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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Detektieren einer Bewegung eines Fingers durch Ausführen einer
Mustergleichheitsprüfung
zwischen einem früheren
Fingerabdruckbild und einem gegenwärtigen Fingerabdruckbild. Genauer
gesagt, die vorliegende Erfindung betrifft ein Fingerbewegungsverfahren
und eine Vorrichtung, die dafür
geeignet sind, um auf eine Zeigevorrichtung für ein kleines tragbares Gerät unter
Verwendung eines Fingerabdruckbildes angewendet zu werden.
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Herkömmlicherweise
ist ein elektronisches Track-Pad, das in einem Personalcomputer
von Notebook-Größe vorgesehen
ist, als Zeigevorrichtung bekannt gewesen. Das Track-Pad benötigt zum
Detektieren der Position einer Fingerspitze jedoch eine Sensorfläche, die
größer als
die Fingerspitze ist, und daher ist es für ein kleines tragbares Gerät wie beispielsweise
ein Mobiltelefon nicht günstig.
In letzter Zeit ist ein Authentifizierungssystem unter Verwendung
eines Fingerabdruckbildes in der Praxis eingesetzt worden, und es
kann erwogen werden, das Fingerabdruckbild auch in der Zeigevorrichtung
zu verwenden.
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Ein
Plan zum Realisieren der Zeigefunktion durch das Detektieren einer
Fingerbewegung auf der Basis eines Fingerabdruckbildes ist bereits
vorgeschlagen worden.
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Jedoch
sind noch kein Verfahren zum Detektieren einer Fingerbewegung aus
einem Fingerabdruckbild und keine Konfiguration einer Zeigevorrichtung,
die durch das Verfahren realisiert wird, speziell vorgeschlagen
worden. Um ferner ein kleines tragbares Gerät wie beispielsweise ein Mobiltelefon
mit der Zeigevorrichtung zu versehen, muß die Größe der Sensorfläche zum
Detektieren eines Fingerabdrucks auf weniger als die Größe der Fingerspitze
verkleinert werden.
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Jedoch
sind noch kein Verfahren und keine Vorrichtung zum Detektieren der
Fingerbewegung auf der Sensorfläche
vorgeschlagen worden, die solch eine kleine Größe hat.
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Da
die Zeigevorrichtung die ganze Zeit über verwendet wird, muß jede Zeigevorrichtung
unter Verwendung des Fingerabdruckbildes eine hohe Zeigegenauigkeit
haben, und eine Rechenlast, die so klein wie möglich ist.
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Es
ist wünschenswert,
ein spezifisches Verfahren und eine spezifische Konfiguration einer
Vorrichtung zum Detektieren der Fingerbewegung aus einem Fingerabdruckbild
vorzusehen.
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WO
01/87159 offenbart ein Fingerbewegungsdetektionsverfahren mit: einem
Fingerabdruckdetektionsschritt zum Detektieren eines Fingerabdrucks
in einem Bereich, der kleiner als eine Fingerspitze ist, um ein erstes
Sensorbild und ein zweites Sensorbild zu erhalten; einem Mustergleichheitsprüfschritt
zum Extrahieren einer Vielzahl von kleinen Blöcken aus dem zweiten Sensorbild
als Block, der kleiner als der Fingerabdruckbereich ist, Heraussuchen
eines Bildbereichs, der ein Fingerabdruckmuster hat, das mit einem
Fingerabdruckmuster in jedem der kleinen Blöcke des zweiten Sensorbildes übereinstimmt,
aus dem ersten Sensorbild und Erhalten einer Vielzahl von Vektoren,
die eine Fingerbewegung angeben, auf der Basis einer Versetzung
der jeweiligen kleinen Blöcke
in dem zweiten Sensorbild von den jeweiligen Bildbereichen in dem
ersten Sensorbild, die den jeweiligen kleinen Blöcken entsprechen; und einem
Vektorbewertungsschritt zum Selektieren eines Vektors mit dem höchsten Gleichheitsgrad
von der Vielzahl von Vektoren als Vektor, der die Fingerbewegung
angibt, wenn ein Fingerabdruckbild in dem ersten Sensorbild und
ein Fingerabdruckbild in dem zweiten Sensor bild miteinander überlagert
werden, auf der Basis der jeweiligen Vektoren.
