DE2740483C2

DE2740483C2 - Vorrichtung zur Feststellung von Merkmalen

Info

Publication number: DE2740483C2
Application number: DE2740483A
Authority: DE
Inventors: John Philip Yorba Linda Calif. Riganati; Visvaldis Alberts Orange Calif. Vitols
Original assignee: Thomas De la Rue and Co Ltd
Current assignee: De la Rue International Ltd
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1977-09-08
Publication date: 1985-10-10
Also published as: JPS5335344A; NL7709631A; AU510995B2; GB1565115A; CH627571A5; BR7706015A; DE2740483A1; CA1087315A; US4083035A; FR2364511B1; JPS5727496B2; FR2364511A1; AU2872377A

Description

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allen großen Datenverarbeitungssystemen anhaftenden Nachteil auf, der in dem enormen Aufwand an komplexer und kostspieliger Ausrüstung besteht

Eine andere vorgeschlagene Lösung sieht die Verwendung holographischer Verfahren vor, wobei zwei Fingerabdrücke aneinander angepaßt werden können oder der Ort bestimmter Merkmale £>,f Fingerabdrükken durch gleichzeitige Beleuchtung eines unbekannten Fingerabdruckes und einer bekannten Maske mit kohärentem Laserlicht und Feststellung der Übereins.immungsstelle.i identifiziert werden kann. Aufgrund der Komplexität und der genauen, in typischen Fingerabdrücken vorliegenden Einzelheiten ist es jedoch nicht möglich gewesen, ein solches System zu schaffen, das zuverlässig arbeitet

Eine Anordnung gemäß der US-PS 30 50 711 benutzt eine Kathodenstrahlabtastung und legt Wandlerelemente über mehrere Kreise. Es ist jedoch schwierig und kostspielig, mit dieser Lösung Abtastungen mit hinreichend kleiner Umlaufbahn an irgendeinem Ort eines Wandlerelementes zu erhalten und eine Zeichenerkennung derart zu bewirken, wie sie bei der Analyse von Fingerabdrücken erforderlich ist Wenn man in Betracht zieht, daß der Durchmesser eines Kathodenstrahles in der Größenordnung von 0,025 mm liegt so wird verständlich, warum es mühsam ist Hell- und Dunkelstellen an irgendeinem Ort eines Wandlerelementes auszuwerten. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die wirtschaftlich realisierbare Abmessung des Wandlerelementes selbst größer als die zu erkennenden Einzelheiten ist die in den Bereichsgrenzen eines Wandlerelementes liegen.

Eine Anordnung gemäß der US-PS 38 59 633 betrifft ein System zur Feststellung von Merkmalen (Verzweigungen und Erhebungsenden) in einem Fingerabdruckmuster. Ein Fingerabdruck wird durch eine Fernsehkamera abgetastet, um ein entsprechendes Video-Signal zu erzeugen. Das Video-Signal wird in einen Verbesserungsschaltkreis eingespeist der der Verbesserung des Kontrastes zwischen den Erhebungen und Vertiefungen des Fingerabdruckmusters dient. Es ist kein spezieller Schaltkreis für den Verbesserungsschaltkreis dargestellt, und es ist festzustellen, daß der Verbesserungsschaltkreis keinen Teil der vorstehend genannten Erfindung bildet. Die verbesserten Video-Signale werden in Binärsignale durch einen Digitalisierer umgewandelt, der das verbesserte Video-Signal mit einer Frequenz von 1 MHz abtastet was zu einer Matrix von 350 χ 262 abgetasteten Punkten entsprechend dem abgetasteten Fingerabdruck führt Die Binärsignale des üigitalisierers werden parallelen, logischen Kontinuitätsschaltkreisen zugeführt, welche überwacht werden, um das Vorhandensein und die Koordinaten von Merkmalen festzustellen. Diese logischen Kontinuitätsschaltkreise bilden »Leitungspfade entsprechend dem Kontrast zwischen den Erhebungen und Vertiefungen«. Jeder logisehe Kontinuitätsschaltkreis weist eine Potentialquelle (+ V) im Zentrum einer 12 χ 12-Matrix auf. Die Quelle + V arbeitet als Kontinuitätssignal. Jeder Matrixpunkt ist ein logischer Schaltkreis, der ein Ausgar.gssignal bei einer Koinzidenz eines Signals seines entsprechenden Speicherplatzes in einem zugeordneten Schieberegister und eines Signals von einem der vier Matrixpunkte senkrecht darüber Erzeugt Das vorgenannte System erfordert eine spezielle Hardware für jede Position und ist sehr komplex, aufwendig und teuer.

Eine Anordnung gemäß der US-PS 36 11 290 betrifft eine Fingerabdruck-Merkmal-Leseeinrichtung, die automatisch den Ort von Erhebungsenden und Verzwei-

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65 gungen feststellt und diese entsprechend in X-, Y- und ^-Koordinaten kodiert Eine Abtastung mit fliegendem Lichtfleck wird verwendet, um der Reihe nach kleine Teile des Fingerabdruckmusters abzutasten und um ein elektrisches Analog-Signal abzuleiten, das dem Muster des abgetasteten Teiles des Fingerabdruckes entspricht Die Abtastung mit fliegendem Lichtfleck umfaßt einen Fotomultiplier, der das elektrische Analogsignal erzeugt Ein Quantisierer ist an den Ausgang des Fotomultipliers angeschlossen, um das elektrische Analog-Signal in ein Digital-Signal umzuwandeln. Mehrere Schieberegister nehmen das Digital-Signal am Ausgang des Quantisierers auf, um jeden abgetasteten Teil des Fingerabdruckes temporär zu speichern. Diese Digitaldarstellung des abgetasteten Teiles des Fingerabdruckes wird durch die Schieberegister hindurchgeschoben und zu einem logischen Entscheidungsschaltkreis übertragen. Wenn der logische Entscheidungsschaltkreis feststellt, daß der abgetastete Teil einem Merkmal (Erhebungsende oder Verzweigung) entspricht, so erzeugt er ein Signal, das die Feststeilung eines Merkmales anzeigt, und er kodiert dementsprechend das festgestellte Merkmal in X-, Y- und ^-Koordinaten.

