TWI711963B - 以導覽子區域的選定來對手指移動進行評估的方法和系統 - Google Patents

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Abstract

一種評估一手指移動之方法係包括從一指紋感測器的至少三個導覽子區域的每一個獲得一導覽評估影像；對於該些導覽評估影像的每一個，判斷該導覽評估影像的一導覽相關的性質；評估該些導覽相關的性質以找出至少一第一導覽相關的性質以及一第二導覽相關的性質的一滿足一導覽要求的組合；以及選擇至少一相關於該第一導覽相關的性質的第一導覽子區域、以及一相關於該第二導覽相關的性質的第二導覽子區域。該手指移動係接著利用一序列利用該第一導覽子區域所獲得的第一導覽影像、以及一序列利用該第二導覽子區域所獲得的第二導覽影像來加以評估。

Description

以導覽子區域的選定來對手指移動進行評估的方法和系統
本發明係有關於一種利用一指紋感測器來評估一手指移動的方法及系統。
指紋感測器有時係被使用作為"導覽工具"，例如是用以在一顯示器上移動一游標或指標、或是用以執行被呈現在一顯示器上的項目的選擇等等。
為了能夠將一指紋感測器使用於此種導覽工具的應用，以任何方式追蹤一使用者的手指橫跨該指紋感測器的移動是必要的。
根據一種在US6408087中所敘述的方法，一指紋的紋脊(ridge)以及毛細孔(pore)係被識別，並且該些紋脊及毛細孔在該指紋的連續的影像之間的運動係被偵測到。
為了正確且快速的指紋為基礎的導覽，提供導覽影像之非常快速的讀出將會是所期望的。除非該些導覽影像的尺寸被縮減，否則此將會在電流消耗上導致增加，此對於各種重要的應用而言是不可接受的。
然而，若該些導覽的尺寸影像被縮減，則如同由US6408087所建議的可靠地識別及追蹤紋脊及毛細孔可能是困難的、或甚至是不可能 的。
因此有需要一種利用一指紋感測器的手指移動之改良的評估，並且尤其是需要一種在較小的導覽影像下良好運作的指紋為基礎的導覽。
考慮到習知技術的上述缺點及其它缺點，本發明之一目的是用以提供一種利用一指紋感測器的手指移動之改良的評估，尤其是在利用較小的導覽影像時。
根據本發明的一第一特點，其因此是提出一種利用一指紋感測器來評估一手指移動之方法，該方法係包括以下的步驟：從該指紋感測器的至少三個導覽子區域的每一個獲得一導覽評估影像；對於該些導覽評估影像的每一個，判斷該導覽評估影像的一導覽相關的性質；評估該些導覽評估影像的每一個的該導覽相關的性質以找出一第一導覽評估影像的至少一第一導覽相關的性質以及一第二導覽評估影像的一第二導覽相關的性質的一滿足一導覽要求的組合；選擇至少一用於獲得該第一導覽評估影像的第一導覽子區域以及一用於獲得該第二導覽評估影像的第二導覽子區域，以用於該手指移動的評估；以及利用一序列利用該第一導覽子區域所獲得的第一導覽影像、以及一序列利用該第二導覽子區域所獲得的第二導覽影像來評估該手指移動。
一"手指移動"應該被理解為一手指移動方向以及一手指速度中的至少一個。
該指紋感測器例如可以是一種電容性指紋感測器，其係偵測 一指出在一陣列的感測元件中的每一個感測元件與一觸碰該指紋感測器表面的手指表面之間的電容性耦合的量測。相較於在對應於指紋中的紋谷(valley)位置處的感測元件，在對應於指紋中的紋脊的位置處的感測元件將會呈現一較強的電容性耦合至該手指。
然而，本發明的各種實施例並不限於一特定的指紋感測技術，而是等同可應用於譬如是光學、熱或是壓電的指紋感測器等等。
有利的是，該些導覽子區域可以是該指紋感測器的總感測區域的不同且相互間隔開的子區域。在某些實施例中，該些導覽子區域可被分散在橫跨該指紋感測器的總感測區域的各處。每一個導覽子區域的一適當的形狀可以是一矩形形狀，但是其它形狀也是可行的。
至少在根據本發明的方法的實施例的最後的步驟期間，在該第一序列的導覽影像中的導覽影像係僅利用該第一導覽子區域來加以獲得的，並且在該第二序列的導覽影像中的導覽影像係僅利用該第二導覽子區域來加以獲得的。藉由僅利用該指紋感測器的一小區域以用於評估該手指移動，電流消耗可被保持為低的，同時仍然以一高的獲得速率來獲得導覽影像，此係有利於該手指移動的評估的效能。
由於例如是小於1mm2的每一個導覽子區域的小尺寸，因此每一個導覽影像典型地可能包含非常有限的有用的指紋資訊。尤其，利用被一手指的指紋圖案的一週邊部分觸碰到的一導覽子區域所獲得的一導覽影像可能只包含一指紋紋脊或是幾個實質平行的指紋紋脊。只根據此種導覽影像，可能是非常難以利用已知的技術來正確地評估在該指紋紋脊的方向上的手指移動。該些導覽子區域可以具有預先定義的尺寸及/或位置。
本發明係基於實現即使利用非常小的導覽影像，手指移動也可以正確地加以評估，其係藉由界定至少三個空間上分開的導覽子區域，並且根據從該些所界定的導覽子區域的每一個的導覽評估影像之獲得及評估，來選擇這些導覽子區域中的至少兩個以用於手指移動評估。
