CN107704750A - 图案映射 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从图案部分的一组多个印记有效映射图案(比如指纹)的系统、方法及计算机程序产品。系统可评估取自一系列多个印记的图案图像并从图像部分映射图案，同时向操作者提供图像组状态的实时反馈。随着对每个新图像部分的评估，当新图像部分添加或不添加(比如表示为副本)至重构图像时，显示图形或其他指示器提供反馈。还可提供其他状态指示，并且当指示可视时，可在显示图形上提供降低分辨率的图案映射以改善安全性。

Description

图案映射

相关申请的交叉引用

本申请要求第62/185,004号美国专利申请的权益，其全部内容通过引用明确包含在本文中以便通用。

技术领域

本发明一般涉及一种自动化机器实施的图案映射，更具体但不专有地，涉及由一组图像部分例如用于图案验证系统、方法及计算机程序产品的图像产生图案映射的系统、方法和计算机程序产品。

背景技术

在背景部分所讨论的主题不应仅仅由于其在背景部分提及就假设为现有技术。同样地，背景部分提及或与背景部分主题有关的问题不应假设为已在现有技术中预先认可的。背景部分主题仅代表可能也是发明或其自身所属的不同途径。

图案验证，比如在受信指纹登记至指纹验证系统的受信存储器中的情况下，需要足够准确和精密的受信指纹图像。该图像可直接从成像传感器获得。这可能适合于大面积成像传感器。但是，对于许多应用而言，受信图像是由取自感应区域小于最终图像的传感器的受信指纹的图像部分重组而成。对于许多移动应用和电子平台，比如智能手机之类，使用小型传感器提供了较小的形状因子，其具有的较低商品成本,这对实施和采用来说都很重要。然而使用较小传感器影响了验证期间的登记和用户体验。

任何具有指纹验证系统的移动电子平台通常包括将一个或多个受信图像建立和写入至受信数据库/存储器的登记系统。测试指纹使用匹配引擎与受信图像相比较,匹配引擎将测试指纹的关注特征与受信图像的关注特征相匹配。测试图像和受信图像的质量影响着用户体验。

不论成像传感器的大小如何，受信图像可源自单个手指的单个印记，或源自多个印记的组合。每种方案都带来不同的挑战。

从技术上来说，是有可能使用小面积传感器依赖单个手指的单个印记进行登记的。然而在使用过程中，不仅用户必须回忆起登记的是哪根手指的哪个部分，每次验证尝试还要依赖于用户将相同手指的相同部分重新成像得足够接近使其可匹配。随着成像传感器变得越来越小，依赖单个印记可能对用户来说会变得非常令人沮丧。

因此，许多使用小面积传感器的系统使用多个印记来登记单个手指。图像部分的初始印记总是提供拟重组的较大图像的完全独特的信息。但是具有不同的有效性的后续印记取决于用户是否提供了部分重叠而部分呈现新图像数据的印记。用户很难为多个印记放置手指以确保每个印记只呈现独特部分重叠数据，特别是超出整个指纹图案的宽度。对于用户来说很容易提供带有太多重叠或带有太少甚至没有重叠的后续印记。用户不知道他们何时或是否提供了足够的充分重叠的图像印记，该印记映射足够的整体指纹以提供最终产品，最终产品向用户提供易用的验证系统。

从用户角度来看，这可能随着传感器成像面积减少而变得非常具挑战性。登记系统不给用户提供关于手指区域映射过程状态的反馈。当图像部分组不能产生所需的较大图像时，登记过程的精度降低。

现有系统采用由单个图像部分的凸纹映射信息创建较大图像的拼接系统。这种系统给登记系统增加了复杂性，如本文进一步解释的那样，登记系统已经包括了足以由使用图像源的多个印记提供的多个图像映射或重组单个图像的资源。

简单系统可假设，不加校验，来自图像多印记组合的每个印记都是来自单个手指的独特限定的图像。依赖预设数量的未限定图像印记的系统为拟在受信数据库中使用的最终图像产生不同的质量。基于这些登记的后续验证导致了在验证过程质量上的用户体验的宽泛范围。一些不熟悉登记的用户可能在为单个手指登记过程设计的登记系统中使用不同的手指。这样的图像部分也能够以多种不同的方式降低登记过程的精度。

所需的是用于从某图案(比如指纹)部分的一组多个印记有效映射该图案的系统和方法。

发明内容

公开了一种用于从图案部分的一组多个印记有效映射该图案的系统和方法。下文提供的发明内容有助于理解一些关于从指纹源进行图案映射的技术特征，并不旨在完全描述本发明。能够通过将整个说明书、权利要求、附图及摘要作为一个整体来获得本发明各个方面的全面了解。本发明适用于除指纹图像以外的其他图案、除登记或验证系统以外的其他系统、不包括匹配引擎的系统、以及广泛的传感器大小。

本发明的实施方式提供了由源自图案的一组图像进行的图案映射。

在一些实施方式中，图案映射可随图像组的每个图像的获得进行实时更新。图案映射由于改善图像组的质量以精确映射整个图案。

在一些实施方式中，可通过随着每个图像的获得提供反馈给用户来改善质量。例如，该反馈可提供关于图案什么部分成像、图案已匹配了多少、收到的图像是否为先前已收到的其他图像的副本等信息，或其他信息。