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Der
bestimmte Versetzungsvektor wird beispielsweise zum Steuern eines
Cursors auf einem Computer-Display verwendet. Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fingerbewegungsdetektionsverfahren
vorgesehen, mit: einem Fingerabdruckdetektionsschritt zum Detektieren
eines Fingerabdrucks in einem Bereich, der kleiner als eine Fingerspitze
ist, um ein erstes Sensorbild und ein zweites Sensorbild zu erhalten;
einem Mustergleichheitsprüfschritt
zum Extrahieren einer Vielzahl von kleinen Blöcken aus dem zweiten Sensorbild
als Block, der kleiner als der Fingerabdruckbereich ist, Heraussuchen
eines Bildbereichs, der ein Fingerabdruckmuster hat, das mit einem
Fingerabdruckmuster in jedem der kleinen Blöcke des zweiten Sensorbildes übereinstimmt,
aus dem ersten Sensorbild und Erhalten einer Vielzahl von Vektoren,
die eine Fingerbewegung angeben, auf der Basis einer Versetzung
der jeweiligen kleinen Blöcke
in dem zweiten Sensorbild von den jeweiligen Bildbereichen in dem
ersten Sensorbild, die den jeweiligen kleinen Blöcken entsprechen; und einem
Vektorbewertungsschritt zum Selektieren eines Vektors mit dem höchsten Gleichheitsgrad
von der Vielzahl von Vektoren als Vektor, der die Fingerbewegung
angibt, wenn ein Fingerabdruckbild in dem ersten Sensorbild und
ein Fingerabdruckbild in dem zweiten Sensorbild miteinander überlagert
werden, auf der Basis der jeweiligen Vektoren; gekennzeichnet durch
einen Vektorkorrekturschritt zum Korrigieren eines kombinierten
Vektors in einen Vektor, der die Fingerbewegung angibt, welcher
kombinierte Vektor erhalten wird, indem ein mittlerer Vektor zwischen
einem Vektor, der durch Multiplizieren eines Vektors, der bei dem Vektor bewertungsschritt
neu selektiert wurde, mit einem ersten Koeffizienten erhalten wurde,
und einem Vektor, der zuvor durch Multiplizieren mit dem ersten
Koeffizienten erhalten wurde, mit einem Vektor kombiniert wird,
der durch Multiplizieren eines zuvor kombinierten Vektors mit einem
zweiten Koeffizienten erhalten wurde.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fingerbewegungsdetektionsvorrichtung
vorgesehen, mit: einem Fingerabdrucksensor zum Detektieren eines
Fingerabdrucks in einem Bereich, der kleiner als eine Fingerspitze
ist, um ein erstes Sensorbild und ein zweites Sensorbild zu erhalten;
einer Mustergleichheitsprüfeinheit,
die angeordnet ist, um eine Vielzahl von kleinen Blöcken aus
dem zweiten Sensorbild als Block zu extrahieren, der kleiner als
der Fingerspitzenbereich ist, um einen Bildbereich mit einem Fingerabdruckmuster,
das mit einem Fingerabdruckmuster in jedem der kleinen Blöcke in dem
zweiten Sensorbild übereinstimmt,
aus dem ersten Sensorbild herauszusuchen und um eine Vielzahl von
Vektoren, die eine Fingerbewegung angeben, auf der Basis einer Versetzung
der jeweiligen kleinen Blöcke
in dem zweiten Sensorbild von den jeweiligen Bildbereichen in dem
ersten Sensorbild, die den jeweiligen kleinen Blöcken entsprechen, zu erhalten;
und einer Vektorbewertungseinheit, die angeordnet ist, um einen
Vektor mit dem höchsten
Gleichheitsgrad von den Vektoren als Vektor zu selektieren, der
die Fingerbewegung angibt, wenn ein Fingerabdruckbild in dem ersten
Sensorbild und ein Fingerabdruckbild in dem zweiten Sensorbildbereich
miteinander überlagert
werden, auf der Basis der jeweiligen Vektoren; gekennzeichnet durch
eine Vektorkorrektureinheit, die angeordnet ist, um einen kombinierten
Vektor in einen Vektor zu korrigieren, der die Fingerbewegung angibt,
welcher kombinierte Vektor erhalten wird, indem ein mittlerer Vektor
zwischen einem Vektor, der durch Multiplizieren eines Vektors, der
durch die Vektorbewertungseinheit neu selektiert wurde, mit einem
ersten Koeffizienten erhalten wurde, und einem Vektor, der zuvor
durch Multiplizieren mit dem ersten Koeffizienten erhalten wurde,
mit einem Vektor kombiniert wird, der durch Multiplizieren eines
zuvor kombinierten Vektors mit einem zweiten Koeffizienten erhalten
wurde.
