CN110569748A - 一种指纹识别系统中快速反馈比对结果的电子装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种指纹识别系统中快速反馈比对结果的电子装置及方法，这种指纹识别系统中快速反馈比对结果的电子装置，包括：存储模块、比对模块、时钟模块、样本缓存区、过渡缓存区、优先比对缓存区、比对成功记录表和优先比对表；这种指纹识别系统中快速反馈比对结果的方法，具体包括如下步骤：预读取；采集现场样本特征数据；比对。本发明的有益效果是：通过结合以往的比对成功时的时间和匹配特征序号，预先将比对成功频次高的若干组特征数据提前载入缓存的方式，减少了一部分特征数据的读取时间，避免了盲目地从存储模块中顺序读取特征数据；缩短整体流程执行时间；避免随机性比对，减少了比对操作的执行时间；提升了用户体验。

Description

一种指纹识别系统中快速反馈比对结果的电子装置及方法

技术领域

本发明涉及指纹识别领域，尤其是涉及一种指纹识别系统中快速反馈比对结果的电子装置及方法。

背景技术

指纹具有唯一性、稳定性、可靠性、易采集且成本低等特点，所以到目前为止指纹识别技术是最广泛应用的生物识别技术之一，并占有绝对的优势地位。但同时指纹识别技术也存在着很多难点，如有些用户在设备上按过指纹后要等几秒钟才发出识别成功的反馈。有待进一步优化和加强。

传统的指纹识别系统比对工作流程如图1所示，具体流程如下：

(1)获取现场样本图像；

(2)提取现场样本图像的特征；

(3)读取存储在存储模块中的一个有效特征到缓存；

(4)将现场样本特征与读取的有效特征进行比较，获取两特征相似度得分；

(5)若两特征相似度得分超过设定阈值，则返回有效特征在存储模块中的存储序号，识别结束；

(6)反之重复执行步骤(3)和(4)，读取存储模块中的下一个有效特征，逐个和现场样本特征进行比较，直至存储模块中所有存储的有效特征都被读取并与现场样本特征进行比较；

(7)每次比较后除非得到相似度得分超过设定阈值的样本存储序号提前返回，否则直至全部有效样本特征都进行过比较，则返回没有匹配到相似特征的结果。

上述传统的指纹识别系统比对工作流程缺点是：在执行步骤(3)时，需按既定的顺序，去读取存储于存储模块中的所有有效特征；这个读取的既定的顺序取决于存储顺序，有很大的随机性，不能确保第一时间额得分成功率最高的特征做优先比对；在执行步骤(3)-(5)的循环操作时，假如匹配的特征存储在最后位置，则需要读取存储于存储模块中的所有有效特征；当存储模块中存储的有效特征数量过多时，该操作需要系统花费更多的执行用时，间接的浪费用户等待时间，直接影响用户体验；在执行步骤(3)-(5)的循环操作前，一定要先获取到有效的现场样本图像，否则后续的所有动作都无法开展。

因此，提出一种指纹识别系统中快速反馈比对结果的电子装置及方法，就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种指纹识别系统中快速反馈比对结果的电子装置及方法。通过在系统缓存中预先存储当前时段比对成功率较高的用户特征模板数据与现场采集特征进行比对，实现快速反馈比对结果的目的。

这种指纹识别系统中快速反馈比对结果的电子装置，包括：

存储模块；所述存储模块用于存储所有用户特征模板数据，掉电保存；

比对模块；所述比对模块用于完成对指定的两组特征数据的比对工作，得出相似度得分；

时钟模块；所述时钟模块用于提供实时时间；

样本缓存区；所述样本缓存区用于存储样本图像所提取出的现场样本特征数据，样本缓存区的长度为1个单元特征，样本缓存区存储的现场样本特征数据记为A；

过渡缓存区；所述过渡缓存区用于存储从存储模块读取出的1组剩余有效的用户特征模板数据，过渡缓存区的长度为1个单元特征；过渡缓存区存储的用户特征模板数据记为C；

优先比对缓存区；所述优先比对缓存区用于存储从存储模块提前读取出的n组高比对成功率用户特征模板数据，其中n为单元特征的长度，优先比对缓存区存储的n组高比对成功率用户特征模板数据分别记为B1、B2...Bn；

