SE515239C2 - Metod för alstring av en sammansatt bild samt en apparat för detektering av fingeravtryck - Google Patents

Description

20 25 30 35 515 259 2001-03-05 P:\l874-118 sv övers II.doc EA/LJ 2 Dessutom förblir fingeravtrycksmönstret oförändrat för en individ under hela livet.

Vissa system för fingeravtrycksdetektering arbetar genom att skapa en komplett bild av ett fingeravtryck i ett steg; fingrets yta registreras genom att exempelvis fram- ställa en fotografisk gràskalebild, vilken senare kan analyseras genom bildbehandlingsmetoder för att bestämma huruvida eller ej det registrerade fingeravtrycket mot- svarar förlagrade referensdata.

Andra system för detektering av fingeravtryck fram- ställer inte hela fingeravtrycksbilden i ett enda steg.

Istället avsökes fingrets yta, vilket ger upphov till en sekvens av fingeravtrycksbilder eller "skivor", vilka kom- bineras till en sammansatt bild som representerar hela fingeravtrycket. EP-A2-O 929 050 visar en halvledarbaserad fingeravtrycksdetektor med kapacitiv avsökning, vilken inbegriper en uppsättning kapacitiva avkänningselement. När en användare för sitt finger över avkänningselementen, pro- duceras en sekvens av partiella fingeravtrycksbilder av de kapacitiva avkänningselementen. De partiella fingerav- trycksbilderna sätts samman till en sammansatt fingerav- trycksbild.

EP-Al-O 813 164 avser ett avläsningssystem för digi- tala fingeravtryck, innefattande en givare i form av en stav, som är bredare än den typiska bredden hos ett finger men som är relativt smal jämfört med fingrets längd.

Givaren är en integrerad krets med ett aktivt skikt, som är känsligt för tryck och/eller temperatur. När en användare för sitt finger över givaren, kommer givaren att avsöka fingeravtrycket och leverera en sekvens av fingeravtrycks- bilder, vilka var och en har en storlek, som väsentligen motsvarar givarens känslighetsomràde, och vilka är delvis överlappande. En bearbetningsenhet tar emot sekvensen av fingeravtrycksbilder från givaren och är anordnad att rekonstruera en komplett fingeravtrycksbild. Sà snart den 10 20 25 30 35 515 259 2001-03-08 P:\l874-1l8 sv övers II.dOC BÅ/LJ kompletta fingeravtrycksbilden har erhållits, kan den jämföras med en referensbild, som finns lagrad på exempel- vis ett smart kort, för att verifiera innehavaren av det smarta kortet.

Fingeravtrycksgivare av typen ovan, som tillhanda- håller en sekvens av delvis överlappande fingeravtrycks- bilder, miniatyriserade eller bärbara elektroniska anordningar. har flera fördelar, särskilt inom området för Måttlig kostnad och låg strömförbrukning är tillsammans med små krav på monteringsyta viktiga fördelar i detta avseen- de. Miniatyriserade eller bärbara elektroniska anordningar har emellertid begränsad databearbetningskapacitet; såväl dataprocessorn (CPU) som däri utnyttjade elektroniska minnen är anpassade för bärbar användning och har följakt- ligen inte så utmärkta prestanda som exempelvis vissa stationära installationer.

Det är en beräkningsmässigt intensiv operation att kombinera en sekvens av delvis överlappande fingeravtrycks- bilder till en sammansatt bild, som representerar ett helt fingeravtryck. För att sammanställa den sammansatta finger- avtrycksbilden från ett antal på varandra följande finger- avtrycksbilder måste man beräkna en förskjutningsvektor mellan varje bildpar. Standardmetoden är att utnyttja auto- korrelering, varvid man läser en första fingeravtrycksbild och en efterföljande andra bild samt producerar en utbild eller korreleringskarta i ett förskjutningskoordinatsystem_ Korreleringskartan innehåller vanligen ett globalt maximum vid en punkt, som motsvarar förskjutningsvektorn.