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Somit
wird in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein Fingerabdruck in einem Bereich, der
kleiner als eine Fingerspitze ist, unter Verwendung eines Fingerabdrucksensors
delektiert, der einen Bereich hat, der kleiner als eine Fingerspitze
ist. Ein Fingerabdruckbereich, wo ein Fingerabdruckbild existiert, wird
in dem detektierten gegenwärtigen
Sensorbild spezifiziert, um dadurch eine baryzentrische Position
des Bereichs zu erhalten. Der Bereich nahe der baryzentrischen Position
wird in eine Vielzahl von kleinen Blöcken geteilt, die kleiner als
der Fingerabdruckbereich sind. Der Fingerabdruckbereich wird auch
in einem unmittelbar vorausgehenden Sensorbild spezifiziert, und
ein Bildbereich, der mit dem Fingerabdruckbild in dem kleinen Block übereinstimmt,
wird für
jeden der kleinen Blöcke
des gegenwärtigen
Sensorbildes aus dem Fingerabdruckbereich des unmittelbar vorausgehenden
Sensorbildes herausgesucht.
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In
dieser Ausführungsform
wird ein Vektorkandidat gemäß einer
Abweichung zwischen der Position des kleinen Blocks in dem gegenwärtigen Sensorbild
und der Position des Bildbereichs in dem unmittelbar vorausgehenden
Sensorbild, der dem kleinen Block entspricht, bestimmt. Ein Vektorkandidat
mit dem höchsten Gleichheitsgrad
zwischen dem Fingerabdruckbild in dem gegenwärtigen Sensorbild und dem Fingerabdruckbild
in dem unmittelbar vorausgehenden Sensorbild wird von den Vektorkandidaten
selektiert, die für
jeden kleinen Block erhalten werden, und als detektierter Vektor
bezeichnet. Eine Korrektur zum Ausschließen des Einflusses einer feinen
Fingerspitzenbewegung und einer Fehldetektion wird in bezug auf
den detektierten Vektor vorgenommen, um einen korrigierten Vektor
zu erhalten, um schließlich
die Bewegungssteuerung des Zeigers auszuführen.
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Nun
werden bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung lediglich
beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben,
in denen:-
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1 ein
Blockdiagramm ist, das die Konfiguration einer Fingerbewegungsdetektionsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung funktionell zeigt;
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2 ein
Flußdiagramm
ist, das die Prozedur des Fingerbewegungsdetektionsverfahrens gemäß der Ausführungsform
zeigt;
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3 ein
Diagramm zum Erläutern
eines Verfahrens zum Spezifizieren eines Fingerabdruckbereichs in
einem Sensorbild gemäß der Ausführungsform
ist;
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4 ein
Diagramm zum Erläutern
eines Verfahrens zum Erhalten einer baryzentrischen Position eines
Fingerabdruckbereichs in der Ausführungsform ist;
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5 ein
Diagramm zum Erläutern
eines Mustergleichheitsprüfverfahrens
in der Ausführungsform
ist;
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6 ein
Diagramm zum Erläutern
eines Vektorkandidatenbewertungsverfahrens in der Ausführungsform
ist; und
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7 ein
Diagramm zum Erläutern
eines Bewertungs- und Korrekturverfahrens eines detektierten Vektors
in der Ausführungsform
ist.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen wird unten eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingehend erläutert. 1 ist ein
Blockdiagramm, das die Konfiguration der Fingerbewegungsdetektionsvorrichtung
gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung funktionell zeigt. Diese Detektionsvorrichtung
umfaßt,
wie in 1 gezeigt, einen elektronischen Fingerabdrucksensor 1,
einen A/D-Konverter 2, zwei Selektoren 3 und 4,
einen Rahmenspeicher 5, einen Bewegungsdetektor 6,
eine Korrektursektion des detektierten Vektors 7 und einen
Fingerabdrucksensorcontroller 8, der den Zeitablauf der
Gesamtoperation steuert.
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Der
Fingerabdrucksensor 1 ist kleiner als eine Fingerspitze 9 und
detektiert einen Fingerabdruck in einem Bereich, der kleiner als
die Fingerspitze 9 ist. Der A/D-Konverter 2 konvertiert Sensorbilddaten,
die aus einem analogen Signal gebildet sind, das durch den Fingerabdrucksensor 1 erfaßt wird,
in Daten, die aus einem digitalen Signal gebildet sind. Der Rahmenspeicher 5 hat
drei Bänke,
wie zum Beispiel #0, #1 und #2, obwohl er nicht speziell darauf
begrenzt ist. von den drei Bänken
wird eine Bank zum Schreiben verwendet, und die anderen zwei Bänke werden
zur Bewegungsdetektion verwendet. Deshalb kann die später beschriebene
Bewegungsdetektionsverarbeitung ausgeführt werden, während die
Sensorbilddaten in den Rahmenspeicher 5 geschrieben werden.
