnt und ein neues Bild wird aufgenommen. Vorzugsweise
werden die benutzerspezifizierten Parameter dem System über den
Dateneingabe-/-ausgabe-Port 5 bereitgestellt und werden wieder
abrufbar in dem Speicherpuffer 3 gespeichert. Optional
werden die Präferenzen
wieder abrufbar in einem nicht dargestellten nicht flüchtigen
Speichern des Swipe-Scanners 1 gespeichert. Der nicht flüchtige Speicher
speichert außerdem
optional Bildsensor-Software
zur Ausführung
durch den Prozessor 4. Weiterhin optional werden die Präferenzen
in einem nicht dargestellten flüchtigen
Speicher gespeichert, der mit dem Prozessor 4 kommuniziert.
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Vorzugsweise
wird die zuvor beschriebene Verarbeitung in dem Bildsensor ausgeführt oder
unter Verwendung von Bildsensor-Software, so dass die von der Korrelationssoftware
erforderliche Verarbeitung herabgesetzt wird. Vorteilhafterweise
ist das ausgegebene Bild, das von dem System bereitgestellt wird,
von universeller Natur, beispielsweise kann jede Anwendung die Größe und/oder
anderen Attribute des ausgegebenen Bilds spezifizieren.
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Die
zuvor genannten Beispiele beziehen sich auf das Abbilden von Fingerabdrücken, sie
sind aber genauso auf andere kontaktbasierte biometrische Abbildungsverfahren
anwendbar, umfassend das Scannen von Handflächen und das Abbilden von Haut
im Allgemeinen. Insbesondere ermöglicht
die Anpassung der vorliegenden Erfindung zur Verwendung mit unterschiedlichen
biometrischen Abbildungsvorrichtungen die Verarbeitung erfasster
biometrischen Informationen. Mit Bezug auf 14 ist nun
ein Verfahren zum Abbilden einer biologischen Informationsquelle
gezeigt, unter Verwendung einer Kontaktabbildungsvorrichtung des
Typs, der von Borza in der US-Patentschrift Nr. 5,778,089 offenbart wird.
Bei Schritt 220 platziert ein Benutzer eine Fingerspitze
auf einer Platte der Kontaktabbildungsvorrichtung, und bei Schritt 221 wird
ein Bild der gesamten Fingerspitze aufgenommen, während die
Fingerspitze ungefähr
am Platz gehalten wird.
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Bei
Schritt 222 wird das Merkmal von Interesse lokalisiert
und bei Schritt 223 wird ein ausgewählter Bereich um das Merkmal
von Interesse definiert, um einen Fingerabdruck zu bestimmen, der eine
Auflösung
gemäß den Ausgestaltungsanforderungen
aufweist. Der ausgewählte
Bereich wird als ausgegebenes Bild von der Kontaktabbildungsvorrichtung
bereitgestellt.