I fallet med digitala fingeravtrycksbilder i gråskala matar man närmare bestämt in två tvådimensionella matriser av heltal till autokorreleringsproceduren, som resulterar i en tvådimensionell matris av heltal, varvid dessa heltal kan illustreras som gråskaleintensiteter. Som redan nämnts, är autokorrelering beräkningsmässigt intensivt och svårt att utföra i realtid med en dataprocessor, som är optimerad W Ü 20 25 30 515 239 4 2001-03-08 P:\1874-ll8 sv övers II.doc BA/LJ för låg strömförbrukning och miniatyriserade eller bärbara tillämpningar. Beräkningsarbetet växer dessutom kvadratiskt med storleken av beräkningsområdet.

Samanfattning av uppfinningen Med tanke på problemen ovan är det ett syfte med upp- finningen att underlätta framställningen av en sammansatt bild, ett fingeravtryck, ur en sekvens av åtminstone delvis över- som representerar ett kroppsspecifikt mönster såsom lappande bilder i realtid genom att använda mycket mindre kraft än i konventionella metoder, vilket medger små givare (som inte kan producera en komplett bild i ett steg) för användning i miniatyriserade eller bärbara tillämpningar.

Detta syfte uppnås genom en metod och en apparat enligt bifogade självständiga patentkrav. Närmare bestämt kan en sammansatt bild produceras ur en sekvens av åtmin- stone delvis överlappande bilder genom att utföra följande steg för sekvensen av bilder. Ett förutbestämt antal under- områden (vilka kan vara så små som lxl bildpunkt) väljs i en första bild. För var och en av dessa underomràden bestämmer man en korrelering med en andra bild, som följer efter den första bilden. Därefter beräknar man en linjär- kombination av korreleringarna för alla underområden, och slutligen bestämmer man, ur den beräknade linjärkombinatio- nen, förskjutningen mellan de första och andra bilderna. Så snart förskjutningen är känd, kan man korrekt sammanställa de första och andra bilderna. Genom att upprepa proceduren ovan kan man stegvis sammanställa en sammansatt bild av ett fingeravtryck eller liknande.

Syftet uppnås även genom en apparat för detektering av fingeravtryck, som har en fingeravtrycksgivare anordnad att producera en sekvens av åtminstone delvis överlappande fingeravtrycksbilder, samt en bearbetningsanordning, som är anordnad att utföra ovanstående metod. 10 U 20 25 30 35 515 239 2001-03-08 P:\lB74-11fl sv övers II.doc BA/LJ 5 Andra syften, särdrag och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå av följande detaljerade redo- görelse, av bifogade underkrav samt av ritningarna.

Kort beskrivning av ritningarna En föredragen utföringsform av föreliggande uppfin- ning kommer nu att beskrivas i närmare detalj under hänvis- ning till bifogade ritningar, på vilka: FIG 1 är en översiktsvy av en portabel elektronisk anordning, i vilken metoden och i form av en mobiltelefon, apparaten för detektering av fingeravtryck enligt före- liggande uppfinning kan användas, FIG 2 illustrerar den övergripande arbetsprincipen för en fingeravtrycksgivare av avsökningstyp, vilken produ- cerar en sekvens av delvis överlappande fingeravtrycks- bilder, FIG 3 är ett blockschema, som illustrerar de väsent- liga komponenterna i den i FIG 1 illustrerade mobiltele- fonen, FIG 4 är ett flödesschema, som illustrerar stegen i metoden enligt den föredragna utföringsformen, FIG 5 illustrerar en sekvens av delvis överlappande fingeravtrycksbilder samt åtgärderna som vidtas under en förbearbetningsfas av metoden enligt den föredragna utföringsformen, FIG 6 är en förstorad vy av en del av en fingerav- trycksbild och illustrerar vidtagna ätgärder för denna bild under en autokorreleringsfas av metoden, FIG 7 illustrerar en korreleringskarta som resultat av nämnda autokorrelering samt FIG 8 illustrerar hur individuella korreleringskartor sammanställs i en linjärkombination för att alstra en total korreleringskarta, ur vilken man bestämmer förskjutnings- vektorn. 10 15 20 25 30 35 515 259 6 2001-03-08 P=\l874-118 sv övers ILdoc BA/LJ Detaljerad redogörelse I FIG 1 visas en portabel elektronisk anordning i form av en mobiltelefon 1. Mobiltelefonen 1 kommer att utnyttjas som ett exempel, pä ett icke-begränsande vis, pà en möjlig bärbar tillämpning, där metoden och apparaten enligt uppfinningen kan användas. Mobiltelefonen 1 inne- fattar en första antenn 2, som är anordnad att etablera och upprätthålla en första radiolänk 2' till en basstation 8 i ett mobiltelekommunikationssystem såsom GSM ("Global System for Mobile communications"). Telefonen 1 har även en andra antenn 3, som utnyttjas för att kommunicera med en fjärr- belägen anordning 9 över en andra radiolänk 3'. Den andra antennen 3 kan exempelvis var avsedd för Bluetooth eller annan typ av kompletterande kortdistansdatakommunikation, exempelvis på ISM-bandet Medical") vid 2,4 GHz.

