專利名稱：具有指紋圖像識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備、指紋圖像識(shí)別和定點(diǎn)方法以及使用它們來用于提供 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種具有指紋圖像識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備及其指紋識(shí)別方法，更具體地說，涉及一種通過使用一種傳感器來執(zhí)行用戶識(shí)別和點(diǎn)控制而不使用用戶識(shí)別傳感器和點(diǎn)控制傳感器的定點(diǎn)設(shè)備及其指紋圖像識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
一般而言，作為定點(diǎn)設(shè)備的指針是指已在臺(tái)式計(jì)算機(jī)中廣泛使用的XY輸入板、跟蹤球和鼠標(biāo)，或者指已在諸如膝上型計(jì)算機(jī)的便攜式終端設(shè)備中廣泛使用的觸摸屏面板或者觸摸板。最近，使用光的光鼠標(biāo)已得到使用。
試圖將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)集成到電子設(shè)備和通訊設(shè)備及其外圍設(shè)備中的努力最近已提高了。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的最顯著的特征是減輕在任何情況下由于外界因素而導(dǎo)致的損失、偷竊、遺忘或再現(xiàn)的麻煩，且這個(gè)特征是最有利的。當(dāng)使用該特征時(shí)，完全執(zhí)行審計(jì)功能來追蹤誰侵犯了安全。具體地說，使用指紋的用戶識(shí)別技術(shù)已得到積極的商業(yè)化，且訪問和支持這種用戶識(shí)別技術(shù)很容易，因?yàn)樗ㄟ^使用人的特征來識(shí)別用戶。結(jié)果，已進(jìn)行了各種研究以及已在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了很大的發(fā)展。
最近，已開發(fā)了將使用指紋的用戶識(shí)別引入定點(diǎn)設(shè)備的技術(shù)。在定點(diǎn)設(shè)備中，內(nèi)部指紋識(shí)別設(shè)備通過預(yù)定窗口從手指表面識(shí)別指紋，和將先前登記的指紋與識(shí)別的指紋進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果獨(dú)立于定點(diǎn)功能而相同時(shí)，證實(shí)該指紋。圖1示出了作為示例的指紋識(shí)別光鼠標(biāo)。如圖1所示，指紋識(shí)別光鼠標(biāo)1具有與一般鼠標(biāo)相同的形狀和相同的功能，但是在右拇指觸摸的部分中包括指紋識(shí)別窗口2。如果右拇指觸摸指紋識(shí)別窗口2，則內(nèi)部指紋識(shí)別傳感器(未示出)識(shí)別拇指的指紋并將識(shí)別的指紋與先前登記的指紋進(jìn)行比較，以確定對(duì)用戶的識(shí)別。
在傳統(tǒng)的指紋識(shí)別中，獲取用戶識(shí)別中所需的最小的指紋。也就是說，在圖1的指紋識(shí)別光鼠標(biāo)情況中，獲取大約100×100象素的指紋，用于指紋識(shí)別?，F(xiàn)在，在市場上可購得用于一次探測96×96象素的指紋圖像的光鼠標(biāo)。
另外，指紋識(shí)別可以被引入使用指紋的定點(diǎn)設(shè)備中。換句話說，在當(dāng)前的定點(diǎn)設(shè)備中已提供了控制使用指紋和同時(shí)用指紋識(shí)別用戶的指針的技術(shù)。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，用于指紋識(shí)別以獲取較大的指紋圖像用于用戶識(shí)別的指紋獲取傳感器和用于控制指針以獲取較小的指紋圖像的指紋獲取傳感器都包含在一個(gè)定點(diǎn)設(shè)備中。
圖2示出了包括兩個(gè)指紋獲取傳感器的便攜式終端設(shè)備。圖2(a)示出了便攜式計(jì)算機(jī)(膝上型計(jì)算機(jī))的一部分和圖2(b)示出了PDA的一部分。在圖2(a)的情況中包含了識(shí)別用戶的指紋以證實(shí)該用戶的指紋的用于指紋識(shí)別的指紋獲取傳感器3和用于控制用手指顯示在膝上型計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器中的指針的指針控制傳感器4。然而，在膝上型計(jì)算機(jī)中的指針控制器不是使用指紋識(shí)別而是使用通過手指的壓力或觸筆而導(dǎo)致的電容變化。另外，在圖2(b)的情況中，分別包含了用于用戶識(shí)別指紋獲取傳感器5和指針控制器傳感器6。通常，在用于根據(jù)手指的移動(dòng)信息來控制監(jiān)視器上的光標(biāo)的移動(dòng)的膝上型計(jì)算機(jī)的情況中，大約20×20象素的指紋圖像足以獲得用于點(diǎn)控制的指紋的移動(dòng)信息，但是，對(duì)于用戶識(shí)別，要求有超過大約100×100象素的指紋圖像。在實(shí)際的膝上型計(jì)算機(jī)的情況中，已可購得用大約5×5mm的指紋獲取傳感器來獲取大約100×100象素的圖像數(shù)據(jù)的產(chǎn)品。
雖然通過使用大約20×20象素的用于點(diǎn)控制的小數(shù)據(jù)來體現(xiàn)小功率高速度，但是，需要獲取和分析100×100象素的用于指紋識(shí)別的大指紋圖像。結(jié)果，需要用于用戶識(shí)別的指紋獲取傳感器3和5以及指針控制傳感器4和6。因?yàn)檫@兩種指紋獲取傳感器都包含在定點(diǎn)設(shè)備中，所以這種定點(diǎn)設(shè)備的外表顯得不好看且不能解決驅(qū)動(dòng)這兩種指紋獲取傳感器的技術(shù)復(fù)雜性。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中安裝了兩種指紋獲取傳感器，對(duì)于使電子器件和裝置變薄和變簡單的小型化產(chǎn)生不利影響。
因此，需要一種用于通過使用便攜式終端設(shè)備中的用于用戶識(shí)別的指紋獲取傳感器來執(zhí)行用戶識(shí)別以及同時(shí)通過獲取多個(gè)小指紋圖像來執(zhí)行點(diǎn)控制的方法。


圖1是用于指紋識(shí)別的傳統(tǒng)光鼠標(biāo)的透視圖。
圖2是示出了包括用于指紋識(shí)別的傳統(tǒng)指紋傳感器和用于指針控制的傳統(tǒng)導(dǎo)航板的便攜式終端設(shè)備的示例的視圖。
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算位移數(shù)據(jù)的處理的視圖。
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的映射指紋圖像的處理的視圖。
圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖7是示出了映射從圖6所示的多個(gè)指紋獲取裝置獲得的指紋圖像的處理的視圖。
圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一或第二實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備中的指紋識(shí)別處理的流程圖。
圖9是示出了在圖8中的虛像空間中映射指紋圖像的處理的詳細(xì)流程圖。
圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的控制定點(diǎn)設(shè)備中的指針的處理的流程圖。
圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的可安裝于細(xì)微空間中的3∶1縮象光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)示例的視圖。
圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明的通過應(yīng)用縮象光學(xué)系統(tǒng)而從指紋獲得裝置獲得的指紋圖像的示例的視圖。
圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備的視圖。
圖15是示出了一種用于從M×N象素的指紋圖像中提取出m×n象素的指紋圖像的方法的視圖。
圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三或第四實(shí)施例的用于執(zhí)行用戶識(shí)別和同時(shí)執(zhí)行定點(diǎn)控制的方法的流程圖。
圖17是示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖18是示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備的操作的流程圖。
圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明的一種用于通過使用指紋識(shí)別功能來限制取決于用戶的便攜式通信終端設(shè)備的使用的方法的流程圖。
圖20是示出了根據(jù)本發(fā)明的包括定點(diǎn)設(shè)備的便攜式終端設(shè)備的示例的視圖。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)主題本發(fā)明的目的是改善指紋識(shí)別方法，從而只使用一種傳感器就可同時(shí)執(zhí)行用戶識(shí)別和指針控制，而不需要用于用戶識(shí)別和用于指針控制的各指紋識(shí)別傳感器。
技術(shù)解決方案在一個(gè)實(shí)施例中，一種具有指紋圖像識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備包括至少一個(gè)或多個(gè)指紋獲取裝置，用于根據(jù)預(yù)定周期獲取手指表面的指紋圖像；特征點(diǎn)提取裝置，用于從獲得的指紋圖像中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)；移動(dòng)探測裝置，用于計(jì)算提取的指紋圖像的特征點(diǎn)之間的位移數(shù)據(jù)，以探測指紋圖像的移動(dòng)信息；映射裝置，用于根據(jù)移動(dòng)信息在內(nèi)部虛像空間中映射指紋圖像；識(shí)別裝置，當(dāng)映射的指紋圖像的整體尺寸達(dá)到先前的設(shè)置尺寸時(shí)，將整個(gè)映射的指紋圖像與先前登記的指紋圖像進(jìn)行比較，以及確定對(duì)指紋的識(shí)別；以及運(yùn)算裝置，用于接收來自移動(dòng)探測裝置的位移數(shù)據(jù)和用位移數(shù)據(jù)來計(jì)算指針將移動(dòng)的方向和距離。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種具有指紋識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備包括指紋獲取裝置(第一操作周期)，用于獲取手指表面的指紋圖像，通過僅一次的二維圖像獲取來控制指針；指紋識(shí)別單元(第二操作周期)，用于將獲得的指紋圖像的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較，以識(shí)別獲取的指紋圖像的用戶；以及定點(diǎn)控制單元(第三操作周期)，用于根據(jù)取決于第一操作周期而獲取的圖像的部分?jǐn)?shù)據(jù)來探測移動(dòng)信息，和根據(jù)移動(dòng)信息來計(jì)算指紋圖像的位移數(shù)據(jù)，以計(jì)算指針的移動(dòng)方向和距離。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于識(shí)別用戶識(shí)別用的指紋的方法包括以下步驟使用預(yù)定的指紋獲取傳感器來根據(jù)設(shè)置的周期獲取至少一個(gè)或多個(gè)指紋圖像；從獲得的指紋圖像中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)；在虛像空間的特定位置中映射第一指紋圖像；計(jì)算第一指紋圖像的特征點(diǎn)與在已獲取第一指紋圖像的周期之后的下一周期中所獲取的第二指紋圖像的特征點(diǎn)之間的位移數(shù)據(jù)；在虛像空間中用位移數(shù)據(jù)映射第二指紋圖像；以及當(dāng)在虛像空間中映射的指紋圖像的整體尺寸達(dá)到先前設(shè)置的尺寸時(shí)，將整個(gè)映射的指紋圖像的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較，以及確定對(duì)指紋的識(shí)別。
