CN100447809C - 用具有小感应面积的指纹传感器来合成节点模板和增加指纹匹配的可靠性的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种将第一节点模板和第二节点模板合成一个节点模板的方法，其中第一节点模板和第二节点模板至少部分彼此重叠，该方法的实现通过：从第一节点模板的多个指纹节点中选择一个节点，从第二节点模板的多个指纹节点中选择一个节点，将第一节点模板上的所述节点与第二节点模板上的所述节点相匹配，该匹配的实现通过：定义第一节点模板的所述节点周围的一个图像区域并且定义第二节点模板的所述节点周围的一个图像区域来定义节点模板周围的一个图像区域，根据第一节点模板的所述节点周围的图像区域中的多个图像象素确定图像象素值，根据第二节点模板的所述节点周围的图像区域中相对应的多个图像象素确定图像象素值，利用一个相关函数，将第一节点模板的所述节点周围的图像象素的图像象素值与第二节点模板的所述节点周围的相对应的图像象素的图像象素值进行比较，如果比较结果满足指定的标准，则确定第一节点模板中的所述节点与第二节点模板中的所述节点匹配为节点对，对所有的节点模板重复上述的所有步骤，并且采用当至少有一个匹配的节点时所确定的一个变换函数，将第一节点模板的坐标变换到第二节点模板上，由此形成一个合成的节点模板并且在匹配中引入代码字以提高精确度。

Description

用具有小感应面积的指纹传感器来合成节点模板和增加指纹匹配的可靠性的方法和装置

背景技术

本发明涉及一种合成节点(minutia)模板和增加指纹匹配的可靠性的方法、装置、计算机可读介质及计算机程序，尤其是利用具有小感应面积的指纹传感器所得到的指纹图像实现所述的合成和增加。

“指纹”这个词在此处用于代表一个指纹或类似的图案或图形。更特别地，指纹可以是一个真正的手指，一个手掌印，一个脚趾印，一个足底印和一个由条纹组成的有条纹图案。指纹也可以是一个由专家绘制的图形，该图形用来表示例如，一个在犯罪现场留下的模糊的指纹。

一个需要利用指纹验证或识别系统来鉴定他的身份的人需要向该系统登记他的指纹。在登记阶段，用户的指纹图像由指纹传感器得到，并且指纹图像的特有特性被提取并被存储在该系统的存储介质中。这些指纹图像的特有特性随后被用于与验证阶段呈现在指纹传感器的一个指纹图像的特有特性进行匹配。

从指纹传感器得到的一个指纹图像被称作指纹模板，并且从指纹模板提取的特有特性被称作节点模板。在指纹验证/识别系统中的登记阶段所收集的一个节点模板被称作登记的节点模板。

确定节点模板的方法在文献[1]和[2]中被披露。这两种方法的基本思想是要确定存在于指纹模板中的所有节点。根据这些已确定的节点，所需要的参数随之被确定。

对两个指纹模板的节点模板进行匹配的匹配技术在文献[3]，[4]，[5]和[6]中被披露。

已知的光学指纹传感器通常有一个大约25.4毫米×25.4毫米的成像区域，当手指被压在光学指纹传感器的成像区域时，这个成像区域通常足以覆盖手指的整个表面。

然而，一种典型的固体指纹传感器，如Veridicom公司的FPS 110传感器或Infineon公司的FingerTip^TM传感器分别有一个15毫米×15毫米和11.1毫米×14.3毫米的感应区域，以确保传感器的成本低得可以接受。因此，具有这样一个小感应面积，通常不可能用一次检测迭代，即用一个指纹图像检测整个指纹，因为当手指被压在这样的指纹传感器上时，感应区域不足以覆盖手指的整个表面。

文献[7]中披露的方法因而通过提供从具有小感应面积的指纹传感器得到的多个部分节点模板来确定一个完全节点模板的方法解决了采用小指纹传感器的问题。一个部分节点模板被选择作为在登记阶段中从同一手指的指纹图像的不同部分中得到的多个部分节点模板的参考节点模板。与参考节点模板有一个重叠区域的第一部分节点模板被选择并且在这两个模板之间的如文献[6]所公开的匹配处理被执行以查找相应的节点对。根据该节点对，一个变换函数被确定，并且利用该变换函数，第一部分节点模板通过对准到参考节点模板上而与参考节点模板结合起来。因此，一个新的参考节点模板被形成。这个过程一直重复直到所有的部分节点模板都与参考节点模板结合起来，从而形成一个表示用户的完全指纹模板的完全节点模板。

在参考节点模板和将被对准的节点模板之间的相应的节点对的数目等于或大于一个预先确定的数，特别地，等于3。否则，精确度可能不高。然而利用具有小感应面积的指纹传感器，这个预先确定的相应的节点对的数目也许不容易获得。

一个用于指纹识别和检索的编码方案在文献[8]中被披露，它提供了对存在于指纹模板的节点模板中的节点的附加信息。然而，该附加信息仅仅用于两个指纹模板间的比较。该编码方案没有覆盖关于一个大的完全指纹的部分指纹比较的情况。

在文献[9][10]和[11]中，一个指纹验证/识别系统的安全级别通过结合对其它身体部位或其它手指的指纹的识别或验证而被提高。然而，不同身体部位的输入或手指的输入对其它用户是可见的。因此，其它身体部位或指纹所出现的顺序是不保密的。

在文献[12]中，描述了一种通过检查用户的按键特性来确定一个系统用户是否为一个授权的用户的方法和设备。注意该对按键顺序编码的方法不适用于指纹验证/识别系统。

在文献[13]中描述了用一个根据用户的身体部位而经常变化的关键码的方法。该发明用时间戳来编码被传送的生物学数据来提高传送安全性。然而，该方法是用来提供一种安全的数据传送而不是一种安全的指纹匹配。

在文献[14]中，描述了一种将生物和/或非生物特性结合并且合成起来从而提高匹配精确度的方法。尤其是在一个谈话者验证系统中，话语和相应嘴唇形状被系统采样。为使鉴别成功，话语和嘴唇形状必须与存储的话语和相应的嘴唇形状相匹配。然而，该发明没有描述在这样的合成系统中能够怎样利用指纹。