尤其，本案發明人已經體認到導覽子區域的一可靠的選擇可以是藉由對於每一個導覽評估影像判斷一導覽相關的性質，並且接著評估該些導覽相關的性質以找出一很可能容許在每一個預先定義的手指移動方向上的手指移動的評估之組合來加以達成。
在一種手指移動的評估之方法的一簡單的實施方式中，首先可能被判斷的是哪些導覽子區域目前被該手指所覆蓋，並且接著根據在導覽子區域之間的相互距離來選擇第一及第二導覽子區域。
然而，為了改善的效能，有利的是實際分析每一個導覽評估影像，以判斷該導覽評估影像的一導覽相關的性質，並且接著評估該些不同的導覽評估影像的導覽相關的性質以找出導覽相關的性質的一可能提供該手指移動的一正確的評估的組合。尤其，導覽相關的性質的不同的組合可加以評估，以找出一個夠好且/或是所評估的組合中之最佳的組合。
根據本發明的各種實施例，該些導覽評估影像的每一個的導覽相關的性質可以指出在該導覽評估影像與利用用於獲得該導覽評估影像的該導覽子區域所獲得的後續的影像之間預期的相關性。此種後續的影像將會對應於該手指在不同的位移方向上的位移。
假設一第一導覽評估影像的一評估係指出在某一方向上的手指移動將很可能會導致在該第一導覽評估影像與一在該方向上的手指移 動之後所取的後續的影像之間的高的相關性。在該情形中，該第一導覽相關的性質係指出已經獲得該第一導覽評估影像的第一導覽子區域係(目前)不適合用於在該方向上的手指移動的評估。
若利用一第二導覽子區域所獲得的一第二導覽評估影像的評估係指出一可能的相關性模式是互補上述的第一導覽評估影像的相關性模式，則該些相關性模式的組合可以指出利用該第一導覽子區域獲得的導覽影像結合利用該第二導覽子區域獲得的導覽影像可以提供至少在每一個預先定義的手指移動方向上之正確的手指移動的評估。
譬如，針對於該第一導覽評估影像以及該第二導覽評估影像之最低的評估的相關性可以對於每一個預先定義的手指移動方向來加以評估。若此最低的評估的相關性是低於針對於每一個預先定義的手指移動方向的一預先定義的最大預期的相關性，則該第一及第二導覽評估影像的預期的相關性的組合可被判斷為滿足該導覽要求。替代或組合的是，譬如對於被評估的組合的任何方向產生最低最大的相關性的組合可被視為滿足該導覽要求。
在各種的實施例中，對於該些導覽評估影像的每一個來判斷該導覽相關的性質的步驟可包括評估在該導覽評估影像中的一主要的定向的步驟。
該導覽相關的性質例如可以是指紋紋脊在該導覽評估影像中的主要的定向的一項指示，其於是可能指出已經獲得該導覽評估影像的導覽子區域目前並不適合用於在該主要的定向上的手指移動的評估，但是非常適合用於在例如是垂直於該主要的定向等等的其它方向上的手指移動 的評估。
對於具有在影像處理的領域中的普通技能者而言有各種已知用於評估在一影像中的主要的定向的方式。譬如，該主要的定向可以在被評估的影像中的每一個像素處，利用兩個簡單的垂直邊緣的偵測器，例如是Prewitt或Sobel濾波器並且接著加以平均而被計算出。
上述導覽相關的性質的評估接著可能包含需要在一第一導覽評估影像中的一第一主要的定向與在一第二導覽評估影像中的一第二主要的定向之間的一最小的差異。對於一具有良好的對比的清楚的指紋影像而言，在該影像中的定向通常將會是藉由指紋紋脊的定向所給出的。
替代或組合的是，該些被評估的組合中的呈現在該第一及第二主要的定向之間的最大的差異的一組合可加以選擇。
一種直接評估組合的方式的一個例子可以是對於成對的導覽評估影像取出定向向量的純量乘積。該純量乘積越小，則該些主要的定向越是不同的。一在主要的定向上的大的差異係使得導覽子區域的該組合可能是目前適合用於在所有方向上的正確的手指移動的評估。
有利的是，可以有額外用於選擇的標準。譬如，呈現一良好界定的主要的定向的導覽評估影像可能會由於劣質的對比或是低的信號雜訊比而為不合格的。
根據其它實施例，在決定哪些導覽子區域將使用於該手指移動的評估之前，針對於不同方向的相關性可以利用該些導覽評估影像來加以測試。
在這些實施例中，對於該些導覽評估影像的每一個來判斷該 導覽相關的性質的步驟可包括以下的步驟：將該導覽評估影像與複數個被位移在相對於該導覽影像的不同的方向上的第一部分的指紋影像的每一個相關聯；以及根據該些不同方向的相關性來判斷該導覽相關的性質。
上述的相關性可以就一匹配參數值的方面來加以表示，該匹配參數值可以是任何指出在兩個影像之間的一相關性之適當的值。譬如，對於以上所提及的部分的影像的每一個而言，該導覽評估影像以及該部分的影像的所有像素的絕對的差值(偏差)的總和可被使用作為該匹配參數值。一低的偏差係等同於一高的相關性。
該導覽評估影像以及該些部分的指紋影像可以同時加以獲得。例如，該導覽評估影像可以只利用該導覽子區域的一部分來加以獲得，並且該些部分的指紋影像可以利用該導覽子區域的其它重疊的部分來加以獲得。或者是，該指紋感測器的一稍微放大的部分可以只被使用於導覽評估。此種放大的部分例如可以是由該導覽子區域以及一環的感測元件所組成的，該環的感測元件就在該導覽子區域之外的一感測元件寬之處。
