專利名稱：用具有小感應面積的指紋傳感器來合成節(jié)點模板和增加指紋匹配的可靠性的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種合成節(jié)點(minutia)模板和增加指紋匹配的可靠性的方法、裝置、計算機可讀介質(zhì)及計算機程序，尤其是利用具有小感應面積的指紋傳感器所得到的指紋圖像實現(xiàn)所述的合成和增加。
“指紋”這個詞在此處用于代表一個指紋或類似的圖案或圖形。更特別地，指紋可以是一個真正的手指，一個手掌印，一個腳趾印，一個足底印和一個由條紋組成的有條紋圖案。指紋也可以是一個由專家繪制的圖形，該圖形用來表示例如，一個在犯罪現(xiàn)場留下的模糊的指紋。
一個需要利用指紋驗證或識別系統(tǒng)來鑒定他的身份的人需要向該系統(tǒng)登記他的指紋。在登記階段，用戶的指紋圖像由指紋傳感器得到，并且指紋圖像的特有特性被提取并被存儲在該系統(tǒng)的存儲介質(zhì)中。這些指紋圖像的特有特性隨后被用于與驗證階段呈現(xiàn)在指紋傳感器的一個指紋圖像的特有特性進行匹配。
從指紋傳感器得到的一個指紋圖像被稱作指紋模板，并且從指紋模板提取的特有特性被稱作節(jié)點模板。在指紋驗證/識別系統(tǒng)中的登記階段所收集的一個節(jié)點模板被稱作登記的節(jié)點模板。
確定節(jié)點模板的方法在文獻[1]和[2]中被披露。這兩種方法的基本思想是要確定存在于指紋模板中的所有節(jié)點。根據(jù)這些已確定的節(jié)點，所需要的參數(shù)隨之被確定。
對兩個指紋模板的節(jié)點模板進行匹配的匹配技術(shù)在文獻[3]，[4]，[5]和[6]中被披露。
已知的光學指紋傳感器通常有一個大約25.4毫米×25.4毫米的成像區(qū)域，當手指被壓在光學指紋傳感器的成像區(qū)域時，這個成像區(qū)域通常足以覆蓋手指的整個表面。
然而，一種典型的固體指紋傳感器，如Veridicom公司的FPS 110傳感器或Infineon公司的FingerTipTM傳感器分別有一個15毫米×15毫米和11.1毫米×14.3毫米的感應區(qū)域，以確保傳感器的成本低得可以接受。因此，具有這樣一個小感應面積，通常不可能用一次檢測迭代，即用一個指紋圖像檢測整個指紋，因為當手指被壓在這樣的指紋傳感器上時，感應區(qū)域不足以覆蓋手指的整個表面。
文獻[7]中披露的方法因而通過提供從具有小感應面積的指紋傳感器得到的多個部分節(jié)點模板來確定一個完全節(jié)點模板的方法解決了采用小指紋傳感器的問題。一個部分節(jié)點模板被選擇作為在登記階段中從同一手指的指紋圖像的不同部分中得到的多個部分節(jié)點模板的參考節(jié)點模板。與參考節(jié)點模板有一個重疊區(qū)域的第一部分節(jié)點模板被選擇并且在這兩個模板之間的如文獻[6]所公開的匹配處理被執(zhí)行以查找相應的節(jié)點對。根據(jù)該節(jié)點對，一個變換函數(shù)被確定，并且利用該變換函數(shù)，第一部分節(jié)點模板通過對準到參考節(jié)點模板上而與參考節(jié)點模板結(jié)合起來。因此，一個新的參考節(jié)點模板被形成。這個過程一直重復直到所有的部分節(jié)點模板都與參考節(jié)點模板結(jié)合起來，從而形成一個表示用戶的完全指紋模板的完全節(jié)點模板。
在參考節(jié)點模板和將被對準的節(jié)點模板之間的相應的節(jié)點對的數(shù)目等于或大于一個預先確定的數(shù)，特別地，等于3。否則，精確度可能不高。然而利用具有小感應面積的指紋傳感器，這個預先確定的相應的節(jié)點對的數(shù)目也許不容易獲得。
一個用于指紋識別和檢索的編碼方案在文獻[8]中被披露，它提供了對存在于指紋模板的節(jié)點模板中的節(jié)點的附加信息。然而，該附加信息僅僅用于兩個指紋模板間的比較。該編碼方案沒有覆蓋關(guān)于一個大的完全指紋的部分指紋比較的情況。
在文獻[9][10]和[11]中，一個指紋驗證/識別系統(tǒng)的安全級別通過結(jié)合對其它身體部位或其它手指的指紋的識別或驗證而被提高。然而，不同身體部位的輸入或手指的輸入對其它用戶是可見的。因此，其它身體部位或指紋所出現(xiàn)的順序是不保密的。
在文獻[12]中，描述了一種通過檢查用戶的按鍵特性來確定一個系統(tǒng)用戶是否為一個授權(quán)的用戶的方法和設備。注意該對按鍵順序編碼的方法不適用于指紋驗證/識別系統(tǒng)。
在文獻[13]中描述了用一個根據(jù)用戶的身體部位而經(jīng)常變化的關(guān)鍵碼的方法。該發(fā)明用時間戳來編碼被傳送的生物學數(shù)據(jù)來提高傳送安全性。然而，該方法是用來提供一種安全的數(shù)據(jù)傳送而不是一種安全的指紋匹配。
在文獻[14]中，描述了一種將生物和/或非生物特性結(jié)合并且合成起來從而提高匹配精確度的方法。尤其是在一個談話者驗證系統(tǒng)中，話語和相應嘴唇形狀被系統(tǒng)采樣。為使鑒別成功，話語和嘴唇形狀必須與存儲的話語和相應的嘴唇形狀相匹配。然而，該發(fā)明沒有描述在這樣的合成系統(tǒng)中能夠怎樣利用指紋。
在文獻[15]中，描述了一種匹配兩種圖像的方法。所述的匹配是采用相關(guān)性的一種通用的兩幅圖像匹配技術(shù)，并沒有建設用于兩個指紋模板的對準的兩個節(jié)點的匹配。
因此，需要一種利用從具有小感應面積的指紋傳感器得到的多個部分指紋模板的信息來解決上述問題和增加指紋驗證/識別系統(tǒng)的安全性的方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是解決上述問題中至少一個問題，并且利用從具有小感應面積的指紋傳感器得到的指紋圖像來增加指紋驗證/識別系統(tǒng)的可靠性。
一種從多個部分指紋模板中合成一個節(jié)點模板的方法，尤其是利用從具有小感應面積的指紋傳感器中得到的多個部分指紋模板合成一個節(jié)點模板的方法被提出。
部分指紋模板指的是覆蓋一個手指整個指紋的一部分所形成的指紋圖像，例如從具有小感應面積的指紋傳感器得到的指紋模板。部分節(jié)點模板指的是從一個部分指紋模板中提取的節(jié)點模板。
依照本發(fā)明，第一節(jié)點模板上的一個節(jié)點和第二節(jié)點模板上的一個節(jié)點被選擇。該第一節(jié)點模板的節(jié)點周圍的圖像區(qū)域與該第二節(jié)點模板的節(jié)點周圍的圖像區(qū)域進行比較。這兩個圖像區(qū)域的圖像象素的圖像象素值通過采用一個相關(guān)函數(shù)進行計算和比較。
在本發(fā)明的最佳實施例中，一個誤差函數(shù)被用作相關(guān)函數(shù)來確定兩個節(jié)點的相關(guān)性E(m1,m2)=ΣjΣi||I1m1(i,j)-I2m2(f(i,j))||,(i,j)∈S]]>其中m1是由圖像區(qū)域S包圍的第一節(jié)點，m2是由圖像區(qū)域S包圍的第二節(jié)點，I1m1(i，j)是第一指紋圖像的m1周圍的圖像區(qū)域S中坐標(i，j)的圖像象素值，I2m2(i，j)是第二指紋圖像的m2周圍的圖像區(qū)域S中坐標(i，j)的圖像象素值，S是定義一個節(jié)點周圍區(qū)域的坐標(i，j)集，最好為一個圓形區(qū)域，并且f(.)是I1ml(i，j)和I2m2(i，j)之間的關(guān)于位置、方向和形變的變換函數(shù)。
當E(m1，m2)低于某個預定的閾值時，兩個節(jié)點m1和m2被看作是匹配的，并且被稱作是一個匹配的節(jié)點對。
上述過程重復進行，以便從第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板中的所有可能的節(jié)點對的組合中查出所有匹配的節(jié)點對。
上述搜索過程只是在節(jié)點周圍的一個小的預定的圖像區(qū)域中搜索，而不是在整個指紋模板中搜索。這個預定的圖像區(qū)域最好是一個以該節(jié)點為圓心、以幾個象素長為半徑的圓形區(qū)域。因此，搜索過程的計算量小，從而導致一種對多個匹配的節(jié)點對進行搜索的快速的手段。
對于線性變換的情況，變換函數(shù)f(.)可通過一個線性變換矩陣來表示X1＝T.X2其中T是線性變換矩陣，且X1是X2的變換坐標列向量，X2是m2的坐標列向量。
上式中的變換矩陣T能被分解為一個旋轉(zhuǎn)矩陣R和一個位移向量d，R‾=cos(θ)-sin(θ)sin(θ)cos(θ)]]>d‾=dxdy]]>其中，θ表示旋轉(zhuǎn)角，且dx和dy是在x和y方向上的位移。
因此，用于對準的變換可被寫為X1＝R.X2+d然后，與從第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板中得到的一個匹配的節(jié)點對相關(guān)的變換函數(shù)f(.)被用于將第二節(jié)點模板對準到第一節(jié)點模板上，由此形成一個合成的節(jié)點模板。
值得注意的是，依照本發(fā)明的方法，一個第三節(jié)點模板可被對準到所述合成的節(jié)點模板上而形成一個新的合成的節(jié)點模板。新節(jié)點模板的合成重復進行，直到所有的從指紋傳感器得到的部分節(jié)點模板都被用于形成一個完全的合成的節(jié)點模板。
