CN106716442A - 指纹认证系统、指纹认证程序和指纹认证方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供可以实现高速处理的指纹认证系统、指纹认证程序和指纹认证方法。指纹认证系统100包括：多级(n+1级)索引；根据索引将指纹数据FD登记在其中作为指纹数据TFD的登记部400；以及对照基于索引登记的指纹数据TFD来检查指纹数据FD的检查设备600。指纹数据TFD可以分类为组，即使登记有大量指纹数据TFD，也可以提高处理速度。

Description

指纹认证系统、指纹认证程序和指纹认证方法

技术领域

本发明涉及指纹认证系统、指纹认证程序和指纹认证方法。

背景技术

已经进行了各种指纹认证系统的研究和开发。当前的指纹认证系统例如基于“图案(图像)匹配处理”、“细节处理”、“细节和关联处理”或“频率分析处理”。

“图案匹配处理”指定指纹的特定有限区域，并通过指纹图像叠加来检查区域中的脊图案。

“细节处理”在捕获的指纹图像中提取和登记脊的20至30个端点或分支点的信息，并且基于该信息执行检查。

“细节和关系处理”仅在指纹与另一指纹之间的细节和关系信息彼此一致时才认为这两个指纹匹配。

“频率分析处理”将指纹的一片脊和谷的图案的截面看作波形，并使用波形谱系列作为特征信息，以基于最大相关性执行检查。

另外，专利文献1(日本特开2011-86130号公报)公开了加速大量用户使用的指纹认证系统执行的认证处理。专利文献1中描述的对认证处理进行加速的指纹认证系统是具有多个指纹传感器的指纹认证系统，其包括组识别装置、登记装置和检查装置，所述组识别装置根据在指纹数据输入处理中输入指纹数据所至的指纹传感器来识别该指纹数据所属的组，所述登记装置在指纹数据登记处理中将输入的指纹数据与由组识别装置识别的组相关联地登记在存储设备中，所述检查装置在指纹数据认证处理中对照(against)作为登记在存储设备中的指纹数据的输入指纹数据的、与同一组相关联的指纹数据来检查输入的指纹数据。

另外，专利文献2(日本特开2009-164680号公报)公开了一种无线通信终端，其具有仅允许预先登记的多个特定终端用户使用该无线通信终端的高级安全功能，以及终端用户识别方法。

专利文献2中描述的无线通信终端是设置有PTT开关的无线通信终端，包括设置在PTT开关中的指纹读取部、可以登记多个终端用户的指纹数据和至少包括为登记了指纹数据的终端用户设置的用户ID号的ID号信息的存储部、对照登记在存储部中的指纹数据来检查指纹读取部读取的指纹数据的指纹认证部、使无线通信终端根据指纹认证部的检查结果来操作的装置、以及基于指纹认证部的检查结果从存储部中获取一条ID号信息的设备。

另外，专利文献3(日本特开2006-277415号公报)公开了基于用户之间身体特征差异的指纹认证系统的登记设备。专利文献3中描述的登记设备包括：输入部，用于向其输入登记对象的生物信息；提前提取部，用于以预定的特征提取方法从生物信息提取第一特征数据；分类部，用于确定分类数据，所述分类数据用于基于第一特征数据将所述生物信息分类为多个组中的任一组；特征提取部，用于按照为多个组指定的特征提取方法中的相应一个从生物信息中提取第二特征数据；以及登记部，用于将第一特征数据、第二特征数据和分类数据彼此相关联地登记为参考生物信息。

[引用列表]

[专利文献]

专利文献1：

日本专利公开JP2011-86130

专利文献2：

日本专利公开JP2009-164680

专利文献3：

日本专利公开JP2006-277415

发明内容

[技术问题]

尽管专利文献1至3中描述的技术可以对预定数量的人执行指纹检查，但是这些技术具有处理时间随着登记的指纹数据的数量增加而增加的问题。另一个问题是，在专利文献1描述的技术中，用户必须输入组信息，或者在专利文献2描述的技术中，用户必须输入ID号或其他信息。在专利文献1或2描述的技术中，存在如果用户忘记组信息或ID号则指纹认证将失败的问题。

本发明的目的在于，提供一种可以实现高速处理的指纹认证系统、指纹认证程序和指纹认证方法。上述专利文献中公开的现有技术是在特定算法下减少总数的处理时间的方法。相反，根据本发明，在总数中找到要在总数中细分的因素和区分这些因素的算法，并且改变搜索项以与总数无关地保持处理时间恒定。

本发明的目的在于，提供一种可以不考虑指纹数据的数量实现高速处理的指纹认证系统、指纹认证程序和指纹认证方法。

[问题的解决方案]

(1)

根据一个方面的指纹认证系统包括多级索引和根据所述索引将指纹数据登记在其中的登记部，所述登记部根据所述索引创建多个指纹数据组，并且如果在所述多个指纹数据组中的任一个单独指纹数据组中登记的指纹数据的数量大于预定数量，则改变所述索引的级，以使在所述多个指纹数据组的每个指纹数据组中登记的指纹数据的数量保持小于或等于所述预定数量。

在这种情况下，提供多级索引。例如，如果第一级包括三种类型的索引，并且第二级包括三种类型的索引，则登记在登记部的每个组中的指纹数据的数量平均可以减少到11.1％。

更具体地，100％的指纹数据可以分为三组，根据第一级中的索引，每组包括约33.3％的指纹数据，并且约33.3％的指纹数据可以进一步分为三组，根据第二级的索引每组包括约11.1％的指纹数据。以这种方式，指纹数据可以有利地在登记部中分组。

另外，索引以改变的方式形成，使得每个指纹数据组包含预定数量或更少的指纹数据。由此，与所有登记的指纹数据都用于检查等的情况相比，可以提高访问速度以降低处理负载，因为仅使用了在一部分组中登记的指纹数据。

(2)

