NO861058L - Bildekompresjonsteknikk. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en bildekompresjons-teknikk og nærmere bestemt en som opererer på et binært bilde av et fingeravtrykk til å redusere størrelsen av bildet og nærmere bestemt å redusere antallet av bildeelementer i bildet.

For mange fingeravtrykksanalyseformål er det ønskelig å generere et bilde som har relativt fin detalj. Særlig i visse omstendigheter er det ønskelig å generere et bilde fra et optisk og elektronisk avsøk av en finger eller fingeravtrykk som er 1024 ganger 1024 bildeelementer. Imidlertid, ved etterfølgende behandling er den kapasitet som kreves for å håndtere et bilde som har over en million bildeelementer prohibitiv hva angår kostnad og har også tendens til å begrense behandlingshastigheten til et uaksept-abelt sakte nivå i et aksessidentifiseringssystem.

Følgelig er det et hovedformål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en teknikk for å redusere antallet av bildeelementer som er involvert ved tilveiebringelsen av et slikt bilde mens bildekvaliteten forøkes.

Når en levende finger avsøkes optisk for å tilveiebringe et fingerbilde eller fingeravtrykkbilde, kreves en relativt høy oppløsning for å være sikker på at man oppfanger dalene. Nærmere bestemt har man funnet det nødvendig å anvende en avsøkning som tilveiebringer et initielt bilde som har 19,05xl0~<3>cm (7,5 mils) oppløsning pr. bildeelement. For å oppnå denne type av oppløsning, har et bilde bestående av ca. 1024 ganger 1024 bildeelementer vist seg å være nyttig. Bildet som tilveiebringes fra den optiske avsøkning har tendens til å være primært åslignende i natur. Men de relativt små daler viser seg på adekvat måte. En teknikk kreves så for å filtrere dette bilde for derved å tilveiebringe et resulterende bilde som har omtrentlig et 50:50 forhold mellom ås og dalsoner. Denne filtrering kan oppnås p.g.a. det faktum at utmatningen fra oppstillingen av de optiske reagerende dioder som anvendes i den optiske avsøkning har en gråskalaverdi som tilveiebringer en basis for å foreta et skille mellom de høye punkter for åsene og de lave punkter i dalene.

Selv om et bilde som har omtrentlig en million bildeelementer kreves for å oppnå passende bildeoppløsning og selv om en filtreringsteknikk må anvendes for å omdanne det optisk frembragte bildet til et bilde som har et brukbart omtrentlig forhold 50:50 mellom åssoneareal og dalsoneareal, er det ønskelig ut fra synspunktet med ytterligere etterfølgende behandling å tilveiebringe et bilde som har vesentlig færre bildeelementer. Fordelene med etterfølgende behandling av et bilde som har vesentlig færre bildeelementer innbefatter kravet til vesentlig mindre lagring og langt viktigere det faktum at behandlingen for bekreftelse vil bli vesentlig hurtigere. Ved å redusere antallet av bildeelementer i bildet til en sekstende del av de i opprinnelige innmatede bilde, blir lagrings-kravene redusert med en faktor av seksten og behandlingstiden blir redusert med en faktor av seksten.

Følgelige er det et hovedformål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et forbedret bilde med et vesentlig redusert antall av bildeelementer.

Imidlertid er det viktig at bildet som er tilveiebragt har i alt vesentlig like meget relevant informasjon som det innmatede bildet har. Følgelig er det et ytterligere formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe en teknikk som komprimerer størrelsen av bildet uten å miste vesentlig eller betydelig informasjon.

Det viser seg at ved en passende kompresjonsteknikk, kan en viss grad av filtrering skje som vil forbedre bildeverdien. Følgelig er det et ytterligere formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe en bildekompre-sjonsteknikk som skaper et forbedret bilde som har tilstrekkelig filtrering slik at nedstrøms eller etterfølgende behandling som omfatter slike trinn som detaljekstraksjon, forbedres. Man har funnet at et resultat av anvendelsen av foreliggende oppfinnelse er at den detalj-messige ektraksjonsteknikk blir i en stor grad mer stabil når anvendt på bildet som kompremeres ved teknikken ifølge oppfinnelsen enn når den anvendes på et ikke-kompremert bilde.