Eine Anordnung gemäß der US-PS 36 99 519 dient der Abtastung von Fingerabdrücken mit einem fliegenden Lichtfleck und der Feststellung des X-, V-Ortes eines jeden Merkmals (Erhebungsende oder Verzweigung) und seiner 0-Orientierung. Der logische Schaltkreis zur Feststellung des Ortes und der Orientierung eines jeden Merkmals ist der gleiche wie in der zuvor erwähnten US-PS 36 11 290. Die Beschreibung und die Ansprüche der US-PS 36 99 519 sind speziell auf eine Einrichtung zur Feststellung der Charakteristik eines Fingerabdruckmusters unter Benutzung einer Kathodenstrahlröhren-Lichtfleckabtastung gerichtet, wobei das Abtastmuster an jedem Koordinatenort mehrere aufeinanderfolgende polare Abtastungen mit Polarradien verschiedener Größe für die Abtastung mehrerer Teile eines jeden Koordinatenortes umfaßt

Gemäß der US-PS 35 37 070 ist ein Abtaster bekannt mit dem aufeinanderfolgende Teile eines Musters, wie beispielsweise eines Fingerabdruckes, abgetastet werden können. Während jeder Abtastung des (Fingerabdruck-)Musters wird die Entfernung zwischen benachbarten Segmenten (Erhebungen) des (Fingerabdruck-) Musters überwacht, und es wird ein Signal erzeugt, wenn diese Entfernung entweder um einen vorbestimmten Faktor größer als ein Normalwert ist oder unter eine vorbestimmte Schwelle fällt. In gleicher Weise wird eine Überwachung hinsichtlich der Breite eines jeden Segmentes (Erhebung) durchgeführt, und es wird ein Signal erzeugt, wenn die Breite eines Segmentes um einen vorbestimmten Faktor größer als ein Normalwert ist oder wenn sie einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Die abgeleiteten Signale werden einem Schaltkreis zugeführt, der die Signale von verschiedenen aufeinanderfolgenden Abtastungen analysiert und verschiedene vorbestimmte Charakteristiken (Erhebungen) des (Fingerabdruck-)Musters erkennt

Keines der vorstehend beschriebenen Systeme gibt eine Vorrichtung an, die umfaßt: Einen ersten Schaltkreis zur Verbesserung zweidimensionaler Binärdaten mit verschiedenen Porenauffüll- und Linienverdünnunps-Operationen, einen zweiten, auf die verbesserten Binärdaten ansprechenden Schaltkreis zur Feststellung von Merkmalen und zur Erzeugung von X- und V-Koordinaten des festgestellten Merkmals durch Verarbeitung vorbestimmter Merkmalsmuster, die in einem er-

sten vorgewählten Fenster des zweiten Schaltkreises festgestellt werden; und einen dritten, auf die verbesserten Binärdaten ansprechenden Schaltkreis zur Erzeugung des Orientierungswinkels des festgestellten Merkmals durch Verarbeitung von Linienmustern, die in einem zweiten vorgewählten Fenster festgestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung so auszugestalten, daß sie reproduzierbar in der Lage ist, Merkmale eines Fingerabdruckes darstellende Winkel bei Abdrücke unterschiedlicher Muster als auch unterschiedlicher Abdrücke desselben Musters feststellen zu können.

Die Lösung der vorstehend genannten Ziele und Aufgaben gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Gemäß der Erfindung wird ein Gerät angegeben, das der Feststellung der Positionen (X und YO) und des Orientierungswinkels (0) von Merkmalen in einer zweidimensionalen binären Daten-Bit-Folge eines Bildes dient. Die binäre Daten-Bit-Folge des Bildes wird in einem Verbesserungscchaltkreis durch verschiedene vorgewählte Porenauffüll- und Linienverdünnungs-Operationen verbessert Die verbesserte binäre Daten-Bit-Folge wird parallel einem Merkmal-Positionsdetektor und einem Merkmal-Orientierungsdetektor zugeführt Der Merkmal-Positionsdetektor stellt ein Merkmal fest und entwickelt die zugeordneten X- und V-Koordinaten dieses Merkmals immer dann, wenn irgendein vorgewähltes Merkmalmuster in einem ersten 3 χ 3-Bit-Fenster erfaßt wird, welches in wirksamer Weise das verbesserte Binärbild abtastet Der Merkmal-Orientierungsdetektor bildet Daten für den örtlichen Erhebungswinkel immer dann, wenn irgendein vorgewähltes örtliches Winkelmuster in einem zweiten 3 χ 3-Bit-Fenster erfaßt wird, welches in wirksamer Weise das verbesserte Binärbild abtastet. Der Merkmal-Orientierungsdetektor erhält den mittleren Vektor aller lokaler Winkel zugeführt die in jedem von mehreren 8 χ 8-Bit-Fenstem über dem Bild vorliegt Dieser mittlere Vektor aller lokalen Winkel innerhalb eines vorgegebenen 8 χ 8-Bit-Fensters bildet den Orientierungswinkel Θ für jedes Merkmal, das innerhalb des vorgegebenen 8 χ 8-Bit-Fensters angeordnet ist

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß ein Merkmaldetektor für ein Binärbild geschaffen wurde, der sowohl einfach als auch iterativ arbeitet Ferner ist dadurch ein automatisches Merkmal-Lesegerät gegeben, welches überall dort verwendet werden kann, wo Merkmale durch Charakteristiken entsprechend von Merkmalen dargestellt sind. Durch die vorliegende Erfindung wird ein Binärbild-Merkmal-Detektor geschaffen, der fortwährend und wiederholt die Merkmale eines Musters, wie beispielsweise eines Fingerabdruckes, bei verschiedenen Abdrücken des gleichen Fingers feststellt Ein weiterer Vorteil ist die Feststellung der Position der Orientierung eines bestimmten Merkmals in einem Muster, wie beispielsweise einem Fingerabdruck.

Obwohl die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gerät zur Feststellung von Merkmalen in Mustern, wie beispielsweise in Fingerabdrücken, betrifft liegt es auf der Hand, daß gleiche Charakteristiken oder Merkmale aus anderen Arten von Mustern ermittelt werden können. Beispielsweise können ähnliche Charakteristiken oder Merkmale aus optischen Zeichen (Buchstaben und Zahlen), aus Sprach- und Klangmustern und aus vielen Arten von konturierten Mustern entnommen werden, wo beispielsweise an geographische Landkarten, Strukturanalysen und Wellenstudien gedacht ist

Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
F i g. 2 ein Blockdiagramm des Zeitgeber- und Steuer-Schaltkreises gemäß F i g. 1,

Fig.3 ein Blockdiagramm des Merkmal-Positionsdetektors gemäß F i g. 1,

Fig.4 Beispiele von Adreßmustern bei der Feststellung des Merkmals in dem 3x3-Bit-Fenster gemäß Fig.3,

F i g. 5A, 5B und 5C ein Blockdiagramm des Merkmal-Orientierungsdetektors gemäß F i g. 1,

F i g. 6 verschiedene Adreßmuster entsprechend den Erhebungs-Fließrichtungen, die in dem 3x3-Bit-Fenster gemäß F i g. 5A festgestellt werden.

