DE2417282A1

DE2417282A1 - Vorrichtung zum erkennen eines musters

Info

Publication number: DE2417282A1
Application number: DE2417282A
Authority: DE
Inventors: Hollis F Ryan; Robert M Stock; Claron W Swonger; Charles M Vossler
Original assignee: Calspan Corp
Current assignee: Calspan Corp
Priority date: 1973-04-09
Filing date: 1974-04-09
Publication date: 1974-11-14
Also published as: JPS5444419B2; JPS5010525A; US4015240A; FR2262834B1; CH587523A5; DE2417282C3; GB1452810A; FR2262834A1; DE2417282B2

Description

Vorrichtung zum Erkennen eines Musters

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen eines Musters, die insbesondere zum automatischen Erkennen und Identifizieren von Fingerabdrücken und/oder ähnlichen Mustern verwandt werden kann.

Es sind Anlagen zum automatischen Identifizieren von Fingerabdrücken bekannt, die nach Massgabe der ein charakteristisches Merkmal eines einzelnen Fingerabdruckes darstellenden Anordnung bestimmter Punkte im Bild des Fingerabdruckes arbeiten. Diese Punkte werden charakteristische Einzelheiten genannt und bestehen in den Enden von Linien oder Graten bzw. Gabelungen, die im gesamten Linienmuster des Fingerabdruckes auftreten.

Jede Anlage dieser allgemeinen Art, die praktisch verwendbar sein soll, muss in der Lage sein, bestimmten Erfordernissen zu genügen und bestimmte Zwecke zu erfüllen, unter denen an erster

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Stelle das Erfordernis der Genauigkeit "beim Identifizieren der kennzeichnenden Punkte trotz der Unterschiede, die durch das Verfahren beim Abnehmen der Fingerabdrücke oder des Fingerabdruckbildes hereinkommen, steht. Die Fingerabdrücke werden auf eine Karte abgerollt, die Abdruckkennzeichen oder andere klassifizierende Kennzeichen enthalten kann, wobei der Untergrund der Fingerabdruckkarten stark variieren kann. Der Schwärzungsaufdruck des Fingerabdruckes variiert stark mit der Schwärzung des Fingers, der Änderung des Druckes beim Abrollen des Fingers und Drehungen des Fingers oder anderen Schmierbewegungen, die zu einer Verringerung der Qualität des Fingerabdruckes führen. Vorübergehende Beschädigungen des ursprünglichen Fingerabdruckes, beispielsweise durch Schnitte, Warzen, teilweise Abschürfungen der Grate, Narben und Schwielen müssen ebenfalls in Betracht gezogen werden. Andernfalls würde die Anzeige einer grossen Anteils falscher Einzelheiten erfolgen.Aus der Prüfung eines Fingerabdruckes mittlerer Qualität ergibt sich sofort, dass dann, wenn jedes Ende eines auftretenden Grates einschliesslich der falschen Grate im Fingerabdruck als tatsächliches Gratende behandelt wird, die wirklichen charakteristischen Eigenschaften unter den bei weitem vorherrschenderen falschen Kennzeichen des Fingerabdruckes vollständig verloren gehen.

Ein weiteres Erfordernis eines automatischen Fingerabdrucklesers oder einer Vorrichtung zum Erkennen eines Fingerabdruckes, das für die Verwendbarkeit der Vorrichtung bei Polizeiorganen wesentlich ist, betrifft die Fähigkeit der Vorrichtung, die Daten schnell und genau zu verarbeiten. Ein einziger Fingerabdruck enthält annähernd eine Viertelmillion brauchbarer und auflösbarer Punkte, von denen jeder annähernd 16 Stufen (4 Bits) des Gray-Code hat. Das bedeutet, dass annähernd eine Million Bits, die den Fingerabdruck oder das Bild des Fingerabdrucks bilden, analysiert und in 100 Punkte umgewandelt werden müssen, die die wirklichen typischen Einzelheiten darstellen. In Anbetracht dessen, dass allein das FBI etwa 30 000 Anfragen pro Tag erhält, die eine Bestimmung der Identität

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einer Fingerabdruckkarte aus einem Bestand von etwa 70 Millionen einzelner Fingerabdrücken nach sich zieht, ist es vollständig klar, dass eine schnelle und dennoch genaue Datenverarbeitung erforderlich ist. Das Erfordernis der Genauigkeit und der grossen Geschwindigkeit der Verarbeitung wurde von den bisher bekannten Anlagen nicht erfüllt, die die Daten im allgemeinen aufeinanderfolgend verarbeiten. Wenn beispielsweise alle anderen Prozesse auf die Beendigung des längsten einzelnen Prozesses, beispielsweise der Abtastung eines Bildes warten müssen, ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Anlage stark begrenzt.

Obwohl die bekannten Anlagen die tatsächlich vorliegenden Fingerabdrücke oder deren Bilder in binäre Bilder umsetzen können, liefern sie nicht die im tatsächlichen Bild oder Aufdruck des Fingerabdruckes enthaltene G-ray-Code-Inf ormation. Eine solche Information ist Jedoch deswegen für eine genaue Identifizierung äusserst wertvoll, da viele der falschen Kennzeichen, die beispielsweise durch Änderungen im Hintergrund, der Beleuchtung, von Störquellen und einem elektronischen Rauschen verursacht werden können, wirkungsvoll mit Hilfe der Kenntnis der G-ray-.Öode-J.nformation eliminiert werden können. Eine aus der US-PS 3 582 889 bekannte Anlage erreicht eine Beseitigung des Rauschens oder der Interferenz dadurch, dass ein Majoritätsentscheidungselement vorgesehen ist, das eine Dreipunkt- oder Bitmittelung auf Kosten der Halbierung der Auflösung des Bildes oder des Aufdrucks des Fingerabdrucks durchführt. Ein solches Verfahren entspricht einer Vernachlässigung der Hälfte der potentiell ausnutzbaren Informationen des Fingerabdruckes. Obwohl einige Interferenzen eliminiert werden, bleiben dennoch Interferenzsignale übrig, die grosser als die Breite eines Bits sind. Das heisst, dass die bekannte Anlage von der Annahme ausgeht, dass eine Interferenz, die grosser als eine Bitbreite ist, keinen nachteiligen Einfluss hat.

Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung wird das oben genannte

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Ziel erreicht und werden die Mangel der bekannten Anlagen überwunden.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erkennen eines Musters ist insbesondere zum Erkennen oder Identifizieren von Aufdrucken oder Bildern von Fingerabdrücken und/oder ähnlichen Mustern geeignet. Erfindungsgemäss wird insbesondere eine Vorrichtung geliefert, mit der schnell und genau ein binärer Fingerabdruck erzeugt werden kann, in dem die kennzeichnenden Punkte, beispielsweise die Enden von Graten und die Gratgabelungen, dievcnarakteristische Einzelheiten des Fingerabdruckes darstellen, leicht identifiziert werden können. Aus der folgenden Beschreibung ergibt sich, dass jede dieser Einzelheiten durch die Angabe der Koordinaten X und Y in einem willkürlichen Koordinatensystem und durch eine Richtung oder einen Winkel (Θ) gekennzeichnet werden kann, der ihren Verlauf angibt.

