-
Die Erfindung betrifft ein elektronisches
Fingerabdruck-Bilderfassungssystem
und insbesondere ein Verfahren zur Schmierverminderung in einem
erfassten abgerollten Fingerabdruckbild.
-
Das herkömmliche Verfahren zum Erhalten
von einem Fingerabdruckbild besteht darin, zuerst Tinte auf den
Finger einer Person aufzubringen und anschließend das Fingerabdruckmuster
aus Erhebungen und Vertiefungen auf ein Blatt Papier zu übertragen,
indem der Finger auf das Blatt Papier gedrückt wird. Das Fingerabdruckmuster
der Erhebungen wird auf das Papier übertragen, während dies
bei den Vertiefungen nicht der Fall ist. Um ein abgerolltes Fingerabdruckbild
zu erhalten, wird eine Seite von dem mit Tinte versehenen Finger
auf einem bestimmten Gebiet von dem Blatt Papier angeordnet, und
dann wird der Finger auf dem Blatt Papier zu seiner anderen Seite
abgerollt.
-
Opto-elektronische Systeme können ein
abgerolltes Fingerabdruckbild ohne die Verwendung von Tinte erfassen.
Normalerweise wird eine Reihe von optischen Bildern von einem abgerollten
Finger auf einer Bilderzeugungsfläche von einer Bilderzeugungsvorrichtung
erzeugt und in digitale Daten umgewandelt. Eine Vielzahl von Verfahren
kann verwendet werden, um ein abgerolltes Fingerabdruckbild aus
den digitalen Daten zu erzeugen, die eine Reihe von Bildern darstellen.
Ein Verfahren ist in dem US-Patent Nr. 4,933,976 offenbart. Gemäß diesem
Verfahren werden die erzeugten Bilder sequentiell in Form von digitalen
Arrays aus Bilddaten gespeichert. Aktive Gebiete der Arrays, die
Fingerabdruckmerkmale darstellen, werden als eine mathematische
Funktion der gespeicherte Bilddaten identifiziert. Wenn zwei benachbarte,
zweidimensionale aktive Gebiete eine ausreichende Überlappung
haben, dann werden sie gemäß einer
mathematischen Funktion von Daten in dem Überlappungsbereich zusammengefügt, um ein
zusammengesetztes Array zu bilden, das für das abgerollte Fingerabdruckbild
charakteristisch ist. Die mathematische Funktion in dem Schritt
des Erzeugens des zusammengesetzten Arrays ist ein Durchschnitt,
ein Vergleich oder ein Durchschnitt und ein Vergleich von überlappenden
Daten in benachbarten aktiven Gebieten.
-
Ein anderes Verfahren wird in dem
Modell TP-600-System verwendet, hergestellt von Identix, Inc., Sunnyvale,
Kalifornien. Die TP-600 weist ein optisches System mit einer großen Ladungsspeicherbaustein-Bilderzeugungsvorrichtung
(CCD) auf, die die gesamte Bilderzeugungsfläche von einer optischen Platte
einnimmt. Die CCD-Ausgabe ist ein analoges Signal, das für helle
und dunkle Muster auf der Bilderzeugungsfläche charakteristisch ist. Wenn
ein Finger auf der Platte angeordnet wird, dann hat das analoge
Signal niedrigere Werte (dunkler) für Fingerabdruck-Erhebungsinformationen
und höheren
Werte (heller) für
Fingerabdruck-Vertiefungsinformationen, also ähnlich dem, was stattfindet,
wenn Tinte für
den Fingerabdruck verwendet wird. Das analoge Signal wird einem
Analog/Digital-Wandler (A/D) zugeführt, dessen Ausgabe digitale
Bilddaten sind, die verwendet werden, um den Inhalt von einem Array
in einem Bildspeicher mit Hilfe einer Minimum-Funktion zu aktualisieren.
Jedes Element in dem Array hat anfänglich einen Wert, der die
Lichtintensität darstellt,
die an einer entsprechenden Stelle auf der Platte aufgenommen wird.
Wenn der Finger über
die Bilderzeugungsfläche
der Platte gerollt wird, dann werden die Daten im Bildspeicher entwickelt
und aktualisiert.
-
Die Mininum-Funktion arbeitet durch
Konservieren von Pixelwerten im Bildspeicher, die kleiner sind als die
entsprechenden werte der eingehenden Bilddaten. Wenn der Wert der
aktuellen Bilddaten kleiner ist als der entsprechende Pixelwert
in dem Bildspeicher, dann ersetzt der kleinere Bilddatenwert den
höheren
Wert in dem Array. Für
jede Stelle, wo eine Fingererhebung mit der Bilderzeugungsfläche Kontakt
hat, wird folglich ein kleinerer Pixelwert (dunkler) in dem Bildspeicher
konserviert. Die Inhalte des Bildspeichers werden an eine Peripherie-Vorrichtung
ausgegeben, um ein erfasstes abgerolltes Fingerabdruckbild zu speichern
und um das entwickelte abgerollte Fingerabdruckbild in Echtzeit
anzuzeigen.
-
Obwohl durch die Anwendung des Minimum-Funktion-Verfahrens
zum Erhalten von einem abgerollten Druck durch Speichern der dunkelsten
Intensitätswerte
ein Druck mit guter Qualität
erzeugt wird, und zwar frei von erkennbaren Artefakten, und es bezüglich der
Geschwindigkeit unempfindlich ist, mit der der Finger abgerollt
wird, haben einige Gebiete des Drucks eine verschmierte Charakteristik,
wodurch die Differenzierung zwischen Erhebungen und Vertiefungen
vermindert wird. Dieser Effekt findet dann statt, wenn der Finger
auf der Bilderzeugungsfläche
verrutscht, während
er noch Kontakt hat. Das Verschmieren entsteht oft an der Spitze des
Fingers und an der Kante von dem Kontaktgebiet. Durch die Verwendung
von klebrigen. Beschichtungen auf der Kontaktfläche wird das gesamte Verrutschen
vermindert, aber die runde Geometrie des Fingers macht ein Verschmieren
an der Spitze zu einem fortwährenden
Problem. Obwohl Verschmieren bei Tintedrucken gefunden wird, wie
es auch bei dem opto-elektronischen System erhalten wird, ist es
für die
opto-elektronischen Systeme vorteilhaft, die Deutlichkeit des Bildes
in den Gebieten zu verbessern, in denen ein Verrutschen stattfindet.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die Erfindung stellt ein Verfahren
zur Schmierverminderung in einem abgerollten Fingerabdruckbild zur
Verfügung,
das durch ein abgerolltes Bildarray dargestellt ist. Das Verfahren
umfasst die Schritte des Erzeugens einer Reihe von Teilbildern von
einem optischen Bildsignal, wobei das optische Bildsignal Daten
enthält,
die charakteristisch für
Lichtintensitäten
von zugehörigen
Positionen von einem optischen Bild sind, wobei das optische Bild
ein Fingerabdruckbild von einem Finger enthält, der auf einer Fläche abgerollt
ist. Das Verfahren umfasst außerdem
das Bestimmen, für
jedes Teilbild von dem optischen Bildsignal, einer starren Spalte, die
eine Linie darstellt, die sich zwi schen einer führenden und einer nachlaufenden
Kante von dem Fingerabdruckbild befindet und quer zu einer Abrollrichtung
des Fingers verläuft.
Das Verfahren umfasst außerdem
das sequentielle Aktualisieren eines Zwischenarrays, das eine Akkumulation
der Teilbilder des optischen Bildsignals ist und für ein Zwischenbild
von einem abgerollten Fingerabdruck charakteristisch ist. Eine gegenwärtige Aktualisierung
des Zwischenarrays erfolgt, indem Pixelwerte des Zwischenarrays
um einen Bereich der Differenz zwischen den zugehörigen Datenwerten
von einem gegenwärtigen
Teilbild des optischen Bildsignals und den Pixelwerten von einem
Zwischenarray nur dann reduziert werden, wenn die zugehörigen Datenwerte
von dem gegenwärtigen
Teilbild des optischen Bildsignals kleiner sind (charakteristisch
für dunklere
Merkmale) als die Pixelwerte von dem Zwischenarray. Das abgerollte
Bildarray wird durch Übertragen
von Bereichen des Zwischenarrays zu dem abgerollten Bildarray erzeugt,
und zwar zusammen mit der Bewegung von dem Fingerbild in ein optisches
Eingangssignal.