In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispieles des Binärbild-Merkmal-Detektors gemäß der Erfindung. Ein Bildmuster 11 von beispielsweise einem Fingerabdruck oder einem anderen optischen Zeichen wird einer Abtasteinheit 13 zugeführt Ein Zeitsteuer- und Steuerschaltkreis 15 gibt der Reihe nach verschiedene X- und V-Adressen oder Adressenzählstände der Abtasteinheit 13 vor. Aufgrund dieser verschiedenen X- und Y-Adressenzählstände tastet die Abtasteinheit 13 schrittweise Positionen des Fingerabdruckbildes 11 in einem typischen Abtastmuster ab. Ein solches Abtastmuster kann beispielsweise 2¹⁶ (oder 65 526) Schrittstellen mit 2⁸ (oder 256) Schritten entlang der X-Richtung und der y-Richtung umfassen. Die Schrittpositionen der X- und Y-Koordinaten der Abtastung werden durch die X- und Y-Adressenzählstände des Zeitsteuer- und Steuerschaltkreises 15 gebildet
Aus der Raster-Abtastung der 2¹⁶-Schrittpositionen des Bildes 11 bildet die Abtasteinheit 13 der Reihe nach an ihrem A.usgang eine Reihe von abgetasteten Datensignalen. Diese abgetasteten Datensignale sind jedoch in Wirklichkeit analoge Datensignale, die von einem reinen Schwarz-Signal (entsprechend einer binären »1«) bis zu einem reinem Weiß-Signai (entsprechend einer binären »0«) variieren können. Es sei darauf verwiesen, daß ein reines Weiß-Signal gewöhnlich nur in dem hellen Hintergrundbereich auftreten kann, der das Fingerabdruckmuster gemäß dem Bild 11 umgibt Die abgetasteten Datensignale werden der Reihe nach einem Schwellwertschaltkreis 17 zugeführt der jedes der abgetasteten Datensignale entweder in eine binäre »1« oder in eine binäre »0« quantisiert Alle Datensignale, die ein vorgewähltes Schwellwertsignal T erreichen oder dieses überschreiten, werden in binäre »1«-Signale quantisiert, während alle anderen Datensignale in binäre »0«-Signale quantisiert werden. Der Ausgang des Schwellwertschaltkreises 17 gibt somit eine binäre Datenbitfolge ab, wobei jedes binäre »1 «-Signal einem Schwarzsignal und jedes binäre »O«-Signal einem Weißsignal entspricht Diese binäre Datenbitfolge besteht somit aus zweidimensionalen Binärdaten, die von dem zweidimensionalen Bildmuster 11 abgeleitet werden.
Die binäre Datenbitfolge des Schwellwertschaltkreises 17 wird durch einen Verbesserungsschaltkreis 19 verbessert der mit den Daten Porenauffüll- und Linienverdünnungsoperationen ausführt, um unerwünschte Variationen des Musters zu entfernen, ohne daß der

Inhalt des zu verarbeitenden Musters verändert wird. Der Verbesserungsschaltkreis 19 füllt Poren und Löcher auf, die in dem Erhebungsmuster auftreten können und Diskontinuitäten verursachen können. Der Verbesserungsschaltkreis 19 verdünnt ferner die Erhebungen des Musters, bis keine weiteren Änderungen in dem Muster auftreten, d. h. bis die Breite der Erhebungen nicht mehr breiter als ein Bit ist. In einem verwirklichten Beispiel des Verbesserungsschaltkreises 19 können ein Porenauffüll- und fünf Linienverdünnungsschaltkreise verwendet werden, um diese Auffüll- und Verdünnungsoperationen hinsichtlich der Binärdaten durchzuführen. Der Schaltkreis zur Durchführung dieser Auffüll- und Verdünnungsoperationen hinsichtlich der Binärdaten entspricht demjenigen, wie er in der US-Patentanmeldung mit der Scr. No. 6 21 724 vom H.Oktober 1975 dargestellt und beschrieben ist.

Diese verbesserte Datenbitfolge des Verbesserungsschaltkreises 19 besteht weiterhin aus zweidimensionalen Binärdaten, da jedes der Bits in der Bitfolge immer noch auf das Gesamtmuster der anderen Bits in der Datenfolge bezogen ist. Die verbesserte binäre Datenbitfolge wird einem Merkmal-Orientierungsdetektor 21 und einem Merkmal-Positionsdetektor 23 zugeführt. Die X- und F-Adressenzählstände des Zeitsteuer- und Steuerschaltkreises 15 werden ebenfalls dem Merkmal-Positionsdetektor 23 zugeführt. Der Detektor 23 analysiert jedes Muster der verbesserten binären Datenbitfolge, die in einem Fenster erscheint, um festzustellen, ob ein Merkmal in dem Fenster vorhanden ist oder nicht. Immer wenn der Detektor 23 das Vorhandensein eines Merkmalmusters in dem Fenster feststellt, so erzeugt er ein Signal »Merkmal festgestellt«,. Dieses festgestellte Merkmalsignal versetzt intern den Detektor 23 in die Lage, X- und K-Adressen an seinem Ausgang als Xm- und Vw-Koordinaten des festgestellten Merkmals auszugeben, wobei die Adressen zu diesem Zeitpunkt durch den Schaltkreis 15 entwickelt werden. Zusätzlich versetzt das festgestellte Merkmalsignal den Merkmal-Orientierungsdetektor 21 in die Lage, an seinem Ausgang den Orientierungswinkel Θμ auszugeben, der den Xm- und VV-Koordinaten des festgestellten Merkmals zugeordnet ist. Die Signale Xm, Ym und Θμ bilden zusammen die Merkmalkoordinaten für jedes festgestellte Merkmal.

Gemäß F i g. 2 ist ein detailliertes Blockdiagramm des Zeit- und Steuerschaltkreises 15 gemäß F i g. 1 dargestellt Ein Abtast-Startsignal, beispielsweise von einer externen nicht dargestellten Quelle, wie z.B. einem Druckknopf, löst die Operation des Schaltkreises 15 und somit der Einrichtung gemäß Fig. 1 aus. Insbesondere setzt dieses Abtast-Startsignal ein Flip-Flop 31 und stellt hintereinander angeordnete Abwärtszählschaltkreise 33, 35,37, 39 und 41 an ihrem Ausgang auf Null zurück, wobei diese Zählschaltkreise durch 2, durch 8, durch 32, durch 8 und durch 32 dividieren.

Wenn in Betrieb, versetzt der Ausgang des Flip-Flops 31 ein UND-Gatter 43 in die Lage, Taktimpulse C von einem Taktgenerator 45 passieren zu lassen, wobei diese Taktimpulse der Folge von AbwärtszäMschaltkreisen 33,35,37,39 und 41 zugeleitet werden, um die verschiedenen Taktimpulse und Taktsignale zur Steuerung der Operation der Einrichtung gemäß F i g. 1 zu erzeugen. Die Taktimpulse C, Q, C₂, C₃ und Cn werden entsprechend an den Ausgängen des UND-Gatters 43 und der Abwärtszählschaltkreise 33,35,37 und 39 gebildet Der Taktimpuls Cs wird durch UND-Verknüpfung in einem UN D-Gatter 47 des Taktes C₃ mit den drei Taktsignalen des Abwärtsschaltkreises 39 gebildet.

