CN104335226B - 使用部分指纹的指纹注册 - Google Patents

Abstract

本专利申请提供了可接收关于指纹图像或部分指纹图像的信息并且可被结合到使用指纹识别的设备中的技术，该技术包括电路和设计。本专利申请还提供多种技术，该多种技术包括执行指纹识别的设备和可由那些设备执行的方法。在一个实施例中，该技术可包括提供指纹识别传感器，在该指纹识别传感器中当识别每个指纹的一个或多个部分时可收集那些部分，并且可将那些部分组合成统一的指纹模板。以这种方式，可为用户简化指纹的收集和注册。

Description

使用部分指纹的指纹注册

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2012年6月29日提交的并且标题为“Zero Enrollment”的美国临时专利申请61/666,717以及于2013年3月15日提交的并且标题为“Zero Enrollment”的美国非临时专利申请13/841,287的优先权，这些专利申请中的每一个专利申请均以引用方式并入，就像在本文中完全被公开了一样。

技术领域

本专利申请一般涉及电子设备，并且更具体地涉及用于电子设备的传感器。

背景技术

本公开的领域本专利申请一般涉及指纹传感器。

本公开的背景指纹识别系统通常提供指纹信息的收集并且将该指纹信息与已知指纹的数据库进行比较。例如，可收集授权用户的一组已知指纹，并且可通过将正在进行访问的用户的指纹信息与该授权用户的已知指纹信息进行比较来对该正在进行访问的用户授权。这通常涉及从授权用户收集指纹并且将那些所收集的指纹注册在该已知指纹信息的数据库中。

有时会发生的是，从授权用户收集指纹涉及用户界面，授权用户在该用户界面中输入一个或多个指纹，如果必要的话对那些指纹进行处理以提供指纹信息并且将这种指纹信息注册在与该授权用户相关联的数据库中。例如，用户界面可能请求授权用户来输入他们的每根手指的一个或多个指纹，并且可能构造包括指纹信息的一个或多个数据结构使得可将新指纹与注册在那些数据结构中的指纹信息进行比较。

有时会发生的是，使用这种用户界面从授权用户收集指纹的过程是耗时的。这可能造成授权用户发现收集和注册指纹的操作是冗长乏味的，或换句话讲是不切实际的。

有时会发生的是，使用这种用户界面从授权用户收集指纹的过程使授权用户正在尝试执行的操作中断。这可能造成授权用户发现收集和注册指纹的操作是一种妨碍，或换句话讲是不切实际的。

这些实例中的每一个实例以及其它可能的考虑可能使得授权用户与指纹识别传感器之间的交互，以及与结合有指纹识别传感器的设备(诸如使用指纹识别以用于进行验证的计算设备)之间的交互变得困难。例如，如以上所指出的，授权用户可能发现用于收集和注册指纹的用户界面是令人讨厌的，或换句话讲是不切实际的，并且可能会避开使用该用户界面。这可能造成一直不使用指纹识别传感器，或者未能如本来可能的情况那样被有效地使用。

发明内容

本专利申请提供了可接收关于指纹图像或部分指纹图像的信息并且可结合到使用指纹识别的设备中的技术，该技术包括电路和设计。本专利申请还提供多种技术，该多种技术包括执行指纹识别的设备和可由那些设备执行的方法。

在一个实施例中，多种技术可包括提供指纹识别传感器，在该指纹识别传感器中当识别每个指纹的一个或多个部分时可收集那些部分，并且可将那些部分组合成统一的指纹模板。统一的指纹模板可不经用户界面进行注册，并且自动地给予凭证。例如，指纹识别传感器可接收指纹的一个或多个部分、将那些部分保持在存储器或存储装置中、在适当时将所接收的部分组合、当各部分组合成大体上完整的指纹时注册指纹信息、并且自动将该指纹信息与用于具有该指纹的用户的凭证相关联。如本文所述，响应于并且交互地与用户的一个或多个指纹的物理接触或接近，可在存储器或存储装置中维护部分且已注册的指纹，并且通过计算设备进行操纵。

在一个实施例中，该技术可包括维护从指纹的部分所收集的部分统一的指纹、将指纹的另外部分与该部分统一的指纹相匹配、扩展该部分统一的指纹，并且当该部分统一的指纹足以用作基本上完整的指纹时进行识别。例如，指纹识别传感器可维护一个或多个部分统一的指纹，并且在适当时将那些部分统一的指纹彼此组合。

在一个实施例中，该技术可包括维护从指纹的部分所收集的部分统一的指纹、识别可能与该部分统一的指纹匹配的指纹的另外部分、尝试性地匹配那些另外部分、并且响应于新信息而拒绝尝试性匹配。作为第一实例，该新信息可包括使用所接收的指纹信息测试部分统一的指纹的结果。作为第二实例，该新信息可包括那些另外部分的质量的测量。作为第三实例，该新信息可包括将那些另外部分与该部分统一的指纹相匹配的质量的测量。

虽然公开了包括它们的变型的多个实施例，但本领域的技术人员根据以下示出和描述本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它实施例将变得显而易见。应当认识到，在所有部分都不脱离本公开的实质和范围的的情况下，能够在各种明显方面对本公开进行修改。因此，附图和详细描述将被视为在实质上是示例性的而不是限制性的。

附图说明

虽然本说明书以具体指出并明确要求被视为形成本公开的主题的权利要求书结束，但据信，根据结合附图的以下描述可更好地理解本公开，在附图中：

图1示出了包括在设备的一部分中的指纹识别传感器的概念图。

图2示出了正被连接成指纹网格并被注册为指纹模板的一组单独指纹节点的概念图。

图3示出了正进行匹配的一组单独指纹节点的概念图。

图4示出了正利用另外单独的指纹节点进行尝试性地扩展的指纹模板的概念图。

图5示出了触摸I/O设备与计算系统之间的通信的概念图。

图6示出了包括指纹识别设备的系统的概念图。

图7是示出用于通过操作电子设备来生成对应于指纹的数据集的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本专利申请提供了可接收关于指纹图像或部分指纹图像的信息并且可结合到使用指纹识别的设备中的技术，该技术包括电路和设计。本申请还提供多种技术，该多种技术包括执行指纹识别的设备和可由那些设备执行的方法。本文所述的实施例可被配置为与各种传感器一起操作，该各种传感器包括带状传感器或触击传感器、阵列传感器或其它二维传感器等。在一个实施例中，该技术可包括提供指纹识别传感器，在该指纹识别传感器中当识别每个指纹的一个或多个部分时可收集那些部分，并且可将那些部分组合成统一的指纹模板。以这种方式，可为用户简化指纹的收集和注册。

