包含控制點移動的指紋驗證方法

2023-05-13 11:45:51

專利名稱：包含控制點移動的指紋驗證方法
技術領域：
本發明通常涉及指紋驗證方法和系統。本發明具體地涉及進行指紋 驗證的系統，其實施一種包含在控制指紋圖像和用戶指紋圖像內移動控 制點的方法。
背景技術：
如本領域中所熟知的指紋系統採用用於將登記者和他們的指紋登記 到系統資料庫中的指紋登記模塊，和用於根據存儲在該系統資料庫中的 指紋對該系統的特定用戶的身份進行驗證的指故驗證模塊。當該用戶在 用戶驗證期間將他或她的手指放在指紋傳感器上的方式與該用戶在用戶 登記期間將他或她的手指放在指紋傳感器上的方式相同的時候，這些指 紋系統工作良好。相反地，如果該用戶在用戶驗證期間將他或她的手指 放在指紋傳感器上的方式與該用戶在用戶登記期間將他或她的手指放在 指紋傳感器上的方式並不相同，該指紋系統的性能顯著地降低。這一點對於測量壓力以區分指紋的脊和谷的壓力傳感器尤其明顯，諸如在2003 年6月17曰公布的標題為"Method and Apparatus for Pressure Sensing"的美國專利US6578436B1中所公開的該壓力傳感器，其全部 內容在此引作參考。 發明內容本發明提供一種全新並且獨特的基於距離量度的指紋驗證方法，其 前提是在控制指紋圖像和用戶指紋圖像內移動該控制點。本發明的一種形式是一種指紋驗證方法，包含檢測用戶指紋圖像 內和至少兩個控制指紋圖像內的至少一個控制點；將該用戶指紋圖像與 每一控制指紋圖像疊合，作為該用戶指紋圖像和/或一個或多個控制指紋 圖像內的一個或多個控制點移動的函數；以及將具有最短疊合距離的該 控制指紋圖像驗證作為識別的指紋圖像。本發明的第二種形式是一種指紋驗證系統，其採用用於檢測用戶 指紋圖像內和至少兩個控制指紋圖像內的至少一個控制點的裝置；用於 將該用戶指紋圖像與每一控制指紋圖像疊合，作為該用戶指紋圖像和/或 一個或多個控制指紋圖像內的一個或多個控制點移動的函數的裝置，以
及用於將具有最短疊合距離的該控制指紋圖像驗證作為識別的指紋圖像 的裝置。本發明的第三種形式是一種指紋驗證系統，其採用用於存儲多個控 制指紋圖像的資料庫。該系統進一步採用用於從該資料庫中檢索該控制 指紋圖像，從而使用用戶指紋圖像與該控制指紋圖像的其中之一進行驗 證的指紋驗證模塊。該指紋驗證模塊進一 步用於檢測用戶指紋圖像內和 至少兩個控制指紋內的至少一個控制點，以將該用戶指紋圖像與每一控 制指紋圖像疊合，作為該用戶指紋圖像和/或一個或多個控制指紋圖^^內 的一個或多個控制點移動的函數，以及用於將具有最短疊合距離的該控 制指紋圖像驗證作為識別的指紋圖像。該術語"模塊"在這裡定義為硬體和/或軟體的結構配置。


結合對附圖的閱讀，從下面對當前優選實施例的詳細描述可以進一 步清楚前面所述本發明的這些形式以及其它形式、特徵和優點。該詳細 描述和附圖對本發明僅僅只是說明，而不是對所附權利要求書所限定的 本發明的範圍及其等同物進行限制。圖l所述的流程圖表示根據本發明的指紋登記方法的一個實施例； 圖2所述的流程圖表示根據本發明的指紋驗證方法的一個實施例； 圖3所述為根據本發明的指紋登記系統的一個實施例，用於實施圖l中所述的該指紋登記方法；圖4所述為根據本發明，來自第一實施例的壓力傳感器的第一示範脈衝響應；圖5所述為根據本發明，來自第二實施例的壓力傳感器的第二示範 脈衝響應；圖6所述為根據本發明的指紋驗證系統的一個實施例，用於實施圖2 中所述的該指紋驗證方法；圖7所述的流程圖表示根據本發明的指紋疊合方法的一個實施例 圖8所述的流程圖表示根據本發明的指紋選擇方法的一個實施例；和圖9所述為根據本發明的指紋識別系統的一個實施例，用於分別實 施圖1和2中所述的該指紋登記方法和該指紋驗證方法。