Ein 3-Bit-Signal F, das sich aus den Taktsignalen F₀, Fi und Fi zusammensetzt, wird durch den Abwärtszählschaltkreis 35 gebildet. In gleicher Weise wird ein 5-Bit-Signal D, das sich aus den Taktsignalen Di, Di,, Ds, De und Di zusammensetzt, durch den Abwärtszählschaltkreis 37 gebildet. Die Abwärtszählschaltkreise 35 und 37 bilden zusammen einen 8-Bit-Zähler zur Zählung von 256 Takten C\ und zur Entwicklung der 256 ΛΓ-Adressen oder Schrittpositionen entlang jeder durch die Abtasteinheit 13 abgetasteten Linie. Mit anderen Worten werden die 256 verschiedenen ΛΓ-Adressen für jede Linienabtastung durch Erhöhung der Kombination der F- und D-Signale mit den Takten C₁ gebildet. Nachdem die 256 Adressen oder Adressenzählstände für jede Linie gebildet sind, wird ein Übertragsbit oder ein Takt Ci am Ausgang des Abwärtszählschaltkreises 37 gebildet und dem Eingang des Abwärtszählschaltkreises 39 zugeführt. Die Abwärtszählschaltkreise 39 und 41 bilden zusammen einen 8-Bit-Zähler zur Zählung dieser Takte C3, um die 256 V-Adressen oder Linien in der Rasterabtastung der Abtasteinheit 13 (Fig. 1) zu bilden. Die 256 A"-Positionen in einer neuen Linie werden somit abgetastet, nachdem der Zählstand der Zählschaltkreise 39 und 41 durch einen Taktimpuls C3 um Eins erhöht worden ist. Nachdem 256 verschiedene F-Adressenzählstände oder vollständige Linien entlang der y-Achse abgetastet worden sind, ruft der aus den Schaltkreisen 39 und 41 bestehende Zähler ein Abtast-Stopsignal am Ausgang des Abwärtszählschaltkreises 41 hervor. Dieses Abtast-Stopsignal stellt das Flip-Flop 31 zurück, um die Rasterabtastung des Bildes 11 durch Sperrung des UND-Gatters 43 zu beenden und dadurch zu verhindern, daß irgendwelche weiteren Takte C durch die Schaltkreise 33,35,37,39 und 41 gezählt werden.

Der Merkmal-Positionsdetektorschaltkreis 23 gemäß F i g. 1 soll nunmehr in näheren Einzelheiten durch Bezugnahme auf sein Blockdiagramm gemäß F i g. 3 erläutert werden. Grundsätzlich ist es die Funktion des Merkmal-Positionsdetektors 23 anzuzeigen, wenn ein Merkmal festgestellt worden ist (durch Erzeugung eines Signais »Merkmal festgestellt«) und die Koordinaten X und Ydieses festgestellten Merkmals auszugeben.

Gemäß F i g. 3 wird die verbesserte binäre Datenbitfolge von dem Verbesserungsschaltkreis 19 (Fig. 1) durch ein Verzögerungsregister 51 mit 2040 Bit verzögert, bevor sie gewöhnlich einem Verzögerungsregister 53 mit 256 Bit und einem ersten Serien/Parallel-Register 55 mit drei Bit zugeführt wird. Die Verzögerung des Registers 51 um 2040 Bit entspricht einer Verzögerung von 8 Linien (mit 256 Bits pro Linie) minus 8 Bit Eine solche Verzögerung um 2040 Bit wird in dem Merkmal-Positionsdetektor 23 benutzt, da der Merkmal-Orientierungsdetektor 21 (Fig. 1) zur Bildung seines Ausgangs-

signals Θμ eine Zeit von 2040 Bit mehr benötigt als der Merkmal-Positionsdetektor 23 bei der Bildung seiner Ausgangssignale X_M und Ym- Durch diese Verzögerungskompensation werden die einander zugeordneten Merkmal-Koordinaten Θμ, Xm und Ym für ein festgestelltes Merkmal gleichzeitig durch die Detektoren 21 und 23 gebildet

Der Ausgang des Registers 53 wird einem Verzögerungsregister 57 mit 256 Bit und einem zweiten Serien/ Parallel-Register 59 mit drei Bit zugeführt Der Ausgang

des Registers 57 wird einem dritten Serien/Parallel-Register 61 mit drei Bit zugeführt Die drei Register 55,59 und 61 mit drei Bit bilden ein 3 χ 3-Bit-Abtastfenster 63, welches durch neun Bit abgetastete Bereiche der verzö-

gerten verbesserten Binärdaten am Ausgang des Verzögerungsregisters 51 bitweise abtastet. Das Fenster 63 enthält deshalb eine Bitfolgeinformation entsprechend einer 9-Bit-Abtastung von drei benachbarten Bits pro Linie auf drei benachbarten Linien. In zeitlicher Übereinstimmung mit den Taktimpulsen Q tastet das 3 χ 3-Bit-Fenster 63 wirkungsvoll das Fingerabdruckmuster Bit für Bit bis zum Ende der Linie ab, verschiebt die Abtastung sodann auf die nächste Linie und tastet entlang dieser Linie.

Die neun parallelen Ausgangs-Adreßsignale B\—B₉ vom Fenster 63 werden einem Enden- und Knoten-Detektor 65 zugeführt, der als ein 512 Bit χ 1 Bit-Festwertspeicher (ROM) dargestellt ist Der Festwertspeicher ROM 65 ist intern so programmiert daß er Erhebungsendungen (Enden) und Verzweigungen (Knoten) als Merkmale feststellen kann. Es sei jedoch darauf verwiesen, daß gewünschtenfalls der Festwertspeicher ROM 65 so programmiert werden kann, daß er andere Merkmale als Erhebungsendungen und Verzweigungen feststellt Im vorliegenden Fall ist der Festwertspeicher ROM 65 so programmiert, daß er bei vorhandenem Merkmal dieses in dem 3 χ 3-Bit-Fenster 63 zentriert und daß die Adreßsignale B\—Bg einer Merkmaladresse entsprechen. Jede mögliche Adresse, die einem festgestellten Merkmal in irgendeiner Position entspricht, veranlaßt den Speicher ROM 65 zur Bildung eines binären »!«-Signals »Merkmal festgestellt«, wobei dieses Signal benutzt wird, um die X- und Y-Koordinaten dieses festgestellten Merkmals in den Registern 67 und 69 zu speichern. Es sei in Erinnerung gerufen, daß diese X- und Y-Koordinaten oder Adressen durch den Zeit- und Steuerschaltkreis 15 (F i g. 2) erzeugt werden.

In Fig.4 sind 24 verschiedene Muster dargestellt, wobei jedes Muster das Vorhandensein eines Merkmals anzeigt wenn dieses Muster in dem 3 χ 3-Bit-Fenster 63, welches durch die Register 55,59 und 61 gemäß F i g. 3 gebildet wird, erscheint Insbesondere zeigt jedes der acht oberen Muster an, daß eine Erhebungsendung in dem Fenster 63 vorliegt während jedes der unteren 16 Muster anzeigt daß eine Verzweigung in dem Fenster 63 vorliegt. Ferner ist in allen 24 Mustern gemäß F i g. 4 ersichtlich, daß immer dann ein binäres »1«-Signal an der zentralen Bitposition B₅ des Registers 59 abgelegt ist wenn entweder eine Erhebungsendung oder eine Verzweigung in dem 3 χ 3-Bit-Fenster 63 zentriert ist Durch das das binäre »1«-Signal am Speicherplatz B5 umgebende Muster wird festgelegt, ob eine Erhebungsendung oder eine Verzweigung in dem Fenster 63 vorliegt oder nicht

Eine entsprechende Adresse wird von jedem der 24 Muster in F i g. 4 e bgeleitet Jede Adresse, die die Form

B₉ B₈ B₇ B₆ B₅ B₄ B₃ B₂ B_x

aufweist ist direkt unterhalb des zugeordneten Musters in F i g. 4 dargestellt Jede dieser 24 Adressen versetzt den Speicher ROM 65 in die Lage, ein binäres »!«-Signal »Merkmal festgestellt«, aus einem der zugeordneten 512 Adreßspeicherplätze des Speichers ROM 65 auszulesen. Die verbleibenden 488 der 512 Adreßspeicherplätze in dem Speicher ROM 65 speichern binäre »O«-Signale, um anzuzeigen, daß die zugeordneten Muster keine Erhebungsendungen oder Verzweigungen enthalten.