("Industrial, Scientific and Som vilken annan modern mobiltelefon innefattar tele- fonen 1 en högtalare 4, en display 5, en uppsättning mar- körtangenter 6a, en uppsättning alfanumeriska tangenter 6b samt en mikrofon 7. Dessutom innefattar telefonen 1 en fingeravtrycksgivare 10, som utgör en del av apparaten för detektering av fingeravtryck enligt uppfinningen och som utnyttjas av metoden enligt uppfinningen.

Enligt den föredragna utföringsformen är finger- avtrycksgivaren 10 en termisk kiselkretsbaserad finger- avtrycksgivare benämnd FingerChipm, som är kommersiellt tillgänglig fràn Thomson-CSF Semiconducteur Specifiques, Route Départementale 128, BP 46, 91 401 Orsay Cedex, Frankrike. Fingeravtrycksgivaren FingerChipm utnyttjar värmen som alstras av fingret för att producera en atta- bitars gràskalebild av ett fingeravtryck med upplösningen 500 dpi. FingerChip“ïgivarens bildupptagande yta mäter 1,5 mm x 14 mm. När ett finger 11 förs i en riktning 12 över fingeravtrycksgivaren 10 (se FIG 2), producerar givaren 10 en sekvens av delvis överlappande fingeravtrycksbilder 13a, 10 15 20 25 30 515 259 7 2001-03-08 P:\l874-l18 sv övers ILdOC BA/LJ l3b, _, 13x varje 20:e millisekund, där varje bild representerar ett omràde som är ungefär lika med den bild- upptagande ytan ovan. Bilderna tillförs en dataprocessor/- (se FIG 3). sorn/styrenheten 15 kommer därvid att producera en samman- styrenhet 15 i mobiltelefonen 1 Dataproces- satt fingeravtrycksbild 14, vilket kommer att beskrivas i närmare detalj senare.

Alternativt kan man använda sig av i princip vilken annan kommersiellt tillgänglig fingeravtrycksgivare som helst, exempelvis en optisk givare, en kapacitiv givare och liknande, under förutsättning att en sådan givare kan pro- ducera en sekvens av delvis överlappande fingeravtrycks- bilder, pà ovan beskrivet vis.

Som visas i FIG 3 innefattar mobiltelefonen 1 data- processorn/styrenheten 15, vilken som redan nämnts är ansluten till fingeravtrycksgivaren 10. Dataprocessorn/- styrenheten 15 är även ansluten till ett primärminne 16, exempelvis något kommersiellt tillgängligt RAM-minne. Den är även ansluten till ett permanent minne 17, som kan implementeras av något kommersiellt tillgängligt icke- flyktigt elektroniskt, magnetiskt, magnetooptiskt eller liknande minne.

Det permanenta minnet 17 innefattar programkod 18, som definierar en uppsättning programinstruktioner, vilka då de exekveras av dataprocessorn/styrenheten 15 utför metoden enligt uppfinningen samt även många andra uppgifter i mobiltelefonen 1. Det permanenta minnet 17 innefattar även fingeravtrycksreferensdata 19, som utnyttjas av styr- enheten 15, efter att ha ställt samman en sammansatt fingeravtrycksbild, för att jämföra denna bild med nämnda fingeravtrycksreferensdata för att i sin tur fastställa huruvida eller ej innehavaren av fingret 11, dvs användaren av mobiltelefonen 1, har den identitet, som representeras av nämnda fingeravtrycksreferensdata 19. Ü 20 25 30 515 259 2001-03-08 P:\1874-l1B sv övers II.doc BA/LJ Förutom vad som nämns ovan, är dataprocessorn/styr- enheten 15 ansluten till GSM-radiokretsar 20 för att implementera den första radiolänken 2' genom antennen 2.