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種指針控制設(shè)備的定點(diǎn)方法，該指針控制設(shè)備具有尺寸比在指紋識(shí)別中所需的預(yù)定尺寸還小的圖像傳感器，該方法包括以下步驟使用控制可移動(dòng)指針的預(yù)定指紋獲取傳感器，根據(jù)第一操作周期在指頭表面上獲取M×N象素的至少一個(gè)或多個(gè)指紋圖像；通過根據(jù)第二操作周期從獲得的指紋圖像中提取特征點(diǎn)并將提取的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較，確定對(duì)指紋圖像的用戶的識(shí)別；根據(jù)第三操作周期從獲得的指紋圖像中提取m×n象素的指紋圖像；通過計(jì)算所提取的m×n象素的指紋圖像的位移數(shù)據(jù)來探測各個(gè)指紋圖像的移動(dòng)信息；以及使用位移數(shù)據(jù)計(jì)算和輸出指針將移動(dòng)的方向和距離。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種具有指紋圖像識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備包括至少一個(gè)或多個(gè)指紋獲取裝置，用于根據(jù)預(yù)定周期或偶爾的要求獲取手指表面的圖像；移動(dòng)探測裝置，用于計(jì)算獲得的指紋圖像的位移數(shù)據(jù)，以探測每個(gè)指紋圖像的移動(dòng)信息；運(yùn)算裝置，用于接收來自移動(dòng)探測裝置的位移數(shù)據(jù)，使用位移數(shù)據(jù)來計(jì)算指針將移動(dòng)的方向和距離；存儲(chǔ)裝置，用于映射從指紋獲取裝置和運(yùn)算裝置獲得的指紋圖像和指紋圖像的位移數(shù)據(jù)；CPU，用于分析和處理運(yùn)算裝置和圖像存儲(chǔ)空間的數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式
參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖3的定點(diǎn)設(shè)備包括發(fā)光裝置22、聚光裝置23、指紋獲取裝置24、特征點(diǎn)提取裝置25、存儲(chǔ)裝置26、移動(dòng)探測裝置27、映射裝置28、虛像空間29、識(shí)別裝置30和運(yùn)算裝置31。
參考圖3，當(dāng)要獲取指紋圖像的手指20觸摸透明件21時(shí)，發(fā)光裝置22在作為觸摸對(duì)象的手指20的表面發(fā)光。發(fā)光裝置22包括至少一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。
聚光裝置23聚集通過從發(fā)光裝置22發(fā)射向接觸對(duì)象的光所產(chǎn)生的指紋圖像?？梢允褂霉馔雇哥R作為聚光裝置23。
指紋獲取裝置24探測由聚光裝置23聚集的模擬指紋圖像和將模擬指紋圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字指紋圖像。指紋獲取裝置24包括光學(xué)傳感器陣列，二維排列了多個(gè)CMOS圖像傳感器(縮寫為“CIS”)。這里，指紋獲取裝置24在先前設(shè)置的周期中獲取多個(gè)指紋圖像。指紋獲取裝置24制造成適合于小型便攜式終端設(shè)備，從而獲取小指紋圖像。例如，適用于定點(diǎn)控制的用于獲取小于大約20×20象素的微傳感器被用作指紋獲取裝置24。這里，本領(lǐng)域技術(shù)人員已公知的設(shè)備能被用作發(fā)光裝置22、透明件21、聚光裝置23和指紋獲取裝置24。
從發(fā)光裝置22射出的燈被射到手指20的表面并根據(jù)手指20的表面的圖形進(jìn)行反射。從手指20的底表面反射的光通過聚光裝置23在指紋獲取裝置24中形成一個(gè)象(phase)。形成在指紋獲取裝置24中的象通過指紋獲取裝置24轉(zhuǎn)換為數(shù)字指紋圖像。指紋圖像的獲取在時(shí)間軸上快速地連續(xù)執(zhí)行。
特征點(diǎn)提取裝置25在預(yù)定周期中從由指紋獲取裝置24獲取的每個(gè)指紋圖像中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)。這些特征點(diǎn)包括指紋圖像的紋路長度和方向和紋路分開或終結(jié)的位置數(shù)據(jù)。
存儲(chǔ)裝置26存儲(chǔ)從指紋獲取裝置24獲取的指紋圖像和從特征點(diǎn)提取裝置25提取的關(guān)于特征點(diǎn)的信息。
移動(dòng)探測裝置27從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置26中的指紋圖像的特征點(diǎn)探測每個(gè)指紋圖像的移動(dòng)程度。在此，移動(dòng)探測裝置27通過使用移動(dòng)估計(jì)方法、根據(jù)指紋的移動(dòng)計(jì)算特征點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)(方向和距離)來探測指紋的移動(dòng)程度。通過這種方式，移動(dòng)探測裝置27通過比較在先前設(shè)置的周期中獲取的指紋圖像的特征點(diǎn)來探測指紋圖像的移動(dòng)程度。指紋識(shí)別中的指紋圖像的移動(dòng)信息和特征點(diǎn)提取以及指紋圖像的獲取是重要的因素，因?yàn)橹讣y圖像的移動(dòng)和指紋識(shí)別的可靠性根據(jù)特征點(diǎn)如何可靠地提取而區(qū)別開來。
映射裝置28接收指紋圖像的特征點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)(方向和距離)，其是來自移動(dòng)探測裝置27的取決于指紋圖像的移動(dòng)的移動(dòng)信息，且映射裝置28使用位移數(shù)據(jù)確定移動(dòng)的指紋圖像將在虛像空間29中映射的位置。接下來，映射裝置28根據(jù)確定的位置來映射每個(gè)指紋圖像。當(dāng)指紋圖像被映射裝置28映射時(shí)，在先前周期和當(dāng)前周期中獲取的特征點(diǎn)當(dāng)中，相同的特征點(diǎn)被優(yōu)選地映射成重疊。通過這種方式，映射裝置28在虛像空間中二維排列每次獲取的指紋圖像。在此，虛像空間29具有在用戶識(shí)別中需要的指紋圖像的尺寸。也就是說，作為用于合成在用戶識(shí)別中所需的指紋圖像的存儲(chǔ)設(shè)備的虛像空間29優(yōu)選地具有在用戶識(shí)別中所需的指紋圖像的尺寸。例如，虛像空間29具有小于大約100×100象素的尺寸。
識(shí)別裝置30探測在虛像空間29中映射的整體指紋圖像的尺寸是否等于虛像空間29的尺寸，然后如果尺寸相同，則將整個(gè)映射的指紋圖像與先前登記的指紋圖像進(jìn)行比較，以證實(shí)用戶。
運(yùn)算裝置31接收來自移動(dòng)探測裝置27的位移數(shù)據(jù)，和使用位移數(shù)據(jù)計(jì)算指針將移動(dòng)的方向、距離和移動(dòng)程度。運(yùn)算裝置30一般與定點(diǎn)設(shè)備或具有定點(diǎn)設(shè)備的裝置的處理器相結(jié)合。結(jié)果，處理器能夠控制指針在顯示設(shè)備的屏幕上以所需的方向和所需的距離進(jìn)行移動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，指紋獲取裝置24能夠體現(xiàn)為各種方式。也就是說，指紋獲取裝置24能夠用半導(dǎo)體器件或用如上所述的光學(xué)系統(tǒng)體現(xiàn)。在此，使用這種光學(xué)系統(tǒng)的指紋獲取裝置24很長的時(shí)間就已商業(yè)化為驗(yàn)證系統(tǒng)且在刮擦、溫度和耐用性上有優(yōu)勢。然而，這種光學(xué)系統(tǒng)由于光學(xué)傳感器的尺寸而具有只使用于小型便攜式終端設(shè)備的局限性和存在不能進(jìn)行信息安全性和識(shí)別采用的問題。同時(shí)，使用半導(dǎo)體器件的指紋獲取裝置24在獲取指紋圖像時(shí)具有清晰的圖片圖像映像和快速的反應(yīng)速度。另外，由于傳感器的小型化可行，使用半導(dǎo)體器件的指紋獲取裝置24具有各種應(yīng)用范圍和在成本上具有高競爭力。
在一個(gè)實(shí)施例中，指紋圖像的獲取能夠用這種光學(xué)系統(tǒng)或這種半導(dǎo)體系統(tǒng)來執(zhí)行。例如，當(dāng)指紋圖像用半導(dǎo)體系統(tǒng)獲取時(shí)，不需上述的發(fā)光裝置22和聚光裝置23。結(jié)果，圖3示出了用于用光學(xué)系統(tǒng)獲取指紋圖像的定點(diǎn)設(shè)備的示例，且指紋圖像能夠用這種半導(dǎo)體系統(tǒng)獲取。由于本發(fā)明的特征不在于指紋圖像的獲取而是在于獲取的指紋圖像的處理方法，所以指紋獲取方法能夠用任何系統(tǒng)執(zhí)行。
在下文中，對(duì)具有指紋識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備的操作進(jìn)行詳細(xì)描述。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，由于指紋識(shí)別功能和定點(diǎn)功能在定點(diǎn)設(shè)備中同時(shí)執(zhí)行，所以對(duì)指紋識(shí)別功能和定點(diǎn)功能進(jìn)行描述。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算位移數(shù)據(jù)的處理的視圖。圖4a示出了在第一周期中獲取的指紋圖像及其特征點(diǎn)，和圖4b示出了在第二周期中獲取的指紋圖像及其特征點(diǎn)。圖4a和4b的指紋圖像是形成在指紋獲取裝置24中的圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，作為示例，示出了提取5個(gè)特征點(diǎn)(表示為M)的指紋圖像。
圖4b的指紋圖像通過在預(yù)定周期內(nèi)將圖4a的指紋圖像向右移動(dòng)3個(gè)象素(ΔX＝3)和向下移動(dòng)3個(gè)象素(ΔY＝-3)而獲得。移動(dòng)探測裝置27通過計(jì)算提取的特征點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)(方向和距離)來獲取指紋圖像的移動(dòng)。
映射裝置28使用移動(dòng)探測裝27計(jì)算的特征點(diǎn)位移數(shù)據(jù)，將每次獲取的指紋圖像在虛像空間29的對(duì)應(yīng)位置中映射。參考圖5對(duì)映射處理進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的映射指紋圖像的處理的視圖。
在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)使用用于獲取小于20×20象素的指紋圖像的微型化指紋獲取裝置24來獲取具有在用戶識(shí)別中所需的尺寸(即小于大約100×100象素)的指紋圖像的處理進(jìn)行描述。
圖5a示出了使用小于20×20象素的微型化指紋獲取裝置24根據(jù)先前設(shè)置的周期獲取的指紋圖像，和圖5b示出了指紋圖像被映射的小于100×100象素的虛像空間29。在圖5中，為了說明的方便，假定預(yù)定的圖案不是指紋的形狀而是圖案的圖形。