上述實施例可以被結(jié)合到現(xiàn)存的指紋驗證/識別系統(tǒng)的登記階段中，以增加來自采用具有小感應面積的指紋傳感器的多個部分節(jié)點模板的節(jié)點的合成的可靠性。在本發(fā)明的實施例中，從同一用戶的多個部分節(jié)點模板中選取第一節(jié)點模板，最好使用文獻[6]中披露的匹配方法來與第二節(jié)點模板進行匹配，其中第二節(jié)點模板最好與第一節(jié)點模板有一個相交的區(qū)域。一個顯示兩個模板的所有匹配的節(jié)點對的列表被產(chǎn)生。如果匹配的節(jié)點對的數(shù)目大于一個預先確定的值，則最好是利用文獻[7]中披露的方法，將第二節(jié)點模板對準到第一節(jié)點模板上，因此形成一個新的合成的節(jié)點模板。
如果匹配的節(jié)點對的數(shù)目小于預先確定的值，則本發(fā)明的節(jié)點模板合成方法被用于搜索過程，以搜索在上述的匹配過程中沒有被查到的任何匹配的節(jié)點對。
如果在搜索過程中查到至少一個新的節(jié)點對，且匹配的節(jié)點對的總數(shù)超過了預先確定的值，則最好是利用文獻[7]中披露的方法，將第二節(jié)點模板對準到第一節(jié)點模板上。
如果至少有一個匹配的節(jié)點對被查到，但是匹配的節(jié)點對的總數(shù)低于預先確定的值，則本發(fā)明搜索過程中確定的變換函數(shù)被用來將第二節(jié)點模板對準到第一節(jié)點模板上。
當上述的匹配過程和搜索過程中未發(fā)現(xiàn)匹配的節(jié)點對時，則假定在兩個節(jié)點模板之間沒有相交的區(qū)域，并且因此不執(zhí)行這兩個節(jié)點模板的對準。
當?shù)诙?jié)點模板被對準到第一節(jié)點模板上時，一個新的合成節(jié)點模板被形成。整個合成過程重復進行，以對準第三節(jié)點模板到該合成的節(jié)點模板上，從而合成一個新的節(jié)點模板。
當所有的節(jié)點模板被合成為單一的合成的節(jié)點模板時，一個完全的節(jié)點模板被形成。這個完全的節(jié)點模板存儲在系統(tǒng)的存儲介質(zhì)中，且用于合成過程的所有節(jié)點模板都被丟棄掉。所存儲的完全的節(jié)點模板被稱作是登記的完全的節(jié)點模板，并且被用在對一個用戶進行驗證的驗證階段。
在采用具有小感應面積的指紋傳感器的指紋驗證/識別系統(tǒng)的節(jié)點模板合成過程中，其中結(jié)合了本發(fā)明的節(jié)點模板合成方法，為了從兩個模板形成一個合成的節(jié)點模板，最小值是僅需要兩個節(jié)點模板之間的一個匹配的節(jié)點。
在驗證階段，從具有小感應面積的指紋傳感器得到的一個部分節(jié)點模板用來匹配登記的完全的節(jié)點模板。在驗證階段由用戶輸入的用于驗證的指紋圖像的部分節(jié)點模板被稱作是搜索部分節(jié)點模板。通常在搜索部分節(jié)點模板的節(jié)點數(shù)目和登記的完全節(jié)點模板的節(jié)點數(shù)目之間有一個顯著的區(qū)別，且如果兩個模板的節(jié)點對相匹配，則在兩個模板的相交區(qū)域內(nèi)與匹配的節(jié)點對相應的一個匹配分數(shù)也許不能精確地表明。因此，通過加權(quán)平均的匹配分數(shù)標準化可用下面的公式實現(xiàn)msnorm=ms(n1)2+(n2)2+(n1*n2)3]]>其中ms是匹配分數(shù)，n1是搜索部分指紋模板的感興趣面積的節(jié)點數(shù)，n2是所登記的指紋模板區(qū)域的感興趣面積的節(jié)點數(shù)，所登記的指紋模板區(qū)域的感興趣面積與搜索部分指紋模板的感興趣面積相交。
一個指紋模板的感興趣面積(AOI)被定義為該模板的非空圖像面積。AOI可以用一個連續(xù)的邊界或連接的線段來表示，并且根據(jù)文獻[7]中披露的方法被確定。
指紋驗證/識別系統(tǒng)的可靠性可以通過結(jié)合一個指紋代碼字系統(tǒng)而得到增強。
已登記的完全節(jié)點模板的空間信息參照指紋模板的AOI的形心(centroid)位置被分割成不同的部分，且每個被分割的部分被分配一個位置代碼。這個分配的代碼可以是數(shù)字代碼或者字母代碼。由位置代碼的組合構(gòu)成的位置代碼字被用戶在登記階段預先登記，且該用戶在驗證時通過將他的指紋的不同部分以對應于預先登記的位置代碼字的順序呈現(xiàn)在傳感器上來輸入預先登記的位置代碼字。
需要注意的是，根據(jù)本發(fā)明的指紋代碼字系統(tǒng)與個人識別號碼(PIN)系統(tǒng)截然不同。指紋代碼字系統(tǒng)利用一個指紋的不同部分輸入一個代碼字，而在PIN系統(tǒng)中的代碼字利用輔助鍵盤輸入。
為了確定輸入的搜索部分指紋模板的搜索部分節(jié)點模板的位置，搜索部分節(jié)點模板的形心位置被計算，并且在完全節(jié)點模板上的搜索部分節(jié)點模板的形心的相應位置根據(jù)文獻[6]中所披露的匹配方法而確定的變換函數(shù)被確定。
一個節(jié)點模板的形心位置用下面的公式計算出Cx=MyA]]>Cy=MxA]]>其中My是指紋模板的AOI關(guān)于y軸的矩(moment)，Mx是指紋模板的AOI關(guān)于x軸的矩，且A是該指紋模板的AOI的面積。
隨著將指紋代碼字系統(tǒng)結(jié)合到指紋驗證/識別系統(tǒng)中，用戶不僅需要用他的搜索部分指紋模板的搜索部分節(jié)點模板匹配用于驗證的存儲在指紋驗證/識別系統(tǒng)的存儲介質(zhì)中的已登記的完全節(jié)點模板，而且要確保他以與預先登記的位置代碼字相對應的特定順序?qū)⑺闹讣y上的正確部分呈現(xiàn)在指紋傳感器上。
在本發(fā)明的另一個實施例中，手指呈現(xiàn)在傳感器上的一個特定持續(xù)時間被結(jié)合到指紋驗證/識別系統(tǒng)的驗證階段以增加系統(tǒng)的可靠性。一個預先確定的持續(xù)時間，或者一個基于時間的代碼被分配給每個位置代碼。為了成功的鑒別，用戶需要通過將他的手指呈現(xiàn)在指紋傳感器上一預先確定的持續(xù)時間來輸入對應于位置代碼字的基于時間的代碼字。
在本發(fā)明的另一實施例中，結(jié)合了與特定的天和/或這天中的特定時間相對應的唯一位置代碼字。用戶不僅需要使他的指紋模板的搜索部分節(jié)點模板匹配已登記的完全節(jié)點模板，而且需要輸入用于特定的時間和天的采用指紋代碼字系統(tǒng)的唯一位置代碼字。
在本發(fā)明的另一個實施例中，在登記階段，利用了所登記的部分指紋模板的一個預先登記的方向角，由此用戶不僅需要在驗證階段使他的指紋模板的搜索部分節(jié)點模板匹配登記的完全節(jié)點模板，而且呈現(xiàn)他的指紋在傳感器上，以使得搜索部分指紋模板的方向角在登記的部分指紋模板的方向角的一個預定角度范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的另一個實施例中，用戶需要多次將他的指紋呈現(xiàn)在傳感器上，以使得通過指紋傳感器獲得多個搜索部分節(jié)點模板以形成一個搜索完全節(jié)點模板。為了驗證，該搜索完全節(jié)點模板被用于匹配完全登記節(jié)點模板。


圖1示出了一個指紋驗證/識別系統(tǒng)。
圖2示出了來自兩個部分指紋模板的一個匹配的節(jié)點對周圍的兩個圖像塊。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明從兩個節(jié)點模板合成一個節(jié)點模板的流程圖。
圖4示出了一個將4個部分指紋模板用于模板合成以形成一個完全節(jié)點模板的例子。
圖5a示出了一個搜索部分指紋模板和所發(fā)現(xiàn)的節(jié)點模板。
圖5b示出了一個具有感興趣面積和所發(fā)現(xiàn)的節(jié)點模板的一個完全模板。
圖5c示出了節(jié)點位置和部分指紋模板的AOI，該部分指紋模板被對準到完全指紋模板的AOI上。
圖6a示出了如何將完全節(jié)點模板的空間信息分割成不同面積的一個例子，其中每個面積都被分配了一個數(shù)字代碼。
圖6b示出了如何將一個完全節(jié)點模板的空間信息分割成不同面積的另一個例子，其中每個面積都被分配了一個數(shù)字代碼。
圖6c示出了如何將一個完全節(jié)點模板的空間信息分割成不同面積的一個例子，其中每個面積都被分配了一個字母代碼。
圖6d示出了如何將一個完全節(jié)點模板的空間信息分割成不同面積的另一個例子，其中每個面積都被分配了一個字母代碼。
圖7示出了根據(jù)x和y軸定義的區(qū)域R。
圖8示出了一個相關(guān)表的例子，該相關(guān)表給出了對于一星期中的特定的一天和一天中的一個時間區(qū)段的PIN。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1概括示出了一種指紋驗證/識別系統(tǒng)，包括指紋傳感器102，中央處理單元(CPU)103，緩沖器104，存儲有指紋模板的存儲介質(zhì)105，比較器106，反饋單元107，以及存取控制單元108。