Gegenstand der Erfindung ist im wesentlichen eine Vorrichtung zum Erkennen eines Musters, beispielsweise eines Fingerabdruckes, die Bauteile enthält, die den Fingerabdruck abtasten, das Bild des Linienverlaufes verstärken, die Informationen des verstärkten Bildes vorausgehen, die Lage eines Linienendes oder einer Liniengabelung im Bild bestimmen, Daten zum Zurückweisen der falschen Informationen nachausgeben und auf der Grundlage der erfassten Lage der Linienenden Erkennungsprüfungen des zugrunde liegenden Musters durchführen können.

Das Lesen eines Fingerabdruckes und die Entnahme der Anordnung (X, Y) und der Richtung (Θ) jeder der Einzelheiten im Abdruck ist durch die Variationsbreite der verschiedenen Kennzeichen des Fingerabdruckes selbst gekennzeichnet. Zu den Unterschieden im grundsätzlichen Verlauf der Linien, der Porenstruktur und dem Abstand der Linien, die den Fingerabdruck kennzeichnen, kommen mehrere zeitabhängige Änderungen des Fingers, beispielsweise Schrammen, Falten, Schnitte und krankhafte Ausbildungen der Haut hinzu. Bei dem rechnerischen Auszug der kennzeichnen-

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den Einzelheiten zum Identifizieren von Fingerabdrucken auf Karten sind jedoch diejenigen Änderungen bei weitem wichtiger, die durch das Verfahren hereinkommen, mit Hilfe dessen die Fingerabdrücke gewonnen werden. Die Fingerabdrücke werden gewöhnlich auf ein 4 χ 3,3 cm grosses Feld abgerollt, wobei der Untergrund der Fingerabdruckkarten sehr verschieden sein kann. Dieses Feld kann Druckzeichen und andere Klassifizierungsmerkmale enthalten. Der Tintenaufdruck ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schwärzung des Fingers sich stark ändert, Änderungen im Druck während des Abrollens des Abdruckes sowie Dreh- und Schmierbewegungen auftreten, die die Qualität des Aufdrucks des Fingerabdrucks beeinträchtigen.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zu liefern, mit der unabhängig von diesen zahllosen Unterschieden die charakteristischen Einzelheiten des Fingerabdruckes erfasst und lokalisiert werden können und die bei verschiedenen Abdrücken desselben Fingerabdrucks, die über Jahre hinaus abgenommen wurden, wiederholt die gleichen charakterisierenden Einzelheiten findet.

Es ist offensichtlich genauso wichtig, falsche Einzelheiten zu eliminieren, die dann erzeugt werden, wenn das Muster der Linien des Fingerabdruckes für den Leser nicht klar und fortlaufend ist. Beiden Erfordernissen, einem hohen Prozentsatz von erfassten tatsächlich kennzeichnenden Einzelheiten und einem niedrigen Prozentsatz von erfassten falschen Einzelheiten genügt die erfindungsgemässe Vorrichtung.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung soll insbesondere Fingerabdrücke lesen, die auf Standardkarten abgerollt sind, und die zur Identifizierung des Abdruckes erforderliche Information über die Lage der kennzeichnenden Einzelheiten und die Richtung des Verlaufs der Linien erfassen.

Das oben genannte Ziel der Erfindung wird von einer Vorrichtung

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zum Erkennen eines Musters erreicht, die die folgenden Arbeitsvorgänge durchführen kann:

a) Ein Fingerabdruck oder das Bild eines Fingerabdruckes wird beispielsweise unter Verwendung einer Abtasteinrichtung mit hohem Auflösungsvermögen wie beispielsweise einem Lichtpunktabtaster abgetastet, dessen Signale in ein digital kodiertes Bild umgewandelt werden, das ausreichende Stufen der G-ray-Code-Information enthält, die im tatsächlichen Bild enthalten ist,, so dass fehlerhafte Anzeigen von kennzeichnenden Einzelheiten selbst bei stark verformten Bereichen des Fingerabdruckbildes auf ein Minimum reduziert werden können.

b) Das kodierte Bild wird durch geeignete Schaltkreise gefiltert und mit einem Schwellenwert verglichen, um ein binäres schwarzes (1) und weisses (0) Bild zu liefern, das gegenüber dem ursprünglichen Fingerabdruck oder Bild des Fingerabdruckes den Vorteil hat, dass viele der bisher erfassten Änderungen, beispielsweise Risse und Flecke, beseitigt sind, wodurch die Wahrscheinlichkeit, dass während der nachfolgenden Bestimmung der Einzelheiten des Bildes falsche Einzelheiten gelesen werden, herabgesetzt ist. Eine solche Aufnahme falscher Einzelheiten würde auftreten, wenn.die Abdruckfehler nicht wirkungsvoll beseitigt sind. Das Filtern und der Vergleich mit einem Schwellenwert erfolgn durch eine Bildverstärkungseinrichtung, die die Informationen so kombiniert, dass für jeden Eingangsinformationswert oder für jede Lage eines Bildpunktes des Fingerabdruckes, der abgetastet ist, ein Ausgangsinformationswert geliefert wird. Die Auflösung des Bildes wird daher nicht verschlechtert, sondern sogar durch die Umwandlung von der G-ray-Code-Inf ormaT tion zu einer Schwarz-Weiß- Information vergrössert. Jeder Ausgangsinformationswert gibt durch einen 1- oder 0-Wert an, ob der entsprechende Bildpunkt des entsprechenden Fingerabdruckes ein schwarzer oder weisser Punkt im Bild ist.

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Diese Entscheidung für jeden Bildpunkt basiert sowohl auf

/ Schwärzungsdicht_g^
einem Vergleich aerytfe^TPunKtes mit der mittleren Dichte im Bereich dieses Punktes und auf einer Abschätzung der Richtung und Anordnung der Grate und Täler des Fingerabdruckes in der Nähe des Punktes. Die Bildverstärkungseinrichtung bestimmt rechnerisch unter Verwendung der Informationen von allen Punkten im Bereich des untersuchten Bildpunktes, ob dieser Bildpunkt in Form eines schwarzen oder weissen Ausgangssignals ausgewertet wird. Diese Berechnungen erfolgen parallel (gleichzeitig) bei allen Gray-Coae-Vierten, die den Punkten des Fingerabdruckbildes entsprechen. Die parallele Durchführung dieser Berechnungen ermöglicht eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Arbeitsvorganges.

c) Die Informationen von der Bildverstärkungseinrichtung v/erden durch eine Vorausgabeeinrichtung vorausgegeben, die eine v/eitere Verarbeitung von Bildpunkten verhindert, deren mittlerer G-ray-Code-Y/ert in einem örtlich begrenzten Bereich nicht zwischen bestimmten Grenzwerten liegt. Wenn mit anderen Worten der Unterschied zwischen den Gray-Code-Werten der dunkelsten und hellsten linearen Anordnung der Punkte, die durch den jeweils interessierenden Punkt führen, zu gering ist, wird eine weitere Verarbeitung des örtlich begrenzten Flächenbereiches um den betrachteten Punkt verhindert, wodurch die Leistungsfähigkeit und die Geschwindigkeit der Vorrichtung bei gleichbleibender Genauigkeit erhöht werden.