-
Während
jedes Aktualisierungszyklus wird eine neue starre Spalte in einer
Position in der Nähe
von einem Mittelpunkt von einem Fingerkontaktgebiet bestimmt, das
wiederum aus der führenden
und der nachlaufenden Kante des Fingerabdruckbildes bestimmt wird,
das mit einem aktuellen Teilbild des optischen Bildsignals in Beziehung
steht. Das abgerollte Bildarray kann mit einem nachlaufenden Bereich
von einem aktuellen Zwischenarray initialisiert werden, wobei der
nachlaufende Bereich Zwischenarraydaten hinter einer aktuellen starren
Spalte in einer Richtung des Fingerabrollens sind. Jedesmal dann,
wenn eine neue starre Spalte durch einen Prozessor in dem System
bestimmt wird, werden aktuelle Zwischenarraydaten zwischen der aktuellen
starren Spalte und der vorhergehenden starren Spalte zu dem abgerollten
Fingerabdruckbildarray übertragen.
Alternativ werden aktuelle Zwischenarraydaten zwischen der vorhergehenden
starren Spalte und Daten, die für
die führende
Kante von dem abgerollten Fingerabdruckbild in dem Zwischenbild
charakteristisch sind, zu dem abgerollten Fingerabdruckbildarray
jedesmal dann übertragen, wenn
eine neue starre Spalte bestimmt wird. In beiden Fällen wird
der nachlaufende Bereich des Zwischenarrays hinter der vorhergehenden starren
Spalte nicht verwendet, um das abgerollte Bildarray zu aktualisieren.
Daher werden die Daten in dem abgerollten Bildarray hinter einer
starren. Spalte eingefroren, die sich in Richtung des Abrollens
des Fingers bewegt, und ein Verschmieren von dem abgerollten Fingerabdruckbild
infolge von Fingerbewegung hinter dieser Spalte wird vermieden.
-
Zusätzlich zur Vermeidung von Verschmierungen
in dem abgerollten Fingerabdruckbild hinter der starren Spalte bietet
die Erfindung die Vorteile, die durch Minimum-Funktion beim Zusammenführen einer
Reihe von Teilbildern der Bilddatensignale erreicht werden.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
Die beiliegenden Zeichnungen, die
eingefügt
sind und Teil der Beschreibung bilden, zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung und dienen zusammen mit der allgemeinen vorstehenden
Beschreibung und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der
Ausführungsbeispiele
zur Erläuterung
der Prinzipien der Erfindung.
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht von einer Bilderfassungsvorrichtung.
-
2 ist
eine schematische Darstellung von einem optischen Bilderfassungssystem
für abgerollte
Fingerabdrücke
gemäß Stand
der Technik von der in 1 gezeigten
Bilderfassungsvorrichtung.
-
3 ist
ein Funktionsblockdiagramm von der Bilderfassungsvorrichtung aus 1.
-
4 ist
ein Funktionsblockdiagramm von einem Bereich der Bilderfassungsvorrichtung
aus 1.
-
5A–E zeigen eine Reihe von optischen
Bildern von einem Finger, der auf einer Platte abgerollt wird.
-
6A–6E zeigen eine Reihe von
Bildern, die in dem in 3 gezeigten
Bildspeicher durch ein Zwischendatenarray dargestellt sind. Die
Bilder entsprechen zeitweise den jeweils in 5A–5E dargestellten Bildern.
-
7A–7E zeigen eine Reihe von
Bildern, die in dem Ausgabe-DRAM durch ein abgerolltes Fingerabdruckbildarray
dargestellt sind. Die Bilder entsprechend zeitweise den jeweils
in 6A–6E dargestellten Bildern.
-
8A–8E zeigen eine Reihe von
Bildern, die in dem Anzeige-VRAM durch ein abgerolltes Fingerabdruckbildarray
dargestellt sind. Die Bilder entsprechend zeitweise den jeweils
in 6A–6E gezeigten Bildern.
-
Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
-
Ein Verfahren zur Schmierverminderung
zum Vermindern der Effekte von Verschmierungen in abgerollten Fingerabdruckbildern
ist vorgesehen. Unter Bezugnahme auf 1 kann
das Schmierverminderungsverfahren in den Betrieb von einer Fingerabdruckerfassungsvorrichtung 10 des
Modells TP-600 eingebunden werden, das von Identix, Inc. hergestellt
wird, dem Rechtsnachfolger des Gegenstandes dieser Anmeldung.
-
Die TP-600 enthält separate Bilderzeigungssystem,
um ein abgerolltes Fingerabdruckbild zu erhalten und um ein ebenes
oder flaches Bild zu erhalten. Das gesamte Fingerabdruckbilderzeugungssystem 12 erzeugt
ein analoges Signal, das das Bild von einem oder von mehreren Fingern
darstellt, die auf eine ebene Druckplatte 14 gedrückt werden,
und ein Abroll-Fingerabdruckbilderzeugungssystem 16 erzeugt
ein analoges Signal, das das Bild von einem Finger 18 darstellt,
der über
eine Abroll-Druckplatte 20 gerollt
wird. Es wird nun ebenfalls auf 2 Bezug
genommen, wobei jedes Bilderzeugungssystem eine Lichtquelle 22,
eine Optik 24 und eine große CCD-Bilderzeugungsvorrichtung 26 aufweist,
die das gesamte Bild von der Plattenfläche aufnimmt. In dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel
ist die CCD-Bilderzeugungsvorrichtung 26 für das abgerollte
Fingerabdruckbild ein CCD-Bilderzeugungsarray des Modells TC217,
das bei Texas Instruments, Inc. in Dallas, Texas, verfügbar ist.
Obwohl in 2 nur ein
Spiegel gezeigt ist, kann die Optik 24 tatsächlich eine
Kombination von Prismen, Spiegeln und Linsen beinhalten, die ausgewählt und
angeordnet sind, um das Bild von der Plattenfläche zu der CCD-Bilderzeugungsvorrichtung 26 zu übertragen.
Die gesamte Druckplatte 14 ist breiter als die Abroll-Druckplatte 20,
um vier Finger statt einem Finger auf ihrer Fläche aufnehmen zu können, und
ihre Optik 24 ist anders angeordnet, um die größere Bilderzeugungsfläche aufzunehmen.
Der Zweck von jedem System besteht darin, ein Fingerabdruckbild
an der Oberfläche
von einer CCD-Bilderzeugungsvorrichtung darzustellen, wenn ein Finger
auf der Bilderzeugungsfläche
der Platte angeordnet ist.
-
Es wird nun auf 3 Bezug genommen, in der die Ausgabe
von der CCD-Bilderzeugungsvorrichtung 26 ein analoges Signal 32 ist,
das einem Bilderfassungssystem 28 zugeführt wird. Durch die verwendete
Beleuchtung und Bilderzeugung sowie die CCD-Ausgabe-Konvention wird ein
Bildsignal dargestellt, das kleinere Werte (dunkler) für Erhebungsinformationen
und größere Werte
(heller) für
Vertiefungsinformationen hat.
-
Ein Prozessor 30 wird verwendet,
um den Transport von Daten zwischen und durch jedes Funktionselement
des Systems zu verwalten und um andere "organisatorische" Funktionen durchzuführen, wie zum Beispiel Schreiben
von Text auf einem Bildanzeigemonitor 60 in dem Bildanzeige-
und Ausgabesystem 34. wie nachfolgend in größerem Detail
beschrieben wird, kann der Prozessor 30 ebenfalls aktiv
die Verarbeitung von Bilddaten verwalten, wenn der Finger auf der
Plattenfläche
abgerollt wird, um ein abgerolltes Fingerabdruckbild zu bilden.
Für das
beschriebene Ausführungsbeispiel
wird ein Grafikprozessor verwendet, hergestellt von Texas Instruments,
Inc., Teil Nr. TMS34020. Dieser spezielle Prozessor unterstützt spezielle
Funktionen zur Verarbeitung von zweidimensionalen Arrays in einem
Speicher. Eine Kopie des Quellkodes in der Sprache C zur Steuerung
der TP-600 befindet sich in der Mikrofile-Anlage.
-
Es wird nun auch auf 4 Bezug genommen, wobei das analoge Signal 32 von
der CCD-Bilderzeugungsvorrichtung 26 des Bilderzeugungssystems 16 einem
Analog/Digital-Wandler 36 (A/D) zugeführt wird, der Teil eines Bilderfassungssystems 28 ist.