手指101的指紋模板通過指紋傳感器102被獲取，并且被存儲在緩沖器104中。在節(jié)點模板的合成過程中，與同一手指101的不同部分相對應的多個指紋模板被獲取，且其相應的節(jié)點模板被CPU103提取。多個節(jié)點模板被合成為一個完全節(jié)點模板，然后合成的完全節(jié)點模板被存儲到該指紋系統(tǒng)的存儲介質(zhì)105中。這個指紋系統(tǒng)然后被用于驗證階段的對用戶的驗證。在比較單元106中將一個搜索部分節(jié)點模板與完全的登記的節(jié)點模板進行匹配，并且比較單元106中的匹配結(jié)果被饋送到反饋單元107。反饋單元107檢查來自比較單元106的輸出。如果比較單元106的輸出表明用戶的指紋模板與已登記的模板相匹配，則一個信號被發(fā)送到存取控制單元108以允許訪問由指紋驗證/識別系統(tǒng)控制的裝置或系統(tǒng)。否則，不準許對裝置或系統(tǒng)的訪問。
根據(jù)本發(fā)明，來自第一指紋模板的節(jié)點模板中的一個節(jié)點和來自第二指紋模板的節(jié)點模板中的一個節(jié)點被選擇，其中利用下面將要詳細講述的對準方法，第一指紋模板和第二指紋模板的所述節(jié)點模板形成一個合成的節(jié)點模板。
圖2示出用于形成合成的節(jié)點模板的第一指紋模板201和第二指紋模板202。與兩個指紋模板201，202中的節(jié)點相對應的圖像區(qū)域也在圖2中示出。圖像區(qū)域203，204分別與第一指紋模板201和第二指紋模板202中的節(jié)點m1 205和m2 206相對應。
圖像象素值用Im(i，j)表示并且坐標(i，j)處于節(jié)點m周圍的區(qū)域S中。在圖2中，區(qū)域S與第一指紋模板201的節(jié)點m1 205周圍和第二指紋模板202的節(jié)點模板m2 206周圍的圖像區(qū)域203，204相對應，其中m1 205和m2 206被看作是潛在的匹配的節(jié)點對。
根據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選實施例，在節(jié)點周圍的一個圓形圖像區(qū)域被用來容易地旋轉(zhuǎn)。這兩個圖像區(qū)域中的圖像象素之間的相關(guān)性通過用一個相關(guān)函數(shù)比較在兩個預先定義的圓形圖像區(qū)域內(nèi)的每個圖像象素的圖像象素值來獲得。當從屬于第一和第二節(jié)點模板的節(jié)點的兩個圖像區(qū)域上的相關(guān)函數(shù)得到的結(jié)果滿足規(guī)定的標準時，這兩個節(jié)點被看作是一個匹配的節(jié)點對。
一個誤差函數(shù)被用作該相關(guān)函數(shù)，以便基于節(jié)點對周圍的圖像象素的圖像象素值來確定節(jié)點對的相關(guān)性E(m1,m2)=ΣjΣi||I1m1(i,j)-I2m2(i,j)||,(i,j)∈S----(1)]]>其中‖·‖表示絕對距離。
為了適合由于附加的變換，例如旋轉(zhuǎn)，平移和形變所引起的指紋圖像201，202的任何的未對準，將用到下面的公式E(m1,m2)=ΣjΣi||I1m1(i,j)-I2m2(f(i,j))||,(i,j)∈S----(2)]]>其中f(.)是I1m1(i，j)和I2m2(i，j)之間的與位置，方向和形變有關(guān)的一個變換函數(shù)。
當E(m1，m2)小于某個規(guī)定的閾值時，兩個節(jié)點m1，m2被看作是一個匹配的節(jié)點對。
上述過程對來自第一和第二節(jié)點模板的所有可能節(jié)點對的組合重復進行，以便查到所有的匹配的節(jié)點對。然后產(chǎn)生一個所有匹配的節(jié)點對的列表。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，下面的線性變換矩陣被用作變換函數(shù)f(.)X1＝T.X2(3)其中T是線性變換矩陣，且X1是X2的所變換的坐標列向量。
X2是m2的坐標列向量。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施例中，等式(3)中的變換矩陣T被分解為一個旋轉(zhuǎn)矩陣R和一個位移向量dR‾=cos(θ)-sin(θ)sin(θ)cos(θ)----(4)]]>d‾=dxdy----(5)]]>其中θ表示旋轉(zhuǎn)角，且dx和dy是在x和y方向上的位移。
因此，用于對準的變換可以寫為X1＝R.X2+d(6)對所有的θ，dx和dy的值的組合，都需要進行誤差函數(shù)(2)的計算，或者直到等式(2)的結(jié)果小于一個預先確定的閾值從而表明一個匹配的節(jié)點對時為止。
在第一節(jié)點模板201和第二節(jié)點模板202之間的絕對方向差假定小于30度。為了避免大量的計算，只對搜索過程中的在節(jié)點周圍的的一小片預定圖像區(qū)域內(nèi)的dx和dt的值進行計算，并且θ值以5度的步長被執(zhí)行。該預定的圖像區(qū)域最好是一個圓形區(qū)域，其以節(jié)點為中心，半徑為幾個象素長。
依據(jù)一個匹配的節(jié)點對所確定的變換函數(shù)f(.)被用來將第一節(jié)點模板對準到第二節(jié)點模板，從而形成一個合成的節(jié)點模板。
在形成合成的節(jié)點模板后，根據(jù)本發(fā)明的整個合成過程對所有的部分節(jié)點模板重復進行，直到合成一個完全節(jié)點模板。
根據(jù)本發(fā)明的節(jié)點模板合成的方法可以被結(jié)合到一個現(xiàn)有的指紋驗證/識別系統(tǒng)中，以增加根據(jù)從具有小感應面積的指紋傳感器得到的多個部分節(jié)點模板的節(jié)點模板合成的可靠性。
圖3示出了在登記階段，指紋驗證/識別系統(tǒng)對從具有小感應面積的指紋傳感器上得到的第一和第二節(jié)點模板合成一個節(jié)點模板的流程圖，其中結(jié)合了本發(fā)明的節(jié)點模板合成。
在節(jié)點模板合成前，來自一個用戶的多個部分指紋模板被得到。圖4示出了來自用戶的四個部分指紋模板，這四個部分指紋模板用來形成一個完全節(jié)點模板。優(yōu)選地利用文獻[1]中披露的方法，一個相應的節(jié)點模板從所得到的每個部分指紋模板中被提取。
在合成過程的第一步驟中，第一節(jié)點模板301從第一部分指紋模板獲得，該第一部分指紋模板最好被選擇為覆蓋用戶指紋的中心的一部分。從第二指紋模板獲得第二節(jié)點模板302，該第二指紋模板最好被選擇為具有覆蓋第一節(jié)點模板301的面積的區(qū)域。
第二節(jié)點模板302與第一節(jié)點模板301在匹配單元303中被匹配以確定至少一個匹配的節(jié)點對。匹配可以用文獻[3]，[4]，[5]或[6]中披露的方法實現(xiàn)。在本發(fā)明的該優(yōu)選實施例中，匹配用文獻[6]中披露的方法實現(xiàn)。
在下一步驟(步驟304)中，從匹配單元303尋找到的第一節(jié)點模板301和第二節(jié)點模板302之間的匹配的節(jié)點對的數(shù)目與預先確定的值進行比較。如果匹配的節(jié)點對的數(shù)目小于預先確定的值，則根據(jù)本發(fā)明的搜索過程，搜索單元305從第一節(jié)點模板301和第二節(jié)點模板302中搜索至少一個匹配的節(jié)點對，所述至少一個匹配的節(jié)點對沒有在匹配單元303的匹配過程中被確定。在該優(yōu)選實施例中，所述預先確定的值被選擇為3。
如文獻[6]中披露的一樣，一個匹配的或相應的節(jié)點對的含義是兩個節(jié)點有一個大于指定值的匹配分數(shù)，或是由文獻[2]中所定義的誤差函數(shù)所確定的值小于該指定的值，從而表明兩個節(jié)點的高度相似性。
在搜索單元305中的根據(jù)本發(fā)明的搜索過程完成后，在匹配單元303和搜索單元305中確定的匹配的節(jié)點對的總數(shù)與一個預先確定的值相比較(步驟306)。如果匹配的節(jié)點對的總數(shù)至少是一個但是小于預先確定的值，則通過在第一形成單元307中將第二節(jié)點模板302對準到第一節(jié)點模板301上，在搜索單元305中確定的變換函數(shù)被用于合成一個新的節(jié)點模板。
如果匹配的節(jié)點的總數(shù)大于預先確定的值，則利用文獻[7]中披露的方法，在第二形成單元308中，一個新的節(jié)點模板被合成。
如果在匹配單元303和搜索單元305中，第一節(jié)點模板301和第二節(jié)點模板302之間沒有找到匹配的節(jié)點對，則這兩個模板被看作是不匹配的，也就不執(zhí)行新的節(jié)點模板的合成。
上述合成過程重復進行，以便作為第一和第二節(jié)點模板的合成結(jié)果的所述合成的指紋節(jié)點模板與來自用戶的第三節(jié)點模板合成一個新的節(jié)點模板。該過程被重復直到所有自用戶獲取的節(jié)點模板都被合成為一個完全節(jié)點模板時為止。該完全節(jié)點模板被稱作是登記的完全節(jié)點模板，用于在驗證用戶的驗證階段與一個搜索指紋模板相比較。