具體實施例方式
圖1中所述的流程圖IO表示本發明的指紋登記方法。在流程圖10 的S12階段期間，獲取登記者的控制指紋圖像。實際上，為了獲取登記 者的該控制指紋圖像所採用的技術類型泉決於本發明的商業實施，因此 其並不受限制。在一個示範實施例中，採用具有傳感器陣列31的常規壓力傳感器30 (例如美國專利US6578436B1中所公開的壓力傳感器)來獲取該登記者 的常規壓力圖PM1，如圖3中示範所述，其是基於如圖4中示範所述的常 規脈沖響應，用於在通過數字"1"表示的脊R與通過數字"0"表示的 谷V之間進行區分。下文中通常採用如圖3中所述的指紋登記模塊(FEM) 40來從登記者的壓力圖PM1中獲得控制指紋圖像CFI。在第二個示範實施例中，採用壓力傳感器30來獲取登記者的壓力圖 PM2，如圖3中所述，其是基於如圖4中示範所述的脈衝響應，用於在通 過數字'T，表示的脊R的尖峰、通過數字"0.5"表示的脊R的非尖峰 與通過數字"0"表示的谷V之間進行區分。本領域的普通技術人員會意 識到對美國專利US6578436B1中所公開的該傳感器進行結構修改，其能 夠獲取壓力圖PM2等。下文中通常採用指紋登記模塊40來從登記者的壓 力圖PM2中獲得控制指紋圖像CFI。在第三示範實施例中，採用任何類型的數字輸入裝置來獲取預先產 生的壓力圖PM1或者預先產生的壓力圖PM2，諸如圖3中所述的盤驅動 32、讀卡器和掃描器。下文中通常採用指紋登記模塊40來從登記者的該 預先產生的壓力圖PM1或該預先產生的壓力圖PM2中獲得控制指紋圖像 CFI。在流程圖10的S14階段期間，存儲控制指紋圖像。實際上，為了存 儲該控制指紋圖像所採用的技術類型取決於本發明的商業實施，因此其 並不受限制。在一個示範實施例中，指紋登記模塊40負責將控制指紋圖 像CFI的文件存儲到資料庫50中，如圖3中示範所述，其中該文件包括 登記者的名字、 一個或多個構成控制指紋圖像CFI的常規模板、以及用 於包含該控制指紋圖像CFI的未來驗證所需要的任何其它信息。當完成S14階段時，流程圖10結束，並且對新登記重新執行該流程。 為了便於理解本發明的該指紋驗證方法，這裡接下來對圖2、和6-8的 描述是基於從三(3)個登記者獲取任何類型的三(3)個壓力圖，以及 存儲該三(3)個登記者的三(3)個控制指紋圖。然而，本領域的普通
技術人員會意識到將本發明應用於任何數目的登記者。另外，本領域的 普通技術人員會意識到，登記者的最大數目取決於用於存儲所有登記者 的控制指紋圖像的該資料庫或多個資料庫的大小。圖2中所述的流程圖20表示本發明的指紋驗證方法。在流程圖20 的S22階段期間，獲取用戶指紋圖像。實際上，為了獲取該用戶指紋圖 像所採用的技術類型取決於本發明的商業實施，因此其並不受限制。在一個示範實施例中，採用壓力傳感器30或數字輸入裝置32來獲 取壓力圖PM3或壓力圖PM4，並且通常採用如圖6中所述的指紋登記模 塊(FAM) 41來從壓力圖PM3或壓力圖PM4中獲得如圖6中所述的用戶 指紋圖像UFI。當從壓力圖PM3中獲得用戶指紋圖像UFI時，其構成為 黑和白指紋圖像。當從壓力圖PM4中獲得用戶指紋圖像UFI時，其構成為灰度級指紋圖像。在流程圖20的S24階段，常規地檢測該用戶指紋圖像和該控制指紋 圖像內的控制點(例如核心點、三角點、脊斷點、脊分叉點等)。實際 上，為了計算該圖像內的控制點所採用的技術類型取決於本發明的商業 實施，因此其並不受限制。在一個示範實施例中，採用如圖6中所述的指玟驗證模塊41來檢測 用戶指紋圖像UFI以及每一控制指紋圖像CFI內的控制點，如圖6中所 述。