d) Die Muster von Gratenden werden durch verschiedene Schaltkreise erfasst, die eine Mustererkennungsfunktion "beim ' Informationsfluss von Schritt a) bis zu Schritt d) erfüllen. Jeder Eingangswert für diese Schaltkreise weist einen Wert 1 oder 0 auf, der einen schwarzen oder weissen Bildpunkt anzeigt und entspricht einem Bildpunkt im ursprünglichen Fingerabdruck. Informationswerte von den Punkten in einem örtlich begrenzten Bereich des Fingerab-

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druckbildes,der in Betracht steht, werden vorzugsweise einem Speicher entnommen und analysiert. Der in Betracht stehende Bildpunkt kann damit als Mittelpunkt beispielsweise eines
16 χ 16-Punktfensters angesehen werden, durch das ein kleiner Ausschnitt des Fingerabdruckes gesehen wird, und stellt lediglich ein Element einer'=" zusammenhängend en Fläche aus schwarzen oder weissen (0 oder 1) Punkten innerhalb des Fensters dar. Eine modifizierte Kontinuitätslogik wird dazu verwandt, alle Teile des Bildes zu eliminieren, die beispielsweise von den mittleren 4 Punkten . des Fensters nicht fortlaufend verlaufen. Als Folge davon werden Gratstrukturen, die neben der Gratstruktur verlaufen, die die mittleren 4 ' Punkte im Fenster enthält, eliminiert. Wenn im Falle einer Gabelung die Majorität der mittlereh"v~Ti-Lcht schwarz ist, wird das Fenster durch schwarz anstelle von weiss ergänzt. Um
falsche Beobachtungen zu eliminieren, wird die gleiche Kontinuitätslogik wie im Falle eines Gratendes angewandt.

Die Erfassungsschaltkreise bestimmen dann, ob die möglichen
charakteristischen Einzelheiten den Musterparainetern genügen,
wodurch Flecken, Ränder und andere nicht kennzeichnende Bildelemente beseitigt werden. Diese Prüfungen schliessen eine Bestimmung des Flächenbereiches des Bildes im Fenster (Identifizierung einer möglichen Gratstruktur ), des Verhältnisses des
quadratischen Umfanges zu dem Flächenbereich, der Regelmässigkeit des Umfanges, der Anzahl der O-Informationswerte (Löcher) innerhalb des Flächenbereiches, dessen Umfanges und einen Vergleich der Breite des Bildes am Rand des Fensters mit einem
Schwellenwert ein. Der Endpunkt des Grates im Fenster wird anschliessend bestimmt und dadurch ergibt zusammen mit der Lage | des Fensters selbst die Lage des Endpunktes des Grates im Ge- | samtbild des Fingerabdruckes. Ähnliche Verfahren werden dazu
verwandt, den Randpunkt am Fenster zu messen und die Orientierung der kennzeichnenden Einzelheit innerhalb dieses Fensters
zu bestimmen.

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Diese Bestimmungswerte werden getrennt und kombiniert mit passenden Grenzwerten verglichen, was zu einer Entscheidung führt, ob ein Flächenbereich als eine charakterisierende Einzelheit (Gratende oder Zweig eines Grates) eingeordnet werden kann oder nicht. Wenn dieser Flächenbereich versuchsweise als eine kennzeichnende Einzelheit eingeordnet ist, werden seine Orientierung sowie seine Lage aufgezeichnet.

Da bei der erfindungsgemassen Vorrichtung die gleichen Gratenden mehrfach abgetastet werden können, müssen die mehrfachen Abtastwerte zu einer Information über die Einzelheit zusammengefasst werden. Das kann durch ein Nachausgabeverfahren erfolgen. Es kann daher eine Einrichtung zum Vergleichen der Anordnung und der Orientierung jeder Einzelheit eines Bildes mit der Einzelheit in einem in der Nähe liegenden Flächenbereich des Bildes des Fingerabdruckes vorgesehen sein. Wenn die Orientierung und die Lage sowie der Typ (Zweig eines Grates oder Ende eines Grates) sowohl getrennt als auch kombiniert zwischen bestimmte Grenzen fallen, dann werden die beiden verglichenen Einzelheiten als doppelte Aufnahme derselben Einzelheit angesehen. In diesem Falle werden die erfassten Werte über die Lage gemittelt und wird die Orientierung der Einzelheit, die sich am weitesten in das Fenster erstreckt, als die wahre Orientierung angesehen.

Manchmal werden Paare von Einzelheiten erfasst, die tatsächlich zwei Enden eines Grates auf beiden Seiten unter Unterbrechung darstellen. Sämtliche in der Nähe befindlichen Einzelheiten werden untersucht, da die Möglichkeit besteht, dass sie eher Teile einer tatsächlichen Unterbrechung im Grat als kennzeichnende Einzelheiten darstellen. Nach der oben beschriebenen Zusammenfassung der Einzelheiten werden^ die Unterbrechungen untersucht und das Erfassen von zwei Teilen einer Unterbrechung führt dazu, dass beide als wahre Einzelheiten ausgesondert werden. Wenn eine Unterbrechung auftritt, die von einem Gratspalt oder einem Fleck in einem Tal des Fingerab-

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,druckes herrühren kann, sind diese Einzelheiten einander entgegenge-WenjL· richtet

gih herausstellt, dass zwei Einzelheiten von gleichem Typ sind und eine . eng benachbarte Lage und Orientierungen aufweisen, die innerhalb bestimmter Toleranzen

in entgegengesetzte Richtung ν erlauf en,werden diese zwei Einzelheiten als falsche Gratenden oder -zweige angesehen und damit unterdrückt. .

Die oben beschriebenen Arbeitsvorgänge werden erfindungsgemäss von einer Vorrichtung zum Erkennen eines Musters durchgeführt, die eine Abtasteinrichtung, die eine Vielzahl von Signalen abgibt, die einem vorliegenden Muster entsprechen, das zu identifizierende kennzeichnende Punkte enthält, eine auf diese Signale ansprechende Wandlereinrichtung, um dieses Muster in ein binäres Bild umzuwandeln, das viele Stufen der G-ray-Code-Information enthält, eine Speichereinrichtung, um kurzzeitig in einer bestimmten Reihenfolge Teile dieser Informationen zu speichern, einer Einrichtung zum Vergleichen und Mitteln verschiedener Teile der Informationen im Speicher, um die Gray-Gode-

I-nformation in ein binäres Einbitbild umzuwandeln, das in Bezug auf Fehler im vorliegenden Muster korrigiert ist, eine Einrichtung zum Speichern des binären Einbitbildes, das in Bezug auf Bildfehler korrigiert ist, eine Einrichtung zum Übertragen nur derjenigen Teile des binären Einbitbildes von der Speichereinrichtung zu einem Schieberegister, die sich an einem bestimmten Koordinatensatz im gesamten momentanen Bildbereich anschliessen, eine mit dem Schieberegister verbundene Einrichtung, um die Werte zu erfassen und zu bestimmen, die die verschiedenen geometrischen Eigenschaften der sich anschliessenden Bereiche des Bildes anzeigen und um diese mit einer Anzahl von vorbestimmten Schwellenwerten zu vergleichen, einen Äquivalenzdatendetektor und eine Kombiniereinrichtung, die mit der Einrichtung zum Erfassen und Bestimmen der die geometrischen Eigenschaften anzeigenden werte gekoppelt sind, um eine Vielzahl von erfassten Werten des gleichen Abschnittes des BiI-

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des zusammenzufassen, und eine Speichereinrichtung für die kennzeichnenden Punkte, die mit dem Äquivalenzdatendetektor und der Kombiniervorrichtung über einen Steuerkreis gekoppelt ist, um von dem Steuerkreis gesteuert, die Koordinaten- und Winkelpositionen der sich anschliessenden Teile des Bildes zu empfangen, die zwischen diese Schwellenwerte fallen.