在驗證階段，從具有小感應面積的傳感器得到的部分指紋模板的一個部分節(jié)點模板匹配存儲在指紋驗證/識別系統(tǒng)的存儲介質(zhì)中的一個登記的完全節(jié)點模板。在驗證階段由傳感器得到的節(jié)點模板被稱作是搜索節(jié)點模板。該匹配根據(jù)文獻[6]中所披露的方法進行，并且在搜索部分節(jié)點模板和登記的完全節(jié)點模板之間所確定的匹配度或匹配分數(shù)高于文獻[6]中所披露的預定值的節(jié)點對被看作是匹配的。然而，包含在搜索部分節(jié)點模板中的指紋節(jié)點的數(shù)目常常大大小于包含在登記的完全節(jié)點模板中的節(jié)點的數(shù)目。因此，兩個模板中的相交區(qū)域內(nèi)的節(jié)點對的匹配分數(shù)也許不能精確表明兩個模板之間的節(jié)點對的匹配是否能夠被發(fā)現(xiàn)。因此，從兩個模板的相交區(qū)域內(nèi)所獲得的匹配分數(shù)的標準化被采用。
匹配分數(shù)的標準化通過利用下面的公式采用加權(quán)平均來實現(xiàn)msnorm=ms(n1)2+(n2)2+(n1*n2)3----(7)]]>
其中ms是匹配分數(shù)或匹配度，n1是搜索部分指紋模板的感興趣面積中的節(jié)點數(shù)，n2是登記的完全指紋模板區(qū)域的感興趣面積中的節(jié)點數(shù)，登記的完全指紋模板區(qū)域的感興趣面積與搜索部分指紋模板的感興趣面積相交叉。
一個指紋模板的感興趣面積(AOI)通過一個覆蓋模板的非空圖像面積的連續(xù)的邊界或是連接線段來表示。在本發(fā)明的該優(yōu)選實施例中，模板的AOI用連接線段來表示，且根據(jù)文獻[7]中披露的方法來定義。
圖5a中的搜索部分指紋模板501利用文獻[7]中所披露的變換函數(shù)對準到圖5b中的一個登記的完全指紋模板502中的AOI上。屬于搜索部分指紋模板501和登記的完全指紋模板502的AOI的相交面積503在圖5c中示出。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，n1的值必須超過一個預先確定的閾值，以防當匹配信息不夠時匹配分數(shù)的標準化為一個高的值。
采用具有小感應面積的指紋傳感器的指紋驗證/識別系統(tǒng)的可靠性通過結(jié)合一個指紋代碼字系統(tǒng)而能夠被增加。根據(jù)本發(fā)明，登記的完全節(jié)點模板的空間信息被分割成不同的部分，并且該登記的完全指紋節(jié)點模板的每個分割出的部分被分配一個數(shù)字或字母位置代碼。分割登記的完全節(jié)點模板的空間信息的幾個例子示于圖6a，圖6b，圖6c和圖6d。通過呈現(xiàn)與分配給登記的完全節(jié)點模板的所分割部分的位置代碼相對應的指紋的部分，由數(shù)字和/或字母位置代碼構(gòu)成的位置代碼字能夠被輸入到指紋驗證/識別系統(tǒng)中。
參照圖7，一個AOI的形心，正如區(qū)域R701所代表的一樣，根據(jù)文獻[16]中披露的數(shù)學方法用下面的公式計算Cx=MyA----(8)]]>Cy=MxA----(9)]]>其中My是區(qū)域R701關(guān)于y軸702的矩，Mx是區(qū)域R701關(guān)于x軸703的矩，
A是區(qū)域R701的面積，且所示的R701被定義在x軸702上x＝a 708，x＝b 709和y軸703上y＝c710，y＝d 711的區(qū)域內(nèi)。
區(qū)域R701關(guān)于x軸和y軸702，703的矩利用下面的公式計算Mx=∫cdy·h(y0)dy----(10)]]>My=∫abx·v(x0)dx----(11)]]>其中v(x0)704是在區(qū)域R701內(nèi)x＝x0 706時沿著y軸703的一個線段，h(y0)705是在區(qū)域R701內(nèi)y＝y(tǒng)0 707時沿著x軸702的一個線段。
根據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選實施例，形心的坐標用下面的公式近似得出Cx=1NΣi=1NVxi----(12)]]>Cy=1NΣi=1NVyi----(13)]]>其中(Vxi，Vyi)，i＝1，2，...，N表示定義區(qū)域R701的頂點。
根據(jù)本發(fā)明，指紋模板的AOI的形心位置用等式(12)和(13)計算以確定在驗證階段由用戶的指紋輸入的位置代碼字。搜索部分指紋模板的AOI的形心位置的坐標被計算出，且根據(jù)文獻[7]中所披露的方法，在登記的完全節(jié)點模板上的搜索指紋模板的AOI的形心位置的相應的坐標利用變換函數(shù)被確定。這樣，與搜索部分節(jié)點模板相對應的登記的完全節(jié)點模板的被分割的部分能夠被確定，并且分配給登記的完全節(jié)點模板的那個部分的位置代碼被認為已輸入。
需要注意的是，根據(jù)本發(fā)明的指紋代碼字系統(tǒng)與個人識別號碼(PIN)系統(tǒng)截然不同。指紋代碼字系統(tǒng)利用一個指紋的不同部分輸入代碼字，而在PIN系統(tǒng)中的代碼字利用輔助鍵盤輸入。
采用結(jié)合依照本發(fā)明的指紋代碼字系統(tǒng)，在驗證過程中，不但用戶的同一手指的指紋的至少一部分需要與登記的完全節(jié)點模板相匹配，而且他的手指與登記的位置代碼字相對應的部分需要呈現(xiàn)在傳感器上，目的是為了整個鑒定過程成功進行。
例如，在登記階段，用戶預先登記了一個根據(jù)圖6b所示的位置代碼字‘13’。在驗證階段，用戶的指紋需要兩次呈現(xiàn)在指紋傳感器上。兩次的指紋模板的搜索部分節(jié)點模板都必須與登記的用戶登記的完全節(jié)點模板相匹配。除此之外，第一搜索節(jié)點模板的形心位置必須與被分配的位置代碼為‘1’的登記的完全節(jié)點模板的那個部分中的頂部中央位置相對應。同樣地，第二搜索部分節(jié)點模板的形心位置也必須與被分配的位置代碼為‘3’的同一登記的完全節(jié)點模板的那個部分中的底部中央位置相對應。只有當上述的所有條件滿足時，用戶身份鑒定才成功。
在本發(fā)明的另一個實施例中，多個設備由指紋驗證/識別系統(tǒng)控制，并且每個設備被分配一個特定的位置代碼字。利用本發(fā)明的指紋代碼字系統(tǒng)，多個設備通過輸入該設備的預先分配的位置代碼字被激活。例如代碼字‘11’被分配為進入一個特殊的建筑物，‘22’被分配為關(guān)閉一個裝置的電源，或者‘99’被分配為激活一個警報。在一個表面上正常的驗證過程中，用戶能夠通過將他的與位置代碼字為‘99’相對應的指紋呈現(xiàn)在傳感器上以激活警報。
在本發(fā)明的另一實施例中，在驗證階段，手指呈現(xiàn)在指紋傳感器上的持續(xù)時間，或者一個基于時間的代碼字用作一個附加特性以增加指紋驗證/識別系統(tǒng)的可靠性。當手指呈現(xiàn)在指紋傳感器上時，指紋呈現(xiàn)在指紋傳感器上的持續(xù)時間被記錄下來。為每個位置代碼設置一個不同的基于時間的代碼。因此，即使利用指紋代碼字系統(tǒng)輸入正確的位置代碼字，要使鑒定過程成功，所對應的基于時間的代碼字也必須被正確輸入。
例如與用戶的手指呈現(xiàn)在指紋傳感器上的持續(xù)時間為1秒相對應的基于時間的代碼‘1’，與持續(xù)時間為3秒相對應的基于時間的代碼‘3’被設置。對于預先登記的位置代碼字‘13’，要使鑒定過程成功，用戶不僅必須利用指紋代碼字系統(tǒng)輸入位置代碼字‘13’，而且與基于時間的代碼字‘13’相對應地，對于第一指紋模板，他的手指要在傳感器上呈現(xiàn)的持續(xù)時間為1秒，并且對于第二指紋模板，他的手指要在傳感器上呈現(xiàn)的持續(xù)時間為3秒。
在本發(fā)明的另一實施例中，一個唯一的位置代碼字被分配給不同的一天和/或一天中不同的時間區(qū)段。用戶需要知道與一天和/或一天中的時間區(qū)段相對應的位置代碼字，并且采用用于驗證過程的指紋代碼字系統(tǒng)輸入位置代碼字。在該實施例中，不僅通過將搜索部分指紋模板的搜索部分節(jié)點模板與登記的完全節(jié)點模板相匹配，而且通過輸入隨著不同的天和時間區(qū)段改變的唯一位置代碼字，指紋系統(tǒng)的安全性被增強。
例如，一張顯示一星期中的一天和一天中的時間區(qū)段的位置代碼字的相關(guān)表被示于圖8。星期二下午3點將與位置代碼字‘22’相對應。與不同的天和/或一天中不同時段相對應的位置代碼字的不同的集合可以被使用。
在本發(fā)明的另一個實施例中，登記階段由指紋傳感器得到的每一個部分指紋模板在等式(4)中的方向角被計算。在驗證階段，匹配過程被執(zhí)行以匹配搜索部分指紋模板的搜索部分節(jié)點模板與登記的完全節(jié)點模板。在一個匹配成功后，利用匹配信息，參照登記的節(jié)點模板的登記的部分指紋模板，搜索部分指紋模板的AOI的方向角被采用等式[4]而找到。要使鑒定過程成功，搜索部分節(jié)點模板必須與登記的完全節(jié)點模板相匹配，且搜索部分指紋模板的方向角必須在與登記的部分指紋模板的方向角有關(guān)的預定范圍內(nèi)。在這種情況下，指紋驗證/識別系統(tǒng)的驗證階段的可靠性得以增加。