根据第二发明的指纹认证系统是根据第一方面的指纹认证系统，其中，当所述登记部改变索引的级时，所述登记部可以重新配置索引的顺序，以便减少较高级中的索引和较低级中的索引之间的相关性。

在这种情况下，当所述登记部改变索引的级时，所述登记部可以重新配置索引的顺序，以便减少较高级中的索引和较低级中的索引之间的相关性。也就是说，如果确定指纹数据没有被较高级中的索引和较低级中的索引平滑地分类，例如，如果在针对较高级的索引或较低级的索引的确定中，一个组包含50％以上的指纹数据，则可以通过用另一个索引替换较低级中的索引使得该另一个索引在较高级中的索引之后、或者用另一个索引替换较高级中的索引使得该另一个索引在较低级中的索引之后，来交换较高级中的索引和较低级中的索引，以重新配置索引的顺序。以这种方式，可以减少每个组中的指纹数据的数量。

(3)

根据第三发明的指纹认证系统是根据这一方面或第二发明的指纹认证系统，其中，当所述登记部改变索引的级时，所述登记部可以改变索引的条件的阈值。

在这种情况下，当所述登记部改变索引的级时，所述登记部可以改变索引的条件的阈值。也就是说，如果其中一个组包含大量指纹数据，则可以改变索引的阈值以减少这个组中的指纹数据的数量。

(4)

根据第四发明的指纹认证系统是根据这一方面或第二或第三发明的指纹认证系统，其中，当所述登记部改变索引的级时，所述登记部可以增加索引的级数，并创建作为索引的条件，所述条件均等地划分较高级中的索引的条件。

在这种情况下，在增加级数时，创建将较高级中的索引的条件均等地划分的条件作为索引。因此，可以可靠地将指纹数据的数量分类为多个组。以这种方式，可以减少每个组中的指纹数据的数量。

(5)

根据第五发明的指纹认证系统是根据这个方面的指纹认证系统，其中，当所述登记部改变索引的级时，所述登记部增加索引的级数，并创建作为索引的条件，所述条件基于相关指纹数据组的偏差均等地划分相关指纹数据组中的指纹数据的数量。

在这种情况下，对于增加的级，创建基于相关指纹数据组的偏差将相关指纹数据组中的指纹数据的数量均等地划分的条件作为索引。因此，可以可靠地将指纹数据分类为多个组。以这种方式，可以减少每个组中的指纹数据的数量，并且可以防止形成过多级。

(6)

根据第六发明的指纹认证系统是根据这个方面和第二至第五发明中的任一个的指纹认证系统，其中索引可以基于指纹数据的特点或特征。

在这种情况下，由于索引基于指纹数据的特点或特征，所以指纹数据可以根据指纹数据的特点或特征来分组。

(7)

根据第七发明的指纹认证系统是根据这个方面和第二至第六发明中的任一个的指纹认证系统，其中索引可以包括指纹数据的脊和谷的图案。

指纹认证数据可以大致分类为指纹的脊和谷的至少三种类型图案，环形、螺旋形和弓形，其可以有利地用作索引。

(8)

根据第八发明的指纹认证系统是根据这个方面和第二至第七发明中的任一个的指纹认证系统，其中，所述索引包括至少以下任一个：关于指纹数据的短线、条形线、发线和岛线中至少任一个的线数、线之间的间隔或者线的角度。

指纹数据大致可以根据关于指纹数据的短线、条形线、发线和岛线中至少任一个的线数、线之间的间隔或者线的角度来分类，其可以有利地用作索引。

(9)

根据第九发明的指纹认证系统是根据这个方面和第二至第八个发明中任一个的指纹认证系统，其中索引可以包括指纹数据的分支点、终点、点、起点和结合点中的至少任一个。

指纹数据可以根据指纹数据的分支点、终点、点、起点和结合点中的至少任一个来分类，其可以有利地用作索引。

(10)

根据另一方面的指纹认证系统包括多级索引、根据所述索引将指纹数据登记在其中的登记部和基于所述索引来检查指纹数据的检查部，所述登记部根据所述索引创建多个指纹数据组，并且如果在所述多个指纹数据组中的任一个单独指纹数据组中登记的指纹数据的数量大于预定数量，则改变所述索引的级，以使在所述多个指纹数据组的每个指纹数据组中登记的指纹数据的数量保持小于或等于所述预定数量。通过机器学习计算在该时间点的数据组的索引的有效组合来确定级中索引的顺序。因此，针对每个数据组适当地改变索引在级中的优先顺序。例如，在第一次分组中对中心具有核的指纹使用FingerCode，或者在第一次分组中对具有很多分支点的指纹使用分支点处的角度。

在这种情况下，索引为多级配置。例如，如果第一级包括三种索引，第二级包括三种索引，则登记在登记部中的每个组中的指纹数据的数量平均可以减少到所有指纹数据的11.1％。

检查部仅对照通过了多个级的已登记指纹数据的11.1％来检查要检查的指纹数据。因此，检查部可以在短时间内完成对指纹数据的检查。

具体地，如果形成n级索引(n表示正整数)，则可以用索引将甚至包含几千万或数亿指纹数据的总数划分为仅包含几千个指纹数据的组，并且检查处理仅需要对照几千个指纹数据进行检查。因此，可以减少检查持续时间。

(11)

根据第十一发明的指纹认证系统是根据另一方面的指纹认证系统，其中，所述检查部可以用频率分析处理、混合处理、细节处理和图案匹配处理中的至少任一个，在所述多个级的最后一个级中对所述指纹数据执行检查。

在这种情况下，检查部用计算强度大的频率分析处理、混合处理、细节处理和模式匹配处理中的任一个，仅在多个级的最后一个级中执行指纹数据的检查。因此，可以提高检查速度，并且可以使处理负荷最小化。

(12)

根据另一方面的指纹认证系统包括多级配置的编索引处理和根据所述编索引处理来登记指纹数据的登记处理，所述登记处理根据所述编索引处理创建多个指纹数据组，并且如果在所述多个指纹数据组中的任一个单独指纹数据组中登记的指纹数据的数量大于预定数量，则改变所述编索引处理的级，以使在所述多个指纹数据组的每个指纹数据组中登记的指纹数据的数量保持小于或等于所述预定数量。