當(dāng)指紋獲取裝置24在時(shí)間T0獲取20×20象素的第一指紋圖像41時(shí)，特征點(diǎn)提取裝置25從獲取的第一指紋圖像41中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)且將特征點(diǎn)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置26中。在圖5a中，在第一指紋圖像41上提取6個(gè)特征點(diǎn)(表示為黑點(diǎn))。映射裝置28在虛像空間29的預(yù)定位置上映射第一指紋圖像41。在此，映射裝置28優(yōu)選地在虛像空間29的中心上映射獲取的指紋圖像。其后，當(dāng)指紋獲取裝置24在時(shí)間T1獲取第二指紋圖像42時(shí)，特征點(diǎn)點(diǎn)提取裝置25從第二指紋圖像42中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)(數(shù)目8)且將特征點(diǎn)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置26中。
移動(dòng)探測裝置27使用第一指紋圖像41和第二指紋圖像42的移動(dòng)信息來計(jì)算位移數(shù)據(jù)(方向和距離)。位移數(shù)據(jù)通過圖4中所描述的方法來計(jì)算。映射裝置28在對(duì)應(yīng)于移動(dòng)探測裝置27中的所計(jì)算的位移數(shù)據(jù)的虛像空間29的位置中映射第二指紋圖像42。然后，當(dāng)指紋獲取裝置24在時(shí)間T2獲取第三指紋圖像43時(shí)，特征點(diǎn)提取裝置25從第三指紋圖像43中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)(數(shù)目9)。提取的特征點(diǎn)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置26中，且關(guān)于第二指紋圖像42和第三指紋圖像43的位移數(shù)據(jù)使用提取的特征點(diǎn)來計(jì)算。映射裝置28在對(duì)應(yīng)于所計(jì)算的位移數(shù)據(jù)的虛像空間29的位置中映射第三指紋圖像43。如上所述，指紋圖像獲取、特征點(diǎn)提取、位移數(shù)據(jù)計(jì)算和映射操作根據(jù)預(yù)定的周期重復(fù)地執(zhí)行，直到映射的指紋圖像41、42、43、……、n的整體尺寸是在用戶識(shí)別中所需的尺寸，那就是說，虛像空間29的尺寸。通過這種方式，具有在用戶識(shí)別中所需的大尺寸的指紋圖像能夠通過每個(gè)具有小尺寸的多個(gè)指紋圖像來獲得。
在映射操作期間，當(dāng)在當(dāng)前周期中獲取的指紋圖像被在虛像空間29中映射時(shí)，優(yōu)選映射特征點(diǎn)，以便在先前周期中獲取的指紋圖像的特征點(diǎn)的至少一部分可以與當(dāng)前周期中獲取的指紋圖像的特征點(diǎn)重疊。例如，當(dāng)?shù)诙讣y圖像42在圖5b中的虛像空間29中映射時(shí)，第二指紋圖像42的至少一部分特征點(diǎn)被映射成與第一指紋圖像41的特征點(diǎn)的至少一部分重疊。同樣地，當(dāng)?shù)谌讣y圖像43在虛像空間29中映射時(shí)，第三指紋圖像43的特征點(diǎn)的至少一部分被映射成與第二指紋圖像42的特征點(diǎn)的至少一部分重疊。在圖5b中，參考數(shù)目48表示第一指紋圖像41與第二指紋圖像42重疊的部分，且參考數(shù)目49表示第二指紋圖像42與第三指紋圖像43重疊的部分。
同時(shí)，第二指紋圖像42通過在獲取第一指紋圖像41之后將手指20移動(dòng)預(yù)定時(shí)間(T1-T0)而獲得。在圖3中，當(dāng)手指20在接觸透明件21時(shí)以任一方向移動(dòng)任一距離時(shí)，根據(jù)設(shè)置的周期獲取指紋圖像。在這種情況下，手指20的移動(dòng)方向與指紋圖像的移動(dòng)方向相反。
如上所述，每次在設(shè)置的周期中獲取的指紋圖像被在虛像空間29中映射。當(dāng)映射的指紋圖像的整體尺寸等于虛像空間29的尺寸時(shí)，識(shí)別裝置30將在虛像空間29中映射的整個(gè)指紋圖像與先前登記的指紋圖像進(jìn)行比較，然后確定識(shí)別。在此，這種識(shí)別優(yōu)選地通過指紋圖像的特征點(diǎn)匹配來確定。如果兩個(gè)指紋圖像相同則識(shí)別裝置30證實(shí)用戶，但是如果不相同則拒絕證實(shí)用戶。結(jié)果，用戶能夠限制終端設(shè)備的使用，以便只有該用戶能夠使用或制止用戶意欲設(shè)備中被泄漏的信息。
圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖6的定點(diǎn)設(shè)備包括比圖3多的多個(gè)發(fā)光裝置和指紋獲取裝置。在圖6中，多個(gè)指紋獲取裝置24-1，2，3在每次根據(jù)預(yù)定周期獲取多個(gè)指紋圖像。與圖3相比，當(dāng)指紋獲取裝置24在圖3的定點(diǎn)設(shè)備中的每個(gè)周期中獲取一個(gè)指紋圖像時(shí)，多個(gè)指紋獲取裝置24-1，2，3中的每一個(gè)獲取指紋圖像，以便在圖6的定點(diǎn)設(shè)備中的每個(gè)周期內(nèi)獲取多個(gè)指紋圖像。圖6示出了包括3個(gè)發(fā)光裝置23-1，2，3和3個(gè)指紋獲取裝置24-1，2，3的定點(diǎn)設(shè)備。
圖7是示出了映射從圖6所示的多個(gè)指紋獲取裝置24-1，2，3獲取的指紋圖像的處理的視圖。
圖7示出了使用3個(gè)微型化指紋獲取裝置獲取大約20×20象素的指紋圖像和使用大約20×20象素的指紋圖像獲取具有在用戶識(shí)別中所需的尺寸(大約100×100象素)的圖像的處理。圖7a示出了指紋獲取裝置24-1，2，3根據(jù)先前設(shè)置的周期所獲取的20×20象素的指紋圖像。圖7b示出了對(duì)應(yīng)于100×100象素的虛像空間29的位置的映射圖7a所示的指紋圖像的處理。
當(dāng)將圖7的映射處理與圖5的映射處理相比時(shí)，圖5的映射處理根據(jù)設(shè)置的周期將每次獲取的一個(gè)指紋圖像在虛像空間29中映射，而圖7的映射處理根據(jù)預(yù)定的周期將每次獲取的3個(gè)指紋圖像在虛像空間29中映射。
參考圖7a和7b，指紋獲取裝置24-1，2，3在時(shí)間T0同時(shí)獲取3個(gè)20×20象素的指紋圖像(第一指紋圖像集61)。接下來，特征點(diǎn)提取裝置25從第一指紋圖像集61中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)，和將提取的特征點(diǎn)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置26中。圖7a中的第一指紋圖像集61的特征點(diǎn)總共為12個(gè)(表示為黑點(diǎn))。映射裝置28在虛像空間29的特定位置中映射第一指紋圖像集61。在此，第一指紋圖像集61優(yōu)選地在虛像空間29的中心映射。其后，指紋獲取裝置24-1，2，3在下一時(shí)間T1獲取3個(gè)指紋圖像(第二指紋圖像集62)。特征點(diǎn)提取裝置25從第二指紋圖像集62中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)(數(shù)目9)，和將特征點(diǎn)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置26中。移動(dòng)探測裝置27使用第一指紋圖像集61和第二指紋圖像集62的移動(dòng)信息來計(jì)算位移數(shù)據(jù)(方向和距離)。位移數(shù)據(jù)通過圖4中所描述的相同方法來計(jì)算。映射裝置28在對(duì)應(yīng)于移動(dòng)探測裝置27所計(jì)算的位移數(shù)據(jù)的位置中映射第二指紋圖像集62。映射操作重復(fù)地執(zhí)行，直到映射的指紋圖像集61、62、……、n的整體尺寸變成用戶識(shí)別所需的尺寸，那就是說，虛像空間29的尺寸。結(jié)果，具有在用戶識(shí)別中所需的大尺寸的指紋圖像能夠通過每個(gè)具有小尺寸的多個(gè)指紋圖像來獲得。在此，第二指紋圖像集62包括在獲取第一指紋圖像集61之后將手指移動(dòng)預(yù)定時(shí)間T1-T0從3個(gè)指紋獲取裝置24-1，2，3中獲得的指紋圖像。
在此，如圖5所描述，當(dāng)在當(dāng)前周期中獲取的指紋圖像集被在虛像空間29中映射時(shí)，優(yōu)選映射特征點(diǎn)，以便在當(dāng)前周期中獲取的指紋圖像集的特征點(diǎn)的一部分可以與先前周期中獲取的指紋圖像的特征點(diǎn)的一部分重疊。
當(dāng)指紋圖像集在整個(gè)虛像空間29中映射時(shí)，識(shí)別裝置30通過將在虛像空間29中映射的整個(gè)指紋圖像與先前登記的指紋圖像進(jìn)行比較來確定識(shí)別。當(dāng)兩個(gè)指紋圖像相同時(shí)，識(shí)別裝置30證實(shí)用戶，但是當(dāng)不相同，識(shí)別裝置30拒絕證實(shí)用戶。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備通過從手指表面獲取的指紋圖像的移動(dòng)來控制指針。定點(diǎn)設(shè)備中的定點(diǎn)處理如下所述。發(fā)光裝置22、聚光裝置23、指紋獲取裝置24、特征點(diǎn)提取裝置25、存儲(chǔ)裝置26和移動(dòng)探測裝置27的操作上面描述的相同。然而，當(dāng)執(zhí)行定點(diǎn)功能時(shí)，運(yùn)算裝置31接收關(guān)于在移動(dòng)探測裝置27中計(jì)算的指紋圖像或指紋圖像集的特征點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)，并使用位移數(shù)據(jù)計(jì)算指針將在監(jiān)視器上移動(dòng)的方向和距離。也就是說，如圖4所示，運(yùn)算裝置31計(jì)算指針將移動(dòng)的所需方向和所需距離。在此，雖然移動(dòng)探測裝置27使用獲取的指紋圖像的特征點(diǎn)來計(jì)算位移數(shù)據(jù)，但是位移數(shù)據(jù)能夠使用數(shù)字指紋圖像數(shù)據(jù)直接計(jì)算出。
圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一或第二實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備中的指紋識(shí)別處理的流程圖。
如果在定點(diǎn)設(shè)備初始化之后n設(shè)置為1(S802)，則每一指紋獲取裝置24，24-1，2，3獲取n個(gè)(n＝1)20×20象素的指紋圖像(S803)。在此，當(dāng)多個(gè)指紋獲取裝置24-1，2，3被用作如圖6所示時(shí)，定點(diǎn)設(shè)備能夠同時(shí)獲取多個(gè)指紋圖像(指紋圖像集)。結(jié)果，雖然每次從各指紋獲取裝置獲取的指紋圖像的尺寸為大約20×20象素，但是，每次獲取的指紋圖像的整體尺寸能夠通過控制指紋獲取裝置的數(shù)目來調(diào)節(jié)。
特征點(diǎn)提取裝置25從由指紋獲取裝置24，24-1，2，3獲取的n個(gè)指紋圖像中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)，和將特征點(diǎn)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置26中(S804)。
接下來，映射裝置28使用提取的特征點(diǎn)在虛像空間29中映射n個(gè)指紋圖像(S805)。
識(shí)別裝置30識(shí)別在虛像空間29中映射的整體指紋圖像的尺寸是否變成先前設(shè)置的尺寸(S806)。在此，設(shè)置的尺寸表示在用戶識(shí)別中所需的最小尺寸。也就是說，雖然從各指紋獲取裝置24，24-1，2，3獲取的每個(gè)指紋圖像具有大約20×20象素的尺寸，但是指紋圖像的尺寸足以獲得指紋圖像的移動(dòng)信息但是不足以獲得用于用戶識(shí)別的信息。也就是說，20×20象素的指紋圖像足以獲得指紋圖像的移動(dòng)信息，但是通過指紋圖像進(jìn)行用戶識(shí)別需要大約100×100象素的指紋圖像。結(jié)果，指紋圖像的設(shè)置尺寸為大約100×100象素，其是虛像空間29的尺寸。