Dataprocessorn/styrenheten 15 är även ansluten till en Bluetooth-radio 21, som i sin tur är kopplad till Blue- tooth-antennen 3. Slutligen är dataprocessorn/styrenheten 15 ansluten till displayen 5.

Samtliga av de ovan beskrivna komponenterna, inbegri- pande dataprocessorn/styrenheten 15, kan implementeras pä många olika sätt av godtyckliga kommersiellt tillgängliga komponenter, som uppfyller de nedan beskrivna funktionella kraven. Vad gäller dataprocessorn/styrenheten 15, kan den implementeras av någon kommersiellt tillgänglig mikropro- cessor, CPU, DSP eller någon annan programmerbar elek- tronisk logikanordning.

Med hänvisning till de kvarvarande FIG 4-8 kommer metoden och apparaten enligt den föredragna utföringsformen nu att beskrivas. Allmänt uttryckt bygger uppfinningen på idén att dela upp det vid autokorreleringen mellan på varandra följande fingeravtrycksbilder utnyttjade bild- området i flera små underområden. Som förklarats ovan, eftersom beräkningen växer kvadratiskt med det aktuella bildområdet, kan den resulterande totala beräkningen dras- tiskt reduceras tack vare uppfinningen. Så snart autokorre- lering har utförts för dessa mindre underområden, och så snart respektive korreleringskartor har framställts, beräk- nas en total autokorreleringskarta som en linjärkombination av korreleringskartorna fràn autokorreleringarna med de individuella underområdena. Förskjutningsvektorn mellan två på varandra följande bilder bestäms ur den totala autokor- releringskartan, eventuellt genom att tillämpa en Maximum- Likelihood-procedur med avseende på den totala korrele- ringskartan, ifall fler än en kandidat till förskjutnings- vektor tycks förekomma. 10 15 20 25 30 35 515 239 9 2001-03-08 P:\1874-l18 sv övers ILdoc BA/LJ Eftersom autokorreleringen, som är en viktig del av processen för att sammanställa ett flertal delvis över- lappande fingeravtrycksbilder till en sammansatt finger- avtrycksbild, kan åstadkommas med betydligt mindre beräk- ningskraft än konventionell autokorrelering, gör uppfin- ningen det möjligt att utnyttja en liten fingeravtrycks- givare i en miniatyriserad eller bärbar tillämpning med mycket låg strömförbrukning samt även begränsade beräk- ningsresurser.

Med hänvisning till FIG 4 illustreras en rutin 100 för fingeravtrycksautokorrelering, vilken är en viktig del av metoden enligt uppfinningen. Efter nödvändig initialise- ring och liknande träder rutinen i en första fas eller för- bearbetningsfas 110. I ett steg 112 tas en första finger- avtrycksbild emot av dataprocessorn/styrenheten 15 fràn fingeravtrycksgivaren 10. I ett efterföljande steg 114 analyseras den gràskalemässiga bildpunktintensiteten i den första fingeravtrycksbilden. Ett flertal smá och geogra- fiskt utspridda underomràden #1-#n väljs därefter ut, i ett steg 116, i den första fingeravtrycksbilden, såsom illu- streras i närmare detalj i FIG 5. De utvalda underomràdena är sådana som är statistiskt ovanliga med avseende pà bilden som helhet betraktad. Skälet till detta är att det blir enklare att autokorrelera de utvalda underområdena med den efterföljande fingeravtrycksbilden.

I den vänstra kolumnen i FIG 5 illustreras ett fler- ...13j, vilka har tagits emot fràn fingeravtrycksgivaren 10. I den tal pà varandra följande fingeravtrycksbilder 13a, högra kolumnen illustreras vidare àter bilderna 13a-13j (i form av 13a'-13j'), där de utvalda ovanliga underomràdena har indikerats vid respektive centrum i form av smä vita fyrkanter. För varje fingeravtrycksbild väljer man i den föredragna utföringsformen ut totalt sex stycken ovanliga underomràden. En förstoring av den sista bilden 13j-13j' ges nederst i FIG 5. I denna förstoring framgår de utvalda 10 15 20 25 30 35 515 239 10 2001-03-08 P:\l874-118 sv övers I1.doc BA/LJ ovanliga underomràdena 22a, 22b, 22c, 22d, 22e och 22f tyd- ligare.