在一些实施方式中，可通过在收集图像组的装置上可视化呈现显示图形或关联该装置以可视化地提供反馈。在其他实施方式中，可通过额外于或代替可视指示的音频提示提供反馈。

本发明实施方式从图案源的多个印记收集一组图案图像。随着每个图像的收集，都针对先前收集的所有图像进行检测。该检测包括图像相关性的测定。当图像匹配(通过使用匹配或其他校准引擎)任何先前储存的图像时，将其旋转并平移就位并覆盖在已经置于重构结构中的基础图像上。该重构结构可以是存储器或其他数据存储元件。图像的收集和处理持续到已处理了“足够的”数据。是否已处理了足够的图像的一个度量就是计算重构图像质量度量。该质量度量将100％设置为整个图案的值(例如指纹)。当图像部分覆盖至重构结构中时，计算覆盖区域。按与100％覆盖范围相关的面积划分该覆盖区域得到百分比覆盖率。当该百分比覆盖率具有预建立的关系(例如超过)预设阈值时，测定质量度量足够高而停止收集和处理。源自重构结构中图案映射的信息可用于反馈和/或重构一些或全部图案。图案映射有助于确保基于图像组的登记信息可用于进一步处理为高质量受信图像以能够有助于在后续使用比如在图案验证系统中提高性能。

一些实施方式可包括用户反馈界面，在其中向用户呈现了源自图案映射的覆盖图形。随着每个图像的收集，覆盖图形通过向用户指示出新加入重构结构的图像布置的方式来响应，使用户能够易于识别哪部分图案已成像而哪部分还没有。当从印记新获取的图像不加入重构结构中时(例如与包括在重构结构中识别的图案映射中的图像不匹配或不相关)，则提供一些指示给用户。这有助于用户知道哪些印记加入图案映射而哪些没有。并且，这有助于用户理解图案映射向着质量度量完成得有多快。指示可具有视觉和/或听觉组件。

在一些实施方式中，图案映射可呈现在覆盖图形中。然而，出于安全原因，本发明实施方式包括降低分辨率或覆盖图形的其他可视化程度，以使用户理解每个新印记如何在不提供图案(例如指纹)的高分辨率图像的情况下有助于图案映射。例如，实直线元素可加入对应于加入图案映射的每个覆盖的图像部分的覆盖图形中。

一些实施方式提供了使用不同校准引擎的能力以支持匹配程序，或代替匹配程序，或建立匹配、关联和/或校准。环境和应用有助于确定要使用的合适的校准系统。影响选择的因素不仅取决于系统可用的有效储存和处理资源，而且取决于传感器的分辨率和成像面积以及图案源大小。有许多参数可以运用——例如指纹图像可为15x24mm并且从具有4x4mm成像面积和15像素/mm的传感器采集的多个印记成像而来。这些参数可能用不同的值，值会影响通过校准引擎待处理的数据量。当数据总量下降时,可使用直接比较和试错法测试。例如，用于比较第一图像与第二图像的各种定向和相对平移的相位相关法可足以使得匹配程序不再必需。随着数据总量的增加，更多更高级的处理就有用了，比如使用建立和比较测试图像之间关注特征的匹配引擎。校准引擎可采用具有多相位的混合解决方案，比如第一图式用于常规放置而第二图式用于精确放置。

一种用于将测试图案记录到存储器中的机器实施的图案登记方法包括：a)以串行顺序方式接收一系列图像，每个图像系列的每个特定图像都包括特定图案的一部分；b)选择图像系列中的图像作为基础图像；c)将基础图像记录到重构结构中作为图案映射，其中图案映射包括具有与基础图像的特定图案匹配的基础部分的图案映射图案；d)将图像记录到图像存储器中；e)通过测试图像之后的图像系列中每个图像的特定图案的部分，生成一组匹配图像，以与记录至图像存储器的每个图像的特定图案的部分匹配，其中匹配图像组包括匹配为真的图像系列的分组，其中具有匹配为假的每个图像记录至图像存储器；f)通过测试匹配图像组中每个图像的特定图案的部分，生成一组关联图像，以与图案映射关联，其中关联图像组具有为真的相关性，其中具有相关性为假的匹配图像组的非关联分组记录至图像存储器；以及g)通过将关联图像组的每个图像的特定图案的每个部分与图案映射图案对准并使用重构图案作为图案映射，记录关联图像组至重构结构以将其添加至图案映射，从而生成重构图案；h)重复包括步骤e)到g)的一组步骤直到发生终止事件；以及i)将重构图案记录到存储器中作为测试图案。

一种用于从一组位图图像重构图案映射的机器实施的方法，每个位图图像包括来自图案源的图案的一部分，该方法包括a)选择位图图像之一作为具有基础图案源的基础图案部分的基础图像；以及然后b)处理位图图像组，以确定位图图像的重构组，重构组的每个位图图像的图案部分与基础图案部分匹配或关联；其中位图图像的重构组从位图图像组中排除其图案部分不与基础图案部分匹配或关联的每个位图图像。