在这种情况下，提供多级索引处理。例如，如果第一级包括三种类型的索引，并且第二级包括三种类型的索引，则登记在登记处理的每个组中的指纹数据的数量平均可以减少到11.1％。

更具体地，100％的指纹数据可以分为三组，根据第一级中的索引处理，每组包括约33.3％的指纹数据，并且约33.3％的指纹数据可以进一步分为三组，根据第二级的索引，每组包括约11.1％的指纹数据。以这种方式，可以有利地将登记部中的指纹数据分组。

另外，索引以改变的方式形成，使得每个指纹数据组包含预定数量或更少的指纹数据。由此，与所有登记的指纹数据都用于检查等的情况相比，可以提高访问速度以降低处理负载，因为仅使用了在一部分组中登记的指纹数据。

(13)

根据另一方面的指纹认证系统包括多级配置的编索引处理、根据所述编索引处理来登记指纹数据的登记处理和基于编索引处理来检查指纹数据的检查处理，所述登记处理根据所述编索引处理创建多个指纹数据组，并且如果在所述多个指纹数据组中的任一个单独指纹数据组中登记的指纹数据的数量大于预定数量，则增加所述编索引处理的级，以使在所述多个指纹数据组的每个指纹数据组中登记的指纹数据的数量保持小于或等于所述预定数量。

在这种情况下，提供多级索引处理。例如，如果第一级包括三种类型的索引，并且第二级包括三种类型的索引，则登记在登记处理的每个组中的指纹数据的数量平均可以减少到11.1％。

更具体地，在第一级的编索引处理中，100％的指纹数据可以进行分组，每组包含约33.3％的指纹数据并登记，并且在第二级的编索引处理中，约33.3％的指纹数据可以进行分组，每组包含约11.1％的指纹数据。以这种方式，可以在登记处理中将指纹数据有效分组。

另外，索引以改变的方式形成，使得每个指纹数据组包含预定数量或更少的指纹数据。由此，与所有登记的指纹数据都用于检查等的情况相比，可以提高访问速度以降低处理负载，因为仅使用了在一部分组中登记的指纹数据。

具体地，由于提供了n级索引(n表示正整数)，所以即使有几千万或上亿条指纹数据TFD，检查处理仅需要根据索引分组的几千条登记的指纹数据TFD，从而能够减少检查处理所需的时间。

(14)

根据另一方面的指纹认证方法包括多级配置的编索引步骤和根据所述编索引步骤来登记指纹数据的登记步骤，所述登记步骤根据所述编索引步骤创建多个指纹数据组，并且如果在所述多个指纹数据组中的任一个单独指纹数据组中登记的指纹数据的数量大于预定数量，则改变所述编索引步骤的级，以使在所述多个指纹数据组的每个指纹数据组中登记的指纹数据的数量保持小于或等于所述预定数量。

在这种情况下，编索引步骤为多级配置。例如，如果第一级包括三种索引，第二级包括三种索引，则登记在登记步骤中的每个组中的指纹数据的数量平均可以减少到所有指纹数据的11.1％。

更具体地，根据第一级的索引，100％的指纹数据可以进行分组，每组包含约33.3％的指纹数据并登记，并且根据第二级的索引，约33.3％的指纹数据可以进行分组，每组包含约11.1％的指纹数据。以这种方式，可以在登记步骤中将指纹数据有效分组。

另外，索引以改变的方式形成，使得每个指纹数据组包含预定数量或更少的指纹数据。由此，与所有登记的指纹数据都用于检查等的情况相比，可以提高访问速度以降低处理负载，因为仅使用了在一部分组中登记的指纹数据。

(15)

根据另一方面的指纹认证方法包括多级配置的编索引步骤，根据所述编索引步骤来登记指纹数据的登记步骤和基于编索引步骤来检查指纹数据的检查步骤，所述登记步骤根据所述索引创建多个指纹数据组，并且如果在所述多个指纹数据组中的任一个单独指纹数据组中登记的指纹数据的数量大于预定数量，则改变所述索引的级，以使在所述多个指纹数据组的每个指纹数据组中登记的指纹数据的数量保持小于或等于所述预定数量。

在这种情况下，编索引步骤为多级配置。例如，如果第一级包括三种索引，第二级包括三种索引，则登记在登记步骤中的每个组中的指纹数据的数量平均可以减少到所有指纹数据的11.1％。

更具体地，100％的指纹数据可以分为三组，根据第一级中的索引，每组包括约33.3％的指纹数据，并且约33.3％的指纹数据可以进一步分为三组，根据第二级的索引每组包括约11.1％的指纹数据。以这种方式，可以有利地将登记部中的指纹数据分组。

另外，索引以改变的方式形成，使得每个指纹数据组包含预定数量或更少的指纹数据。由此，与所有登记的指纹数据都用于检查的情况等相比，可以提高访问速度以降低处理负载，因为在检查步骤中仅使用了在一部分组中登记的已登记指纹数据。

具体地，由于提供了n级索引(n表示正整数)，所以即使有几千万或上亿条指纹数据TFD，检查处理仅需要根据索引分组的几千条登记的指纹数据TFD，从而能够减少检查处理所需的时间。

附图说明

图1是示出根据实施例的指纹检查系统的示意配置的示例的示意图。

图2是示出指纹登记设备的示例的示意图。

图3是示出根据该实施例的指纹登记处理的操作的流程图。

图4是示出指纹数据的环形、螺旋形和弓形的示意图。

图5是示出指纹数据的特点或特征的示例的示意图。

图6是示出根据该实施例的指纹检查处理的操作的流程图。

图7是示出指纹检查处理中的检查的示例的示意图。

图8是示出在登记部400中的任一组中登记的指纹数据TFD的数量大于一万的情况下执行的处理的示意图。

图9是示出图8所示的处理的示例的示意图。

图10是示出图8和图9所示的处理的示例的流程图。

图11是示出图10所示的处理的另一示例的流程图。

图12是示出级增加处理的示例的示意图。

图13是示出级增加处理的示例的流程图。

[附图标记列表]