在文献[15]中，描述了一种匹配两种图像的方法。所述的匹配是采用相关性的一种通用的两幅图像匹配技术，并没有建设用于两个指纹模板的对准的两个节点的匹配。

因此，需要一种利用从具有小感应面积的指纹传感器得到的多个部分指纹模板的信息来解决上述问题和增加指纹验证/识别系统的安全性的方法。

发明内容

因此，本发明的一个目的是解决上述问题中至少一个问题，并且利用从具有小感应面积的指纹传感器得到的指纹图像来增加指纹验证/识别系统的可靠性。

一种从多个部分指纹模板中合成一个节点模板的方法，尤其是利用从具有小感应面积的指纹传感器中得到的多个部分指纹模板合成一个节点模板的方法被提出。

部分指纹模板指的是覆盖一个手指整个指纹的一部分所形成的指纹图像，例如从具有小感应面积的指纹传感器得到的指纹模板。部分节点模板指的是从一个部分指纹模板中提取的节点模板。

依照本发明，第一节点模板上的一个节点和第二节点模板上的一个节点被选择。该第一节点模板的节点周围的图像区域与该第二节点模板的节点周围的图像区域进行比较。这两个图像区域的图像象素的图像象素值通过采用一个相关函数进行计算和比较。

在本发明的最佳实施例中，一个误差函数被用作相关函数来确定两个节点的相关性：

$E(m1,m2)=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\left|\right|I_1^{m1}(i,j)-I_2^{m2}\left(f(i,j)\right)\left|\right|,(i,j)\∈S$

其中

m1是由图像区域S包围的第一节点，

m2是由图像区域S包围的第二节点，

I₁ ^m1(i，j)是第一指纹图像的m1周围的图像区域S中坐标(i，j)的图像象素值，

I₂ ^m2(i，j)是第二指纹图像的m2周围的图像区域S中坐标(i，j)的图像象素值，

S是定义一个节点周围区域的坐标(i，j)集，最好为一个圆形区域，并且

f(.)是I₁ ^m1(i，j)和I₂ ^m2(i，j)之间的关于位置、方向和形变的变换函数。

当E(m1，m2)低于某个预定的阈值时，两个节点m1和m2被看作是匹配的，并且被称作是一个匹配的节点对。

上述过程重复进行，以便从第一节点模板和第二节点模板中的所有可能的节点对的组合中查出所有匹配的节点对。

上述搜索过程只是在节点周围的一个小的预定的图像区域中搜索，而不是在整个指纹模板中搜索。这个预定的图像区域最好是一个以该节点为圆心、以几个象素长为半径的圆形区域。因此，搜索过程的计算量小，从而导致一种对多个匹配的节点对进行搜索的快速的手段。

对于线性变换的情况，变换函数f(.)可通过一个线性变换矩阵来表示：

X1＝T.X2

其中T是线性变换矩阵，且

X1是X2的变换坐标列向量，

X2是m2的坐标列向量。

上式中的变换矩阵T能被分解为一个旋转矩阵R和一个位移向量d，

$\underset{\‾}{R}=\left[\begin{array}{cc}\cos \left(\mathrm{\θ}\right)& -\sin \left(\mathrm{\θ}\right)\\ \sin \left(\mathrm{\θ}\right)& \cos \left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]$

$\underset{\‾}{d}=\begin{array}{}\left[\begin{array}{c}\mathrm{dx}\\ \mathrm{dy}\end{array}\right]\end{array}$

其中，

θ表示旋转角，且

dx和dy是在x和y方向上的位移。

因此，用于对准的变换可被写为：

X1＝R.X2+d

然后，与从第一节点模板和第二节点模板中得到的一个匹配的节点对相关的变换函数f(.)被用于将第二节点模板对准到第一节点模板上，由此形成一个合成的节点模板。

值得注意的是，依照本发明的方法，一个第三节点模板可被对准到所述合成的节点模板上而形成一个新的合成的节点模板。新节点模板的合成重复进行，直到所有的从指纹传感器得到的部分节点模板都被用于形成一个完全的合成的节点模板。

上述实施例可以被结合到现存的指纹验证/识别系统的登记阶段中，以增加来自采用具有小感应面积的指纹传感器的多个部分节点模板的节点的合成的可靠性。在本发明的实施例中，从同一用户的多个部分节点模板中选取第一节点模板，最好使用文献[6]中披露的匹配方法来与第二节点模板进行匹配，其中第二节点模板最好与第一节点模板有一个相交的区域。一个显示两个模板的所有匹配的节点对的列表被产生。如果匹配的节点对的数目大于一个预先确定的值，则最好是利用文献[7]中披露的方法，将第二节点模板对准到第一节点模板上，因此形成一个新的合成的节点模板。

如果匹配的节点对的数目小于预先确定的值，则本发明的节点模板合成方法被用于搜索过程，以搜索在上述的匹配过程中没有被查到的任何匹配的节点对。

如果在搜索过程中查到至少一个新的节点对，且匹配的节点对的总数超过了预先确定的值，则最好是利用文献[7]中披露的方法，将第二节点模板对准到第一节点模板上。

如果至少有一个匹配的节点对被查到，但是匹配的节点对的总数低于预先确定的值，则本发明搜索过程中确定的变换函数被用来将第二节点模板对准到第一节点模板上。

当上述的匹配过程和搜索过程中未发现匹配的节点对时，则假定在两个节点模板之间没有相交的区域，并且因此不执行这两个节点模板的对准。

当第二节点模板被对准到第一节点模板上时，一个新的合成节点模板被形成。整个合成过程重复进行，以对准第三节点模板到该合成的节点模板上，从而合成一个新的节点模板。

当所有的节点模板被合成为单一的合成的节点模板时，一个完全的节点模板被形成。这个完全的节点模板存储在系统的存储介质中，且用于合成过程的所有节点模板都被丢弃掉。所存储的完全的节点模板被称作是登记的完全的节点模板，并且被用在对一个用户进行验证的验证阶段。

在采用具有小感应面积的指纹传感器的指纹验证/识别系统的节点模板合成过程中，其中结合了本发明的节点模板合成方法，为了从两个模板形成一个合成的节点模板，最小值是仅需要两个节点模板之间的一个匹配的节点。

在验证阶段，从具有小感应面积的指纹传感器得到的一个部分节点模板用来匹配登记的完全的节点模板。在验证阶段由用户输入的用于验证的指纹图像的部分节点模板被称作是搜索部分节点模板。通常在搜索部分节点模板的节点数目和登记的完全节点模板的节点数目之间有一个显著的区别，且如果两个模板的节点对相匹配，则在两个模板的相交区域内与匹配的节点对相应的一个匹配分数也许不能精确地表明。因此，通过加权平均的匹配分数标准化可用下面的公式实现：

${\mathrm{ms}}_{\mathrm{norm}}=\frac{\mathrm{ms}}{\sqrt{\frac{{\left(n1\right)}^2+{\left(n2\right)}^2+(n1*n2)}{3}}}$