Das detaillierte Blockdiagramm des Merkmal-Orientierungsdetektors 2t gemäß Fig. 1 ist in den Fig.5A, 5B und 5C dargestellt Fi g. 5A zeigt einen Grob-Erhe-

bungswinkel-Datenschaltkreis 71, der auf die verbesserte binäre Datenbitfolge zwecks Bildung grober Erhebungswinkel-Datensignale D₀ D\ D₂ und ebenso auf ein Freigabebit oder Signal E anspricht. Die verbesserte binäre Datenbitfolge von dem Verbesserungsschaltkreis 19 (Fig. 1) wird einem Verzögerungsreg'ster 73 mit 256 Bit und einem ersten Serien/Parallel-Register 75 mit drei Bit zugeführt. Der Ausgang des Registers 73 wird auf ein Verzögerungsregister 77 mit 256 Bit und auf ein zweites Serien/Parallel-Register 79 mit drei Bit gegeben. Der Ausgang des Registers 77 wird einem dritten Serien/Parallel-Register 81 mit drei Bit zugeführt. Die drei Register 75, 7$ ^C 81 mit drei Bit bilden ein 3 χ 3-Bit-Fenster 83, welches mit 9 Bit abgetastete Bereiche der verbesserten Binärdaten Bit für Bit abtastet. Das Fenster 83 enthält daher eine Bitfolgeinformation entsprechend einer 9-Bit-Abtastung von drei benachbarten Bits pro Linie auf drei benachbarten Linien. Die Takte Ci werden den Registern 73, 75, 77, 79 und 81 zugeführt, um das 3 χ 3-Bit-Fenster 83 in die Lage zu versetzen, in wirksamer Weise eine Abtastung entlang des Fingerabdruckmusters Bit für Bit bis zum Ende einer Linie durchzuführen und sodann auf die nächste Linie weiterzugehen und die Ab* isaing entlang dieser Linie vorzunehmen.

Die Register 73, 75, 77, 79 und 81 gemäß F1 g. DA entsprechen den Registern 53,55,57,59 und 61 gemäß F i g. 3 in Aufbau und Wirkungsweise. Die verbesserte binäre Datenbitfolge wird jedoch direkt den Registern 73 und 75 in F i g. 5A zugeführt, während die verbesserte binäre Datenbitfolge in F i g. 3 um 2040 Bit verzögert wird, bevor sie den Registern 53 und 55 zugeführt wird.

Die neun parallelen Ausgangs-Adreßsignale Αι —Α9 des 3 χ 3-Bit-Fensters 83 werden einem 512x4-Bit-Festwertspeicher ROM 85 für die Erhebungsrichtung zugeführt Der Festwertspeicher ROM 85 ist so programmiert daß er einen bestimmten lokalen Winkel in Übereinstimmung mit einer von 12 verschiedenen Adressen ausliest

Die 12 verschiedenen Adressen, die die verschiedenen Erhebungs-Fließünien durch das 3 χ 3-Bit-Fenster 83 symbolisieren, sind in F i g. 6 dargestellt Wie aus F i g. 6 ersichtlich, erstrecken sich 12 verschiedene Muster einer einzigen Linie durch das 3 χ 3-Bit-Fenster 83, woraus 12 verschiedene Adressen resultieren. Jede Linie wird durch die Position von Binärwerten »l'< in dem Muster gebildet, und stellt entweder eine gerade Linie oder eine leicht gebogene Linie dar, die durch die zentrale Bitposition A₅ des Fensters 83 verläuft Jede Adresse, die die Form

A9 As

As Aa A3 A2 A\

aufweist, ist dem zugeordneten Muster benachbart in F i g. 6 dargestellt

Obgleich die 12 dargestellten Muster alle verschieden sind, kann der gleiche Winkelwert aus vier Paaren dieser Muster abgeleitet werden. Infolgedessen lesen die lokalen Winkelwerte aus dem Speicher ROM 95 insgesamt nur 8 verschiedene Winkelanzeigen aus. Irgendwelche anderen Muster, die in dem 3 χ 3-Bit-Fenster 83 auftreten können, werden bei der Identifizierung der Erhebungsflußinformation außer acht gelassen und es werden dementsprechend binäre »0«-Werte aus diesen nicht programmierten Adreßspeicherplätzen des Speichers ROMS5 ausgelesen. Die 12 ausgewählten Winkelwerte entsprechend den 12 Adressen des Speichers ROM 85 führen zu 8 kodierten Winkel werten

(A₀ D\ D₂).

Ein AusgangS'Freigabebit oder Signal E wird von dem Speicher ROM 85 zusammen mit einem von 8 lokalen Winkelwerten (entsprechend dem Binärzustand der Bits D₀, D\ und A₂) immer dann gebildet, wenn der Speicher ROM2,5 durch eine der 12 in Fi g. 6 dargestellten Adressen adressiert wird. Das Freigabesignal E zeigt an, daß eine Linie durch die zentrale Bitposition As des Fensters 83 verläuft, während der zugeordnete kodierte Winkelwert A) At D₂ anzeigt, in welcher von 8 verschiedenen Richtungen diese Linie durch diese Position verläuft.

Gemäß Fig.5B ist ein Blockdiagramm eines Erhebungsrichtungs-Mittelwertbildners 101 des Merkmal-Orientierungsdetektors 21 (Fig. 1) dargestellt. Die Taktimpulse C, Ci. Ct, und Cs und die Taktsignale Fq-F₂ (F) und'A₃ - A₇ (D) gemäß F i g. 2 ebenso wie der lokale 3-Bit-Winkel D₀-D₂ des Speichers ROM9,5 gemäß F i g. 5A werden zum Betrieb des Schaltkreises gemäß F i g. 5B verwendet

Die lokalen Winkelsignale D₀-D₂ und die Taktsignale A3— Di ergeben zusammen eine 8-Bit-Adresse für einen Eingangsmultiplexer MUX103, der alternativ diese 8-Bit-Adresse A₀-A₇ entweder an einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM 105 mit 256 Byte oder an einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM 107 mit 256 Byte während abwechselnder Taktimpulsintervalle Q anlegt. Hierdurch werden — wie weiter unten noch näher erläutert wird — Daten selektiv aus adressierten Speicherbereichen eines Speichers RAM ausgelesen, durch ein zugeordnetes Freigabebit E fortgeschrieben und erneut in den Speicher RAM an dem adressierten Speicherplatz gespeichert bzw. zurückgeschrieben.