再者，根據實施例，評估該手指移動的步驟可包括以下的步驟：在一第一參考指紋影像獲得時間，利用該第一導覽子區域的至少一部分來獲得一第一參考指紋影像；在一第二參考指紋影像獲得時間，利用該第二導覽子區域的至少一部分來獲得一第二參考指紋影像；在第一候選指紋影像獲得時間的一時間序列中的每一個第一候選指紋影像獲得時間，利用該第一導覽子區域的至少一部分來獲得至少一第一候選指紋影像；在一時間序列的第二候選指紋影像獲得時間中的每一個第二候選指紋影像獲得時間，利用該第二導覽子區域的至少一部分來獲得至少一第二候選指紋影 像；對於該些第一候選指紋影像獲得時間的每一個，對於複數個候選手指移動方向的每一個判斷一第一匹配參數值，該第一匹配參數值是指出在對應於該第一導覽子區域的一參考區域的一參考指紋影像部分與對應於該第一導覽子區域的一候選區域的一第一候選指紋影像部分之間的一相關性，該候選區域係在相對於該參考區域的該候選手指移動方向上被位移的，此係產生一組第一匹配參數值；對於該些第二候選指紋影像獲得時間的每一個，對於複數個候選手指移動方向的每一個判斷一第二匹配參數值，該第二匹配參數值是指出在對應於該第二導覽子區域的一參考區域的一參考指紋影像部分與對應於該第二導覽子區域的一候選區域的一第二候選指紋影像部分之間的一相關性，該候選區域係在相對於該參考區域的該候選手指移動方向上被位移的，此係產生一組第二匹配參數值；以及根據該第一組匹配參數值以及該第二組匹配參數值來評估該手指移動。
該些候選指紋影像總是在該參考指紋影像的獲得之後加以獲得的。
利用來自一羅盤的比擬，該些候選手指移動方向例如可以包含北、西北、西、西南等等。
指出在一候選指紋影像部分與該參考指紋影像部分之間的相關性的匹配參數值對於在該候選指紋影像部分與該參考指紋影像部分之間的一越強的相關性(相似性)可以是越高或是越低的。
為了在該手指移動的評估中進一步的改善，根據本發明的實施例的方法可以進一步包括以下步驟：對於該些候選手指移動方向的每一個判斷一第一局部的極值匹配參數值，其係指出該時間序列的第一候選指 紋影像獲得時間之一最大的相關性；對於該些候選手指移動方向的每一個判斷一第二局部的極值匹配參數值，其係指出該時間序列的第二候選指紋影像獲得時間之一最大的相關性；其中該手指移動係根據所判斷的第一局部的極值匹配參數以及第二局部的極值匹配參數的一評估來加以評估。
根據一例子，該匹配參數值可以是在該候選指紋影像部分與該參考指紋影像部分之間的差異的一項量測。在該情形中，該匹配參數值的一越低的值係指出在該些指紋影像部分之間的一越強的相關性，並且指出一最大的相關性的局部的極值將會是一局部的最小值。類似地，該匹配參數值可以是在該些指紋影像部分之間的對應性或是相似性的一項量測，並且在該情形中，指出一最大的相關性的局部的極值將會是一局部的最大值。
根據實施例，至少兩個相關於時間，對於該些個別的候選手指移動方向呈現指出最大的相關性的局部的極值之候選手指移動方向可加以評估。
當手指移動橫跨該指紋感測器的表面時，利用所選的至少第一及第二導覽子區域獲得的部分的指紋影像將會改變，因而另一批挑選出來的至少第一及第二導覽子區域可能會提供更佳的手指移動的評估。
根據本發明的實施例，該方法因此可以進一步包括以下的步驟：評估至少一手指移動性質；並且當該手指移動性質滿足一預先定義的標準時，從該指紋感測器的該至少三個導覽子區域的每一個獲得一新的導覽評估影像。
該手指移動的性質可以是任何指出從做成導覽子區域的選 擇開始，該手指已經移動多遠的性質。於是，該手指移動的性質可以是手指移動距離、手指移動時間、來自所選的導覽子區域的手指信號、等等中的任一個或是一組合。
因此，上述預先定義的標準可以從包括一最大的手指移動距離；一最大的手指移動時間；以及來自該第一導覽子區域以及該第二導覽子區域中的至少一個的信號(例如是平均或總信號強度)的劣化之群組來加以選擇。該手指信號的劣化可包含該手指信號的部分或完全的喪失、或是該手指信號可能保持著，但是該導覽評估影像的品質可能已經降低。譬如，一項指出信號雜訊比的量測可能已經下降到低於一預先定義的臨界值。
當該預先定義的標準已經滿足時，新的導覽評估影像係從所有的導覽子區域來加以獲得，並且如上所述的根據本發明的實施例的選擇程序係加以實行，以做成導覽子區域的新的選擇，並且利用該些新選的導覽子區域來進行該手指移動的評估。
根據本發明的一第二特點，其係提供有一種指紋感測系統，其係包括：一指紋感測器，其係具有一包含至少三個不同的導覽子區域的指紋感測器區域；以及處理電路，其係用於：從該指紋感測器的該至少三個導覽子區域的每一個獲得一導覽評估影像；對於該些導覽評估影像的每一個來判斷該導覽評估影像的一導覽相關的性質；評估該些導覽評估影像的每一個的該導覽相關的性質以找出一第一導覽評估影像的至少一第一導覽相關的性質以及一第二導覽評估影像的一第二導覽相關的性質的一滿足一導覽要求的組合；選擇至少一用於獲得該第一導覽評估影像的第一導覽子區域以及一用於獲得該第二導覽評估影像的第二導覽子區域，以用於該 手指移動的評估；以及利用一序列利用該第一導覽子區域所獲得的第一導覽影像、以及一序列利用該第二導覽子區域所獲得的第二導覽影像來評估該手指移動。
