CN100361137C - 图像构造方法以及指纹图像构造装置 - Google Patents

Abstract

在指纹部分图像的构造处理中，由于在图像连接位置处坐标误差的积累而在整体图像中发生失真。当相对于已经获取的部分图像位移由扫描型指纹传感器读取的最新部分图像时，找出在每个位移位置处的位移量。借助于使用找出值的插值计算，计算作为每个都具有高于像素间距的分辨率的值的表示在滑动方向上最新部分图像的移动量的第一矢量分量以及表示在垂直于滑动方向的方向上的移动量的第二矢量分量的第一和第二候选量。第二矢量分量由根据第一矢量分量对第一和第二候选量进行加权平均计算来确定。根据包括第一和第二矢量分量的移动量矢量来布置最新部分矢量使其接合到已经获取的部分图像。

Description

图像构造方法以及指纹图像构造装置

技术领域

本发明涉及一种用于生成用在指纹核对处理中的指纹图像的技术。本发明特别涉及一种用于使用传感机构从进行滑动操作的手指读表示指纹的一系列部分图像并从该一系列部分图像构造指纹的整体图像的技术。

背景技术

作为一种用于读指纹图像的现有传感机构，存在所谓的扫描型指纹传感器。该扫描型指纹传感器具有与手指在横向宽度上基本相同的并且在纵向长度上短于整个指纹的传感表面。扫描型指纹传感器是从基本上在一个方向上移动的手指连续地获取部分指纹图像的机构。当从由扫描型指纹传感器获取的部分图像来构造指纹的整体图像时，根据输入图像相对于前一图像的移动量矢量将那些部分图像接合起来。

在计算移动量矢量中，在前一图像的预定范围内，输入图像通常以对应于一个像素的间隔逐渐位移。每次位移获得相互对应的部分图像中的像素或者线之间的差异总和作为两个图像之间的差异量。并且根据当差异量变得最小时的位移来计算移动量矢量。

对于用于从指纹的部分图像构造整体图像的技术，存在例如在JP-A-2003-208620和JP-A-2003-248820中说明的技术。在JP-A-2003-208620中说明的技术包括如下步骤：在希望与前一图像重叠的输入图像中设置一区域作为标记区，从前一图像中检测与标记区最相似的区域，并且将两个图像组合以使检测到的相似区和在输入图像中的标记区彼此符合。在JP-A-2003-248820中说明的技术包括如下步骤：查找在其中特征形成在两个部分图像中，即前一图像和后一图像区，获得当叠加公共区中的两个图像时所需移动量，并且根据该移动量将两个部分图像接合起来。

在诸如上述现有技术的查找移动量矢量的技术中，其中规定了以像素间距相对于前一图像布置输入图像，由于实际移动量矢量分量在大小上不一定是像素间距的整数倍这一事实引起了误差。由于每次在进行部分图像的接合处理中积累了误差，所以引起了最终构造的整体图像中发生失真的问题。由该误差引起的图像失真在垂直于手指的滑动方向的方向上尤为显著。其原因在于在垂直方向上手指的移动速度分量与在滑动方向上的分量相比非常小。因此，如果引起了上述误差，作为误差的影响，在垂直方向上显著呈现出整体图像的失真。

如果使用具有显著图像失真的指纹图像进行核对处理，将难以获得正确的核对结果。这是因为具有显著图像失真的指纹图像难以和预先登记的图像符合，即使该图像是具有用于核对的足够面积的清晰图像。作为减少误差的措施，通过使指纹传感器的像素间距小来提高分辨率是值得考虑的。但是，如果使用该措施，增加了被处理的图像信息量，并且因而处理器的处理能力和能够应付该增加的存储器容量变为必需的，导致了增加装置成本的缺点。