Enligt den föredragna utföringsformen har varje utvalt underområde en storlek på lxl bildpunkt, dvs en enda bildpunkt med ett gråskalevärde mellan exempelvis O-255. I en fingeravtrycksbild som representerar en del av ett fingeravtryck, är ovanliga områden vanligen sådana som antingen har en mycket hög intensitet (dvs är väsentligen vita) eller har en mycket läg intensitet (dvs är väsent- ligen svarta). Enligt den föredragna utföringsformen är de utvalda underomràdena därför sådana bildpunkter, som före- trädesvis är antingen vita (eller nästan vita) eller svarta (eller nästan svarta) enligt den föredragna utföringsformen väljes tre vita bildpunkter och tre svarta bildpunkter som underomràden #1-#6 i fingeravtrycksbilden. I vissa situa- tioner (exempelvis vid bildmättnad) kan det dock vara lämpligare att välja andra än vita eller svarta bildpunkter som ovanliga områden. Alternativt kan större ovanliga underomràden väljas i fingeravtrycksbilden, exempelvis områden om 4x4 bildpunkter. I sådant fall kan ett ovanligt område vara ett område, som innehåller en intensitetsgra- dient (förändring från svart till vitt eller vice versa).

Allmänt uttryckt kan man genom att utnyttja en större storlek för varje underområde nöja sig med att använda ett mindre antal underomràden, och vice versa.

Så snart de ovanliga underomràdena har valts ut i steg 116, fortsätter exekveringen till en andra fas eller autokorreleringsfas 120. Syftet med autokorreleringen är att identifiera de respektive underomràdena, som valts ut under förbearbetningen av en viss fingeravtrycksbild, i en efterföljande fingeravtrycksbild. Eftersom statistiskt ovanliga bildpunkter används som underomràden, är det sannolikt att precis en överensstämmelse kommer att på- träffas i ett sökomräde i den efterföljande fingeravtrycks- bilden. Den kombinerade autokorreleringen leder till 10 15 20 25 30 35 515 239 ll 2001-03-08 P:\1874-l18 sv övers ILdoc BA/LJ åtminstone en kandidat till förskjutningsvektor. En för- skjutningsvektor representerar den relativa förskjutningen mellan en given fingeravtrycksbild och dess efterträdare.

Så snart förskjutningsvektorn har fastställts, kan de två fingeravtrycksbilderna kombineras för att successivt sammanställa den sammansatta fingeravtrycksbilden.

Ur allmän synvinkel representerar autokorrelerings- koefficienter cLj graden av korrelering mellan angränsande dataobservationer (på varandra följande fingeravtrycks- bilder) i en tidsserie. En autokorrelering, som kan utnytt- jas inom ramen för uppfinningen, är ciJ' =2Lx_y(f(xry)_g(x+ivy+j))z där f(x,y) är ett valt underomràde i en viss finger- avtrycksbild och g(x,y) är ett underomràde i efterföljande fingeravtrycksbild. Syftet med autokorreleringen, vilket består i att finna den största korreleringen mellan två fingeravtrycksbilder, uppnås genom att beräkna c¿j för ett sökomräde 23 (FIG 6) i efterföljande fingeravtrycksbild 13.

Den bästa överensstämmelsen finner man genom att minimera cpj över sökområdet 23. Enligt den föredragna utförings- formen består sökområdet av 19x19 bildpunkter. Emellertid är andra sökomràden, även icke-kvadratiska sådana, lika möjliga.

Användandet av ovan beskrivna autokorrelering illu- streras i FIG 6, där en del av en efterföljande finger- avtrycksbild 13 visas. Den lilla kvadraten 22 representerar ett av underområdena, som valts ut under förbearbetningen.

Storleken på underomràdet 22 samt sökområdet 23 har för- storats i FIG 6 av tydlighetsskäl. Centrum 24 i sökområdet 23 i den efterföljande fingeravtrycksbilden representerar positionen i den föregående fingeravtrycksbilden, där underomràdet 22 fanns beläget. Genom att minimera cL¿ över sökområdet 23 i den efterföljande fingeravtrycksbilden på 10 15 20 25 30 35 515 2Iš9 12 2001-03-08 P:\l874-l18 Sv övers ILdOC BA/LJ ovan beskrivet vis, kan man finna positionen för under- omrâdet 22 i den efterföljande fingeravtrycksbilden 13.