在本發(fā)明的另一個實施例中，一個搜索完全節(jié)點模板從多個搜索部分節(jié)點模板獲得，且用文獻[7]中披露的方法，在驗證階段，搜索完全節(jié)點模板匹配登記的完全節(jié)點模板。而且，當兩個模板的節(jié)點數(shù)可能顯著不同時，一個匹配分數(shù)標準化也可以在兩個完全模板之間執(zhí)行。為達到更高的安全性，可為每個搜索完全節(jié)點模板預先確定最小數(shù)目的節(jié)點數(shù)，且所述最小數(shù)目的預先確定的節(jié)點數(shù)最好應該覆蓋足夠多的信息，正如文獻[7]中所披露的從一個滾動的指紋上獲取的一樣。
應該注意的是，在一個指紋驗證/識別系統(tǒng)中，本發(fā)明中的上述實施例可以分開實現(xiàn)，或者可以與其它實施例結(jié)合起來實現(xiàn)。
本發(fā)明的上述實施例不僅適用于方法，也適用于裝置，計算機可讀介質(zhì)和計算機程序。
在本文中，下述公開文獻被引用[1]Xudong Jiang，Wei-Yun Yau and Wee Ser，Minutiae Extraction byAdaptive Tracing the Gray Level Ridge of the Fingerprint Image，International Conference on Image Processing，October 1999[2]Dario Maio and Davide Maltoni，Direct Gray-Scale MinutiaeDetection in Fingerprints，IEEE Transactions on Pattern Analysis andMachine Intelligence，Vol.19，No.1，pp.27-39，January 1997[3]US 4,135,147[4]US 4,646,352[5]US 5,493,621[6]XD Jiang，WY Yau，“Fingerprint Minutiae Mating Based on theLocal And Global Structures，”15thInternational Conference on PatternRecognition，Proc.ICPR 2000，Barcelona，Spain，Sep 2000[7]Wei Yun Yau，Kar Ann Toh and Xudong Jiang，“A method and adevice for computer based determination of a total minutiae template forma plurality of partial minutiae templates and a computer readablemedium”；13 April 2000；Ref noPCT/SG00/00048. US 5,631,971；(“Vector Based Topological Fingerprint Matching”，1997)[9]US 5,933,515；(“User Identification Through Sequential Input ofFingerprints”，1999)[10]US 6,229,906；(“Biometric Sequence Codes”，2001)[11]US 2001/0007592A1，Patent Application Publication(“BiometricCombination Lock”，2001)[12]US 5,557,686；(“method And Apparatus For Verification Of AComputer User’s Identification，Based On Keystroke Characteristics”，1996)[13]US 2001/0004231 A1，Patent Application Publication(“SecureSystem Using Images Of Only Part Of A Body As The Key Where TheParts Has Continuously-Changing Features”)[14]US 6,219,639；(“Methods And Apparatus For RecognizingIdentity Of Individuals Employing Synchronized Biometrics”，2001)[15]R.C.Gonzalez & R.E.Woods，“Digital Image Processing”，Addison-Wesley 1992. A.W.Goodman，“Analytic Geometry and the Calculus”，Macmillian Publishing Co.Inc.，Newyork，1980. Nalini K.Ratha，Jonathan H.Connell and Ruud M.Bolle，“ImageMosaicing for Rolled Fingerprint Construction”，14thInternationalConference on Pattern Recognition，pp.1651-1653，Vol.2，1998
權(quán)利要求
1.一種從第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板合成一個節(jié)點模板的方法，第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板至少部分彼此重疊，該方法包括下列步驟a)從第一節(jié)點模板的多個節(jié)點中選擇一個節(jié)點，b)從第二節(jié)點模板的多個節(jié)點中選擇一個節(jié)點，c)將第一節(jié)點模板的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板的所述節(jié)點進行匹配，該匹配的實現(xiàn)通過i)定義第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的一個圖像區(qū)域，ii)定義第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的一個圖像區(qū)域，iii)根據(jù)第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個圖像象素確定圖像象素值，iv)根據(jù)第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個相對應的圖像象素確定圖像象素值，v)利用一個相關(guān)函數(shù)，將第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像象素的圖像象素值與第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的相對應的圖像象素的圖像象素值進行比較，以及vi)如果比較結(jié)果滿足指定的標準，則確定第一節(jié)點模板中的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板中的所述節(jié)點相匹配為節(jié)點對，d)對第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板中的所有的節(jié)點重復步驟a)到c)，e)采用當至少有一個匹配的節(jié)點時所確定的變換函數(shù)，將第一節(jié)點模板的坐標變換到第二節(jié)點模板上，由此形成一個合成的節(jié)點模板。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，一個用作相關(guān)函數(shù)的誤差函數(shù)由下式給出E(m1,m2)=ΣjΣi||I1m1(i,j)-I2m2(f(i,j))||,(i,j)∈S]]>其中m1是第一節(jié)點模板的一個節(jié)點，m2是第二節(jié)點模板的一個節(jié)點，I1m1(i，j)是m1周圍的圖像區(qū)域中坐標(i，j)的圖像象素值，I2m2(i，j)是m2周圍的圖像區(qū)域中坐標(i，j)的圖像象素值，S是包含坐標(i，j)的集合，分別定義了節(jié)點m1和m2周圍的圖像區(qū)域，以及f(.)是I1m1(i，j)和I2m2(i，j)之間的與位置，方向和形變有關(guān)的變換函數(shù)。
3.如權(quán)利要求1和2所述的方法，其中，第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的一個圓形圖像區(qū)域被采用。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，變換函數(shù)f(.)由以下公式給出的一個線性變換函數(shù)表示X1＝T.X2其中T是一個線性變換矩陣，X2是m2的坐標列向量，且X1是X2的變換的坐標列向量。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，變換矩陣T被分解為由下面的公式中所給出的一個旋轉(zhuǎn)矩陣R和一個位移矩陣d，R‾=cos(θ)-sin(θ)sin(θ)cos(θ),d‾=dxdy]]>其中，θ是旋轉(zhuǎn)角，且dx和dy是在x和y方向上的位移。