有利的是，該指紋感測系統可被配置以每秒獲得至少3000個導覽影像。
再者，根據各種實施例，該指紋感測器以及該處理電路可被提供為單一半導體構件。此係提供一種低成本的手指導覽系統，其係非常小型的而且具有低的功率消耗。
再者，為了高的指紋感測效能及強健度，該些感測元件的每一個可包括：一將被該手指所觸碰的保護介電頂端層；一配置在該頂端層下面的導電的感測結構；以及連接至該感測結構的電荷量測電路，以用於提供一指出該感測結構所載有的一電荷的一變化的感測信號，該變化係產生自該手指與該感測結構之間的一電位差上的一變化。該電荷量測電路可包括一電荷放大器。
本發明的此第二特點的進一步實施例、以及透過本發明的此第二特點所獲得的功效係大部分類似於上述針對於本發明的第一特點的那些實施例及功效。
總之，本發明係有關於一種評估一手指移動之方法，其係包括從一指紋感測器的至少三個導覽子區域的每一個獲得一導覽評估影像；對於該些導覽評估影像的每一個來判斷該導覽評估影像的一導覽相關的性質；評估該些導覽相關的性質以找出至少一第一導覽相關的性質以及一第二導覽相關的性質的一滿足一導覽要求的組合；以及選擇至少一相關於該 第一導覽相關的性質的第一導覽子區域以及一相關於該第二導覽相關的性質的第二導覽子區域。該手指移動係接著利用一序列利用該第一導覽子區域所獲得的第一導覽影像、以及一序列利用該第二導覽子區域所獲得的第二導覽影像來加以評估。
1‧‧‧遙控裝置
2‧‧‧電視機
4‧‧‧指紋感測系統
5‧‧‧功能表對話
7‧‧‧指紋感測器
8‧‧‧處理電路
9‧‧‧手指移動評估電路
10‧‧‧感測器控制器
12‧‧‧指紋感測器區域
13a-13i‧‧‧導覽子區域
14‧‧‧指紋影像
15、15a-15i‧‧‧導覽影像
17‧‧‧指紋
19‧‧‧定向
20‧‧‧指紋紋脊
22a、22b、23a、23b‧‧‧直方圖
25a-h‧‧‧部分的影像
本發明的這些特點以及其它特點現在將會參考展示本發明的一範例實施例的所附的圖式來更詳細地加以描述，其中：圖1係概要地展示根據本發明的實施例的指紋感測系統的一範例的應用，其係具有用於電視機的遙控器的形式；圖2是內含在圖1的遙控器中的指紋感測系統的概要的方塊圖；圖3a-c是一利用在圖1及圖2中的指紋感測系統的指紋感測器所獲得的指紋影像的範例圖示；圖4是概要地描繪根據本發明的一範例實施例的一種評估一手指移動之方法的流程圖；圖5a-b係概要地描繪利用一第一範例的評估方法的導覽評估影像的一第一組合的評估；圖6a-b係概要地描繪利用該第一範例的評估方法的導覽評估影像的一第二組合的評估；圖7係概要地描繪一第二範例的評估方法、以及一用於手指移動的評估的方法之範例的程序；以及圖8係概要地描繪一利用所選的導覽子區域之範例的手指移動的評估。
圖1係概要地展示根據本發明的實施例的指紋感測系統的一範例的應用，其係具有一遙控裝置1的形式，以用於控制一電視機2的操作。應注意到的是，該遙控裝置1只是一範例的應用而已，並且根據本發明的實施例的指紋感測系統同樣可以良好地內含在其它例如是行動電話或電腦等等的電子裝置中。
參照圖1，該遙控裝置1係包括一指紋感測系統4、以及一例如是紅外線LED(未顯示在圖1中)的無線發送器。該電視機2係包括一例如是光檢測器(未顯示)的無線接收器，以用於接收由該遙控裝置1所發送的信號。根據所接收到的信號，該電視機2可被控制來例如是改變頻道、或是如同在圖1中概要所指出的，在一功能表對話5中的選項做選擇。
參照圖2，其係為內含在圖1中的遙控裝置1內的指紋感測系統之概要的方塊圖，該指紋感測系統4係包括一指紋感測器7、以及處理電路8。該處理電路8係在此被展示為包含內含在該指紋感測器7中的手指移動評估電路9、以及一在該指紋感測器7之外的感測器控制器10。應瞭解的是，該感測器控制器10亦可以內含在該指紋感測器構件7中。
如同概要地在圖2中所示的，該指紋感測器7係具有一指紋感測器區域12，其在此例中係包含九個不同的導覽子區域13a-i。
如同在以上的發明內容段落中進一步所解說的，所期望的是利用非常有限的影像資料來執行導覽，以容許有一高的幀速率，同時仍然保持電流消耗是非常低的。同樣所期望的是將整個指紋感測器7保持為小的，以使得構件成本保持為低的，並且使得整合到各種電子產品內變得容易。
在根據本發明的指紋感測系統的實施例中的指紋感測器區域12以及導覽子區域13a-i的一代表性的尺寸的圖示係被提供在圖3a中，其中一利用該整個指紋感測器區域12所獲得的指紋影像14、以及利用該些個別的導覽子區域13a-i所獲得的導覽影像15a-i係和一典型的指紋17一起加以展示。
圖3b是該指紋影像14以及該些導覽影像15a-i的放大，並且圖3c是利用單一導覽子區域13h所獲得的一範例的導覽影像15h的進一步放大的視圖。
