CN100552697C - 双窗口指纹识别技术 - Google Patents

Abstract

双窗口指纹识别技术组合两种不同类型的指纹传感器于一个指纹设备上，各发挥自身的优势，在同一设备中起到互补的作用，以实现设备的高可靠性、对环境的高度适应性，同时给用户带来高安全性。该技术在一个设备中，设置两个不同的指纹传感器，该技术中指纹传感器有六种不同的组合方式。该技术将大指纹特征存入指纹库，小指纹特征用以比对，以加快比对速度，达到活体指纹比对的效果。该技术对管理员指纹进行有条件(或有密码)的比对，以提高设备的可靠性。

Description

双窗口指纹识别技术

1、属技术领域：

生物识别领域，应用于指纹系统安全登入、指纹门禁、指纹锁。

2、技术背景

指纹识别技术发展到现在，在可靠性和稳定性方面仍然存在着严重的不足，主要是因为指纹传感器的特征和适应性还不能满足普遍用户的要求；目前指纹传感器主要有光电式传感器、电容式传感器、超声波式传感器；光电式传感器主要有面积大、耐用性好、抗静电强，其缺点是不是活体指纹传感器；而电容式传感器、超声波式传感器虽然有活体指纹传感器的特点，但它们的面积小、耐用性差、抗静电差；采用双窗口指纹识别技术就是要引入新的指纹采集和处理方法，将两种指纹传感器的优点结合起来，取长补短，提高指纹识别的可靠性和稳定性。

3、发明内容

(一)、该技术将组合两种不同的传感器于一个指纹设备上，各发挥自身的优势，在同一设备中起到互补的作用，以实现设备的高可靠性、对环境的高度适应性，同时给用户带来高安全性。

该技术用一片处理器同时处理两种不同的指纹传感器，指纹传感器A和指纹传感器B；指纹传感器A采用光电式，用于对管理员指纹、用户指纹进行录入，对管理员指纹进行有条件(或有指纹密码)的比对；指纹传感器B采用电容式或超声波式传感器，主要用于对管理员指纹和用户指纹进行识别，因为电容式或超声波式传感器采集到的指纹是活体的指纹，所以，就可以避免橡胶指模和复印指模进入系统，从而提高了系统的安全性。

该技术中两种不同传感器的组合方式有如下几种：

传感器的组合方式	传感器A	传感器B
			1	光电传感器	电容式传感器
2	光电传感器	电感式传感器
			3	光电传感器	刮擦电容式传感器
4	光电传感器	刮擦电感式传感器
			5	滚动式光电传感器	刮擦电容式传感器
6	滚动式光电传感器	刮擦电感式传感器

注：传感器组合方式有附图1、附图2、附图3、附图4

注：电感式传感器也叫超声波式传感器

(二)、该设备定义第一次录入的指纹为管理员指纹，要求录入两枚指纹(两个手指)，录入是在指纹传感器A上按手指录入的，录入的指纹特征可以存放在本地的指纹库中，也可以存放在异地的指纹库中。

用户指纹的录入前，首先要在指纹传感器A上按管理员指纹，然后在指纹传感器B上按管理员指纹，如果两次管理员指纹都认证通过，设备就进入用户指纹录入操作过程，此时，用户就可以从指纹传感器A上按指纹以录入用户指纹，如果在15秒钟以内还没有按手指就自动退出用户指纹录入操作过程。

用户指纹识别是在指纹传感器B上按指纹，设备自动检测指纹，取得小指纹特征，和指纹库中的大指纹特征比对，如比对成功，就允许该用户进入系统。

对同一枚指纹的大指纹特征和小指纹特征的关系如下：

1、大指纹特征是在指纹传感器A中录入的指纹特征，它拥有整个手指的指纹特征，而且它是从分辨率比较高的图像中取得的；

2、小指纹特征是为了识别指纹在指纹传感器B中取得的，它是局部手指的指纹特征，它是从分辨率比较低的图像中取得的活体指纹；

3、小指纹特征属于大指纹特征的一个子集。

4、大指纹特征存入指纹库，小指纹特征用以比对，以加快比对速度。

对管理员指纹进行有条件(或有指纹密码)的比对的解释是，当指纹传感器B坏了时，管理员要进入系统，可以采用指纹加指纹密码的方式，对每一个指纹设备设置有独特的密码abcd......(指纹密码)：

a＝管理员第一枚指纹的按下次数

b＝管理员第二枚指纹的按下次数

c＝管理员第一枚指纹的按下次数

d＝管理员第二枚指纹的按下次数

............................