6.如權(quán)利要求4和5所述的方法，其中，從一個匹配的節(jié)點對獲得的變換函數(shù)f(.)用于將第一節(jié)點模板與第二節(jié)點模板進行對準。
7.一種從第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板合成一個節(jié)點模板的方法，第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板至少部分彼此重疊，該方法包括下列步驟a)將來自第一節(jié)點模板的節(jié)點與來自第二節(jié)點模板的節(jié)點進行匹配，b)確定來自第一節(jié)點模板的節(jié)點和來自第二節(jié)點模板的節(jié)點的匹配的節(jié)點對的數(shù)量，c)當所確定的匹配的節(jié)點對的數(shù)量小于一個預先確定的值時，搜索來自第一節(jié)點模板的節(jié)點和來自第二節(jié)點模板的節(jié)點的至少一個另外的匹配的節(jié)點對，該搜索包括下列步驟i)選擇第一節(jié)點模板的多個節(jié)點中的一個節(jié)點，ii)選擇第二節(jié)點模板的多個節(jié)點中的一個節(jié)點，iii)將第一指紋模板中的所述節(jié)點與第二指紋模板中的所述節(jié)點進行匹配，該匹配的實現(xiàn)通過a.在第一指紋節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍定義一個圖像區(qū)域，b.在第二指紋節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍定義一個圖像區(qū)域，c.根據(jù)第一指紋節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個圖像象素確定圖像象素值，d.根據(jù)第二指紋節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個相對應的圖像象素確定圖像象素值，e.利用一個相關(guān)函數(shù)，將第一指紋節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的所述圖像象素的圖像象素值與第二指紋節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的相對應的所述圖像象素的圖像象素值進行比較，以及f.如果比較結(jié)果滿足指定的標準，則確定第一節(jié)點模板中的節(jié)點與第二節(jié)點模板中的所述節(jié)點相匹配為節(jié)點對，iv)對第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板中的所有的節(jié)點重復步驟i)到iii)，d)確定匹配的節(jié)點對和另外的匹配節(jié)點對的總數(shù)，e)當在匹配過程和搜索過程查到至少一個匹配的節(jié)點對但所匹配的節(jié)點對的總數(shù)小于一個預先確定的值時，利用步驟c)的搜索過程確定的一個變換函數(shù)，將第一節(jié)點模板的坐標變換到第二節(jié)點模板上而形成合成的節(jié)點模板，以及f)當在匹配過程中查到的匹配的節(jié)點對的數(shù)量或者在匹配過程和搜索過程中查到的所匹配的節(jié)點對的總數(shù)至少等于預先確定的值時，利用步驟a)的匹配過程確定的一個變換函數(shù)，根據(jù)第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板形成合成的節(jié)點模板。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，合成的節(jié)點模板作為一個登記的完全節(jié)點模板用于對用戶的驗證。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，通過用下面的公式對匹配分數(shù)進行標準化來執(zhí)行將一個搜索部分節(jié)點模板與登記的完全節(jié)點模板進行匹配的過程msnorm=ms(n1)2+(n2)2+(n1*n2)3]]>其中ms是匹配分數(shù)，n1是一個搜索部分指紋模板的AOI中的節(jié)點計數(shù)，n2是一個登記的完全指紋模板的AOI中的節(jié)點計數(shù)，該登記的完全指紋模板的AOI與該搜索部分指紋模板的AOI相交。
10.如權(quán)利要求8和9所述的方法，其中，用戶的驗證進一步包括將登記的位置代碼字與至少通過一個搜索部分節(jié)點模板輸入的位置代碼字進行匹配，包括下列步驟a)將登記的完全節(jié)點模板的空間信息分割成至少一個面積，b)為登記的完全節(jié)點模板的所有被分割的面積分配代碼，c)當發(fā)現(xiàn)登記的完全節(jié)點模板和第一搜索部分節(jié)點模板相匹配時，計算該第一搜索部分節(jié)點模板的形心位置，d)確定登記的完全節(jié)點模板上的第一搜索部分節(jié)點模板的形心位置的坐標，e)確定分配到登記的完全節(jié)點模板上的與第一搜索部分節(jié)點模板的中心位置的坐標相對應的被分割的面積的代碼，f)用第二搜索部分節(jié)點模板替代第一搜索部分節(jié)點模板重復步驟c)到e)，直到來自所有的搜索部分節(jié)點模板的代碼字被形成，以及g)將由搜索部分節(jié)點模板形成的代碼字與登記的代碼字進行比較，h)如果指定的標準被滿足，則確定通過至少一個搜索部分節(jié)點模板輸入的位置代碼字與登記的代碼字匹配。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，用戶的驗證過程進一步包括下述步驟a)記錄在用戶的驗證階段一個手指呈現(xiàn)在指紋傳感器上的持續(xù)時間，b)將所記錄的持續(xù)時間與一個與預定的位置代碼相對應的持續(xù)時間相比較，該預定的位置代碼與手指指紋的搜索部分節(jié)點模板相對應，以及c)確定記錄的持續(xù)時間是否滿足用于驗證用戶的指定的標準。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，至少一個唯一位置代碼字被用作為對特定的天或一天中特定的時間的登記的位置代碼字。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，用戶的驗證包括下述步驟a)參照登記的部分指紋模板計算至少一個搜索部分指紋模板的方向角，b)如果搜索部分指紋模板的方向角在一個與登記的指紋模板有關(guān)的預定角度范圍內(nèi)，則確定該用戶被驗證。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，從多個搜索部分節(jié)點合成一個完全節(jié)點模板，并且所合成的完全節(jié)點模板與登記的完全節(jié)點模板相匹配。
15.一種從第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板合成一個節(jié)點模板的裝置，第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板至少部分彼此重疊，該裝置包括a)用于從第一節(jié)點模板的多個節(jié)點中選擇一個節(jié)點的第一選擇單元，b)用于從第二節(jié)點模板的多個節(jié)點中選擇一個節(jié)點的第二選擇單元，c)用于將第一節(jié)點模板的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板的所述節(jié)點進行匹配的匹配單元，包括i)用于定義第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的一個圖像區(qū)域的第一定義單元，ii)用于定義第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的一個圖像區(qū)域的第二定義單元，iii)用于根據(jù)第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個圖像象素確定圖像象素值的第一確定單元，iv)用于根據(jù)第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個相對應的圖像象素確定圖像象素值的第二確定單元，v)一個比較單元，用于利用一個相關(guān)函數(shù)，將第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像象素的圖像象素值與第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的相對應的圖像象素的圖像象素值進行比較，以及vi)第三確定單元，用于如果比較結(jié)果滿足指定的標準，則確定第一節(jié)點模板中的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板中的所述節(jié)點相匹配為節(jié)點對，d)用于對第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板中的所有的節(jié)點重復步驟a)到c)的一個重復單元，e)一個變換單元，采用當至少有一個匹配的節(jié)點時所確定的變換函數(shù)，將第一節(jié)點模板的坐標變換到第二節(jié)點模板上，由此形成一個合成的節(jié)點模板。