术语

本文所用的术语和短语旨在是示例性的，而不以任何方式进行限制。本文所使用的术语和短语的一些实例包括以下各项：

文本“节点”及其变型通常是指指纹的单独部分或表示指纹的单独部分的信息，诸如可通过指纹识别传感器所收集的信息。例如，节点可包括由指纹识别传感器所接收的指纹数据的块，并且可由如本文所述的指纹识别传感器进行维护。

文本“马赛克”及其各种变型通常是指部分统一的指纹或从一个或多个节点所收集的表示部分统一指纹的信息。例如，一个或多个马赛克可由如本文所述的指纹识别传感器进行维护。

文本“模板”及其各种变型通常是指基本上完整的指纹或表示基本完整指纹的信息。例如，模板可从一个或多个马赛克、或马赛克和一个或多个另外的节点进行构造。还可响应于用户界面来接收模板。

在阅读本专利申请之后，本领域的技术人员将认识到，这些术语的表述将可于各种技术、方法、物理元件和系统(无论是当前已知的或未知的)，包括本领域的技术人员在阅读本申请之后已推断出的或可推断出的对这些术语的扩展。

指纹传感器系统

图5示出了触摸I/O设备与计算系统之间的通信的概念图。

所描述的实施例可包括触摸I/O设备1001，该触摸I/O设备1001可经由有线或无线通信信道1002来接收用于与计算系统1003进行交互的触摸输入。触摸I/O设备1001可用于代替或结合其它输入设备诸如键盘、鼠标等来向计算系统1003提供用户输入。一个或多个触摸I/O设备1001可用于向计算系统1003提供用户输入。触摸I/O设备1001可为计算系统1003的不可分割的一部分(例如，膝上型电脑上的触摸屏)或可与计算系统1003分开。

例如，触摸I/O设备1001可在用户利用其手指接触触摸I/O设备1001(或以其它方式使用户的手指接近触摸I/O设备1001)时与用户进行交互，其效果是触摸I/O设备1001可接收指纹图像数据，并且任选地向用户提供接收到指纹图像数据的反馈。

触摸I/O设备1001可包括触敏面板，该触敏面板是完全或部分透明的、半透明的、非透明的、不透明的或它们的任何组合。触摸I/O设备1001可具体化为触摸屏、触摸板、起触摸板作用的触摸屏(例如，代替膝上型电脑的触摸板的触摸屏)、与任何其它输入设备组合或结合的触摸屏或触摸板(例如，设置在键盘、平板计算设备、智能手机等上的触摸屏或触摸板)或具有用于接收触摸输入的触敏表面的任何多维物体。

在一个实例中，具体化为触摸屏的触摸I/O设备1001可包括部分地或完全定位在显示器的至少一部分上方的透明和/或半透明的触敏面板。根据该实施例，触摸I/O设备1001用于显示从计算系统1003(和/或另一来源)传输的图形数据并且还用于接收用户输入。在其它实施例中，触摸I/O设备1001可具体化为集成触摸屏，其中触敏部件/设备与显示部件/设备是一体的。在另外的其他实施例中，触摸屏可用作用于显示补充的图形数据或与主显示器相同的图形数据并且用于接收触摸输入的补充的或额外的显示屏。

触摸I/O设备1001可被配置为基于电容性、电阻性、光学、声学、电感性、机械、化学测量或可相对于设备1001附近的一个或多个触摸或接近触摸的发生进行测量的任何现象来检测设备1001上的一个或多个触摸或接近触摸的位置。可使用软件、硬件、固件或它们的任何组合来处理所检测到的触摸的测量以便识别和跟踪一个或多个手势或指纹。手势或指纹可对应于触摸I/O设备1001上的静止或非静止的、单个或多个触摸或接近触摸。可通过基本上同时、连续或依次地以特定方式在触摸I/O设备1001上移动一个或多个手指或其它物体来执行手势或指纹，诸如轻敲、按压、摇动、洗擦、扭转、改变取向、用不同的压力按压等。手势或指纹可通过但不限于以下动作来表征：在手指之间或利用任何其它一个或多个手指进行的捏拉、滑动、轻扫、旋转、弯曲、拖曳或轻敲动作。单个手势可利用一只或多只手、由一个或多个用户、或它们的任何组合来执行。

计算系统1003可利用图形数据来驱动显示器以显示图形用户界面(GUI)。GUI可被配置为经由触摸I/O设备1001来接收触摸输入。具体化为触摸屏，触摸I/O设备1001可显示GUI。另选地，可在与触摸I/O设备1001分开的显示器上显示GUI。GUI可包括在界面内的特定位置处显示的图形元件。图形元件可包括但不限于各种所显示的虚拟输入设备，该各种所显示的虚拟输入设备包括虚拟滚轮、虚拟键盘、虚拟旋钮、虚拟按钮，任何虚拟UI等。用户可在触摸I/O设备1001上的可能与GUI的图形元件相关联的一个或多个特定位置处执行手势。在其它实施例中，用户可在与GUI的图形元件的位置无关的一个或多个位置处执行手势。在触摸I/O设备1001上执行的手势可直接或间接地操纵、控制、修改、移动、致动、启动或大体上影响GUI内的图形元件，该图形元件诸如光标、图标、媒体文件、列表、文本、所有或部分图像等。例如，就触摸屏而言，用户可通过在触摸屏上的图形元件上方执行手势来与图形元件直接进行交互。另选地，触摸板通常提供间接交互。手势还可影响未显示的GUI元件(例如，使得用户界面显现)或可影响计算系统1003内的其它动作(例如，影响应用程序、操作系统或GUI的状态或模式)。手势可与或可不与显示光标结合来在触摸I/O设备1001上执行。例如，就在触摸板上执行手势而言，光标(或指针)可显示在显示屏或触摸屏上，并且可经由触摸板上的触摸输入来控制光标以与显示屏上的图形对象进行交互。在直接在触摸屏上执行手势的其它实施例中，不管触摸屏上显示或不显示光标或指针，用户都可与触摸屏上的对象直接进行交互。