Resultatet av autokorreleringen för ett individuellt underomràde 22 i förhållande till ett sökområde 23 är en 19x19 bildpunkter stor korreleringskarta 25, som illustre- ras i FIG 7. Minimum för autokorreleringen cLj framträder som en mörk bildpunkt 28 i korreleringskartan 25. En för- skjutningsvektor 26 kan därefter enkelt bestämmas och har sin startpunkt i centrum 27 av korreleringskartan 25 samt sin slutpunkt vid bildpunkten 28 med minimal intensitet (svart bildpunkt).

Ovanstående motsvarar steg 122 i flödesschemat i FIG 4. Som redan nämnts, produceras i den föredragna utförings- formen totalt sex korreleringskartor för totalt sex under- områden 22. I ett efterföljande steg 124 beräknas en total korreleringskarta 29 som en linjärkombination (summa) av de individuella korreleringskartorna 25a, 25b osv, vilket visas i FIG 8. Ur den totala korreleringskartan 29 är det möjligt att bestämma en förskjutningsvektor, eller ofta ett antal kandidater till förskjutningsvektor.

Skälet till att man enligt uppfinningen kan utföra autokorrelering för flera mycket små och geografiskt ut- spridda underomràden 22 i på varandra följande fingerav- trycksbilder 13, vilka slutligen kombineras till en total korreleringskarta 29, är att en fingeravtrycksbild har ett karakteristiskt mönster med linjer (upphöjningar och ned- sänkningar) i olika riktningar. Dessa linjer kommer även att uppträda i korreleringskartorna. Om ett underomràde förflyttas längs fingeravtryckslinjerna, kommer korrele- ringen att vara mycket stark, varvid linjer uppträder.

Detta är även sant, ifall underomrädet förflyttas med bredden hos en linje. När autokorreleringen beräknas för delar av fingeravtrycket, där linjerna har olika vinklar, kommer också korreleringskartorna 25 att uppvisa linjer i olika riktningar. När ett tillräckligt antal kartor 25a, 10 15 20 25 30 35 2001-03-08 P:\l874-ll8 sv övers ILGOC BA/LJ 25b,... kombineras, kommer linjerna att korsa varandra över den totala korreleringskartan 29, men det kommer att finnas en tydlig överlagring vid korreleringens minimum, ur vilken förskjutningsvektorn kan bestämmas.

Ofta kan emellertid flera bildpunkter 28 med minimal intensitet uppträda i en total korreleringskarta 29, vilket istället för en enda förskjutningsvektor indikerar ett antal kandidater till förskjutningsvektor. Dessa bestäms i ett efterföljande steg 126 i det i FIG 4 visade flödes- schemat samt behandlas vidare i en efterbehandlingsfas 130 av rutinen 100 för autokorrelering av fingeravtryck.

Under efterbehandlingen av den totala korrelerings- kartan 29 (eller närmare bestämt antalet kandidater till förskjutningsvektor, som bestäms i steg 126), tillämpas en Maximum-Likelihood-uppskattande procedur pà dessa kandida- ter till förskjutningsvektor, under antagandet att korrekt minimum för en viss korreleringskarta 29 (som bestäms för en viss fingeravtrycksbild 13) troligen ligger nära minimum i motsvarande korreleringskarta för föregående fingerav- trycksbild. Sannolikheten att minimum har flyttats fràn en position till en annan är följaktligen proportionell mot avståndet mellan dessa minima. Om denna sannolikhet maxime- ras över tiden, finner man den mest troliga förflyttnings- vägen.

Närmare bestämt definieras en förskjutningsvektor som riktningen och storleken för förskjutning mellan två pà varandra följande fingeravtrycksbilder. Som redan nämnts, uppträder förskjutningsvektorn som en bildpunkt med minimal intensitet (svart bildpunkt) i en korreleringskarta. Vidare definierar vi en övergàngssannolikhet som sannolikheten för att vektorn förflyttar sig fràn en första position till en andra position.

