CN1030297A - 检测凸纹线形状的装置 - Google Patents

Abstract

在一个根据本发明检测凸纹线形状的装置中，所 处理的目标区域被机械地划分为多个图形元素(Ej)， 利用一串图形元素(Si)中的估算明暗度值进行简单 的加减乘除运算，即可轻易地检测凸纹线的面向(例 如指纹)，每一单位区域(UA)由目标区域中全部图 形元素中的若干个元素组成。因此，即使当凸纹线断 开、破碎、或分支时，其凸纹线的方向也可被正确地检 测到。

Description

本发明涉及一种检验凸纹线形状的装置，该装置可用于辨别例如具有不同凸纹线形状的指纹。

在先有技术中，有各种用于辨别凸纹线形状的装置，其中的凸纹线形状是由许多凸纹线构成的条形形状，例如指纹。比如，日本审查专利出版物（Kokotu）第5927945号上公开的一种用于检验条形形状的装置。根据该发明，首先任选一个图形元素，该元素是许多最小单位图形元素之一，条形形状的图形图象由这些图形元素构成。接下来，按一个方向依次检测每个图形元素的明暗度，该方向是以上述选择的图形元素为中心的一组预定径向之一，并且累积相邻图形元素之间明暗度之差的绝对值。上述同一过程沿其它方向重复，对应一组上述累积值（每一累积值对应一个方向）的末端的方向被确定为所选图形元素中凸纹线的线元素的方向。再对其它每个图形元素重复上述相同过程。

然而，在上述检测系统中存在一个问题，即如果凸纹线被截断，破坏或有分支，例如一个指纹图形图象，则其凸纹线的方向可能检测不到，或不易检测到。

本发明的目的是提供一种易于检测凸纹线形状的凸纹线方向的装置，甚至当该形状具有截断部分，破碎部分，或分支部分时也能检测出其方向。

本发明所提供的检测凸纹线形状的装置，其凸纹线形状是在一个图形图象上分解出的多个图形元素，每一图形元素具有明暗度值，每一数值是多个预定数值之一，该装置包括：按顺序存储对应每个具有明暗度值的图形元素的明暗度值的装置;为某一单位区域中多个预定方向的每一方向计算第一组估算值的装置，其中，单位区域由一组图形元素组成，且每一图形元素相互邻接，所述第一组估算值中的每一个都是沿所述多个预定方向之一的一系列图形元素中的估算明暗度值;用于选择第二组值的装置，每一数值是所述第一组估算值中每一方向的最大差数;以及这样一个装置，用于选择对应于所述第二组值中最大值方向，由此而确定其一单位区域中凸纹线形状的凸纹线的方向。

一般情况下，对应于由上述选择方向的装置所选择的最大值的特定方向是单位区域中凸纹线形状的凸纹线方向。但是，不能总是在凸纹线形状的中央部分、图形图象的本底部分、或图形图象的不清楚部分中正确地检测到凸纹线方向。在这种情况下，为了检测到凸纹线的方向，就要利用位于某一单位区域周围的多个单位区域中凸纹形状的凸纹线的多个检测到的方向，来校正上述情况下该单位区域中凸纹线的选择方向。

以下，将结合实施例及其附图对本发明作详细的描述。

图1是根据本发明用于检测凸纹线形状的装置的原理图;

图2是使用微型计算机的装置的结构原理;

图3a、3b、3c是某单位区域的示意图，用于解释本发明的原理;

图4所示为用于检测凸纹线形状的完整图形图象区域，它由一组单位区域构成;

图5是一实施例，所示为八个方向的八个图形元素串;

图6a和6b是一个单位区域，它是图4中图形图象区域的一个元素，利用图5中某一方向的一串图形元素表示;

图7是该装置的工作流程图;

图8是根据本发明的装置的另一实施例。

图1是根据本发明的装置所给出的原理图。

参照图2，凸纹线形状（例如指纹）由电耦合器件摄象机10显示，该形状的图形图象被分成多个图形元素（许多图形元素），并通过模数转换器（A/D转换器）12传输到图形图象处理装置14，该装置可由一台微型计算机构成。更详细地说，图形图象的每个图形元素作为明暗度信息（例如它具有八个信息位），通过微型计算机14中的I/O口依次输入到数据存储器16。明暗度信息可以是一个信息位，如同最简单的信息类型。即，单信息位为“0”时是“白”，为“1”时则代表“黑”。后面将要介绍的程序存储于程序存储器18中，用于对图形图象进行处理。

参见图4中欲被处理的矩形图形图象区域，该矩形区域可由512×512个图形元素组成，即该区域分别按行和列的方向分为512个部分。例如，一组相互邻接的16×16的图形元素作为一个单位区域进行处理。在每个单位区域中，检测图形图象的凸纹线方向，并因此而检测32×32单位区域中的方向。