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Der
erste Selektor 3 selektiert eine freie Bank von den drei
Bänken
in dem Rahmenspeicher 5, das heißt, eine Bank, die durch den
Bewegungsdetektor 6 nicht zur Bewegungsdetektionsverarbeitung
verwendet wird. Als Resultat werden die Sensorbilddaten, die von
dem A/D-Konverter 2 übertragen
werden, in die freie Bank geschrieben.
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Der
zweite Selektor 4 selektiert zwei Bänke, die durch den ersten Selektor 3 nicht
verwendet werden, das heißt,
er selektiert zwei Bänke,
in die gerade keine Sensorbilddaten geschrieben werden. Die Sensorbilddaten
sind in diesen zwei Bänken
bereits gespeichert worden. Der zweite Selektor 4 bezeichnet
neuere Sensorbilddaten, auf der Basis einer Zeitfolge, von den Sensorbilddaten,
die in den zwei Bänken
gespeichert sind, als gegenwärtige
Sensorbilddaten, bezeichnet ältere
Sensorbilddaten als frühere
Sensorbilddaten und führt diese
Daten dem Bewegungsdetektor 6 zu.
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Nachdem
Sensorbilddaten für
ein Bild, die von dem A/D-Konverter 2 zugeführt wurden,
erfaßt
worden sind und die Berechnung eines detektierten Vektors (der detektierte
Vektor wird später
beschrieben) durch den Bewegungsdetektor 6 beendet worden
ist, öffnet
der zweite Selektor 4 die Bank des Rahmenspeichers 5,
die als Speicherbereich des früheren
Sensorbildes verwendet wird.
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Die
Bank, die die gegenwärtigen
Sensorbilddaten speichert, wird als Bank zum Speichern der früheren Sensorbilddaten
zu der Zeit der nächsten
Bewegungsdetektionsverarbeitung selektiert. Die Bank, in die die Sensorbilddaten
gerade geschrieben werden, wird als Bank zum Speichern der gegenwärtigen Sensorbilddaten
neu selektiert. Die geöffnete
Bank wird zum Speichern der nächsten
Sensorbilddaten verwendet, die von dem A/D-Konverter 2 zugeführt werden.
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Der
Bewegungsdetektor 6 hat ferner eine Fingerabdruckbereichsbeurteilungssektion 61,
eine Mustergleichheitsprüf sektion 62 und
eine Vektorkandidatenbewertungssektion 63. Die Fingerabdruckbereichsbeurteilungssektion 61 beurteilt
einen Fingerabdruckbereich in dem gegenwärtigen Sensorbild unter Verwendung der
gegenwärtigen
Sensorbilddaten als Eingangsdaten und erhält eine baryzentrische Position
des beurteilten Fingerabdruckbereichs. Das Beurteilungsverfahren
des Fingerabdruckbereichs und ein Verfahren zum Bestimmen der baryzentrischen
Position werden später
beschrieben.
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Die
Mustergleichheitsprüfsektion 62 führt eine
Mustergleichheitsprüfung
zwischen dem gegenwärtigen
Fingerabdruckbild und dem früheren
Fingerabdruckbild aus, wobei sie die Daten für den Fingerabdruckbereich
und die baryzentrische Position des gegenwärtigen Sensorbildes, die von
der Fingerabdruckbereichsbeurteilungssektion 61 ausgegeben
wird, und die früheren
Sensorbilddaten als unmittelbar vorausgehendes Sensorbild verwendet,
und gibt eine Vielzahl von Vektorkandidaten aus. Das Mustergleichheitsprüfverfahren und
der Vektorkandidat werden später
beschrieben. In 1 bezeichnet Bezugszeichen 64 einen
Speicher, der die unmittelbar vorausgehenden Daten von dem gegenwärtigen Sensorbild
temporär
speichert.
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Die
Vektorkandidatenbewertungssektion 63 bewertet eine Vielzahl
von Vektorkandidaten auf der Basis der Daten für eine Vielzahl von Vektorkandidaten,
die von der Mustergleichheitsprüfsektion 62 ausgegeben werden,
und der Daten in bezug auf die gegenwärtigen und früheren Sensorbilder,
die der Mustergleichheitsprüfsektion 62 eingegeben
werden, und gibt den besten Vektorkandidaten als detektierten Vektor
aus. Das Bewertungsverfahren des Vektorkandidaten wird später beschrieben.
Die Korrektursektion des detektierten Vektors 7 korrigiert
Daten für
den detektierten Vektor, der von der Vektorkandidatenbewertungssektion 63 ausgegeben
wurde, und gibt die korrigierten Daten als korrigierten Vektor aus.
Das Korrekturverfahren des detektierten Vektors wird später beschrieben.