响应于或基于触摸I/O设备1001上的触摸或接近触摸，可经由通信信道1002来向用户提供反馈。反馈可通过光学、机械、电学、嗅觉、声学等或它们的任何组合方式并且以可变或不可变方式进行传输。例如，反馈可包括与用户的交互，该与用户的交互指示(A)已接收到一组或多组指纹图像信息，(B)已将一组或多组指纹图像信息注册在数据库中，以及可能地，哪些凭证已与那些一组或多组指纹图像信息相关联，(C)已确认一组或多组指纹图像信息与用户相关联，或无关联。

图6示出了包括指纹识别设备的系统的概念图。

现在将注意力转向系统架构的实施例，该系统架构可呈现在任何便携式或非便携式设备内，该任何便携式或非便携式设备包括但不限于通信设备(例如移动电话、智能电话)、多媒体设备(例如MP3播放器、TV、收音机)、便携式或手持计算机(例如平板电脑、上网本、膝上型电脑)、台式计算机、一体式台式机、外围设备、或适于包含系统架构2000的任何其它系统或设备，包括两个或更多个这些类型的设备的组合。系统2000的一个实施例的框图通常包括一种或多种计算机可读介质2001、处理系统2004、输入/输出(I/O)子系统2006、射频(RF)电路2008和音频电路2010。这些部件可通过一个或多个通信总线或信号线2003来耦接。每个此类总线或信号线都可以形式2003-X表示，其中X是唯一编号。总线或信号线可在部件之间运送适当类型的数据；每个总线或信号线可不同于其它总线/信号线，但可执行大体上类似的操作。

很显然，图中所示的架构仅为系统2000的一个示例性架构，并且系统2000可具有比图示更多或更少的部件、或不同的部件配置。图中所示的各种部件可在硬件、软件、固件或它们的任何组合(包括一个或多个信号处理电路和/或专用集成电路)中实现。

RF电路2008用于通过无线链路或网络向一个或多个其它设备发送和接收信息并且包括用于执行这种功能的众所周知的电路。RF电路2008和音频电路2010经由外围设备接口2016来耦接至处理系统2004。接口2016包括用于建立和维护外围设备与处理系统2004之间的通信的各种已知部件。音频电路2010耦接至音频扬声器2050和麦克风2052，并且包括用于处理从接口2016接收到的语音信号以使得用户能够与其他用户进行实时通信的已知电路。在一些实施例中，音频电路2010包括耳机接口(未示出)。

外围设备接口2016将系统的输入外围设备和输出外围设备耦接至处理器2018和计算机可读介质2001。一个或多个处理器2018经由控制器2020来与一个或多个计算机可读介质2001进行通信。计算机可读介质2001可为能够存储代码和/或数据以供一个或多个处理器2018使用的任何设备或介质。介质2001可包括存储器分级体系，包括但不限于高速缓存、主存储器和辅助存储器。存储器分级体系可使用RAM(例如，SRAM、DRAM、DDRAM)、ROM、闪存、磁性和/或光学存储设备(诸如磁盘驱动器、磁带、CD(光盘)和DVD(数字视频光盘))的任何组合来实现。介质2001还可包括用于运送指示计算机指令或数据的承载信息的信号的传输介质(具有或不具有在其上调制信号的载波)。例如，传输介质可包括通信网络，该通信网络包括但不限于互联网(也被称为万维网)、一种或多种内联网、局域网(LAN)、广泛的局域网(WLAN)、存储区域网络(SAN)、城域网(MAN)等。

一个或多个处理器2018运行存储在介质2001中的各种软件部件以执行系统2000的各种功能。在一些实施例中，软件部件包括操作系统2022、通信模块(或指令集)2024、触摸处理模块(或指令集)2026、图形模块(或指令集)2028、一个或多个应用程序(或指令集)2030，以及指纹感测模块(或指令集)2038。这些模块和以上提及的应用程序中的每一个对应于用于执行上述一种或多种功能以及在本专利申请中所述的方法(例如，本文中所描述的计算机实现的方法和其它信息处理方法)的指令集。这些模块(即指令集)不必实现为单独的软件程序、规程或模块，并且因此在各种实施例中，这些模块的各种子集可组合或以其它方式重新布置。在一些实施例中，介质2001可存储以上所识别的模块和数据结构的子集。此外，介质2001可存储上面没有描述的另外的模块和数据结构。

操作系统2022包括用于控制和管理一般系统任务(例如，存储器管理、存储设备控制、电源管理等)的各种规程、指令集、软件部件和/或驱动器，并且促进各种硬件部件与软件部件之间的通信。

通信模块2024促进通过一个或多个外部端口2036或经由RF电路2008来与其它设备进行通信，并且包括用于处理从RF电路2008和/或外部端口2036所接收的数据的各种软件部件。

图形模块2028包括用于在显示表面上渲染、以动画方式显示和显示图形对象的各种已知的软件部件。在触摸I/O设备2012为触敏显示器(例如触摸屏)的实施例中，图形模块2028包括用于在触敏显示器上渲染、显示和以动画方式显示对象的部件。

一种或多种应用程序2030可包括安装在系统2000上的任何应用程序，包括但不限于浏览器、地址簿、联系人列表、电子邮件、即时消息、文字处理、键盘仿真、桌面小程序、支持JAVA的应用程序、加密、数字版权管理、语音识别、语音复制、位置确定能力(诸如由全球定位系统(GPS)所提供的)、音乐播放器等。

触摸处理模块2026包括各种软件部件以用于执行与触摸I/O设备2012相关联的各种任务，该各种任务包括但不限于接收和处理经由触摸I/O设备控制器2032从I/O设备2012所接收的触摸输入。