100 指纹认证系统

331-33P 第n个确定单元

400 登记部

600 检查设备

FD，TFD 指纹数据

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。下面的描述中，相同的组件用相同的附图标记表示。相同的组件也具有相同的名称和相同的功能，从而将不重复其详细描述。

(实施例)

(指纹检查系统100)

图1是示出指纹检查系统100的示意配置的示例的示意图。

如图1所示，指纹检查系统100包括指纹数据获取设备200、第一至第n索引确定设备300、登记部400、选定数据获取设备500、检查设备600和确定结果显示部700。

(指纹登记处理)

首先，将描述指纹登记处理。

指纹登记装置900用于指纹登记处理。指纹登记装置900包括指纹数据获取设备200、第一至第n索引确定设备300和登记部400。

首先，指纹数据获取设备200获取指纹数据FD。指纹数据获取设备200将获取的指纹数据FD提供给第一至第n索引确定设备300。

第一至第n索引确定设备300基于稍后描述的多级索引对指纹数据FD进行确定。第一至第n索引确定设备300将与指纹数据FD相关联的索引信息(以下称为索引数据)提供给登记部400。登记部400将指纹数据FD登记为与索引数据相对应的组中的指纹数据TFD。稍后将描述“组”。

(指纹检查处理)

接下来，将描述指纹检查处理。指纹检查系统100用于指纹检查处理。

更具体地，针对指纹检查处理，使用指纹数据获取设备200、第一至第n索引确定设备300、登记部400、选定数据获取设备500、检查设备600和确定结果显示部700。

在指纹检查处理中，指纹数据获取设备200获取指纹数据FD。指纹数据获取设备200将获取的指纹数据FD提供给第一至第n索引确定设备300。

第一至第n索引确定设备300基于稍后描述的多级索引对指纹数据FD进行确定。第一至第n索引确定设备300从指纹数据FD中提取索引数据以用于确定。第一至第n索引确定设备300将索引数据提供给选定数据获取设备500。

选定数据获取设备500基于索引数据从登记部400中提取与索引数据相对应的已登记指纹数据TFD。

选定数据获取设备500将从登记部400提取的指纹数据TFD和来自指纹数据获取设备200的指纹数据FD提供给检查设备600。

检查设备600执行从登记部400提取的指纹数据TFD和来自指纹数据获取设备200的指纹数据FD之间的图案匹配，并将确定结果提供给确定结果显示部700。

确定结果显示部700在内置的显示部(未图示)上显示确定结果。

尽管上面描述了内置在确定结果显示部700中的显示部，但是本发明不限于此，并且指纹认证系统100可以具有输出指示确定结果的信号的信号输出部。

(指纹登记设备的示例)

图2是示出指纹登记设备的示例的示意图。如图2所示，第一至第n索引确定设备300包括n+1级索引确定单元(n表示正整数)。

例如，第一索引确定单元310从指纹数据获取设备200接收指纹数据FD，将指纹数据FD分为三个类别，并根据分类发送指纹数据FD。

更具体地，第一索引确定单元310通常可以基于指纹数据FD的特征或特点将指纹数据FD分为环形、螺旋形和弓形这三个类别。稍后将详细描述这些类别。

如图2所示，第二索引确定单元320、321和322设置在第一索引确定单元310下方。

此外，第n索引确定单元331和332设置在第二索引确定单元320下方。

类似地，多个第n索引确定单元(未示出)设置在第二索引确定单元321下方，并且第n索引确定单元33P设置在第二索引确定单元332下方(P为正整数)。

以这种方式，第一至第n索引确定设备300包括多级(n+1级)索引确定单元。

如图1所示，第一至第n索引确定设备300被设置有登记部400。如图2所示，登记部400具有从第一组401到第(m+2)组40m+2(m表示正整数)的多个组。

登记部400的第一组401、第二组402和第三组403设置在第n索引确定单元331的下方。

类似地，第四组404、第五组405和第六组406设置在第n索引确定单元332的下方。

类似地，第m组40m、第(m+1)组40m+1和第(m+2)组40m+2设置在第n索引确定单元33P下方。

(指纹登记处理的操作的流程图)

图3是根据该实施例的指纹登记处理的操作的流程图。图4是示出关于指纹数据的环形、螺旋形和弓形的示意图，以及图5是示出指纹数据的特征或特点的示例的示意图。

如图3所示，在指纹登记处理中，指纹数据获取设备200获取指纹数据FD(步骤S1)。

然后，指纹数据获取设备200向第一索引确定单元310发送获取的指纹数据FD，并且第一索引确定单元310确定指纹数据FD被分类为哪个类别(环形、螺旋形还是弓形)(步骤S2)。

如图4所示，当指纹具有环形图案时，指纹数据FD被分类为环形，当指纹具有圆形图案时，指纹数据FD被分类为螺旋形，当指纹具有弓形图案时，指纹数据FD被分类为弓形。

在步骤S2的处理中，第一索引确定单元310确定指纹数据FD被分类为哪个类别。

例如，如果在步骤S2的处理中确定指纹数据被分类为环形，则第二索引确定单元320进一步基于指纹数据FD的特点或特征来确定指纹数据FD满足2A条件、2B条件或2C条件中的哪个条件(步骤S3)。

如图5所示，在指纹数据FD中，皮肤横截面中的突起表现为脊，凹陷表现为谷。如图5所示，指纹数据FD具有发线C1、终点C2、分支点C3、短线C4、条形线C5、点C6、起点C7、结合点C8、岛线C9等作为特征或特点。