将测试图案记录到存储器中的装置，包括：生成一个或多个数字表达的图案收集器；以及耦合至图案收集器的处理系统，其包括处理器和与处理器相耦合的存储器，存储器储存多个计算机可执行指令，其中处理器执行多个计算机可执行指令以履行方法，包括：a)以串行顺序方式接收一系列图像，每个图像系列的每个特定图像都包括特定图案的一部分；b)选择图像系列中的图像作为基础图像；c)将基础图像记录到重构结构中作为图案映射，其中图案映射包括具有与基础图像的特定图案匹配的基础部分的图案映射图案；d)将图像记录到图像存储器中；e)通过测试图像之后的图像系列中每个图像的特定图案的部分，生成一组匹配图像，以与记录至图像存储器的每个图像的特定图案的部分匹配，其中匹配图像组包括匹配为真的图像系列的分组，其中具有匹配为假的每个图像记录至图像存储器；f)通过测试匹配图像组中每个图像的特定图案的部分，生成一组关联图像，以与图案映射关联，其中关联图像组具有为真的相关性，其中具有相关性为假的匹配图像组的非关联分组记录至图像存储器；以及g)通过将关联图像组的每个图像的特定图案的每个部分与图案映射图案对准并使用重构图案作为图案映射，记录关联图像组至重构结构以将其添加至图案映射，从而生成重构图案；h)重复包括步骤e)到g)的一组步骤直到发生终止事件；以及i)将重构图案记录到存储器中作为测试图案。

用于从一组位图图像重构图案映射的装置，每个位图图像包括来自图案源的图案部分，该装置包括生成一个或多个数字表达的图案收集器；以及与图案收集器相耦合的处理系统，其包括处理器和与处理器相耦合的存储器，存储器储存多个计算机可执行指令，其中处理器执行多个计算机可执行指令以履行方法，包括：a)选择位图图像之一作为具有基础图案源的基础图案部分的基础图像；以及然后b)处理位图图像组，以确定位图图像的重构组，重构组的每个位图图像的图案部分与基础图案部分匹配或关联；其中位图图像的重构组从位图图像组中排除其图案部分不与基础图案部分匹配或关联的每个位图图像。

带有其上储存的计算机可执行指令的非临时性计算机可读介质，该指令由处理器执行以履行将测试图案记录到存储器中的方法，该方法包括：a)以串行顺序方式接收一系列图像，每个图像系列的每个特定图像都包括特定图案的一部分；b)选择图像系列中的图像作为基础图像；c)将基础图像记录到重构结构中作为图案映射，其中图案映射包括具有与基础图像的特定图案匹配的基础部分的图案映射图案；d)将图像记录到图像存储器中；e)通过测试图像之后的图像系列中每个图像的特定图案的部分，生成一组匹配图像，以与记录至图像存储器的每个图像的特定图案的部分匹配，其中匹配图像组包括匹配为真的图像系列的分组，其中具有匹配为假的每个图像记录至图像存储器；f)通过测试匹配图像组中每个图像的特定图案的部分，生成一组关联图像，以与图案映射关联，其中关联图像组具有为真的相关性，其中具有相关性为假的匹配图像组的非关联分组记录至图像存储器；以及g)通过将关联图像组的每个图像的特定图案的每个部分与图案映射图案对准并使用重构图案作为图案映射，记录关联图像组至重构结构以将其添加至图案映射，从而生成重构图案；h)重复包括步骤e)到g)的一组步骤直到发生终止事件；以及i)将重构图案记录到存储器中作为测试图案。

带有其上储存的计算机可执行指令的非临时性计算机可读介质，该指令由处理器执行以履行从一组位图图像重构图案映射的方法，每个位图图像包括来自图案源的图案部分，该方法包括：a)选择位图图像之一作为具有基础图案源的基础图案部分的基础图像；以及然后b)处理位图图像组，以确定位图图像的重构组，重构组的每个位图图像的图案部分与基础图案部分匹配或关联；其中位图图像的重构组从位图图像组中排除其图案部分不与基础图案部分匹配或关联的每个位图图像。

本发明的实施方式的特征可在于本发明在改善图案登记过程的任一或两个方面。一方面向用户提供反馈以改善图案映射开发中的用户体验，该反馈可与图案采样实时同步进行。随着图案的采样，样本在图案背景下的位置信息提供给用户。这使得优质图案的开发更有效。另一方面与图案映射本身的质量改善有关。登记系统和方法可使用用在后续处理的图案映射中的图像组。例如，在用于为在受信环境中储存而开发受信图案的指纹登记系统中，组成图案映射的图像组用来制作储存在受信存储器中的编码模板而不是图像本身。这种编码模板和图案映射图像的其他用途通过精确映射的源图案的足够大的部分来完善。在某种程度上这些方面虽然相关但可保持独立性，并且任何实施方式可实现带有一或两个方面的解决方案。

本文描述的任何实施方式都可单独使用或与另一实施方式任意组合一同使用。包含在本说明书内的发明也可包括仅部分提及或暗示或者在本发明内容或摘要中完全没提及或暗示的实施方式。尽管本发明的各种实施方式可能以现有技术的各种缺陷为动机，这可能在说明书中的一处或多处讨论或提及，但本发明的实施方式未必说明任何这些缺陷。换言之，本发明的不同实施方式可能说明在本说明书中可能讨论的不同缺陷。一些实施方式可能仅部分说明一些缺陷或在说明书中可能讨论的仅仅一个缺陷，而一些实施方式可能未说明任何这些缺陷。

在通读本公开包括说明书、附图及权利要求之后，本发明的其他特征、益处和优点将是显而易见的。

附图说明

在附图中，各个视图中相同的参考数字涉及相同或功能类似的部件，附图并入说明书并形成说明书的一部分，还示出本发明，以及与本发明的详细描述一同用于解释本发明的原理。

图1示出用于图案验证系统的实施方式的示意框图；

图2示出用于在图案验证系统中使用的图案映射方法的实施方式的流程图；

图3至图5示出来自一组N图案部分的图案映射表达序列；

图3示出表示第一图像部分的初始映射状态；

图4示出表示覆盖在第一图像部分上的第二图像部分的第二映射状态；

图5示出表示覆盖在先前图像部分覆盖层上的第N个图像部分的最终映射状态；以及

图6示出来源于图5所示的最终映射状态混合的最终合成图像。

具体实施方式

本发明的实施方式提供了用于从图案部分的一组多个印记有效映射图案例如指纹的系统和方法。下文中的描述能够使本领域技术人员制作并使用本发明，并且在专利申请及其要求的背景下提供。