系统2000还可包括用于执行如本文结合图1至图4所述的方法/功能的指纹感测模块2038。指纹感测模块2038可至少被执行或以其它方式起作用以执行与指纹传感器相关联的各种任务诸如接收和处理指纹传感器输入。指纹感测模块2038还可控制指纹传感器2042的某些操作方面，诸如其指纹数据的捕获和/或指纹数据到处理器2018和/或安全处理器2040的传输。模块2038还可与触摸I/O设备2012、图形模块2028或其它图形显示器进行交互。模块2038可具体化为硬件、软件、固件或它们的任何组合。尽管将模块2038示出为驻留在介质2001内，但模块2038的全部或部分可具体化在系统2000内的其它部件内或可完全具体化为系统2000内的单独部件。

I/O子系统2006耦接至触摸I/O设备2012和一个或多个其它I/O设备2014以用于控制或执行各种功能。触摸I/O设备2012经由触摸I/O设备控制器2032来与处理系统2004进行通信，触摸I/O设备控制器2032包括用于处理用户触摸输入的各种部件(例如，扫描硬件)。一个或多个其它输入控制器2034从其它I/O设备2014接收电信号或将电信号发送到其它I/O设备2014。其它I/O设备2014可包括物理按钮、拨号盘、滑动开关、操作杆、键盘、触摸板、额外的显示屏或它们的任何组合。此类按钮可为物理的或虚拟的。这些按钮可为软的。即，一个或多个按钮可物理地显示在表面上，但在按压或以其它方式与其进行交互时可能不与机械开关相关联或不操作机械开关。

如果具体化为触摸屏，那么触摸I/O设备2012在GUI中向用户显示视觉输出。视觉输出可包括文本、图形、视频和它们的任何组合。一些或全部的视觉输出可对应于用户界面对象。触摸I/O设备2012形成从用户接受触摸输入的触敏表面。触摸I/O设备2012和触摸屏控制器2032(连同介质2001中的任何相关联模块和/或指令集)检测并跟踪触摸I/O设备2012上的触摸或接近触摸(以及任何触摸移动或触摸释放)，并且将所检测到的触摸输入转换成与图形对象的交互，诸如一个或多个用户界面对象。在设备2012具体化为触摸屏的情况下，用户可直接与显示在触摸屏上的图形对象进行交互。另选地，在设备2012具体化为触摸设备而不是触摸屏(例如触摸板)的情况下，用户可间接地与显示在具体化为I/O设备2014的单独显示屏上的图形对象进行交互。

触摸I/O设备2012可类似于以下美国专利中所述的多触敏表面：6,323,846(Westerman等人)、6,570,557(Westerman等人)和/或6,677,932(Westerman)和/或美国专利公布2002/0015024A1，这些专利中的每一个专利均据此以引用方式并入。

对于触摸I/O设备2012为触摸屏的实施例，触摸屏可使用LCD(液晶显示器)技术、LPD(发光聚合物显示器)技术、OLED(有机LED)或OEL(有机电致发光)，尽管在其它实施例中可使用其它显示技术。

可基于用户的触摸输入以及正在进行显示的和/或计算系统的一种或多种状态来由触摸I/O设备2012提供反馈。反馈可通过光学(例如光信号或显示的图像)、机械(例如触觉反馈、触摸反馈、力量反馈等)、电学(例如电刺激)、嗅觉、声学(例如嘟嘟声等)等或它们的任何组合方式并且以可变或不可变的方式进行传输。

系统2000还包括用于为各种硬件部件供电的电力系统2044，并且可包括电源管理系统、一个或多个电源、再充电系统、电源故障检测电路、功率转换器或逆变器、电源状态指示器以及通常与便携式设备中的电力的生成、管理和分配相关联的任何其它部件。

在一些实施例中，外围设备接口2016、一个或多个处理器2018和存储器控制器2020可在单个芯片上实施，诸如处理系统2004。在其他一些实施例中，它们可在单独芯片上实施。

除上述之外，系统2000可包括经由指纹I/O控制器2044来与指纹传感器2042进行通信的安全处理器2040。安全处理器2040可实现为一个或多个处理单元。现将描述这些各种元件的操作。

指纹传感器2042可操作以捕获一系列图像或节点。当合在一起时，这些节点可形成一组指纹图像信息。节点集合在本文中可被称为“网格”、“马赛克”、“模板”或其它指纹信息的指示符。指纹传感器可定位在电子设备的任何合适部分，诸如显示器之下、设备的一个或多个壁下方或沿着设备的一个或多个壁、与设备相关联的按钮之下等。此类按钮可为物理的或虚拟的。这些按钮可为软的。即，一个或多个按钮可为图标或刻绘到电子设备表面上，但可能不是以具有摇臂、滑块或弹片开关的常规按钮的方式物理地压下。而是，按钮的操作可通过触摸软按钮并感测该触摸来实现。在某些具体实施中，指纹传感器2042可定位在这种软按钮之下。“软按钮”可指在触摸或按压时基本上不移动以例如压下开关或以机械方式形成接触的输入区或区域。

指纹信息中的每个节点可由指纹传感器2042单独捕获，指纹传感器2042可为阵列传感器。一般来讲，表示指纹的相邻部分的节点中的图像之间存在一些重叠。这种重叠可有助于从节点拼合指纹，因为可采用各种图像识别技术使用重叠来正确地识别和/或对齐指纹信息中的相邻节点。

可通过指纹I/O控制器2044将所感测的指纹数据传输至处理器2018和/或安全处理器2040。在一些实施例中，将数据直接从指纹I/O控制器2044中继到安全处理器2040。在将指纹数据传输至任一处理器之前，通过指纹传感器2042、指纹I/O控制器2044或其它元件中的任一种来将指纹数据加密、模糊化或以其它方式防止未授权的设备或元件进行访问。安全处理器2040可解密数据以重建节点。在一些实施例中，可直接从指纹控制器2044(或传感器2042，如果不存在控制器的话)向安全处理器2040传输未加密的数据。安全处理器随后可将该数据加密。

可将指纹数据作为单独节点、节点的集合或基本上完整的指纹模板存储在计算机可读介质2001中并且在必要时进行访问。在一些实施例中，仅安全处理器2040可访问所存储的指纹数据，而在其它实施例中，安全处理器或处理器2018都可访问此类数据。