如密码为123，就代表管理员在指纹传感器A上用第一枚手指按1下，再用第二枚手指按2下，再用第一枚手指按3下，如每次都比对成功，就可以进入系统。

对用户指纹进行有条件比对的解释是，当指纹传感器B坏了时，如果有三个用户在10秒钟以内在指纹传感器A上同时指纹比对通过，就可以进入系统。

在由该指纹设备构成的网络系统中，设置有一超级用户，由该用户对设备的安全级别进行设置，该设备的安全级别有：

安全级别1：管理员可以在指纹窗口A也可以指纹窗口B中进行比对，以进入管理员操作程序；普通用户也可以在指纹窗口A也可以指纹窗口B中进行比对；该级别中两个指纹窗口在指纹比对中的作用是一样的，但，用户指纹录入仍然在指纹窗口A中进行。

安全级别2：管理员只能在指纹窗口B中进行比对，以进入管理员操作程序；普通用户可以在指纹窗口A也可以指纹窗口B中进行比对。

安全级别3：管理员只能在指纹窗口B中进行比对，以进入管理员操作程序；普通用户也只能在指纹窗口B中进行比对。

安全级别4：管理员要在指纹窗口A中按指纹，同时在指纹窗口B中按指纹，当两次指纹比对都通过时，才可以进入管理员操作程序；普通用户也只能在指纹窗口B中进行比对；该级别中指纹窗口A只有在用户指纹录入时以及管理员进入设备管理程序时有用；该安全级别不支持进行有条件(或有指纹密码)的比对。

该指纹设备安装有一个温度传感器一监测当前的环境温度，指纹采集程序根据环境温度动态地调节指纹传感器的参数，以采集到比较清晰的图像。

(三)、对方式3和4的说明：

该两种传感器组合方式中，手指先接触到的是光学传感器，可以减少静电对刮擦式传感器的危害；用户通过刮擦输入指纹以前，光学传感器已经采集到指纹的整幅图像(图像一)，刮擦过程中，定时从刮擦式传感器中采集局部指纹，和整幅指纹图像中的图像比较，以辨别两幅图像是否同一手指，并确认该指纹是活体的；从刮擦式传感器中得到的片段图像进行拼接得到图像(图像二)，再根据其环境参数的不同，选择质量较好的图像进行识别或录入，这样既可以提高传感器对环境的适应能力，可以简化拼接图像的过程，加快刮擦速度，及时消除光学传感器的图像畸变，提高指纹的识别率，而这两种传感器都是低成本的，具有较大的市场推广潜力，也是本专利保护的重要部分。

(四)、对方式5和6的说明：

方式5和方式6中，光学传感器采用滚动式，滚动式就是将指纹传感器表面做成滚轮面，当手指划过传感器时，传感器边滚动轮子边采集指纹；同时，手指也划过传感器B，传感器B也同时采集到指纹。

(五)、对指纹传感器A和指纹传感器B的窗口大小分辨率的定义：

指纹传感器	分辨率	窗口大小
			A	＞＝500PPI＜＝800PPI	水平＞＝256点＜＝480点垂直＞＝300点＜＝640点
B(窗式)	＞＝250PPI＜＝500PPI	水平＞＝128点＜＝300点垂直＞＝128点＜＝300点
			B(刮擦式)	＞＝250PPI＜＝500PPI	水平＞＝128点＜＝300点垂直＞＝8点＜＝24点

为了图像处理的准确性指纹传感器A和指纹传感器B之间的分辨率成比例关系，即：

指纹传感器A的分辨率＝PA

指纹传感器B的分辨率＝PB

PA＝k*PB

K为整数＝1，2，3，4

4、附图说明

图1是指纹传感器的组合方式1和组合方式2的附图。

图2是指纹传感器的组合方式3和组合方式4的附图。

图3是紧缩工艺的指纹传感器的组合方式3和组合方式4的附图。

图4是指纹传感器的组合方式5和组合方式6的附图。

Claims (1)

1、一种基于双窗口的指纹识别方法，该方法组合两种不同的传感器于一个指纹设备上，这两个传感器在同一设备中各发挥自身的优势，起到互补的作用，以实现设备的高可靠性、对环境的高度适应性，同时给用户带来高安全性，其特征有：

一个指纹设备上，有两个不同类型的指纹传感器，共有六种组合的指纹采集和处理方法，该六种组合列表如下：

  传感器的组合方式   传感器A   传感器B   1   光电传感器   电容式传感器   2   光电传感器   电感式传感器   3   光电传感器   刮擦电容式传感器   4   光电传感器   刮擦电感式传感器   5   滚动式光电传感器   刮擦电容式传感器   6   滚动式光电传感器   刮擦电感式传感器

录入的是大指纹特征，比对用小指纹特征，大指纹特征和小指纹特征两者的相互牵制和互补，也简化了拼图和图像处理的流程，以较低的成本实现了活体指纹识别；

对同一枚指纹的大指纹特征和小指纹特征的定义如下：

①、大指纹特征是在指纹传感器A中录入的指纹特征，它拥有整个手指的指纹特征，而且它是从分辨率比较高的图像中取得的；

②、小指纹特征是为了识别指纹在指纹传感器B中取得的，它是局部手指的指纹特征，它是从分辨率比较低的图像中取得的活体指纹；

③、小指纹特征属于大指纹特征的一个子集；

④、大指纹特征用以存入指纹库，小指纹特征用以比对，以加快比对速度；

在指纹传感器B坏的情况下，管理员要进入系统，就采用有指纹密码的指纹比对的方式，具体为：

对每一个指纹设备设置有独特的密码abcd，也就是指纹密码；

a＝管理员第一枚指纹的按下次数；

b＝管理员第二枚指纹的按下次数；

c＝管理员第一枚指纹的按下次数；

d＝管理员第二枚指纹的按下次数。

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