如果在步驟S806中在虛像空間29中映射的整體指紋圖像的尺寸小于先前設(shè)置的尺寸，即，虛像空間29的尺寸，則變量n遞增1(S807)，然后繼續(xù)獲取指紋圖像(S803～S806)。指紋圖像獲取處理繼續(xù)進(jìn)行，直到在虛像空間29中映射的整體指紋圖像的尺寸達(dá)到先前設(shè)置的尺寸。
當(dāng)在步驟S806在虛像空間29中映射的整體指紋圖像的尺寸達(dá)到先前設(shè)置的尺寸時(shí)，識(shí)別裝置30從在虛像空間29中映射的整體指紋圖像中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)(S808)。
識(shí)別裝置30將在步驟S808中提取的整體指紋圖像的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較(S809)。
識(shí)別裝置30確定在步驟S808中比較的特征點(diǎn)是否相同(S810)，且如果特征點(diǎn)相同則識(shí)別裝置30證實(shí)用戶(S811)，但是如果不相同則拒絕證實(shí)用戶(S812)。
圖是9是示出了圖8中的在虛像空間(S805)中映射指紋圖像的處理的詳細(xì)流程圖。
首先，第一指紋圖像在虛像空間29的特定位置中映射(S901)。在此，第一指紋圖像(或指紋圖像集)優(yōu)選地在虛像空間29的中心映射。
然后，當(dāng)?shù)诙讣y圖像在下一周期中通過指紋獲取裝置24，24-1，2，3獲得時(shí)，移動(dòng)探測裝置27接收第二指紋圖像(S902)，以計(jì)算第二指紋圖像與第一指紋圖像的位移數(shù)據(jù)(距離和方向)(S903)。在此，第二指紋圖像是根據(jù)指紋的移動(dòng)在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)獲得的指紋圖像。步驟S903的位移數(shù)據(jù)使用第一指紋圖像和第二指紋圖像的特征點(diǎn)的移動(dòng)信息來計(jì)算。其后，映射裝置28根據(jù)移動(dòng)探測裝置27所計(jì)算的位移數(shù)據(jù)將第二指紋圖像在虛像空間29的對(duì)應(yīng)位置中映射(S904)。
指紋獲取、位移數(shù)據(jù)計(jì)算和映射操作連續(xù)地執(zhí)行n次，直到整體指紋圖像的尺寸達(dá)到先前設(shè)置的尺寸，即，虛像空間29的尺寸(S905～S908)。
如圖8和9所示，根據(jù)設(shè)置的周期n次獲取的大約20×20象素的指紋圖像被合成一個(gè)大指紋圖像，以具有在用戶識(shí)別中所需的尺寸，例如大約100×100象素。具有在用戶識(shí)別中所需的尺寸的圖像能夠通過合成在每個(gè)位置上獲取的指紋圖像及其相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息來獲得。
圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的控制定點(diǎn)設(shè)備中的指針的處理的流程圖。
如果手指20接觸透明件21(S1001)，則第n指紋圖像通過指紋獲取裝置24，24-1，2，3獲得(S1002)。然后，第(n+1)指紋圖像通過指紋獲取裝置24，24-1，2，3根據(jù)先前設(shè)置的周期獲得(S1003)。移動(dòng)探測裝置27計(jì)算從第n指紋圖像到第(n+1)指紋圖像的移動(dòng)的程度，即，位移數(shù)據(jù)(S1004)。運(yùn)算裝置31使用位移數(shù)據(jù)運(yùn)算指針的坐標(biāo)值，即，移動(dòng)的方向和距離(S1005)。接下來，對(duì)應(yīng)于運(yùn)算裝置31所計(jì)算的指針的坐標(biāo)值，處理器(示出)同運(yùn)算裝置31相結(jié)合移動(dòng)該指針(S1006)。
通過這種方式，在圖3和6中，定點(diǎn)設(shè)備映射每個(gè)具有適用于指針控制的尺寸和通過指紋獲取裝置24，24-1，2，3獲取的多個(gè)指紋圖像，和將其延展到具有適用于用戶識(shí)別的尺寸。結(jié)果，用戶識(shí)別和指針控制能夠使用一種指紋識(shí)別傳感器同時(shí)執(zhí)行。
圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖11的定點(diǎn)設(shè)備包括發(fā)光裝置22、聚光裝置23、指紋獲取裝置34、指紋識(shí)別單元100和定點(diǎn)控制單元200。
指紋識(shí)別單元100包括特征點(diǎn)提取裝置35和識(shí)別裝置36，且定點(diǎn)控制單元200包括指紋圖像提取裝置37、移動(dòng)探測裝置38和運(yùn)算裝置39。在此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備可以進(jìn)一步包含外殼(未示出)，外殼包括發(fā)光裝置22、聚光裝置23、指紋裝置34、特征點(diǎn)提取裝置35、移動(dòng)探測裝置38和運(yùn)算裝置39，且包含透明件21，其中手指表面以預(yù)定的距離接觸指紋獲取裝置34。更加優(yōu)選地，圖11的定點(diǎn)設(shè)備適當(dāng)?shù)匕惭b在便攜式終端設(shè)備中。
在圖11的定點(diǎn)設(shè)備中，當(dāng)手指20接觸透明件21時(shí)，發(fā)光裝置22發(fā)射光至手指20的表面。發(fā)光裝置22包括至少一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(縮寫為“LED”)。
聚光裝置23聚集在光從發(fā)光裝置22射向手指20之后從手指20的表面反射的光。普通的光凸透鏡可作為聚光裝置23。
指紋獲取裝置34獲取手指表面的指紋圖像，用于使用通過聚光裝置23聚集的光來控制指針。指紋獲取裝置34將聚光裝置23聚集的模擬指紋圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字指紋圖像，以獲得M×N象素的指紋圖像。在此，指紋獲取裝置34獲取的M×N象素的尺寸表示用戶識(shí)別中所需的尺寸。也就是說，M×N象素的尺寸表示通過使用一次獲取的指紋圖像在指紋圖像上執(zhí)行用戶識(shí)別的尺寸。指紋獲取裝34包括光學(xué)傳感器陣列，二維排列了多個(gè)CMOS圖像傳感器(縮寫為“CIS”)。在此，指紋獲取裝置34在先前設(shè)置的周期中獲取指紋圖像。指紋獲取裝置34制造成適合于小型便攜式設(shè)備，且使用用于獲取超過大約100×100象素的大指紋圖像的CIS。通過這種方式，如同用于用戶識(shí)別的指紋獲取裝置34，CIS能夠用于獲取具有各種尺寸的指紋圖像，一般從90×90象素到400×400象素的范圍。因此，本發(fā)明的第三實(shí)施例的指紋獲取裝置34獲取的指紋圖像的尺寸與本發(fā)明的第一或第二實(shí)施例的指紋獲取裝置24獲取的指紋圖像的尺寸不同。
從發(fā)光裝置22產(chǎn)生的光被發(fā)射到手指20的表面并根據(jù)手指20的表面的圖形進(jìn)行反射。從手指的底表面反射的光通過聚光裝置23在指紋獲取裝置34中形成一個(gè)象。形成在指紋獲取裝置34中的象被通過指紋獲取裝置34轉(zhuǎn)換為數(shù)字指紋圖像。這種指紋圖像獲取在時(shí)間軸上快速地連續(xù)執(zhí)行。
指紋識(shí)別單元100在一個(gè)不同于指紋獲取裝置34的操作周期從指紋獲取裝置34獲取的指紋圖像中提取特征點(diǎn)，且通過將提取的特征點(diǎn)與先前登記指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較來執(zhí)行用戶識(shí)別。指紋識(shí)別單元100將提取的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較為一般每秒一次至三次。也就是說，通過每秒接收1-3個(gè)指紋圖像、從接收的指紋圖像提取特征點(diǎn)和將提取的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較來執(zhí)行用于證實(shí)用戶的指紋識(shí)別處理。更加優(yōu)選地，每秒執(zhí)行指紋識(shí)別的處理。指紋識(shí)別單元100包括用于從獲取的指紋圖像中提取特征點(diǎn)的特征點(diǎn)提取裝置35和用于將特征點(diǎn)提取裝置35所提取的指紋圖像的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較來執(zhí)行用戶識(shí)別的識(shí)別裝置36。
定點(diǎn)控制單元200在不同于指紋識(shí)別單元100的操作周期內(nèi)從指紋獲取裝置34所獲取的指紋圖像中提取m×n象素(M，N＞m，n)的指紋圖像，以探測指紋圖像的移動(dòng)信息。定點(diǎn)控制單元200使用探測的移動(dòng)信息來計(jì)算位移數(shù)據(jù)，和使用計(jì)算的位移數(shù)據(jù)來計(jì)算指針將移動(dòng)的方向和距離。優(yōu)選地，定點(diǎn)控制單元200探測指紋圖像的特征點(diǎn)的移動(dòng)信息，和根據(jù)移動(dòng)信息計(jì)算特征點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)。對(duì)應(yīng)于特征點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)，定點(diǎn)控制單元200計(jì)算指針的移動(dòng)方向和距離。
定點(diǎn)控制單元200從在先前設(shè)置的周期中獲取的指紋圖像中提取大約20×20象素的指紋圖像，計(jì)算每個(gè)指紋圖像的位移數(shù)據(jù)和使用位移數(shù)據(jù)來計(jì)算二維坐標(biāo)(ΔX，ΔY)，即，指針將移動(dòng)的二維方向和距離。定點(diǎn)控制單元200大約每秒進(jìn)行800～1200次的指紋圖像提取，和計(jì)算根據(jù)對(duì)應(yīng)的周期所提取的每個(gè)指紋圖像的位移數(shù)據(jù)。
指紋識(shí)別單元100和定點(diǎn)控制單元200根據(jù)不同的操作周期分別進(jìn)行操作，以執(zhí)行用戶識(shí)別和指針控制操作。也就是說，在定點(diǎn)設(shè)備的用戶使用指紋圖像控制指針時(shí)，指紋識(shí)別單元100獨(dú)立于定點(diǎn)控制處理執(zhí)行對(duì)用戶的指紋驗(yàn)證。結(jié)果，在對(duì)指針控制的導(dǎo)航期間，指紋驗(yàn)證周期地執(zhí)行，而沒有另外的指紋識(shí)別處理。
在下文中，對(duì)指紋識(shí)別單元100和定點(diǎn)控制單元200的操作進(jìn)行詳細(xì)描述。
特征點(diǎn)提取裝置35從根據(jù)先前設(shè)置的周期每次所獲取的指紋圖像中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)。這些特征點(diǎn)包括指紋圖像的紋路長度和方向和紋路分開或終結(jié)的位置數(shù)據(jù)。
識(shí)別裝置36將從特征點(diǎn)提取裝置35提取的指紋圖像的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較，以根據(jù)兩個(gè)指紋圖像的鑒定來執(zhí)行用戶識(shí)別。在此，識(shí)別裝置36可以包括比較裝置(未示出)，用于組合獲取的指紋圖像和先前登記的指紋圖像全局信息和局部特征信息或?qū)蓚€(gè)指紋圖像的特征點(diǎn)匹配來比較這兩個(gè)指紋圖像。識(shí)別裝置36使用比較裝置來確定對(duì)兩個(gè)指紋圖像的鑒定。
如果先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)與從特征點(diǎn)提取裝置35提取的指紋圖像的特征點(diǎn)相同，則識(shí)別裝置36執(zhí)行用戶識(shí)別，或者如果沒有相同則拒絕該用戶識(shí)別。