Da die Beleuchtung des Fingerabdrucks in dem Scanner nicht gleichmäßig ist,
werden die Datenwerte von dem digaten A/D-Ausgabedaten 35 durch
eine Ausgleichsverweistabelle 38 (Equ LUT) individuell
skaliert, und zwar gemäß der Tabellenwerte,
die in dem Ausgleichsspeicher (Equ DRAM) 40 gespeichert
sind. Die gespeicherten Referenzwerte entsprechen einem Bild von
der Oberfläche
einer leeren Platte 20 und werden geglättet, um Rauschen und Oberflächenverschmutzungen
zu eliminieren.
-
Die Ausgabe von dem Equ LUT 38 ist
ein optisches Bildsignal 42 in der Form eines digitalen
Datenstroms, der in Teilbilder gruppiert werden kann. Die Daten
haben Werte, die für
die Lichtintensität
der zugehörigen
Positionen der Bilderzeugungsfläche
der Platte 20 charakteristisch sind. Jedes Teilbild entspricht
einem Bild von der Platte zu einem anderen Zeitpunkt. Die Datenwerte
werden etwa 15 Mal pro Sekunde aktualisiert. Daher werden etwa 25–35 Teilbilder
aus optischen Bildsignalen 42 während der Zeit erzeugt, die
es dauert, um den Finger 18 auf der Oberfläche der
Platte 20 abzurollen.
-
Das optische Bildsignal 42 wird
verwendet, um den Inhalt eines Bildspeichers 44 zu aktualisieren,
der ein 968 × 968 Pixelzwischendatenarray
speichert, und zwar mit Hilfe eines funktionalen Elements, das als
eine "Minimum-Funktion"-Verweistabelle (Min
LUT) 48 bezeichnet ist. Die Größe des Arrays ist ausreichend,
um ein Bild mit einer Auflösung
von 600 Punkten pro Zoll zu erzeugen. Die Eingaben zu Min LUT 48 sind
die A/D-Wandler-Ausgabe 35, die durch Equ LUT 38 modifiziert
ist, welche das aktuelle optische Bildsignal 42 ist, und
die entsprechenden alten Zwischendatenarray-Pixelwerten, die aktualisiert
werden müssen.
Der "späteste Wert" wird durch das aktuelle
Teilbild des optischen Bildsignals 42 eingegeben, und der "alte Wert" wird von dem aktuellen
Zwischendatenarray eingegeben, das gerade erst durch das vorhergehende
Teilbild des optischen Bildsignals 42 aktualisiert wurde.
-
In der einfachsten Implementierung
berechnet Min LUT 48 Fn
i,j, den neuen Pixelwert 49 des
Zwischendatenarrays in Reihe i und Spalte j, als ein Minimum, Fn
i,j = min(In
i,j, Fn–
1
i,j) , wobei In der Eingangsdatenwert von dem n-ten Teilbild
von dem Equ LUT 38 und Fn–1
i,j die Rückmeldung 46 von
dem Bildspeicher 44 von dem vorhergehenden Teilbild ist.
Das Ausgabesignal 49 von Min LUT 48, für jedes
Pixel des Zwischendatenarrays, ist der kleinere Wert von seinen
zwei Eingängen,
wie dessen Name vermuten lässt.
Für jedes
Datum, das von dem A/D-Wandler 36 ausgegeben wird (durch
das Equ LUT 38 modifiziert, um ein optische Bildsignal 42 zu erzeugen),
wird das entsprechende Pixel des Zwischendatenarrays in dem Bildspeicher 44 aktualisiert.
-
Es ist nicht erforderlich, die digitalen
Daten 35, die von dem A/D-Wandler 36 ausgegeben
werden, und das optische Bildsignal 42 von dem Equ LUT 38 zu
speichern, da die Arrays vorher vom Min LUT 48 verarbeitet werden.
Die Werte der ausgegebenen Daten 49 von dem Min LUT 48,
die verwendet werden, um das Zwischendatenarray zu aktualisieren,
hängen
lediglich von den entsprechenden Datenwerten des optischen Bildsignals 42 und
von den alten zugehörigen
Pixelwerten 46 des Zwischendatenarrays ab. Für jede Position,
wo eine Fingererhebung mit der Bilderzeugungsfläche der Platte 20 Kontakt
hat, wird ein kleinerer Pixelwert (dunkler) erhalten. Das Ergebnis
dieser Technik besteht darin, dass dann, wenn der Finger 18 auf
der Bilderzeugungsfläche
der Platte 20 gerollt wird, ein abgerolltes Zwischenfingerabdruckbild
in dem Bildspeicher 44 erzeugt wird. Es wurde herausgefunden,
dass durch diesen Prozess Artefakte, wie zum Beispiel Fingerabdruckmerkmale
oder Diskontinuitäten,
die nicht Teil des wahren Fingerabdrucks sind, eliminiert werden.
-
Wenn eine Erfassung von einem abgerollten
Fingerabdruckbild durchgeführt
wird, dann muss ein Zwischendatenarray in dem Bildspeicher initialisiert
werden, da eine Rückführung vorhanden
ist. Ein weg, den Bildspeicher 44 zu initialisieren, besteht
darin, alle Pixelwerte auf einen maximalen Wert einzustellen. Das
Zwischendatenarray in dem Bildspeicher 44 gibt dann unmittelbar
alle Daten wieder, die in dem nächsten
Teilbild eingegeben werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel
kann das Zwischendatenarray durch Einstellen des Min LUT 48 als
eine Geradeaus-Funktion initialisiert werden, so dass die Ausgabe
davon die gleiche ist wie das optische Bildsignal 42, das
von dem Equ LUT 48 eingegeben wird. Das erste Teilbild
des optischen Bildsignals 42 kann dann den Bildspeicher 44 aktualisieren,
und zwar unabhängig
davon, was bereits gespeichert ist.
-
Wenn der Finger 18 abgerollt
wird, dann können
sich die Kanten des Kontaktgebiets des Fingers auf der Platte bezüglich der
Teilbildaktualisierungsrate recht schnell bewegen. Dadurch kann
bewirkt werden, dass einige Diskontinuitäten zwischen den überlagerten
Vollbildern des Video auftreten. Auf ähnliche Weise verrutscht die
Spitze des Fingers oft, wenn sie mit der Platte Kontakt hat, wodurch
Diskontinuitäten
erzeugt werden. Um dieses Problem zu lösen, kann die Funktion, die
im Min LUT 48 geladen ist, von einem strikten Minimum modifiziert
werden, so dass dann, wenn der Eingangsdatenwert In kleiner
als der vorhergehende Zwischenarraywert Fn–1 ist,
der Zwischenarraywert um einen Bereich der Differenz vermindert
wird, Fn = Fn–1 – K*(Fn–1 – In) wobei K ein Faktor kleiner oder gleich
1 ist, der einstellt, wie schnell sich der Wert in einem Pixel verändern kann.
Eine merk bare Verbesserung der Bildqualität kann mit K in einem Bereich
von 0,25 bis 0,5 erreicht werden. Für das beschriebene Ausführungsbeispiel
wird K auf etwa 0,33 eingestellt. Diese Funktion bewirkt, dass die
befürchteten
Zustände
als graue Verschmierungen anstelle von groben Diskontinuitäten erscheinen,
da diese Zustände
häufig
nur für
eine kleine Anzahl von Teilbildern vorhanden sind.
-
Das Min LUT 48 hat ein 65
Kb × 8
SRAM und Register, um den Eingang und den Ausgang durchzuleiten.
Ein 64 Kb Adressraum erfordert 16 Adresszeilen. Die beiden 8-Bit-Eingänge zu dem
Min LUT 48 werden jeweils auf 8 Adresszeilen gezogen. Für jeden
Satz der beiden Eingangswerte gibt es daher eine zugehörige Position
in dem SRAM, die den gewünschten
auszugebenden Wert enthält.
Diese Implementierung ist sehr uneingeschränkt, da irgendeine Funktion
in tabellarische Form implementiert werden kann. Die verschiedenen Funktionen,
die in dem Min LUT 48 verwendet werden, werden normalerweise
vorher berechnet und in einem Haupt-DRAM 54 gespeichert
und dann, falls erforderlich, in den SRAM geladen.
-
Der Bildspeicher 44 beinhaltet
zwei redundante Speicher, Min DRAM 50 und Catch VRAM 52.