如同可以從圖3a-c所理解的，該指紋感測器區域12相對於該指紋17是相當小的，並且每一個導覽子區域13a-i相對於指紋特點甚至是更小的。例如，考量在圖3c中的放大的導覽影像15h，容易理解到的是，可能會難以在該導覽影像15h中正確地評估在一平行該指紋紋脊20的主要的定向19的方向上的手指移動。
該情況可以藉由利用超過一個的導覽影像15a-i來加以改善，但是導覽子區域13a-i的選擇對於該手指移動的評估的效能而言將會是重要的。譬如，若，導覽影像15h及15i被使用於手指移動的評估，則仍然會是難以正確地評估在一平行上述的主要的定向19的方向上的移動。
如同在此所述的，本發明的實施例係提供手指移動方向的一更正確的評估。
根據本發明的一範例實施例的利用在圖2中的指紋感測系統的一種評估一手指移動方向之方法現在將會參考在圖4中的概要流程圖表、以及參考在圖5a-b、圖6a-b、圖7及圖8中所提供的圖示來加以描述。
在一第一步驟100中，一導覽評估影像15a-i係藉由該處理電路8，從該些導覽子區域13a-i的每一個來加以獲得。譬如，該手指移動評估電路9可以獲得該些導覽評估影像15a-i並且將該些影像傳遞到該感測器控制器10上、或是該感測器控制器10可以直接獲得該些導覽評估影像15a-i。
在後續的步驟101中，所獲得的導覽評估影像15a-i的每一個的一導覽相關的性質係藉由該處理電路8而被判斷出。對於每一個導覽評估影像15a-i判斷導覽相關的性質之目的是為了要改善該些導覽評估影像15a-i中的兩個或多個導覽評估影像的選擇。
對於具有在相關技術中的普通技能者而言，將會明顯的是有數種處理該些導覽評估影像15a-i來獲得一可以有助於該選擇過程的導覽相關的性質的方式。
兩種針對於一導覽評估影像15a-i判斷一適當的導覽相關的性質之範例的方式現在將會參考圖5a-b、圖6a-b及圖7來加以描述。
根據一範例實施例，該些不同的導覽子區域13a-i用於在不同的手指移動方向上的手指移動的評估之目前預期的可用性可以藉由計算在該些不同的導覽評估影像15a-i中的主要的定向來加以決定。首先參考圖5a-b，在該些導覽評估影像15c及15e中之個別的主要的定向係被描繪。
藉由在該些導覽評估影像中的每一個像素利用兩個例如是眾所周知的Prewitt或Sobel濾波器之簡單的垂直邊緣偵測器並且接著平均，則每一個像素的局部的梯度定向可被判斷出。針對於該導覽評估影像15c的局部的梯度定向之範例的直方圖22a係在圖5a中被展示在該影像15c之 下，並且針對於該導覽評估影像15e的局部的梯度定向之範例的直方圖22b係在圖5b中被展示在該影像15e之下。該些個別的導覽評估影像15c、15e的主要的定向係藉由在該直方圖22a、22b下面的箭頭來加以指出。
在圖6a-b中，在具有直方圖23a(與在圖5a中的直方圖22a相同)的圖5a中的導覽評估影像15c中的定向係改為和在具有直方圖23b的導覽評估影像15h中的定向做比較。如同在圖5a-b中，該些個別的導覽評估影像15c、15h的主要的定向係藉由在該直方圖23a、23b下面的箭頭來加以指出。
在上述的第一實施例中，該導覽相關的性質因此是在每一個導覽相關的影像15a-i中的主要的定向。
根據另一範例實施例，該些不同的導覽子區域13a-i用於在不同的手指移動方向上的手指移動的評估之目前預期的可用性可以藉由將每一個導覽評估影像直接關聯到被位移在相關於該導覽評估影像的不同的方向上的部分的指紋影像來加以決定。
圖7係概要地描繪一代表性的導覽評估影像15(在圖7的中心方形內的8×8像素的陰影區域)、以及八個額外的部分的影像25a-h(陰影區域)，其係代表該手指在八個不同的方向上的位移，在此係被指明為西北(nw)、北(n)、東北(ne)、西(w)、東(e)、西南(sw)、南(s)、以及東南(se)。
藉由例如是利用區塊匹配來將該導覽評估影像15關聯到該些不同的部分的指紋影像25a-h的每一個，一指出在該導覽評估影像與該些不同的部分的指紋影像25a-h的每一個之間的相似性之量測(或是一指出偏差的量測)可加以獲得。
在上述的第二實施例中，該導覽相關的性質因此是在該導覽評估影像15與指出在不同的方向上的位移的部分的影像25a-h之間的相關性的此種量測。
回到在圖4中的流程圖，該些導覽評估影像15a-i的每一個的導覽相關的性質係在步驟102中加以評估以找出一第一導覽評估影像的至少一第一導覽相關的性質以及一第二導覽評估影像的一第二導覽相關的性質的一滿足一導覽要求的組合。
根據一實施例，步驟102的評估可以牽涉到將不同的導覽評估影像的主要的定向彼此相比較，並且判斷該些主要的定向是否足夠不同的、或是判斷哪個組合的導覽評估影像係具有最不同的主要的定向。
首先參考圖5a-b，可看出的是在該些導覽定向影像15c及15e中的主要的定向是相當類似的，此係表示這些導覽定向影像15c及15e的組合不太可能提供在實質沿著在這些導覽定向影像15c及15e中的主要的定向之方向上的正確的手指移動的評估。導覽評估影像15c以及導覽評估影像15e之主要的定向是過於類似而使得該組合無法滿足該導覽要求。