16.一個計算機可讀介質(zhì)，在其上記錄了一程序，該程序使計算機執(zhí)行一過程，該過程包括用于從第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板合成一個節(jié)點模板的下列步驟，其中第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板至少部分彼此重疊a)從第一節(jié)點模板的多個節(jié)點中選擇一個節(jié)點，b)從第二節(jié)點模板的多個節(jié)點中選擇一個節(jié)點，c)將第一節(jié)點模板的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板的所述節(jié)點進行匹配，該匹配的實現(xiàn)通過i)定義第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的一個圖像區(qū)域，ii)定義第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的一個圖像區(qū)域，iii)根據(jù)第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個圖像象素確定圖像象素值，iv)根據(jù)第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個相對應的圖像象素確定圖像象素值，v)利用一個相關(guān)函數(shù)，將第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像象素的圖像象素值與第二節(jié)點模板中的節(jié)點周圍的相對應的圖像象素的圖像象素值進行比較，以及vi)如果比較結(jié)果滿足指定的標準，則確定第一節(jié)點模板中的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板中的所述節(jié)點相匹配為節(jié)點對，d)對第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板中的所有的節(jié)點重復步驟a)到c)，e)采用當至少有一個匹配的節(jié)點時所確定的變換函數(shù)，將第一節(jié)點模板的坐標變換到第二節(jié)點模板上，由此形成一個合成的節(jié)點模板。
17.一種使計算機執(zhí)行一過程的計算機程序組件，該過程包括從第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板合成一個節(jié)點模板的下列步驟，其中第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板至少部分彼此重疊a)從第一節(jié)點模板的多個節(jié)點中選擇一個節(jié)點，b)從第二節(jié)點模板的多個節(jié)點中選擇一個節(jié)點，c)將第一節(jié)點模板的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板的所述節(jié)點進行匹配，該匹配的實現(xiàn)通過i)定義第一節(jié)點模板的節(jié)點周圍的一個圖像區(qū)域，ii)定義第二節(jié)點模板的節(jié)點周圍的一個圖像區(qū)域，iii)根據(jù)第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個圖像象素確定圖像象素值，iv)根據(jù)第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個相對應的圖像象素確定圖像象素值，v)利用一個相關(guān)函數(shù)，將第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像象素的圖像象素值與第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的相對應的圖像象素的圖像象素值進行比較，以及vi)如果比較結(jié)果滿足指定的標準，則確定第一節(jié)點模板中的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板中的所述節(jié)點相匹配為節(jié)點對，d)對第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板中的所有的節(jié)點重復步驟a)到c)，e)采用當至少有一個匹配的節(jié)點時所確定的變換函數(shù)，將第一節(jié)點模板的坐標變換到第二節(jié)點模板上，由此形成一個合成的節(jié)點模板。
18.一種從第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板合成一個節(jié)點模板的裝置，第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板至少部分彼此重疊，該裝置包括a)用于將來自第一節(jié)點模板的節(jié)點與來自第二節(jié)點模板的節(jié)點進行匹配的第一匹配單元，b)用于確定來自第一節(jié)點模板的節(jié)點和來自第二節(jié)點模板的節(jié)點的匹配的節(jié)點對的數(shù)量的第一確定單元，c)一個搜索單元，用于當所確定的匹配的節(jié)點對的數(shù)量小于一個預先確定的值時，搜索來自第一節(jié)點模板的節(jié)點和來自第二節(jié)點模板的節(jié)點的至少一個另外的匹配的節(jié)點對，該搜索單元包括i)用于選擇第一節(jié)點模板的多個節(jié)點中的一個節(jié)點的第一選擇單元，ii)用于選擇第二節(jié)點模板的多個節(jié)點中的一個節(jié)點的第二選擇單元，iii)用于將第一指紋模板中的所述節(jié)點與第二指紋模板中的所述節(jié)點進行匹配的第二匹配單元，該第二匹配單元包括a.用于在第一指紋節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍定義一個圖像區(qū)域的第一定義單元，b.用于在第二指紋節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍定義一個圖像區(qū)域的第二定義單元，c.用于根據(jù)第一指紋節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個圖像象素確定圖像象素值的第二確定單元，d.用于根據(jù)第二指紋節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個相對應的圖像象素確定圖像象素值的第三確定單元，e.一個比較單元，用于利用一個相關(guān)函數(shù)，將第一指紋節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的所述圖像象素的圖像象素值與第二指紋節(jié)點模板節(jié)點周圍的相對應的所述圖像象素的圖像象素值進行比較，以及f.第四確定單元，用于如果比較結(jié)果滿足指定的標準，則確定第一節(jié)點模板中的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板中的所述節(jié)點相匹配為節(jié)點對，iv)用于對第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板中的所有的節(jié)點重復步驟i)到iii)的一個重復單元，d)用于確定匹配的節(jié)點對和另外的匹配節(jié)點對的總數(shù)的第五確定單元，e)第一形成單元，用于當在匹配過程和搜索過程查到至少一個匹配的節(jié)點對但所匹配的節(jié)點對的總數(shù)小于一個預先確定的值時，利用步驟c)的搜索過程確定的一個變換函數(shù)，將第一節(jié)點模板的坐標變換到第二節(jié)點模板上而形成合成的節(jié)點模板，以及f)第二形成單元，用于當在匹配過程中查到的匹配的節(jié)點對的數(shù)量或者在匹配過程和搜索過程中查到的所匹配的節(jié)點對的總數(shù)至少等于預先確定的值時，利用步驟a)的匹配過程確定的一個變換函數(shù)，根據(jù)第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板形成合成的節(jié)點模板。