指纹识别传感器

图1示出了包括在设备的一部分中的指纹识别传感器的概念图。

一种设备包括指纹识别传感器，该指纹识别传感器能够诸如从指纹图像传感器(任选地包括本文所述的触摸I/O设备2012)接收指纹图像数据并且包括一个或多个处理单元(诸如处理器2018和安全处理器2040)，维护指纹信息的数据库(诸如一个或多个已注册的模板)并且将所接收的指纹与那些已注册的模板进行比较。指纹识别传感器可包括可由处理器解释或执行的指令集。指纹识别传感器可包括或有权访问可在其中维护和操纵指纹信息的存储器或存储装置，诸如可用于操纵和比较指纹信息的一个或多个指纹信息的数据库，如本文所述。

在一个实施例中，每个指纹信息的数据库可包括一组指纹图像数据，该组指纹图像数据可包括诸如响应于本文所述的触摸I/O设备2012的一组指纹图像节点。例如，每一组指纹图像节点可包括从指纹识别传感器的操作所接收的并且在与处理单元包括在一起或处理单元可访问的存储器或存储装置中进行维护的8×8图像指纹图像数据块。每个指纹信息的数据库可包括由处理单元响应于指纹图像节点所确定的并且类似地在与处理单元包括在一起或处理单元可访问的存储器或存储装置中的一组指纹图像马赛克和模板。

指纹识别传感器可接收与授权用户相关联的指纹，响应于那些接收到的指纹确定模板并且将该模板注册在该指纹信息的数据库中。指纹识别传感器可接收新指纹，将那些新指纹与那些已注册的模板相匹配，并且确定那些新指纹是否也与该授权用户相关联，以及如果相关联的话，哪些凭证与该已注册的模板相关联。指纹传感器可在用户操作设备期间接收或捕获指纹图像节点。例如，可当用户按压按钮或与覆盖指纹传感器的表面(诸如触摸屏)进行交互时捕获节点，即使该交互并不尝试注册用户。继续该实例，当用户在电子设备上玩游戏、拨打电话呼叫、或以其它方式向电子设备提供输入时，指纹传感器可捕获节点。此类节点可能是指纹的片段部分并且在单个用户会话期间可能不会捕获整个指纹。因此，节点可存储在数据库中以用于后续处理以便创建指纹的统一图像，随后可利用设备进行注册或以其它方式通过设备进行注册以向特定功能提供验证或访问该特定功能。

指纹识别传感器还包括未注册指纹信息的数据库，诸如一个或多个节点以及诸如一个或多个马赛克。指纹识别传感器可接收一个或多个节点，维护节点信息的数据库并且维护马赛克信息的数据库。

指纹识别传感器可将第一节点和马赛克与第二节点和马赛克相匹配，并且确定是否将那些第一节点和马赛克与那些第二节点和马赛克组合起来。指纹识别传感器可针对每个马赛克来确定该马赛克是否足以完成被注册为模板。

连接单独节点

图2示出了正被连接成指纹马赛克并被注册为指纹模板的一组单独指纹节点的概念图。如本文所述，响应于并且交互地与用户的一个或多个指纹的物理接触或接近，可在存储器或存储装置中维护经处理的指纹图像数据(包括单独的节点、马赛克)并且通过计算设备进行操纵。

未注册指纹信息的数据库可包括一个或多个单独的节点。在一个实施例中，每次用户触摸指纹识别传感器(或以其它方式使指纹识别传感器感测到他们的指纹)，如果指纹识别传感器不能够识别整个指纹以用于比较，那么作为代替指纹识别传感器可识别一个或多个节点。例如，每个节点可包括指纹数据块，可处理指纹数据块以确定关于该节点的指纹信息。关于该节点的指纹信息可包括一组纹线流信息、一组边缘匹配信息、或指纹识别传感器可根据其确定该节点最终是否能够与任何其它节点一起组合成统一指纹模板的其它信息。

在一个实施例中，指纹识别传感器维护一组节点的记录并且维护一组马赛克的记录，其中每个马赛克包括指纹识别传感器已确定应包括在统一模板中的节点的集合。作为第一实例，如果第一节点和第二节点沿边缘匹配良好，那么指纹识别传感器可将那些节点收集在马赛克中。作为第二实例，如果节点与马赛克中的任一节点都匹配良好，那么指纹识别传感器可将该节点与该马赛克收集在一起并且使该马赛克扩展成更大的马赛克。作为第三实例，如果第一马赛克和第二马赛克包括匹配良好的节点，那么指纹识别传感器可将那些马赛克收集到包括来自这两个马赛克的节点的更大的马赛克中。作为第四实例，如果节点与第一马赛克和第二马赛克两者中的任一节点都匹配良好，那么指纹识别传感器可将那些马赛克收集到更大的马赛克中，该更大的马赛克包括来自这两个马赛克的节点以及与这两个马赛克匹配的新节点。这样做的效果是：当发现匹配的节点时，将它们收集到马赛克中，马赛克的尺寸增大，并且可将这些马赛克收集到更大的马赛克中。

在一个实施例中，指纹识别传感器可确定马赛克是否以及何时具有足够的信息以包括完整的模板以便可将该马赛克注册为新模板。如果是这样的话，那么指纹识别传感器可将该马赛克注册为新模板，将该模板与一个用户相关联，并且将该模板与适当的凭证(诸如提供给该用户的那些凭证)相关联。这样做的效果是：可从单独节点收集新模板，而不需要授权用户与用户界面进行交互来注册新模板。

在一个实施例中，指纹识别传感器可响应于一个或多个因素来确定是否应将马赛克注册为新模板。作为第一实例，可响应于马赛克所包括的节点的数量来注册马赛克。具体地，当马赛克包括9个或更多个节点时，可宣布该马赛克足够完整以注册为模板。作为第二实例，可响应于马赛克所覆盖区域的直径来注册马赛克。具体地，当马赛克具有以欧几里德(Euclidean)距离计4个或更多个节点(或具有以曼哈坦(Manhattan)距离计6个或更多个节点)的直径时，可宣布该马赛克足够完整以注册为模板。作为第三实例，可响应于指纹识别传感器相对于马赛克是否能够用于匹配指纹以用于进行验证所具有的置信度来注册马赛克。