To patentsøknader med samme søker har relevans til det foretrukne system hvori oppfinnelsen ifølge foreliggende søknad opererer. En søknad er norsk patentsøknad 85.2749 som omhandler en teknikk med et system hvor et fingeravtrykkbilde utledes fra den direkte optiske avlesning av en finger ved hjelp av et optisk og elektronisk avsøk av fingeren med en stråle av koherent, kolimert lys. Lysets innfallsvinkel for den spørrende lysstrålen på fingeroverflaten som utspørres, er tilstrekkelig perpendikulær på fingeroverflaten slik at modulasjonen og den reflekterte lysstrålen skjer p.g.a. konstruktive og destruktiv forsterkning av det koherente lyset i stedet for p.g.a. skyggeeffekt. For å oppnå dette perpendikulære forholdet mellom den innfallende lysstrålen og overflaten som utspørres, blir den utspørrende lysstrålen, samt oppstillingen av fotooppfangere som mottar det reduserte lyset reflektert fra fingeren, montert på en ramme som dreies gjennom en bue om en akse til senteret av fingeren under utspørringsavsøksoperasjonen. Denne vesentlige perpendikulæritet for utspørringsplanet og de reflekterte lysstråler til overflaten av fingeren unngår den geometriske forvrengning som vil være knyttet til lesning ved hjelp av skyggingsteknikk. Oppstillingen av ladningsforskyvnings-elementer (CCD) på hvilke den reflekterte modulerte lysstrålen fokuseres, er lineær oppstilling av 1024 dioder. Hele den lineære oppstillingen utspørres periodisk under avsøket til å gi en matrise av 1024 ganger 1024 bildeelementer ettersom bildet av den levende fingeren avsøkes. De over en million bildeelementer som tilveiebringer denne direkte fingeravbild-ningsteknikk kreves for å tilveiebringe adekvat diskriminering mellom åsene og dalene hos den levende finger som avsøkes. Det er dette store antall av bildeelementer som skaper nedstrømsbehandlingsproblemet med lagringskapasitet og behandlingstid som skaper behov for oppfinnelsen ifølge foreliggende ansøkning, hvilken tjener til å tilveiebringe et bilde som har vesentlig redusert antallet av bildeelementer.

Den andre relaterte patentsøknad er norsk patentsøknad nr. 85.4914.

Utgangen fra de individuelle celler i fotodiodeoppstillingen som detek-terer den modulerte lysstrålen er analoge verdier som lett kan omdannes til et 8-bit gråskalasignal ved hjelp av kjente analog-til-gråskala digitale omformere. Omdanning av 8-bit gråskalaen til en binær skala krever en omdanningsprosess som i realiteten er filtreringsprosess ved at bestemmelse av hvorvidt et spesielt bildeelement skal ha en "1" verdi eller en "0" verdi er en funksjon av sammenligning av det bildeelementet med gjennomsnittet av visse omgivende bildeelementer. Den refererte patentsøknad tilveiebringer en teknikk for sammenligning av bildeelementer hvis binære verdi skal bestemmes først med et vertikalt minifelt gjennom bildeelementet, som med et horisontalt minifelt gjennom bildeelement og til sist med et kombinert minifelt som ikke har noen direktiv retning. Basert på den sammenligning blir et beste valgt gjort mellom de vertikale og horisontale minifeltsammenligninger slik at enderesultatet er et utgangsbilde som har binær-verdi bildeelementer hvori den beste filtrering oppnås som en funksjon av hvorvidt den lokale retning av åsene og dalene er mer eller mindre vertikale eller mer eller mindre horisontale. Denne teknikk muliggjør et forbedret filtrert bilde og også ved passende valg av terskel for bestemmelse av hvorvidt den binære verdien skal være en en eller en null, tilveiebringer et bilde som har en omtrentlig lik delning mellom åssonene og dalsonene, eller nærmere bestemt mellom sonene som har den binære verdien av en og soner som har den binære verdien av null. Det er utgangsbildet fra dette omdannings eller filtreringssystem som danner det foretrukne inngangsbildet på hvilket oppfinnelsen ifølge foreliggende søknad anvendes.

Ettersom oppfinnelsen ifølge foreliggende søknad kan anvendes på et binært bilde uansett hvordan det er utledet, skal beskrivelsene ifølge disse to refererte patentsøknader ikke anses å være vesentlig for en forståelse av foreliggende oppfinnelse, idet de heller ikke er essensielle for å muliggjøre en realisering av den foreliggende oppfinnelse. De er imidlertid komponenter i et foretrukket totalt system hvori den foreliggende oppfinnelse er en komponent.

I korte trekk tilveiebringer en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse et første trinn med fire-til-en reduksjon i antallet av bildeelementer ved å behandle hver innbyrdes eksklusive fire-bildeelement-enhet separat. Det fire-bildeelement-enhetsettet tilegnes en enkelt binær verdi som er den binære verdien tilegnet et enkelt bildeelement i det korresponderende fire-til-en reduksjonsutgangsbildet. Den samme prosessen gjentas en andre gang til å tilveiebringe et endelig utgangsbilde som har en sekstende del av antallet av bildeelementer sammenlignet med det opprinnelige innmatede bildet.

Verdien tilegnet hvert fire-bildeelement-enhetsett er en veiet funksjon av den binære verdi av hver av de seksten bildeelementer i et fire-bildeelement ganger fire-bildeelement delfelt hvori enhetsettet er sentrert. Den største vekten gis til senterbildeelementene, dvs. de fire bildeelementene i enhetsettet. Mindre vekt gis til de perifere bildeelementer. Blandt de perifere bildeelementer gis mindre vekt til de fire hjørnebildeelementene enn hva som gis til de åtte sidebildeelementene mellom hjørnene.