Förskjutningsvektorn är en funktion av fingrets för- flyttning och representerar dess hastighet samt riktning.

En vektorövergàng motsvarar en acceleration. Eftersom 10 15 20 25 30 35 515 239 14 2001-03-08 P:\l874-ll8 SV övers ILÜOC BÅ/LJ fingret är ett fysiskt organ, kan det inte ha oändligt stor acceleration. Om fingerflyttningen samplas med tillräcklig hastighet, kommer sampelvärdena därför att vara höggradigt korrelerade. Pga denna korrelering kan vi beräkna sannolik- heterna för att vektorn förflyttar sig från en position till en annan. För alla positioner definierar vi därför en motsvarande sannolikhet för att förskjutningsvektorn för- flyttar sig från en första position till en andra position.

Statistiska data från verklig användarväxelverkan kan användas för att beräkna eller "kalibrera" sannolikheterna.

Man kan göra vissa förenklingar för att reducera antalet beräkningar: Beräkna sannolikheterna för områden. Avbilda alla vektorer i ett område på en sannolikhet.

Sannolikheter är proportionella mot avståndet mellan första och andra positioner. Vi kan anta att korta avstånd mellan dessa två positioner är mer troliga än längre avstånd.

Ur ovanstående kan vi definiera följande algoritm (representerad av stegen 132 och 134 i FIG 4), vilken loka- bland dat antal kandidater till förskjutningsvektor, som bestämts i liserar den mest troliga förskjutningsvektorn, steg 126, genom att maximera ovanstående sannolikheter. Ett sökträd bildas av troliga vektorer, och en inledande bredd- sökning utförs. För att reducera antalet beräkningar används endast de N mest troliga vägarna. I ett initialise- ringssteg nollställs vissa variabler för de N vägarna. Där- efter upprepas en slinga, där vi finner de N mest sannolika förskjutningsvektorerna i en korreleringskarta. Dessa används som noder i sökträdet. För att utvärdera kandida- terna till förskjutningsvektor beräknas ett mätt för varje kandidat. Måttet är en funktion av övergångssannolikhet och korreleringskvalitet. För varje nod vid djup t+l, finn för varje föregångare vid djup t summan av måttet för före- gångaren och övergångens förgreningsmått. Bestäm maximum 10 15 20 25 30 515 259 15 2001-03-08 P:\1874-ll8 sv övers II.doc BA/LJ för dessa summor och tilldela detta till denna nod. Beräkna därefter summan av förskjutningsvektorn och en total för- skjutning för den valda föregångaren, och tilldela detta till noden. Noden med det största måttet är uppskattningen av den korrekta förskjutningsvektorn.

Metoden och apparaten för detektering av fingerav- tryck, som beskrivits ovan, kan implementeras i många olika elektroniska anordningar, företrädesvis miniatyriserade eller bärbara sådana. Ett exempel är en mobiltelefon 1, vilken illustreras i FIG l. Andra exempel inbegriper små handburna anordningar att användas som dörröppnare, fjärr- kontroller, trådlösa behörighetskontrollanordningar, anord- ningar för att genomföra trådlös elektronisk betalning och liknande.

Enligt en aspekt av uppfinningen kan den fastställda förskjutningsvektorn betraktas som en representant för en förflyttning av en användares finger i ett koordinatsystem.

Detta gör det möjligt att använda metoden och apparaten enligt uppfinningen som ett pekdon för att styra positionen hos en markör eller liknande på en datorliknande display.

Uppfinningen har beskrivits ovan med hänvisning till en föredragen utföringsform. Andra utföringsformer än den som det redogjorts för ovan är emellertid lika möjliga inom ramen för uppfinningen, såsom denna definieras av bifogade patentkrav. Det observeras särskilt att metoden enligt upp- finningen kan tillämpas inte endast på fingeravtryck utan även på andra typer av bilder, som representerar ett kroppsspecifikt mönster innehållande någon slags periodisk karakteristik.