Vorzugsweise beseitigt die Bildverstärkungseinrichtung nicht nur Bildfehler, sondern verarbeitet die Informationen ebenfalls parallel, so dass die Bildabtasteinrichtung nicht gezwungen wird, ihre Arbeitsweise zu verzögern, bis die Bildverstärkungseinrichtung ihren Arbeitsvorgang beendet hat. Die gesamte Bildverarbeitungszeit reduziert sich damit gegenüber der, die ohne eine parallele digitale Verarbeitung erhalten würde.

Es kann eine Vorausgabeeinrichtung,vorzugsweise eine Einrichtung, die keine besondere getrennte Datenverarbeitung erfordert, vorgesehen sein, um grosse Flächenbereiche des Bildes auszugeben, die nicht weiter verarbeitet werden sollen, wodurch beträchtliche Verarbeitungszeit eingespart wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Abtasteinrichtung jeden Punkt des Bildes auf das Vorhandensein einer kennzeichnenden Einzelheit untersucht und dieselbe Einzelheit mehrmals abtasten kann, wenn sie das gesamte Bild überstreicht, wodurch sichergestellt ist, dass diese Einzelheit nicht übersehen wird.

Eine eventuell vorgesehene Nachausgabeeinrichtung setzt die Wahrscheinlichkeit der Aufnahme falscher Einzelheiten dadurch beträchtlich herab, dass die erfassten Einzelheiten, die von Schrammen, Warzen und anderen Fehlern sowohl im ursprünglichen Fingerabdruck als auch bei einem Aufdrucken des Bildes des Fingerabdruckes hervorgerufen werden, beseitigt werden.

Aus der folgenden Beschreibung wird sich ergeben, dass erfindungsgemäss eine Vorrichtung zum Identifizieren von charakteri-

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sierenden Einzelheiten geliefert wird, die eine Reihe von Prozessen gleichzeitig durchführen kann, so dass eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit sichergestellt ist.

Im folgenden wird eine beispielsweise bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Fig.1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer vollständigen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht des Bildes eines Fingerabdruckes,anhand der erläutert wird, in welcher Weise die Abtastung erfolgt.

Fig. 3 zeigt im einzelnen ein schematisches Blockschaltbild eines der Bauteile der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 4 zeigt im einzelnen ein schematisches Blockschaltbild des in Fig. 1 dargestellten Äquivalenzdatendetektor- und Kombinatorkreises.

Gemäss Fig. 1 kann das Bild 10 aus einem Fingerabdruck auf einer Karte, aus dem Bild eines gegen eine optische Oberfläche gedrückten Fingers oder aus irgendeinem anderen identifizierbaren Eingangssignal bestehen. Ein allgemein mit 12 bezeichneter, geeigneter Abtaster 12 ist dazu vorgesehen, ein Ausgangssignal zu liefern, das eine Funktion des Eingangsbildes 10 ist. Ein derartiger Abtaster wird gewöhnlich von einem Lichtpunktabtaster gebildet, der mit allen anderen Bauteilen der Anlage in gewöhnlicher V/eise mit Hilfe eines Zeitbasiskreises 14 synchronisiert ist. Wenn der Abtaster nacheinander Signale von allen Punkten des Bildes erzeugt, verwenden sämtliche anderen Bauteile der Anlage diese Information in der

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Form, wie sie geliefert wird. Es ist nicht erforderlich, mit' einerweitere Verarbeitung zu warten, bis das gesamte Bild abgetastet ist und es ist ebenfalls nicht notwendig, Schieberegister oder Speicher mit einer Kapazität, die gross genug für das gesamte Bild ist, vorzusehen. Wenn beispielsweise die Anzahl der Punkte des Bildes, die durch den Lichtpunktabtaster aufgelöst werden, 512 χ 512 oder etwa 262 000 beträgt, ist es möglicherweise lediglich erforderlich, von diesen nur 5 000 oder etwas weniger als ein Fünfzigstel der gesamten Anzahl der Punkte gleichzeitig auszuwerten.

Da vom Abtaster 12 analoge Ausgangssignale erzeugt werden, werden diese durch einen geeigneten Analog-Digital- W-andler in digitale Signale umgewandelt. Der Wandler 16 sollte passende Schwellenwertglieder enthalten, um einen großen Digitalisierungsbereich der Gray-Code-Jnformation zu ermöglichen. Bei der folgenden Beschreibung wird lediglich zur Erläuterung angenommen, dass eine Gray-Code-I.nformation über 16 Stufen entwickelt wird.

Das Ausgangssignal vom Wandler 16 wird an einen Speicher 18 abgegeben, der im typischen Fall ein beweglicher Speicher wie beispielsweise eine Magnettrommel, eine Scheibe oder ein in geeigneter Weise gesteuerter Magnetkernspeicher sein kann, wie es allgemein bekannt ist. Aus den folgenden Ausführungen wird sich ergeben, dass der Speicher 18 nur eine Kapazität auf v/eisen kann, die dazu ausreicht, alle Punkte entlang einer Anzahl von Linien oder Reihen zu speichern, die gleich der Anzahl derjenigen Reihen ist, die im sog.Fenster eines mehrfachen Schieberegisters 20 enthalten sind. Als Register 20 ist

,.paralleler/

ein Typ mit an sich bekaiinterMSösgabe gewählt. Um die beispielsweise 16stufige Gray-Code-Information aufzunehmen, weisen der Speicher 18 und das Register 20 eine Tiefe von 4 Bits für jeden Informationspunkt auf. Das ist schematisch bei 21 für das Register dargestellt.