发线C1是厚度等于或小于预定值的一半的脊，短线C4是长度小于5mm的脊，条形线C5是长度大于或等于5mm的脊，点C6是厚度和长度彼此相等的脊。

在步骤S3的处理中，第二索引确定单元320例如将条形线的数量小于30的条件设定为2A条件，条形线的数量大于等于30且小于70的条件设定为2B条件，以及将条形线的数量大于等于70的条件设定为2C条件，并确定指纹数据FD满足哪个条件。

如果在步骤S3的处理中确定指纹数据FD满足2A条件，则第n索引确定单元331确定指纹数据FD是否满足预定条件(步骤Sn)。

如果指纹数据FD满足3A条件，则第n索引确定单元331将指纹数据FD登记在第一组401中作为指纹数据TFD，如果指纹数据FD满足3B条件，则将指纹数据FD登记在第二组402中作为指纹数据TFD，并且如果指纹数据FD满足3C条件，则将指纹数据FD登记在第三组403中作为指纹数据TFD(步骤Sn+1)。

以这种方式，指纹登记装置900最终将指纹数据FD分类到第一到第(m+2)组中，并且将经分类的指纹数据FD登记为指纹数据TFD。由此，可以减少在第一至第(m+2)组中的每一组中登记的指纹数据TFD的数量。例如，当要登记数亿条指纹数据FD时，可以通过使用数十级的索引数据，将登记在每个组中的指纹数据TFD的数量减少到几千或更少。

(指纹检查处理的操作的流程图)

图6是根据该实施例的指纹检查处理的操作的流程图，图7是示出指纹检查处理中的处理的示例的示意图。

如图6所示，在指纹检查处理中，指纹数据获取设备200首先获取指纹数据FD(步骤S1)。

然后，指纹数据获取设备200向第一索引确定单元310发送获取的指纹数据FD，并且第一索引确定单元310确定指纹数据FD被分类为环形、螺旋形或弓形中哪个类别(参见图4)(步骤S2)。

例如，如果在步骤S2的处理中确定指纹数据FD被分类为环形，则第二索引确定单元320进一步基于指纹数据FD的特点或特征来确定指纹数据FD满足2A条件、2B条件或2C条件(参见图5)中的哪个条件(步骤S3)。

如果在步骤S3的处理中确定指纹数据FD满足2A条件，则第n索引确定单元331确定指纹数据FD是否满足预定条件(步骤Sn)。

如果第n索引确定单元331确定指纹数据FD满足3A条件，则第n索引确定单元331将指纹数据FD和指定环形、2A条件和3A条件的索引数据传递到选定数据采集设备500。也就是说，索引数据是“环形”、“2A条件”和“3A条件”。

基于索引数据，选定数据获取设备500获取在登记部400的第一组401至第(m+2)组40m+2中的相应组中登记的指纹数据TFD(步骤Sn+1)。

然后，选定数据获取设备500将在预定组中登记的所有指纹数据TFD和要检查的指纹数据FD传递到检查设备600。

如图7所示，检查设备600在要检查的指纹数据FD和登记在预定组中的指纹数据TFD之间执行图案匹配检查(步骤S21)。

尽管为了方便解释，在本实施例中已经描述了将所有登记的指纹数据TFD传递到检查设备600，但是本发明不限于该实施方式。指纹数据TFD可以不被传递到检查设备600，并且检查设备600可以参考在组中登记的指纹数据TFD来进行检查。

如果检查设备600在步骤21的处理中确定要检查的指纹数据FD与在预定组中登记的任一个指纹数据TFD都不匹配，则确定结果显示部700提供不匹配显示(步骤S23)。

如果检查设备600在步骤21的处理中确定要检查的指纹数据FD与在预定组中登记的任一个指纹数据TFD匹配，则确定结果显示部700提供匹配显示(步骤S22)。

以这种方式，检查设备600使用基于索引数据分组和登记的预定数量的指纹数据TFD来执行图案匹配处理，可以在更短的时间内完成图案匹配处理。具体地，可以在几秒钟内针对几十、几百或几千条登记的指纹数据TFD来检查指纹数据FD。

如果指纹数据TFD没有基于索引数据分组和登记，则必须针对几千万或上亿条登记的指纹数据TFD来检查指纹数据FD，使得检查处理花费数万秒。例如，检查过程需要3个小时，并且指纹认证不能用来替代个人认证、卡等。

尽管在上述实施例中使用了确定结果显示部700，但是本发明不限于该实施方式，并且确定结果可以以信号或其他方式的形式输出。

(索引确定的自动配置)

接下来，将详细描述根据上述实施例的指纹检查系统100的自动配置的示例。在该实施例中，如果几千万或上亿条指纹数据TFD被登记在一个组中，则检查过程需要很长时间，这造成严重的问题。

利用根据实施例的指纹检查系统100，产生第一至第n索引确定设备300和登记部400的自动配置。以下，将描述第一至第n索引确定设备300和登记部400的自动配置。

尽管在上述实施例中指纹检查系统100被描述为包括第一至第n索引确定设备300(n表示任意正整数)并且具有第一组至第(m+2)组40m+2(m表示任意正整数)，数字n和m也可以如下面公开的示例所示来确定。

图8和图9是示出在登记部400中的任一组中登记的指纹数据TFD的数量大于一万的情况下执行的处理的示意图。图10是示出图8和图9所示的处理的示例的流程图。

如图8(a)所示，在指纹检查系统100的登记部400中，第一组中登记了两千条指纹数据TFD，第二组中登记了两万条指纹数据TFD，第三组中登记了五百条指纹数据TFD，第四组中登记了一千条指纹数据TFD，在第五组中登记了一万五千条指纹数据TFD，并且在第六组中登记了五百指纹数据TFD。

在这种情况下，如图1所示，根据本实施例的指纹检查系统100的登记部400确定在第一至第(m+2)组中的任一组中登记的指纹数据TFD的数量是否大于一万(步骤S51)。