指紋圖像提取裝置37從指紋獲取裝置34獲取的M×N象素的指紋圖像中提取m×n象素(在此M，N＞m，n)的指紋圖像。m×n象素的尺寸表示在指針控制中使用的尺寸。用于定點(diǎn)設(shè)備中的指針控制的20×20象素的尺寸足以實(shí)現(xiàn)一般提取小指紋圖像的指紋圖像。指紋圖像提取裝置37提取從大約15×15象素到大約80×80象素的指紋圖像。結(jié)果，指紋圖像提取裝置37從用于用戶識(shí)別的指紋獲取裝置34獲取的大約100×100象素的指紋圖像中提取大約20×20象素的指紋圖像用于指針控制。在此，所使用的指紋圖像的尺寸只是本發(fā)明的一個(gè)示例。也就是說，所獲取的M×N象素的尺寸優(yōu)選地適用于用戶識(shí)別，且所提取的m×n象素的尺寸優(yōu)選地適用于指針控制。
移動(dòng)探測裝置38獲取根據(jù)設(shè)置的周期每次所獲取的每個(gè)指紋圖像的移動(dòng)程度。在此，移動(dòng)探測裝置38優(yōu)選地通過計(jì)算與在設(shè)置的周期中獲取的指紋圖像的特征點(diǎn)相關(guān)的位移數(shù)據(jù)(方向和距離)且使用移動(dòng)估計(jì)方法來探測指紋的移動(dòng)程度。更加優(yōu)選地，移動(dòng)探測裝置38通過計(jì)算關(guān)于在設(shè)置的周期中獲取的指紋圖像的特征點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)來探測指紋圖像的移動(dòng)程度。在此，指紋圖像的位移數(shù)據(jù)優(yōu)選地通過計(jì)算從在先前周期中獲取的指紋圖像的特征點(diǎn)到在當(dāng)前周期中獲取的指紋圖像的特征點(diǎn)的移動(dòng)距離和方向來計(jì)算出。指紋識(shí)別中的指紋圖像的移動(dòng)信息和特征點(diǎn)提取以及指紋獲取是重要的因素，因?yàn)橹讣y圖像的移動(dòng)和指紋識(shí)別的可靠性根據(jù)特征點(diǎn)如何能夠可靠地提取而區(qū)別開來。
運(yùn)算裝置39從移動(dòng)探測裝置38接收指紋圖像的移動(dòng)程度，即位移數(shù)據(jù)，并使用接收的位移數(shù)據(jù)來計(jì)算二維坐標(biāo)(ΔX，ΔY)，即指針將移動(dòng)的方向和距離/移動(dòng)程度。
運(yùn)算裝置39一般與定點(diǎn)設(shè)備或具有定點(diǎn)設(shè)備的裝置的處理器相結(jié)合。結(jié)果，處理器能夠根據(jù)在運(yùn)算裝置39中計(jì)算的坐標(biāo)來控制在顯示器設(shè)備的屏幕上的指針的移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備可以進(jìn)一步包含用于顯示先前存儲(chǔ)的信息的顯示裝置(未示出)。通過這種方式，當(dāng)定點(diǎn)設(shè)備進(jìn)一步包括顯示裝置時(shí)，該顯示裝置根據(jù)指紋識(shí)別單元100的指紋識(shí)別來接收信號(hào)，以顯示識(shí)別結(jié)果。當(dāng)對(duì)用戶的識(shí)別在指紋識(shí)別單元100中成功地執(zhí)行時(shí)，用于執(zhí)行對(duì)應(yīng)終端的所有功能的信息顯示在該顯示裝置上。然而，當(dāng)用戶識(shí)別被拒絕時(shí)，顯示限制性的信息，其僅能夠執(zhí)行該終端的特定功能。
通過用戶識(shí)別限制性地允許對(duì)應(yīng)終端的使用的技術(shù)將在稍后提到。
本發(fā)明的第三實(shí)施例中的指紋獲取裝置34能夠用如本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例所示的半導(dǎo)體器件體現(xiàn)。
同時(shí)，當(dāng)指紋獲取裝置34體現(xiàn)為光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，能夠用小型指紋獲取裝置，即“縮象光學(xué)系統(tǒng)”獲得用于用戶識(shí)別的大指紋圖像。換句話說，指紋獲取裝置34的尺寸能夠通過將實(shí)際指紋的尺寸減小1/2～1/4和獲取減小的指紋圖像來小型化。
現(xiàn)在詳細(xì)描述使用縮象光學(xué)系統(tǒng)(reduced optical system)獲取指紋圖像的原理和處理。
圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的可安裝于細(xì)微空間中的3∶1縮象光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)示例的視圖。如圖12所示，非球面鏡42用來將光學(xué)器件安裝在微小空間中。如果光學(xué)系統(tǒng)配置為如圖12所示，則左箭頭41所代表的實(shí)際物體的尺寸降低為右箭頭43所代表的大約1/3尺寸。如果左箭頭41所代表的物體的圖像經(jīng)過非球面鏡42，則在位于右側(cè)的指紋獲取裝置34中形成大約1/3尺寸的倒象。縮象光學(xué)系統(tǒng)通過應(yīng)用上述的原理來體現(xiàn)，以便實(shí)際指紋的尺寸降低為1/n的尺寸(在此n為從1到5的實(shí)數(shù))。
圖13是示出了通過應(yīng)用圖12的縮象光學(xué)系統(tǒng)來從指紋獲取裝置獲得的指紋圖像的示例的視圖。圖13a示出了在光學(xué)系統(tǒng)為1∶1從指紋獲取裝置34獲取的指紋圖像，和圖13b示出了在縮象光學(xué)系統(tǒng)為4∶1從指紋獲取裝置34獲取的指紋圖像。
一般而言，在人的指紋中每1mm形成大約二個(gè)溝(valley)。結(jié)果，當(dāng)使用20×20象素的指紋獲取裝置34時(shí)，指紋獲取裝置34的識(shí)別象素為0.5mm，且指紋獲取裝置34獲取的指紋數(shù)目為只是2個(gè)，如圖13a所示。通過這種方式，當(dāng)所獲取的指紋圖像的溝的數(shù)目變小時(shí)，用戶識(shí)別的準(zhǔn)確度下降，且指針控制的性能也下降。結(jié)果，傳感器的尺寸需要較大，以進(jìn)行足夠的數(shù)據(jù)收集。
為了克服上述問題，能夠通過對(duì)指紋獲取裝置34應(yīng)用縮象光學(xué)系統(tǒng)來獲得更多的數(shù)據(jù)，而無需增大傳感器的尺寸。也就是說，在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過將指紋的尺寸縮小1/n(在此n為1到5的實(shí)數(shù))來獲取具有間隔0.5mm的指紋的尺寸。更具體地說，指紋的尺寸降低為1/2～1/4的尺寸。結(jié)果，能夠使用具有與圖13a相同尺寸的指紋獲取裝置34來獲得比圖13a多的數(shù)據(jù)。如圖13b所示，當(dāng)使用縮象光學(xué)系統(tǒng)使指紋的尺寸降低為1/4的尺寸時(shí)，0.5mm的指紋間隔能夠降低為大約0.125mm。因此，能夠使用具有與圖13a相同尺寸的指紋獲取裝置34獲得4～16倍的指紋信息。換句話說，當(dāng)通過將具有平均間隔0.5mm的指紋降低至1/2～1/4尺寸來獲得指紋圖像時(shí)，指紋獲取裝置34的尺寸能夠被小型化至1/4～1/16。結(jié)果，可以使用低能耗和低成本的小型化指紋獲取裝置34來獲得用于用戶識(shí)別和指針控制的指紋圖像，且小型化指紋獲取裝置34在應(yīng)用于小型便攜式終端設(shè)備時(shí)是有利的。
圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的具有指紋識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備的視圖。
與圖11相比，圖14的定點(diǎn)設(shè)備進(jìn)一步包括存儲(chǔ)裝置60。存儲(chǔ)裝置60存儲(chǔ)從指紋獲取裝置34獲取的指紋圖像。在圖14的定點(diǎn)設(shè)備中，如果根據(jù)先前設(shè)置的周期每次從指紋獲取裝置34獲取的指紋圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置60中，則指紋識(shí)別單元100和定點(diǎn)控制單元200使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置60中的指紋圖像來分別執(zhí)行用戶識(shí)別和指針控制。也就是說，當(dāng)分別在指紋識(shí)別單元100和定點(diǎn)控制單元200中執(zhí)行用戶識(shí)別和指針控制時(shí)，其立即接收根據(jù)指紋獲取裝置34的操作周期在圖11的定點(diǎn)設(shè)備中獲取的指紋圖像，從指紋獲取裝置34獲取的指紋圖像被首先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置60中，然后只使用具有指針控制所需的尺寸的指紋圖像執(zhí)行指針控制，以便指針也可體現(xiàn)為低成本、低能耗和高速導(dǎo)航信息生成。在此，自然使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置60中的指紋圖像來同時(shí)執(zhí)行用戶識(shí)別和指針控制。
通過這種方式，通過從圖11和14的定點(diǎn)設(shè)備中的用于用戶識(shí)別的指紋獲取裝置34獲取的指紋圖像中提取出具有指針控制中所需的尺寸的指紋圖像，用戶識(shí)別和指針控制能夠使用一種指紋識(shí)別傳感器來同時(shí)執(zhí)行。
圖15是示出了一種用于從M×N象素的指紋圖像中提取出m×n象素的指紋圖像的方法的視圖。
指紋獲取裝置34根據(jù)預(yù)定周期獲取M×N象素的指紋圖像71。M×N象素的指紋圖像71具有足以用于用戶識(shí)別的尺寸。優(yōu)選地，指紋圖像71具有從90×90象素到400×400象素的尺寸。另外，指紋圖像提取裝置37從M×N象素的指紋圖像71中提取m×n象素的指紋圖像72。在此，指紋圖像提取裝置37提取M×N象素的指紋圖像71的中心部分。m×n象素的尺寸表示可以進(jìn)行指針控制的指紋圖像72的尺寸。指紋圖像72具有從15×15象素到80×80象素的尺寸。
在圖14的定點(diǎn)設(shè)備中，M×N象素的指紋圖像71存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置60中，且用戶識(shí)別使用M×N象素的指紋圖像71來執(zhí)行。同時(shí)，指針控制使用從M×N象素的指紋圖像71中提取的m×n象素的指紋圖像72來執(zhí)行。
在指針使用m×n象素的指紋圖像72進(jìn)行調(diào)節(jié)的情況中，當(dāng)手指20的表面從第一位置到第二位置移動(dòng)ΔX和ΔY時(shí)，關(guān)于從指紋圖像提取裝置37提取的m×n象素的指紋圖像的數(shù)據(jù)被發(fā)送到移動(dòng)探測裝置38。在此，指紋圖像被以每秒大約800～1200次的速度發(fā)送。結(jié)果，取決于手指20的移動(dòng)的指紋圖像的位移數(shù)據(jù)被計(jì)算出且轉(zhuǎn)換為速度，且指針的移動(dòng)方向和距離也計(jì)算出且轉(zhuǎn)換為速度。在此，由于在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備中上述處理速度需要用于穩(wěn)定的定點(diǎn)操作，所以優(yōu)選選擇最小的圖像尺寸，以降低處理和計(jì)算量。
同時(shí)，用戶識(shí)別所需的M×N象素的整體指紋圖像71被發(fā)送到指紋識(shí)別單元100。指紋圖像71以每秒1～3次的速度發(fā)送，其中能夠執(zhí)行一般識(shí)別處理。指紋識(shí)別單元100被構(gòu)造成包括在便攜式終端設(shè)備的處理設(shè)備中，以便指紋識(shí)別單元100能夠執(zhí)行該功能。
使用指紋圖像72的特征點(diǎn)來計(jì)算指紋圖像72的位移數(shù)據(jù)的處理與圖4相同。
圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三或第四實(shí)施例的用于執(zhí)行用戶識(shí)別和同時(shí)執(zhí)行定點(diǎn)控制的方法的流程圖。