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In Fig. 2 ist schematisch das Bild eines Fingerabdruckes P dargestellt, dem mehrere aufeinander folgende Abtastlinien oder -reihen R des Abtasters 12 j._n stark vergrösserter Weise überlagert sind, wenn er sich in die Richtung des Pfeiles bewegt. Dem Bild ist ebenfalls ein rechtwinkliger Flächenbereich 201 überlagert, der das Fenster oder das momentane Blickfeld des Schieberegisters 20 darstellt. Das heisst, dass das Schieberegister 20 in jedem Augenblick die G-ray-Code-Werte sämtlicher Bildpunkte enthält, die innerhalb des Flächenbereiches

201 liegen. Diese Werte werden alle ausser dem Wert für den Punkt 202 vom Speicher 18 übertragen. Der Wert für den Punkt

202 erreicht direkt den Wandler 16, wie es schematisch in Fig. 1 dargestellt ist. Die Kapazität des Speichers 18 ergibt sich aus der Anzahl der Punkte längs jeder der Reihen R^ bis R in Fig. 2, die beträchtlich geringer ist als die Zahl sämtlicher Punkte, die im. vollständigen Bild des Fingerabdruckes enthalten sind. Da das augenblickliche Blickfeld des Schieberegisters 20 viele Reihen umfasst, werden die gleichen Punkte offensichtlich mehrfach abgetastet. Aus dem folgenden wird sich ergeben, dass eine solche mehrfache Abtastung die Genauigkeit der Anlage vergrössert. Obwohl das dargestellte Schieberegister 20 ein 9x9 Bit-Fenster aufweist, sind selbstverständlich auch andere Grossen möglich.

Die vom Register 20 ausgesandten Gray-Code-Signale werden einer in Form von Rechen- und Vergleichskreisen 22 vorliegenden Bildverstärkungseinrichtung geliefert, die die Gray-Code-Signale filtert und mit einem Schwellenwert vergleicht, so dass ein binäres schwarzes oder weisses (1 oder 0) Bild erzeugt wird, das bezüglich der vielen möglichen Unterschiede im Kontrast und ähnlichen Effekten korrigiert ist, die zwischen einem Teilabschnitt des Bildes und dem Hintergrund und dem anderen Teilabschnitt des Bildes und dessen Hintergrund auftreten.

Das wird mit Hilfe der Schaltkreise 22, die Schlitzfilter enthalten, erreicht. Die Schaltkreise 22 berechnen die Kittel-

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werte der Gray-Code-I.nformation für mehrere Punktreihen im Schieberegister 20 und bestimmen, welcher Mittelwert sich am stärksten vom Mittelwert aller dieser Reihen unterscheidet. Dazu vergleicht das Filter zunächst den Gray-Code-wert des Mittelpunktes des augenblicklichen Bildes im Schieberegister 20 mit dein Mittelwert sämtlicher Punkte im Fenster des Registers, um dynamischesMittelungskriterium zu liefern. Gleichzeitig ermöglichen die Schlitzfilter eine Untersuchung des Mittelpunktes des Fensters bezüglich der örtlichen Struktur d.h. ob ein Grat oder ein- Tal vorliegt.Die örtliche Struktur]wird dadurch abgetastet, dass der mittlere Gray-Code—-TSlert jedes Schlitzes im Filter bestimmt wird, wobei die Schlitze speichenförrnig oder radial vom Mittelpunkt des Fensters aus angeordnet sind. Wenn die Schlitze in der Praxis so angeordnet sind, kreuzen die meisten Schlitze eher die örtliche Struktur - als dass sie mit einem Kamm oder mit einem Tal ausgerichtet sind. Als Folge davon wird der typische Gray-Code-Mittelwert für einen einzelnen Schlitz sehr ähnlich dem Mittelwert der gesamten Reihe sein. Wenn jedoch ein Schlitz längs eines Kammes liegt, wird sein Mittelwert beträchtlich schwärzer als der Mittelwert, der Reihe sein, woraus entnommen werden kann, dass der Mittelpunkt auf einem Kamm liegt und daher ein schwarzer Punkt ist. Wenn umgekehrt der Mittelwert eines Schlitzes weisser als der Mittelwert der gesamten Schlitzreihe ist, liegt der Mittelpunkt in einem Tal und stellt damit einen weissen Punkt dar. Die Informationen, sowohl von der dynamischen Mittelung als auch von den Schlitzfiltern werden gewichtet, um einen Punkt einer binären Klassifikation, d.h. den Werten "1" oder "0" zuzuordnen. Die oben beschriebene Ermittlung der örtlichen Struktur erzeugt ein verstärktes Bild, in dem kleine Lücken fehlen, die aus der Porenstruktur, schlechter Schwärzung oder anderen kleinen Ungenauigkeiten resultieren. Die Schaltkreise 22 liefern einen klaren auswertbaren binären Verlauf der Grate aus einem schwach oder schlecht geschwärzten Fingerabdruck. Wie bereits erwähnt wertet das Filter beim Zuordnen eines binären, d.h. schwarzen oder weissen Wertes, jeden

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Punkt in Zusammenhang mit der örtlichen Struktur aus. Ebenso wie das menschliche Auge sieht das Filter vorzugsweise unterbrochene Strukturen als durchlaufende Strukturen, indem es die kleinen Spalte ausfüllt. Anschliessend wird jeder Punkt der Matrix als Mittelpunkt eines Abtastfensters aus beispielsweise 12 radial angeordneten Schlitzen untersucht. Durch einen Vergleich des mittleren Gray-Code-W-ertes jedes Schlitzes mit dem Mittelwert sämtlicher Schlitze ermittelt die Logik, ob der Mittelpunkt in einem Tal oder auf einem Grat liegt und welcher Schlitz am besten zu der Richtung des Verlaufs dieser Struktur passt. Wenn beispielsweise der mittlere Gray-Code— Wert eines Schlitzes schwärzer als der anderer Schlitze ist, kann angenommen werden, dass der Mittelpunkt auf einem Grat liegt. Er würde damit trotz einer kleinen Unterbrechung als schwarz eingeordnet. Durch die Bestimmung, welcher Schlitz am besten mit der Struktur ausgerichtet ist, ermittelt das Fil ter die Richtung des Verlaufs des Grates zur späteren Verwendung.

Auf der Grundlage der gewichteten dynamischen Mittelwerte und der Informationen der Schlitzfilter wird der Mittelpunkt des augenblicklichen Bildes im Register 20 genau durch die Schaltkreise 22 als schwarz (1) zu einem Speicher 24 ungeachtet der Tatsache, dass ein weisser Spalt im Aufbau eines schwarzen Gra tes auftrat, übertragen« Umgekehrt wird ein schwarzer Fleck in einem Tal in richtiger Weise durch die Schaltkreise 22 als weiss (0) übertragen. Die Schaltkreise 22 können aus bekannten digitalen und analogen Summierungskreisen wie Additions- und Summierungsverstärkern, digitalen und analogen Vergleichskreisen (Komparatoren) und analogen oder digitalen bistabilen Multivibratoren bestehen.

Der Speicher 24 füllt das Schieberegister 26MjIs zu seiner Gesamtkapazität, die 8x8 Bits betragen kann, wobei das letzte Bit in der oben im Hinblick auf das Füllen des Registers 20 beschriebenen Weise, direkt von den Schaltkreisen 22 kommt.

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Das Schieberegister 26 enthält damit in seinem 8 χ 8-Fenster ein augenblickliches binäres Bild der vom Fenster umfassten wirklichen Bildpunkte.