发明内容

为了解决上述问题，实现了本发明。本发明的一个目的是提供一种技术，用于使指纹的整体图像中难以发生失真，而与指纹传感器中的像素间距的大小无关。

本发明提供一种图像构造方法，其用在包括从进行滑动操作的手指读出表示指纹的一系列部分图像的传感机构的装置中，该图像构造方法包括如下步骤：顺序地存储由传感机构读出的部分图像，引起顺序地存储的部分图像中的最新部分图像相对于已经获取的部分图像以传感机构的像素间距位移，并且获得每次位移时最新部分图像和已经获取的部分图像之间的差异量；根据对应于获得的差异量中的最小差异量的基础坐标、在手指的滑动方向上与基础坐标相邻的第一参考坐标、以及在第一参考坐标和基础坐标处获得的差异量进行插值计算，并由此获得作为具有高于像素间距的分辨率的值的第一矢量分量，其表示在滑动方向上的最新部分图像的移动量；根据基础坐标、在垂直于滑动方向的方向上与基础坐标相邻的第二参考坐标、以及在第二参考坐标和基础坐标处获得的差异量进行插值计算，并由此获得作为具有高于像素间距的分辨率的值的第二矢量分量的第一候选量，其中第二矢量分量表示在垂直方向上的最新部分图像的移动量；根据第一参考坐标、在垂直方向上与第一参考坐标相邻的第三参考坐标、以及在第三参考坐标和第一参考坐标处获得的差异量进行插值计算，并由此获得作为具有高于像素间距的分辨率的值的第二矢量分量的第二候选量；根据第一矢量分量对第二矢量分量的第一和第二候选量进行加权平均计算，并由此确定第二矢量分量；以及根据包括第一和第二矢量分量的移动量矢量，相对于已经获取的部分图像布置最新部分图像。

本发明提供一种指纹图像构造装置，其包括用于从进行滑动操作的手指读取表示指纹的一系列部分图像的传感机构、用于顺序地存储由传感机构读取的该一系列部分图像的存储机构、以及用于对由存储机构存储的该一系列部分图像进行构造处理的控制机构，其中控制机构包括：差异计算单元，用于使由存储机构顺序地存储的部分图像中的最新部分图像相对于已经获取的部分图像以传感机构的像素间距位移，并且获得每次位移时最新部分图像和已经获取的部分图像之间的差异量；移动量矢量计算单元，用于根据对应于由差异计算单元获得的差异量中的最小差异量的基础坐标、在手指的滑动方向上与基础坐标相邻的第一参考坐标、以及在第一参考坐标和基础坐标处获得的差异量进行插值计算，并由此获得作为具有高于像素间距的分辨率的值的第一矢量分量，其表示在滑动方向上的最新部分图像的移动量；根据基础坐标、在垂直于滑动方向的方向上与基础坐标相邻的第二参考坐标、以及在第二参考坐标和基础坐标处获得的差异量进行插值计算，并由此获得作为具有高于像素间距的分辨率的值的第二矢量分量的第一候选量，其中第二矢量分量表示在垂直方向上的最新部分图像的移动量；根据第一参考坐标、在垂直方向上与第一参考坐标相邻的第三参考坐标、以及在第三参考坐标和第一参考坐标处获得的差异量进行插值计算，并由此获得作为具有高于像素间距的分辨率的值的第二矢量分量的第二候选量；根据第一矢量分量对第二矢量分量的第一和第二候选量进行加权平均计算，并由此确定第二矢量分量；布置坐标计算单元，用于根据包括第一和第二矢量分量的移动量矢量，获得最新部分图像相对于已经获取的部分图像的布置坐标；以及图像布置单元，用于根据布置坐标来在存储机构中布置最新部分图像。

根据本发明，根据作为具有高于像素间距的分辨率的值获得的移动量矢量来布置最新部分图像。因此，能够使得在构造处理之后获得的整体图像中难以发生失真，而与扫描型指纹传感器的分辨率是高还是低无关。结果，能够正确地使用指纹来执行验证处理。此外，即使使用具有相对低分辨率的扫描型指纹传感器，也能有效地工作。结果，能够降低整个装置的大小和功率。

附图说明

图1是框图，示出了根据本发明实施例的指纹图像构造装置的整体结构；

图2是示出了根据实施例的扫描型指纹传感器的图；

图3是框图，示出了根据实施例的指纹图像构造装置的功能性结构；

图4是示出了根据实施例的部分图像的图；

图5是流程图，示出了根据实施例的操作例程；

图6是示出了在实施例中y方向上的移动量矢量分量的计算例程的图；

图7是示出了在实施例中的插值计算的图；

图8是示出了在实施例中x方向上的矢量分量候选量的计算例程的图；

图9是示出了在实施例中x方向上的矢量分量候选量的确定例程的图；以及

图10是示出了在实施例中最新部分图像的布置例程的图；

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细地说明本发明的实施例。图1是框图，示出了根据本发明实施例的指纹图像构造装置的结构。根据本实施例的指纹图像构造装置100包括：扫描型指纹传感器10，其作为用于读取表示指纹的一系列部分图像的传感机构；存储机构20，其用于存储由传感器10读取的部分图像；控制机构30，其用于进行构造处理以从由存储机构20存储的一系列部分图像中构造整体图像。

