KR102047776B1 - 지문 이미지 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 지문의 신호를 제1 비트 스트림으로 변환하는 픽셀 변환 회로; 및 픽셀 변환 회로에 연결되고, 제1 비트 스트림을 압축하여 제2 비트 스트림을 생성하는 압축 회로를 하는 지문 이미지 처리 시스템으로서, 제1 비트 스트림은 제1 데이터양을 가지고, 제2 비트 스트림은 제2 데이터양을 가지며, 제2 데이터양은 제1 데이터양보다 작은, 지문 이미지 처리 시스템을 제공한다. 본 발명에 의해 제공되는 지문 이미지 처리 시스템은 광학 지문 인식의 지문 이미지의 데이터 전송량을 증가시킬 수 있고, 불충분한 전송 인터페이스 대역의 문제를 해결하는 이점을 가진다.

Description

지문 이미지 처리 시스템
본 출원은 2016년 10월 1일에 출원된 국제 출원 번호 PCT/CN2016/101421호에 대한 계속 출원(continuation)이며, 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 지문 이미지 처리 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 변환의 처리량을 증가시킬 수 있는 지문 이미지 처리 시스템에 관한 것이다.
기술 발전에 따라, 이동 전화기, 디지털 카메라, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터 및 기타 휴대용 전자 장치는 인간 생활에 필수적인 장비가 되었다. 개인 휴대용 전자 장치의 내부 변환이 도난당하는 것을 효과적으로 방지하기 위해 모든 종류의 보호 방법이 제공된다. 예를 들어, 패스워드 검증, 성문 인식 또는 지문 인식 등이 있으며, 이 중에서 광학 지문 인식이 널리 사용되고 있다. 그러나, 직렬 주변 장치 인터페이스(Serial Peripheral Interface: SPI), 양면 인쇄 회로 기판(Double-sided Flexible Print Circuit: FPC), 커넥터(connector) 및 호스트(host) 사이의 전송률이 아주 빠를 수 없기 때문에(대략 10MHz), 지문 이미지 처리 시스템에서 사용되는 현재의 변환 전송 모듈이 제한된다. 게다가, 더 정교한 생체 인식의 지문 이미지를 획득하기 위한 높은 픽셀 해상도 비율을 가진 이미지는 항상 지문 이미지의 전송률을 느리게 하고, 따라서 불충분한 전송 대역을 야기한다.
이와 같이, 지문 이미지의 전송량을 증가시킬 수 있는 지문 이미지 처리 시스템을 어떻게 제공하고, 전송 인터페이스의 불충분한 대역 문제를 어떻게 해결할지가, 산업에서 공들이는 과제 중 하나가 되었다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 지문 이미지의 전송량을 증가시킬 수 있고 그리고 전송 인터페이스의 불충분한 대역폭 문제를 해결할 수 있는 지문 이미지 처리 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명은, 지문의 신호를 제1 비트 스트림으로 변환하는 픽셀 변환 회로; 및 상기 픽셀 변환 회로에 연결되고, 상기 제1 비트 스트림을 압축하여 제2 비트 스트림을 생성하는 압축 회로를 포함하고, 상기 제1 비트 스트림은 제1 데이터양을 가지고, 상기 제2 비트 스트림은 제2 데이터양을 가지며, 상기 제2 데이터양은 상기 제1 데이터양보다 작은, 지문 이미지 처리 시스템을 제공한다.
바람직하게, 지문 이미지 처리 시스템은, 상기 압축 회로에 연결되고, 상기 제2 비트 스트림을 저장하는 데이터 버퍼; 및 상기 데이터 버퍼 및 프로세서에 연결되고, 상기 프로세서의 제2 처리 인터페이스의 전송 요청에 따라서 상기 데이터 버퍼에 저장된 상기 제2 비트 스트림을 판독하고 상기 프로세서에 전송하는 제1 처리 인터페이스를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 픽셀 변환 회로는, 상기 지문의 신호를 전자 신호로 변환하는 픽셀 매트릭스 유닛(pixel matrix unit); 상기 픽셀 매트릭스 유닛에 연결되고, 상기 픽셀 매트릭스 유닛의 전자 신호를 샘플링하고 잡음을 감소시키는 아날로그 프론트엔드 유닛(analog front-end unit); 상기 아날로그 프론트엔드 유닛에 연결되고, 상기 아날로그 프론트엔드 유닛의 전자 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-투-디지털 컨버터(analog-to-digital converter); 및 디폴트(default) 순서에 따라서 상기 디지털 신호를 상기 제1 비트 스트림으로 변환하는 클록 제어기(clock controller)를 포함한다.