在一个实施例中，相较于通过授权用户与用户界面进行交互来注册该新模板而收集的模板，为从马赛克并且最终从单独节点所收集的模板分配的重要性相对较小。当指纹识别传感器尝试对用户进行授权时，可移除从马赛克收集的模板，如果它们不能够匹配任何完整指纹的话。作为第一实例，如果从马赛克收集的模板不可用于持续一段时间或进行一定数量的尝试(或不准确的或无用的一些其他测量)，那么可将该模板解除注册。作为第二实例，可将该模板降级为马赛克并且可能进行更改以改进其实用性，如下所述。

将节点与马赛克相匹配

图3示出了正在进行匹配的一组单独指纹节点的概念图。

在一个实施例中，指纹识别传感器通过确定节点在重叠区域中是否足够类似来匹配这些节点。作为第一实例，在每个节点均包括由指纹数据捕获的8×8数据块的情况下，如果例如当进行调节以用于得到指纹数据时，在2×8重叠带中足够数量的数据点是相同或几乎相同的，那么指纹识别传感器可断定第一节点匹配第二节点。作为第二实例，如果存在第一节点与第二节点之间的匹配用于以下各项中的一个或多个，那么指纹识别传感器可断定第一节点匹配第二节点：纹线(ridge)流、纹线流梯度、或从指纹图像指纹数据导出的另一组指纹信息。

在一个实施例中，当第一节点和第二节点沿指定边缘匹配良好时，指纹识别传感器不需要注意该指定边缘以供进一步匹配新节点。在另选的实施例中，指纹识别传感器在搜索其节点和马赛克的数据库以用于匹配新节点时可使该指定边缘降级。例如，指纹识别传感器可在指定边缘处分配优先级以搜索新匹配，该优先级诸如当沿指定边缘的匹配更好时较低的优先级。

在一个实施例中，指纹识别传感器确定第一马赛克和第二马赛克的共同边缘之间存在多少匹配。作为第一实例，如果仅存在单个这种匹配，那么指纹识别传感器可仅尝试性地收集那些马赛克，而如果存在多于一个这种匹配，那么指纹识别传感器可更确定地收集那些马赛克。作为第二实例，响应于那些马赛克的指定边缘处存在多少匹配(以及那些指定边缘处的匹配是否是物理上可行的)，指纹识别传感器可分配置信度测量以收集那些马赛克。

更一般地，指纹识别传感器可向其确定的每个匹配分配置信度测量，其效果在于：每次指纹识别传感器将第一节点与第二节点、节点与马赛克、或第一马赛克与第二马赛克收集在一起时，它可相对于收集是否合理来重新计算置信度测量。作为第一实例，指纹识别传感器可增加其对收集节点或马赛克的置信度，如果有这样做的多种独立原因的话。作为第二实例，指纹识别传感器可维护哪些收集节点和马赛克的尝试具有相对较高置信度的记录，其效果在于：如果指纹识别传感器需要恢复其收集节点或马赛克的尝试，那么它可在置信度最小的接合位置处开始。

指纹识别传感器可能期望恢复其收集节点或马赛克的尝试的一种情况可能发生在：当节点是从多于一个用户收集的，并且这些节点能够进行匹配，或者因为匹配是相对激进地执行的或者因为那些节点是碰巧匹配的。通常认为指纹对于每个人是唯一的，但可能的是一个人的指纹的一部分可能会与另一个人的指纹的一部分匹配。在此类情况下，指纹识别传感器将会发现所收集的马赛克或从该马赛克导出的已注册的模板将不匹配来自任一单个用户的指纹，其效果在于：指纹识别传感器将希望或者丢弃该模板或恢复那些节点或马赛克的接合。

在一个实施例中，指纹识别传感器可使用关于节点的其它信息来确定关于是否将该节点与另一个节点或与马赛克收集在一起的其置信度测量。作为第一实例，如果待接合的节点包含相对较少的平均信息量或相对较少的信息，那么指纹识别传感器可为该节点分配较小的置信度并尝试接合该节点。作为第二实例，指纹识别传感器可响应于该节点中或待在其处接合该节点的边缘中的平均信息量或信息量来计算其置信度测量。

更一般地，指纹识别传感器用于确定其置信度测量的信息可包括其具有的关于节点可用的任何信息，诸如(A)节点是在多久以前收集的，(B)节点不具有任何匹配或自从节点的最近一次匹配已经过多长时间，(C)节点离最大马赛克或离超过阈值尺寸的最近马赛克有多远距离，(D)待匹配的两个节点是否具有类似的平均信息量或类似的信息量或其它。

指纹识别传感器还可使用关于其对某一节点的置信度的信息来确定其是否应当完全移除该节点。例如，如果节点是在相对长时间之前收集的，尚未与任何其它节点匹配，并且具有相对低的平均信息量，那么指纹识别传感器可确定该节点不具有足以保留其的价值。

指纹识别传感器还可使用关于其对某一节点的置信度的信息来确定以何种顺序搜索节点以检查是否与新采集的节点或与最近构造的马赛克具有任何匹配。例如，如果节点相对较新，那么指纹识别传感器可在搜索匹配节点时为该节点分配相对较高的优先级。相似地，如果马赛克是在相对较近时间创建的，那么指纹识别传感器可在搜索匹配节点以扩展该马赛克时为该马赛克分配相对较高的优先级。

扩展模板

图4示出了正在利用另外单独的指纹节点进行尝试性地扩展的指纹模板的概念图。如本文所述，响应于并且交互地与用户的一个或多个指纹的物理接触或接近，可在存储器或存储装置中维护从指纹图像导出的节点、马赛克和模板并且通过计算设备进行操纵。

在一个实施例中，当指纹识别传感器确定马赛克的足够完整以注册为模板时，可能发生的是指纹识别传感器后续发现可添加到该模板的另外的信息。作为第一实例，如上所指出的，指纹识别传感器可能确定该模板未能匹配任一实际用户指纹，并且必须将其丢弃或另选地在某个位置脱离接合。作为第二实例，指纹识别传感器可能接收一个或多个另外的节点或识别可与模板接合的一个或多个马赛克。