Ein Ausgangsmultiplexer MUX109 arbeitet in abwechselnden Zeitrahmen mi. dem Eingangsmultiplexer 103 so zusammen, daß Daten in bezug auf den Speicher RAM 105 durch den Multiplexer 103 ausgelesen, fortgeschrieben und zurückgeschrieben werden, während Daten aus dem Speicher RAM 107 durch den Multiplexer 109 für die Verarbeitung ausgelesen werden. In gleicher Weise werden in bezug auf den Speicher RAM 107 Daten ausgelesen, fortgeschrieben und zurückgeschrieben, während die in dem Speicher RAM 105 gespeicherten Daten ausgelesen und verarbeitst werden. Diese Multiplextechnik wird benutzt, da die Verarbeitungsgeschwindigkeit sehr viel höher als die Geschwindigkeit ist, mit der die Datenspeicherung in den Speichern RAM 105 und 107 erfolgt. Somit steht die geeignete Zeit zur Verfugung für die abwechselnd durch die Multiplexer 103 und 109 hervorgerufenen Funktionen.

Es sei darauf verwiesen, daß 8 vollständige Linien des Bildes 11 ^u diesem Zeitpunkt während jedes Taktimpulsintervalls Ct abgetastet worden sind. Infolgedessen ist jeder Speicher RAM 105 und 107 so aufgebaut daß er 256 Bytes (8 Bit/Byte) an Information über 8 abgetastete Linien speichern kann bzw. 32 8 χ 8-Bit-Fenster entlang einer vorgegebenen Linienabtastung (256 Bit) des Bildes 11. Jedes 8 χ 8-Bit-Fenster wird durch 8 Worte repräsentiert, wobei jedes Wort eine Länge von 8 Bit aufweist und wobei jedes der 8 Worte eines der 8 möglichen lokalen Winkel (A₀-A₂) repräsentiert, die durch den Speicher ROM85 [Fig.5A) gebildet werden können. Die Teile A₃-A₇ der Adresse A₀-A₇ für den Eingangsmultiplexer 103 legen fest, welche dieser 32 8 χ 8-3it-Fenster entlang einer vorgegebenen Abtastlinie (256 Bit) des Bildes ί 1 adressiert werden.

Es sei angenommen, daß im Betrieb der EingangsmuitiDlexer 103 die Adresse A₀-A₇ an den Speicher RAMiOS während eines vorgegebenen Taktimpulsintervalls Cn anlegt. Immer wenn ein lokaler Winkel (Ao-A2) durch den Speicher ROM85 gebildet wird, um den ersten Teil der Adresse Ao-A₇ zu bilden, wird das

s binäre Freigabebit £mit dem Wert »1« an den Addierer 111 angelegt. Zur gleichen Zeit wird die 8-Bit-Adresse D₀-D₁ über den Eingangsmultiplexer 103 angelegt, um den Speicher RAM 105 zu veranlassen, den Dateninhalt in seinem adressierten Speicherplatz dem Addierer 111 zuzuführen. Der Addierer 111 addiert den Binärwert »1« des Freigabebits Είά dem adressierten Dateninhalt und legt den erhöhten Dateninha.lt über den Eingangsmultiplexer 103 an den Eingang des Speichers RAMX05. Der erhöhte Dateninhalt am Eingang wird sodann in den adressierten Speicherplatz des Speichers RAM 105 zurückgeschrieben. Wenn umgekehrt kein !okaler Winkel durch den Speicher ROM85 gebildet wird, so weist das Freigabebit E den Binärwert »0« auf und die Werte D₀, Ai und D₂ weisen ebenfalls den Wert »0« auf. Infolgedessen bleibt der Dateninhalt am Speicherplatz 000 A₃ Da A₅ A₆ D₇ des Speichers RAM 105 unverändert. Auf diese Weise wird die Summe aller Freigabebits mit dem Binärwert »1«, die innerhalb des gleichen 8 χ 8-Bit-Fensters auftreten und den gleichen lokalen Winkel besitzen, am gleichen Speicherplatz in dem Speicher RAM 105 gespeichert.

Jeder der Speicher RAM 105 und 107 speichert, wenn er vollständig mit Daten ve. dem Eingangsmultiplexer 103 geladen ist höchstens einen Zählstandswert entsprechend der Anzahl von Auftritten eines jeden der lokalen Winkel (A₀-A₂), die durch den Ausgang des Speichers ROM 85 für die Erhebungsrichtung für jedes der 32 8 χ 8-Bit-Fenster definiert sind. Wie zuvor erwähnt, bilden diese 8 χ 8-Bit-Fenster feste Fenster, die vorbestimmte 8 χ 8-Bit-Teile entlang der 8 horizontalen Linien der gesamten Abtastanordnung belegen. Dies steht im Gegensatz zu dem 3 χ 3-Bit-Fenster 83 gemäß F i g. 5A (oder auch zu dem 3 χ 3-Bit-Fenster 63 gemäß F i g. 3), welches über das gesamte Bild eine Abtastung Bit für Bit durchführt Es ist daher letztlich das Ziel des Merkmal-Orientierungsdetektors21 (Fig. 1),die lokale Winkelinformation zu lesen, die durch die Abtastung des 3 χ 3-Bit-Fensters 83 hergeleitet wird, und diese zu verarbeiten, um einen einzigen Winkelwert zu erzeugen, der ein Mittel der in dem 8 χ 8-Bit-Fenster vorliegenden Erhebungslinien darstellt Die Speicherung der Anzahl von Auftritten eines jeden der 8 möglichen lokalen Winkel innerhalb des 8 χ 8-Bit-Fensters bildet die Grundlage zur Bildung eines gewichteten Mittels jener lokalen Winkel bei der Herleitung des Orientierungswinkels Θ für dieses spezielle 8 χ 8-Bit-Fenster. Während jedes 3 χ 3-Bit-Fenster gemäß F i g. 6 den lokalen Winkel einer einzigen abgetasteten Erhebungslinie darstellt, stellt das 8 χ 8-Bit-Fenster einen Orientierungswinkelwert dar, der das vektorielle Mittel einer Anzahl von Erhebungslinien umfaßt die in diesem 8 χ 8-Bit-Fenster vorliegen können, wie weiter unten beschrieben wird.
Der Inhalt eines jeden der Speicher RAM 105 und 107

repräsentiert zweiunddreißig 8 χ 8-Bit-Fenster, wobei jedes 8 χ 8-Bit-Fenster durch 8 Worte mit einer Länge von 8 Bit repräsentiert wird, welche ihrerseits Rechteckzählstände der 8 möglichen lokalen Winkel in einem jeden Fenster repräsentieren. Zur Verarbeitung des Ines halts eines dieser Speicher iMM werden die Signale F (F₀ F₁ F₂) und D (A3 A₄ A₅ A₆ A₇) miteinander kombiniert, um die Adresse Xzu bilden. Diese Adresse X wird dem Ausgangsmultiplexer 109 zugeführt, um auf jede

Gruppe von acht Winkeln für jeües der 32 Fenster der Reihe nach Zugriff zu nehmen. Für jedes 8 χ 8-Bit-Fenster (wie es durch den Zustand der Signale D festgelegt wird) wird auf die entsprechenden acht Winkel Zugriff genommen, indem eine Erhöhung durch die Signale F erfolgt, und es werden die Ergebnisse in den Registern 113 und 115 der Akkumulatoren 117 und 119 entsprechend gespeichert Der Akkumulator 117 besteht aus dem Register 113 und einem Addier/Subtrahier-Schaltkreis 121 und der Akkumulator 119 besteht aus dem Register 115 und einem Addier/Subtrahier-Schaltkreis 123.