比对成功记录表；所述比对成功记录表用于记录并存储当前时间段里每个特征序号对应的完成比对成功的计数；

优先比对表；所述优先比对表用于记录对应的该时间段下，比对成功频次由高到低的若干个特征序号。

作为优选，所述比对成功记录表：根据系统的时间段的设置创建若干个比对成功记录表；其中，cap是指纹模组的最大存储容量，分别用0到cap-1表示存储的cap个指纹特征序号；根据时间段的划分，有若干个所述比对成功记录表；每个比对成功记录表长度为cap个，分别对应指纹特征序号为0到cap-1的比对成功次数。

作为优选，所述优先比对表的比对成功次数最多的排在第一字节；Cmax是最大的成功次数，Xmax则为其对应的特征序号；Cmax-1是第二大的成功次数，Xmax-1为其对应的特征序号；以此类推，Cmin是有效存储空间里最小的成功次数，Xmin为其对应的特征序号。

这种指纹识别系统中快速反馈比对结果的方法，具体包括如下步骤：

S0.将存储模块内当前时间段对应的高比对成功率用户特征模板数据存储至优先比对缓存区；

S1.系统采集现场样本特征数据：若采集到任意用户的现场图像，则提取现场样本特征数据，存储至样本缓存区；

S2.系统将现场样本特征数据与当前时段对应的优先比对缓存区内的高比对成功率用户特征模板数据依次进行比对，如果出现比对通过，则立即停止比对反馈比对成功，然后执行S4，否则进入S3；

S3.系统读取存储模块内其他未预读过的有效特征数据至过渡缓存区，将现场样本特征与过渡缓存区存储的用户特征模板数据依次进行比对，如果出现比对通过，则立即停止比对并反馈比对成功，然后执行S4，否则反馈比对失败并结束流程；

S4.若比对通过，则更新该时间段对应的比对成功记录表。

作为优选，所述步骤S0具体包括如下步骤：在每一时间段开始时，会执行预读取优先比对特征操作；或者，时钟模块提供当前时间信息，系统读取当前时段对应的高比对成功率用户特征模板数据。

作为优选，所述执行预读取优先比对特征操作具体包括如下步骤：

系统预读取该时段对应的比对成功记录表，将比对成功记录表内数据对应的特征序号，按计数由大到小的顺序排列；取前面若干组数据，存储至优先比对表；系统按优先比对表内存储的特征序号，依次读取存储模块内对应的若干组高比对成功率用户特征模板数据并依次存储到优先比对缓存区。

作为优选，所述时钟模块提供当前时间信息，系统读取当前时段对应的高比对成功率用户特征模板数据具体包括如下步骤：

时钟模块提供当前时间信息；系统预读取该时段对应的比对成功记录表，该时间段对应的比对成功记录表内存储的成功次数是无序排列；根据比对成功的计数，将比对成功记录表内数据对应的特征序号，按计数由大到小的顺序排列；取前面若干组数据，存储至优先比对表；若该时间段内没有比成功的记录，则使用顺序的有效序号直接替代优先比对表；系统按优先比对表内存储的特征序号，依次读取存储模块内对应的若干组高比对成功率用户特征模板数据并依次存储到优先比对缓存区。

作为优选，所述步骤S2中：

系统将现场样本特征数据和优先比对缓存区内的若干组高比对成功率用户特征模板数据按存储顺序依次进行比对，比对任意一组特征数据，判断相似度得分，若比对得出的相似度得分超过了设定阈值，则本次比对成功，立即停止比对并返回本次比对的高比对成功率用户特征模板数据所对应的序号；若比对得出的相似度得分未超过设定阈值，则继续比对下一组特征数据，判断相似度得分；直至现场样本特征数据和所有高比对成功率用户特征模板数据完成比对。