在初始化狀態(tài)(S1601)，如果手指20的表面接觸透明件21(S1602)，則根據(jù)第一操作周期通過指紋獲取裝置34獲取M×N象素的指紋圖像(S1603)。
指紋識(shí)別單元100和定點(diǎn)控制單元200使用指紋獲取裝置34獲得的指紋圖像71同時(shí)執(zhí)行用戶識(shí)別(S1620)和指針控制(S1630)。在圖14的定點(diǎn)設(shè)備的情況中，除了獲得的指紋圖像71被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置60中和使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置60中的指紋圖像61指紋之外，用戶識(shí)別(S1620)和指針控制(S1630)與圖11的定點(diǎn)設(shè)備相同。
在用戶識(shí)別處(S1620)中，特征點(diǎn)提取裝置35根據(jù)第二操作周期從M×N象素的指紋圖像中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)，以發(fā)送特征點(diǎn)到識(shí)別裝置36(S1604)。識(shí)別裝置36將從M×N象素的指紋圖像中提取的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較(S1605)。識(shí)別裝置36從比較結(jié)果確定兩個(gè)指紋圖像的特征點(diǎn)是否相同(S1606)。如果兩個(gè)指紋圖像的特征點(diǎn)相同，則識(shí)別裝置36證實(shí)用戶(S1607)，如果不同則拒絕用戶識(shí)別(S1608)。
接下來，在指針控制處理中(S1630)中，指紋圖像提取裝置3根據(jù)第三周期從M×N象素的指紋圖像中提取m×n象素的指紋圖像72，以發(fā)送提取的指紋圖像到移動(dòng)探測裝置38(S1609)。在本實(shí)施例中，m和n為從15至80的范圍，以具有適用于提取的指紋圖像72的指針控制的尺寸。移動(dòng)探測裝置38計(jì)算m×n象素的指紋圖像72的位移數(shù)據(jù)，以發(fā)送位移數(shù)據(jù)至運(yùn)算裝置39(S1610)。在此，移動(dòng)探測裝置38通過計(jì)算從在先前周期中獲取的指紋圖像到當(dāng)前周期中獲取的指紋圖像的移動(dòng)程度(即距離和方向)來計(jì)算位移數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，計(jì)算取決于提取的指紋圖像72的特征點(diǎn)的移動(dòng)程度的位移數(shù)據(jù)。運(yùn)算裝置39使用在移動(dòng)提取裝置38中計(jì)算的位移數(shù)據(jù)來運(yùn)算指針將移動(dòng)的坐標(biāo)(S1611)。對(duì)應(yīng)于指針的坐標(biāo)，終端設(shè)備的處理器(未示出)移動(dòng)指針。
如圖16所描述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備能夠通過使用從指紋獲取傳感器34獲取的指紋圖像71來同時(shí)執(zhí)行用戶識(shí)別和指針控制。用戶識(shí)別處理(S1620)和指針控制處理(S1630)在先前設(shè)置的不同操作周期中執(zhí)行，這兩個(gè)處理S1620和S1630分別地執(zhí)行。也就是說，當(dāng)用戶使用指紋調(diào)節(jié)指針時(shí)(S1630)，該用戶識(shí)別處理(S1620)被自然地執(zhí)行。結(jié)果，對(duì)用戶無需進(jìn)行指紋識(shí)別處理，且在指針控制期間指紋被自動(dòng)地識(shí)別，以便根據(jù)指紋識(shí)別結(jié)果，能夠?qū)?duì)應(yīng)的設(shè)備調(diào)節(jié)用戶可用的服務(wù)范圍。
圖17是示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖。
與本發(fā)明的上述實(shí)施例相比，第五實(shí)施例的特征在于沒有包含在指紋識(shí)別功能期間從指紋圖像中提取特征點(diǎn)的處理。也就是說，沒有確定獲取的指紋圖像根據(jù)提取的特征點(diǎn)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的位置。反之，根據(jù)移動(dòng)距離，即位移數(shù)據(jù)確定指紋圖像的映射位置且其被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中。
在下文中，對(duì)圖17的定點(diǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖17的定點(diǎn)設(shè)備包括透明件21、發(fā)光裝置22、聚光裝置23和指紋獲取裝置34。然而，省去對(duì)這些元件的結(jié)構(gòu)的說明，因?yàn)槠渑c第三或第四實(shí)施例的相同。
通過指紋獲取裝置34獲得的指紋圖像立即輸入到包括指紋圖像提取裝置37、移動(dòng)探測裝置38和運(yùn)算裝置39的定點(diǎn)控制單元200中。由于定點(diǎn)控制單元200的具體元件的操作與上述第三或第四實(shí)施例的相同，所以略去具體的說明。
然而，與第三或第四實(shí)施例相比，第五實(shí)施例的操作的特征在于通過指紋圖像提取裝置37提取的m×n象素的指紋圖像被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置40中且存儲(chǔ)位置根據(jù)通過運(yùn)算裝置39計(jì)算的位移值的數(shù)據(jù)來映射。具體地說，假定從指紋圖像提取裝置37中提取的第i指紋圖像被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置40的特定位置中。如果從指紋圖像提取裝置37中提取第(i+1)指紋圖像，則接收通過移動(dòng)探測裝置38和運(yùn)算裝置39獲得的位移數(shù)據(jù)ΔX和ΔY，且第(i+1)指紋數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在從存儲(chǔ)第i指紋數(shù)據(jù)的特定位置移動(dòng)了位移數(shù)據(jù)的位置中。
在存儲(chǔ)裝置40中存儲(chǔ)指紋數(shù)據(jù)的操作通過根據(jù)預(yù)定時(shí)間間隔周期地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方法來執(zhí)行或者當(dāng)接收特定命令的時(shí)候執(zhí)行。
另外，本發(fā)明的第五實(shí)施例包括CPU 50，用于控制將指紋數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)裝置40中的操作，通過接收來自運(yùn)算裝置39的位移數(shù)據(jù)ΔX和ΔY來控制定點(diǎn)設(shè)備的移動(dòng)和執(zhí)行圖18中所描述的指紋識(shí)別操作。
圖18是示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備的操作的流程圖。
如果該系統(tǒng)被初始化且手指20的表面接觸透明件21(S1810)，則通過指紋獲取裝置34和指紋圖像提取裝置37獲取m×n象素的指紋圖像(S1820)。
獲取的指紋圖像被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置40中(S1830)，且計(jì)算指紋圖像上的位移數(shù)據(jù)和指針坐標(biāo)(S1840，S1850)。計(jì)算結(jié)果被提供給存儲(chǔ)裝置40，且用于映射指紋圖像。
計(jì)算結(jié)果也提供給CPU 50和用于控制定點(diǎn)設(shè)備的操作(S1860，S1870)。
同時(shí)，CPU 50接收來自存儲(chǔ)裝置40的指紋圖像。如果接收的指紋圖像不是M×N象素的指紋圖像，則CPU 50再次接收來自存儲(chǔ)裝置40的指紋圖像(S1880)。如果接收的指紋圖像與M×N象素的指紋圖像相同，則將指紋圖像與先前存儲(chǔ)的指紋圖像相比(S1890)，且確定對(duì)這兩個(gè)指紋圖像的鑒定(S1899)。然后，根據(jù)結(jié)果執(zhí)行用戶識(shí)別或識(shí)別拒絕操作。
圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明的一種用于通過使用指紋識(shí)別功能來限制取決于用戶的便攜式通信終端設(shè)備的使用的方法的流程圖。
在一個(gè)實(shí)施例中，具有指紋識(shí)別功能的便攜式終端設(shè)備識(shí)別用戶的指紋，以對(duì)用戶執(zhí)行指紋識(shí)別(S1900)。便攜式終端設(shè)備通過指紋識(shí)別來識(shí)別意欲使用該終端設(shè)備的人是否是用戶自己(S1910)。當(dāng)用戶是用戶自己時(shí)，終端設(shè)備顯示終端設(shè)備能夠提供的整個(gè)菜單(S1920)，以便用戶可以使用所有的功能(服務(wù))(S1930)。然而，當(dāng)用戶不是用戶自己時(shí)，則終端設(shè)備只顯示能夠允許這個(gè)人使用的特定菜單(S1940)。通過這種方式，諸如信用卡和財(cái)務(wù)信息的重要信息能夠通過限制經(jīng)由指紋識(shí)別而不被識(shí)別的個(gè)人對(duì)終端設(shè)備的使用而得到保護(hù)。
如果不是用戶自己的用戶意欲使用不允許的功能(S1950)，則終端設(shè)備顯示表示不能使用對(duì)應(yīng)功能的消息(S1960)。然后，在幾秒之后，終端設(shè)備再次顯示允許這個(gè)人使用的菜單(S1940)。因此，在一個(gè)人不是先前登記的用戶的情況下，用戶的個(gè)人信息、系統(tǒng)的控制信息和諸如電子商務(wù)的有償服務(wù)能夠通過限制其他用戶的訪問而得到保護(hù)，以保護(hù)個(gè)人信息。
指紋識(shí)別處理能夠作為后臺(tái)處理，以減輕對(duì)便攜式通信終端設(shè)備的使用造成的不方便。在此，當(dāng)用戶用手指使用二維指針時(shí)，后臺(tái)處理自動(dòng)地執(zhí)行收集、分析和鑒定指紋識(shí)別中所需數(shù)據(jù)的步驟，而沒有向用戶通知這些步驟。當(dāng)用戶使用系統(tǒng)中先前指定用于保護(hù)的處理時(shí)或當(dāng)執(zhí)行批準(zhǔn)交易時(shí)，在用戶自己使用從后臺(tái)處理中獲得的數(shù)據(jù)的情況中，執(zhí)行所需的處理。然而，當(dāng)用戶不是用戶自己時(shí)，拒絕該處理，以保護(hù)擁有者的信息或所有。
也就是說，與后臺(tái)處理結(jié)合執(zhí)行個(gè)人識(shí)別處理。當(dāng)用戶是用戶自己時(shí)，相繼執(zhí)行下一步驟，但是當(dāng)用戶不是用戶自己時(shí)拒絕后續(xù)的使用。結(jié)果，能夠確保所需的穩(wěn)定性，而沒有影響用戶的方便。在此，使用與二維定點(diǎn)設(shè)備相同的指紋登記和鑒定中的傳感器組件，且定點(diǎn)設(shè)備被配置成同時(shí)執(zhí)行數(shù)據(jù)收集和軟件處理。
在上述實(shí)施例中，如果用戶自己登記他的或她的指紋，則登記的數(shù)據(jù)被保存在非易失性存儲(chǔ)器中且重復(fù)地使用，直到用戶自己改變該數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，當(dāng)用戶使用便攜式通信終端設(shè)備時(shí)，不是用于指紋識(shí)別的指紋識(shí)別傳感器而是具有指紋證實(shí)傳感器功能的定點(diǎn)設(shè)備能夠通過用戶的指紋識(shí)別來識(shí)別便攜式終端設(shè)備用戶是否是用戶自己。對(duì)于這個(gè)操作，在用戶移動(dòng)他的或她的手指時(shí)，便攜式終端設(shè)備收集二維移動(dòng)信息，通過合成所收集的移動(dòng)信息和對(duì)應(yīng)位置中的指紋圖像來產(chǎn)生具有個(gè)人識(shí)別所需的尺寸的二維圖像，和從對(duì)應(yīng)的指紋圖像中提取特征點(diǎn)。然后，便攜式終端設(shè)備登記提取的特征點(diǎn)或?qū)⑻崛〉奶卣鼽c(diǎn)與用于個(gè)人識(shí)別的登記的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