如果在第一至第(m+2)组中的任一组中登记的指纹数据TFD的数量大于一万，则确定存在相关性并改变索引的顺序(order)(步骤S52)。

上述将指纹数据分类为图3和图4所示的环形、螺旋形或弓形的处理仅是示例，并且索引的顺序不限于示例所示的顺序，并且可以基于机器学习的结果来改变。

对于执行机器学习之前的基本处理，确定提供高效率、高依赖性和高处理速度的一组索引和索引顺序。例如，小三角形、外围纹理信息(FingerCode)等通常优先于其他索引。

(索引相关性)

如图8(a)所示，在第一组、第二组和第三组中，第二组中登记了两万条指纹数据。因此，步骤S51的处理结果为“是”，从而确定存在相关性，并且改变索引的顺序。在图8所示的示例中，第n个索引确定结果Sn+1被替换为第n个索引确定结果Sn+。

由此，如图8(b)所示，第二组中登记的指纹数据的数量可以减少到8500。

第一组中登记的指纹数据的数量是8500，并且第三组中登记的指纹数据的数量是6500。由于在组中登记的指纹数据的数量都小于或等于一万，所以图10所示的处理结束。

将参照图9(a)和9(b)来描述索引相关性。如图9(a)所示，如果使用第n个索引确定结果Sn和第n个索引确定结果Sn+1，则指纹数据被分类为包含3000条、20000条和500条的三个组。

另一方面，如图9(b)所示，如果使用第n个索引确定结果Sn和第n个索引确定结果Sn+α，则指纹数据被分类为包含8500条、8500条和6500条的三个组。

可以看出，第n个索引确定结果Sn和第n个索引确定结果Sn+1高度相关，因此，不能将指纹数据分类为具有大致相等的数据数量的组。另一方面，第n个索引确定结果Sn和第n个索引确定结果Sn+d较少地相关，因此，可以有利地将指纹数据分类为具有大致相等的数据数量的组。

登记部400重复改变索引的顺序的处理，直到将指纹数据分类为具有大致相等的数据数量的组。

接下来，图11是示出图10所示的处理的另一示例的流程图。

如图11所示，登记部400确定在相邻组中登记的指纹数据的数量之间的差是否大于或等于在其中一个组中登记的指纹数据的数量的50％，即使在每个组中登记的指纹数据的数量不超过一万(步骤S61)。

如果在相邻组中登记的指纹数据的数量之间的差大于或等于在其中一个组中登记的指纹数据的数量的50％，则确定存在相关性，并且改变索引的顺序(步骤S62)。

以这种方式，可以减少在相邻组中登记的指纹数据的数量，并且可以在每个组中登记大致相等数量的指纹数据。

(级增加处理)

接下来，图12是示出级增加处理的示例的示意图，图13是示出级增加处理的示例的流程图。

如果在任一组中登记的指纹数据的数量大于一万，则在执行图8至图11的处理之后执行级增加处理。

也可以在执行图8至图11所示的处理之前执行级增加处理。

如图13所示，指纹检查系统100确定在登记部400中的任一组中登记的指纹数据TFD的数量是否大于一万(步骤S71)。如图13所示，如果在任一组中登记的指纹数据的数量大于一万，则指纹检查系统100增加第一至第n索引确定设备的数量n(步骤S72)。

更具体地，将配置在第一至第n级中的第一至第n索引确定单元重新配置为配置在第一至第(n+1)级中的第一至第(n+1)个索引确定单元。

由此，可以将组增加到第一至第(m+2)组40m+2L(L表示任意正整数)。之后，再次确定在登记部400中的任一组中登记的指纹数据TFD的数量是否大于一万(步骤S71)。

如上所述，可以将组由第一组到第(m+2L)组40m+2L(L表示任意正整数)分成更多的组。

由此，可以将在第一组至第(m+2L)组40m+2L中每一组中登记的指纹数据TFD的数量减少到一万或更少，因此，检查设备600可以在较短的时间内执行检查。

尽管在上述示例中，将在第一组至第(m+2L)组40m+2L中每一组中登记的指纹数据TFD的数量减少到一万或更少，但是本发明不限于该实施方式。第一至第n索引确定单元可以自动增加为第一至第(n+1)索引确定单元，以便将在每个组中登记的指纹数据TFD的数量减少为任何数量，例如两千以下，三千以下，四千以下，五千以下，六千以下，七千以下，八千以下或者九千以下。

尽管在上述示例中，根据指纹数据TFD的数量来增加第一至第n索引确定单元的数量，但是本发明不限于该实施方式。当检查设备600执行的检查的持续时间超过五秒时，可以增加第一至第n索引确定单元的数量。

尽管上面已经描述了当检查持续时间超过5秒时增加索引确定单元的数量的情况，但是本发明不限于该实施方式。第一至第n索引确定单元可以在任何时间自动增加到第一至第(n+1)索引确定单元，例如当检查持续时间超过一秒、两秒、三秒、四秒、七秒、八秒、九秒或十秒时。

接下来，将详细描述将第一至第n索引确定单元增加到第一至第(n+1)索引确定单元的处理。

例如，假设第n索引确定单元的索引确定条件是指纹数据TFD中的细节的发线C1和条形线C5之间的距离是否大于或等于0.5mm。

在这种情况下，如果在针对第n索引确定条件的确定的肯定结果(是)之后要提供第(n+1)索引确定条件，则自动增加用于确定指纹数据TFD中的细节的发线C1和条形线C5之间的距离是否大于或等于0.7mm的索引确定。

如果在针对第n索引确定条件的确定的否定结果(否)之后要提供第(n+1)索引确定条件，则自动增加用于确定指纹数据TFD中的细节的发线C1和条形线C5之间的距离是否大于或等于0.3mm的索引确定。

以这种方式，基于两个细节之间的距离是否大于或等于0.5mm而登记在两个组中的指纹数据TFD可以进一步基于两个细节之间的距离是否为小于0.3mm、大于等于0.3mm且小于0.5mm、大于等于0.5mm且小于0.7mm、或者大于等于0.7mm被分为四个组。