Med hensyn til veiningen er imidlertid betydningen av den binære verdien av de seksten bildeelementene i delfeltet delvis en funksjon av det totale mønsteret for bildeelementverdiene i delfeltet. En tretrinnsverdi tilegningsprosess involveres for å komme opp med den endelige verdien som tilegnes det enhetssettet. I et første trinn blir en binær verdi tilegnet hver av ni overlappende delsett av fire bildeelementer, samtlige innenfor delfeltet. Hver av disse fire bildeelement subsidiære rubrikker er en to ganger to bildeelementrubrikk. Hver av disse ni subsidiære rubrikker er tilegnet en binær verdi basert på overvektsbildeelement-verdien i dens subsidiære rubrikken. Som et andre trinn blir de fire subsidiære rubrikker som er knyttet til en spesiell av senterbildeelementene gruppert, og basert på deres gjennomsnittsverdi blir en tilegnet binær verdi dannet for det tilhørende senterbildeelementet. Som et tredje trinn blir de fire senterbildeelementene behandlet som en gruppe, og basert på den majoritetstilegnede binærverdi, blir en utgangsbinærverdi tilegnet det tilhørende bildeelementet i utgangsbildet. Fig. 1 illustrerer et delfelt med 16 bildeelementer innenfor hvilket et enhetssett av fire bildeelementer er sentrert. Dette fig. 1 delfelt avsøkes over bildeelementet slik at hvert fire-bildeelement-enhetsett Pcj t.o.m. Pc4i bildet er et innbyrdes eksklusivt sett. Således ved avsøkningsprosessen går seksten bildeelementdelfeltet frem mot høyre to kolonner av gangen og ved slutten av hver avsøkningslinje, går opp to linjer eller rader av gangen. Fig. IA og IB er tabeller som viser måten ved hvilken bildeelementen i fig. 1 delfeltet er assosiert til å gi de ni subsidiære rubrikker A t.o.m. I og måten hvorved disse subsidiære rubrikker assosiert for å tilveiebringe en tillagt eller tilegnet verdi til hvert av senterbildeelementene Pcj t.o.m.<P>c4.Fig. 2 er et blokkskjema som viser et fast oppkoplet system for behandling av hvert i fig. 1 viste delfelt til å oppnå den kompremerte bildeutmatning. Fig. 2A er et mer detaljert blokkskjema over trinnsforskyvningsregister og RAM-enheten 24 vist i fig. 2. Fig. 2A viser i nærmere detalj hvorledes de seksten inngangene til PROM 26 utvikles. Fig. 3 er et blokkskjema tilsvarende det i fig. 2 til å gi det samme resultatet som løsningen i fig. 2. Imidlertid er fig. 3 av en foretrukket utførelsesform hvor kun en PROM 34 er nødvendig i stedet for de to PROM-enheter 26 og 30. Denne reduksjon som angår PROM krav skjer ved å ta i betraktning det faktum at bildekompremeringsprosessen tidsbestemmes til å inkrementere hver gang avsøkningen inkrementerer to kolonner. Fig. 4 og 5 illustrerer en optisk og elektronisk avsøkningsteknikk som kan anvendes til å gi i inngangsbildet som et to-dimen-sjonelt felt av bildeelementer. Det er dette inngangsbildet som så behandles ved hjelp av anordningen i fig. 2 eller 3 til å gi det kompremerte utgangsbildet.

I en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse reduserer bildekompre-sjonsrutinen antallet av bildeelementer i bildet til en sekstende del av antallet i det innmatede bilde og gjør således den etterfølgende behandling og analyse enklere, mindre kostbar og muliggjør at den kan lettere oppnås.

Kjernen i teknikken omfatter et første trinn hvor en 4:1 kompresjon oppnås fulgt av et andre trinn hvor en ytterligere 4:1 kompresjon oppnås. Hvert trinn er i alt vesentlig likt. Således vil en forståelse av det første 4:1 kompresjonstrinnet gjøre det andre 4:1 kompresjontrinnet lett forståelig.

Dette første 4:1 kompresjonstrinnet innvolverer deling av bildet i sett av fire hosliggende bildeelementer, idet hvert sett er en rubrikk bestående av to bildeelementer ganger to bildeelementer. For hver slik rubrikk bestående av fire bildeelementer er en binær verdi, enten en en eller null tilegnet som en funksjon av en tretrinnsevaluering eller veiningsprosess. Denne tretrinnsprosess tar i betraktning ikke bare de binære verdier av de fire bildeelementene i rubrikken, men også de binære verdiene av de tolv umiddelbart hosliggende bildeelementer i en ring av bildeelementer ved senteret av rubrikken med seksten bildeelementer. Den binære verdien tilegnet settet av fire bildeelementer blir så tilegnet i et enkelt bildeelement i et første utgangstrinnbilde, hvilket første utgangsbilde vil ha en fjerdedel av antallet av bildeelementer i forhold til det innmatede bildet.