Sie speichern unabhängig
und gleichzeitig das gleichen Zwischendatenarray zur Übertragung
zu der Bildanzeige und dem Ausgabesystem 34. Die Bildanzeige
und das Ausgabesystem 34 enthalten einen Hauptausgabespeicher 54 (angeordnet
in dem Haupt-DRAM) und einen Anzeigespeicher 56 (angeordnet
in dem Anzeige-VRAM), der Daten empfängt, die durch den Prozessor 30 von
dem Min DRAM 50 bzw. dem Catch VRAM 52 übertragen
werden. Der Anzeigespeicher 56 wird verwendet, um dem Bediener
Informationen in Echtzeit zur Verfügung zu stellen. Der Anzeigespeicher 56 empfängt Bildinformationen
zusammen mit Fingerabdruckanordnung-Zeigern und Textinformationen,
die für
den Bediener Befehlsinformationen zur Verfügung stellen. Der Anzeigespeicher 56 enthält normalerweise
weniger Informationen als die, die in dem Bildspeicher 44 oder dem
Ausgabespeicher 54 gespeichert sind, und zwar aus Gründen der
Dateneffizienz, der Anzeigerastergröße und anderer Anzeigebeschränkungen.
Der Ausgabespeicher 54 enthält nicht nur Textinformationen
und Fingeranordnung-Zeigerinformationen. Dieser Speicher enthält alle
Bilddaten in hoher Qualität.
-
Das Zwischendatenarray in dem Bildspeicher 44 stellt
ein abgerolltes Zwischenfingerabdruckbild dar und kann in seiner
Gesamtheit mit jedem Teilbild zu dem Ausgabespeicher 54 oder
dem Anzeigespeicher 56 übertragen
werden, um ein abgerolltes Fingerabdruckbildarray zu bilden. Dies
ist das Verfahren des TP-600 gemäß Stand
der Technik. Wenn jedoch der Finger 18 auf der Bilderzeugungsfläche der
Platte 20 verrutscht, wenn das Zwischendatenarray gebildet
wird, dann erscheint das abgerollte Fingerabdruckbild verschmiert, was ähnlich dem
ist, was bei dem Verfahren mit Tinte und Papier beim Erhalten von
einem abgerollten Fingerabdruckbild passiert. Das Verfahren zur
Schmierverminderung der Erfindung vermindert das Schmieren in dem
abgerollten Fingerabdruckbild, indem lediglich ein ausgewählter Bereich
des Zwischendatenarrays 46 mit jedem Videoteilbild zu dem
Ausgangsspeicher 54 und dem Anzeigespeicher 56 übertragen
wird.
-
Normalerweise kann der Bediener das
Fingerbild sehen, bevor er in die Erfassungsbetriebsart geht, um
das abgerollte Fingerabdruckbild zu erhalten. Um den Finger 20 genau
auf der Platte 18 anzuordnen, ist es sehr hilfreich, wenn
der Finger zentriert werden kann, während das Bild der Finger auf
einem Anzeigemonitor 60 zu sehen ist. Der Bediener stellt
Min LUT 48 auf eine Geradeaus-Funktion ein und rollt den
Finger zu einer Seite, um die Erfassung des Abrollbildes vorzubereiten.
Das angezeigte Bild ist dann kein abgerolltes Bild, aber ein direktes
Bild von dem Finger 18 auf der Platte 20. Wenn
die Erfassungsbetriebsart eingegeben wird, nachdem ein Scan-Knopf
gedrückt
wurde, dienen die Daten des Bildspeichers 44 am Ende der
Vorschaubetriebsart dazu, diesen Speicher für die Erfassung zu initialisieren.
-
Es wird nun auf 5A Bezug genommen, in der ein erstes
Teilbild von einem optischen Bildsignal 42, nachdem mit
der Erfassungsbetriebsart begonnen wurde, ein optisches Bild 62a der
Fläche
der Platte 20 darstellt, zusammen mit einem Bild von dem
Kontaktgebiet 64a des Fingers 18 auf der Platte 20.
(Die Querstrichelung in der Zeichnung gibt die Fingerabdruckmerkmale
an.) In 5B ist das Kontaktgebiet 64b von
der Position des Kontaktgebietes 64a nach rechts bewegt,
wodurch angegeben wird, dass der Finger 18 nach rechts
gerollt wurde. Das Kontaktgebiet 64 bewegt sich weiter
schrittweise nach rechts in den 5B und 5D. In 5E ist das Kontaktgebiet 64e bezüglich seiner
Größe gegenüber dem
vorherigen Kontaktgebiet 64d geschrumpft, wenn der Finger 18 von
der Platte abgehoben wird.
-
Wenn die Erfassungsbetriebsart eingegeben
ist, wird Min LUT 48 auf die modifizierte Minimum-Funktion
eingestellt, wie vorstehend beschrieben. Es wird nun auch auf 6A Bezug genommen, in der
das letzte Teilbild des optischen Bildsignals 42, das das
Min LUT 48 durchlaufen hat, ein erstes Teilbild des Zwischendatenarrays
wird, das charakteristisch für
ein Zwischenbild 66a ist, das das abgerollte Zwischenfingerabdruckbild 68 enthält. Das
abgerollte Zwischenfingerabdruckbild 68a ist in diesem
Ausführungsbeispiel
das gleiche wie das entsprechende Kontaktgebiet 64a, das
in 5A dargestellt ist.
Alternativ kann das Zwischendatenarray mit allen hohen Pixelwerten,
die eine leere angeleuchtete Platte (nicht gezeigt) angeben, initialisiert
werden. Das Min LUT 48 kann dann das Zwischendatenarray
aktualisieren, und zwar unter Verwendung der modifizierten Minimum-Funktion,
mit einem ersten Teilbild von dem optischen Bildsignal, das durch
das optische Bild 62a dargestellt ist, als eine Eingabe,
und entsprechenden Pixelwerten des "leeren" Zwischendatenarrays als die andere
Eingabe. Das resultierende Zwischendatenarray ist in jedem Fall
im wesentlichen das gleiche.
-
Das Zwischendatenarray wird anschließend aktualisiert,
wenn das zweite Teilbild des optischen Bildsignals 42,
das durch das optische Bild 62a in 5B dargestellt ist, durch Min LUT 48 mit
entsprechenden Pixelwerten 49 des Zwischendatenarrays verarbeitet
ist, was durch das vorhergehende Zwischenbild 66a dargestellt
ist. Das aktualisierte Zwischendatenarray ist nun für ein Zwischenbild 66b charakteristisch,
das ein abgerolltes Zwischenfingerabdruckbild 68a enthält, wie
in 6B dargestellt. Auf ähnliche
Weise zeigt 6C ein Zwischenbild 66c und
ein abgerolltes Zwischenfingerabdruckbild 68c, die durch
das Zwischendatenarray in dem Bildspeicher 44 dargestellt
sind, nachdem es mit dem nächsten
Teilbild des Bildsignals 42 aktualisiert ist, das durch
das optische Bild 62c dargestellt ist, das in 5C gezeigt ist. 6D und 6E zeigen zugehörige Zwischenbilder 66d, 66e und
abgerollte Zwischenfingerabdruckbilder 68d, 68e,
die durch nachfolgende Aktualisierungen des Zwischendatenarrays
dargestellt sind.
-
Die Kontaktgebieterfassung kann auf
verschiedene Weise erfolgen. Ein Verfahren besteht darin, das optische
Bildsignal 42 fein zu segmentieren und dann die Veränderung
der Datenwerte in jedem der Segmente zu berechnen. Ein Segment mit
einer kleinen Veränderung
wird als kein Kontakt betrachtet. Ein anderer Weg besteht darin,
jeden Datenwert mit einem Grenzwert zu vergleichen und ihn als Kontakt
zu betrachten, wenn der Wert einen feststehender Pegel unterschreitet.
Dies ist akzeptierbar, wenn der Bildhintergrund durch Equ LUT 38 gleich
gemacht wird, da dann ein feststehender Pegel einem konsistenten
Ausmaß des
Kontakts über dem
gesamten Bild entspricht.