現在轉向圖6a-b，可看出的是在該些導覽定向影像15c及15h中的主要的定向是非常不同的(實質垂直的)，此係表示這些導覽定向影像15c及15h的組合是可能提供在所有的方向上的正確的手指移動的評估。根據若該導覽要求已經被預先定義為在主要的定向上的一最小的差異、或是具有在主要的定向上的最大的差異之組合應該被視為已經滿足該導覽要求，導覽評估影像15c以及導覽評估影像15h的主要的定向可以滿足該導覽要求。
為了提供不同的組合的有效率的評估，可以對於每一個組合來判斷該些主要的定向的純量乘積，並且產生最低純量乘積的(最接近正交的)組合可被視為滿足該導覽要求。
根據另一實施例，如上參考圖7所述的在該些導覽評估影像15a-i的每一個與部分的影像25a-h之間的相關性可被利用以找出導覽評估影像的一個對於所有的方向具有一足夠低的相關性(或是最低最大的相關性)的組合，其可被視為滿足該導覽要求。
在下一個步驟103中，已被用來獲得滿足該導覽要求的導覽評估影像的組合之導覽子區域係被選出以用於手指移動的評估。例如，在圖3a-c的例子中，該些導覽子區域13c及13h(被用來獲得導覽評估影像15c及15h)可被選擇以用於手指移動的評估。
之後，在步驟104中，該手指移動係利用一序列利用該第一導覽子區域所獲得的第一導覽影像、以及一序列利用該第二導覽子區域所獲得的第二導覽影像來加以評估。
該手指移動可以利用任何適合用於相當小的區域的評估來加以評估。譬如，利用如同以上參考圖7簡短所述的區塊匹配的相關性可加以使用。
該序列的第一導覽影像可包括一第一參考影像以及一序列的針對於每一個方向的第一候選影像，並且該序列的第二導覽影像可包括一第二參考影像以及一序列的針對於每一個方向的第二候選影像。該第一參考影像以及該第二參考影像可被當作為單一組合的參考影像，並且每一組的第一及第二候選影像亦可被當作為單一組合的候選影像。
為了提供該手指移動的高度正確的評估，至少三個候選影像可以在手指移動一對應於該指紋感測器陣列12的一像素的距離所花的時間期間來加以獲得。接著，該些匹配參數值(相關性)的相對時間的發展可加以評估，以評估手指移動的方向是在該參考影像與該序列的候選影像之間呈現最強的最大相關性的方向。
該匹配參數值可以是指出在兩個影像之間的一相關性之任何適當的值。在目前所描繪的例子中，該候選指紋影像部分以及該參考指紋影像部分的所有8×8像素的絕對的差值(偏差)的總和係被使用作為匹配參數值。
針對於不同的候選手指移動方向的匹配參數值(在此例中為偏差)相對時間的發展的例子係被展示在圖8中，其中不同的候選手指移動方向係被表示為如同亦在以上參考圖7所述的羅盤的不同的點。
在圖8的例子中，偏差的局部最小值係對於該些方向西、西南、南、以及東南的每一個而被判斷出，並且該手指移動可以根據這些方向的局部最小值來加以評估。在此例中，判斷出的是該候選移動方向"南"係大約在第16個候選指紋影像獲得時間呈現最佳的相關性。因此，該手指移動係被評估為在該"南"方向上。
只要這些子區域是可能提供一正確的評估，則該手指移動的評估係利用所選的至少第一及第二導覽子區域來繼續。此係在步驟105中藉由評估至少一手指移動性質而被判斷出，其例如是在步驟103中的導覽子區域的選擇之後，從該手指移動的評估開始的手指移動距離、或是在步驟103中的導覽子區域的選擇之後，從該手指移動的評估開始的時間。若 該手指尚未移動非常遠、或是利用所選的導覽子區域的手指移動的評估尚未加以實行一段"長的"時間，則該方法係回到步驟104並且持續利用所選的導覽子區域來評估手指移動。在另一方面，若在步驟105中判斷的是該手指移動性質滿足該手指移動的標準，則該方法係回到步驟100，其中新的導覽評估影像係加以獲得。
熟習此項技術者係體認到本發明絕對不受限於上述的較佳實施例。相反地，在所附的申請專利範圍的範疇內，許多的修改及變化是可能的。
在申請專利範圍中，該字詞"包括"並不排除其它元件或步驟，並且該些不定冠詞"一"或是"一個"並不排除複數個。單一處理器或其它單元可以滿足在申請專利範圍中所闡述的數個項目的功能。事實上，某些手段係被闡述在相互不同的附屬項申請專利範圍中，但此並非指出這些手段的一組合無法被有利地來利用。一電腦程式可被儲存/散佈在一適當的媒體上，例如是和其它硬體一起加以提供或是做為其它硬體的部分的一光學儲存媒體或一固態的媒體，但是亦可以用其它形式來加以散佈，例如經由網際網路或是其它有線或無線的電信系統。在申請專利範圍中的任何元件符號都不應該被解釋為限制範疇的。
4‧‧‧指紋感測系統
7‧‧‧指紋感測器
8‧‧‧處理電路
9‧‧‧手指移動評估電路
10‧‧‧感測器控制器
12‧‧‧指紋感測器區域
13a-13i‧‧‧導覽子區域

Claims (12)