Evalueringen eller veiningsprosessen som tar i betraktning verdien av samtlige seksten av disse bildeelementer gir en større betydning til de fire bildeelementene ved senteret ved rubrikken med seksten bildeelementer (fire ganger fire) og gir en noe mindre betydning til de tolv perifere bildeelementene. Med hensyn til de tolv perifere bildeelementene er mindre vekt gitt til hjørnebildeelementene enn til sidebildeelementene mellom hjørnene.

For å tilveiebringe den passende veining og bestemmelse med hensyn til å tilveiebringe en teknikk som effektivt medfører en filterprosess som forbedrer bildet, blir de følgende tre trinn ivaretatt.

Hvert av de fire senterbildeelementene er knyttet til hver av fire 2x2 bildeelementrubrikker. For enkelhets skyld vil de sistnevnte rubrikker bli henvist til her som "subsidiære" rubrikker. Hver subsidiære rubrikk har bildeelementet under betraktning Pc som et av sine hjørner. Således vil de subsidiære rubrikker overlappe.

Det første trinnet med verdibestemmelse involverer tilegning av en binær verdi for hver subsidiære rubrikk. Den tilegnede binære verdien bestemmes ved majoritetsbinærverdien for de fire bildeelementene i den subsidiære rubrikken. Hvis således enten tre eller fire eller tre bildeelementer i den subsidiære rubrikken har binærverdien "1", er så verdien tilegnet den subsidiære rubrikken lik "1". Hvis to av bildeelementene imidlertid har verdien "1" og de to andre bildeelementene har verdien "0", har den subsidiære rubrikken så en ubestemt status og ingen binær verdi tilegnes.

Det andre trinnet ved verdibestemmelse involverer tilveiebringelsen av en tilegnet binær verdi for bildeelementet som er under vurdering Pc med hvilket de fire subsidiære rubrikker er tilknyttet. Den tilegnede verdien for Pc er majoriteten av de tilegnede binære verdier for de fire subsidiære rubrikker. En hvilken som helst subsidiær rubrikk som er blitt utpekt som en ubestemt blir ikke vurdert ved dannelsen av denne tilegnede binære verdi for nevnte Pc. Eksempelvis, selv om en subsidiær rubrikk har den binære verdien "0" og samtlig tre av de øvrige subsidiære rubrikker er utpekt som ubestemte, vil så nevnte Pc knyttet til det settet av subsidiære rubrikker motta den omhandlende binære verdi av "0".

På denne måte blir et sett av subsidiære rubrikker knyttet til hvert av de fire senterbildeelementene Pc og ved hjelp av de ovennevnte trinn med verdibestemmelse, blir en binær verdi knyttet til hver av de fire senterbildeelementene Pc.

Det tredje trinnet med verdibestemmelse involverer tilegning av en binær verdi til fire-bildeelement-enheten. Ved det tredje beregningstrinnet blir den fremherskende tilegnede verdi for de fire Pc bildeelementene tilegnet fire-bildeelement-enheten. Hvis der er en avstand, eksempelvis hvis to Pc'er skal ha en verdi og to ha den andre verdien, vil det da ikke være mulig å tilegne en beregnet verdi til fire-bildeelementsenheten. I stedet med en ubestemt utpekning, blir verdien for et av de fire bildeelementene vilkårlig tilegnet. Ettersom den er en vilkårlig tilegnelse, kan den være en hvilken som helst av disse, men for å være konsekvent bør den forutbestemmes til å være eksempelvis verdien av den nedre venstre av de fire bildeelementet i delsettet.

På denne måte blir et mellomliggende eller et første utgangsbilde tilveiebragt med en fjerdedel av antallet av bildeelementer som er i det innmatede bildet, og således oppnås en 4:1 kompremering. P.g.a. den spesielle rutinen som følges, kan visse uregelmessigheter i bildet utjevnes og visse av hullene i ås og dalstrukturen utfylles.

Ved gjentakelse av den ovennevnte prosedyre en andre gang, med behandling av det første utmatede bildet som det innmatede bildet ble behandlet, kan man tilveiebringe et sluttbilde som reduseres påny til en fjerdedel av bildeelementene og således en sekstende del av antallet bildeelementer i det innmatede bildet. Dette sluttbildet blir ytterligere forbedret ved utfiltrering av visse uregelmessigheter og hull.