바람직하게, 상기 압축 회로는, 예측 픽셀로부터 상기 제1 비트 스트림의 타깃 픽셀을 감산하는 감산기; 상기 감산기에 연결되고, 상기 감산기에 의해 생성되는 잔차(residual)를 인코딩하여 오리지널 비트 스트림 및 재구성 픽셀(reconstruct pixel)을 생성하는 엔트로피 인코더(entropy encoder); 상기 엔트로피 인코더에 연결되고, 상기 재구성 픽셀을 저장하는 재구성 픽셀 버퍼; 및 상기 재구성 픽셀 버퍼에 연결되고, 상기 재구성 픽셀 버퍼에 저장된 재구성 픽셀의 위치에 대응하는 적어도 하나의 이웃 픽셀에 따라서 상기 예측 픽셀을 생성하는 예측 유닛을 포함한다.
바람직하게, 상기 엔트로피 인코더는 허프만 코딩(Huffman coding) 또는 골룸-라이스 코딩(Golomb-Rice coding)을 사용하여 엔트로피 인코딩을 수행한다.
바람직하게, 상기 압축 회로는, 상기 엔트로피 인코더에 연결되고, 상기 오리지널 비트 스트림을 상기 제2 비트 스트림에 컴파일(compile)하는 프론트 헤더 유닛(front header unit)을 더 포함한다.
본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적은 다양한 도면에 도시된 바람직한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 읽은 후에 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지문 이미지 처리 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압축 회로의 개략 구성도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 재구성 픽셀 버퍼의 픽셀 입력 방법의 개략 구성도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 재구성 픽셀 버퍼에 저장된 재구성 픽셀의 개략 구성도이다.
본 발명의 목적, 기술적 해결수단 및 이점을 보다 명확히 하기 위해, 첨부 도면 및 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 여기에 기술된 특정 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐으로, 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니라는 것이 이해되야한다.
도 1을 참조한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지문 이미지 처리 시스템(10)의 개략 구성도이다. 지문 이미지 처리 시스템(10)은 픽셀 변환 회로(102), 압축 회로(104), 데이터 버퍼(106), 제1 처리 인터페이스(108) 및 프로세서(110)를 포함하고, 프로세서(110)는 제2 처리 인터페이스(112)를 포함한다. 픽셀 변환 회로(102)는 지문의 신호를 제1 비트 스트림 Stream_1으로 변환하는데 사용되고, 예를 들어 광학 지문 센서에 의해 감지된 광자(photon)를 비트 스트림으로 변환한다. 압축 회로(104)는 픽셀 변환 회로(102)에 연결되고, 제1 비트 스트림 Stream_1을 제2 비트 스트림 Stream_2로 압축하는 데 사용되며, 여기서 제2 비트 스트림 Stream_2의 제2 데이터양(volume)은 제1 비트 스트림 Stream_1의 제1 데이터양보다 작다. 데이터 버퍼(106)는 압축 회로(104)에 연결되고, 압축 회로(104)에 의해 생성된 제2 비트 스트림 Stream_2을 저장하는 데 사용된다. 이에 더하여, 제1 처리 인터페이스(108)는 데이터 버퍼(106)에 연결되고, 프로세서(110)의 제2 처리 인터페이스(112)의 전송 요청에 따라서, 데이터 버퍼(106)에 저장된 제2 비트 스트림 Stream_2를 판독하고 그리고 이하의 지문 인식을 위해 프로세서(110)에 제2 비트 스트림 Stream_2를 전송하는 데 사용된다. 예를 들어, 직렬 주변 장치 인터페이스 종속 장치(Serial Peripheral Interface Slave: SPI slave), 즉 제1 처리 인터페이스(108)는 직렬 주변 장치 인터페이스 주장치(Serial Peripheral Interface master: SPI master), 즉 제2 처리 인터페이스(112)가 제시한 전송 요청에 따라서 데이터 버퍼(106)로부터 제2 비트 스트림 Stream_2를 판독할 수 있고, 그리고 제2 비트 스트림 Stream_2을 오리지널(original) 지문 이미지로 복원하고 그리고 이하의 지문 인식을 처리할 수 있도록 제2 비트 스트림 Stream_2을 프로세서(110)에 전송할 수 있다. 따라서, 지문 이미지 처리 시스템(10)은 지문 이미지를 압축하여 지문 이미지 전송의 인식 비율을 증가시킬 수 있고, 이에 의해 이하의 지문 인식 시스템에 대해 더 정교한 비교를 수행할 수 있다.