Die Aufgabe der Akkumulatoren 117 und 119 besteht in der Bildung eines ungefähren Mittelwertes der Sinus- und Kosinus-Projektion der mittleren Vektorrichtung aller lokaler Winkel, die in einem 8 χ 8-Bit-Fenster festgestellt werden. Die Mittelwertbildung erfolgt unter Steuerung eines Prozessor-Steuerspeichers ROM 125 gemäß F i g. 5C Der Speicher ROM 125 wird durch die Taktsignale Fo, F_t und Fi adressiert, die die Adressen für die acht möglichen lokalen Winkel (D₀-D₂) jeweils fortschalten. Aufgrund dieser durch die Taktsignale Fo, Fi und F2 erzeugten Adressen entwickelt der Prozessor-Steuerspeicher ROM 125 die in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellten Ausgangssignale G\, G₂, G3 und G₄:

Tabelle 1

Prozessor-Steuerspeicher ROM 125

Adresse
F2

Fo

Ausgangssignale
Gi G2

G4

1
0
1
0
1
0
1

1
1
1
0
1
1
1

1
1
0
1
1
1
0
1

0
1
1
1
0
0
0
0

1
1
0
0
0
0
0
1

30

35

40

Die Bits der Ausgangssignale G3 und G₄ steuern die Addier/Subtrahier-Schaltkreise 121 und 123 entsprechend. Wenn G3 den Binärwert »1« aufweist, so führt der Addier/Subtrahier-Schaltkreis 121 eine Addition durch; wenn G3 den Binärwert »0« aufweist, so subtrahiert der Schaltkreis 121. In gleicher Weise steuert das Bit G₄ den Addier/Subtrahier-Schaltkreis 123. Die Ausgangsbits Gi und G₂ werden mit dem Taktimpuls Q in den UND-Gattern 127 und 129 einer Verknüpfung unterzogen, um die Tastsignale Si und S₂ zu bilden, welche den Addier/Subtrahier-Schaltkreisen 121 und 123 entsprechend zugeführt werden. Diese Tastsignale veranlassen die Addier/Subtrahier-Schaltkreise 121 und 123 zur Addition oder Subtraktion der Daten vom Ausgangsmultiplexer 109 von dem Inhalt der zugeordneten Register 113 und 115, wobei dies aufgrund des Binärzustandes der Steuerbits G3 und G₄ in der zuvor erläuterten Weise erfolgt Wenn daher einer oder beide Tastimpulse S\ bzw. S₂ nicht vorliegen (z. B. Si = 0), so wird das Ausgangssignal des Multiplexers 109 von dem zugeordneten Addier/Subtrahier-Schaltkreis (z. B. 121) außer acht gelassen.

Wenn die acht Winkel eines 8 χ 8-Bit-Fensters in den Registern 113 und 115 gespeichert worden sind, so versetzt der Takt C₂ jedes der Register 113 und 115 in die Lage, die fünf signifikantesten Bits des gespeicherten Dateninhalts in jedem Register auszugeben. Die fünf signifikantesten Bits eines jeden der Register 113 und 115 werden zu einer 10-Bit-Adresse zusammengesetzt, die dem Speicher ROM 131 zugeführt wird. Der Speicher ROM 131 speichert aufgrund seiner Programmierung 1024 Worte mit acht Bit Die grundlegende Funktion des Speichers ROM 131 besteht in der Ausführung einer Tabellenabsuche für eine angenäherte arc-tg-Berechnung. Der Inhalt eines bestimmten Speicherplatzes in dem Speicher ROM 131 umfaßt den Erhebungs-Fließwinkel, der der 10-Bit-Adresse zugeordnet ist die durch die 5-Bit-Sinus- und die 5-Bit-Kosinus-Projektion definiert ist, wie sie an dem Ausgang der Register 113 und 115 ansteht Der Takt C₂, der die Register 113 und 115 zur Entwicklung der 10-Bit-Adresse für den Speicher ROM 131 veranlaßte, wird ebenfalls benutzt, um die Register 113 und 115 zurückzustellen, so daß sie für die Verarbeitung der Daten in dem nächsten 8 χ 8-Bit-Fenster bereit sind.

Die 8-Bit-Fließwinkeldaten des Speichers ROM i3i werden in einem 8 Bit-Spsicherregister 133 gespeichert, welches seinerseits die 8-Bit-Fließwinkeldaten an den Eingang eines 32 8-Bit-Speichers RAM 135 für die Erhebungsrichtung anlegt Die D-Signale (D₃-D₇), die festlegen, welches der zweiunddreißig 8 χ 8-Bit-Fenster zu diesem Zeitpunkt verarbeitet wird, werden zur Adressierung des Speichers RAM i35 benutzt Wenn die Taktsignale C₂ und C₅ beide den Binärwert »1« aufweisen, so gibt ein UND-Gatter 137 ein Signal ab, das den Speicher RAMm die Lage versetzt die 8-Bit-Fließwinkeldaten unter dem durch die Adresse D vorgegebenen Speicherplatz zu speichern.

Das zugeordnete Signal »Merkwal festgestellt« (von dem Merkmal-Positionsdetektor 23 gemäß Fig. 1) ermöglicht das Auslesen der Fließwinkeldaten, die unter der Adresse D im Speicher RAM 135 gespeichert sind, und die Verriegelung dieser Daten in einem 0-Register 139. Der Ausgang des (9-Registers 139 bildet den Orientierungswinkel Qm des festgestellten Merkmals. Die -^m-. Ym- und (^Koordinaten eines festgestellten Merkmals werden somit an den Ausgängen der Register 67 und 69 (F i g. 3) und 139 (F i g. 5B) entsprechend ausgegeben.

Die Erfindung gibt somit einen Binärbild-Merkmaldetektor an, wobei in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine zweidimensionale binäre Datenbitfolge eines Bildes in einem Verbesserungsschaltkreis durch Porenauffüll- und Linienverdünnungsoperationen verbessert wird. Die verbesserte binäre Datenbitfolge wird sodann parallel ersten und zweiten Detektoren zugeführt, welche Merkmale feststellen und die X-, Y- und 0-Koordinaten eines jeden festgestellten Merkmals in der verbesserten binären Datenbitfolge herausziehen.