I særdeleshet, med henvisning til fig. 1, er et sett av fire bildeelementer Pclt.o.m. Pc4vist skravert og omgitt av 12 tilhørende bildeelementer Pj t.o.m. Pj2- Innenfor dette sett av seksten bildeelementer, er der ni subsidiære to ganger to bildeelementrubrikker A t.o.m. I som kan konstrueres og disse er vist i tabellen i fig. IA. Som angitt ovenfor er hver av de subsidiære rubrikker tilegnet en binær verdi, hvis i det hele tatt mulig, basert på en majoritet av de binære verdier av de fire bildeelementene som danner de subsidiære rubrikker A t.o.m. I.

De fire subsidiære rubrikker A t.o.m. I som er knyttet til hver av bildeelementene under vurdering Pcj t.o.m. Pc4har en tilegnet binær verdi. Majoritetbinærverdien for de fire bildeelementene blir så tilegnet et bildeelement i et kompremert bilde som anvendes til å representere de fire bildeelementene Pcj<t.>o.m. Pc4.

Som man vil se fra tabellene i fig. IA og IB, fremkommer hjørnebilde-elementene P3, P0, Po, og Pj2kun en gang i forbindelse med en subsidiær rubrikk P, E, G og I. Disse fire hjørne subsidiære rubrikker er knyttet kun en gang til bildeelementene, slik som bildeelementene P4og P5er knyttet (a) med en sidesubsidiær rubrikk som rubrikken C, idet hver siderubrikk er knyttet til to av bildeelementene som er under betraktning, og (b) med en hjørnesubsidiær rubrikk slik som rubrikken A, som fremkommer kun en gang i tilknytning til bildeelementene som er under vurdering. Som en følge herav kan hvert sidebildeelement, slik som bildeelementene P4og P5, betraktes å ha tre ganger vekten av hva et hjørnebildeelement har, slik som bildeelementet P3. Ved en ytterligere motsetning til dette, kan senterbildeelementene Pcj t.o.m. Pc4anses å ha en vekt av ni basert på tabellene vist i fig. IA og IB. Dette er fordi hvert av senterbildeelementene er knyttet ikke bare til et antall av forskjellige rubrikker, men særlig er knyttet til den subsidiære rubrikken D som fremkommer som en tilhørende rubrikk med hvert av bildeelementene under betraktning.

Man vil forstå at verdien av denne kompresjonsprosedyre som et filter forøkes ved totrinnsprosessen. Det anses at ved å la hvert kompresjons-trinn tilveiebringe en begrenset filtergrad, og således en begrenset grad av forvrengning, blir det kombinerte resultatet av de to trinnene tilveiebringelsen av en meget nyttig og vesentlig grad av filtrering, særlig ved linjeutjevning og hullfylling, mens det unngåes innføringen av forvrengninger og kunstige ting.

Med henvisning til blokkskjemaet i fig. 2, 2A og 3, tilveiebringer en CCD-oppstilling 20 en utmatning som er en serie av bildeelementer som danner et to-dimensjonalt bilde. I en utførelsesform er der 1024 ganger 1024 bildeelementer. Hver oppstilling 20 utmatning er i en gråskala som omdannes ved hjelp av et hvilket som helst av et antall kjente teknikker til en binær verdi ved hjelp av en binær bestemmer 22. Utmatningen fra den binære bestemmer 22 er en strøm av bildeelementer som representerer hendelsesbildet.

Disse bildeelementer tilføres, i rekkefølge, til et sett av fire skiftregistre og tre RAM's 24, som er vist i nærmere detalj i fig. 2A, for å tilveiebringe en utmatning av seksten bildeelementverdier i binær form parallelt. De seksten verdiene representerer de binære verdier av de seksten bildeelementer som utgjør minihendelsesbildet i fig. 1.

Nevnte PROM 26 programmeres til å reagere på hver konfigurasjon av seksten inngangsbits til å gi en spesiell binær verdiutmatning. Den binære verdiutmatningen er verdien av bildeelementet i det første utgangsbildet som representerer de fire senterbildeelementene i minihendelsesbildet bestående av seksten bildeelementer.

Som vist i fig. 2 blir en ytterligere 4:1 reduksjon oppnådd i en foretrukket utførelsesform ved å tilføre utmatninger fra nevnte første PROM 26 i rekkefølge til et annet sett av skiftregistre og tre RAM's 28 for derved å tilveiebringe et annet sett av seksten binære verdier i parallell som tilveiebringes som en innmatning til en andre PROM 30. Hver utmatede binære verdi fra nevnte PROM 30 representerer en rubrikk av fire bildeelementer i det første utgangsbildet. Således er der tilveiebragt et andre utgangsbilde som har en ytterligere 4:1 reduksjon.

Nærmere bestemt, med hensyn til et inngangsbilde som er 1024 ganger 1024 bildeelementer, er det første utgangsbildet 512 ganger 512 bildeelementer og det andre utgangsbildet 256 ganger 256 bildeelementer.