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2 ist
ein Flußdiagramm,
das die Prozedur des Fingerbewegungsdetektionsverfahrens gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Die gegenwärtigen Sensorbilddaten werden
erhalten, wie in 2 gezeigt, indem ein Fingerabdruck
in einem Bereich, der kleiner als eine Fingerspitze 9 ist,
durch den Fingerabdrucksensor 1 detektiert wird. Die Fingerabdruckbereichsbeurteilungssektion 61 spezifiziert
den Fingerabdruckbereich in dem gegenwärtigen Sensorbild und erhält die baryzentrische
Position des Fingerabdruckbereichs auf der Basis der erhaltenen
Sensorbilddaten (Schritt S21).
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Um
den Fingerabdruckbereich in dem Sensorbild zu spezifizieren, wird
das Sensorbild 101 in eine Vielzahl von Fingerabdruckbeurteilungsblöcken 102 geteilt,
wie in 3 gezeigt, und die Verteilung der Pixeldaten in
jedem Fingerabdruckbeurteilungsblock 102 wird untersucht,
um danach die Existenz eines Fingerabdruckbildes 201 zu
beurteilen. Nachdem alle Fingerabdruckbeurteilungsblöcke 102 beurteilt
worden sind, wird der Bereich, wo das Fingerabdruckbild 201 existiert,
als Fingerabdruckbereich bezeichnet.
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Um
die baryzentrische Position des Fingerabdruckbereichs zu erhalten,
indem ein Verteilungswert s(x, y) von Pixeldaten in jedem Fingerabdruckbeurteilungsblock 102 verwendet
wird, der durch Teilen des Sensorbildes 101 in Fingerabdruckbeurteilungsblöcke 102 zum
Beispiel in einer 6 × 4
Matrix erhalten wird, wie in 4 gezeigt,
obwohl diese nicht speziell darauf begrenzt ist, werden die folgenden
Gleichungen (1) und (2) berechnet.
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Bei
dem in der Figur gezeigten Beispiel bezeichnet x eine ganze Zahl
von 1 bis 6, und y bezeichnet eine ganze Zahl von 1 bis 4. Die baryzentrische
Position in der horizontalen Richtung (die horizontale baryzentrische
Position) wird aus der Gleichung (1) erhalten, und die baryzentrische
Position in der vertikalen Richtung (die vertikale baryzentrische
Position) wird aus der Gleichung (2) erhalten. Die horizontale Richtung
ist in dem in 4 gezeigten Sensorbild 101 die
längere
Richtung in der Quere, und die vertikale Richtung ist die kürzere Richtung
in der Länge.
Als Verteilungswert s(x, y) kann ein mittlerer Wert oder ein verteilter
Wert verwendet werden.
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Wenn
die baryzentrische Position des Fingerabdruckbereichs erhalten werden
soll, kann eine Schwelle mit dem Verteilungswert s(x, y) der Pixeldaten
so festgelegt werden, um die Gleichung (1) und die Gleichung (2)
nur für
einen Fingerabdruckbeurteilungsblock 102 zu berechnen,
dessen Verteilungswert s(x, y) die Schwelle überschreitet. Dadurch kann
die baryzentrische Position mit höherer Genauigkeit erhalten
werden. In diesem Fall kann der Verteilungswert s(x, y), der nicht
größer als
die Schwelle ist, auf Null festgelegt werden.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 2 extrahiert die Mustergleichheitsprüfsektion 62 im
Anschluß an Schritt
S21 eine Vielzahl von kleinen Blöcken
aus dem Fingerabdruckbereich in dem gegenwärtigen Sensorbild und führt eine
Mustergleichheitsprüfung
zwischen dem Fingerabdruckbild in dem kleinen Block und dem Fingerabdruckbild
in dem Fingerabdruckbereich in dem unmittelbar vorausgehenden Sensorbild
(in dem früheren
Sensorbild) für
jeden kleinen Block aus, um dadurch einen Vektorkandidaten für jeden
kleinen Block zu erhalten (Schritt S22).
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Der
Grund dafür,
daß die
Mustergleichheitsprüfung
in einem kleinen Block ausgeführt
wird, der einen Bereich hat, der kleiner als jener des Sensorbildes
ist, liegt darin, der Mustergleichheitsprüfsektion 62 zu ermöglichen,
selbst einer großen
Bewegung der Fingerspitze 9 zu folgen. Um die Mustergleichheitsprüfung auszuführen, wie
es zum Beispiel in 5 gezeigt ist, wird ein Bildbereich
mit einem Muster, das mit dem Fingerabdruckmuster in einem kleinen
Block 123 des Fingerabdruckbereichs 122 in dem
gegenwärtigen
Sensorbild 121 übereinstimmt,
durch Scannen aus dem Fingerabdruckbereich 112 in dem früheren Sensorbild 111 herausgesucht,
wie durch den Pfeil gezeigt.