本文描述的一般原理和特征以及对优选实施方式的各种修改对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本发明并不旨在限于所示的实施方式，而是符合与本文所述的原理和特征一致的最宽范围。

定义

除了另有限定，本文使用的所有术语(包括技术和科学用语)与总发明概念所属领域的技术人员的通常理解具有相同的意义。还可以理解，例如在常用字典中限定的术语应被解释为具有与其在相关领域和本公开背景下一致的意义，除非本文清楚限定，这些术语不应被解释为具有理想化或过于正式的意义。

以下定义用于与本发明的一些实施方式相关的描述的一些方面。这些定义同样可在本文中进行扩展。

如本文所使用的，术语“或”包括“和/或”，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何和所有组合。当例如“至少一个”的表达位于一列部件之前时，更改整个部件列表并且不更改列表的单个部件。

如本文所使用的，除非文中有清楚的相反限定，单个术语“a(一个)”、“an(一个)”和“the(一个)”包括复数指示物。因此，例如，除非文中有清楚的相反限定，引用单个物体可包括多个物体。

此外，除非文中有清楚的相反限定，如本文的描述中所使用的并且遍及权利要求的，“in(在……中)”的意义包括“in(在……中)”和“on(在……上)”。可以理解，当部件被称为位于另一部件“上”时，其可直接位于另一部件上或在它们之间可存在中间部件。相反，当部件被称为“直接”位于另一部件上时，则不存在中间部件。

术语“大约”用于所有数值，无论是否明确指示。该术语一般涉及本领域技术人员考虑作为所记载数值偏差的合理量(即具有等同功能或结果)的数字范围。例如，该术语可被解释为包括给定数值的±10％的偏差，这样的偏差不会改变值的最终功能或结果。因此，大约1％的值可被解释为从0.9％至1.1％的范围。

如本文所使用的，术语“set(组)”涉及一个或多个物体的集合。因此，例如，一组物体可包括单个物体或多个物体。组中的物体还可被称为组的部分。一组中的物体可以是相同或不同的。在一些示例中，一组中的物体可共享一个或多个共同性质。

如本文所使用的，术语“adjacent(邻近)”指的是靠近或毗连。邻近的物体可空间上彼此分离，或可实际上或彼此直接接触。在一些示例中，邻近的物体可彼此耦合或彼此形成为整体。

如本文所使用的，术语“connect(连接)”、“connected(连接)”和“connecting(连接)”指的是直接附接或联结。连接的物体没有实质的中介物体或物体组，如文中所指。

如本文所使用的，术语“couple(联接)”、“coupled(联接)”和“coupling(联接)”指的是可选的连接或联结。联接的物体可直接彼此连接或可间接彼此连接，例如通过一组中介物体。

如本文所使用的，术语“substantially(实质上)”和“substantial(实质上)”指的是相当大的程度或范围。当与事件或情况一同使用时，术语可指的是事件或情况恰好发生的示例以及事件或情况非常接近的示例,例如导致典型的公差水平或本文所描述的实施方式的变型。

如本文所使用的，术语“optional(可选的)”和“optionally(可选地)”的意思是其后描述的事件或情况可发生或不可发生，并且该描述包括事件或情况发生的示例和事件或情况不发生的示例。

如本文所使用的，术语“fingerprint(指纹)”指的是图案源的对比幅度元素。由此，人手指上的脊/沟图案被包括为指纹。此外，斑马条纹图案、视网膜静脉图案、或具有一组多个足够长的连续类似对比元素的对比幅度元素的其他集合。

如本文所使用的，术语“match(匹配)”、“matching(匹配)”和“matches(匹配)”指的是第一图案(例如来自传感器的第一印记的第一图像部分)与第二图案(例如来自传感器的第二印记的第二图像部分)的对比，意味着第一印记中使用的图案源是第二印记中使用的、在适用于应用的足够的置信区间内的相同的图案源。匹配不需要在第一图案与第二图案之间具有100％的特征共性。100％和接近100％(例如95％的共性-基于应用)的共性被称为副本图像。当用户将相同手指的相同部分放置在传感器上时从两个或多个印记生成该图像。有时，匹配是来自匹配程序或匹配器的测定，器可具有尤其特殊的意义。本发明的一些实施方式正包括这样的匹配程序。然而，本发明不限于以这种方式的测定匹配，本发明包括使用校准器来评估匹配或一组图案对比之间的非匹配的状况。

如本文所使用的，术语“correlate(相关)”、“correlating(相关)”和“correlated(相关)”指的是第一图案(例如来自传感器的第一印记的第一图像部分)与第二图案(例如来自传感器的第二印记的第二图像部分)的对比结果，意味着第一印记中使用的图案源是第二印记中使用的、在适用于应用的足够的置信区间内的相同的图案源，而无需第一图案与第二图案匹配。相关性通过匹配中间图案而获得，中间图案提供第一图案与第二图案之间的桥接。例如，第二图案可能与第一图案不匹配，但可与第三图案匹配，而第三图案与第一图案匹配。相关性可通过第一图案与第二图案之间的一个或多个中间匹配来获得。