其中

ms是匹配分数，

n1是搜索部分指纹模板的感兴趣面积的节点数，

n2是所登记的指纹模板区域的感兴趣面积的节点数，所登记的指纹模板区域的感兴趣面积与搜索部分指纹模板的感兴趣面积相交。

一个指纹模板的感兴趣面积(AOI)被定义为该模板的非空图像面积。AOI可以用一个连续的边界或连接的线段来表示，并且根据文献[7]中披露的方法被确定。

指纹验证/识别系统的可靠性可以通过结合一个指纹代码字系统而得到增强。

已登记的完全节点模板的空间信息参照指纹模板的AOI的形心(centroid)位置被分割成不同的部分，且每个被分割的部分被分配一个位置代码。这个分配的代码可以是数字代码或者字母代码。由位置代码的组合构成的位置代码字被用户在登记阶段预先登记，且该用户在验证时通过将他的指纹的不同部分以对应于预先登记的位置代码字的顺序呈现在传感器上来输入预先登记的位置代码字。

需要注意的是，根据本发明的指纹代码字系统与个人识别号码(PIN)系统截然不同。指纹代码字系统利用一个指纹的不同部分输入一个代码字，而在PIN系统中的代码字利用辅助键盘输入。

为了确定输入的搜索部分指纹模板的搜索部分节点模板的位置，搜索部分节点模板的形心位置被计算，并且在完全节点模板上的搜索部分节点模板的形心的相应位置根据文献[6]中所披露的匹配方法而确定的变换函数被确定。

一个节点模板的形心位置用下面的公式计算出：

$\mathrm{Cx}=\frac{\mathrm{My}}{A}$

$\mathrm{Cy}=\frac{\mathrm{Mx}}{A}$

其中

My是指纹模板的AOI关于y轴的矩(moment)，

Mx是指纹模板的AOI关于x轴的矩，且

A是该指纹模板的AOI的面积。

随着将指纹代码字系统结合到指纹验证/识别系统中，用户不仅需要用他的搜索部分指纹模板的搜索部分节点模板匹配用于验证的存储在指纹验证/识别系统的存储介质中的已登记的完全节点模板，而且要确保他以与预先登记的位置代码字相对应的特定顺序将他的指纹上的正确部分呈现在指纹传感器上。

在本发明的另一个实施例中，手指呈现在传感器上的一个特定持续时间被结合到指纹验证/识别系统的验证阶段以增加系统的可靠性。一个预先确定的持续时间，或者一个基于时间的代码被分配给每个位置代码。为了成功的鉴别，用户需要通过将他的手指呈现在指纹传感器上一预先确定的持续时间来输入对应于位置代码字的基于时间的代码字。

在本发明的另一实施例中，结合了与特定的天和/或这天中的特定时间相对应的唯一位置代码字。用户不仅需要使他的指纹模板的搜索部分节点模板匹配已登记的完全节点模板，而且需要输入用于特定的时间和天的采用指纹代码字系统的唯一位置代码字。

在本发明的另一个实施例中，在登记阶段，利用了所登记的部分指纹模板的一个预先登记的方向角，由此用户不仅需要在验证阶段使他的指纹模板的搜索部分节点模板匹配登记的完全节点模板，而且呈现他的指纹在传感器上，以使得搜索部分指纹模板的方向角在登记的部分指纹模板的方向角的一个预定角度范围内。

在本发明的另一个实施例中，用户需要多次将他的指纹呈现在传感器上，以使得通过指纹传感器获得多个搜索部分节点模板以形成一个搜索完全节点模板。为了验证，该搜索完全节点模板被用于匹配完全登记节点模板。

附图说明

图1示出了一个指纹验证/识别系统。

图2示出了来自两个部分指纹模板的一个匹配的节点对周围的两个图像块。

图3示出了根据本发明从两个节点模板合成一个节点模板的流程图。

图4示出了一个将4个部分指纹模板用于模板合成以形成一个完全节点模板的例子。

图5a示出了一个搜索部分指纹模板和所发现的节点模板。

图5b示出了一个具有感兴趣面积和所发现的节点模板的一个完全模板。

图5c示出了节点位置和部分指纹模板的AOI，该部分指纹模板被对准到完全指纹模板的AOI上。

图6a示出了如何将完全节点模板的空间信息分割成不同面积的一个例子，其中每个面积都被分配了一个数字代码。

图6b示出了如何将一个完全节点模板的空间信息分割成不同面积的另一个例子，其中每个面积都被分配了一个数字代码。

图6c示出了如何将一个完全节点模板的空间信息分割成不同面积的一个例子，其中每个面积都被分配了一个字母代码。

图6d示出了如何将一个完全节点模板的空间信息分割成不同面积的另一个例子，其中每个面积都被分配了一个字母代码。

图7示出了根据x和y轴定义的区域R。

图8示出了一个相关表的例子，该相关表给出了对于一星期中的特定的一天和一天中的一个时间区段的PIN。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的优选实施例。

图1概括示出了一种指纹验证/识别系统，包括：

指纹传感器102，

中央处理单元(CPU)103，

缓冲器104，

存储有指纹模板的存储介质105，

比较器106，

反馈单元107，以及

存取控制单元108。

手指101的指纹模板通过指纹传感器102被获取，并且被存储在缓冲器104中。在节点模板的合成过程中，与同一手指101的不同部分相对应的多个指纹模板被获取，且其相应的节点模板被CPU103提取。多个节点模板被合成为一个完全节点模板，然后合成的完全节点模板被存储到该指纹系统的存储介质105中。这个指纹系统然后被用于验证阶段的对用户的验证。在比较单元106中将一个搜索部分节点模板与完全的登记的节点模板进行匹配，并且比较单元106中的匹配结果被馈送到反馈单元107。反馈单元107检查来自比较单元106的输出。如果比较单元106的输出表明用户的指纹模板与已登记的模板相匹配，则一个信号被发送到存取控制单元108以允许访问由指纹验证/识别系统控制的装置或系统。否则，不准许对装置或系统的访问。

根据本发明，来自第一指纹模板的节点模板中的一个节点和来自第二指纹模板的节点模板中的一个节点被选择，其中利用下面将要详细讲述的对准方法，第一指纹模板和第二指纹模板的所述节点模板形成一个合成的节点模板。

图2示出用于形成合成的节点模板的第一指纹模板201和第二指纹模板202。与两个指纹模板201，202中的节点相对应的图像区域也在图2中示出。图像区域203，204分别与第一指纹模板201和第二指纹模板202中的节点m1 205和m2 206相对应。