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Ein
Vektorkandidat wird gemäß einer
Abweichung zwischen einer Position des Bildbereichs mit dem besten
Gleichheitsprüfresultat
bei dem Fingerabdruckbild in dem kleinen Block 123 des
gegenwärtigen
Sensorbildes 121 innerhalb des Fingerabdruckbereichs 112 in
dem früheren
Sensorbild 111 und einer Position des kleinen Blocks 123 in
dem gegenwärtigen
Sensorbild 121 erhalten. Bei dem in 5 gezeigten
Beispiel handelt es sich um eine Vielzahl der kleinen Blöcke 123 in
dem gegenwärtigen
Sensorbild 121, die zum Beispiel 3 beträgt. Da ein Vektorkandidat von
jedem kleinen Block 123 erhalten werden kann, können bei
dem in der Figur gezeigten Beispiel drei Vektorkandidaten erhalten
werden. Hier ist der Bereich, in dem die Mustergleichheitsprüfung auszuführen ist,
auf den Fingerabdruckbereich 112 in dem früheren Sensorbild 111 begrenzt. Denn
die Berechnungsmenge bei der Mustergleichheitsprüfung wird so klein wie möglich gehalten,
um die Zeit zu verringern, die für
die Berechnungsverarbeitung benötigt
wird, um der Bewegung der Fingerspitze 9 so weit wie möglich folgen
zu können.
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Bei
dem in 5 gezeigten Beispiel sind drei kleine Blöcke 123 in
dem gegenwärtigen
Sensorbild 121 nahe dem Schwerpunkt des Fingerabdruckbereichs 122 in
dem gegenwärtigen
Sensorbild 121 definiert. Denn in dem Fingerabdruck sind
Furchen vorhanden, und ein Abschnitt, wo das Fingerabdruckbild auf
Grund der Furchen nicht erfaßt
werden kann, kann existieren, und daher wird die Berechnungsmenge
weiter verringert, indem solch ein Abschnitt gemieden wird.
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Auf
diese Weise kann, wenn die kleinen Blöcke 123 in dem gegenwärtigen Sensorbild 121 nahe
dem Schwerpunkt definiert werden, der baryzentrischen Position eine
Versetzung entsprechend der vorherigen Bewegung der Fingerspitze 9 verliehen
werden, das heißt,
um den Bereich zu vergrößern, in
dem sich die Fingerspitze 9 bewegt, um der Bewegung der
Fingerspitze 9 so weit wie möglich folgen zu können. Bei
dem in 5 gezeigten Beispiel wird, da die Sensorfläche in der
Querrichtung (horizontale Richtung) länger ist, nur die horizontale
baryzentrische Position erhalten, und die vertikale baryzentrische
Position wird nicht berücksichtigt.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 2 bewertet die Vektorkandidatenbewertungssektion 63 im
Anschluß an
Schritt S22 den Gleichheitsgrad zwischen dem Fingerabdruckbereich
in dem gegenwärtigen
Sensorbild und dem Fingerabdruckbereich in dem früheren Sensorbild
auf der Basis der jeweiligen Vektorkandidaten. Der Vektorkandidat
mit dem besten Bewertungsresultat wird als detektierter Vektor spezifiziert
(Schritt S23).
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Beim
Bewerten des Vektorkandidaten wird, wie in 6 gezeigt,
ein Referenzpunkt des gegenwärtigen
Sensorbildes 121 (zum Beispiel die obere linke Ecke) von
einem Referenzpunkt des früheren
Sensorbildes 111 (zum Beispiel der oberen linken Ecke)
um den Abschnitt des Vektorkandidaten 131 versetzt, und
zwar für jeden
der Vektorkandidaten, die bei Schritt S22 erhalten wurden. Dadurch
wird der Fingerabdruckbereich 122 in dem gegenwärtigen Sensorbild 121 dem
Fingerabdruckbereich 112 in dem früheren Sensorbild 111 überlagert,
und der Gleichheitsgrad zwischen den Fingerabdruckbildern in beiden
Fingerabdruckbereichen 112 und 122 wird bewertet.
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Da
drei kleine Blöcke
in 5 vorhanden sind, gibt es auch drei Vektorkandidaten,
und der Gleichheitsgrad wird für
jeden Vektorkandidaten 131 bewertet. Ein Vektorkandidat 131 mit
dem besten Gleichheitsgrad wird als detektierter Vektor bezeichnet.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 2 führt die Korrektursektion des
detektierten Vektors 7 im Anschluß an Schritt S23 eine Bewertung
und Korrektur des detektierten Vektors aus (Schritt S24), um schließlich einen
korrigierten Vektor zum Ausführen
der Bewegungssteuerung des auf einem Bild schirm angezeigten Zeigers
zu erhalten. Der Grund dafür,
daß der
detektierte Vektor bewertet und korrigiert wird, liegt darin, daß eine feine
Bewegung einer Fingerspitze detektiert werden soll und verhindert
werden soll, daß der
Zeiger auf Grund einer Fehldetektion in eine Richtung bewegt wird,
die von dem Bediener nicht gewollt wird. Die Bewegungssteuerung
des Zeigers wird auf der Basis des bei Schritt S24 erhaltenen korrigierten
Vektors ausgeführt.