如本文所使用的，术语“near real-time(接近实时)”指的是通过在从图案源的应用接收图案印记至图案印记器(例如创建与图案源相关的图案部分的位图的成像器)的事件发生与随后的为该图案印记(例如位图)进行的数据处理(例如用于显示、反馈或控制)之间的自动数据处理或数据传输引入的时间延迟的实用性。基于处理速度，可能在处理第一图案印记之前制造多个图案印记。本发明的一些实施方式实时或接近实时地处理来自用户的连续图案印记，当用户感觉不到处理延迟时接近实时可被认为是等同的。对于实时和接近实时的实施方式，认为图案印记是连续提取并处理的，这在处理随后下一图案印记之前提供印记和处理/反馈。

图1示出图案登记系统100的实施方式的示意框图。系统100包括成像装置105、处理器110、输入/输出(I/O)系统115、非易失性存储器120和RAM存储器125，存储器120和存储器125共同限定存储系统130。在公开的实施方式中，系统100被描述为可用作图案(例如指纹)验证系统的指纹登记系统。在指纹验证系统中，系统尝试测量一对指纹(一对一)之间的对应性，从而在一定置信水平内确定一个指纹的一个图案源是否与另一指纹的图案源相同或足够接近。这通过识别系统来对比，识别系统确定哪些图案源生成特定指纹。当对于给定的固定源可接受功率/速度降低时，验证系统可用作识别系统。由于登记的图像质量改善，验证系统执行地更好。

系统100可作为实施本发明以访问和处理指纹、指纹图像和取自指纹的曲线组(如下所述)的基础计算机而作用。处理器110可包括选自x86、x64、ARM等处理器中的一个或多个中央处理器(CPU)、连接至多个其他部件的架构例如系统总线。

成像装置105生成指纹图像；直接(例如其为用于图案源或来自图案源的制品的传感器或成像器)或其访问数据结构或存储器以获得图像。图像可以是整个指纹的所有或一部分。有时，指纹图像的一部分可显示为一组离散的曲线。系统100为计算系统(例如嵌入式计算系统、通用计算系统、专用计算系统、其组合，包括带处理器的存储程序计算平台和存储可执行指令的耦合存储器)，其具有大量合适的实施方案以访问并处理源指纹、指纹图像、指纹图像的部分以及来自指纹的曲线组。可同系统100一同使用的传感器包括：荷耦合器件(CCD)；互补金属氧化物半导体(CMOS)；电容、热学、光学、电光、RF调制、声学或其他图像感测装置，例如那些可从广泛制造商包括IDEX ASA、Fujitsu、Atmel、Apple、Synaptics、Infineon、Sony、Integrated Biometrics以及Fingerprint Cards获得的装置。图像阵列可相对较小(例如50x50像素、128x128像素至352x288像素或更大的CIF大小)，每个像素具有但不限于8比特的像素深度。系统100使用由装置105生成的指纹图像。在一些情况下，装置105可预处理图像，例如进行图像梯形校正(当返回图像大小与指纹大小成比例时，或由于手指是“擦”过传感器的，所以当图像重现以收集成束采集的图像时，用于导致与光学/棱镜为基础的系统相关的光学失真的几何校正)。

操作系统在处理器110上运行，控制和协调系统的多个部件的功能。操作系统可以是商用操作系统例如Microsoft(如windows)、Apple(如IOS或Mac OS X)、Google(如Chrome或Android)以及UNIX和AIX操作系统中之一，虽然一些实施方式可使用自定义控制以提供最小的、定制功能。系统控制的自定义程序包括可在处理器110上执行的指令组，其从移入存储器或从存储器移出。当由处理器110执行这些指令组时，这些指令组执行本文所述的方法和自动化机器实现的程序。装置105、I/O通信系统115和存储系统130均通过总线耦合至处理器110，存储系统130包括用于控制基础系统功能的基础输入/输出系统(BIOS)。

I/O系统115与带有外部装置或网络的系统100互连，从而能使系统通过通信系统(例如直接有线、局域网(LAN)或广域网(WAN)，其例如包括互联网、WEB网络、内联网、外联网以及其他公共和专用网络、有线、光纤或无线)与其他这样的系统通信。与通信系统相关的术语意味着通常可互换或在本文描述的配网中使用。I/O装置还通过I/O系统115连接至系统总线。键盘、定点装置(例如，鼠标、跟踪球或其他装置)和显示器或指示器可通过I/O系统115与系统100互连。通过这样的输入装置，用户可交互涉及程序以操作根据本发明的源、图像、子系统、程序和系统。通过使用前述I/O装置，用户能够通过键盘或鼠标将信息输入至系统，并从系统接收输出信息。系统可包含用于传输数据例如图像、映射、指令或程序的可移除存储部件。

在使用中，系统100处理来自图案源(例如指纹)的一组图案图像以重构图案源的图像。可选地，系统100为用户提供关于图像重构的状态和/或质量反馈以辅助实时印记采集。

I/O系统115可选地包括显示器或其他输出或可视系统，其支持图像重构的质量的可视化图形。例如，当用户将新的图像印记添加至图案图像组时，每次重构的图像通过新图案图像的添加而增强，可视化图形更新为示出新添加的信息。为了安全，理想的是取自重构图像的可视化图形以某种方式(如分辨率)下降，从而使得指纹的准确副本不会在显示器上。类似地，没有立即添加至重构图像的任何印记会导致一些其他指示(如声音)或显示器上临时的可视元素，以发出图案图像没有从最新印记添加的信号。