用于检测每一单位区域中凸纹线形状的装置的工作原理在图3a、3b和3c中作了详细说明。图3a、3b和3c中的每个矩形区域都与单位区域UA相同。图3a中，有十六个图形元素串Si（i＝1，2，……16），每一图形元素按列向D1传输。十六个图形元素在每个图形元素串Si中传输。注意，每一串Si在下文中将称为一个Si缝。单位区域UA中所显示的明暗度图形（白或黑）展示了其他线的纹状部分。在每条Si缝中，十六个图形元素明暗度的每个平均值被指定为单位区域UA左侧条形图的条高度。如上所述，一个平均值作为一个估算的明暗度值，而另一个估算值，例如每条Si缝中十六个元素明暗度的累积值，则可以作为估算的明暗值。由于平均值小于累积值，因而从微型计算机中存储器的有效使用的观点出发采用平均值。在图3b和3c中，图5所示的另两个方向D2或D3的平均值按图3a中的相同方法指定。Dc是三个值Da、Db和Dc之中的最大值，这三个值中的每一个都是用于每个方向D₁、D₂、或D₃的最大和最小估算平均值之差。对应于最大值Dc的方向D₃表示单位区域UA中凸纹线形状的方向。即，具有数值Dc的方向D₃被选作单位区域UA中凸纹线的方向。上述过程也应用于其它每个单位区域。在该过程应用于每个单位区域UA之前，预定出缝方向的预定数，例如图5所示的方向D₁-D₃。为了正确地检测凸纹线的方向，应该在等距角的位置给出许多方向，但这要根据图形图象处理装置14（图2）的存储器容量或图形元素的大小等因素而定。

如图6b的方向D₂所示，每条缝可利用相邻于该单位区域的其它单位区域中的图形元素构成。图5所示的方向D₁和D₅可以只由一个单位区域中的一串图形元素组成。当图4中欲被处理的图形图象的外围部分中的单位区域按一个方向作处理时，其图形元素的个数是少量的。作为对这种情况的特殊处理，预定的明暗度值可以用于缺少的元素。也就是说，外围单位区域不需要处理。

参照图7，它作为一实施例，就图6a所示的方向D1的情况，解释了本装置检测凸纹线形状的处理流程。首先，在步骤24和26为第一条Si缝中的十六个元素E1-E16累积各个明暗度值。即，步骤26的“规定数”是16，它等于一条缝中的图形元素Ej的个数。在累积之后，于步骤28将累积后的值除以16（等于图形元素的个数），计算出的作为估算明暗度值的平均明暗度值，然后在步骤30将该平均值存入图2所示的数据存储器16中。步骤32的“规定数”是16，它等于单位区域UA中的缝数，并由此而存储十六个平均值。此后，在第34步计算数据存储器16中存储的十六个平均值的最大差数，并在第36步将该数存入数据存储器16。第38步的“规定数”是8，它等于图5中的方向数D1-D8。对于一个单位区域UA中的每个方向重复第24步至第36步的过程，即，在一个单位区域中重复8次。然后，在第40步，从对应每个方向D1，D2，…或D8的一组8个最大差数中选出最大值，并在第42步将对应该最大值的特定方向存入数据存储器16。

在第44步对每个单位区域重复上述步骤。这是说，在该实施例中，该过程重复32×32次。这一过程完成之后，可以根据需要，32×31个方向通过微型计算机14的I/O将存在数据存储器16中的32×32个方向用绘图机给出，或以其它所需形式输出。

图8所示为本发明检测凸纹线形状的另一个实施例。如实施例所示，一个指纹或类似指纹的图形图象通过CCD摄象机或A/D转换器（图中未示出）存入图形图象存储电路50，其中的512×512个图形元素中的每一个都对应一个明暗度值。在计算部分54中，由图形元素读取电路52从图形图象存储电路50读出的图形元素的明暗度值相加，并检测凸纹线的方向。在比较器部分56中，对从图形图象存储电路50读出的图形元素计数，并在计数到达预定数时，将总结果传输到计算部分54的缓冲电路。计数低于预定数时，向图形元素位置确定部分58输出一个信号。在部分58中，确定由电路52从接收图形图象的图形图象存储电路50中读出的图形元素的位置，并且，确定的图形元素位置被输入到图形元素读取电路52。因此，图形元素从图形图象存储电路50读出，且图形元素的明暗度值被送至计算部分54。

现在详细说明确定凸纹线方向的过程。当图形图象被输入图形图象存储部分50时，一个指示“图形图象已经输入部分50”的信号被输入到初值设置电路80。这一过程的解释参照图4、5、6a和6b，并从单位区域的位置（列号，行号）＝（1，1）开始。初值设置电路80把位置确定电路82中的位置信息初始化。即，设置单位区域UA（1，1）的位置数据、方向D1、S1缝、以及图形元素E1，并将这些值传送到图形元素读取电路52。然后，从电路50读出对应图形元素E1的明暗度值，并将其输入加法器电路60，同时，由相同方向比较器电路74计数。