  1. 一種利用一指紋感測器來評估一手指移動之方法，該方法係包括以下步驟：從該指紋感測器的至少三個導覽子區域的每一個獲得一導覽評估影像；對於該導覽評估影像的每一個來判斷該導覽評估影像的一導覽相關性質；評估該導覽評估影像的每一個的該導覽相關性質，以找出一第一導覽評估影像的至少一第一導覽相關性質及一第二導覽評估影像的一第二導覽相關性質的一組合，其滿足一導覽要求；選擇用於獲得該第一導覽評估影像的至少一第一導覽子區域及用於獲得該第二導覽評估影像的一第二導覽子區域，以用於該手指移動的評估；以及將利用該第一導覽子區域所獲得的一序列第一導覽影像、及利用該第二導覽子區域所獲得的一序列第二導覽影像用來評估該手指移動，其中該導覽評估影像的每一個的該導覽相關性質係指出在該導覽評估影像與利用用於獲得該導覽評估影像的該導覽子區域所獲得的後續影像之間的預期相關性，該後續影像係對應於該手指在不同位移方向上的位移，且其中該導覽相關性質的複數個組合的每一個係被評估，並且對於複數個預先定義的導覽方向提供最低的最大預期相關性的經評估組合係被判斷為滿足該導覽要求。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中：對於該導覽評估影像的每一個來判斷該導覽相關性質的步驟係包括以下步驟：將該導覽評估影像與複數個第一部分指紋影像的每一個相關聯，該複數個第一部分指紋影像以相對於該導覽評估影像的不同方向進行位移；以及根據該不同方向的相關性來判斷該導覽相關性質。
  3. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中：該導覽評估影像以及該部分指紋影像係同時加以獲得的。
  4. 一種利用一指紋感測器來評估一手指移動之方法，該方法係包括以下步驟：從該指紋感測器的至少三個導覽子區域的每一個獲得一導覽評估影像；對於該導覽評估影像的每一個來判斷該導覽評估影像的一導覽相關性質；評估該導覽評估影像的每一個的該導覽相關性質，以找出一第一導覽評估影像的至少一第一導覽相關性質及一第二導覽評估影像的一第二導覽相關性質的一組合，其滿足一導覽要求；選擇用於獲得該第一導覽評估影像的至少一第一導覽子區域及用於獲得該第二導覽評估影像的一第二導覽子區域，以用於該手指移動的評估；以及將利用該第一導覽子區域所獲得的一序列第一導覽影像、及利用該第 二導覽子區域所獲得的一序列第二導覽影像用來評估該手指移動，其中對於該導覽評估影像的每一個來判斷該導覽相關性質的步驟係包括以下步驟：在該導覽評估影像中評估一主要定向，且其中該導覽要求係包含對於在一第一主要定向與一第二主要定向之間的一最小差異之一要求。
  5. 一種利用一指紋感測器來評估一手指移動之方法，該方法係包括以下步驟：從該指紋感測器的至少三個導覽子區域的每一個獲得一導覽評估影像；對於該導覽評估影像的每一個來判斷該導覽評估影像的一導覽相關性質；評估該導覽評估影像的每一個的該導覽相關性質，以找出一第一導覽評估影像的至少一第一導覽相關性質及一第二導覽評估影像的一第二導覽相關性質的一組合，其滿足一導覽要求；選擇用於獲得該第一導覽評估影像的至少一第一導覽子區域及用於獲得該第二導覽評估影像的一第二導覽子區域，以用於該手指移動的評估；以及將利用該第一導覽子區域所獲得的一序列第一導覽影像、及利用該第二導覽子區域所獲得的一序列第二導覽影像用來評估該手指移動，其中對於該導覽評估影像的每一個來判斷該導覽相關性質的步驟係包括以下步驟：在該導覽評估影像中評估一主要定向，且其中該導覽要求係包含對於在主要定向的經評估組合中的一第一主要 定向與一第二主要定向之間具有一最大差異的一要求。
  6. 一種利用一指紋感測器來評估一手指移動之方法，該方法係包括以下步驟：從該指紋感測器的至少三個導覽子區域的每一個獲得一導覽評估影像；對於該導覽評估影像的每一個來判斷該導覽評估影像的一導覽相關性質；評估該導覽評估影像的每一個的該導覽相關性質，以找出一第一導覽評估影像的至少一第一導覽相關性質及一第二導覽評估影像的一第二導覽相關性質的一組合，其滿足一導覽要求；選擇用於獲得該第一導覽評估影像的至少一第一導覽子區域及用於獲得該第二導覽評估影像的一第二導覽子區域，以用於該手指移動的評估；以及將利用該第一導覽子區域所獲得的一序列第一導覽影像、及利用該第二導覽子區域所獲得的一序列第二導覽影像用來評估該手指移動，其中評估該手指移動的步驟係包括以下步驟：在一第一參考指紋影像獲得時間，利用該第一導覽子區域的至少一部分來獲得一第一參考指紋影像；在一第二參考指紋影像獲得時間，利用該第二導覽子區域的至少一部分來獲得一第二參考指紋影像；在第一候選指紋影像獲得時間的一時間序列中的每一個第一候選指紋影像獲得時間，利用該第一導覽子區域的至少一部分來獲得至少一第一候 選指紋影像；在一時間序列的第二候選指紋影像獲得時間中的每一個第二候選指紋影像獲得時間，利用該第二導覽子區域的至少一部分來獲得至少一第二候選指紋影像；對於該第一候選指紋影像獲得時間的每一個，針對複數個候選手指移動方向的每一個來判斷一第一匹配參數值，該第一匹配參數值是指出在對應於該第一導覽子區域的一參考區域的一參考指紋影像部分與對應於該第一導覽子區域的一候選區域的一第一候選指紋影像部分之間的一相關性，該候選區域係以相對於該參考區域的該候選手指移動方向進行位移，如此係產生一組第一匹配參數值；對於該第二候選指紋影像獲得時間的每一個，針對複數個候選手指移動方向的每一個來判斷一第二匹配參數值，該第二匹配參數值是指出在對應於該第二導覽子區域的一參考區域的一參考指紋影像部分與對應於該第二導覽子區域的一候選區域的一第二候選指紋影像部分之間的一相關性，該候選區域係以相對於該參考區域的該候選手指移動方向進行位移，如此係產生一組第二匹配參數值；以及根據該第一組匹配參數值及該第二組匹配參數值來評估該手指移動。