作为优选，所述步骤S3进一步包括以下步骤：

S31.系统读取存储模块内一个剩余用户特征模板数据存至过渡缓存区；

S32.系统将现场样本特征数据和过渡缓存区内的用户特征模板数据进行比对，若比对得出的相似度得分超过了设定阈值，则本次比对成功，立即停止比对并返回本次比对的用户特征模板数据所对应的存储序号，否则进入S33；

S33.系统判断存储模块内的剩余用户特征模板数据是否都已被读取过；若是，则反馈比对失败并终止流程，否则循环步骤S31和S32。

作为优选，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41.每次比对成功后，通过比对完成时间获取到其对应的时间段比对成功记录表；

S42.系统更新该表中对应序号内存储的计数数据，将记数加一。

本发明的有益效果是：

通过结合以往的比对成功时的时间和匹配特征序号，预先将比对成功频次高的若干组特征数据提前载入缓存的方式，减少了一部分特征数据的读取时间，避免了盲目地从存储模块中顺序读取特征数据。在获取到有效的现场样本图像的第一时间即可进行比对，从另一方面实现了缩短整体流程执行时间。成功率高的特征数据优先进行比对，比对顺序是按比对成功的概率由高到低进行，避免随机性比对，减少了比对操作的执行时间，大大加快了用户比对这一操作的执行时间。快速输出结果，给出反馈，提升了用户体验。

附图说明

图1为传统指纹识别系统的比对工作流程图；

图2为本发明对应的指纹识别系统主要功能模块图；

图3为预读取优先比对特征的工作流程图；

图4为本发明对应的指纹识别系统的比对工作流程图；

图5为比对成功后更新该时间段对应的比对成功记录表的流程图；

图6为上电初始化流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

指纹识别系统中快速反馈比对结果的电子装置，包括存储模块、比对模块、时钟模块、样本缓存区、过渡缓存区、优先比对缓存区、比对成功记录表和优先比对表；所述存储模块用于存储所有用户特征模板数据，可掉电保存，所述的存储模块可以是NOR FLASH存储器、NAND FLASH存储器、EEPROM存储器、智能卡、硬盘等之一或者其组合；所述比对模块用于完成对指定的两组特征数据的比对工作，得出相似度得分，其指定的特征数据不限制其存储于哪个缓存区；所述时钟模块用于提供实时时间；所述样本缓存区用于存储样本图像所提取出的现场样本特征数据，样本缓存区的长度为1个单元特征，样本缓存区存储的现场样本特征数据记为A；所述过渡缓存区用于存储从存储模块读取出的1组剩余有效的用户特征模板数据，过渡缓存区的长度为1个单元特征；过渡缓存区存储的用户特征模板数据记为C；所述优先比对缓存区用于存储从存储模块提前读取出的n组高比对成功率用户特征模板数据，其中n为单元特征的长度，优先比对缓存区存储的n组高比对成功率用户特征模板数据分别记为B1、B2...Bn。

所述比对成功记录表用于记录并存储当前时间段里每个特征序号对应的完成比对成功的计数；根据系统的时间段的设置可创建若干个比对成功记录表；其中，cap是指纹模组的最大存储容量，分别用0到cap-1表示存储的cap个指纹特征序号；根据时间段的划分，有若干个所述比对成功记录表；每个比对成功记录表长度为cap个，分别对应指纹特征序号为0到cap-1的比对成功次数。

所述优先比对表用于记录对应的该时间段下，比对成功频次由高到低的若干个特征序号；成功次数最多的排在第一字节；Cmax是最大的成功次数，Xmax则为其对应的特征序号；Cmax-1是第二大的成功次数，Xmax-1为其对应的特征序号；以此类推，Cmin是有效存储空间里最小的成功次数，Xmin为其对应的特征序号。

本实施例所述的快速反馈比对结果的方法，涉及到的3个主要操作有初始化、比对以及预读取优先比对特征。

1.初始化：

步骤1.1：上电后，创建并初始化对应的时间段比对成功记录表；所述比对成功记录表数量不限，根据实际需要创建；此处创建24个比对成功记录表，分别记为T1、T2...T24；即每一小时为一个时间段，每一小时更新一次优先比对缓存区特征数据，T1[0]表示在0点-1点间时间里0号特征比对成功次数，也就是0号特征比对成功频率计数；初始化对应的时间段比对成功记录表：T1[0][1]...[cap-1]＝{0}；T2[0][1]...[cap-1]＝{0}；…T24[0][1]...[cap-1]＝{0}。比对成功记录表的数据结构排列表如下表1：