Bildübertragungskreise 28 übertragen einen

Teil des binären Bildes im Register 26 einem mehrfachen Schieberegister 30 mit paralleler Eingabe und Ausgabe. Der Teil des Bildes im Register 26, der dem Register 30 übertragen oder in das Register 30 eingeschrieben wird, ist der schwarze Teil des Bildes, der sich an Bilder mit vier schwarzen Mittelpunkten anschliesst. Wenn die Mehrzahl der vier Mittelpunkte schwarz ist, wird das potentielle Ende eines Grates angenommen. Wenn die Mehrzahl der vier Mittelpunkte weiss ist, dann wird ein Tal oder eine Gabelung angenommen. Da ein Tal ein negativer Grat ist, werden die Bildwerte umgekehrt oder in ihre komplementären Werte umgewandelt und aufgezeichnet.

Im einzelnen überträgt der Übertragungskreis 28 zunächst die vier Mittelpunkte des Bildes im Speicher 26 direkt zu den entsprechenden Stellen im Register 30. Danach wird eine Reihe logischer Schaltungen im Übertragungskreis 28 gleichzeitig in Betrieb gesetzt, wobei jede logische Schaltung ein Eingangssignal von einem anderen Punkt als den vier Mittelpunkten im Register 26 erhält. Daher entspricht die Anzahl dieser Schaltungen der Anzahl der Punkte im Schieberegister 26 abzüglich der vier Mittelpunkte, was bei einem 8 χ 8 - Bitregister 60 Schaltungen bedeutet. Die logischen Schaltungen haben die Aufgabe, die vier Mittelpunkte des Fensters zu untersuchen und alle Abschnitte des Bildes zu eliminieren, die sich nicht an die vier Mittelpunkte des Fensters anschliessen. Damit werden alle schwarzen Punkte, die sich nicht an irgendeinen anderen schwarzen Punkt im Fenster anschliessen, beseitigt. Wenn die Mehrzahl der Mittelpunkte schwarz ist, kann das Ende eines Grates vorhanden sein und erfolgt eine Prüfung auf Unterbrechung bei allen Randpunkten des Fensters um festzustellen, ob der Grat in das Fenster eintritt, dieses jedoch nicht verlässt.

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Wenn die Mehrzahl der Mittelpunkte weiss ist, wird eine Gabelung angenommen. In diesem Falle wird das Bild umgekehrt und dieselbe Prüfung auf Unterbrechung durchgeführt wie es bei dem Ende eines Grates der Fall ist. Wenn zwei weisse und zwei schwarze Mittelpunkte vorhanden sind, sucht die Logik nach einer charakteristischen Einzelheit von einem Typ, der dem Typ der Einzelheit entgegengesetzt ist, der bei der vorhergehenden Fensterstellung angenommen wurde.

Jede logische Schaltung empfängt somit ein Eingangssignal von einem anderen Punkt im Register 26 und ebenfalls acht Punkte oder weniger im Falle einer Kante vom Register 30 als Eingangssignale, die sich diagonal, horizontal oder vertikal an den Punkt anschliessen oder diesen berühren, der dem Eingangssignal derselben logischen Schaltung vom Register 26 entspricht. Jede logische Schaltung legt fortlaufend den Viert des Punktes in Register 30, der dem Eingangspunkt vom Register 26 entspricht, auf 1 (schwarz) fest, wenn ein solcher Eingangspunkt den Wert 1 aufweist und irgendein Eingangssignal der Eingangssignale vom Register 30, d.h. der diagonalen, horizontalen oder vertikalen Nachbarpunkte, den Wert 1 aufweist. Die gleichzeitige und fortlaufende Arbeit dieser logischen Schaltungen ermöglicht eine Übertragung eines sich an die vier schwarzen Mittelpunkte anschliessenden schwarzen Bildes, wenn sich das schwarze Bild von der Mitte zu den Rändern, d.h. der Kante des Fensters, das einen Bildausschnitt liefert, erstreckt. Die Schaltkreise ermöglichen keine Übertragung von anderen schwarzen Flächenbereichen im Fenster im Register 26 zum Register 30, die durch dazwischen liegende weisse Bereiche voneinander getrennt sind. Die logischen Schaltungen können aus LTiO/ODSR-Gatterschaltungen bestehen. Die auf diese Weise dem Register 30 übertragenen Bildinformationen werden durch mehrere voneinander unabhängige Messkreise verarbeitet, die im Bauelement 32 in Fig. 1 enthalten sind und im einzelnen in Fig. 3 dargestellt und mit 320, 321, 322, 323, 324 und 325 bezeichnet sind.

ORIGiWAL INSPECTED

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Der Randprüfkreis 320 in Fig. 3 stellt fest, welche der acht Reihen aus überlappenden Punkten, von denen jede ein Viertel des Randes des Fensters des Schieberegisters 30 überdeckt, schwarze Punkte aufweist. Der Schaltkreis 320 bestimmt weiterhin, ob zwei derartige Reihen mit schwarzen Punkten, die gegenüberliegenden Seiten oder Ecken des Fensters enthalten, was anzeigen würde, dass ein Grat durch das Fenster hindurchläuft, als dass der Grat endet. Der Aufbau des Randprüfkreises 320 kann von herkömmlichen digitalen logischen Bausteinen wie ODER-Gatterschaltungen und logischen Invertern gebildet werden.

Der Schaltkreis 321 für die Länge des Randes bestimmt die am meisten auseinanderliegenden schwarzen Punkte auf dem Rand des im Register 30 gespeicherten Bildes und zählt die Anzahl der Punkte längs des Randes des Bildes, die diese schwarzen Punkte voneinander trennen. Diese Anzahl zusammen mit den zwei Endpunkten wird als Länge des Randes des schwarzen Bildes genommen. Herkömmliche digitale Bausteine wie beispielsweise Zähler können diese Funktion erfüllen.

Der Schaltkreis 322 zählt die Anzahl der Punkte auf dem Rand eines im Register 30 gespeicherten schwarzen Flächenbereiches unter Ausschluss derjenigen Punkte, die auf dem Rand des Fensters des Registers 30 liegen. Diese Anzahl wird als innerer Umfang des im Register 30 gespeicherten schwarzen Flächenbereiches genommen. Herkömmliche digitale logische Bauteile wie beispielsweise Zähler, oder-Gatterschaltungen,und-Gatterschaltungen und Inverter erfüllen diese Funktion.

Der Flächenmesskreis 322 zählt die Anzahl der in Register 30 gespeicherten schwarzen Punkte, die als Flächenbereich des schwarzen Bildes genommen wird. Herkömmliche digitale Zähler können diese Funktion erfüllen.

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Der Formmesskreis 324 berechnet das Verhältnis des Quadrates des Umfangs p, der vom Schaltkreis 322 gemessen wurde, zu dem Wert des Flächensignals vom Schaltkreis 323. Das Ergebnis dieser Berechnung wird als ein Näherungswert für die Gestalt oder die Form des schwarzen Flächenbereiches des Bildes im Register genommen. Ein zu hoher oder zu niedriger Wert zeigt an, dass etwas anderes als Einzelheiten eines Pingerabdruckes, beispielsweise ein Fleck, abgetastet wurde. Der Schaltkreis kann aus herkömmlichen digitalen Multiplizier- und Dividierschaltungen bestehen.