-
Das untere Bit bzw. Kennungsbit (Bit
0) des Zwischendatenarrays in dem Bildspeicher 44 wird
der Funktion des Anzeigens des Kontakts zugewiesen. Da das Min LUT 48 hinsichtlich
dem, was darin einprogrammiert wird, vollkommen flexibel ist, kann
die Funktion für
das Kennungsbit 0 separat von den Bits 1–7 gehandhabt werden. Das Kennungsbit
wird auf 1 eingestellt, wenn der Eingangswert zu Min LUT 48 des
optischen Bildsignals 42 kleiner ist als ein Grenzwert
T. Die Information, die das Kontaktgebiet 64 wiedergibt,
ist somit in dem Kennungsbit 0 des Min DRAM 50 und des
Catch VRAM 52 verfügbar,
und zwar als binäre
Bilder 70a–70e,
die in 6A–6E gestrichelt gezeigt sind.
Die akkumulierten Grau-Skala-Zwischenbilder 66a–66e sind
in den oberen Bits 1–7
des Min DRAM 50 und des Catch VRAM 52 des Bildspeichers 44 verfügbar. Es wird
verstanden, dass der Prozessor 30 die binären Bilder 70a–70e bestimmen
kann, und zwar auch dann, wenn sich Min LUT 48 in der Vorschaubetriebsart
befindet, in der das optische Bildsignal durch Bildspeicher 44 geleitet
wird.
-
Das Kontaktgebiet 64 des
Fingerabdrucks, das in jedem Teilbild des optischen Bildsignals 42 dargestellt
ist, kann am einfachsten durch einen Kontaktstreifen 72 modelliert
werden, der eine linke Kante 74 und eine rechte Kante 76 hat.
Das Kontaktgebiet 64 hat normalerweise einen konvexen Rand,
aber wir haben herausgefunden, dass es akzeptabel ist, den Kontaktstreifen 72 als
reckteckig zu betrachten, und zwar mit der linken Kante 74 als
die Spalte an der am weitesten links gelegenen Kante des Kontaktgebiets 64 und
mit der rechten Kante 76 als die Spalte an der am meisten
rechts gelegenen Kante des Kontaktgebiets. Der Prozessor 30 bestimmt
die rechte Kante 76 und die linke Kante 74 des
Kontaktstreifens 72 aus dem binären Kontaktbild, allgemein
mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet, in den Catch VRAM 52.
Dies erfolgt in einem Zeitrahmen, der vergleichbar ist mit der Teilbildaktualisierungsrate,
um mit dem abrollenden Finger Schritt zu halten.
-
Ein Weg, um den Kontaktstreifen 72 zu
bestimmen, besteht darin, eine Reihe von Kenn-Bits entlang der Mitte
des binären
Kontaktbildes 70 zu untersuchen. Das am meisten links gelegene
Kenn-Pixel wird gefunden, indem nach dem ersten Kenn-Bit in der
Reihe von der linken Kante des Zwischendatenarrays gesucht wird,
und das am meisten rechts gelegene Kenn-Pixel wird gefunden, indem
nach dem ersten Kenn-Bit in der Reihe von der rechten Kante des
Zwischendatenarrays gesucht wird. Die linke Kante 74 und
die rechte Kante 76 des Kontaktstreifens 72 werden
dann durch das am meisten links gelegenen Kenn-Pixel und das am
meisten rechts gelegenen Kenn-Pixel identifiziert.
-
Schmutz oder Kontaminierungen, die
sich auf der Platte 20 befinden, können bewirken, dass isolierte Pixel
außerhalb
des Kontaktgebiets 64 bei der Bildung des binären Kontaktbildes 70 gekennzeichnet
werden. Der Fingerabdruck ist aus Erhebungen zusammengesetzt, die
mit der Linie ausgerichtet sein können, die überprüft wird, so dass eine Vertiefung
die Position einer Kante verwirren kann. Diese Probleme können vermindert werden,
indem ein vertikales Band 78 untersucht wird, das eine
Anzahl von horizontalen Linien nahe der Mitte des binären Kontaktbildes 70 enthält. Zum
Beispiel kann ein vertikales Band 78 mit 10 Linien,
beabstandet mit 4 Linien, entlang der Mitte des binären Kontaktbildes 70 verwendet
werden.
-
Wenn lediglich das am meisten links
gelegene Kenn-Pixel als die rechte Kante 74 des Kontaktstreifens 72 verwendet
wird, und zwar auch dann, wenn mehr als eine Linie nahe der Mitte
des binären
Kontaktbildes 70 verwendet wird, kann es zu empfindlich
bezüglich
des Vorhandenseins von Schmutz oder fehlerhaft angegebenem Kontakt
oder Störungen
des Fingerbildes an den Kanten des Kontaktgebietes 64 sein.
Um dieses Problem zu lösen,
wird bei einem Ausführungsbeispiel
eine Anzahl von Kenn-Pixeln von der linken Seite des binären Kontaktbildes 70 gezählt, bevor
eine Spalte als die linke Kante 74 des Kontaktstreifens 72 eingerichtet wird.
Der Prozessor 30 bestimmt die rechte Kante 76 des
Kontaktstreifens 72 in einer ähnlichen Prozedur. Die linke
und die rechte Kante 74, 76 des Kontaktstreifens 72 werden
als die 10-ten Kenn-Pixel von den Außenkanten eingerichtet.
-
Der Prozessor 30 unterstützt eine
spezielle Betriebsart, die es ermöglicht, dass Verarbeitungsoperationen
während
einer Übertragung
eines zweidimensionalen Blocks durchgeführt werden. Eine der Operationen ist
ein logisches ODER. Daher kann eine Anzahl von Zeilen zu einer letzten
Zeile übertragen
werden, während ein
logisches ODER durchgeführt
wird. Die Bestimmungszeile gibt somit eine Angabe des Kontaktstreifens über einem
Band 78 anstelle einer einzelnen Zeile.
-
Durch Identifizieren des Kontaktstreifens 72 ist
der Prozessor 30 in der Lage, einige andere neue Funktion
durchzuführen.
Er hält
die Spur der linken Kante 74 und der rechten Kante 76 des
Kontaktstreifens und bestimmt, wann der Finger 18 auf die
leere Platte gelegt wird, wann der Finger 18 abgerollt
wird, und in welche Richtung, und wann der Finger von der Platte 20 abgehoben
wird.
-
Wenn der Finger 18 zuerst
auf die leere Platte 20 gelegt wird, dann befindet sich
die linke Kante des Fingers, der mit der Platte Kontakt hat, hinter
der rechten Kante in einer Richtung von rechts nach links. Wenn der
Finger 18 abgesenkt wird, dann hat der Kontaktstreifen 72 eine
positive Breite zwischen der rechten Kante 76 und der linken
Kante 74. Solange die linke Kante 74 des Kontaktstreifens 72 links
bleibt und die rechte Kante 76 des Kontaktstreifens 72 nach
rechts geht, kann betrachtet werden, dass sich der Finger 18 noch
in dem Prozess des Aufsetzens auf die Platte 20 befindet,
indem der Kontaktstreifen 72 wächst. Wenn sich der Finger 18 vollständig auf
der Platte 20 befindet, dann startet der Kontaktstreifen 72 mit
einem positiven Wert. Dies ist die am häufigsten auftretende Situation,
wenn der Vorschaumodus verwendet wird, um den Finger 18 zu
plazieren und ihn zurück
in die Startposition zu rollen. Der Finger 18 wird normalerweise
nicht wieder angehoben, bevor die Erfassungsbetriebsart gestartet
wird.
-
Der Prozessor 30 bestimmt,
dass das Abrollen des Fingers 18 begonnen hat, wenn eine
Kante des Kontaktstreifens 72 anfängt, nach innen statt nach
außen
zu gehen. Wenn beispielsweise die linke Kante 74 anfängt nach
rechts zu gehen, wie in 6A–6D gezeigt, dann bestimmt
der Prozessor, dass der Finger 18 nach rechts rollt, wobei
in diesem Fall die rechte Kante 76 die führende Kante
und die linke Kante 74 die nachlaufende Kante des abrollenden
Fingers ist. Wenn stattdessen die rechte Kante 76 anfängt, nach
links zu gehen, dann bestimmt der Prozessor 30, dass der
Finger 18 nach links rollt, wobei in diesem Fall die linke
Kante 74 die führende
Kante und die rechte Kante 76 die nachlaufende Kante des
abrollenden Fingers ist. Eine geringe Toleranz für ein Zittern wird ermöglicht,
indem bestimmt wird, dass das Abrollen begonnen hat, wenn sich die
linke Kante 74 (oder die rechte Kante 76) des
Kontaktstreifens 72 aus ihrer äußersten extremen Position über eine
Anzahl von Pixeln (nominal 5) bewegt. Wenn sich die linke Kante 74 nach
rechts bewegt und sich die rechte Kante 76 nach links bewegt,
und zwar für
eine vorbestimmte Anzahl von Teilbildern, dann bestimmt der Prozessor 30,
dass der Finger 18 von der Platte 20 abgehoben
wird.