尽管在实施例中将两个组进一步分成四个组，但是本发明不限于该实施方式。第(n+1)索引确定也可以被设置为仅用于包含更多数量的指纹数据TFD的组。也就是说，在上述示例中，两个组也可以被分成三个组。

(索引条件的示例)

接下来，将描述在上述实施例中使用的索引数据的条件的具体示例。

例如，登记部400从指纹数据TDF(即指纹图像)中提取用于精确认证的特征量，并设置索引条件。具体地，从指纹数据TDF中提取细节的特征量，例如细节的位置、类型或向量。

然后从指纹数据TDF中提取可以被编索引的特征量。所提取的可以被编索引的特征量用作索引数据的条件。

具体地，可以被编索引的特征量可以是由细节形成的小三角形的形状，奇点(singular point)的数量、类型或位置关系，庞加莱索引，外围纹理信息(FingerCode)，湖(lake)、独立脊(independent ridge)、岛(island)、尖刺(spur)或交叉(crossover)的数量和/或形状，整个指纹的方向图的频率分析，整个指纹的方向图的结构，一片指纹的横截面中的脊的数量和作为波形的脊的频率分析结果，由细节和奇点形成的线，在沿着线截取的该片指纹的横截面中的脊的数量和作为波形的脊的频率分析结果，皱褶的出现或形状，或者其他指纹形状信息。

调整上述可以被编索引的特征量，使得如果可以基于特征量的相似性计算而不修改特征量(即不需要归一化，如对齐)来比较两个指纹，则特征量可以被编索引。

也就是说，可以提供一定的余量，并且余量可以从宽的宽度改变为窄的宽度。

例如，通过使用上述特征量，实现对照登记的指纹数据TDF来快速认证一个指纹数据FD。如上所述，登记的指纹数据TDF与索引(特征量)耦接。因此，从一个指纹数据中提取特征量，并且从登记的指纹数据TDF中提取外围候选。

优选地，基于特征量的值分布或匹配精度来确定针对每个特征量应提取的候选的数量。

指纹检查系统100通过机器学习确定上述多个特征量的组合，并且执行反馈处理以提高精度。为了确定特征量的组合，使用主成分分析或独立成分分析来考虑特征量是相依的还是独立的。通过执行使用机器学习的确定处理，可以在常规不可能实现的短时间内在大量数据中确定显著特征量的组合模式。

可以使用用于指纹数据FD的区分模型，以便区分需要较多用于索引确定的候选的指纹数据FD和需要较少用于索引确定的候选的指纹数据FD。

指纹检查系统100创建指纹数据FD和特征量的组合，并通过使用生成模型来学习索引分类本身。也就是说，可以通过包括反馈处理来提高认证精度。

此外，对于指纹数据FD的给定候选，可以执行使用细节的位置、类型或向量的高精度一对一认证。

此外，指纹检查系统100的组件或指纹登记装置900的组件不必安装在同一位置，并且可以通过因特网、云等互连。

使用以下信息作为索引数据的条件的示例。例如，关于通过连接细节形成的小三角形(triplet)的信息可以是：被分类到若干图案中的分支点处的三条线之间的角度的组合、关于由分支点处的三条线形成的图形的各种信息、小三角形的三个角度的大小的降序是顺时针顺序还是逆时针顺序或者小三角形的三个角度的大小、小三角形的边的长度、经过每个细节的两个边的方向偏离方向场的方向的偏离度、小三角形的面积、与小三角形的每条边相交的脊的数量、对脊与小三角形的每条边的交点的频率进行频率分析的结果、小三角形的旋转、或者上述任何索引条件的任意组合。

使用以下信息作为索引数据的条件的示例。例如，关于通过连接细节形成的小四边形(quadruplet)的信息可以是：被分类到十种图案中的分支点处的三条线之间的角度的组合、关于由分支点处的三条线形成的图形的各种信息、四个角度的大小的降序的布局图案、两个对角线之间的交点的位置和两个对角线在交点处的角度、四个角的角度、四条边的长度、四个角的长度，经过每个细节的两条边和对角线的方向偏离方向场的方向的偏离度、小四边形的面积、小四边形的旋转、或者上述任何索引条件的任意组合。

使用以下信息作为索引数据的条件的示例。关于皱褶的信息可以是皱褶的厚度或长度、与皱褶相交的脊的数量、对脊与皱褶的交叉点的频率进行频率分析的结果、或者上述任何索引条件的任意组合。

使用以下信息作为索引数据的条件的示例。也就是说，可以使用关于奇点(singular point)和奇点的用途、奇点的数量、奇点的类型(例如核或delta)等的信息、核与delta之间的距离、与连接核和delta的线段相交的脊的数量、对脊与连接核和delta的直线的交叉点的频率进行频率分析的结果、FingerCode(例如，奇点周边区域的任何8×8子区域中的脊的方向或密度)或者上述任何索引条件的任意组合。作为备选，奇点的周边区域可以被分为任意数量的子区域，并且任意子区域中的脊的方向和密度可以用作索引条件。

使用以下信息作为索引数据的条件的示例。关于整个指纹的信息可以是：小三角形的数量和关于小三角形的信息、由指纹的0-n阶Delaunay三角剖分得到的小三角形的数量和关于小三角形的信息、小四边形的数量和关于小四边形的信息、细节的数量和细节的类型(端点或分支点)、汗腺的数量、散列SIFT特征量、经过二维傅立叶变换的脊线、方向场的模板或者上述任何索引条件的任意组合。

尽管在本实施例中已经将检查设备600描述为执行图案匹配处理，但是本发明不限于该实施方式，并且也可以使用细节处理、频率分析处理、混合指纹认证处理等。

如上所述，根据本发明的指纹认证系统100提供多级(n+1级)索引数据(索引)。由此，可以将指纹数据FD有效地分组并在登记部400中登记为指纹数据TFD。

此外，检查设备600对照通过多个级(n+1级)预先分组并基于索引数据登记在登记部400中的指纹数据TFD来检查要检查的指纹数据，因此，检查设备600可以在更短的时间内检查指纹数据FD。