Operasjonen ifølge løsningen i fig. 2 kan best forstås ved å minnes løsningen i fig. 2A med de fire skiftregistrene og de tre RAM's som danner enheten 24. Som vist i fig. 2A er der fire skiftregistre 24a, 24b, 24c og 24d som hver har en fire bits kapasitet. Hver av skiftregistrene har fire utganger og de seksten utganger fra de fire skiftregisterne danner de seksten inngangene til nevnte PROM 26. Løsningen med de fire skiftregisterne og de tre RAM's 24e, 24f og 24g muliggjør generer-ingen av nevnte mini-hendelsesbilde. Nærmere bestemt har hver RAM 24e, 24f og 24g kapasiteten til å holde 1020 bildeelementverdier. Således har et skiftregister pluss en RAM-kapasiteten til å holde en linje av bildeelementverdier. De verdiene er enten "l" eller "0". Bildeelement - verdiene som holdes i et hvilket som helst av skiftregisterne er verdiene av de fire bildeelementene som er forskjøvet en linje fra verdiene som holdes i de hosliggende skiftregistre. På denne måte tilveiebringer de fire skiftregisterne 24a t.o.m. 24d samlet de binære verdier for en blokk av fire ganger fire bildeelementer, idet hvert skiftregister holder verdiene av fire hosliggende bildeelementer og hvert skiftregister er forskjøvet en linje fra oppstrøms eller nedstrømsskiftregisteret.

Det kan bemerkes at der ikke er noen tilveiebringelse i det viste system for å kompensere for det faktum at de initielle få bildedanningslinjer ikke gir meningsfulle utmatninger fra skiftregisterne 24a t.o.m. 24d. Dette ganske enkelt betyr at de første få linjer av utgangsbildet ikke er meningsfulle. Den etterfølgende eller nedstrømsbehandlingen av bildet kan ganske enkelt ta det i betraktning, eller, slik det er mer sansynelig, nedstrøms eller den etterfølgende behandling vil være av en slik natur at grensekanten ikke trenger å ha noen betydning for den etterfølgende analyseprosess. På tilsvarende måte, ettersom de initielle utmatninger fra nevnte PROM 26 som mates til skiftregisterenheten ikke er meningsfulle, vil de initielle to eller tre linjer i det andre utgangsbildet være uten mening.

Fra den ovenstående vil man se at teknikken ifølge denne oppfinnelse anvender et delfelt som er større enn settet av innmatningsbilde bildeelementer som kompremeres. Delfeltet inkorporerer settet av bildeelement som kompremeres. Dette delfelt er basisen for bestemmelsen av bildeelementverdien som skal tilegnet et utgangsbildeelement som representer det settet av inngangsbilde bildeelementer. Det viktige punkt hva angår delfeltet er at de i forskjellige bildeelementer som utgjør delfeltet tilveiebringer et bidrag til sluttverdien for bildeelement - settet. Størrelsen av det bidraget er en funksjon av posisjonen for bildeelementet i delfeltet og det totale mønster av bildeelementer i delfeltet. Senterbildeelementene har den største vekten og danner således det største bidraget, hjørnebildeelementene har den minste vekten og danner det minste bidraget, mens sidebildeelementene har en mellomliggende vekt og danner således et mellomliggende bidrag.

Fig. 3 viser en modifisert og i øyeblikket foretrukket utførelsesform av løsningen i fig. 2 i hvilken, ved en passende sammenfletning eller valgprosedyre, kun en PROM behøves anvendt. Som det vil bemerkes av fig. 1, når et mini-hendelsesbilde forflyttes over med en kolonne av bildeelementer, foretas ingen analyse p.g.a. at kompresjonen involverer kompremering av hosliggende innbyrdes eksklusive to ganger to delsett av bildeelementer. Følgelig er det kun når en innføring foretas annen-hver kolonne av bildeelementer at nevnte PROM 34 blir på passende måte utspurt til å gi en brukbar utmatning. Således er det mulig ved bruken av seksten nivås velgerbryteren 32 til å omveksle innmatningen til PROM 34 vekselvis mellom utmatningene fra enhetene 24 og 28. Denne omveksling vil tilveiebringe vekselvise utmatninger fra nevnte PROM 34 som er passende for det første utmatede hendelsesbildet og for det andre utmatede hendelsesbildet. En passende tidsstyrt port 36 styrer utmatningen fra nevnte PROM 34 som utledes fra enheten 24 til enheten 28, og den styrer utmatningen fra nevnte PROM 34 som utledes fra enheten 28 til lagerenheten 38 som inneholder det utmatede 256 ganger 256 bildeelementers bildet.

Således tillater denne teknikk en særlig elegant og forenklet fast oppkopling. En enkelt 25K bit PROM 34 kan anvendes. Den PROM som er vist i figurene har seksten adresselinjer. Disse seksten adresselinjer korresponderer med de seksten bildeelementer som danner delfeltet som analyseres til å gi verdien for settet av fire bildeelementer ved senteret for seksten bildeelementers rubrikken. Nevnte PROM programmeres til å gi en gitt utmatning som reaksjon på hver av de 65539 kombinasjoner av adressetilegnelser. Hver adressetilegnelse er enten en høy eller lav som representerer en en eller nullverdi for et korresponderende bildeelement. Utmatningen fra nevnte PROM er den verdi som er tilegnet det invol-verte fire bildeelementers Pc settet.