通過指紋驗證模塊41進行的這些控制點計算根據學術出版社，2000 年，圖l象處理手冊，A. Bovik(ed)，第821至835頁中Ani 1 K. Jain 和Sharath Pankanti發表的標題為"Fingerprint Matching and Classifications"的論文完成，其全部內容在此引作參考。在流程圖20的S26階段，常規地在圖像內移動所檢測到的該用戶指 紋圖像和/或該控制指紋圖像的控制點，以將該用戶指紋圖像與每一控制 指紋圖像疊合。實際上，為了在該圖像內移動控制點所採用的技術類型 取決於本發明的商業實施，因此其並不受限制。在一個示範實施例中， 指紋驗證模塊41實施如圖7中所述的表示指紋疊合方法的流程圖60。在流程圖60的S62階段，常規地將該用戶指紋圖像和控制指紋圖像 註冊到共同參考幀中，其包括基於旋轉、轉換和/或定標的調整。實際上， 為了註冊該圖像所採用的技術類型取決於本發明的商業實施，因此其並 不受限制。在一個示範實施例中，根據IEEE彙編(生物統計學專刊出版)， 第85巻，1365 — 1388頁，1997年9月，由AnilK. Jain ， L. Hong， Sharath Pankanti和R. Bolle發表的標題為"On-Line Identity-Authentication System Using Fingerprints"的論文，其全部內容 在此引作參考，採用如圖6中所述的指紋驗證模塊41來註冊該用戶措紋 圖像UFI和控制指紋圖像CFI。在流程圖60的S64階段期間，在該用戶指紋圖像和/或該控制指紋 圖像內移動所檢測到的該控制點，以將該用戶指紋圖像的脊疊合到該控 制指紋圖像的脊上，或者反之亦然。實際上，為了在該圖像內移動該控 制點以將該用戶指紋圖像的脊疊合到該控制指紋圖像的脊上或者反之亦 然所採用的技術類型取決於本發明的該商業實施，因此其並不受限制。在一個示範實施例中，如圖6中所述的指紋驗證模塊41在該用戶指 紋圖像UFI和/或該控制指紋圖像CFI內在預定的公差參數和/或濾波參 數範圍內移動該控制點，其中參數設計成便於合理地將該用戶指紋圖像 UFI的脊與該控制指紋圖像CFI的脊疊合，或者反之亦然。任何預定公 差參數和濾波參數的設計驅動都是根據本發明的該商業實施，因此其並 不受限制。在流程圖60的S66階段期間，計算疊合距離。實際上，為了計算該 疊合距離所採用的技術類型取決於本發明的該商業實施，因此其並不受 限制。在一個示範實施例中，採用如圖6中所述的指紋驗證模塊41，通 過對將該用戶指紋圖像UFI的脊疊合到該控制指紋圖像CFI的脊上或者 相反時所需要的在該用戶指紋圖像UFI和/或該控制指紋圖像CFI內移動控制點的數目進行計數，計算該疊合距離。在S66階段之後，流程圖60結束，並且其對於每一控制指紋圖像根 據流程圖60重複。當獲得所有需要的疊合控制指紋圖像(例如如圖6中 所述的三個轉換的控制指紋圖像)時，實施流程圖20的S28階段。再參照圖2，在S28階段期間，將具有最短疊合距離的控制指紋圖 像驗證作為控制指紋圖像。實際上，為了確定具有最短疊合距離的控制 指紋圖像所採用的技術類型取決於本發明的商業實施，因此其並不受限 制。在一個示範實施例中，指紋驗證模塊41實施如圖8中所述表示指紋 選擇方法的流程圖70。在流程圖70的S72階段期間，按照控制點移動步驟的數目常規地對 該疊合距離進行排序。實際上，為了按照控制點移動步驟的數目對疊合 距離進行排序所採用的技術類型取決於本發明