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Wenn
der detektierte Vektor bewertet und korrigiert wird, wird eine Richtungsbeurteilung
bezüglich
eines mittleren Vektors ausgeführt,
der durch das Ermitteln des Durchschnitts von n detektierten Vektoren
in der Vergangenheit erhalten wird, wie in 7 gezeigt,
und der detektierte Vektor, der diesmal bei Schritt S23 erhalten
wurde, wird mit einem ersten Koeffizienten k (0 < k ≤ 1)
entsprechend der beurteilten Richtung multipliziert.
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Der
mittlere Vektor steht für
einen Vektor, der erhalten wird, indem n Vektoren kombiniert werden,
die durch Multiplizieren des mittleren Vektors, der durch das Ermitteln
des Durchschnitts von n detektierten Vektoren in der Vergangenheit
erhalten wurde, mit dem Koeffizienten k entsprechend der Richtung,
für jeden
der n detektierten Vektoren in der Vergangenheit, wie bei dem diesmal
detektierten Vektor, erhalten wurden, und der kombinierte Vektor
durch n geteilt wird. Der Wert n wird durch das Gleichgewicht zwischen
der Berechnungsmenge und der Betriebsfähigkeit zur Detektion der Fingerspitzenbewegung
bestimmt.
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Die
Bewertung und Korrektur des detektierten Vektors wird unter Berücksichtigung
der Richtung ausgeführt,
wie oben beschrieben. Denn der Einfluß der Fehldetektion bei der
Bewegungsdetektion wird reduziert, indem ein Wert von k auf der
Basis von solch einer Beurteilung erhöht wird, daß die Möglichkeit der Fehldetektion
gering sein kann, falls die Richtung des detektierten Vektors diesmal
dieselbe wie die Richtung des mittleren Vektors ist oder dieser
nahekommt, und indem der Wert von k auf der Basis von solch einer
Beurteilung verringert wird, daß die
Möglichkeit
der Fehldetektion groß sein
kann, falls die Richtung des detektierten Vektors diesmal die entgegengesetzte
Richtung des mittleren Vektors ist oder der entgegengesetzten Richtung
nahekommt. Die Richtungsbeurteilung wird durch eine übliche Berechnung
zum Bestimmen eines Winkels zwischen zwei Vektoren ausgeführt.
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Beim
Erhalten des korrigierten Vektors wird, wie in 7 gezeigt,
der mittlere Vektor, der ein Durchschnitt von n detektierten Vektoren
ist, die unter Berücksichtigung
der Richtung erhalten wurden, mit einem Vektor kombiniert, der durch
Multiplizieren des korrigierten Vektors, der beim letzten Mal auf
der Basis des mittleren Vektors vom letzten Mal erhalten wurde,
mit einem zweiten Koeffizienten r (0 ≤ r < 1) erhalten wurde, und der kombinierte
Vektor wird als endgültiger
korrigierter Vektor bezeichnet. Der Grund dafür, daß der mittlere Vektor zum Erhalten
des korrigierten Vektors verwendet wird, liegt darin, daß feine
Abweichungen in dem detektierten Vektor unterdrückt werden, indem der Einfluß des früheren detektierten
Vektors zu dem diesmal detektierten Vektor addiert wird. Der zweite
Koeffizient r wird multipliziert, um der Bewegung des Zeigers, dessen Bewegung
auf der Basis des korrigierten Vektors gesteuert wird, eine Trägheit zu
verleihen, damit die Bewegung des Zeigers sanfter wird. Deshalb
wird der Wert von r angemessen selektiert, so daß sich der Zeiger sanft bewegt.