19.一種計算機可讀介質(zhì)，在其上記錄了一程序，該程序使計算機執(zhí)行一過程，該過程包括從第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板合成一個節(jié)點模板的下列步驟，其中第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板至少部分彼此重疊a)將來自第一節(jié)點模板的節(jié)點與來自第二節(jié)點模板的節(jié)點進行匹配，b)確定來自第一節(jié)點模板的節(jié)點和來自第二節(jié)點模板的節(jié)點的匹配的節(jié)點對的數(shù)量，c)當所確定的匹配的節(jié)點對的數(shù)量小于一個預先確定的值時，搜索來自第一節(jié)點模板的節(jié)點和來自第二節(jié)點模板的節(jié)點的至少一個另外的匹配的節(jié)點對，該搜索包括下列步驟i)選擇第一節(jié)點模板的多個節(jié)點中的一個節(jié)點，ii)選擇第二節(jié)點模板的多個節(jié)點中的一個節(jié)點，iii)將第一節(jié)點模板中的所述節(jié)點與第二模板中的所述節(jié)點進行匹配，該匹配的實現(xiàn)通過a.在第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍定義一個圖像區(qū)域，b.在第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍定義一個圖像區(qū)域，c.根據(jù)第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個圖像象素確定圖像象素值，d.根據(jù)第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個相對應的圖像象素確定圖像象素值，e.利用一個相關(guān)函數(shù)，將第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的所述圖像象素的圖像象素值與第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的相對應的所述圖像象素的圖像象素值進行比較，以及f.如果比較結(jié)果滿足指定的標準，則確定第一節(jié)點模板中的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板中的所述節(jié)點相匹配為節(jié)點對，iv)對第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板中的所有的節(jié)點重復步驟i)到iii)，d)確定匹配的節(jié)點對和另外的匹配節(jié)點對的總數(shù)，e)當在匹配過程和搜索過程查到至少一個匹配的節(jié)點對但所匹配的節(jié)點對的總數(shù)小于一個預先確定的值時，利用步驟c)的搜索過程確定的一個變換函數(shù)，將第一節(jié)點模板的坐標變換到第二節(jié)點模板上而形成合成的節(jié)點模板，以及f)當在匹配過程中查到的匹配的節(jié)點對的數(shù)量或者在匹配過程和搜索過程中查到的所匹配的節(jié)點對的總數(shù)至少等于預先確定的值時，利用步驟a)的匹配過程確定的一個變換函數(shù)，根據(jù)第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板形成合成的節(jié)點模板。
20.一種使計算機執(zhí)行一過程的計算機程序組件，該過程包括從第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板合成一個節(jié)點模板的下列步驟，其中第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板至少部分彼此重疊a)將來自第一節(jié)點模板的節(jié)點與來自第二節(jié)點模板的節(jié)點進行匹配，b)確定來自第一節(jié)點模板的節(jié)點和來自第二節(jié)點模板的節(jié)點的匹配的節(jié)點對的數(shù)量，c)當所確定的匹配的節(jié)點對的數(shù)量小于一個預先確定的值時，搜索來自第一節(jié)點模板的節(jié)點和來自第二節(jié)點模板的節(jié)點的至少一個另外的匹配的節(jié)點對，該搜索包括下列步驟i)選擇第一節(jié)點模板的多個節(jié)點中的一個節(jié)點，ii)選擇第二節(jié)點模板的多個節(jié)點中的一個節(jié)點，iii)將第一節(jié)點模板中的所述節(jié)點與第二模板中的所述節(jié)點進行匹配，該匹配的實現(xiàn)通過a.在第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍定義一個圖像區(qū)域，b.在第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍定義一個圖像區(qū)域，c.根據(jù)第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個圖像象素確定圖像象素值，d.根據(jù)第二模板上該節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個相對應的圖像象素確定圖像象素值，e.利用一個相關(guān)函數(shù)，將第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的所述圖像象素的圖像象素值與第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的相對應的所述圖像象素的圖像象素值進行比較，以及f.如果比較結(jié)果滿足指定的標準，則確定第一節(jié)點模板中的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板中的所述節(jié)點相匹配為節(jié)點對，iv)對第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板中的所有的節(jié)點重復步驟i)到iii)，d)確定匹配的節(jié)點對和另外的匹配節(jié)點對的總數(shù)，e)當在匹配過程和搜索過程查到至少一個匹配的節(jié)點對但所匹配的節(jié)點對的總數(shù)小于一個預先確定的值時，利用步驟c)的搜索過程確定的一個變換函數(shù)，將第一節(jié)點模板的坐標變換到第二節(jié)點模板上而形成合成的節(jié)點模板，以及當在匹配過程中查到的匹配的節(jié)點對的數(shù)量或者在匹配過程和搜索過程中查到的所匹配的節(jié)點對的總數(shù)至少等于預先確定的值時，利用步驟a)的匹配過程確定的一個變換函數(shù)，根據(jù)第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板形成合成的節(jié)點模板。
全文摘要
一種將第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板合成一個節(jié)點模板的方法，其中第一節(jié)點模板和第二節(jié)點模板至少部分彼此重疊，該方法的實現(xiàn)通過從第一節(jié)點模板的多個指紋節(jié)點中選擇一個節(jié)點，從第二節(jié)點模板的多個指紋節(jié)點中選擇一個節(jié)點，將第一節(jié)點模板上的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板上的所述節(jié)點相匹配，該匹配的實現(xiàn)通過定義第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的一個圖像區(qū)域并且定義第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的一個圖像區(qū)域來定義節(jié)點模板周圍的一個圖像區(qū)域，根據(jù)第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中的多個圖像象素確定圖像象素值，根據(jù)第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像區(qū)域中相對應的多個圖像象素確定圖像象素值，利用一個相關(guān)函數(shù)，將第一節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的圖像象素的圖像象素值與第二節(jié)點模板的所述節(jié)點周圍的相對應的圖像象素的圖像象素值進行比較，如果比較結(jié)果滿足指定的標準，則確定第一節(jié)點模板中的所述節(jié)點與第二節(jié)點模板中的所述節(jié)點匹配為節(jié)點對，對所有的節(jié)點模板重復上述的所有步驟，并且采用當至少有一個匹配的節(jié)點時所確定的一個變換函數(shù)，將第一節(jié)點模板的坐標變換到第二節(jié)點模板上，由此形成一個合成的節(jié)點模板并且在匹配中引入代碼字以提高精確度。
文檔編號G06K9/00GK1623166SQ02828599
公開日2005年6月1日 申請日期2002年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月20日
發(fā)明者姚維運, 蔣旭東, 林鈺詠, 卓佳安 申請人:新加坡南洋理工大學