图像象素值用I^m(i，j)表示并且坐标(i，j)处于节点m周围的区域S中。在图2中，区域S与第一指纹模板201的节点m1 205周围和第二指纹模板202的节点模板m2 206周围的图像区域203，204相对应，其中m1 205和m2 206被看作是潜在的匹配的节点对。

根据本发明的该优选实施例，在节点周围的一个圆形图像区域被用来容易地旋转。这两个图像区域中的图像象素之间的相关性通过用一个相关函数比较在两个预先定义的圆形图像区域内的每个图像象素的图像象素值来获得。当从属于第一和第二节点模板的节点的两个图像区域上的相关函数得到的结果满足规定的标准时，这两个节点被看作是一个匹配的节点对。

一个误差函数被用作该相关函数，以便基于节点对周围的图像象素的图像象素值来确定节点对的相关性：

$E(m1,m2)=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\left|\right|I_1^{m1}(i,j)-I_2^{m2}(i,j)\left|\right|,(i,j)\∈S---\left(1\right)$

其中

||·||表示绝对距离。

为了适合由于附加的变换，例如旋转，平移和形变所引起的指纹图像201，202的任何的未对准，将用到下面的公式：

$E(m1,m2)=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\left|\right|I_1^{m1}(i,j)-I_2^{m2}\left(f(i,j)\right)\left|\right|,(i,j)\∈S---\left(2\right)$

其中

f(.)是I₁ ^m1(i，j)和I₂ ^m2(i，j)之间的与位置，方向和形变有关的一个变换函数。

当E(m1，m2)小于某个规定的阈值时，两个节点m1，m2被看作是一个匹配的节点对。

上述过程对来自第一和第二节点模板的所有可能节点对的组合重复进行，以便查到所有的匹配的节点对。然后产生一个所有匹配的节点对的列表。

在本发明的优选实施例中，下面的线性变换矩阵被用作变换函数f(.)：

X1＝T.X2    (3)

其中T是线性变换矩阵，且

X1是X2的所变换的坐标列向量。

X2是m2的坐标列向量。

在本发明的另一个优选的实施例中，等式(3)中的变换矩阵T被分解为一个旋转矩阵R和一个位移向量d：

$\underset{\‾}{R}=\left[\begin{array}{cc}\cos \left(\mathrm{\θ}\right)& -\sin \left(\mathrm{\θ}\right)\\ \sin \left(\mathrm{\θ}\right)& \cos \left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]---\left(4\right)$

$\underset{\‾}{d}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{dx}\\ \mathrm{dy}\end{array}\right]---\left(5\right)$

其中

θ表示旋转角，且

dx和dy是在x和y方向上的位移。

因此，用于对准的变换可以写为：

X1＝R.X2+d    (6)

对所有的θ，dx和dy的值的组合，都需要进行误差函数(2)的计算，或者直到等式(2)的结果小于一个预先确定的阈值从而表明一个匹配的节点对时为止。

在第一节点模板201和第二节点模板202之间的绝对方向差假定小于30度。为了避免大量的计算，只对搜索过程中的在节点周围的的一小片预定图像区域内的dx和dy的值进行计算，并且θ值以5度的步长被执行。该预定的图像区域最好是一个圆形区域，其以节点为中心，半径为几个象素长。

依据一个匹配的节点对所确定的变换函数f(.)被用来将第一节点模板对准到第二节点模板，从而形成一个合成的节点模板。

在形成合成的节点模板后，根据本发明的整个合成过程对所有的部分节点模板重复进行，直到合成一个完全节点模板。

根据本发明的节点模板合成的方法可以被结合到一个现有的指纹验证/识别系统中，以增加根据从具有小感应面积的指纹传感器得到的多个部分节点模板的节点模板合成的可靠性。

图3示出了在登记阶段，指纹验证/识别系统对从具有小感应面积的指纹传感器上得到的第一和第二节点模板合成一个节点模板的流程图，其中结合了本发明的节点模板合成。

在节点模板合成前，来自一个用户的多个部分指纹模板被得到。图4示出了来自用户的四个部分指纹模板，这四个部分指纹模板用来形成一个完全节点模板。优选地利用文献[1]中披露的方法，一个相应的节点模板从所得到的每个部分指纹模板中被提取。

在合成过程的第一步骤中，第一节点模板301从第一部分指纹模板获得，该第一部分指纹模板最好被选择为覆盖用户指纹的中心的一部分。从第二指纹模板获得第二节点模板302，该第二指纹模板最好被选择为具有覆盖第一节点模板301的面积的区域。

第二节点模板302与第一节点模板301在匹配单元303中被匹配以确定至少一个匹配的节点对。匹配可以用文献[3]，[4]，[5]或[6]中披露的方法实现。在本发明的该优选实施例中，匹配用文献[6]中披露的方法实现。

在下一步骤(步骤304)中，从匹配单元303寻找到的第一节点模板301和第二节点模板302之间的匹配的节点对的数目与预先确定的值进行比较。如果匹配的节点对的数目小于预先确定的值，则根据本发明的搜索过程，搜索单元305从第一节点模板301和第二节点模板302中搜索至少一个匹配的节点对，所述至少一个匹配的节点对没有在匹配单元303的匹配过程中被确定。在该优选实施例中，所述预先确定的值被选择为3。

如文献[6]中披露的一样，一个匹配的或相应的节点对的含义是两个节点有一个大于指定值的匹配分数，或是由文献[2]中所定义的误差函数所确定的值小于该指定的值，从而表明两个节点的高度相似性。

在搜索单元305中的根据本发明的搜索过程完成后，在匹配单元303和搜索单元305中确定的匹配的节点对的总数与一个预先确定的值相比较(步骤306)。如果匹配的节点对的总数至少是一个但是小于预先确定的值，则通过在第一形成单元307中将第二节点模板302对准到第一节点模板301上，在搜索单元305中确定的变换函数被用于合成一个新的节点模板。

如果匹配的节点的总数大于预先确定的值，则利用文献[7]中披露的方法，在第二形成单元308中，一个新的节点模板被合成。

如果在匹配单元303和搜索单元305中，第一节点模板301和第二节点模板302之间没有找到匹配的节点对，则这两个模板被看作是不匹配的，也就不执行新的节点模板的合成。

上述合成过程重复进行，以便作为第一和第二节点模板的合成结果的所述合成的指纹节点模板与来自用户的第三节点模板合成一个新的节点模板。该过程被重复直到所有自用户获取的节点模板都被合成为一个完全节点模板时为止。该完全节点模板被称作是登记的完全节点模板，用于在验证用户的验证阶段与一个搜索指纹模板相比较。