Während die bevorzugten Merkmale an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, liegt es für den Fachmann ohne weiteres auf der Hand, daß vielerlei Änderungen und Modifikationen an dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgenommen werden können, ohne daß hierbei der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Es ist daher die Absicht, all jene Änderungen und Modifikationen der Erfindung zu umfassen, die in den Rahmen der Erfindung fallen, wie sie durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 das erste Signal hin eine Positionsinformation erPatentansprüche: zeugt, die die relative Orientierung eines verbundenen erkannten Musters anzeigt

1. Vorrichtung zur Feststellung von Merkmalen in 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, einem digitalisierten zweidimensionalen Bild eines 5 dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung Fingerabdruckes mit einer ersten Einrichtung, der (iOl bis 139) Schaltungen (135, 139) zum Auslesen die digitalen Bilddaten zugeführt werden und die eines Orientierungswinkels entsprechend der in der mittels eines zweidimensionalen Bit-Fensters und ei- ersten Einrichtung (63,65) identifizierten Koordinanes nachgeschalteten Detektors feststellt, ob in der te des erkannten Musters enthält

Bitfolge erste Merkmale vorliegen, die mit vorgege- io 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn-

benen ersten Merkmalmustern übereinstimmen, mit zeichnet, daß die erkannten in der ersten Einrichtung

einer zweiten Einrichtung zur Ermittlung des loka- (63, 65) identifizierten Merkmale, die der Orientie-

len Winkels des jeweils festgestellten Merkmals, rung des Winkels, der durch die Schaltungen (135,

dadurch gekennzeichnet, daß die zweite 139) ausgelesen wurde, entsprechen, durch eine vier-

Einrichtung (83,85) ebenfalls ein zweidimensionales 15 te Einrichtung (67,69) lokalisiert werden.
Bit-Fenster (73, 77; 75, 79, 81) und einen nachgeschalteten Detektor (85) aufweist, welcher feststellt
oh in der Bitfolge lokale Winhel vorliegen, die mit

mehreren vorgegebenen zweiten Merkmalmustern Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung

übereinstimmen, daß die Bitfolge der zweiten Ein- 20 zur Feststellung von Merkmalen nach dem Oberbegriff

richtung (83,85) unmittelbar und der ersten Einrich- des Anspruchs 1.

tung (63,65) über ein Verzögerungsglied (51) züge- Die Verbreitung der verschiedenen kriminellen Aktiviführt wird, und daß eine an die zweite Einrichtung täten in der heutigen Gesellschaft hat die verschiedenen, (83, 85) angeschlossene dritte Einrichtung (101 bis die Gesetze überwachenden Behörden in den Vereinigten 139, F i g. 5B) zur Berechnung eines mittleren Orien- 25 Staaten ebenso wie in anderen Ländern der Welt dazu tierungswinkels (0_m) für einen vergrößerten Bereich gezwungen, die Entwicklung von automatischen Fingervorgesehen ist welche umfaßt: abdruck-Lesegeräten zu ermutigen. Aufgrund dieses Ereine einen gemittelten Vektor bildende Einrichtung fordernissis wurden bislang verschiedene Arten von au-(Akkumulatoren 117, 119 und Steuerung 125), die tomatischenFingerabdruck-Lesegerätenvorgeschlagen. aufgrund der Sinus- und Cosinus-Projektionen der 30 Viele der automatischen Fingerabdruck-Lesegeräte, die lokalen Winkel in dem vergrößerten Bereich gemit- in der jüngsten Vergangenheit vorgeschlagen wurden, telte Sinus- und Cosinus-Projektionen errechnet basieren auf der Feststellung und Ortung von Erhebungsund eine Absuchtabelle (131), die aufgrund der züge- enden und Verzweigungen in dem Fingerabdruck. Diese führten gemittelten Sinus- und Cosinus-Projektio- Erhebungsenden und Verzweigungen, die die feinen nen den arctan als mittleren Orientierungswinkel 35 Merkmale eines Fingerabdruckes definieren, werden als (θπ,) der Erhebungslinie ausgibt Einzelheiten oder Merkmale bezeichnet. Es wird von

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- vielenFingerabdruck-Expertenangenommen.daßsolche zeichnet daß einem Schaltkreis (19) die erste Ein- auf diesen Merkmalen basierende Fingerabdruck-Leserichtung (23; 64,65) und die zweite Einrichtung (21; gerätedas beste Mittel darstellen, um einepositive Identi-83, 85) nachgeschaltet sind, um die digitalisierten 40 fikation zu gewährleisten.

Bilddaten zu verarbeiten und dabei aufgefüllte und/ Da die automatische Feststellung bestimmter Merkoder verdünnte zweidimensionale Bilddaten zu der male grundsätzlich ein Problem bei der Mustererkenersten Einrichtung (23; 63,65) und der zweiten Ein- nung darstellt, wäre es am einfachsten, ein automatirichtung (21; 83,85) zu liefern. sches System für die Feststellung solcher Merkmale zu

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 45 schaffen. Die Feststellung dieser Merkmale wird jedoch zeichnet daß der Schaltkreis (19) einen elektrischen durch verschiedene Faktoren erschwert, so beispiels-Schaltkreis aufweist der die digitalisierten Bilddaten weise durch: (1) das bestimmte Merkmal tritt unter bemodifiziert indem Poren durch Entfernen von Dis- liebigen Orientierungen auf; (2) es gibt Veränderungen kontinuitäten in den digitalisierten Bilddaten aufge- in der Breite der Erhebung und in der Entfernung zwifüllt werden, wobei unerwünschte Änderungen in 50 sehen den Erhebungszentren; (3) es gibt verschiedene dem durch das digitalisierte Bild dargestellte Muster, anhaftende Fehler in allen Fingerabdrücken, wie beiohne den Inhalt des Musters zu verändern, entfernt spielsweise Narben, Warzen usw.; (4) es treten falsche werden. Erhebungsenden an den Übergängen zwischen Finger-

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch abdrücken und Narben auf; und (5) die Qualität der gekennzeichnet, daß der Schaltkreis (19) einen elek- 55 Fingerabdrücke variiert in großem Umfang im Hinblick tronischen Schaltkreis aufweist, der die digitalisier- auf den Kontrast und die Klarheit. Infolgedessen sind in ten Bilddaten modifiziert indem Erhebungslinien, fast allen Fällen die vorgeschlagenen Fingerabdruckdie durch die Bilddaten repräsentiert werden, auf Lesegeräte entweder zu komplex, zu wenig wirksam eine maximale erlaubte Breite verdünnt werden, um oder nicht betriebstauglich.

unnötige Datendichte zu vermeiden. 60 Beispielsweise ist vorgeschlagen, einen Großrechner

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zur Steuerung der Abtastung eines Fingerabdruckes dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung entlang eines vorgegebenen Musters zu benutzen und (23; 63,65) ein erstes Signal erzeugt, das die Erken- das sich ergebende komplexe elektrische Signal zu speinung eines Merkmals anzeigt, wenn eines der ersten ehern. Demgemäß muß der Fingerabdruck zwecks vorgewählten Merkmalmuster in den digitalisierten 65 Identifikation abgetastet werden, und es muß das sich Bilddaten erkannt wurde. ergebende komplexe elektrische Signal mit jenen Signa-

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- len im Speicher eines Computers verglichen werden, zeichnet, daß die zweite Einrichtung (21; 83,85) auf Obgleich diese Lösung gut arbeiten mag, weist sie den