在使用方法中，任何特殊的图案图像可用作中间桥接图像，其创建重构图像与存储图像之间的相关链。当其发生时，多个图像可添加至重构图像，可视化图形可指示包括先前存储且未匹配的图像的多个图像已顺序添加至重构图像。

并不罕见的是，成像器采集的第一图像以某些方式(例如褪色或失真)降低。后续的图案图像不能匹配该初始基础图像。系统100能够用新的基础图像替代初始图像以避免这种状况。这样的替代使得足够的存储但未匹配/未相关(与基础图像)的图像与替换的存储图像更好地关联。在这样的情况下，基础图像由不同的图像替代，然后基于存储图像与新基础图像的匹配和相关重建重构图像。任何先前替代但现在非匹配的图像从重构图像移除。

图2示出例如可用在图案验证系统中的图案映射方法200的实施方式的流程图。例如由系统100执行的方法200包括一系列步骤205-265。方法200开始于起始步骤205，在步骤205中实时实施访问图案成像器，其中顺序接收一组图案图像，例如来自指纹传感器上的手指的串联印记。可替换地，还可存在图案图像组的先前重构存储，起始205访问该存储。起始205初始化方法200，消除图案将映射的重构结构并初始化计数器。

在起始步骤205之后是步骤210，在步骤210中继续访问每个图案图像。计数器随着每个输入图像增加。对于第一图像，计数器具有N＝1。在步骤215中的测试测试系统100是否处理初始基础图像(例如N＝1)或随后的图像(例如N>1)。当处理初始图像时(例如N不大于1)，测试为假，方法200从步骤215的测试分支至步骤220。步骤220将图像存储至系统100的存储器，然后行进至可选步骤225以向用户更新重构结构中图案映射的状态的显示图形。此时，显示图形被更新以简单呈现初始基础图像作为当前图案映射(或呈现取自初始基础图像的降低图像)。在步骤225之后，方法200返回步骤210以输入新的图像(增加计数器)。此后，方法200再在步骤215进行测试，但测试现在为真，并且方法200在步骤230进行另一测试。

在步骤230的测试确定新的图像是否匹配任何其他存储图像，匹配的图像是否是图案映射的一部分。对于N＝2，第二图像与第一图像进行比较以匹配。对于N＝3，第三图像与第二图像进行比较并与第一图像进行比较以匹配。当步骤230的测试为假且新的图像不匹配任何其他图像时，方法200分支至步骤220并存储新的图像。此后，显示图形和关于接收非匹配图像的指示一同被更新。步骤230中的测试存在四种可能的结果：不匹配，或三种不同类型的匹配中的一种。这三种包括与初始基础图像的匹配、与关联至基础图像的一个或多个图像(其中一些可以是当前图案映射的部分)的匹配、或与不关联至基础图像的一个或多个存储图像(其都不是当前图案映射的部分)的匹配。

当步骤230的测试为真且新图像与至少一个其他图像匹配时，方法200进行步骤235的测试，以确定是否需要改变基础图像。改变基础图像的方法被称为置乱，其中具有最多关联图像的存储图像替代当前基础图像，关联至新基础图像的存储图像重组并放置至重构结构以变成新图案映射的一部分。响应于度量(例如关联图像的数量或图案映射质量度量)与当前基础图像和其对应度量进行比较，步骤235的测试确定存储器中是否存在会提供更好的基础图像的图像部分。当步骤235的测试为真(并且存在更好的替换基础图像)时，方法200分支至步骤240，并且重排图案映射的图像，包括取代新基础图像并将关联至新基础图像的存储图像部分添加至图案映射。

在重排步骤240完成之后，或当步骤235的测试为假时，方法200前进至步骤245以测试新图像部分是否关联至当前基础图像。当步骤245的测试为假时，方法200分支至步骤250以测试新图像是否为副本图像。当步骤250的测试为假并且不是副本时，方法200存储步骤220的图像(然后在步骤225中在显示图形上设置指示，指示新图像不是非副本关联图像)。当步骤250的测试为真(并且新图像为非关联副本图像)时，方法200直接前进至显示图形步骤225，并且设置任何合适的指示，指示最新图像为非关联副本图像。

当步骤245的测试为真(并且新图像关联至当前基础图像)时，方法200前进至步骤255以处理新图像。步骤255的处理图像将新图像关于与其匹配的、为当前图案映射的一部分的一个或多个图像转动和/或转移至其适当位置。将新图像在其匹配当前图案映射的一部分的其他图像的位置和定向添加至图案映射改变图案映射。关联图像部分添加至重构结构中并形成新图案映射的一部分。在该步骤255，新图像与当前图案映射的一部分的图像匹配。当新图像不是副本时，呈现新图像信息，并且图案映射适当放大新非重叠图案信息的量。放大的团映射覆盖增加的区域。在该实施方式中，该增加的区域在下一步骤260中使用，以测试图案映射的质量。例如，通过覆盖的区域作为总可能区域的百分比确定质量度量。当该质量度量指示重构图像不具有足够质量时，方法200分支至步骤250以测试新添加的图像是否是副本。一些图案例如指纹的性质，对任何特定实施方式而言何为副本图像的定义，会导致副本图像仍可提供一些不是当前图案映射部分的新图案信息。