在验证阶段，从具有小感应面积的传感器得到的部分指纹模板的一个部分节点模板匹配存储在指纹验证/识别系统的存储介质中的一个登记的完全节点模板。在验证阶段由传感器得到的节点模板被称作是搜索节点模板。该匹配根据文献[6]中所披露的方法进行，并且在搜索部分节点模板和登记的完全节点模板之间所确定的匹配度或匹配分数高于文献[6]中所披露的预定值的节点对被看作是匹配的。然而，包含在搜索部分节点模板中的指纹节点的数目常常大大小于包含在登记的完全节点模板中的节点的数目。因此，两个模板中的相交区域内的节点对的匹配分数也许不能精确表明两个模板之间的节点对的匹配是否能够被发现。因此，从两个模板的相交区域内所获得的匹配分数的标准化被采用。

匹配分数的标准化通过利用下面的公式采用加权平均来实现：

${\mathrm{ms}}_{\mathrm{norm}}=\frac{\mathrm{ms}}{\sqrt{\frac{{\left(n1\right)}^2+{\left(n2\right)}^2+(n1*n2)}{3}}}---\left(7\right)$

其中ms是匹配分数或匹配度，

n1是搜索部分指纹模板的感兴趣面积中的节点数，

n2是登记的完全指纹模板区域的感兴趣面积中的节点数，登记的完全指纹模板区域的感兴趣面积与搜索部分指纹模板的感兴趣面积相交叉。

一个指纹模板的感兴趣面积(AOI)通过一个覆盖模板的非空图像面积的连续的边界或是连接线段来表示。在本发明的该优选实施例中，模板的AOI用连接线段来表示，且根据文献[7]中披露的方法来定义。

图5a中的搜索部分指纹模板501利用文献[7]中所披露的变换函数对准到图5b中的一个登记的完全指纹模板502中的AOI上。属于搜索部分指纹模板501和登记的完全指纹模板502的AOI的相交面积503在图5c中示出。

在本发明的另一个优选实施例中，n1的值必须超过一个预先确定的阈值，以防当匹配信息不够时匹配分数的标准化为一个高的值。

采用具有小感应面积的指纹传感器的指纹验证/识别系统的可靠性通过结合一个指纹代码字系统而能够被增加。根据本发明，登记的完全节点模板的空间信息被分割成不同的部分，并且该登记的完全指纹节点模板的每个分割出的部分被分配一个数字或字母位置代码。分割登记的完全节点模板的空间信息的几个例子示于图6a，图6b，图6c和图6d。通过呈现与分配给登记的完全节点模板的所分割部分的位置代码相对应的指纹的部分，由数字和/或字母位置代码构成的位置代码字能够被输入到指纹验证/识别系统中。

参照图7，一个AOI的形心，正如区域R701所代表的一样，根据文献[16]中披露的数学方法用下面的公式计算：

$\mathrm{Cx}=\frac{\mathrm{My}}{A}---\left(8\right)$

$\mathrm{Cy}=\frac{\mathrm{Mx}}{A}---\left(9\right)$

其中My是区域R701关于y轴702的矩，

Mx是区域R701关于x轴703的矩，

A是区域R701的面积，且

所示的R701被定义在x轴702上x＝a708，x＝b709和y轴703上y＝c710，y＝d711的区域内。

区域R701关于x轴和y轴702，703的矩利用下面的公式计算：

$\mathrm{Mx}={\∫}_c^{d}y\·h\left(y0\right)\mathrm{dy}---\left(10\right)$

$\mathrm{My}={\∫}_a^{b}x\·v\left(x0\right)\mathrm{dx}---\left(11\right)$

其中

v(x0)704是在区域R701内x＝x0 706时沿着y轴703的一个线段，

h(y0)705是在区域R701内y＝y0 707时沿着x轴702的一个线段。

根据本发明的该优选实施例，形心的坐标用下面的公式近似得出：

$\mathrm{Cx}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}V{x}_i---\left(12\right)$

$\mathrm{Cy}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}V{y}_i---\left(13\right)$

其中

(Vxi，Vyi)，i＝1，2，…，N表示定义区域R701的顶点。

根据本发明，指纹模板的AOI的形心位置用等式(12)和(13)计算以确定在验证阶段由用户的指纹输入的位置代码字。搜索部分指纹模板的AOI的形心位置的坐标被计算出，且根据文献[7]中所披露的方法，在登记的完全节点模板上的搜索指纹模板的AOI的形心位置的相应的坐标利用变换函数被确定。这样，与搜索部分节点模板相对应的登记的完全节点模板的被分割的部分能够被确定，并且分配给登记的完全节点模板的那个部分的位置代码被认为已输入。

需要注意的是，根据本发明的指纹代码字系统与个人识别号码(PIN)系统截然不同。指纹代码字系统利用一个指纹的不同部分输入代码字，而在PIN系统中的代码字利用辅助键盘输入。

采用结合依照本发明的指纹代码字系统，在验证过程中，不但用户的同一手指的指纹的至少一部分需要与登记的完全节点模板相匹配，而且他的手指与登记的位置代码字相对应的部分需要呈现在传感器上，目的是为了整个鉴定过程成功进行。

例如，在登记阶段，用户预先登记了一个根据图6b所示的位置代码字‘13’。在验证阶段，用户的指纹需要两次呈现在指纹传感器上。两次的指纹模板的搜索部分节点模板都必须与登记的用户登记的完全节点模板相匹配。除此之外，第一搜索节点模板的形心位置必须与被分配的位置代码为‘1’的登记的完全节点模板的那个部分中的顶部中央位置相对应。同样地，第二搜索部分节点模板的形心位置也必须与被分配的位置代码为‘3’的同一登记的完全节点模板的那个部分中的底部中央位置相对应。只有当上述的所有条件满足时，用户身份鉴定才成功。

在本发明的另一个实施例中，多个设备由指纹验证/识别系统控制，并且每个设备被分配一个特定的位置代码字。利用本发明的指纹代码字系统，多个设备通过输入该设备的预先分配的位置代码字被激活。例如代码字‘11’被分配为进入一个特殊的建筑物，‘22’被分配为关闭一个装置的电源，或者‘99’被分配为激活一个警报。在一个表面上正常的验证过程中，用户能够通过将他的与位置代码字为‘99’相对应的指纹呈现在传感器上以激活警报。