具体地，由于提供了n+1级索引(n表示正整数)，所以即使有几千万或上亿条指纹数据TFD，检查处理仅需要根据索引数据分组的几千条指纹数据TFD，从而能够减少检查处理所需的时间。

由于索引数据基于指纹数据FD的特点或特征，因此指纹数据FD可以根据其特点或特征来分组。具体地，与所有登记的指纹数据TFD都用于检查等的情况相比，可以提高访问速度，并且可以降低处理负载。

此外，索引数据指示环形、螺旋形或弓形的大致分类、或关于短线、条形线、发线或岛线的线数、线之间的间隔或者线角度，因此可以有利地使用。

此外，索引数据可以表示分支点、终点、点、起点或结合点的分类，因此可以有利地使用。

根据本发明，索引数据对应于“索引”，指纹数据FD和指纹数据TFD对应于“指纹数据”，登记部400对应于“登记部”，指纹认证系统100对应于对于“指纹认证系统”，检查设备600对应于“检查部”，第一至第(m+2)组对应于“指纹数据组”，第n索引确定单元331至33P对应于“多级中的最后一级”，并且流程图对应于“指纹认证程序”或“指纹认证方法”。

尽管上文已经描述了本发明的实施例，但是本发明不限于具体实施例。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，各种其它实施例是可能的。尽管已在实施例中描述了根据实施例的配置的效果和优点，但是这些效果和优点仅仅是示例并且不意图限制本发明。

Claims (15)

1.一种指纹认证系统，包括：

多级索引；以及

登记部，所述登记部根据索引将指纹数据登记在其中，

其中，所述登记部根据所述索引创建多个指纹数据组；并且如果在所述多个指纹数据组中的任一个单独指纹数据组中登记的指纹数据的数量大于预定数量，则改变所述索引的级，以使在所述多个指纹数据组的每个指纹数据组中登记的指纹数据的数量保持小于或等于所述预定数量。

2.根据权利要求1所述的指纹认证系统，其中，当所述登记部改变索引的级时，所述登记部重新配置索引的顺序，以便减少较高级中的索引和较低级中的索引之间的相关性。

3.根据权利要求1或2所述的指纹认证系统，其中，当所述登记部改变索引的级时，所述登记部改变索引的条件的阈值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹认证系统，其中，当所述登记部改变索引的级时，所述登记部增加索引的级数，并且创建作为索引的条件，所述条件均等地划分较高级中的索引的条件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的指纹认证系统，其中，当所述登记部改变索引的级时，所述登记部增加索引的级数，并且创建作为索引的条件，所述条件基于相关指纹数据组的偏差均等地划分相关指纹数据组中的指纹数据的数量。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的指纹认证系统，其中，所述索引基于指纹数据的特点或特征。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的指纹验证系统，其中，所述索引包括指纹数据的脊和谷的图案。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的指纹认证系统，其中，所述索引包括以下各项中的至少任一个：关于指纹数据的短线、条形线、发线和岛线中至少任一个的线数、线之间的间隔或者线角度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的指纹认证系统，其中，所述索引包括指纹数据的分支点、终点、点、起点和结合点中的至少任一个。

10.一种指纹认证系统，包括：

多级索引；

登记部，所述登记部根据索引将指纹数据登记在其中；以及

检查部，所述检查部基于索引检查指纹数据，

其中，所述登记部根据所述索引创建多个指纹数据组；并且如果在所述多个指纹数据组中的任一个单独指纹数据组中登记的指纹数据的数量大于预定数量，则改变所述索引的级，以使在所述多个指纹数据组的每个指纹数据组中登记的指纹数据的数量保持小于或等于所述预定数量。

11.根据权利要求10所述的指纹认证系统，其中，所述检查部按频率分析处理、混合处理、细节处理和图案匹配处理中的至少任一方式，在所述多个级的最后一级中对所述指纹数据执行检查。

12.一种指纹认证程序，包括：

多级配置的编索引处理；以及

根据编索引处理登记指纹数据的登记处理，

其中，所述登记处理根据所述编索引处理创建多个指纹数据组，并且如果在所述多个指纹数据组中的任一个单独指纹数据组中登记的指纹数据的数量大于预定数量，则改变所述编索引处理的级，以使在所述多个指纹数据组的每个指纹数据组中登记的指纹数据的数量保持小于或等于所述预定数量。

13.一种指纹认证程序，包括：

多级配置的编索引处理；

根据编索引处理登记指纹数据的登记处理；以及

基于所述编索引处理检查指纹数据的检查处理，

其中，所述登记处理根据所述编索引处理创建多个指纹数据组，并且如果在所述多个指纹数据组中的任一个单独指纹数据组中登记的指纹数据的数量大于预定数量，则增加所述编索引处理的级数，以使在所述多个指纹数据组的每个指纹数据组中登记的指纹数据的数量保持小于或等于所述预定数量。

14.一种指纹认证方法，包括：

多级配置的编索引步骤；以及

根据编索引步骤登记指纹数据的登记步骤；

其中，所述登记步骤根据所述编索引步骤创建多个指纹数据组，并且如果在所述多个指纹数据组中的任一个单独指纹数据组中登记的指纹数据的数量大于预定数量，则改变所述编索引步骤的级，以使在所述多个指纹数据组的每个指纹数据组中登记的指纹数据的数量保持小于或等于所述预定数量。

15.一种指纹认证方法，包括：

多级配置的编索引步骤；

根据编索引步骤登记指纹数据的登记步骤；以及

基于所述编索引步骤检查指纹数据的检查步骤，

其中，所述登记步骤根据所述编索引步骤创建多个指纹数据组，并且如果在所述多个指纹数据组中的任一个单独指纹数据组中登记的指纹数据的数量大于预定数量，则改变所述编索引步骤的级，以使在所述多个指纹数据组的每个指纹数据组中登记的指纹数据的数量保持小于或等于所述预定数量。