当步骤260的测试为真时，方法200分支至步骤265，并且同任何后处理更新一同停止报告、存储或进行图像处理。例如，显示图形可向用户呈现最终图案映射、成功消息、图案映射的图像弯曲以生成重构图像(如下文中参照图6进一步解释的)或其组合。

图3至图5示出来自一组N图案部分的图案映射表达序列。图3示出表示第一图像部分的图案映射初始状态，图4示出表示覆盖在第一图像部分上的第二图像部分的图案映射中间状态，图5示出表示覆盖在先前图像部分覆盖层上的第N个图像部分的图案映射最终状态。

图3包括由图像部分310_x构成的一组图像部分305，x＝1至N。图像部分表示取自成像器的印记的结果，例如从小指纹扫描器取样的指纹部分。在图3中还包括重构结构315的表示，例如系统100的存储器部分，其包含创建的图案映射320。最初，重构结构315包含图像部分310₁作为图案映射320，因为图像部分310₁表示初始基础图像。在该序列中没有示出但这里应注意的是，在处理方法中任何当前基础图像包括初始基础图像可改变，基于关联至新的当前基础图像的图像，这会生成不同的图案映射。

图4示出在方法200处理过并确定其为非副本匹配图像之后第二图像部分310₂的转移和转动。重构结构315包括扩展的中间图案映射405。图像继续添加至重构结构315直至质量度量或其他测试确定促成当前图案映射的图像集合符合质量度量。

图5示出其余匹配图像部分310_x至最终图案映射505的转移和转动。质量度量可表示为由重构结构315的表示限定出的区域中图案映射505覆盖的百分比。在系统100和方法200的一些实施方案中，可假设图案映射505何时从基础图像(由于置乱其可不同于初始基础图像)包括至少特定数量的关联图像。也就是说，当图案映射505包括最小数量的关联图像时，满足质量度量。也可使用其他度量。

图6示出重构结构315中的最终混合图像605，其源自于图5示出的最终图案映射505的混合。在图3至图5中，图案映射表示为关联至当前基础图像的一组离散匹配图像的覆盖。图像仍保持不同，虽然他们在视觉上重叠。对于一些方法，有利的是保持图像以离散的形式组成图案映射，在另一些情况下，图像的混合可期望为生成单个图像。例如，在使用指纹登记系统的实施方式中，重构结构中的重构图像被用作受信图像。对于许多系统，不利的是在受信存储器中将重构图像存储为位图。可要求加密，并且对于取自重构图像的可替代表示(例如模板)是有利的。当图像没有混合时，例如图5所示，可存在取自作为重构图像一部分的单个图像的多个小型模板。然而，当图像如图6所示进行混合时，可形成单个模板。实施方案的细节可确定其他方式是否合适和/或有益。

此外，本领域技术人员将理解上述方法可使用包括但不限于单处理器系统和多处理器系统、手持式设备、可编程消费电子产品、小型计算机和大型计算机的计算机处理系统配置中的任一种或组合来实践。上述方法还可在分布计算环境中实践，其中任务通过服务器或通过一个或多个数据通信网络链接的其他处理装置执行。在分布计算环境中，程序模块可位于包括存储储存装置的本地和远程计算机存储介质中。

此外，与计算机处理器一同使用的制品，例如CD、预先录制的磁盘或其他等效装置可包括计算机程序存储介质，录制其上的程序机制用于引导计算机处理器以便于上述方法的实施和实践。这样的装置和制品也落入本发明的精神和范围内。

本发明可以多种方式实现，例如包括方法(包括计算机实现的方法)、系统(包括计算机处理系统、通用、专用、混合、嵌入式等)、设备、计算机可读介质、计算机程序产品、图形用户界面、网络门户或有形地固定在计算机可读存储器中的数据结构。本文讨论了本发明的多个实施方式。附图近示出本发明的典型实施方式，因此不认为是对本发明的范围和广度的限制。已概括描述的系统、方法和计算机程序产品作为对理解本发明优选实施方式细节的辅助。在本文的描述中，提供了多个具体细节，例如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施方式的深入理解。在上述模式下实现了本发明的一些特征和益处，并且不需要在每种情况下实现。然而，本领域技术人员可以认识到，本发明的实施方式可在没有一个或多个具体细节的情况下实践，或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、部分和/或类似物实现。在其他示例中，没有具体示出或详细描述已知结构、材料或操作，以避免模糊本发明实施方式的各个方面。

系统100包括存储在非临时处理器可读介质上或中的计算机程序产品或软件。处理器可读介质的当前实例包括但不限于：电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪速存储器、可擦除可编程ROM(EPROM)、软盘、高密度磁盘(CD-ROM)、光盘、硬盘以及光纤介质。如本文更全面描述的那样，软件可包括用于执行系统任务例如执行本文前述方法的多个模块。处理器解释指令以执行软件，以及生成自动指令响应于预定条件来为系统执行软件。来自用户界面和软件的指令由用于操作系统100的处理器处理。在一些实施方式中，可使用多个处理器，从而使得能够更快速地执行系统操作。

遍及本说明书的“一个实施方式”、“实施方式”或“具体实施方式”意味着与实施方式一同描述的特定的特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方式中而且无需包括在所有实施方式中。因此，遍及本说明书多个位置的相应的用语“在一个实施方式中”、“在实施方式中”或“在具体实施方式中”不必涉及相同的实施方式。此外，本发明的任何具体实施方式的特定的特征、结构或特性可以任何合适的方式与一个或多个其他实施方式组合。可以理解，根据本文的教导，本文所述且所示的本发明实施方式的其他变形和修改也是可能的，并且被认为是本发明精神和范围的一部分。