表1比对成功记录表的数据结构排列表

特征序号	0	1	2	3	...	cap-2	cap-1
								成功次数	0	0	0	0	...	0	0

步骤1.2.预读取优先比对特征：

读取出该时间段对应的比对成功记录表；通过分析优先比对表内的数据内容，按由大到小的顺序排列；记录前面10组数据对应的特征序号，其对应的由大到小排列的用户特征序号，存储至优先比对表；假设该时间段对应的比对成功记录表为表2所示，则排列后的优先比对表数据如下表3所示：按照优先比对表内存储的数据顺序，依次读取比对成功次数最多的前十组指纹特征数据，并依次存储到优先比对缓存区B1到B10。

表2实施例中该时间段的比对成功记录表

特征序号	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
											成功次数	1	2	9	7	22	1	16	2	23	2

表3排列后的优先比对表数据

特征序号	8	4	6	2	3	1	7	9	5	0
											成功次数	23	22	16	9	7	2	2	2	1	1

步骤1.2.1：每个时间段开始时，时钟模块提供当前时间信息，读取该时间段对应的比对成功记录表；根据比对成功的计数，将成功记录表内当前时间段对应的高比对成功率用户特征模板数据对应的特征序号，按由大到小的顺序排列，取前面若干组数据，存储至优先比对表；优先比对表的数据结构排列图如下表4，每个时间段对应的比对成功记录表内存储的成功次数是无序排列；若该时间段内没有比对成功的记录，即对应的比对成功记录表内的数据都没有特征序号，则使用顺序的特征序号直接替代优先比对表。

表4优先比对表的数据结构排列图

排列后的特征序号

Xmax

Xmax-1

Xmax-2

Xmax-3

...

Xmin+1

Xmin

成功次数由大到小排列

Cmax

Cmax-1

Cmax-2

Cmax-3

...

Cmin+1

Cmin

步骤1.2.2：按优先比对表内存储的特征序号，依次读取存储模块内对应的若干组高比对成功率用户特征模板数据并依次存储到优先比对缓存区。

2.比对：

步骤2.1：采集现场样本特征数据，若采集到任意用户的现场图像，则提取现场样本特征数据A，存储至样本缓存区；

步骤2.2：假设指纹系统优先比对缓存区可存储10枚特征数据，且当前都从存储模块中预读过特征数据，则B1～B10数据分别和样本特征A比较；

步骤2.2.1：判断优先比对缓存区内是否有待比对的高比对成功率用户特征模板数据Bi；其中1≤i≤10；若优先比对缓存区内有待比对的高比对成功率用户特征模板数据Bi，则进入步骤2.2.2，直至现场样本特征数据A和10个待比对的用户特征模板数据完成比对；若优先比对缓存区内无待比对的高比对成功率用户特征模板数据Bi，则进入步骤2.3；

步骤2.2.2：比对现场样本特征数据A和高比对成功率用户特征模板数据Bi两特征数据，得出其相似度得分，并判断现场样本特征数据A与优先比对缓存区中的一个待比对的高比对成功率用户特征模板数据Bi的相似度得分是否超过阈值；若相似度得分超过阈值，则立即停止比对，并反馈本次比对成功，返回本次比对的高比对成功率用户特征模板数据Bi所对应的特征序号，更新该时间段对应的比对成功记录表；若相似度得分未超过阈值，则令i＝i+1；返回执行步骤2.2.1；本实施例示例时间段对应的比对成功记录表的数据如下表5：

表5实施例示例时间段对应的比对成功记录表的数据

特征序号	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	...	cap-1
																成功次数	1	2	9	7	22	1	16	2	23	2	0	0	0	...	0