구체적으로, 픽셀 변환 회로(102)는 픽셀 행렬 유닛(114), 아날로그 프론트엔드(analog front-end) 유닛(116), 아날로그-투-디지털 컨버터(118), 및 클록 제어기(120)를 포함한다. 픽셀 행렬 유닛(114)은 지문의 신호를 전자 신호로 변환하는 데 사용된다. 아날로그 프론트엔드 유닛(116)은 픽셀 행렬 유닛(114)에 연결되고, 픽셀 행렬 유닛(114)의 전자 신호를 샘플링(sampling)하고, 노이즈를 제거하고, 전자 신호를 적절한 전압으로 증폭하여 아날로그-투-디지털 컨버터(118)에 전송하기 위한 것이다. 아날로그-투-디지털 컨버터(118)는 아날로그 프론트엔드(116)로부터의 전자 신호를 디지털 신호로 변환한다. 그리고, 클록 제어기(120)(타이밍 제어기)는 디폴트(default) 순서에 따라서 디지털 신호를 제1 비트 스트림 Stream_1로 변환한다. 이 실시예에서, 지문 이미지 처리 시스템(10)은 이미지 왜곡 없이 압축 회로(104)에 의해 제1 비트 스트림 Stream_1을 압축할 수 있고, 예를 들어, 압축 회로(104)는 압축 레벨 1, 1/2, 1/4, 또는 1/8로 제1 비트 스트림 Stream_1을 압축하여 제2 비트 스트림 Stream_2를 생성하고 데이터 버퍼(106)에 저장할 수 있다. 따라서, 프로세서(110)가 지문 인식을 처리하는 것이 요구되면, 제2 처리 인터페이스(112)는 제1 처리 인터페이스(108)에 전송 요청을 제시하고, 그리고 프로세서(110)는 지문 인식을 위해 수신된 압축된 데이터를 오리지널 이미지로 복원한다.
도 2를 참조한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압축 회로(104)의 개략 구성도이다. 압축 회로(104)는 감산기(202), 엔트로피 인코더(entropy encoder)(204), 재구성 픽셀 버퍼(reconstruct pixel buffer)(206), 예측 유닛(208) 및 프론트 헤더 유닛(front header unit)(210)을 포함한다. 실시예에서, 압축 회로(104)는 픽셀 변환 회로(102)로부터 제1 비트 스트림 Stream_1을 수신한다. 압축 회로(104)가 제1 비트 스트림 Stream_1의 각각의 타깃 픽셀 X를 처리하면, 재구성 픽셀 버퍼(206)가 타깃 픽셀 X에 이웃하는 복수의 재구성 픽셀을 예측 유닛(208)에 제공하고, 예측 유닛(208)은 타깃 픽셀 X에 이웃하는 복수의 재구성 픽셀에 따라서 예측 픽셀 X'를 생성한다. 그리고, 감산기(202)는 예측 유닛(208)에 의해 생성된 예측 픽셀 X'로부터 제1 비트 스트림 Stream_1의 타깃 픽셀 X를 감산하고, 잔차(residual)를 생성한다. 감산기(202)에 연결된 엔트로피 인코더(204)는 잔차에 엔트로피 인코딩, 예를 들어 허프만 코딩(Huffman Code) 또는 골룸-라이스 코딩(Golomb-Rice Code)을 수행하여 오리지널(original) 비트 스트림 Stream_original (즉, 압축 이후의 지문 이미지의 비트 스트림) 및 재구성 픽셀 비트 스트림 (즉, 예측 유닛(208)에 재구성 픽셀로서 제공되는 비트 스트림)을 생성하고, 여기서 엔트로피 인코더(204)에 의해 생성된 오리지널 비트 스트림 Stream_origianl은 프론트 헤더 유닛(210)을 통과하고. 완료 제2 비트 스트림 Stream_2에 컴파일되는 프론트 헤더에 부가된다. 제2 비트 스트림 Stream_2는 데이터 버퍼(106)에 저장될 수 있다. 따라서, 프로세서(110)의 제2 처리 인터페이스(112)가 전송 요청을 제시할 때, 제1 처리 인터페이스(108)가 데이터 버퍼(106)에 저장되어 있는 압축된 제2 비트 스트림 Stream_2를 판독하고 프로세서(110)에 전송하며, 이에 의해 원래의 이미지를 높은 인식률로 전송할 수 있다. 따라서 압축 회로가 지문 이미지의 데이터를 압축한 후에, 본 발명은 프로세서에 더 정교하고 높은 인식률의 생체 정보를 가진 지문 이미지를 제공하고, 불충분한 대역 문제를 해결하여 데이터 전송량을 증가시킨다.
구체적으로, 예측 픽셀을 생성하는 예측 유닛(208)의 방법에 대해, 도 3a 및 도 3b를 참조한다. 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 재구성 픽셀 버퍼(206)의 픽셀 입력 방법의 개략 구성도이다. 도 3b는 본 발명의 실시예에 다른 재구성 픽셀 버퍼(206)에 저장된 재구성 픽셀의 개략 구성도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 엔트로피 인코더(204)에 의해 생성된 재구성 픽셀은 재구성 픽셀 버퍼(206)에 좌측으로부터 우측으로 그리고 위에서부터 아래로 입력된다. 예를 들어, 예측 유닛(208)이 타깃 픽셀 X에 대응하는 예측 픽셀 X'를 생성하려는 경우, 재구성 픽셀 버퍼(206)는 예측 픽셀 X'에 대응하는 이웃 픽셀 A, B, C, D, E 및 F를 예측 유닛(208)에 출력하여 예측 픽셀 X'를 생성할 수 있게 한다.