在本发明的另一实施例中，在验证阶段，手指呈现在指纹传感器上的持续时间，或者一个基于时间的代码字用作一个附加特性以增加指纹验证/识别系统的可靠性。当手指呈现在指纹传感器上时，指纹呈现在指纹传感器上的持续时间被记录下来。为每个位置代码设置一个不同的基于时间的代码。因此，即使利用指纹代码字系统输入正确的位置代码字，要使鉴定过程成功，所对应的基于时间的代码字也必须被正确输入。

例如与用户的手指呈现在指纹传感器上的持续时间为1秒相对应的基于时间的代码‘1’，与持续时间为3秒相对应的基于时间的代码‘3’被设置。对于预先登记的位置代码字‘13’，要使鉴定过程成功，用户不仅必须利用指纹代码字系统输入位置代码字‘13’，而且与基于时间的代码字‘13’相对应地，对于第一指纹模板，他的手指要在传感器上呈现的持续时间为1秒，并且对于第二指纹模板，他的手指要在传感器上呈现的持续时间为3秒。

在本发明的另一实施例中，一个唯一的位置代码字被分配给不同的一天和/或一天中不同的时间区段。用户需要知道与一天和/或一天中的时间区段相对应的位置代码字，并且采用用于验证过程的指纹代码字系统输入位置代码字。在该实施例中，不仅通过将搜索部分指纹模板的搜索部分节点模板与登记的完全节点模板相匹配，而且通过输入随着不同的天和时间区段改变的唯一位置代码字，指纹系统的安全性被增强。

例如，一张显示一星期中的一天和一天中的时间区段的位置代码字的相关表被示于图8。星期二下午3点将与位置代码字‘22’相对应。与不同的天和/或一天中不同时段相对应的位置代码字的不同的集合可以被使用。

在本发明的另一个实施例中，登记阶段由指纹传感器得到的每一个部分指纹模板在等式(4)中的方向角被计算。在验证阶段，匹配过程被执行以匹配搜索部分指纹模板的搜索部分节点模板与登记的完全节点模板。在一个匹配成功后，利用匹配信息，参照登记的节点模板的登记的部分指纹模板，搜索部分指纹模板的AOI的方向角被采用等式[4]而找到。要使鉴定过程成功，搜索部分节点模板必须与登记的完全节点模板相匹配，且搜索部分指纹模板的方向角必须在与登记的部分指纹模板的方向角有关的预定范围内。在这种情况下，指纹验证/识别系统的验证阶段的可靠性得以增加。

在本发明的另一个实施例中，一个搜索完全节点模板从多个搜索部分节点模板获得，且用文献[7]中披露的方法，在验证阶段，搜索完全节点模板匹配登记的完全节点模板。而且，当两个模板的节点数可能显著不同时，一个匹配分数标准化也可以在两个完全模板之间执行。为达到更高的安全性，可为每个搜索完全节点模板预先确定最小数目的节点数，且所述最小数目的预先确定的节点数最好应该覆盖足够多的信息，正如文献[7]中所披露的从一个滚动的指纹上获取的一样。

应该注意的是，在一个指纹验证/识别系统中，本发明中的上述实施例可以分开实现，或者可以与其它实施例结合起来实现。

本发明的上述实施例不仅适用于方法，也适用于装置，计算机可读介质和计算机程序。

在本文中，下述公开文献被引用：

[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，”15^thInternational 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”；13April 2000；Ref no：PCT/SG00/00048.

[8]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.

[16]A.W.Goodman，“Analytic  Geometry and the Calculus”，Macmillian Publishing Co.Inc.，Newyork，1980.

[17]Nalini K.Ratha，Jonathan H.Connell and Ruud M.Bolle，“ImageMosaicing for Rolled Fingerprint Construction”，14^th InternationalConference on Pattern Recognition，pp.1651-1653，Vol.2，1998

Claims (15)

1.一种从第一节点模板和第二节点模板合成一个节点模板的方法，第一节点模板和第二节点模板至少部分彼此重叠，该方法包括下列步骤：

a)从第一节点模板的多个节点中选择一个节点，

b)从第二节点模板的多个节点中选择一个节点，

c)将第一节点模板的所选择的节点与第二节点模板的所选择的节点进行匹配，该匹配的实现通过：

i)定义第一节点模板的所选择的节点周围的一个图像区域，

ii)定义第二节点模板的所选择的节点周围的一个图像区域，

iii)根据第一节点模板的所选择的节点周围的图像区域中的多个图像象素确定图像象素值，

iv)根据第二节点模板的所选择的节点周围的图像区域中的多个相对应的图像象素确定图像象素值，

v)利用一个相关函数，将第一节点模板的所选择的节点周围的图像象素的图像象素值与第二节点模板的所选择的节点周围的相对应的图像象素的图像象素值进行比较，以及

vi)如果比较结果满足指定的标准，则确定第一节点模板中的所选择的节点与第二节点模板中的所选择的节点相匹配为节点对，

d)对第一节点模板和第二节点模板中的所有的节点重复步骤a)到c)，

e)采用当至少有一个匹配的节点时所确定的变换函数，将第一节点模板的坐标变换到第二节点模板上，由此形成一个合成的节点模板；

其中，所述合成的节点模板作为一个登记的完全节点模板用于对用户的验证，并且所述用户的验证进一步包括将登记的位置代码字与通过至少一个搜索部分节点模板输入的位置代码字进行匹配，该匹配过程包括以下步骤：

aa)将登记的完全节点模板的空间信息分割成至少一个面积，

bb)为登记的完全节点模板的所有被分割的面积分配代码，

cc)确定分配到登记的完全节点模板上的与第一搜索部分节点模板的中心位置的坐标相对应的被分割的面积的代码，

dd)用第二搜索部分节点模板替代第一搜索部分节点模板重复步骤cc)，直到来自所有的搜索部分节点模板的代码字被形成，以及

ee)将由搜索部分节点模板形成的代码字与登记的代码字进行比较，

ff)如果指定的标准被满足，则确定通过至少一个搜索部分节点模板输入的位置代码字与登记的代码字匹配。

2.如权利要求1所述的方法，其中，一个用作相关函数的误差函数由下式给出：

$E(m1,m2)=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\left|\right|I_1^{m1}(i,j)-I_2^{m2}\left(f(i,j)\right)\left|\right|,(i,j)\∈S$

其中

m1是第一节点模板的一个节点，

m2是第二节点模板的一个节点，

I₁ ^m1(i，j)是m1周围的图像区域中坐标(i，j)的图像象素值，

I₂ ^m2(i，j)是m2周围的图像区域中坐标(i，j)的图像象素值，

S是包含坐标(i，j)的集合，分别定义了节点m1和m2周围的图像区域，以及

f(.)是I₁ ^m1(i，j)和I₂ ^m2(i，j)之间的与位置，方向和形变有关的变换函数。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，第一节点模板和第二节点模板的所选择的节点周围的一个圆形图像区域被采用。