步骤2.3：若上述所有比对的相似度得分都没超过设定阈值，则继续循环读取存储模块内其他未预读过的有效特征数据至过渡缓存区，将存储模块内其他未预读过的有效特征数据与现场样本特征数据A进行一一比对：若存储模块中还存在剩余的m组有效特征数据，设j为存储模块中的一个待比对的用户特征模板数据的下标，1≤j≤m，令j＝1；

步骤2.3.1：判断存储模块中是否有未比对的用户特征模板数据Cj：若存储模块中有未比对的用户特征模板数据Cj，则进入步骤2.4；直至存储模块内所有未预读过的有效特征数据都被读取至过渡缓存区内参与比对后，相似度得分还未超过阈值，则返回比对失败，并终止比对流程；若存储模块中无未比对的用户特征模板数据，则反馈比对失败并终止比对流程；

步骤2.4：判断该未比对的用户特征模板数据是否已读取到优先比对缓存区；

步骤2.4.1：若该未比对的用户特征模板数据已被读取到优先比对缓存区，则令j＝j+1；返回执行步骤2.3.1；若该未比对的用户特征模板数据没有被读取到优先比对缓存区，则读取存储模块中当前用户特征模板数据Cj到过渡缓存区，将现场样本特征数据A和过渡缓存区存储的用户特征模板数据Cj进行比对，得出相似度得分，执行步骤2.4.2；

步骤2.4.2：判断现场样本特征数据A和过渡缓存区存储的用户特征模板数据Cj的相似度得分是否超过设定阈值：若相似度得分超过设定阈值，则执行步骤2.5；若相似度得分未超过设定阈值，则令j＝j+1；返回执行步骤2.3.1；

步骤2.5：立即停止比对，则反馈本次比对成功，并返回本次比对的用户特征模板数据对应的存储序号。根据当前时间，找到当前的时间段对应的比对成功记录表，并更新表内对应序号的存储数据；如当前时间为上午8点20分，比对成功序号为8号，则对应的T9[7]存储数据若小于10000次，则自身加1。

Claims (10)

1.一种指纹识别系统中快速反馈比对结果的电子装置，其特征在于，包括：

存储模块；所述存储模块用于存储所有用户特征模板数据，掉电保存；

比对模块；所述比对模块用于完成对指定的两组特征数据的比对工作，得出相似度得分；

时钟模块；所述时钟模块用于提供实时时间；

样本缓存区；所述样本缓存区用于存储样本图像所提取出的现场样本特征数据，样本缓存区的长度为1个单元特征，样本缓存区存储的现场样本特征数据记为A；

过渡缓存区；所述过渡缓存区用于存储从存储模块读取出的1组剩余有效的用户特征模板数据，过渡缓存区的长度为1个单元特征；过渡缓存区存储的用户特征模板数据记为C；

优先比对缓存区；所述优先比对缓存区用于存储从存储模块提前读取出的n组高比对成功率用户特征模板数据，其中n为单元特征的长度，优先比对缓存区存储的n组高比对成功率用户特征模板数据分别记为B1、B2...Bn；

比对成功记录表；所述比对成功记录表用于记录并存储当前时间段里每个特征序号对应的完成比对成功的计数；

优先比对表；所述优先比对表用于记录对应的该时间段下，比对成功频次由高到低的若干个特征序号。

2.根据权利要求1所述的一种指纹识别系统中快速反馈比对结果的电子装置，其特征在于，所述比对成功记录表：根据系统的时间段的设置创建若干个比对成功记录表；其中，cap是指纹模组的最大存储容量，分别用0到cap-1表示存储的cap个指纹特征序号；根据时间段的划分，有若干个所述比对成功记录表；每个比对成功记录表长度为cap个，分别对应指纹特征序号为0到cap-1的比对成功次数。

3.根据权利要求1所述的一种指纹识别系统中快速反馈比对结果的电子装置，其特征在于，所述优先比对表的比对成功次数最多的排在第一字节；Cmax是最大的成功次数，Xmax则为其对应的特征序号；Cmax-1是第二大的成功次数，Xmax-1为其对应的特征序号；以此类推，Cmin是有效存储空间里最小的成功次数，Xmin为其对应的特征序号。