특히, 상술한 실시예는 본 발명의 개념을 설명하기 위해 사용된다. 본 기술분야의 당업자라면 이에 따라 수정 및 변환을 가할 수 있으며, 여기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 픽셀 변환 회로는 오직 광학 지문 신호를 전기 신호로 변환하기 위해서만 사용되는 것이 아니라, 캐패시터 지문 인식 시스템에 적용되어 캐패시터 지문 신호를 압축하고 전송 효율을 증가시킬 수 있으며; 그리고 픽셀을 예측하기 위한 기초로 사용되는 이웃 픽셀은 상이한 이미지 압축 방법에 적용되도록 상이한 시스템 요구사항에 따를 수 있고, 이는 모두 본 발명의 범위에 속한다.
요약하면, 본 발명은, 높은 인식률 및 큰 데이터양을 가진 이미지를 적은 데이터양으로 압축하는 압축 회로를 사용하여 전송을 용이하게 하고, 지문 인식의 전송량을 증가시키며, 그리고 불충분한 대역 문제를 해결할 수 있다.
당업자는 본 발명의 개시를 유지하면서 장치 및 방법의 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 상기 개시는 첨부 된 청구 범위의 경계에 의해서만 제한되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 지문 이미지 처리 시스템으로서,
    지문의 신호를 제1 비트 스트림으로 변환하는 픽셀 변환 회로 - 상기 제1 비트 스트림은 제1 데이터양을 가짐 - ;
    상기 픽셀 변환 회로에 연결되고, 상기 제1 비트 스트림을 압축하여 제2 비트 스트림을 생성하는 압축 회로 - 상기 제2 비트 스트림은 제2 데이터양을 가짐 - ;
    상기 압축 회로에 연결되고, 상기 제2 비트 스트림을 저장하는 데이터 버퍼; 및
    상기 데이터 버퍼 및 프로세서에 연결되고, 상기 프로세서의 제2 처리 인터페이스의 전송 요청에 따라서 상기 데이터 버퍼에 저장된 상기 제2 비트 스트림을 판독하고 상기 프로세서에 전송하는 제1 처리 인터페이스
    를 포함하고,
    상기 제2 데이터양은 상기 제1 데이터양보다 작은,
    지문 이미지 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 변환 회로는,
    상기 지문의 신호를 전자 신호로 변환하는 픽셀 매트릭스 유닛(pixel matrix unit);
    상기 픽셀 매트릭스 유닛에 연결되고, 상기 픽셀 매트릭스 유닛의 전자 신호를 샘플링하고 잡음을 감소시키는 아날로그 프론트엔드 유닛(analog front-end unit);
    상기 아날로그 프론트엔드 유닛에 연결되고, 상기 아날로그 프론트엔드 유닛의 전자 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-투-디지털 컨버터(analog-to-digital converter); 및
    디폴트(default) 순서에 따라서 상기 디지털 신호를 상기 제1 비트 스트림으로 변환하는 클록 제어기(clock controller)
    를 포함하는,
    지문 이미지 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압축 회로는,
    예측 픽셀로부터 상기 제1 비트 스트림의 타깃 픽셀을 감산하는 감산기;
    상기 감산기에 연결되고, 상기 감산기에 의해 생성되는 잔차(residual)를 인코딩하여 오리지널 비트 스트림 및 재구성 픽셀(reconstruct pixel)을 생성하는 엔트로피 인코더(entropy encoder);
    상기 엔트로피 인코더에 연결되고, 상기 재구성 픽셀을 저장하는 재구성 픽셀 버퍼; 및
    상기 재구성 픽셀 버퍼에 연결되고, 상기 재구성 픽셀 버퍼에 저장된 재구성 픽셀의 위치에 대응하는 적어도 하나의 이웃 픽셀에 따라서 상기 예측 픽셀을 생성하는 예측 유닛
    을 포함하는,
    지문 이미지 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 엔트로피 인코더는 허프만 코딩(Huffman coding) 또는 골룸-라이스 코딩(Golomb-Rice coding)을 사용하여 엔트로피 인코딩을 수행하는,
    지문 이미지 처리 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 압축 회로는, 상기 엔트로피 인코더에 연결되고, 상기 오리지널 비트 스트림을 상기 제2 비트 스트림에 컴파일(compile)하는 프론트 헤더 유닛(front header unit)을 더 포함하는,
    지문 이미지 처리 시스템.
  6. 삭제
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