-
Der Prozessor bestimmt außerdem aus
jedem Teilbild des Bildsignals 42 eine starre Spalte 80,
die einer Position in dem Kontaktgebiet 64 entspricht,
oder ein binäres
Bild 70, das sich zwischen der linken Kante 74 und
der rechten Kante 76 des Kontaktstreifens 72 für jedes
Teilbild befindet. In einem Ausführungsbeispiel entspricht
die starre Spalte 80 einer Position, die sich etwa in der
Mitte der Distanz von der nachlaufenden Kante zu der führenden
Kante befindet. In einem Ausführungsbeispiel
entspricht die starre Spalte einer Position, die sich mehr als die
Hälfte
der Entfernung von der nachlaufenden Kante zu der führenden
Kante befindet.
-
Anstelle der Übertragung des gesamten Zwischendatenarrays
zu dem Ausgabespeicher 54, nachdem der Finger 18 vollständig über die
Bilderfassungsplatte 20 gerollt ist, wie dies bei den Ausführungsbeispielen gemäß Stand
der Technik bei der TP-600-Vorrichtung
geschehen ist, überträgt der Mikroprozessor 30 einen Bereich
des Zwischendatenarrays zu dem Ausgangsspeicher, mit jedem neuen
Teilbild, wenn der Finger abgerollt wird. Der Prozessor 30 beendet
das Aktualisieren eines Bereichs von einem abgerollten Fingerabdruckbildarray
in dem Ausgangsspeicher 54 hinter der starren Spalte, die
aus dem vorhergehenden Teilbild des optischen Bildsignals 42 bestimmt
ist. Die starre Spalte 80 bewegt sich in Schritten von
Teilbild zu Teilbild zusammen mit der rechten und der linken Kante 76, 74 des
Kontaktstreifens 72 in Richtung des Rollens. Da die Daten in
dem sich entwickelnden abgerollten Fingerabdruckbildarray hinter
der starren Spalte 80 nicht aktualisiert werden, zeigt
sich keine Bildverschmierung in einem nachlaufenden Bereich des
Zwischenbildes 62, das durch das Zwischendatenarray dargestellt
wird.
-
Es wird nun auf 7A Bezug genommen, in der ein ausgegebenes
abgerolltes Fingerabdruckbildarray in dem Ausgangsspeicher 52 mit
hohen Pixelwerten aktualisiert ist, das einen leeren Hintergrund 82a angibt.
Es wird ebenfalls auf 7B Bezug
genommen, wenn der Finger 18 anfängt zu rollen, wobei der Prozessor 30 das
ausgegebene abgerollte Fingerabdruckbildarray in dem Ausgangsspeicher 54 aktualisiert,
indem ein nachlaufender Bereich des Zwischendatenarrays von dem
Bildspeicher 44 übertragen
wird. Der nachlaufende Bereich kann zum Beispiel der nachlaufende
Bereich von dem Zwischendatenarray sein, der für das Zwischenbild 66b charakteristisch
ist, beginnend mit einer Spalte, die der nachlaufenden Kante 74 des
Kontaktstreifens 72 entspricht, bis zu und einschließlich der
starren Spalte 80, die aus dem aktuellen optischen Bildsignal
bestimmt wird. Das ausgegebene abgerollte Fingerabdruckbildarray
an diesem Punkt gibt das abgerollte Fingerabdruckbild 82b an,
das das übertragene
Bereichsbild 84b beinhaltet. Wenn der Finger 18 abgerollt wird,
dann aktualisiert der Prozessor 30 den Ausgangsspeicher 54,
um die Position der ungefähren
Mitte des sich bewegenden Kontaktstreifens 72 beizubehalten.
-
Jede nachfolgende Aktualisierung
des abgerollten Fingerabdruckbildarrays in dem Ausgangsspeicher ist
ein Bereich des Zwischendatenarrayblocks, der von dem Bildspeicher 44 übertragen
wird. In einem Ausführungsbeispiel
(siehe 8A–8E und die zugehörige Erläuterung)
ist der übertragene
Bereich von einem aktuellen Zwischendatenarray charakteristisch
für das
abgerollte Zwischenfingerabdruckbild 68 bis zu etwa der führenden
Kante, d. h., bis zu einer Spalte des Zwischendatenarrays, die der
führenden
Kante des aktuellen Kontaktstreifens 72 entspricht. In
einem anderen Ausführungsbeispiel,
das in 7C–7D dargestellt ist, ist der übertragene
Bereich des aktuellen Zwischendatenarrays von dem Bildspeicher 42 schmaler
und erstreckt sich bis lediglich etwa zur starren Spalte 80 des
aktuellen optischen Bildsignals. 7C zeigt
das ausgegebene abgerollte Fingerabdruckbild 82c zusammen
mit den übertragenen
Bereichsbild 84c, nachdem ein entsprechender Bereich der
aktuellen Aktualisierung des Zwischendatenarrays (siehe 6C) zu dem ausgegebenen abgerollten
Fingerabdruckbildarray übertragen
ist. Der übertragene
Bereich des Zwischendatenarrays enthält in diesem Fall alle Daten
rechts von der starren Spalte 80b, d. h. in der Richtung
des Fingerabrollens bis zu und einschließlich der starren Spalte 80c.
Auf ähnliche
Weise wird das ausgegebene abgerollte Fingerabdruckbild 82d,
das in 7D gezeigt ist,
durch das ausgegebene abgerollte Fingerabdruckbildarray dargestellt,
nachdem ein Bereich der nachfolgenden Aktualisierung und des Zwischendatenarrays
(siehe 6D) übertragen
ist. Der übertragene
Bereich enthält
alle Daten rechts von der starren Spalte 80c bis zu und
einschließlich
der starren Spalte 80d.
-
Für
die letzte Aktualisierung des abgerollten Fingerabdruckbildarrays
in dem Ausgangsspeicher 54 erstreckt sich der übertragene
Bereich von einer Spalte des Zwischendatenarrays, die der starren
Spalte entspricht, die aus dem vorhergehenden optischen Bildsignal 42 bestimmt
ist, bis zumindest zur Spalte des Zwischendatenarrays, die der äußersten
Position der führenden
Kante des Kontaktstreifens 72 entspricht. In allen Fällen ist
der übertragene
Bereich des aktuellen Zwischendatenarrays charakteristisch für das abgerollte
Zwischenfingerabdruckbild 68 nach vorne gerichtet von der
Linie, die durch die starre Spalte 80 dargestellt ist,
abgeleitet aus dem vorhergehenden optischen Bildsignal 42.
Beispielsweise ist der letzte übertragene
Bereich, der charakteristisch ist für das übertragene Bereichsbild 84,
das in 7E dargestellt
ist, das Datenzwischendatenarray, das charakteristisch ist für einen
Bereich des Zwischenbildes 66e nach vorne gerichtet in
der Richtung des Fingerabrollens von der vorhergehenden starren
Spalte 84d.
-
Daher sichert der Prozessor 30 den
Ausgangsspeicher hinter der sich bewegenden starren Spalte 80, die
charakteristisch ist für
eine vertikale Linie, die der angenäherten Mitte des sich bewegenden
Kontaktstreifens 72 entspricht. Es findet keine Aktualisierung
des Ausgangsspeichers 54 hinter dieser Linie statt. Obwohl dadurch
kein Spitzenverschmieren eliminiert wird, wird es aber um etwa 50
bis 60% vermindert. Das Verschmieren in dem Hauptteil des Fingerabdrucks
infolge der Bewegung der hinteren Kante des Fingers wird eliminiert.
Da ein Verschmieren noch zwischen der führenden Kante und der starren
Spalte 80 stattfinden kann, kann das Verfahren verbessert
werden, indem die starre Spalte 80 bei einer Position näher zu der
führenden Kante
eingestellt wird, nominal fünf
achtel (5/8) der Distanz zwischen der nachlaufenden und der führenden Kante.