4.一种如权利要求1所述的指纹识别系统中快速反馈比对结果的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S0.将存储模块内当前时间段对应的高比对成功率用户特征模板数据存储至优先比对缓存区；

S1.系统采集现场样本特征数据：若采集到任意用户的现场图像，则提取现场样本特征数据，存储至样本缓存区；

S2.系统将现场样本特征数据与当前时段对应的优先比对缓存区内的高比对成功率用户特征模板数据依次进行比对，如果出现比对通过，则立即停止比对反馈比对成功，然后执行S4，否则进入S3；

S3.系统读取存储模块内其他未预读过的有效特征数据至过渡缓存区，将现场样本特征与过渡缓存区存储的用户特征模板数据依次进行比对，如果出现比对通过，则立即停止比对并反馈比对成功，然后执行S4，否则反馈比对失败并结束流程；

S4.若比对通过，则更新该时间段对应的比对成功记录表。

5.根据权利要求4所述的指纹识别系统中快速反馈比对结果的方法，其特征在于，所述步骤S0具体包括如下步骤：在每一时间段开始时，会执行预读取优先比对特征操作；或者，时钟模块提供当前时间信息，系统读取当前时段对应的高比对成功率用户特征模板数据。

6.根据权利要求5所述的指纹识别系统中快速反馈比对结果的方法，其特征在于，所述执行预读取优先比对特征操作具体包括如下步骤：

系统预读取该时段对应的比对成功记录表，将比对成功记录表内数据对应的特征序号，按计数由大到小的顺序排列；取前面若干组数据，存储至优先比对表；系统按优先比对表内存储的特征序号，依次读取存储模块内对应的若干组高比对成功率用户特征模板数据并依次存储到优先比对缓存区。

7.根据权利要求5所述的指纹识别系统中快速反馈比对结果的方法，其特征在于，所述时钟模块提供当前时间信息，系统读取当前时段对应的高比对成功率用户特征模板数据具体包括如下步骤：

时钟模块提供当前时间信息；系统预读取该时段对应的比对成功记录表，该时间段对应的比对成功记录表内存储的成功次数是无序排列；根据比对成功的计数，将比对成功记录表内数据对应的特征序号，按计数由大到小的顺序排列；取前面若干组数据，存储至优先比对表；若该时间段内没有比成功的记录，则使用顺序的有效序号直接替代优先比对表；系统按优先比对表内存储的特征序号，依次读取存储模块内对应的若干组高比对成功率用户特征模板数据并依次存储到优先比对缓存区。

8.根据权利要求4所述的指纹识别系统中快速反馈比对结果的方法，其特征在于，所述步骤S2中：

系统将现场样本特征数据和优先比对缓存区内的若干组高比对成功率用户特征模板数据按存储顺序依次进行比对，比对任意一组特征数据，判断相似度得分，若比对得出的相似度得分超过了设定阈值，则本次比对成功，立即停止比对并返回本次比对的高比对成功率用户特征模板数据所对应的序号；若比对得出的相似度得分未超过设定阈值，则继续比对下一组特征数据，判断相似度得分；直至现场样本特征数据和所有高比对成功率用户特征模板数据完成比对。

9.根据权利要求4所述的指纹识别系统中快速反馈比对结果的方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括以下步骤：

S31.系统读取存储模块内一个剩余用户特征模板数据存至过渡缓存区；

S32.系统将现场样本特征数据和过渡缓存区内的用户特征模板数据进行比对，若比对得出的相似度得分超过了设定阈值，则本次比对成功，立即停止比对并返回本次比对的用户特征模板数据所对应的存储序号，否则进入S33；

S33.系统判断存储模块内的剩余用户特征模板数据是否都已被读取过；若是，则反馈比对失败并终止流程，否则循环步骤S31和S32。

10.根据权利要求4所述的指纹识别系统中快速反馈比对结果的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41.每次比对成功后，通过比对完成时间获取到其对应的时间段比对成功记录表；

S42.系统更新该表中对应序号内存储的计数数据，将记数加一。