扫描型指纹传感器10的总图如图2所示。扫描型指纹传感器10具有传感表面，其在所示的x方向上的宽度与手指10A基本相同而在y方向上的长度短于手指10A的整个指纹的长度，即第一关节和指尖之间的长度。由扫描型指纹传感器10从手指10A连续地读取指纹的部分图像，其中手指10A在该表面上基本上在y方向上滑动。

图3示出了指纹图像构造装置100的功能性结构框图。图3中所示的部分图像存储单元20a和整体图像存储单元20b是指定给存储机构20的存储区。部分图像存储单元20a存储从扫描型指纹传感器10顺序地输入的部分图像。整体图像存储单元20b存储经由随后所述的控制机构30中进行的构造处理而形成的指纹的整体图像。

整体图像存储单元20a具有能够存储多个部分图像的容量。在示出的例子中，部分图像存储单元20a包括用于存储两个部分图像的存储区21和存储区22。从扫描型指纹传感器10输入的最新部分图像存储在存储区22中。对应于最新部分图像的前一图像的已经获取的部分图像，即在当前时间点处的第二最新部分图像被存储在存储区21中。

图4示出了存储在存储区21和存储区22中的部分图像的例子。示出的手指10A中所示的曲线表示指纹的隆起线51。在扫描型指纹传感器10的每个读取时刻，用实线或者虚线表示的矩形部分图像中的一个被输入到存储机构20。在图4所示的例子中，用虚线指示的矩形表示存储在存储区21中的已经获取的部分图像32。用实线矩形表示已经获取的部分图像32之后读取的并存储在存储区22中的最新部分图像31。顺便提及，图4所示的状态是在最新部分图像31和已经获取的部分图像32之间的重叠区3a中的差异量为0的状态，即两个图像没有任何误差地叠加的状态。

图4所示的最新部分图像31和已经获取的部分图像32之间的位置关系表示手指10A相对于扫描型指纹传感器10的相对位置被位移。具体地，图像31和32之间的位置关系表示图2所示的手指10A相对于扫描型指纹传感器10已经在y轴的负(-)方向上滑动。

图3所示的控制机构30的功能性结构负责将存储在存储区22中的最新部分图像叠加于存储在存储区21中的已经获取的部分图像上的构造处理。当作为叠加基础的部分图像即存储在存储区21中的已经获取的部分图像和作为叠加主体的部分图像的存储在存储区22中的最新部分图像在预定范围内逐渐位移时，差异计算单元11计算每次位移的差异量，并且输出作为计算结果获得的位移量和位移位置的组合。

移动量矢量计算单元12在其中包括第一插值计算单元121、第二插值计算单元122以及统一单元123。根据随后所述的例程，移动量矢量计算单元12获得在手指的滑动方向上和其垂直方向上的矢量分量。布置坐标计算单元13根据由移动量矢量计算单元12获得的矢量分量的值和上次记录的已经获取的部分图像的布置坐标，计算将存储在部分图像存储单元20a中的最新部分图像引入整体图像存储单元20b中时的布置坐标。图像布置单元14根据由布置坐标计算单元13进行的计算的结果将存储在部分图像存储单元20a中的最新部分图像布置在整体图像存储单元20b中。

现在将参考图5所示的流程图来说明在指纹图像构造装置100中的操作例程。手指10A相对于扫描型指纹传感器10滑动。每次输入部分图像时(步骤S1)，存储机构20将图4所示的最新部分图像31存储在存储区22中(步骤S2)。此时，作为最新部分图像31的前一图像的已经获取的部分图像32被存储在另一存储区21中。在下文中，将说明用于将在图4所示的最新部分图像31叠加在已经获取的部分图像32上的例程，作为由控制机构30进行的构造处理的例子。

当根据具有以像素间距排列的整数坐标的正交坐标系统相对于已经获取的部分图像32以像素间距逐渐位移最新部分图像31时，差异计算单元11计算在每个位移位置处的两个图像之间的差异量(步骤S3)。此时，最新部分图像31被位移从而形成如用图4所示的重叠区3a表示的两个图像的重叠部分。至于用于计算差异量的方法，使用通过使用包括在部分图像中的像素值的灰度级分布、指纹隆起线的矢量分布或者诸如指纹隆起线的端点和分支点的特征点来计算差异量的现在已知的方法。

例如，如果使用在部分图像中的像素值的灰度级分布作为差异量计算方法，则用下面的公式(1a)来定义图像差异量D。

$D(i,j)=\underset{y}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\{P_1(x-i,y-j)-P_2(x,y)\}---\left(1a\right)$