圖20是示出了根據(jù)本發(fā)明的包括定點(diǎn)設(shè)備便攜式終端設(shè)備的示例的視圖。便攜式終端設(shè)備包括蜂窩電話、PDA或智能電話。
在便攜式終端設(shè)備中，暴露出透明件230的外表面，且當(dāng)手指被放在透明件230的外表面上時(shí)，具有用戶識(shí)別所需的尺寸的指紋圖像通過指紋獲取來獲得。如果獲得指紋圖像，則現(xiàn)有菜單窗口轉(zhuǎn)換為如圖20所示的服務(wù)屏幕240。
在便攜式終端服務(wù)中，該服務(wù)能夠通過不使用諸如通用計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)的移動(dòng)鍵而是使用指針250來選擇和點(diǎn)擊服務(wù)屏幕240上的菜單來使用。另外，便攜式終端設(shè)備包括用于執(zhí)行其他功能或輸入性能命令的至少一個(gè)或多個(gè)功能按鈕220。
雖然本發(fā)明可進(jìn)行各種修改和替換形式，但是在附圖和詳細(xì)描述以示例的方式示出具體的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于所公開的具體形式。反之，本發(fā)明覆蓋所有的在所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改、等同和替換。
工業(yè)應(yīng)用在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有指紋識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備和指紋識(shí)別方法中，具有小尺寸的指紋圖像被映射，以產(chǎn)生大指紋圖像或從大指紋圖像中提取的小指紋圖像，以便定點(diǎn)設(shè)備執(zhí)行用戶識(shí)別和指針控制。結(jié)果，用于用戶識(shí)別和用于指針控制的各傳感器沒有包含在定點(diǎn)設(shè)備中，而是用于執(zhí)行用戶識(shí)別和指針控制兩個(gè)功能的一種傳感器被包括在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備中。另外，由于需要大指紋的用戶識(shí)別能夠只使用小指紋圖像來執(zhí)行，可以容易地體現(xiàn)小型化的便攜式終端設(shè)備，從而降低造價(jià)。
另外，能夠通過根據(jù)用戶識(shí)別限制可在終端設(shè)備中使用的服務(wù)種類來保護(hù)終端設(shè)備中的重要信息。
權(quán)利要求
1.一種具有指紋圖像識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備包括至少一個(gè)或多個(gè)指紋獲取裝置，用于根據(jù)預(yù)定周期獲取手指表面的指紋圖像；特征點(diǎn)提取裝置，用于從獲取的指紋圖像中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)；移動(dòng)探測裝置，用于計(jì)算提取的指紋圖像的特征點(diǎn)之間的位移數(shù)據(jù)，以探測指紋圖像的移動(dòng)信息；映射裝置，用于根據(jù)移動(dòng)信息來在內(nèi)部虛像空間中映射指紋圖像；識(shí)別裝置，當(dāng)映射的指紋圖像的整體尺寸達(dá)到先前設(shè)置的尺寸時(shí)，識(shí)別裝置將整個(gè)映射的指紋圖像與先前登記的指紋圖像進(jìn)行比較，以及確定對(duì)指紋的識(shí)別；以及運(yùn)算裝置，用于接收來自移動(dòng)探測裝置的位移數(shù)據(jù)和使用位移數(shù)據(jù)來計(jì)算指針將移動(dòng)的方向和距離。
2.如權(quán)利要求1所述的定點(diǎn)設(shè)備，進(jìn)一步包括外殼，所述外殼包括指紋獲取裝置、特征點(diǎn)提取裝置、移動(dòng)探測裝置、映射裝置、識(shí)別裝置和運(yùn)算裝置，且包括具有手指表面與其接觸的平面表面的透明件，所述透明件與指紋獲取裝置具有預(yù)定的距離。
3.如權(quán)利要求1或2所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中指紋獲取裝置是CMOS圖像傳感器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中獲取的指紋圖像和虛像空間的尺寸分別是m×n象素和M×N象素，且m和n分別小于M和N。
5.如權(quán)利要求1或2所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中移動(dòng)探測裝置計(jì)算從在先前周期中獲取的指紋圖像的特征點(diǎn)到在當(dāng)前周期中獲取的指紋圖像的特征點(diǎn)的移動(dòng)距離和方向。
6.如權(quán)利要求1或2所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中映射裝置在虛像空間中映射指紋圖像，以便當(dāng)在第n-1指紋圖像和第n指紋圖像的特征點(diǎn)之間存在相同特征點(diǎn)時(shí)，重疊相同的特征點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1 or 2所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中識(shí)別裝置通過將整個(gè)映射的指紋圖像的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配來確定整個(gè)映射的指紋圖像的特征點(diǎn)是否與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)相同，且根據(jù)確定結(jié)果判定對(duì)指紋的識(shí)別。
8.一種便攜式終端設(shè)備，其包括了如權(quán)利要求1 or 2所述的定點(diǎn)設(shè)備和執(zhí)行用戶的指紋識(shí)別和指針的控制。
9.一種用于識(shí)別用戶識(shí)別用的指紋的方法，包括以下步驟指紋圖像獲取步驟，用于使用預(yù)定的指紋獲取傳感器來根據(jù)設(shè)置的周期獲取至少一個(gè)或多個(gè)指紋圖像；特征點(diǎn)提取步驟，用于從獲取的指紋圖像中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)；第一映射步驟，用于在虛像空間的特定位置中映射第一指紋圖像；位移數(shù)據(jù)計(jì)算步驟，用于計(jì)算第一指紋圖像的特征點(diǎn)與在已獲取第一指紋圖像的周期之后的下一周期中所獲取的第二指紋圖像的特征點(diǎn)之間的位移數(shù)據(jù)；第二映射步驟，用于使用位移數(shù)據(jù)在虛像空間中映射第二指紋圖像；以及指紋識(shí)別步驟，用于當(dāng)在虛像空間中映射的指紋圖像的整體尺寸達(dá)到先前設(shè)置的尺寸時(shí)，將整個(gè)映射的指紋圖像的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較，以及確定對(duì)指紋的識(shí)別。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中獲取的指紋圖像和虛像空間的尺寸分別是m×n象素和M×N象素，且m和n分別小于M和N。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中位移數(shù)據(jù)計(jì)算步驟是計(jì)算從第一指紋圖像的特征點(diǎn)到第二指紋圖像的特征點(diǎn)的移動(dòng)距離和方向。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中第二映射步驟是在與在虛像空間中映射的第一指紋圖像距離所計(jì)算出的位移數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的位置中映射第二指紋圖像。
13.如權(quán)利要求9或12所述的方法，其中第二映射步驟是在虛像空間中映射第二指紋圖像，以便當(dāng)?shù)谝恢讣y圖像和第二指紋圖像的特征點(diǎn)之間存在相同特征點(diǎn)時(shí)，重疊相同的特征點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求9或12所述的方法，其中指紋圖像獲取步驟是使用多個(gè)指紋獲取傳感器每次獲取多個(gè)指紋圖像。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中多個(gè)獲取的指紋圖像是相鄰指紋的圖像。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，其中指紋識(shí)別步驟包括第一步驟，確定在虛像空間中映射的整體指紋圖像的尺寸是否達(dá)到先前設(shè)置的尺寸；第二步驟，當(dāng)根據(jù)確定結(jié)果整體指紋圖像達(dá)到先前設(shè)置的尺寸時(shí)，從整體指紋圖像中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)；第三步驟，將提取的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較；和第四步驟，根據(jù)比較結(jié)果確定對(duì)指紋的識(shí)別。
17.一種具有指紋識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備，包括指紋獲取裝置(第一操作周期)，用于獲取手指表面的所需指紋圖像，所述手指表面通過只一次二維圖像獲取來控制指針；指紋識(shí)別單元(第二操作周期)，用于從獲取的指紋圖像中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)，且將獲取的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較，以識(shí)別獲取的指紋圖像的用戶；以及定點(diǎn)控制單元(第三操作周期)，用于根據(jù)第一操作周期中獲取的圖像的部分?jǐn)?shù)據(jù)來探測移動(dòng)信息，和根據(jù)移動(dòng)信息來計(jì)算指紋圖像的位移數(shù)據(jù)，以計(jì)算指針的移動(dòng)方向和距離。
18.如權(quán)利要求17所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中指紋識(shí)別單元包括特征點(diǎn)提取裝置，用于從指紋獲取裝置獲取的指紋圖像中提取至少一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)；以及識(shí)別裝置，用于將特征點(diǎn)提取裝置提取的指紋圖像的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較，以確定對(duì)指紋圖像的用戶的識(shí)別。
19.如權(quán)利要求18所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中識(shí)別裝置通過將提取的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配來確定先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)是否與提取的特征點(diǎn)相同，且根據(jù)確定結(jié)果執(zhí)行對(duì)用戶的識(shí)別。
20.如權(quán)利要求17所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中定點(diǎn)控制單元包括指紋圖像提取裝置，用于從指紋獲取裝置獲取的M×N象素(在此M和N是整數(shù))的指紋圖像中提取m×n象素(在此，m和n是整數(shù)，m＜M，n＜N)的指紋圖像；移動(dòng)探測裝置，用于計(jì)算提取的m×n象素的指紋圖像的位移數(shù)據(jù)，以探測各指紋圖像的移動(dòng)信息；以及運(yùn)算裝置，用于接收來自移動(dòng)探測裝置的位移數(shù)據(jù)和根據(jù)位移數(shù)據(jù)計(jì)算指針的移動(dòng)方向和距離。