4.如权利要求2所述的方法，其中，变换函数f(.)由以下公式给出的一个线性变换函数表示：

X1＝T.X2

其中

T是一个线性变换矩阵，

X2是m2的坐标列向量，且

X1是X2的变换的坐标列向量。

5.如权利要求4所述的方法，其中，变换矩阵T被分解为由下面的公式中所给出的一个旋转矩阵R和一个位移矩阵d，

$\underset{\‾}{R}=\left[\begin{array}{cc}\cos \left(\mathrm{\θ}\right)& -\sin \left(\mathrm{\θ}\right)\\ \sin \left(\mathrm{\θ}\right)& \cos \left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right],$ $\underset{\‾}{d}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{dx}\\ \mathrm{dy}\end{array}\right]$

其中，

θ是旋转角，且

dx和dy是在x和y方向上的位移。

6.如权利要求4或5所述的方法，其中，从一个匹配的节点对获得的变换函数f(.)用于将第一节点模板与第二节点模板进行对准。

7.一种从第一节点模板和第二节点模板合成一个节点模板的方法，第一节点模板和第二节点模板至少部分彼此重叠，该方法包括下列步骤：

a)将来自第一节点模板的节点与来自第二节点模板的节点进行匹配，

b)确定来自第一节点模板的节点和来自第二节点模板的节点的匹配的节点对的数量，

c)当所确定的匹配的节点对的数量小于一个预先确定的值时，搜索来自第一节点模板的节点和来自第二节点模板的节点的至少一个另外的匹配的节点对，该搜索包括下列步骤：

i)选择第一节点模板的多个节点中的一个节点，

ii)选择第二节点模板的多个节点中的一个节点，

iii)将第一节点模板中的所选择的节点与第二节点模板中的所选择的节点进行匹配，该匹配的实现通过：

a.在第一节点节点模板的所选择的节点周围定义一个图像区域，

b.在第二节点节点模板的所选择的节点周围定义一个图像区域，

c.根据第一节点模板的所选择的节点周围的图像区域中的多个图像象素确定图像象素值，

d.根据第二节点模板的所选择的节点周围的图像区域中的多个相对应的图像象素确定图像象素值，

e.利用一个相关函数，将第一节点模板的所选择的节点周围的所述图像象素的图像象素值与第二节点模板的所选择的节点周围的相对应的所述图像象素的图像象素值进行比较，以及

f.如果比较结果满足指定的标准，则确定第一节点模板中的所选择节点与第二节点模板中的所选择节点相匹配为节点对，

iv)对第一节点模板和第二节点模板中的所有的节点重复步骤i)到iii)，

d)确定匹配的节点对和另外的匹配节点对的总数，

e)当在匹配过程和搜索过程查到至少一个匹配的节点对但所匹配的节点对的总数小于一个预先确定的值时，利用由步骤c)的匹配的所选择的节点所确定的一个变换函数，将第一节点模板的坐标变换到第二节点模板上而形成合成的节点模板，以及

f)当在匹配过程中查到的匹配的节点对的数量或者在匹配过程和搜索过程中查到的所匹配的节点对的总数至少等于预先确定的值时，利用由步骤a)的匹配的节点所确定的一个变换函数，根据第一节点模板和第二节点模板形成合成的节点模板；

其中，所述合成的节点模板作为一个登记的完全节点模板用于对用户的验证，并且所述用户的验证进一步包括将登记的位置代码字与通过至少一个搜索部分节点模板输入的位置代码字进行匹配，该匹配过程包括以下步骤：

aa)将登记的完全节点模板的空间信息分割成至少一个面积，

bb)为登记的完全节点模板的所有被分割的面积分配代码，

cc)确定分配到登记的完全节点模板上的与第一搜索部分节点模板的中心位置的坐标相对应的被分割的面积的代码，

dd)用第二搜索部分节点模板替代第一搜索部分节点模板重复步骤cc)，直到来自所有的搜索部分节点模板的代码字被形成，以及

ee)将由搜索部分节点模板形成的代码字与登记的代码字进行比较，

ff)如果指定的标准被满足，则确定通过至少一个搜索部分节点模板输入的位置代码字与登记的代码字匹配。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述对用户的验证还包括将至少一个搜索部分节点模板与登记的完全节点模板进行匹配，并且，将搜索部分节点模板与登记的完全节点模板进行匹配包括确定匹配分数，该匹配分数指明了所述搜索部分节点模板与登记的完全节点模板之间的相似性，并用下面的公式对该匹配分数进行标准化：

${\mathrm{ms}}_{\mathrm{norm}}=\frac{\mathrm{ms}}{\sqrt{\frac{{\left(n1\right)}^2+{\left(n2\right)}^2+(n1*n2)}{3}}}$

其中

ms是匹配分数，

n1是一个搜索部分节点模板的感兴趣面积中的节点计数，

n2是一个登记的完全节点模板的感兴趣面积中的节点计数，该登记的完全节点模板的感兴趣面积与该搜索部分节点模板的感兴趣面积相交。

9.如权利要求7或8所述的方法，其中，将所述登记的位置代码字与通过至少一个搜索部分节点模板输入的所述位置代码字进行匹配过程中，在权利要求7的步骤bb)和步骤cc)之间还包括步骤：

当发现登记的完全节点模板和第一搜索部分节点模板相匹配时，计算该第一搜索部分节点模板的形心位置，

确定登记的完全节点模板上的第一搜索部分节点模板的形心位置的坐标。

10.如权利要求9所述的方法，其中，用户的验证过程进一步包括下述步骤：

a)记录在一个手指被呈现在指纹传感器上以获得至少一个搜索部分节点模板期间的持续时间，在权利要求9所确定的所述搜索部分节点模板的形心位置对应于在权利要求7的步骤cc)所确定的登记的完全节点模板的被分配的代码；

b)在权利要求7的步骤ee)中，将所记录的持续时间与一个与被分配的代码相对应的预定持续时间相比较，该被分配的代码与手指指纹的搜索部分节点模板相对应，以及

c)在权利要求7的步骤ff)中，确定记录的持续时间是否满足用于验证用户的指定的标准。

11.如权利要求9所述的方法，其中，至少一个唯一位置代码字被用作为对特定的天或一天中特定的时间的登记的位置代码字。

12.如权利要求7所述的方法，其中，用户的验证包括下述步骤：

a)在权利要求7的步骤f)之后，参照登记的部分节点模板计算至少一个搜索部分节点模板的方向角，

b)如果搜索部分节点模板的方向角在一个与登记的节点模板有关的预定角度范围内，则确定该用户被验证。

13.如权利要求7所述的方法，其中，在形成了所述登记的完全节点模板之后，从多个搜索部分节点合成一个完全节点模板，并且在对用户进行验证时所合成的完全节点模板与登记的完全节点模板相匹配。