在一个实施例中，指纹识别传感器可尝试修改已注册的模板。作为第一实例，指纹识别传感器可能直接修改已注册的模板。作为第二实例，指纹识别传感器可将已注册的模板作为其未注册指纹信息的数据库中的马赛克进行维护，将该马赛克标记为对应于已注册的模板并且保留修改该马赛克和可能重新注册该马赛克的选项。

在一个实施例中，指纹识别传感器可遵循所述第二实例。当识别出指纹识别传感器期望对其进行修改的模板时，指纹识别传感器可将该模板解除注册，将相关联的马赛克标记为不再是已注册的，修改相关联的马赛克，并且重新注册修改后的相关联的马赛克。

作为第一实例，如果已注册的模板未能与任一实际用户指纹相匹配，那么可能的情况是指纹识别传感器已错误地接合来自多于一个指纹的节点。这种情况可能发生是因为单个用户具有多于一个手指与节点匹配良好，或这种情况可能发生是因为多于一个用户具有匹配良好的节点。在任一种情况下，指纹识别传感器都会丢弃已注册的模板，将相关联的马赛克标记为不再是已注册的，将相关联的马赛克标记为错误的，并且采取适当的动作。

适当的动作可包括：(A)完全删除相关联的马赛克，或(B)使一个或多个节点或马赛克与相关联的马赛克脱离接合。如上所指出，如果指纹识别传感器已维护其对每个接合位置的置信度的记录，那么指纹识别传感器可在置信度最小的位置处(或可选地，在其它方面便利的置信度相对较小的位置处)使相关联的马赛克脱离接合，并且将脱离接合的位置标记为在没有有利于重新接合的更好的证据的情况下将不会重新接合。

作为第二实例，如果可利用另外的节点来扩展已注册的模板或者通过使已注册的模板与一个或多个单独节点接合或通过使已注册的模板与一个或多个另外的马赛克接合，那么指纹识别传感器可将相关联的马赛克与该另外的信息相关联，确定修正后马赛克是否应当重新注册为模板以及如果应当注册为模板的话，将扩展的马赛克重新注册为扩展后的模板。在一个实施例中，指纹识别传感器可将较小和较大模板两者作为已注册的模板来维护，包括指出较小模板和较大模板重叠的元数据。这样做的效果是：如果证明较大模板是优异的，那么可将较小模板解除注册并移除。另一方面，如果证明较大模板是不切实际的诸如，如上所指出的，如果两个指纹被错误地合并，那么可保留较小模板并且可将较大模板解除注册并移除。

自动注册

在一个实施例中，当识别出并注册好指纹模板时，指纹识别传感器可自动给予该指纹模板凭证，或者作为注册过程的一部分、或者作为在注册之后执行的过程的一部分、或者作为持续自动给予凭证过程的一部分。如先前所提及的，可在结合有指纹识别传感器或与其相关联的电子设备的正常操作期间捕获各种节点。这些节点可存储并且随时间推移累积成马赛克并且最终累积成模板。节点和相关指纹数据的捕获可在用户以其它方式与电子设备进行交互时发生，而用户并不知情。作为第一实例，在注册指纹模板时，指纹识别传感器可确定与该指纹模板相关联的用户，并且自动将凭证与该指纹模板相关联，该指纹模板已与该用户相关联。作为第二实例，在该指纹模板的任何更新或重新注册时，诸如以上所述，指纹识别传感器可自动更新与该指纹模板相关联的凭证。作为第三实例，在进行与该指纹模板相关联的用户的凭证的任何更新时，指纹识别传感器可自动更新与该指纹模板相关联的凭证以便匹配该相关联的用户的凭证。

在一个实施例中，当识别出并注册好指纹模板时，指纹识别传感器可自动通知用户或采取其它选定动作。作为第一实例，指纹识别传感器可在识别出和注册好指纹模板时自动通知用户。作为该通知的一部分，指纹识别传感器可采取其它适当的动作，诸如可能地(A)询问用户以确认注册，(B)询问用户以确认待与指纹模板相关联的凭证，(C)请求用户输入PIN或其它代码以确认他们是正确的用户。作为第二实例，指纹识别传感器可自动采取一些其它选定动作，诸如系统动作诸如维护已注册的指纹及其被注册的时间和地点的记录)。

图7是示出了用于通过电子设备的操作来生成对应于指纹的数据集的方法700的流程图。电子设备可为图1的设备。方法可在框701处开始，并且流程可进行到框702，在框702处可诸如通过电子设备的指纹传感器来捕获第一节点和第二节点。流程随后可进行到框703，在框703处将第一节点与第二节点相匹配。流程随后可进行到框704，在框704处确定第一节点与第二节点的相对位置。接着，流程可进行到框705，在框705处将第一节点和第二节点以及第一节点与第二节点的相对位置存储为马赛克。在一些情况下，捕获第一节点和第二节点中的一个或多个可在与电子设备的交互期间而不是专用注册动作期间通过指纹传感器来执行。

如上所述并且如附图中所示，本专利申请提供了可接收关于指纹图像或部分指纹图像的信息并且可结合到使用指纹识别的设备中的技术，该技术包括电路和设计。本申请还提供多种技术，该多种技术包括执行指纹识别的设备和可由那些设备执行的方法。在一个实施例中，多种技术可包括提供指纹识别传感器，在该指纹识别传感器中在识别每个指纹的一个或多个部分时可收集那些部分，并且可将那些部分组合成统一的指纹模板。以这种方式，可为用户简化指纹的收集和注册。

可将本公开中的所述实施例的某些方面提供为可包括例如在其上存储有指令的计算机可读存储介质或非暂态机器可读介质的计算机程序产品或软件，该计算机程序产品或软件可用于对计算机系统(或其它电子设备)进行编程以执行根据本公开的过程。非暂态机器可读介质包括用于以机器(例如计算机)可读的形式(例如软件、处理应用程序)存储信息的任何机构。非暂态机器可读介质可采取但不限于以下形式：磁性存储介质(例如软磁盘、盒式录像带等)；光学存储介质(例如CD-ROM)；磁光存储介质；只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；可擦除可编程存储器(例如EPROM和EEPROM)；闪存存储器；等等。