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Bezugszeichen 301 in 7 bezeichnet
eine Berechnungsverarbeitung zum Multiplizieren des detektierten
Vektors mit dem ersten Koeffizienten k. Bezugszeichen 302 bis 304 bezeichnen
n Vektoren, die durch Multiplizieren des detektierten Vektors mit
dem ersten Koeffizienten k erhalten wurden. Bezugszeichen 305 bezeichnet
die Verarbeitung zum Kombinieren der n Vektoren 302 bis 304,
die durch Multiplizieren des detektierten Vektors mit dem ersten
Koeffizienten k erhalten wurden. Bezugszeichen 306 bezeichnet
die Verarbeitung zum Bestimmen eines mittleren Vektors von dem kombinierten
Vektor, der bei der Kombinationsverarbeitung 305 erhalten
wurde. Bezugszeichen 307 bezeichnet die Verarbeitung zum
Beurteilen der Richtung des detektierten Vektors bezüglich des
mittleren Vektors. Bezugszeichen 308 bezeichnet einen korrigierten
Vektor vom letzten Mal. Bezugszeichen 309 bezeichnet die
Berechnungsverarbeitung zum Multiplizieren des vorherigen korrigierten
Vektors mit dem zweiten Koeffizienten r. Bezugszeichen 310 bezeichnet
die Verarbeitung zum Kombinieren des mittleren Vektors mit einem
Vektor, der durch Multiplizieren des vorherigen korrigierten Vektors 308 mit
dem zweiten Koeffizienten r erhalten wurde.
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Gemäß der Ausführungsform
wird ein Fingerabdruck in einem Bereich detektiert, der kleiner
als die Fingerspitze 9 ist. Die Fingerabdruckbereiche 122 und 112 werden
jeweilig in dem gegenwärtigen
Sensorbild 121 und dem früheren Sensorbild 111 spezifiziert,
und ein Bereich, in dem die Fingerabdruckbereiche miteinander übereinstimmen,
wird in den jeweiligen Fingerabdruckbereichen 122 und 112 erhalten.
Ein Vektor, der die Bewegung einer Fingerspitze darstellt, wird
auf der Basis der Versetzung des Bereichs erhalten, wo dessen Fingerabdruckbilder
miteinander übereinstimmen.
Als Resultat ist es möglich,
die Bewegung der Fingerspitze 9 aus dem Fingerabdruckbild
zu detektieren. Die Zeigefunktion kann gemäß der Absicht des Bedieners
unter Verwendung des Fingerabdrucksensors 1, der kleiner
als die Fingerspitze ist, realisiert werden, indem die Bewegung
des Zeigers auf der Basis des Vektors gesteuert wird, der die Bewegung
der Fingerspitze darstellt.
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Deshalb
kann die Zeigefunktion zu einem Authentifizierungssystem unter Verwendung
eines Fingerabdruckbildes hinzugefügt werden. Da der Fingerabdrucksensor 1 kleiner
als die Fingerspitze 9 ist, kann die Zeigefunktion oder
ein Fingerabdruck-Authentifizierungssystem mit der Zeigefunktion
zu einem kleinen tragbaren Gerät
wie beispielsweise einem Mobiltelefon hinzugefügt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform begrenzt und kann
auf verschiedene Weise verändert
werden. Zum Beispiel können
das Spezifizierungsverfahren des Fingerabdruckbereichs, das Verfahren
zum Bestimmen der baryzentrischen Position des Fingerabdruckbereichs,
das Mustergleichheitsprüfverfahren
und das Bewertungs- und Korrekturverfahren des detektierten Vektors
nach Bedarf verändert
werden. Ferner kann die vorliegende Erfindung durch Software oder
durch Hardware realisiert werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Fingerabdruck in einem Bereich detektiert, der
kleiner als eine Fingerspitze ist. Die Fingerabdruckbereiche werden
jeweilig in dem gegenwärtigen
Sensorbild und dem früheren
Sensorbild spezifiziert, und ein Bereich, in dem die Fingerabdruckbereiche
miteinander übereinstimmen,
wird in den jeweiligen Fingerabdruckbereichen erhalten. Ein Vektor,
der die Bewegung einer Fingerspitze darstellt, wird auf der Basis
einer Versetzung der Bereiche erhalten, wo deren Fingerabdruckbilder
miteinander übereinstimmen.
Als Resultat kann die Bewegung der Fingerspitze aus dem Fingerabdruckbild
detektiert werden. Deshalb kommt es zu dem Effekt, daß die Zeigefunktion
gemäß der Absicht
des Bedieners unter Verwendung des Fingerabdrucksensors realisiert
werden kann, der kleiner als die Fingerspitze ist, indem die Bewegung
des Zeigers auf der Basis des Vektors gesteuert wird, der die Bewegung
der Fingerspitze darstellt.
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Obwohl
die Erfindung zwecks einer vollständigen und klaren Offenbarung
anhand einer spezifischen Ausführungsform
beschrieben worden ist, sollen die beigefügten Ansprüche keine Einschränkung darstellen, sondern
als Verkörperung
aller Abwandlungen und alternativen Konstruktionen aufgefaßt werden,
auf die ein Fachmann kommen kann und die im großen und ganzen in die hierin
dargelegte Grundlehre fallen.