Nærmere bestemt bevirker et passende skrivesignal at utmatningen fra nevnte PROM avsluttes. De seksten adresselinjene forskyves fra de seksten bildeelementene som danner et første delfelt til de som danner et andre delfelt, idet disse to delfeltene representerer de passende delfelter for tilstøtende fire bildeelementers Pc sett. Etter at adresselinjene er blitt passende forskjøvet, bevirker et lesesignal utmatningslinjen til å tilveiebringe en bildeelement binærverdi av enten en eller null for et bildeelement i det kompremerte bildet som representerer fire bildeelementers settet i det innmatede bildet. Denne utgangsverdi fra nevnte PROM lagres i RAM-lagerenheten. De seksten adresselinjene forskyves gjennom inngangshendelsesbildet ifølge den løsning som er vist i forbindelse med fig. 3.

Fig. 4 og 5 angir en kjent mekanisme for optisk å avsøke et fingeravtrykk til å gi den modulerte lysstråleinnmatningen til CCD-oppstillingen 20. Ettersom den er beskrevet i US-patent nr. 4.322.163, behøver omtalen her ikke å gå i stor detalj. Det er derfor tilstrekkelig å nevne at en lysstråle slik som kan tilveiebringes av en laser 66 blir på passende måte kollimert ved hjelp av linser 68 og 70 til å gi den utspørrende strålen 71. En i alt vesentlig gjennomsiktig plate 72 er tilveiebragt som en basis på hvilken en individuell finger F kan plasseres. Platen 72 er montert i en bevegelig vogn 74 som tillater bevegelse av fingeren over den utspørrende strålen 71. Som følge herav vil mønsteret av åser og daler tilveiebragt på den bakre overflaten av platen 72 bevirke at den reflekterte lysstrålen 75 moduleres med fingeravtrykksinformasjon. En fokuserende linse 76 fokuserer bildet som bæres av den reflekterte lysstrålen på en lineær oppstilling 77 av fotoreagerende dioder.

Et kodingselement 78 som er festet til vognen 74 reagerer på vognens 74 bevegelse til å frembringe et synkroniserende signal hver gang vognen beveger seg over en forutbestemt distanse. Synkroniseringssignalet bevirker avsøkningskretsen 80 til sekvensmessig å utspørre hver av fotodiodene som utgjør oppstillingen 77. Således er utmatningen fra avsøkningskretsen 80 et tog av pulser for hver avsøkningslinje. Hver puls representerer et bildeelement.

Det bør minnes at avsøkningsmekanismen ifølge fig. 4 og 5 er kun et eksempel på fingeravsøksteknikker med hvilke kompresjonsanordningen ifølge oppfinnelsen kan anvendes.

Således kan innmatningen til oppstillingen 20 være den modulerte lysstrålen som frembringes fra en avsøkning av et fingeravtrykk-kort eller den direkte avsøkning av en finger plassert i rom uten en plate. I realiteten er det den sistnevnte type av avsøkning som oppfinnelsen er mest nyttig for, ettersom den direkte fingeravsøkningen krever den største oppløsningen for mer fullstendig å skille mellom dalene.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for automatisk å kompremere et fingeravtrykkbilde som er representert ved et felt av binære bildeelementer, karakterisert ved trinnene: optisk å danne et bilde av en fingeroverflate eller et kontinuerlig fingeravtrykk til å gi et innmat et bilde av nevnte fingeravtrykk, idet nevnte innmatede bilde er et felt av bildeelementer med binær verdi, hvor hvert av nevnte bildeelementer har en første verdi og en andre verdi, å utpeke hver innbyrdes eksklusive to bildeelementers ganger to bildeelementers rubrikk i nevnte innmatede bilde som et enhetssett, å tilknytte et delfelt større enn enhetssettet som et tilhørende delfelt for hvert av nevnte enhetssett, idet enhetssettet sentreres i sitt tilhørende delfelt, å henføre en binær verdi til nevnte enhetssett som en funksjon av den relative frekvensen og relative posisjonen for bildeelementene av den første verdi og bildeelementen av den andre verdien i nevnte tilhørende delfelt, og å tilegne nevnte binære verdi henført til nevnte enhetssett som verdien av et enkelt korresponderende bildeelement i et utgangsbilde.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte delfelt er en fire-bildeelementers ganger fire-bildeelementers rubrikk, som derved inneholder seksten bildeelementer som innbefatter den tilhørende av nevnte enhets sett som senterbildeelementene i nevnte delfelt.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at verdiene av nevnte senterbildeelementer hos nevnte tilhørende delfelt er tilegnet en større vekt enn den for de perifere bildelementer i nevnte delfelt.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at verdiene av hjørnebildeelementene i nevnte delfelt tilegnes en mindre vekt enn verdiene for de andre av nevnte perifere bildeelementer.

5. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 t.o.m. 4, karakterisert ved at nevnte trinn med å tilegne omfatter minst trinnene: å tilegne en binær verdi til hver av de fire bildeelementene i nevnte enhetssett som en funksjon av den binære verdien av hosliggende bildeelementer i nevnte delfelt, og å tilegne en verdi til nevnte fire bildeelementers enhetssett som en funksjon av nevnte verdier tilegnet hvert av nevnte elementer i nevnte enhetssett.

6. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 t.o.m. 5, karakterisert ved dessuten å omfatte trinnene: å behandle nevnte utmatede bilde som et sekundært innmatet bilde og å gjenta samtlige av de i kravet angitte trinn på nevnte sekundære innmatede bilde for å gi et ytterligere kompremert utmatet bilde.

7. Fremgangsmåte for automatisk å kompremere et bilde representert ved et felt av binære bildeelementer til et utmatet bilde med redusert antall av bildeelementer, karakterisert ved trinnene: å avsøke et forutbestemt objekt til å gi et innmatet bilde bestående av et felt av bildeelementer, å utpeke hver innbyrdes eksklusive to bildeelementers ganger to bildeelementers rubrikk som et fire-bildeelementers-enhetssett i det innmatede bildet og et enkelt bildeelement i det utmatede bildet, å tilegne et fire-bildeelementers ganger fire-bildeelementers delfelt med hvert av nevnte fire-bildeelementers-enhetssett, idet nevnte enhetssett er sentrert i de seksten bildeelementene i nevnte delfelt, å henføre til nevnte enhetssett en binær verdi bestemt av et veiet bidrag fra bildeelementene i nevnte delfelt innbefattende bildeelementene i nevnte sett innenfor nevnte delfelt, og å tilegne til et utgangsbildeelement som representerer nevnte sett, nevnte henførte binære verdi for derved å tilveiebringe et bildeelement i det utmatede bildet.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at nevnte henføringstrinn omfatter trinnene: for hver av de fire bildeelementene i et hvilket som helst av nevnte enhetssett, å tilknytte fire subsidiære sett, idet hvert av nevnte fire subsidiære sett er en to-bildeelementers ganger to-bildeelementers rubrikk, som overlapper hverandre og som har felles den spesielle av nevnte bildeelementer fra nevnte enhetssett med hvilken nevnte subsidiære sett er tilhørende, å tilegne til hvert av nevnte subsidiære sett en binær verdi som er lik majoritetbinærverdien for bildeelementene som danner nevnte subsidiære sett, idet ingen binær verdi tilegnes hvor der ikke er noen majoritets-verdi, å tilegne til hvert bildeelement i nevnte sett av en binær verdi lik flertallsbinærverdien tilegnet de tilhørende fire av nevnte subsidiære sett, idet ingen binær verdi tilegnes hvor der ikke er noe slikt flertall, og tilegne til nevnte inngangsbildeenhetssett en binær verdi som er lik flertallet av nevnte tilegnede verdier til nevnte bildeelementer som danner nevnte inngangssett, og når der ikke er noen slik flertallsverdi, å tilegne til et slikt inngangsbildesett den binære verdien av et forutbestemt av nevnte bildelementer som danner nevnte inngangsbildesett.

9. Anordning for automatisk å kompremere et fingeravtrykksbilde representert ved et felt av binære bildeelementer, karakterisert ved: midler for optisk å danne et bilde av en fingeroverflate eller et kontinuerlig fingeravtrykk for å gi et innmatet bilde av nevnte fingeravtrykk, idet nevnte innmatede bilde er et felt av bildeelementer i binær verdi, hvor hvert av nevnte bildeelementer har en første verdi og en andre verdi, midler for å utpeke hver innbyrdes eksklusive to-bildeelementers ganger to-bildeelementers rubrikk i nevnte innmatede bilde som et enhetssett, midler for å tilknytte et delfelt større enn enhetssettet som et tilhørende delfelt for hvert av nevnte enhetssett, idet enhetssettet er sentrert i dets tilhørende delfelt, lagermidler som reagerer på den relative frekvens og relative posisjon av bildeelementene med den første verdien og bildeelementene med den andre verdien av nevnte tilhørende delfelt til å tilegne en binær verdi som verdien av et enkelt bildeelement i et utmatet bilde som representerer enhetssettet knyttet til delfeltet.

10. Anordning som angitt i krav 9, karakterisert ved at nevnte delfelt er en fire-bildeelementers ganger fire-bildeelementers rubrikk, som derved inneholder seksten bildeelementer innbefattende de tilhørende fire bildeelementer i nevnte enhetssett som senterbildeelementene i nevnte delfelt.