-
Der Prozessor 30 verfolgt
das Fortschreiten der führenden
Kante des Kontaktstreifens 72, die die rechte Kante 76 in
dem in 5–7 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist. Wenn die führende
Kante von ihrer weitesten Position durch eine Anzahl von Spalten
bearbeitet wird, wenn der Finger 18 von der Platte 20 abgehoben
wird, dann bestimmt der Prozessor 30, dass die Erfassung
voll-ständig durchgeführt ist,
führt eine
letzte Aktualisierung des Ausgangsspeichers 54 durch und
beendet die Aktualisierung des abgerollten Fingerabdruckbildarrays
in dem Ausgangsspeicher 54. Dadurch wird ein Verschmieren
verhindert, wenn der Finger 18 von der Platte 20 abgehoben
wird. Wenn daher der Finger 18 von der Platte 20 abgehoben
oder nach hinten gerollt wird, dann aktualisiert der Prozessor den
Ausgangsspeicher 54 mit dem Vorwärtsbereich des Zwischendatenarrays
und beendet eine weitere Aktualisierung.
-
Es ist wichtig anzumerken, dass der
Prozessor 30 lediglich einen Bereich von Inhalten des Bildspeichers 44 zu
dem Ausgangsspeicher 54 durchläuft. Dieser Bereich entspricht
einem schmalen Streifen des Zwischendatenarrays, der sich benachbart
zu der starren Spalte befindet, diese aber nicht überlappt,
definiert durch den vorhergehenden Durchlauf durch die Daten. Es
ist wert anzumerken, dass die Daten, die zur Aktualisierung des
Ausgangsspeichers 54 verwendet werden, nicht repräsentativ
für ein
rohes Fingerabdruckbild sind. Stattdessen sind die übertragenen
Daten repräsentativ
für ein
abgerolltes Zwischenfingerabdruckbild 68, das durch Min
LUT 48 in einem schmalen Streifen 54 erzeugt wird,
seit der Finger 18 angefangen hat zu rollen.
-
Ein abgerolltes Fingerabdruckbild
wird angezeigt, wenn es erfasst ist. Der Prozessor bewegt Daten
zu dem Anzeigespeicher (VRAM) 56 von dem Catch VRAM 52 in
dem Bildspeicher 44. Die Daten werden dann in ein Videoformat
durch einen Digital/Analog-Wandler 58 (D/A)
umgewandelt und zu dem Anzeigemonitor 60 ausgegeben. In
dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
hat der Anzeigemonitor ein Anzeigegebiet, das durch ein 720 × 720 Pixel-Array
gebildet ist. Der Prozessor 30 dezimiert das Bild um eine
Pixelspalte von vier und um eine Reihe von vier während der Übertragung
von dem Catch VRAM 52 zu dem Anzeige VRAM 56, um das Bild
an das Anzeigeformat anzupassen.
-
Es wird nun auf 8A–8E Bezug genommen, in denen
der Prozessor 30 den Anzeigespeicher 56 (in dem
vorstehend beschriebenen verkleinerten Format) des Bildspeichers 44 aktualisiert,
während
der Finger 18 auf der Platte 20 abrollt, um ein
abgerolltes Anzeigefingerabdruckbildarray zu erzeugen, das charakteristisch
ist für
das abgerollte Anzeigefingerabdruckdild 86. Wenn der Finger 18 abgesenkt
ist, d. h. in der Vorschaubetriebsart, wird das gesamte Zwischendatenarray,
das charakteristisch ist für
das Zwischenbild 66a (das gleich dem optischen Bild 62a ist)
zu dem Anzeige VRAM 56 übertragen
und "Live" angezeigt. In 8A ist das Live-Bild das
Bild 86a. Wie vorstehend erläutert, wenn die Erfassungsbetriebsart
durchgeführt
wird, dann werden die Daten in dem Zwischendatenarray, die den Kontaktstreifen 72 zwischen
der linken und der rechten Kante 74, 76 des binären Kontaktbildes 70 darstellen,
aktualisiert. Wenn der Finger anfängt zu rollen, dann wird ein
Bereich der Daten in dem Zwischendatenarray von dem Catch-VRAM 52,
der repräsentativ
für den
Streifen hinter der aktuellen starren Spalte 80b relativ
zu der Richtung des Fingerabrollens sind, zu dem abgerollten Anzeigefingerabdruckbildarray übertragen.
Dieser Streifen, der in 8B als
Streifenbild 88b dargestellt ist, erstreckt sich zu der
entfernten linken Kante des Zwischenbildes 66b und ist
daher repräsentativ für Gebiete
der Plattenfläche,
die nicht mit dem Finger 20 Kontakt haben. Anschließend werden
die Bereiche von Daten von dem Zwischendatenarray, das einen Streifen
des Zwischenbildes 66 benachbart zu der vorhergehenden
starren Spalte 80b bzw. 80c, aber diese nicht überlappend,
und bis zu der führenden
Kante 74 des Kontaktstreifens 72 von dem Catch
VRAM 52 zu dem Display VRAM 56 übertragen.
Diese Streifen sind in 7C und 7D als Streifenbilder 88c bzw. 88d dargestellt.
Diese halten ein vollständiges
Bild 86c bzw. 86d des entwickelten abgerollten
Fingerabdruckbildes in dem abgerollten Anzeigefingerabdruckbildarray
in dem Anzeige VRAM 86 aufrecht. Es wird nun auch auf 8E Bezug genommen, wenn
die Erfassung als abgeschlossen gilt, wobei ein Bereich des Zwischendatenarrays,
das repräsentativ
ist für
den vorderen Streifen 88e des Zwischenbildes 66e von
der vorhergehenden starren Spalte 88d zu der weiter vorne
gelegenen Kante des Zwischendaten-Arrays, zu dem Anzeige VRAM 56 übertragen
wird. Diese letzte Aktualisierung kann Daten beinhalten, die repräsentativ
sind für
Gebiete an der entfernten rechten Kante der Platte 20,
die nicht mit dem Finger 18 Kontakt haben. Jede Aktualisierung
ist ein Bereich des Zwischendatenarrays, der durch die Minimum-Funktion 58 verarbeitet
wurde.
-
Viele Variationen des Anzeigeverfahrens
implementiert werden, mit entsprechenden Unterschieden in der Anzeigequalität. Ob leere
Gebiete rechts und links des Kontaktgebiets oder ob von dem Ausgangsbildspeicher
oder dem Catch-Speicher aktualisiert werden, sind beispielsweise
Optionen, die die Verarbeitungseffizienz beinflussen können. Eine
weitere Alternative besteht darin, nicht alles vor der aktuellen
starren Spalte 80 anzuzeigen, wenn beispielsweise die Verarbeitungszeit
benötigt
wird.
-
Nachdem die Erfassung abgeschlossen
ist, drückt
der Benutzer einen Knopf, um entweder den Ausdruck zu verwerfen
oder um den Ausdruck zu speichern. Wenn der Ausdruck gespeichert
wird, dann kann der Hintergrund weiß gemacht werden, um ein sauberes
Bild darzustellen. Dies wird erreicht, indem das Ausgangsbild mit
dem Bild verglichen wird, das auf der Platte verbleibt. Es wird
angenommen, dass der Benutzer den Finger abgehoben hat, bevor er
den Speichern-Knopf drückt.
Wenn ein Pixelwert in dem Ausgangsbild unter einem entsprechenden
Wert des verbliebenen Bildes liegt (d. h. das Bild der Platte ohne
den Finger) mit einem ausgewählten
Bruchteil (z. B. etwa 5%), dann wird das Pixel folglich als Kontakt
beurteilt. Alle Pixel, die nicht gekennzeichnet sind, werden zu
einem konsistenten Hintergrundpegel weiß gemacht. Dadurch werden alle
latenten Bilder eliminiert, die in dem Hintergrund vorhanden sein
können
oder in Leerräumen
in dem Druck.
-
Es sei angemerkt, dass nachdem jeder
von dem Bildspeicher 44, dem Ausgangsspeicher 54 und
dem Anzeigespeicher 56 mit Daten initialisiert sind, die
ein Anfangsbild darstellen, sich kein Platz in dem System befindet,
wo das optische Bildsignal 42 oder Bereiche von dem optischen
Bildsignal aktuell gespeichert sind. Alle nachfolgenden Teilbilder
des optischen Bildsignals 42, die repräsentativ sind für optische
Fingerabdruckbilder von dem Bilderzeugungssystem 16, werden
durch die Minimum-Funktion verarbeitet. Es ist lediglich ein Bereich
der Daten in jedem aktualisierten Zwischendatenarray in dem Bildspeicher 44,
der verwendet wird, um die Ausgangs- und Anzeigespeicher 54, 56 zu
aktualisieren.