14.一种从第一节点模板和第二节点模板合成一个节点模板的装置，第一节点模板和第二节点模板至少部分彼此重叠，该装置包括：

a)用于从第一节点模板的多个节点中选择一个节点的第一选择单元，

b)用于从第二节点模板的多个节点中选择一个节点的第二选择单元，

c)用于将第一节点模板的所选择的节点与第二节点模板的所选择的节点进行匹配的匹配单元，包括：

i)用于定义第一节点模板的所选择的节点周围的一个图像区域的第一定义单元，

ii)用于定义第二节点模板的所选择的节点周围的一个图像区域的第二定义单元，

iii)用于根据第一节点模板的所选择的节点周围的图像区域中的多个图像象素确定图像象素值的第一确定单元，

iv)用于根据第二节点模板的所选择的节点周围的图像区域中的多个相对应的图像象素确定图像象素值的第二确定单元，

v)一个比较单元，用于利用一个相关函数，将第一节点模板的所选择的节点周围的图像象素的图像象素值与第二节点模板的所选择的节点周围的相对应的图像象素的图像象素值进行比较，以及

vi)第三确定单元，用于如果比较结果满足指定的标准，则确定第一节点模板中的所选择的节点与第二节点模板中的所选择的节点相匹配为节点对，

d)用于对第一节点模板和第二节点模板中的所有的节点重复步骤a)到c)的一个重复单元，

e)一个变换单元，采用当至少有一个匹配的节点时所确定的变换函数，将第一节点模板的坐标变换到第二节点模板上，由此形成一个合成的节点模板；

其中所述装置还包括验证单元，用于使用所述合成的节点模板作为一个登记的完全节点模板来验证用户，该验证单元进一步包括指纹代码字单元，用于将登记的位置代码字与通过至少一个搜索部分节点模板输入的位置代码字进行匹配，该匹配过程包括以下步骤：

aa)将登记的完全节点模板的空间信息分割成至少一个面积，

bb)为登记的完全节点模板的所有被分割的面积分配代码，

cc)确定分配到登记的完全节点模板上的与第一搜索部分节点模板的中心位置的坐标相对应的被分割的面积的代码，

dd)用第二搜索部分节点模板替代第一搜索部分节点模板重复步骤cc)，直到来自所有的搜索部分节点模板的代码字被形成，以及

ee)将由搜索部分节点模板形成的代码字与登记的代码字进行比较，

ff)如果指定的标准被满足，则确定通过至少一个搜索部分节点模板输入的位置代码字与登记的代码字匹配。

15.一种从第一节点模板和第二节点模板合成一个节点模板的装置，第一节点模板和第二节点模板至少部分彼此重叠，该装置包括：

a)用于将来自第一节点模板的节点与来自第二节点模板的节点进行匹配的第一匹配单元，

b)用于确定来自第一节点模板的节点和来自第二节点模板的节点的匹配的节点对的数量的第一确定单元，

c)一个搜索单元，用于当所确定的匹配的节点对的数量小于一个预先确定的值时，搜索来自第一节点模板的节点和来自第二节点模板的节点的至少一个另外的匹配的节点对，该搜索单元包括：

i)用于选择第一节点模板的多个节点中的一个节点的第一选择单元，

ii)用于选择第二节点模板的多个节点中的一个节点的第二选择单元，

iii)用于将第一节点模板中的所选择的节点与第二节点模板中的所选择的节点进行匹配的第二匹配单元，该第二匹配单元包括：

a.用于在第一节点模板的所选择的节点周围定义一个图像区域的第一定义单元，

b.用于在第二节点模板的所选择的节点周围定义一个图像区域的第二定义单元，

c.用于根据第一节点模板的所选择的节点周围的图像区域中的多个图像象素确定图像象素值的第二确定单元，

d.用于根据第二节点模板的所选择的节点周围的图像区域中的多个相对应的图像象素确定图像象素值的第三确定单元，

e.一个比较单元，用于利用一个相关函数，将第一节点模板的所选择的节点周围的所述图像象素的图像象素值与第二节点模板的所选择的节点周围的相对应的所述图像象素的图像象素值进行比较，以及

f.第四确定单元，用于如果比较结果满足指定的标准，则确定第一节点模板中的所选择的节点与第二节点模板中的所选择的节点相匹配为节点对，

iv)用于对第一节点模板和第二节点模板中的所有的节点重复步骤i)到iii)的一个重复单元，

d)用于确定匹配的节点对和另外的匹配节点对的总数的第五确定单元，

e)第一形成单元，用于当在匹配过程和搜索过程查到至少一个匹配的节点对但所匹配的节点对的总数小于一个预先确定的值时，利用由步骤c)匹配的所选择的节点所确定的一个变换函数，将第一节点模板的坐标变换到第二节点模板上而形成合成的节点模板，以及

f)第二形成单元，用于当在匹配过程中查到的匹配的节点对的数量或者在匹配过程和搜索过程中查到的所匹配的节点对的总数至少等于预先确定的值时，利用由步骤a)的匹配的节点所确定的一个变换函数，根据第一节点模板和第二节点模板形成合成的节点模板；

其中所述装置还包括验证单元，用于使用所述合成的节点模板作为一个登记的完全节点模板来验证用户，该验证单元进一步包括指纹代码字单元，用于将登记的位置代码字与通过至少一个搜索部分节点模板输入的位置代码字进行匹配，该匹配过程包括以下步骤：

aa将登记的完全节点模板的空间信息分割成至少一个面积，

bb为登记的完全节点模板的所有被分割的面积分配代码，

cc确定分配到登记的完全节点模板上的与第一搜索部分节点模板的中心位置的坐标相对应的被分割的面积的代码，

dd用第二搜索部分节点模板替代第一搜索部分节点模板重复步骤cc，直到来自所有的搜索部分节点模板的代码字被形成，以及

ee将由搜索部分节点模板形成的代码字与登记的代码字进行比较，

ff如果指定的标准被满足，则确定通过至少一个搜索部分节点模板输入的位置代码字与登记的代码字匹配。

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