21如權(quán)利要求20所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中移動(dòng)探測裝置計(jì)算從先前周期中獲取的指紋圖像的特征點(diǎn)到在當(dāng)前周期中獲取的指紋圖像的特征的移動(dòng)距離和距離，以計(jì)算指紋圖像的位移數(shù)據(jù)。
22.如權(quán)利要求20所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中M和N的范圍從90到400，且m和n的范圍從15到80。
23.如權(quán)利要求17所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中指紋獲取裝置是CMOS圖像傳感器。
24.如權(quán)利要求17所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中指紋獲取裝置是有源電容傳感器。
25.如權(quán)利要求17所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中第二操作周期是1～3次/秒。
26.如權(quán)利要求17所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中第三操作周期是800～1200次/秒。
27.如權(quán)利要求17所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中指紋識(shí)別單元和定點(diǎn)控制單元根據(jù)第二操作周期和第三操作周期分別地同時(shí)操作。
28.如權(quán)利要求17所述的定點(diǎn)設(shè)備，進(jìn)一步包括發(fā)光裝置，用于將光發(fā)射向控制指針的手指表面；和聚光裝置，用于聚集從手指表面反射的指紋圖像，其中聚光裝置所聚集的指紋圖像通過指紋獲取裝置獲取。
29.如權(quán)利要求28所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中聚光裝置位于發(fā)光裝置和指紋獲取裝置之間，發(fā)光裝置和聚光裝置之間的距離與聚光裝置和指紋獲取裝置之間的距離的比率為n∶1，以及n為從1到5的實(shí)數(shù)。
30.如權(quán)利要求28所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中聚光裝置為非球面鏡。
31.一種便攜式終端設(shè)備，包括如權(quán)利要求17所述的定點(diǎn)設(shè)備和用于同時(shí)執(zhí)行指紋識(shí)別和指針控制。
32.如權(quán)利要求31所述的便攜式終端設(shè)備，進(jìn)一步包括用于顯示先前存儲(chǔ)的信息的顯示裝置，其中當(dāng)用戶識(shí)別在指紋識(shí)別單元中執(zhí)行時(shí)，顯示裝置顯示整個(gè)信息或?qū)τ脩粼试S的執(zhí)行功能，且在沒有執(zhí)行用戶識(shí)別時(shí)，顯示裝置只顯示先前設(shè)置的有限范圍內(nèi)的信息和可用功能。
33.一種具有指紋識(shí)別功能的定點(diǎn)方法，該定點(diǎn)方法是指針控制設(shè)備的定點(diǎn)方法，指針控制設(shè)備具有尺寸比在指紋識(shí)別中所需的預(yù)定圖片圖像的尺寸還小的圖像傳感器，所述方法包括以下步驟指紋圖像獲取步驟，用于使用預(yù)定指紋獲取傳感器，根據(jù)第一操作周期在控制可移動(dòng)指針的手指表面上獲取M×N象素的至少一個(gè)或多個(gè)指紋圖像；識(shí)別步驟，用于根據(jù)第二操作周期通過從獲取的指紋圖像中提取特征點(diǎn)并將提取的特征點(diǎn)與先前登記的指紋圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行比較來確定對(duì)指紋圖像的用戶的識(shí)別；指紋圖像提取步驟，用于根據(jù)第三操作周期從獲取的指紋圖像中提取m×n象素的指紋圖像；移動(dòng)探測步驟，用于通過計(jì)算所提取的各個(gè)m×n象素的指紋圖像的位移數(shù)據(jù)來探測各個(gè)指紋圖像的移動(dòng)信息；以及運(yùn)算步驟，用于使用位移數(shù)據(jù)計(jì)算和輸出指針將移動(dòng)的方向和距離。
34.如權(quán)利要求33所述的定點(diǎn)方法，其中識(shí)別步驟包括當(dāng)執(zhí)行用戶識(shí)別時(shí)，輸出使用先前設(shè)置的整個(gè)信息的信號(hào)；以及當(dāng)沒有執(zhí)行用戶識(shí)別時(shí)，輸出使用先前設(shè)置的有限信息的信號(hào)。
35.如權(quán)利要求33所述的定點(diǎn)方法，其中M和N的范圍從90到400，且m和n的范圍從15到80。
36.如權(quán)利要求33所述的定點(diǎn)方法，其中第三操作周期是800～1200次/秒。
37.如權(quán)利要求33所述的定點(diǎn)方法，其中移動(dòng)探測步驟計(jì)算從第k-1指紋圖像到第k指紋圖像的特征點(diǎn)的移動(dòng)距離和方向，以計(jì)算每個(gè)指紋圖像的位移數(shù)據(jù)。
38.如權(quán)利要求33所述的定點(diǎn)方法，其中圖像提取步驟、移動(dòng)探測步驟和運(yùn)算步驟根據(jù)第三操作周期分別地從識(shí)別步驟執(zhí)行。
39.如權(quán)利要求33所述的定點(diǎn)方法，其中還包括步驟發(fā)光步驟，用于將光發(fā)射向控制指針的手指表面；和聚集步驟，用于使用非球面鏡來聚集手指表面產(chǎn)生的指紋圖像，其中指紋獲取步驟是獲取聚集步驟所聚集的指紋圖像。
40.如權(quán)利要求39所述的定點(diǎn)方法，其中聚集步驟是通過經(jīng)由調(diào)節(jié)非球面鏡而將手指表面上的指紋的尺寸降低1/n來聚集指紋圖像。
41.如權(quán)利要求40所述的定點(diǎn)方法，其中n為從1到5的實(shí)數(shù)。
42.一種具有指紋識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備，包括至少一個(gè)或多個(gè)指紋獲取裝置，用于根據(jù)預(yù)定周期或偶爾的要求獲取手指表面的圖像；運(yùn)算裝置，用于使用獲取的指紋圖像來計(jì)算位移數(shù)據(jù)，以使用位移數(shù)據(jù)來計(jì)算指針將移動(dòng)的方向和距離；存儲(chǔ)裝置，用于對(duì)應(yīng)于從運(yùn)算裝置接收的位移數(shù)據(jù)中的移動(dòng)量，映射從指紋獲取裝置獲得的指紋圖像；和CPU，用于分析和處理運(yùn)算裝置和存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)。
43.如權(quán)利要求42所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中CPU與運(yùn)算裝置和存儲(chǔ)裝置形成為一個(gè)組件。
44.如權(quán)利要求42所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中CPU形成為與運(yùn)算裝置和存儲(chǔ)裝置分開的結(jié)構(gòu)。
45.如權(quán)利要求42至44中的任一項(xiàng)所述的定點(diǎn)設(shè)備，進(jìn)一步包括發(fā)光裝置，用于將光發(fā)射向手指表面；和聚光裝置，用于聚集從手指表面反射的指紋圖像，其中聚光裝置所聚集的指紋圖像通過指紋獲取裝置獲取。
46.如權(quán)利要求45所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中聚光裝置位于發(fā)光裝置和指紋獲取裝置之間，發(fā)光裝置和聚光裝置之間的距離與聚光裝置和指紋獲取裝置之間的距離的比率為n∶1，和n為從1到5的實(shí)數(shù)。
47.如權(quán)利要求42至44中的任一項(xiàng)所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中CPU進(jìn)一步包括以軟件方式處理指紋識(shí)別處理的功能，用于將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的指紋圖像與接收自指紋獲取裝置的指紋圖像進(jìn)行比較。
48.如權(quán)利要求42所述的定點(diǎn)設(shè)備，其中存儲(chǔ)裝置根據(jù)預(yù)定周期周期地存儲(chǔ)指紋圖像或只有在存儲(chǔ)裝置接收CPU的請求的時(shí)候存儲(chǔ)指紋圖像。
49.一種用于向具有指紋識(shí)別功能的便攜式終端設(shè)備提供服務(wù)的方法，所述的方法包括第一步驟，通過具有指紋識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備獲取用戶的指紋圖像，和將獲取的指紋圖像與先前登記的指紋圖像進(jìn)行比較，以確定對(duì)用戶的識(shí)別；和第二步驟，根據(jù)第一步驟的確定結(jié)果分類用戶的使用權(quán)，以顯示對(duì)應(yīng)于使用權(quán)的菜單。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，進(jìn)一步包括第三步驟使用戶能夠使用第二步驟中所顯示的菜單的所需功能。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其中當(dāng)執(zhí)行對(duì)用戶的識(shí)別時(shí)，第二步驟是顯示整個(gè)菜單，或者當(dāng)沒有執(zhí)行對(duì)用戶的識(shí)別時(shí)，第二步驟是顯示允許使用的特定菜單。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其中當(dāng)沒有被識(shí)別的用戶意欲使用菜單允許使用的其他功能時(shí)，顯示表示不允許使用的消息和再次顯示允許使用的菜單。
53.如權(quán)利要求49所述的方法，其中第一步驟作為后臺(tái)處理而執(zhí)行，以通過使用定點(diǎn)設(shè)備在用戶用手指進(jìn)行導(dǎo)航的時(shí)候自動(dòng)地獲取指紋圖像，而沒有執(zhí)行附加的處理來獲取用戶的指紋。
全文摘要
公開了一種具有指紋識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備、指紋圖像識(shí)別和定點(diǎn)方法和使用它們來用于提供便攜式終端服務(wù)的方法。在具有指紋識(shí)別功能的定點(diǎn)設(shè)備和指紋識(shí)別方法中，具有小尺寸的指紋圖像被映射，以產(chǎn)生大指紋圖像或從大指紋圖像中提取的小指紋圖像，以便定點(diǎn)設(shè)備執(zhí)行用戶識(shí)別和指針控制。結(jié)果，用于用戶識(shí)別和用于指針控制的各傳感器沒有包含在定點(diǎn)設(shè)備中，而是用于執(zhí)行用戶識(shí)別和指針控制兩個(gè)功能的一種傳感器被包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的定點(diǎn)設(shè)備中。另外，由于需要大指紋的用戶識(shí)別能夠只使用小指紋圖像來執(zhí)行，所以可以容易地體現(xiàn)小型化的便攜式終端設(shè)備，從而降低造價(jià)。另外，能夠通過根據(jù)用戶識(shí)別選擇性地限制可在便攜式終端設(shè)備中使用的服務(wù)種類來保護(hù)具有定點(diǎn)設(shè)備的便攜式終端設(shè)備中的重要信息。
文檔編號(hào)H04B1/40GK1698279SQ200480000662
公開日2005年11月16日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者朱圣哲 申請人:摩必索