-
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
aktualisiert das min LUT 48 ein Zwischendatenarray in dem
Bildspeicher 44 aus den vorhandenen Pixelwerten des Zwischendatenarrays
und entsprechenden Daten von einem neuen Teilbild des optischen
Bildsignals 42, das durch den A/D-Wandler 18 und
den Equ LUT 38 eingegeben werden. Das Verfahren verwendet
lediglich das untere Bit von jedem Pixel in dem Bildspeicher 44,
um einen Kontakt anzuzeigen. Wenn der Finger 20 abgerollt
wird, aktualisiert der Prozessor die Ausgabe- und Anzeigespeicher 54 bzw. 56,
mit einem Bereich des Zwischendatenarrays, das einen vorderen Bereich
des Kontaktstreifens 72 in dem Bildspeicher 44 darstellt.
Daher werden die abgerollten Ausgangs- und Anzeigefingerabdruckbildarrays
jeweils in dem Ausgangs- und Anzeigespeicher 54, 56 gebildet. Die
abgerollten Fingerabdruckbildarrays sind charakteristisch für ein abgerolltes
Fingerabdruckbild.
-
In einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann das Zwischendatenarray in einem Bildspeicher 44 entwickelt
werden, so dass die Akkumulation des optischen Bildsignals 42 und
daher auch des Zwischendatenarrays hinter der starren Spalte 80 angehalten
wird. Dies kann durch Hardware (nicht gezeigt) implementiert sein, beispielsweise
mit einem Hardware-Register (nicht gezeigt), das die Informationen
speichert, die die starre Spalte 80 identifizieren, und
mit Steuerungen zur Verhinderung des Speicherns von der entweder
der rechten oder der linken Linie, abhängig von der Richtung des Abrollens
des Fingers 18. Der Prozessor 30 muss lediglich
an der starren Spalte 80 aktualisiert werden und überträgt das Zwischendatenarray
zu dem Ausgangsspeicher 54, wenn die Erfassung abgeschlossen
ist.
-
Die Funktion des Einfrierens der
Aktualisierung des Zwischenbildarrays in dem Bildspeicher 44 kann auch
als Teil der Funktion des Min LUT 48 implementiert sein.
Beispielsweise kann eine der Adresseingänge zu dem Min LUT 48 dem
Auswählen
der in dem Zwischendatenarray einzufrierenden Daten zugewiesen werden,
oder um durch das Min LUT 48 aktualisiert zu werden. Dieses
Bit kann durch Vergleich der Bildspalte mit der starren Spalte 80 gesteuert
werden, die in einem Register gespeichert ist, das durch den Prozessor 30 aktualisiert
wird.
-
Die Schmierverminderung kann durch
Verwendung eines noch allgemeineren Lösungsansatzes verbessert werden,
um den Kontaktstreifen zu definieren, indem beispielsweise der Kontaktstreifen auf
einer Zeile-mal-Zeile-Basis bestimmt wird, aber dies würde sehr
viel mehr Verarbeitung benötigen.
Das Min LUT 48 kann noch verwendet werden, um das Zwischendatenarray
im Bildspeicher 44 zu aktualisieren. Die starre Position
kann auf einer Zeile-mal-Zeile-Basis
gesteuert werden, indem die starre Spalte 80 für jede Zeile
in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert wird, der durch eine
Zeilennummer adressiert wird. Dieser Speicher kann durch den Prozessor 30 für jedes
Feld aktualisiert werden, und zwar während der Austastperioden des
Videos oder durch Verwendung von Dual-Anschluss-Techniken. Die starre
Position für
jede Linie wird durch Messen des aktiven Bereichs von mehreren Linien
durch das Bild entwickelt und dann als eine geglättete oder interpolierte Position
für die
starre Position der Zwischenlinien zur Verfügung gestellt.
-
Obwohl die aktuelle Implementierung
eine Zwischenvideoeingabe verwendet, kann die Erfindung ebenso mit
einer Kamera implementiert sein, die eine progressive Abtastung
zur Verfügung
stellt, d. h. eine Abtastung, die lediglich ein Teilbild ausgibt,
ohne Überlagerung
von Zeilen. Dies würde
die Forderung nach einer Modifikation der Minimum-Funktion vermeiden.
-
Da der Prozess des Abrollens durch
den Prozessor 30 verfolgt wird, ist es möglich, dass
der Bediener nicht so viele der Schalters drücken muss. Dies wird im wesentlichen
erreicht, indem der Bildspeicher 44 gelöscht wird und die Erfassung
automatisch unter bestimmten Bedingungen erneut gestartet wird,
abhängig
von der bevorzugten Betriebsart des Systems.
-
Als ein Beispiel dieses Verfahrens
kann der Benutzer angeben, dass er ein Bild speichern möchte, indem
ein Speichern-Knopf
(nicht gezeigt) oder ein Speichern-Fußschalter (nicht gezeigt) gedrückt wird,
nachdem die Bilderfassung als beendet angenommen wird, wie in dem
vorstehend beschriebenen Verfahren. Um den Druck zu verwerfen, wird
der Finger erneut abgesenkt und wieder abgerollt. Wenn der Prozessor
erfasst, dass sich der Finger wieder in Kontakt befindet, wird der
Bildspeicher gelöscht,
und die Erfassung wird erneut gestartet. Es sei angemerkt, dass
es dadurch ermöglicht
wird, dass die Vorschaubetriebsart in der Erfassungsbetriebsart
integriert wird, vorausgesetzt, dass der Benutzer den Finger vor
der Erfassung anhebt und wieder anordnet.
-
Der Prozessor 30 kann konfiguriert
werden, um die Erfassung erneut zu starten, wenn er bestimmt, dass
der Finger 18 das erste Mal seine Richtung ändert. Dieses
entspricht allgemein dem normalen Betrieb des Aufsetzens des Fingers
in die Mitte, des Abrollens des Fingers zurück zur Seite und dann des Abrollens des
Fingerabdrucks.
-
Der Benutzer nimmt an, dass er alle
die Finger der Reihenfolge nach abrollt. Wenn er einen Fingerabdruck
verwerfen möchte,
dann drückt
er einen Knopf. Der Benutzer muss seinen Finger ohne Rollbewegung halten,
bis er zentriert ist, dann den Finger zu einer Seite rollen und
dann den Finger abrollen, um erfasst zu werden. Dieser Vorgang kann
aus den Zuständen
bestimmt werden, die für
das Einfrieren des Bildes identifiziert werden – Absenken des Fingers, Rollen
nach links und Rollen nach rechts, Abheben des Fingers. Ein zusätzliches
Kriterium kann das Ausmaß des
Abrollens sein, um zwischen dem Anordnung des Fingers und dem Durchführen einer
vollständigen
Erfassung zu unterscheiden.
-
Für
den Fachmann auf dem Gebiet der elektronischen Fingerabdruckbilderfassung
ist es offensichtlich, dass das Bilderzeugungssystem 16 in
einer äquivalenten
Ausführung
konstruiert sein kann, um ein Signal zu dem A/D-Wandler 36 zu
geben, das angibt, dass Fingerabdruckerhebungseigenschaften durch
hohe Werte und Fingerabdruckvertiefungseigenschaften durch niedrige
Werte angegeben sind. Die vorstehend beschriebenen Verfahren und
Vorrichtungen machen dann lediglich kleine Modifikationen für diese
Veränderung
erforderlich.
-
Es ist soll ebenfalls verstanden
werden, dass obwohl das optische Bildsignal vorstehend als ein Datenstrom
beschrieben wurde, das optische Bildsignal auch als ein Array von
Pixeln formatiert sein kann.
-
Die folgende Anlage enthält den Quellcode
in der Sprache C für
die Software zum Betreiben einer Identix TP-600-Fingerabdruckerfassungsvorrichtung.
Ein Teil der Offenbarung des Patentdokuments enthält Material,
das unter den Urheberrechtsschutz fällt. Der Urheber hat keine
Einwände
gegen die Reproduktion der Kopie oder der Patentoffenbarung durch
irgendjemanden, behält
sich aber andererseits die Rechte des Urhebers vor.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Die vorliegende Erfindung wurde
anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellten
und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Stattdessen ist der Schutzbereich der Erfindung durch die bachfolgenden
Ansprüche
definiert.