在公式(1a)中P₁(x，y)和P₂(x，y)是与最新部分图像31和已经获取的部分图像32中具有坐标(x，y)的像素有关的灰度级数据。因此，由公式(1a)定义的图像差异量D(i，j)表示通过相对于已经获取的部分图像32将最新部分图像31移动(i，j)像素、将最新部分图像31叠加在已经获取的部分图像32上，并且合计重叠区域中的相互对应的像素值的差异而获得的值。

对于图像差异量D的定义，还可以用公式(1b)或(1c)代替公式(1a)。在本发明中，可以使用这些定义中的任何一个，或者还可以使用不同的定义。在任何定义中，i和j的每一个假设是整数值。

$D(i,j)=\underset{\text{y}}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}{\{P_1(x-i,y-j)-P_2(x,y)\}}^2\text{---}\left(1b\right)$

$D(i,j)=\underset{y}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}|P_1(x-i,y-j)-P_2(x,y)|---\left(1c\right)$

差异计算单元11计算在预定位移范围内的每个检索点(i，j)处的图像差异量D，并且将各计算结果输出到移动量矢量计算单元12。

移动量矢量计算单元12根据由差异计算单元11输出的图像差异量D(i，j)来计算移动量矢量，其表示最新部分图像31相对于已经获取的部分图像32的相对位置关系。例如，参考图4，用(Δx，Δy)表示最新部分图像31相对于已经获取的部分图像32的移动量矢量。如前面所述，图4所示的重叠区3a变为最新部分图像31和已经获取的部分图像32公共的区域，即图像数据相同的区域。因此，在重叠区3a中的图像差异量D(Δx，Δy)的值变为0。

顺便提及，由于作为移动量矢量的分量的Δx和Δy的值对应于手指在扫描型指纹传感器10上的移动，所以这些值不必是整数值。换句话说，事实上，存在Δx和Δy的每一个呈现为基于像素间距的坐标系统中的两个坐标之间的值的可能性。考虑到这一点，本实施例中的移动量矢量计算单元12通过使用插值计算来计算作为具有高于像素间距的分辨率的值的移动量矢量的分量Δx和Δy中的每一个。在下文中，将详细说明其例程。

统一单元123首先计算在y方向上的移动量矢量分量Δy₁，其中y方向是手指的主要移动方向。矢量分量Δy₁对应于本发明中的第一矢量分量。为了计算Δy₁，统一单元123从自差异计算单元11输出的位移位置和图像差异量D的组合中提取最小图像差异量D(i’，j’)和检索点(i’，j’)，其中检索点(i’，j’)是获得差异量D的位移位置。检索点(i’，j’)对应于本发明中的基础坐标。

此外，统一单元123提取在y方向上与提取的检索点(i’，j’)相邻的两个检索点(i’，j’+1)和(i’，j’-1)与在这两个检索点处的差异量D的组合，并且将这三组值输出到第一插值计算单元121。与作为基础坐标的检索点(i’，j’)相邻的这两个检索点(i’，j’+1)和(i’，j’-1)对应于本发明中的第一参考坐标。

图6示出了检索点的布置。图6是用矩阵的交点示出了基于像素间距的坐标系统中的整数坐标的图。如图6所示，每个都作为第一参考坐标的两个检索点A1(i’，j’+1)和A2(i’，j’-1)是在y方向上在这两个检索点之间具有作为基础坐标的检索点S(i’，j’)的坐标。第一插值计算单元121通过使用上述三个检索点S、A1和A2以及它们的各差异量D来进行插值计算，并且计算作为每一个都具有高于像素间距的分辨率的值的移动量矢量(Δx，Δy)。

现在将参考图7来说明由第一插值计算单元121进行的插值计算。所示的横坐标表示矢量分量Δx或Δy能够呈现的坐标值，并且纵坐标表示在每个坐标值处的图像差异量D。在三个点处的图像差异量D的值用圆标记表示，这三个点是当图像差异量D变为最小时其变成矢量分量Δx或Δy即基础坐标的x坐标或y坐标的检索点(n)，以及检索点(n-1)和(n+1)。顺便提及，n是在像素间距坐标系统中的整数坐标值i或j。

在检索点(n)处的图像差异量D(n)假设是在像素间距坐标系统中的最小值。因此，不言而喻，真正移动量Δ，即用具有高于像素间距的分辨率的值表示的移动量最接近这三个点中的检索点(n)。此外，在图7所示的例子中，检索点(n-1)和(n+1)之间的图像差异量D的数值关系是“D(n-1)＞D(n+1)”，其中在检索点(n-1)和(n+1)之间具有检索点(n)。因此，真正移动量Δ变为在“n＜Δ＜n+0.5”的范围中的值。