虽然已相对于各种实施例描述了本公开，但是应当理解，这些实施例是示例性的并且本公开的范围不限于这些实施例。许多变型、修改、添加和改进都是可能的。更一般地，根据本公开的实施例是在特定实施例的情境中进行描述的。功能可在本公开的各种实施例中的规程中进行不同地分离或组合，或利用不同术语进行描述。这些和其它变型、修改、添加和改进可落在本公开的如随附权利要求书中所限定的范围内。

Claims (19)

1.一种电子设备，包括：

指纹传感器；

可操作地连接到所述指纹传感器的第一处理元件；

可操作地连接到所述第一处理元件的第一数据库，所述第一数据库存储：

对应于在与所述指纹传感器的非注册交互期间由所述指纹传感器所捕获的一个或多个指纹的未注册片段的第一组数据；和

对应于在专用注册交互期间由所述指纹传感器所捕获的一个或多个指纹的未注册片段的第二组数据；以及

可操作地连接到所述第一处理元件的第二数据库，所述第二数据库存储一个或多个已注册的模板；

其中所述第一处理元件操作以：

确定何时被存储在所述第一数据库中的所述第一组数据或所述第二组数据中的至少一者中的多个未注册片段沿至少一个边缘匹配；

将沿所述至少一个边缘匹配的所述多个未注册片段组合以形成模板；

在所述第一数据库中维护不沿至少一个边缘匹配的一个或多个未注册片段；以及

在所述第二数据库中存储所述模板，所存储的模板包括已注册的模板。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中一旦所述模板形成，则所述第一处理元件进一步操作以将沿所述至少一个边缘匹配的所述多个未注册片段从所述第一数据库移除。

3.根据权利要求2所述的电子设备，还包括可操作地连接到所述第一处理元件的第二处理元件；其中

所述第一处理元件是安全的并且仅与所述第二处理元件、所述第一数据库和所述第二数据库以及所述指纹传感器进行交互。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述第二处理元件可操作地连接到至少一个输出设备。

5.根据权利要求4所述的电子设备，其中：

所述至少一个输出设备包括触敏显示器。

6.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述第一处理元件通过对从所述指纹传感器传输的加密信息进行解密来生成所述第一组数据，所述加密信息与一个或多个指纹的片段相关。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一数据库操作以存储一个或多个马赛克，所述一个或多个马赛克中的每个马赛克由多个未注册片段形成，其中所述一个或多个马赛克中的每个马赛克均小于与指纹的足以识别人的一部分所对应的数据集。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述多个未注册片段包括第一未注册片段和第二未注册片段，并且所述第一处理元件操作以确定所述第一未注册片段与所述第二未注册片段之间的边缘重叠，并且响应于所述边缘重叠，从所述第一未注册片段和所述第二未注册片段生成马赛克。

9.根据权利要求1所述的电子设备，其中：

所述一个或多个已注册的模板被分为第一模板组和第二模板组；

其中所述第一模板组包含由在所述专用注册交互期间所获得的由一系列未注册片段所形成的已注册的模板；并且

所述第二模板组包含由在所述非注册交互期间所获得的由一系列未注册片段所形成的已注册的模板。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其中如果所述第二模板组中的已注册的模板与在一系列专用注册动作期间所获得的指纹不匹配，则所述第一处理元件操作以移除所述第二模板组中的所述模板。

11.一种用于通过电子设备的操作来生成对应于指纹的模板的方法，所述方法包括：

在未注册的部分指纹的数据库中，存储第一节点、第二节点、第三节点、以及第四节点或第一马赛克；

将所述第一节点的边缘与所述第二节点的边缘相匹配；

将所述第一节点和所述第二节点组合成第二马赛克，并且在所述未注册的部分指纹的数据库中存储所述第二马赛克；

当所述第二马赛克的边缘匹配所述第一马赛克或所述第四节点的边缘时，将被存储在所述未注册的部分指纹的数据库中的所述第二马赛克、和所述第四节点或所述第一马赛克组合成较大的第三马赛克；

如果所述第三马赛克包括完整的模板，则在所述未注册的部分指纹的数据库中继续存储所述第三节点，并且在已注册的模板的数据库中将所述第三马赛克存储为模板；以及

如果所述第三马赛克不包括完整的模板，则在所述未注册的部分指纹的数据库中继续存储所述第三马赛克和所述第三节点。

12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述第一节点的边缘与所述第二节点的边缘相匹配包括：

将邻近所述第一节点的边缘的数据与邻近所述第二节点的边缘的数据进行比较；以及

当所述比较超过置信度匹配阈值时，将所述第一节点的所述边缘与所述第二节点的所述边缘相匹配。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述数据包括以下各项之一：纹线流数据；纹线流梯度数据；或电容感测的指纹数据。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括：

将所述第一节点的所述边缘的优先级降级以用于后续的匹配操作；并且

将所述第二节点的所述边缘的优先级降级以用于后续的匹配操作。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括：

基于下列中的至少一者来调整匹配的置信度：所述第一节点的年限；自所述第一节点上次被匹配以来的持续时间；所述第一节点离最大马赛克的距离；或所述第一节点的平均信息量。

16.根据权利要求12所述的方法，还包括：

确定所述第一节点的置信度；以及

如果所述第一节点的所述置信度低，则丢弃所述第一节点；其中

将邻近所述第一节点的所述边缘的所述数据与邻近所述第二节点的所述边缘的所述数据进行比较的所述操作仅在所述第一节点尚未被丢弃的情况下发生。

17.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一节点和所述第二节点中的至少一个节点在与所述电子设备的交互期间而不是在专用注册动作期间由指纹传感器所捕获，并且所述交互包括在所述电子设备的触摸屏上提供输入。

18.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一节点和所述第二节点中的至少一个节点在与所述电子设备的交互期间而不是在专用注册动作期间由指纹传感器所捕获，并且所述交互包括触摸所述电子设备的按钮。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述按钮是软按钮。