输入到加法器电路60的图形元素E1的明暗度信息临时存储在缓冲电路62中。在本实施例中，一条缝中的图形元素的个数是16。相同方向比较器电路74计算的个数是1，并由此而将“计数少于16”的信号发送到位置确定电路82。电路82然后向图形元素读取电路52发送一个信号，以读取下一个图形元素E2的明暗度值，图形元素E2的明暗度值与临时存储于缓冲电路62的图形元素E1的明暗度值相加，并再暂存到缓冲电路62中，这时电路74的计数变成2。当重复上述过程直到图形元素E16的明暗度值相加完成时，电路74中的计数是16，并且响应指示“电路74中的计数是16”的信号，存于缓冲电路62中的图形元素E1至E16的累积明暗度值被送至除法器电路64，然后，缓冲电路62中的值被清除。累积值在除法电路64中被16除，以得到平均值，并且将该平均值存入缓冲电路66。

在平均值存入电路66的同时，向下一个方向比较器电路76发送一个信号，且电路76中的计数置为1。电路76向传送指令电路84发送一个信号，使其向位置确定电路82发送一个指示“选择的缝位置已从S1变到S2”的信号，且设置的位置信息为单位区域（1，1），方向D1，S2缝，和图形元素E1。然后在重复上述同一过程之后，将S2缝中十六个图形元素E1至E16的平均明暗度值存入缓冲电路66。用同一方法重复该过程至S16缝，以致下一个方向比较器电路76中的计数变为16，且对应每个缝S1-S16的十六个平均明暗度值都被送至最大和最小值计道电路68，以确定最大值和最小值。最大值与最小值之差存入缓冲电路70。

此外，向所有方向比较器电路78发送一个信号，以使电路78中的计数置为1，并且向方向确定电路86输入一个信号，并由此而向位置确定电路82发送一个指示“对方向D1执行的同一过程转用于方向D2”的信号。于是，如图6b所示，位置信息被设置为单位区域（1，1），方向D2，缝S1，和图形元素E1。对方向D1执行的同一过程转用于方向D2，一组平均明暗度值的最大差数存入缓冲电路70，其中每一值对应方向D2的各个缝S1，…，S16。当对方向D1至D8执行的该过程完成时，所有方向比较器电路78中的计数置为8，且存入缓冲电路70的对应八个方向D1-D8的八个最大差数的明暗度信息被送入凸纹线方向确定电路72。在电路72中，从八个最大差数中选出最大值，且由电路72将对应最大值的方向确定为单位区域（1，1）中凸纹线的方向。然后，清除电路78中的计数，并向区域确定电路88发送一个信号，使该电路输出一个指示“下一个单位区域将由位置确定电路82处理”的信号。于是，位置信息被设置为单位区域（1，2），方向D1，缝S1，和图形元素E1，并且对所有单位区域重复执行单位区域（1，1）的相同过程。

在上述两个实施例中，单位区域由16×16个图形元素构成，但它也可由其它形式构成，例如16×8个图形元素。

从以上说明中可以看出，本发明所提供的用于检测凸纹线形状的装置只需通过简单的加、减、乘、除计算，便可检测凸纹线的方向，或通过两个值的比较（一次比较对应一次加运算或减运算）进行检测，这些运算使用的是多个图形元素聚集区域的每一方向的缝中的估算明暗度值，通过对目标区域所作的机械划分而得到所述元素，该装置还能够正确检测凸纹线的方向，甚至当凸纹线断开，破碎，或分支时也不例外，且方法简便。

Claims (4)

1、一种用于检测凸纹线形状的装置，其中，所述形状被分解为图形图象的多个图形元素，每个图形元素具有一明暗度值，每个明暗度值侨舾稍ざㄖ蹈鍪唬米爸冒ǎ?

顺序存储对应每个图形元素的明暗度值的装置；

计算单位区域中多个预定方向的每个方向的第一组估算值的装置，其中，单位区域由一组所述图形元素组成，元素之间相互邻接，所述第一组估算值中的每一个都是沿所述多个预定方向之一的一串图形元素中的估算明暗度值；

选择第二组值的装置，其中，每个值都是每个方向的第一组估算值中的一个最大差数；以及

选择方向的装置，该方向对应所述第二组值中的最大值，

由此而确定所述单位区域中凸纹线形状的凸纹线方向。

2、根据权利要求1的检测凸纹线形状的装置，其中所述明暗度值的预定个数是二，一个明暗度值对应“白”，另一个对应“黑”。

3、根据权利要求1的检测凸纹线形状的装置，其中所述每个预定方向是等角间距的。

4、根据权利要求2的检测凸纹线形状的装置，其中所述每个预定方向是等角间距的。

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