为了获得满足该条件的真正移动量Δ，各种方法是可行的。但是，在此，现在将说明使用直线的插值方法。根据该方法，如图7所示，绘出了通过D(n-1)和D(n)的直线L_-。绘出了具有如下斜率并通过D(n+1)的另一条直线L₊，直线L₊的斜率是通过将直线L_-的斜率反转符号而获得的。计算直线L_-和L₊的交点处的坐标值作为在y方向上的真正移动量Δ。用下面的公式(2a)表示其计算。

$\mathrm{\Δ}=n+\frac{1}{2}\frac{D(n-1)-D(n+1)}{D(n-1)-D\left(n\right)}---\left(2a\right)$

如果与上述例子相反，检索点(n-1)和(n+1)之间的图像差异量D的数值关系是“D(n-1)＜D(n+1)”，则使用下面的公式(2b)来获得真正移动量Δ。

$\mathrm{\Δ}=n+\frac{1}{2}\frac{D(n-1)-D(n+1)}{D(n+1)-D\left(n\right)}---\left(2b\right)$

对于用于获得真正移动量Δ的插值计算，不仅可以使用上述公式，而且还可以使用其它的方法。例如，在其它的可行的方法中，将通过上述三个点的二次曲线呈现出极值处的坐标值看作真正移动量Δ。如果事先已知图像差异量D的函数形式，则还能够通过使用最小二乘法找出通过三个点的图像差异量D的函数，并且将找出的函数呈现出极值处的坐标值看作真正移动量Δ。

例如，当使用上述方法找出真正移动量Δ的值时，真正移动量Δ可以用实数值表示，以便用具有高于像素间距的分辨率的值来表示真正移动量Δ。此外，除此之外，通过将基于像素间距的整数坐标系统除以至少为2的整数m来形成具有整数值的坐标的扩展的坐标系统，并且用扩展的坐标系统中的整数坐标值表示真正移动量Δ是可行的。

在使用扩展的坐标系统中的整数坐标值的情况下，能够基于扩展的坐标系统对后续计算处理进行整数计算，与处理实数的计算相比较，这导致了能够以较高速率进行处理的优点。如果在计算是基于二进制数的普通计算机中进行该整数计算的处理，则通过将除数m设置为等于2的幂的数来预期最高的速率处理。

由于使扩展的坐标系统的间距、即将像素间距P除以除数m获得的间距(P/m)较小，所以减小了舍入误差对计算处理的影响并且本发明的效果变得显著了。但是，由于使间距较小，被处理的数据量增加且处理时间变长。因此，理想的是考虑计算机的处理能力来设置间距大小。根据实验，通过将P/m≈1到10[μm]的值设置为间距大小能够顺利地执行构造处理。

根据在此之前所说明的方法，第一插值计算单元121基于检索点S(i’，j’)，检索点A1(i’，j’+1)和A2(i’，j’-1)以及在各点处的图像差异量来计算在y方向上的移动量矢量分量Δy₁(图5中的步骤S4)，其中S(i’，j’)是当获得最小图像差异量D(i’，j’)时的位移位置，检索点A1(i’，j’+1)和A2(i’，j’-1)在y方向上具有在它们之间的检索点S(i’，j’)。第一插值计算单元121将计算的Δy₁输出到统一单元123。

第二，统一单元123根据在其间具有从第一插值计算单元121提供的矢量分量Δy₁的两个整数y坐标来计算移动量矢量的x方向分量Δx的候选量Δx₁和Δx₂。x方向分量Δx对应于本发明中的第二矢量分量。第二矢量分量的候选量Δx₁和Δx₂对应于本发明中的第一和第二候选量。假设由第一插值计算单元121计算的y方向上的矢量分量Δy₁在范围“j’＜Δy₁＜j’+1”中，现在将说明用于计算矢量分量Δx的候选量Δx₁和Δx₂的例程。

图8示出了由第一插值计算单元121计算的矢量分量Δy₁的布置。如从图8可观察到的，具有在其间的Δy₁的两个整数y坐标表示作为基础坐标的检索点S(i’，j’)的y坐标和作为第一参考坐标的检索点A1(i’，j’+1)的y坐标。从具有这些y坐标的坐标范围，找出作为每个都具有高于像素间距的分辨率的值的矢量分量Δx的候选量Δx₁和Δx₂。