受限制。可以在靜態或動態濾波器內實施這種存儲，其並不受限制。在流程圖70的S74階段期間，從所排序的組中選擇具有最少控制點 移動步驟的疊合距離作為最短的一個。當完成S74階段時，流程圖70結 束。再參照圖2，當完成S28階段時，流程圖20結束，並且當需要驗證 新用戶時，重新實施該流禾呈。雖然這裡按照順序執行的階段描述了該流程圖10 (圖1)、流程圖 20 (圖2)、流程圖60 (圖7)和流程圖70 (圖8)的實施，但是實際 上階段的實施順序並不受限制。實際上，本領域的普通技術人員會意識到，根據實現本發明的系統 的具體實施，模塊40 (圖3 )和模塊41 (圖6 )的結構實施會有變化。 因此，用於結構性地實施模塊40和41的實際硬體平臺和軟體環境的變 化並不受限制。在一個示範實施例中，如圖9中所述本發明的指紋識別模塊(FIM) 80採用部分或全部包括模塊40和41的處理硬體的任何類型(例如數字 信號處理器)的常規處理器(pP) 81。指紋識別模塊80也採用任何類型 (例如硬體驅動等)的常規計算機可讀媒體82，用於存儲指紋登記程序 (FER) 83中按照常規或相反所編程的包括流程圖10 (圖1 )的計算機 指令、和用於存儲指紋驗證程序(FAR) 84中按照常規或相反所編程的包 括流程圖20 (圖2 )、流程圖60 (圖7 )和流程圖70 (圖8 )的計算機 指令。因此，可以操作處理器81來執行常規的作業系統，以控制程序83 和84的計算機指令的程序執行，並且在本地或通過網絡與壓力傳感器 30、盤驅動32和資料庫50進行交互。雖然當前優選這裡所公開的本發明的實施例，但是不脫離本發明的精神和範圍可以做出各種改變和修改。在所附的權利要求書中表示本發 明的範圍，並且這裡意欲包括落入其等同物的意義和範圍內的所有改變。
權利要求
1.一種根據多個控制指紋圖像(CFI)對用戶指紋圖像(UFI)進行驗證的指紋驗證方法(20)，包括(S24)檢測該用戶指紋圖像(UFI)內的至少一個控制點和每一控制指紋圖像(CFI)內的至少一個控制點；(S26)將該用戶指紋圖像(UFI)與每一控制指紋圖像(CFI)疊合，作為至少一個用戶指紋圖像(UFI)和一個或多個控制指紋圖像(CFI)內的一個或多個控制點移動的函數；以及(S28)將具有最短疊合距離的第一控制指紋圖像(CFI)驗證作為識別的指紋圖像(IFI)。
2. 權利要求l的指紋驗證方法(20)，進一步包括 (S22)從壓力圖(PM)中得到用戶指紋圖像(UFI)，其中該用戶指紋圖像(UFI)是黑白指紋圖像。
3. 權利要求l的指紋驗證方法(20)，進一步包括(S22)從壓力圖(PM)中得到用戶指紋圖像(UFI)，其中該用戶 指紋圖像(UFI )是灰度級指紋圖像。
4. 權利要求1的指紋驗證方法(20)，將用戶指紋圖像(UFI)與 每一控制指紋圖像(CFI)疊合作為控制點移動的函數包括(S64 )在至少一個用戶指紋圖像(UFI )和第一控制指紋圖像(CFI) 內移動所檢測到的控制點，以將該用戶指紋圖像(UFI)的第一組脊與該 第一控制指紋圖像(CFI)的第二組脊疊合。
5. 權利要求4的指紋驗證方法(20)，其中(S28)將用戶指紋圖 像(UFI )與具有最短疊合距離的控制指紋圖像(CFI )驗證作為識別的 指紋圖像(IFI)包括(S72)根據控制點移動步驟的數目排序一組疊合距離；和(S74 )選擇具有最少控制點移動步驟的疊合距離作為最短的疊合距離。