Der Winkel-und Längenmesskreis 325 berechnet den Winkel zwischen dem Mittelpunkt derjenigen Randpunkte, die vom Schaltkreis 321 gezählt wurden und demjenigen schwarzen Punkt im Register 30, der am weitesten davon entfernt ist. Er berechnet ebenfalls die Länge L zwischen dem Mittelpunkt dieser Randpunkte und dem am weitesten entfernten Punkt im schwarzen Flächenbereich im Fenster. Der Winkel θ wird bezüglich der horizontalen Koordinatenrichtung des Bildes im Register 30 berechnet. Herkömmliche d.igitale Zähler, Addier schaltungen und Multiplizierschaltungen können diese Funktion erfüllen.

Die Signale von den Schaltkreisen 320, 321, 322, 323 und werden Vergleichsschaltungen 326 zugeleitet, die die Werte jeder dieser Schaltungen mit vorbestimmten Bereichen vergleicht. Wenn eines dieser Signale aus seinem vorbestimmten Bereich fällt, wird durch die Schaltkreise 326 kein Ausgangssignal erzeugt, wohingegen dann, wenn alle diese Signale in ihre vorbestimmten Bereiche fallen, durch die Schaltkreise 326 ein Ausgangssignal erzeugt wird, das den Übertragungskreis 34 betätigt, um die Lage der bestimmten Einzelheit, die durch einen Zeitbasiskreis 14 bestimmt ist, den Winkel und die Länge der Einzelheit, die durch den Schaltkreis 325 bestimmt sind, die Art der Einzelheit, die von einem Einbitumkehrsignal vom Schaltkreis 28 angezeigt wird, zu speichern. Die Schaltkreise

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326 können aus herkömmlichen digitalen logischen Bauteilen, ODER-Gatterschaltungen, UND-Gatterschaltungen und Informationsspeicherregistern bestehen, die allgemein bekannt sind.

Die über den Weg 34 dem Speicher 36 übertragenen Informationen werden daher vorläufig als kennzeichnende Punkte oder kennzeichnende Einzelheiten des vorliegenden Bildes bezeichnet. Einige der Informationen vom Bauteil 32 v/erden dem Speicher 36 nicht übertragen. Bildbereiche, die zu dunkel oder zu hell sind oder einen nicht ausreichenden Kontakt aufweisen, wären bei der Ermittlung der charakteristischen Einzelheiten des Fingerabdruckes unzuverlässig und werden daher ausgesondert. Dazu verhindert ein Signal von den Vergleichsschaltungen 37 zum tJbertragungskreis 34 zum geeigneten Zeitpunkt die Übertragung der Informationen vom Bauteil 32 zum Speicher 36.

Die Schaltkreise 37 empfangen die Eingangssignale von den Schaltkreisen 22 und liefern eine Vorausgabe des binären Gray-Code-Bildes für die Bereiche, die zu hell oder zu dunkel sind oder einen nicht ausreichenden Kontrast aufweisen. Wie oben erwähnt, bestimmen die Schaltkreise 22 diejenigen Reihen von Bildpunkten, die die höchsten oder niedrigsten Werte gegenüber einem Mittelwert aufweisen. Die Schaltkreise 37 vergleichen den niedrigsten Viert mit einem vorbestimmten hellen Schwellenwert und den höchsten Wert mit einem vorbestimmten dunklen Schwellenwert. Zusätzlich werden die hohen und niedrigen Werte voneinander subtrahiert und wird der Unterschied mit dem für frühere Punkte vorher festgestellten Unterschied gemittelt. Dieser Mittelwert wird dann mit einem vorbestimmten Kontrastschwellenwert verglichen. Wenn einer der oben genannten Schwellenwerte überschritten wird, wird der Übertragungsschaltung 34 ein Signal geliefert, um die Übertragung von Informationen zum Speicher 36 so lange zu verhindern, bis der Bildabschnitt Werte liefert, die innerhalb sämtlicher Schwellenwerte liegen. Die Schaltkreise 37 können in bekannter Weise aus analogen oder digitalen logischen Bauteilen wie

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Summierungsschaltungen, Komparatoren und bistabilen Multivibratoren aufgebaut sein.

Die im Speicher 36 gespeicherten Informationen, die vorläufig als charakteristische Einzelheiten bezeichnet werden, werden durch eine Übertragungsschaltung 38 auf ein Bauteil 40 übertragen, das die mehrfachen Untersuchungen der gleichen Einzelheit zu einem einzigen X, Y-Koordinatenwert bei einem einzigen Wert für den Winkel θ vereinigt. Auf diese Weise wird der beste Koordinatenwert für die Einzelheit erhalten. Gemäss Fig. 4 weist ein Äquivalentdatendetektor 40 Bauteile auf, die nacheinander die Koordinaten aller im Speicher 36 gespeicherten Punktepaare unter der Steuerung einer herkömmlichen Adressensteuerung

401 vergleicht, die nacheinander die Elemente aus der Liste der Koordinaten, Winkel, Längen und Arten der Einzelheiten, die im Speicher 36 gespeichert sind, adressiert und den Schaltkreis 38 veranlasst, diese einem dualen trigonometrischen Komparator

402 zu übertragen. Die Reihenfolge, in der diese Einzelheiten adressiert werden, ist so gewählt, dass die Koordinaten der ersten Einzelheit auf der. Liste mit den Koordinaten sämtlicher später auf der Liste aufgeführten Einzelheiten verglichen werden, anschliessend die Koordinaten der zweiten Einzelheit mit denen sämtlicher später auf der Liste aufgeführten Einzelheiten verglichen werden und so weiter, bis die vorletzte Einzelheit mit der letzten gespeicherten Einzelheit verglichen ist. Wenn jede Einzelheit mit ihren Koordinaten X., Y^ und dem Winkel θ^ mit den später auf der Liste stehenden Einzelheiten verglichen ist, berechnet der Komparator 402 den Unterschied zwischen X₁, Y^ und den Koordinaten jeder späteren Einzelheit X₂, Y₂, die mit ' den Winkel θ_£ aufgelöst ist Wenn die Beträge |x₂ - X₁J

cos θρ +Iy₂ - Y₁ |absolut sin ©₂ und Jx₂ - x,j j sin G₂ +Jy₁ - y₂f cos Q₂ unterhalb einer bestimmten Grenze liegen, werden die Koordinaten X₂ und Y₂ der dualen Addierschaltung 403 übertragen und zu den vorher summierten Koordinaten addiert, die ebenfalls vom Komparator als unter-

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halb dieser Grenzen X₁ und Y₁ liegend ermittelt wurden. Diese neue Summe der Koordinaten wird dann im Register 404 gespeichert. Wenn die Koordinaten sämtlicher späteren Einzelheiten mit Hilfe des Komparators 402 mit X. Y. verglichen sind, werden die summierten Koordinaten im Register 404 einer Dividierschaltung 405 übertragen. Der Zähler 406 zählt die Anzahl der Einzelheiten, deren Koordinaten während des Vergleiches durch den Komparator 402 mit den speziellen Koordinaten X₁ Y₁ addiert und im Register 404 gespeichert wurden.