具体地，为了获得候选量Δx₁，统一单元123将与检索点A1(i’，j’+1)相邻的检索点B1(i’-1，j’+1)和B2(i’+1，j’+1)以及在这些检索点处的差异量D的组合输出到第一插值计算单元121。检索点B1和B2的每一个对应于本发明中的第三参考坐标。此外，为了获得候选量Δx₂，统一单元123将与基础坐标S(i’，j’)相邻的检索点C1(i’-1，j’)和C2(i’+1，j’)以及在这些检索点处的差异量D的组合输出到第一插值计算单元121。检索点C1和C2的每一个对应于本发明中的第二参考坐标。

使用从统一单元123输出的检索点和图像差异量D的组合，第一插值计算单元121进行与参考图7对矢量分量Δy₁所说明的计算相似的插值计算，并且找出作为每一个都具有高于像素间距的分辨率的值的矢量分量Δx的候选量Δx₁和Δx₂(图5中的步骤S5)。并且第一插值计算单元121将找到的结果返回到统一单元123中。

第三，统一单元123将根据前述例程获得的移动量矢量分量候选量Δy₁、Δx₁和Δx₂输出到第二插值计算单元122。第二插值计算单元122根据下文中说明的例程从这三个坐标值中确定移动量矢量(Δx，Δy)。

图9示出了在y方向上的矢量分量Δy₁和在x方向上的矢量分量的候选量Δx₁和Δx₂的布置。首先，第二插值计算单元122将y方向上的矢量分量Δy₁识别为此次找出的y方向上的矢量分量Δy。接着，第二插值计算单元122找出在如下交点处的x坐标作为x方向上的移动量矢量分量Δx(图5中的步骤S6)，其中该交叉点是通过x方向上的各候选量Δx₁和Δx₂的坐标值(Δx₁，j’+1)和(Δx₂，j’)的直线L和直线y＝Δy的交点。根据Δy₁的小数部分即小于像素间距的位数的Δy₁的位数的值，通过对候选量Δx₁和Δx₂进行加权平均计算来找出该Δx。

第二插值计算单元122将根据此前所述的例程确定的移动量矢量(Δx，Δy)输出到统一单元123。统一单元123将提供的移动量矢量(Δx，Δy)输出到布置坐标计算单元13中。

根据从移动量矢量计算单元12输出的移动量矢量(Δx，Δy)以及在整体图像中已经获取的部分图像32的原点的坐标，布置坐标计算单元13计算被布置的最新部分图像31的原点在整体图像中的布置坐标(图5中的步骤S7)。作为整体图像的基础的已经获取的部分图像32的原点的坐标值已经在上次进行的计算中被存储。令该坐标值为(X₀，Y₀)，则在整体坐标中要提供给最新部分图像31的原点的坐标值(X₁，Y₁)能够根据下面的公式(3)获得。

(X₁，Y₁)＝(X₀+Δx，Y₀+Δy)    (3)

布置坐标计算单元13将关于最新部分图像31获得的布置坐标(X₁，Y₁)输出到图像布置单元14，并且将布置坐标(X₁，Y₁)存储在布置坐标计算单元13中以备下次计算。

根据由布置坐标计算单元13获得的布置坐标(X₁，Y₁)，图像布置单元14布置最新部分图像31以便将其叠加在整体图像存储单元20b中的已经获取的部分图像32上(图5中的步骤S8)。对于用于布置最新部分图像31的方法，例如下面两种方法是可行的。

在方法之一中，用像素间距坐标系统中的整数值表示整体图像中的最新部分图像31的每个像素的坐标值。根据通过使用实数或扩展坐标系统中的整数值来表示图像的原点的布置坐标(X₁，Y₁)，能够获得最新部分图像31的每个像素的坐标值。但是，结果坐标值是实数或在扩展坐标系统中的值。

为了用像素间距坐标系统中的整数值表示这些值，从这些值舍去位数小于像素间距的位数的数值。在该方法中，使用下面的公式(4)用具有最新部分图像31中的坐标(x，y)的像素来计算呈现在整体图像存储单元20b中的坐标值(X，Y)。

(X，Y)＝([X₁+x]，[Y₁+y])    (4)