  7. 根據申請專利範圍第6項之方法，其進一步包括以下步驟：對於該候選手指移動方向的每一個來判斷一第一局部極值匹配參數值，其係指出該時間序列的第一候選指紋影像獲得時間之一最大相關性，對於該候選手指移動方向的每一個來判斷一第二局部極值匹配參數值，其係指出該時間序列的第二候選指紋影像獲得時間之一最大相關性， 其中該手指移動係根據所判斷的該第一局部極值匹配參數及該第二局部極值匹配參數的一評估來加以估計。
  8. 根據申請專利範圍第1、4、5、6項中任一項之方法，其進一步包括以下步驟：評估至少一手指移動性質；以及當該手指移動性質滿足一預先定義標準時，從該指紋感測器的該至少三個導覽子區域的每一個中獲得一新導覽評估影像。
  9. 根據申請專利範圍第8項之方法，其中該預先定義標準係從群組選出的，該群組係包括：一最大手指移動距離；一最大手指移動時間；以及來自該第一導覽子區域及該第二導覽子區域中的至少一個的手指信號的劣化。
  10. 一種指紋感測系統，其係包括：一指紋感測器，其係具有包含至少三個不同導覽子區域的一指紋感測器區域；以及處理電路，其係用於：從該指紋感測器的該至少三個導覽子區域的每一個獲得一導覽評估影像；對於該導覽評估影像的每一個來判斷該導覽評估影像的一導覽相關性質；評估該導覽評估影像的每一個的該導覽相關性質，以找出一第一導覽 評估影像的至少一第一導覽相關性質及一第二導覽評估影像的一第二導覽相關性質的一組合，其滿足一導覽要求；選擇至少用於獲得該第一導覽評估影像的一第一導覽子區域及用於獲得該第二導覽評估影像的一第二導覽子區域，以用於該手指移動的評估；以及將利用該第一導覽子區域所獲得的一序列第一導覽影像及利用該第二導覽子區域所獲得的一序列第二導覽影像用來評估該手指移動，其中該導覽評估影像的每一個的該導覽相關性質係指出在該導覽評估影像與利用用於獲得該導覽評估影像的該導覽子區域所獲得的後續影像之間的預期相關性，該後續影像係對應於該手指在不同位移方向上的位移，且其中該處理電路被配置以評估該導覽相關性質的複數個組合的每一個，並且將對於複數個預先定義的導覽方向提供最低的最大預期相關性的經評估組合判斷為滿足該導覽要求。
  11. 一種指紋感測系統，其係包括：一指紋感測器，其係具有包含至少三個不同導覽子區域的一指紋感測器區域；以及處理電路，其係用於：從該指紋感測器的該至少三個導覽子區域的每一個獲得一導覽評估影像；對於該導覽評估影像的每一個來判斷該導覽評估影像的一導覽相關性質； 評估該導覽評估影像的每一個的該導覽相關性質，以找出一第一導覽評估影像的至少一第一導覽相關性質及一第二導覽評估影像的一第二導覽相關性質的一組合，其滿足一導覽要求；選擇至少用於獲得該第一導覽評估影像的一第一導覽子區域及用於獲得該第二導覽評估影像的一第二導覽子區域，以用於該手指移動的評估；以及將利用該第一導覽子區域所獲得的一序列第一導覽影像及利用該第二導覽子區域所獲得的一序列第二導覽影像用來評估該手指移動，其中對於該導覽評估影像的每一個來判斷該導覽相關性質係包括：在該導覽評估影像中評估一主要定向，且其中該導覽要求係包含對於在一第一主要定向與一第二主要定向之間的一最小差異之一要求。
  12. 一種指紋感測系統，其係包括：一指紋感測器，其係具有包含至少三個不同導覽子區域的一指紋感測器區域；以及處理電路，其係用於：從該指紋感測器的該至少三個導覽子區域的每一個獲得一導覽評估影像；對於該導覽評估影像的每一個來判斷該導覽評估影像的一導覽相關性質；評估該導覽評估影像的每一個的該導覽相關性質，以找出一第一導覽評估影像的至少一第一導覽相關性質及一第二導覽評估影像的一第二導覽 相關性質的一組合，其滿足一導覽要求；選擇至少用於獲得該第一導覽評估影像的一第一導覽子區域及用於獲得該第二導覽評估影像的一第二導覽子區域，以用於該手指移動的評估；以及將利用該第一導覽子區域所獲得的一序列第一導覽影像及利用該第二導覽子區域所獲得的一序列第二導覽影像用來評估該手指移動，其中對於該導覽評估影像的每一個來判斷該導覽相關性質係包括：在該導覽評估影像中評估一主要定向，且其中該導覽要求係包含對於在主要定向的經評估組合中的一第一主要定向與一第二主要定向之間具有一最大差異的一要求。
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