Die Dividierschaltung 405 dividiert die Summe der Koordinaten vom Register 404 durch die im Speicher 406 gespeicherte Anzahl der Einzelheiten. Wenn der Komparator 402 feststellt, dass die Koordinaten X₁ Y₁ und die Koordinaten Xp Y₂ nahe beieinander liegen und die Koordinaten Xp Yp zur Addierschaltung 403 zur Addition überträgt, vergleicht der Komparator 407 ebenfalls die Länge der Einzelheit- . mit den Koordinaten Xp Yp mit der maximalen Länge sämtlicher vorher mit X₁ Y₁ verglichenen Einzelheiten, die in einem der Register 404 gespeichert ist. Wenn die Länge der an den Koordinaten Xp Yp übertragenen Einzelheit grosser als das vorhergehende Maximum ist, dann wird der Wert der Länge mit Hilfe einer Gatterschaltung 408 übertragen, um die vorhergehende maximale Länge in einem der Register 404 zu ersetzen. Dadurch ist die gespeicherte maximale Länge tatsächlich immer gleich der während des laufenden Zeitabschnittes auftretenden maximalen Länge. Wenn auf diese Weise ein neuer Wert für die maximale Länge in einem der Register gespeichert ist, wird der Winkel Gp für diese Einzelheit in einem anderen Register 404 gespeichert und ersetzt damit den vorhergehenden Winkel Θ, der während des Vergleiches mit den Koordinaten X^ Y₁ gespeichert· war.

Wenn alle Einzelheiten mit Koordinaten Xp Yp mit jeder der speziellen Einzelheiten X,, Y₁ verglichen sind und die oben genannten Divisionen der Koordinaten durch die Dividierschal-

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tung 405 erfolgt sind, werden die Informationen über die dividierten Koordinaten und der zuletzt gespeicherte Wert des Winkels θρ durch die Schaltkreise 42 von der Dividierschaltung 405 und einem Register 404 zum Speicher 44 übertragen. Auf diese Weise werden alle identischen Einzelheiten erfasst und zu einer einzigen Einzelheit mit maximaler Länge zusammengefasst.

Im Speicher 44 sind die Koordinaten und die Orientierungen aller Punkte im Bild gespeichert, die als kennzeichnende Punkte oder Einzelheiten im Falle der Identifizierung eines Fingerabdrucks identifiziert wurden. Die Liste dieser Einzelheiten im Speicher kann einige Grate enthalten, die Unterbrechungen aufweisen, die irrtümlicherweise als Enden des Grates identifiziert wurden. Daher vergleicht ein Komparator 46 die Informationen im Speicher 44 und verhindert eine Betätigung der übertragungsschaltung 48 für diejenigen Einzelheiten, deren X- und Y-Koordinaten innerhalb eines bestimmten Bereiches liegen und deren Winkel θ sich um 180° + einer bestimmten Winkeltoleranz unterscheiden. Der Komparator 46 kann im typischen Fall aus herkömmlichen digitalen oder analogen Addierschaltungen, Subtrahier Schaltungen und Komparatoren bestehen,, Alle anderen Informationen im Speicher 44 werden einem Pufferspeicher 50 übertragen, aus dem die identifizierte Einzelheit ausgelesen oder in herkömmlicher Weise durch ein Aufzeichnungsgerät oder durch eine Anzeige 52 angezeigt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Erkennen eines Musters, gekennzeichnet durch eine Abtasteinrichtung (12), die eine Anzahl von Signalen erzeugt, die einem vorliegenden Muster entsprechen, das zu identifizierende kennzeichnende Punkte enthält, eine Wandlereinrichtung (16), die auf diese Signale anspricht und das Muster in ein binäres Bild mit mehreren Stufen der G-raj-Code-Ihformation umwandelt, eine Speichereinrichtung (18, 20), um kurzzeitig in einer bestimmten Reihenfolge Teile dieser Informationen zu speichern, eine Einrichtung (22), um die verschiedenen Teile der Informationen in der Speichereinrichtung zu vergleichen und zu mitteln und dadurch die Gray-Cοde-Information in ein binäres Einbitbild umzuwandeln, das im Hinblick auf Fehler im vorliegenden Muster korrigiert ist, eine Einrichtung (24, 26) zum Speichern des binären Einbitbildes, das in Hinblick auf Bildfehler korrigiert ist, eine Einrichtung (28) zum Übertragen nur der Teile des binären Einbitbildes von der Speichereinrichtung (24, 26) zu einem Schieberegister (30), die sich an einen bestimmten Satz von Koordinaten im gesamten momentanen Bildflächenbereich anschliessen, eine Einrichtung (32), die mit dem Schieberegister in Verbindung steht, zum Erfassen und Bestimmen der Werte, die die verschiedenen geometrischen Eigenschaften der sich anschliessenden Bereiche des Bildes anzeigen und zum Vergleichen dieser Vierte mit einer Anzahl von vorbestimmten Schwellenwerten, einen Aquivalenzdatendetektor und eine Kombiniervorrichtung (40), die mit der Einrichtung (32) zum Erfassen und Bestimmen der die verschiedenen geometrischen Eigenschaften anzeigenden Werte in Verbindung stehen, um eine Mehrzahl von erfassten Werten des gleichen Teiles des Bildes zusammenzufassen, und durch eine Speichereinrichtung (44) für die kennzeichnenden Punkte, die mit dem Äquiva-

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lenzdatendetektor und der Kombiniervorrichtung (40) über eine Steuerschaltung (42) verbunden ist, um von dieser Steuereinrichtung (42) gesteuert die Koordinaten und Winkelpositionen der sich anschliessenden Teile des Bildes zu empfangen, die zwischen die Schwellenwerte fallen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bestimmen, welche der sich anschliessenden Teile aus der Speichereinrichtung für die kennzeichnenden Punkte nahezu die gleichen Koordinaten aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (22) zum Vergleichen und Mitteln eine Einrichtung enthält, die den Mittelwert jeder Reihe von Punkten aus einer Anzahl von Punktreihen, die dem Muster entsprechen, mit dem Mittelwert sämtlicher dieser Reihen in der Speichereinrichtung vergleichen kann, wobei jeder Satz einen seiner Punkte in der Speichereinrichtung als Mittelpunkt aufweist, der in ein binäres Einbitbild umgewandelt wird, das eine Funktion des Mittelwertes jeder Reihe und des Mittelwertes sämtlicher Reihen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Vergleichen und Mitteln Schlitzfilter enthält, die radial speichenförmig bezüglich des Mittelpunktes eines gegenwärtigen Bildes in der Speichereinrichtung angeordnet sind, um einen dynamischen Mittelwert'zu liefern, der zum Umwandeln des Mittelpunktes in das binäre Einbitbild verwendbar ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtung (28) einen Ubertragungsschaltkreis zum Übertragen von vier momentanen Mittelpunkten des binären Einbitbildes von der Speichereinrichtung (24, 26) zum Schieberegister

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(30) und eine Vielzahl logischer Schaltungen aufweist, die auf den Wert von zusätzlichen Punkten im binären Einbitbild ansprechen und nur diejenigen Punkte mit einem ähnlichen Wert übertragen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle logischen Schaltungen so ausgelegt sind, dass sie simultan arbeiten.

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