在公式(4)中，方括号[]表示进行舍去以获得基于像素间距坐标系统的整数值的处理。

根据该舍去方法，在最新部分图像31中的每个像素的坐标被调整为在整体图像存储单元20b中使用的像素间距坐标系统中的整数值。因此，用于最新部分图像31的布置处理能够顺利进行。顺便提及，在该方法中，根据上述公式(4)，位数小于像素间距的位数的数值被舍去。但是，从公式(3)可以看出，用在公式(4)中的布置坐标(X₁，Y₁)具有基于存储在布置坐标计算单元13中的上次的布置坐标(X₀，Y₀)的值，即在舍去处理之前的坐标值。因此，即使根据公式(4)进行用于获得整数值的舍去处理，由移动量矢量计算单元12进行的插值计算的结果也被反映到得到的布置坐标(X，Y)中。

在代替上述方法的另一个布置方法中，最新部分图像31中的每个像素所具有的像素数据经过预定的加权并且分配给整体图像存储单元20b中的已经获取的部分图像32的像素。对于在该情况中使用的加权系数，能够使用根据公式(4)舍去的数值。

现在将参考图10来说明使用加权的最新部分图像31的布置方法。在图10所示的例子中，根据由布置坐标计算单元13进行的计算结果，最新部分图像31中的一个像素31a虚拟地叠加在包括在整体图像中且用虚线表示的两个像素P_L和P_R上。在所示的例子中，像素31a与像素P_L和P_R在y方向上对齐。但是，在x方向上，像素31a从像素P_L和P_R偏移小于像素间距的位移量α(其中α＜1)。由根据公式(4)的布置方法所舍去的数值对应于位移量α。

用I表示在图10所示的状态下最新部分图像31中的像素31a所具有的像素数据，用I_L和I_R表示通过将像素数据I分配给整体图像中的像素P_L和P_R而获得的像素数据，则像素数据I_L和I_R能够用下面的公式(5)表示。

I_L＝L×I，I_R＝R×I(L+R＝1)    (5)

公式(5)中的L和R是规定图像数据I的分配比的加权系数。

从图10可以看出，在最新部分图像31中的像素31a与在整体图像中的像素P_L和P_R重叠的区域的面积S_L和S_R可以用下面的公式(6)表不。

S_L＝1-α，S_R＝α(S_L+S_R＝1)    (6)

使用公式(6)获得的面积S_L和S_R表示像素31a给整体图像中的像素P_L和P_R的分配量。因此，通过将面积S_L和S_R作为加权系数代入到公式(5)能够获得分配给整体图像中的像素P_L和P_R的像素31a的像素数据。换句话说，由下面的公式(7)能够获得像素数据I_L和I_R。

I_L＝S_L×I＝(1-α)×I，I_R＝S_R×I＝α×I    (7)

由上述方法获得的像素数据I_L和I_R被存储在整体图像存储单元20b中的有关像素中。因此，根据使用加权的布置方法，由每一个都具有高于像素间距的分辨率的数值来表示的最新部分图像31中的布置坐标(x，y)能够真实地反映在整体图像中。

重复在差异计算单元11中进行的上述处理直到完成由扫描型指纹传感器10进行的指纹读取。

根据此前所述的指纹图像构造装置100，根据与已经获取的部分图像32有关的最新部分图像31的真实移动量进行部分图像构造处理，其中真实移动量是使用由移动量矢量计算单元12进行的插值计算获得的。因此，能够使构造处理之后的整体图像中难以发生失真，而与扫描型指纹传感器10所具有的分辨率无关。结果，能够使用指纹适当地进行验证处理。

在控制机构30中的操作例程对应于由计算机执行的程序中的步骤。因此，通过将对应于该例程的程序引入到具有扫描型指纹传感器10的诸如个人计算机或者个人数字助理等信息处理设备中，该设备能够用作根据本发明的指纹图像构造装置。

Claims (10)

1.一种图像构造方法，其用在包括读取进行滑动操作的手指的表示指纹的一系列部分图像的传感机构的装置中，该图像构造方法包括如下步骤：

顺序地存储由传感机构读出的部分图像，引起顺序地存储的部分图像中的最新部分图像相对于已经获取的部分图像以传感机构的像素间距位移，并且获得每次位移时最新部分图像和已经获取的部分图像之间的差异量；

根据对应于获得的差异量中的最小差异量的基础坐标、在手指的滑动方向上与基础坐标相邻的第一参考坐标、以及在第一参考坐标和基础坐标处获得的差异量进行插值计算，并由此获得作为具有高于像素间距的分辨率的值的第一矢量分量，其表示在滑动方向上的最新部分图像的移动量；