可以理解，在附图/图中示出的一个或多个元件也可以多个单独或集成的方式实施，或在某些情况下甚至移除或呈现为不实用的，基于特定应用是有用的。

此外，附图/图中的任何信号箭头应被视为仅作为示例，而非限制，除非有相反地具体说明。部件或步骤的组合可被认为是被提到的，术语可预见为提出能够单独或合并是不确定的。

包括摘要所述的本发明的所示实施方式的前文描述并非旨在详尽的或将本发明限于本文所述的准确形式。本领域技术人员能够认识且理解，本文描述的本发明的示例的具体实施方式仅用于说明性目的，能够在本发明的精神和范围内存在多种等同修改。如上所述，可根据本发明示出的实施方式的上文描述对本发明进行这些修改，并且这些修改包括在本发明的精神和范围内。

因此，虽然本文中参照特定实施方式描述了本发明，在前述公开中旨在存在多种改变和替换，可以理解，在一些情况下，在不背离所列举的本发明范围和精神的情况下，将采用本发明实施方式的一些特征而无需相应地使用其他特征。因此，可进行许多修改以适应本发明的实质范围和精神的特定情况或材料。本发明不限于在随后的权利要求和/或作为执行本发明最佳模式的公开的特定实施方式中使用的特定术语，但本发明将包括落入所附权利要求范围内的任何及所有实施方式和等同物。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求所限定。

Claims (15)

1.一种用于从一组位图图像重构图案映射的机器实施的方法，每个位图图像包括来自图案源的图案的一部分，所述方法包括：

a)选择位图图像之一作为具有基础图案源的基础图案部分的基础图像；以及然后

b)处理所述位图图像组，以确定位图图像的重构组，所述重构组的每个所述位图图像的图案部分与所述基础图案部分匹配或关联；

其中所述位图图像的重构组从位图图像组中排除其图案部分不与所述基础图案部分匹配或关联的每个位图图像。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

c)从所述位图图像的重构组生成重构图案映射。

3.如权利要求2所述的方法，其中，与来自任何单个位图图像的部分相比，所述重构图案映射包括来自图案源的图案的较大部分。

4.如权利要求2或3所述的方法，还包括：

d)在显示器上呈现所述重构图案映射。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述步骤b)还包括：

b1)连续选择位图图像组的每个位图图像作为下一位图图像；

b2)评估每个下一位图图像其图案部分是否与所述基础图案部分匹配或关联；

b3)当匹配或关联时，添加所述下一位图图像至所述重构组；

b4)当不匹配或不关联时，添加所述下一位图图像至位图图像储备组；以及

b5)重复、使用来自所述位图图像组和来自所述位图图像储备组的不同的位图图像作为所述下一位图图像，一组步骤包括步骤b2)至b4)直至终止事件发生。

6.如基于权利要求2时权利要求5所述的方法，还包括：

b6)为所述重构图案映射确定质量度量；

b7)将所述质量度量与预定质量度量目标进行比较；以及

b8)当质量度量与所述预定质量度量目标具有预定关系时设置所述终止事件

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述质量度量包括图案映射的重构区域，其中所述质量度量目标包括用于所述重构区域的目标区域。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述位图图像组生成自生成一系列位图图像印记的图案源的一系列印记，其中每个所述位图图像印记通过步骤b)接近实时地连续处理。

9.如权利要求8所述的方法，还包括：

当每个位图印记添加至所述重构组时向外部指示器提供肯定确认；以及

当每个位图印记从所述重构组排除时向外部指示器提供否定确认。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述处理步骤b)还包括：

b1)响应于相关链的检测添加多个位图图像至所述重构组。

11.如权利要求5或基于权利要求5时的权利要求6至10中任一项所述的方法，其中所述处理步骤b)还包括：

当条件是置乱条件时，来自所述位图图像组的不同位图图像替代所述基础图像；重设储备组，然后使用位图图像组针对所述不同位图图像重处理步骤b)。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述置乱条件包括所述储备组中的位图图像数量与所述重构组中的位图图像数量之比。

13.如权利要求11或12所述的方法，其中，所述置乱条件包括响应于所述重构组中的位图图像的数量的用于重构图案的质量度量，其中当所述质量度量与预定目标质量度量的比率具有预定关系时设置所述置乱条件。

14.如权利要求5或基于权利要求5时的权利要求6至13中任一项所述的方法，其中，所述重构组表示位图图像的验证组，还包括：

响应于所述终止事件，记录所述验证的位图图像组至受信登记存储器。

15.一种用于从一组位图图像重构图案映射的装置，每个位图图像包括来自图案源的图案部分，包括：

生成一个或多个数字表达的图案收集器；以及

与所述图案收集器相耦合的处理系统，包括处理器和与所述处理器相耦合的存储器，所述存储器储存多个计算机可执行指令，其中所述处理器执行所述多个计算机可执行指令以履行方法，所述方法包括：

a)选择位图图像之一作为具有基础图案源的基础图案部分的基础图像；以及然后

b)处理所述位图图像组，以确定位图图像的重构组，所述重构组的每个所述位图图像的图案部分与所述基础图案部分匹配或关联；

其中所述位图图像的重构组从位图图像组中排除其图案部分不与所述基础图案部分匹配或关联的每个位图图像。