Claims (13)

W U 20 25 30 35 515 239 16 2001-03-08 P=\l874-l18 sv övers ILdoc BA/LJ PATENTKRAV

1. Metod för att alstra en sammansatt bild (14) ur en sekvens av partiella bilder (13a-x), vilka representerar olika men åtminstone delvis överlappande områden av ett kroppsspecifikt mönster, där man bestämmer förskjutningar mellan pá varandra följande bilder för att korrekt kombine- ra bilderna vid alstring av den sammansatta bilden, kânnetecknad av att följande steg utförs för nämnda sekvens av bilder: välja ett förutbestämt antal underomràden (22a-f) i en första bild (l3j), för varje underomràde bestämma en korrelering (25) med en andra bild (13), beräkna en linjärkombination (29) 25b) ur den beräknade linjärkombinationen bestämma för- som följer efter den första bilden, av korreleringarna (25a, för alla underomràden samt skjutningen mellan de första och andra bilderna.

2. Metod enligt krav 1, där delar av den första bilden (l3j), som är ovanliga jämfört med andra delar av bilden och som dessutom inte är varandra närliggande i bilden, väljs som nämnda underomràden (22a-f).

3. Metod enligt krav l eller 2, där bilderna (l3a-X) (22a-f) har bildpunkter med gräskaleintensiteter, som antingen är är gràskalebilder och där de valda underomràdena väsentligen vita eller väsentligen svarta.

4. Metod enligt något av kraven 1-3, där varje under- område endast innehåller ett bildelement.

5. Metod enligt krav 4, där totalt sex underomràden (22a-f) väljs, varvid tre av dessa är väsentligen svarta och de andra tre är väsentligen vita. 10 15 20 25 30 35 515 239 17 2001-03-08 P=\1874-1l8 sv övers ILdoc BA/LJ

6. Metod enligt något av föregående krav, där korre- (22) (13j) bestäms med avseende på ett sökområde (23) i den (13) , nämnda underomràde men är mindre än den andra bilden som helhet. leringen för varje underomràde i den första bilden andra bilden varvid nämnda sökområde är större än

7. Metod enligt krav 6, där sökomrädet i den (13) (23) andra bilden innefattar 19x19 bildpunkter.

8. Metod enligt krav 1, där förskjutningen bestäms genom att ur den beräknade kombinationen först välja ut ett antal förskjutningskandidater och därefter tillämpa en Maximum-Likelihood-uppskattande procedur för nämnda antal förskjutningskandidater i syfte att finna den mest troliga förskjutningen.

9. Metod enligt något av föregående krav, där nämnda sammansatta bild (14) och nämnda sekvens av partiella bilder (13a-x) representerar ett fingeravtryck.

10. Apparat för detektering av fingeravtryck, inne- fattande en fingeravtrycksgivare (10), som är anordnad att producera en sekvens av àtminstone delvis överlappande fingeravtrycksbilder (13), då ett finger (11) förflyttas i förhållande till fingeravtrycksgivaren, samt en bearbet- ningsanordning (15), vilken är kopplad till fingeravtrycks- givaren samt är anordnad att producera en komplett (14) förskjutningen mellan respektive fingeravtrycksbilder och i fingeravtrycksbild genom att beräkna den relativa enlighet därmed kombinera fingeravtrycksbilderna, kännetecknad av att bearbetningsanordningen (15) är anordnad att bestämma den relativa förskjutningen mellan en första fingerav- trycksbild (13j) och en andra fingeravtrycksbild (13) genom 10 15 20 515 239 18 2001-03-08 P:\1874-l18 SV övers ILdOC BA/LJ att: välja ett flertal underomràden (22a-f) fingeravtrycksbilden; för varje underomràde bestämma en i den första respektive korrelering (25) med den andra fingeravtrycks- bilden; beräkna en linjärkombination (29) av de respektive korreleringarna (25a, 25b); samt ur den beräknade linjärkombinationen bestämma den relativa förskjutningen.

11. ll. Apparat för detektering av fingeravtryck enligt krav 10, där bearbetningsanordningen (15) vidare är anord- nad att ur den beräknade linjärkombinationen (29) välja ett flertal förskjutningskandidater och därefter bestämma den mest troliga förskjutningen bland dessa kandidater genom att tillämpa en procedur för Maximum-Likelihood-uppskatt- ning.

12. Bärbar eller miniatyriserad elektronisk anord- ning, innefattande en apparat för detektering av finger- avtryck enligt något av kraven 10 eller 11.

13. Anordning enligt krav 12 i form av en mobiltele- fon (1).