根据基础坐标、在垂直于滑动方向的方向上与基础坐标相邻的第二参考坐标、以及在第二参考坐标和基础坐标处获得的差异量进行插值计算，并由此获得作为具有高于像素间距的分辨率的值的第二矢量分量的第一候选量，其中第二矢量分量表示在垂直方向上的最新部分图像的移动量；

根据第一参考坐标、在垂直方向上与第一参考坐标相邻的第三参考坐标、以及在第三参考坐标和第一参考坐标处获得的差异量进行插值计算，并由此获得作为具有高于像素间距的分辨率的值的第二矢量分量的第二候选量；

根据第一矢量分量对第二矢量分量的第一和第二候选量进行加权平均计算，并由此确定第二矢量分量；以及

根据包括第一和第二矢量分量的移动量矢量，相对于已经获取的部分图像布置最新部分图像。

2.根据权利要求1的图像构造方法，其中在插值计算中，该装置获得作为实数值的第一矢量分量以及第二矢量分量的第一和第二候选量。

3.根据权利要求1的图像构造方法，其中在插值计算中，该装置获得作为基于具有像素间距的整数倍间距的坐标系统的整数值的第一矢量分量以及第二矢量分量的第一和第二候选量。

4.根据权利要求1的图像构造方法，其中当根据移动量矢量来布置最新部分图像时，该装置舍去移动量矢量中位数小于像素间距的位数的数值，并且通过使用由舍去而获得的移动量矢量来布置最新部分图像。

5.根据权利要求1的图像构造方法，其中当根据移动量矢量来布置最新部分图像时，该装置通过使用基于移动量矢量中的位数小于像素间距的最小位数的数值的加权系数，来分配与已经获取的部分图像中的多个像素重叠的最新部分图像中的像素的像素数据。

6.一种指纹图像构造装置，其包括用于读取进行滑动操作的手指的表示指纹的一系列部分图像的传感机构、用于顺序地存储由传感机构读取的该一系列部分图像的存储机构、以及用于对由存储机构存储的该一系列部分图像进行构造处理的控制机构，其中

控制机构包括：

差异计算单元，用于使由存储机构顺序地存储的部分图像中的最新部分图像相对于已经获取的部分图像以传感机构的像素间距位移，并且获得每次位移时最新部分图像和已经获取的部分图像之间的差异量；

移动量矢量计算单元，用于根据对应于由差异计算单元获得的差异量中的最小差异量的基础坐标、在手指的滑动方向上与基础坐标相邻的第一参考坐标、以及在第一参考坐标和基础坐标处获得的差异量进行插值计算，并由此获得作为具有高于像素间距的分辨率的值的第一矢量分量，其表示在滑动方向上的最新部分图像的移动量；根据基础坐标、在垂直于滑动方向的方向上与基础坐标相邻的第二参考坐标、以及在第二参考坐标和基础坐标处获得的差异量进行插值计算，并由此获得作为具有高于像素间距的分辨率的值的第二矢量分量的第一候选量，其中第二矢量分量表示在垂直方向上的最新部分图像的移动量；根据第一参考坐标、在垂直方向上与第一参考坐标相邻的第三参考坐标、以及在第三参考坐标和第一参考坐标处获得的差异量进行插值计算，并由此获得作为具有高于像素间距的分辨率的值的第二矢量分量的第二候选量；根据第一矢量分量对第二矢量分量的第一和第二候选量进行加权平均计算，并由此确定第二矢量分量；

布置坐标计算单元，用于根据包括第一和第二矢量分量的移动量矢量，获得最新部分图像相对于已经获取的部分图像的布置坐标；以及

图像布置单元，用于根据布置坐标来在存储机构中布置最新部分图像。

7.根据权利要求6的指纹图像构造装置，其中在插值计算中，移动量矢量计算单元获得作为实数值的第一矢量分量以及第二矢量分量的第一和第二候选量。

8.根据权利要求6的指纹图像构造装置，其中在插值计算中，移动量矢量计算单元获得作为基于具有像素间距的整数倍间距的坐标系统的整数值的第一矢量分量以及第二矢量分量的第一和第二候选量。

9.根据权利要求6的指纹图像构造装置，其中布置坐标计算单元舍去移动量矢量中的位数小于像素间距的位数的数值，并且通过使用由舍去而获得的移动量矢量来布置最新部分图像。

10.根据权利要求6的指纹图像构造装置，其中当根据移动量矢量来布置最新部分图像时，布置坐标计算单元通过使用基于移动量矢量中的位数小于像素间距的最小位数的数值的加权系数，来分配与已经获取的部分图像中的多个像素重叠的最新部分图像中的像素的像素数据。

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