6. —種根據多個控制指紋圖像(CFI )對用戶指紋圖像(UFI )進行 驗證的指紋驗證系統(80)，包括(S24)用於檢測用戶指紋圖像(UFI)內的至少一個控制點和每一 控制指紋圖像(CFI)內的至少一個控制點的裝置；(S26)用於將該用戶指紋圖像(UFI )與每一控制指紋圖像(CFI ) 疊合作為至少一個用戶指紋圖像(UFI )和一個或多個控制指紋圖像 (CFI )內的一個或多個控制點移動的函數的裝置；以及(S28)用於將具有最短疊合距離的第一控制指紋圖像(CFI)驗證 作為識別的指紋圖像(IFI)的裝置。
7. 權利要求6的指紋驗證系統(80)，進一步包括(S22)用於從壓力圖(PM)中得到用戶指紋圖像(UFI)的裝置， 其中該用戶指紋圖像(UFI)是黑白指紋圖像。
8. 權利要求6的指紋驗證系統(80)，進一步包括(S22)用於從壓力圖(PM)中得到用戶指紋圖像(UFI)的裝置， 其中該用戶指紋圖像(UFI )是灰度級指紋圖像。
9. 一種指紋驗證系統，包括用於存儲多個控制指紋圖像(CFI)的資料庫(50);和用於從該資料庫(50)中檢索至少兩個控制指紋圖像(CFI )，從而 對其中一個控制指紋圖像(CFI)與用戶指紋圖像(UFI)進行驗證的指 紋驗證模塊(41);其中該指紋驗證模塊(41)進一步用於檢測用戶指紋圖像(UFI)內 的至少一個控制點和每一控制指紋圖l象(CFI)內的至少一個控制點；其中該指紋驗證模塊(41)進一步用於將該用戶指紋圖像(UFI)與 每一控制指紋圖像(CFI)疊合作為至少一個用戶指紋圖像(UFI)以及 一個或多個控制指紋圖像(CFI )內的一個或多個控制點移動的函數；和其中該指紋驗證模塊(41)進一步用於將具有最短疊合距離的控制 指紋圖像(CFI)驗證作為識別的指紋圖像(IFI)。
10. 權利要求9的指紋驗證系統，其中指紋驗證模塊(41)進一步 用於從壓力圖(PM)中得到用戶指紋圖像(UFI )，該用戶指紋圖像(UFI ) 是黑白指紋圖像。
11. 權利要求9的指紋驗證系統，其中指紋驗證模塊(41)進一步 用於從壓力圖(PM)中得到用戶指紋圖像(UFI )，該用戶指紋圖像(UFI )是灰度級指紋圖像。
12. 權利要求9的指紋驗證系統，其中在將用戶指紋圖像(UFI)與 每一控制指紋圖像(CFI)疊合作為至少一個用戶指紋圖像(UFI)和一 個或多個控制指紋圖像(CFI)內的一個或多個控制點移動的函數期間， 該指紋驗證模塊(41)進一步用於在至少一個用戶指紋圖像(UFI)和第 一控制指紋圖像(CFI)內移動一個或者多個控制點，以將該用戶指紋圖 像(UFI)的笫一組脊與該第一控制指紋圖《象(CFI)的第二組脊疊合。
13.權利要求9的指故驗證系統，其中在將具有最短疊合距離的控 制指紋圖像(CFI )驗證作為識別的指紋圖像(IFI )的期間，該指紋驗 證模塊(41 )進一步用於根據控制點移動步驟的數目排序一組疊合距離， 選擇具有最少控制點移動步驟的疊合距離作為最短的疊合距離。
全文摘要
一種實施根據多個控制指紋圖像(CFI)對用戶指紋圖像(UFI)進行驗證的指紋驗證方法的指紋系統(80)。該方法包括(S24)檢測用戶指紋圖像(UFI)內的至少一個控制點和每一控制指紋圖像(CFI)內的至少一個控制點；(S26)將用戶指紋圖像(UFI)與每一控制指紋圖像(CFI)疊合作為至少一個用戶指紋圖像(UFI)和一個或多個控制指紋圖像(CFI)內的一個或多個控制點移動的函數；和(S28)將具有最短疊合距離的控制指紋圖像(CFI)驗證作為識別的指紋圖像(IFI)。
文檔編號G06K9/00GK101120360SQ200580008465
公開日2008年2月6日 申請日期2005年3月14日 優先權日2004年3月16日
發明者S·V·R·古塔 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司