CN1139246A

CN1139246A - 图形对比设备

Info

Publication number: CN1139246A
Application number: CN96100263A
Authority: CN
Inventors: 中岛宽; 小林孝次; 川又政征; 青木孝文; 通口龙雄
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1995-05-02
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-01-01
Anticipated expiration: 2016-04-30
Also published as: DE69628883D1; EP0741368B1; DE69628883T2; KR100372297B1; EP0741368A1; CN1093296C; US5915034A

Abstract

在图形处理设备中，登记数据预处理器对登记图形的图像数据进行二维离散付立叶变换以形成登记付立叶图像数据，对比数据预处理器对对比图形的图像数据进行同样的变换以形成对比付立叶图像数据，数据合成器将上述两种付立叶图像数据合成起来以输出第一合成付立叶图像数据，图像处理器对该合成图像数据进行付立叶变换以输出第二合成付立叶图像数据，图形对比器对比登记图形和对比图形，振幅消除处理器则进行振幅消除处理。

Description

图形对比设备

本发明涉及到一种图形对比设备，它用于根据空间频率特性来对比诸如指纹之类的图形。

近年来，指纹对比设备正在需要进行个人识别的领域内例如用于计算机室或重要机房的入口管理或用于计算机终端或银行出纳终端的存取管理等领域内取代通常的身份号码或身份证。

图12显示了Toyoda等人“使用了相位调制液晶空间先调制器的指纹识别系统”中的实验系统，该文载于INSTITOTE OFELECTRONICS，INFORMATION AND COMMONICATIONENGINEERS，PROCEEDINGS OF THE 1993 IEICECONFERENCE D-287 1993年9月(参考文献1)。参照图12，标号1表示-CRT(阴极射线管)显示器；标号2-1和2-2表示相位调制型液晶空间光调制器；标号3表示-透镜；标号4-1和4-2表示付立叶透镜；标号5-1至5-3表示半反射镜；标号6表示-全反射镜；标号7表示-光电＝极管。符号L表示-激光束。

在上述系统中，用-CCD(电荷耦合器件)摄像机(未显示)拍照所要登记的手指指纹(登记指纹)并且存储该指纹。用CCD摄像机拍照所要对比的指纹(对比指纹)如图13A所示，将登记指纹的图像和对比指纹的图像同时放置在左右两侧以形成一个输入图像，然后将该输入图像显示在CRT显示器1的屏幕上。在透过相位调制型液晶空间光调制器2-1和付立叶变换透镜4-1之后，显示在CRT显示器1屏幕上的输入图像会产生干扰，从而形成一有垂直干涉条纹的图形。

通过这种处理，可用一次光学付立叶变换来折出空间频率，因此，图13A所显示的输入图像会变成如图13B所显示的付立叶图像。在这种付立叶图像中，空间频率的低频分量会出现在中心部分。当上述付立叶图像穿过相位调制型液晶空间光调制器2-2以及付立叶变换透镜4-2时，就进行二次光学付立叶变换。通过这种处理，图13B所示的付立叶图像会变成如图13C所示的付立叶图像。在这种付立叶图像中，空间频率的低频分量出现在中心部分，而高频分量则出现在左右两侧。

如果登记指纹与对比指纹相匹配，则图13C中左右相关分量区S₁和S₂的光强会增加。按下列方式设置光电二极管7即：该光电二极管的光接收表面定位在例如左右相关分量区S₁和S₂中的左相关分量区S₁内。所以，在光电二极管7所检测的相关分量区S₁的光强大于预定的阈值时，也就是说在出现相关峰值时，可以判定登记指纹与对比指纹相匹配。

但是，依照这种通常的指纹对比方法，光电二极管7会检测到整个相关分量区S₁的光强，也就是说，检测到的是相关分量区S₁内光强的平均值。为此，SIN(信/噪)比会因构成相关分量分S₁的象素中低光强象素的影响而下降，从而降低了对比精度。此外，比对精度还会因取样时登记指纹与对比指纹之间的照度差而下降。具体地说，如果取样时登记指纹与对比指纹之间的照度差较大，则不会将指纹识别为受检人的指纹。

当对比指纹的位置相对登记指纹位移时，出现有相关峰值的位置也会产生位移。由于是使用光电二极管7来检测相关峰值，所以，通常的指纹对比方法有时不能处理这种位移。具体地说，当光电二极管的面积减小以增加S/N比时，就无法解决相关峰值的位移问题。当光电二极管的面积增加以处理所说的位移时，S/N比就会下降。所以，S/N比的增加与解决位移的方法不协调。

在用CCD部件代替光电二极管并且加大光接收面积时，这种结构能处理上述对比精度的下降或对比指纹的位移。但是，CCD要比光电二极管昂贵得多，因此，整个设备的成本会有显著的增加。

通常的指纹对比方法需要相位调制型液晶空间光调制器以及付立叶变换透镜。从精度的角度看，很难通过组合这些部件来制造光学系统。此外，由于这些部件本身都很昂贵，所说的光学系统也必然会很昂贵。

本发明的一个目的是提供一种具有高对比精度的图形检验设备。

本发明的另一个目的是提供一种图形对比设备，它能处理对比图形的位移。

本发明的再一个目的是指供一种廉价的图形对比设备。

为了达到上述目的，依照本发明，提供了一种图形处理设备，该设备包括：登记数据预处理装置，它用于对登记图形的图像数据进行两维离散付立叶变换以形成登记付立叶图像数据，该数据包括相位信息和振幅信息；对比数据预处理装置，它用于对对比图形的图像数据进行两维离散付立叶变换以形成对比付立叶图像数据，该数据包括相位信息和振幅信息；数据合成装置，它用于将上述登记数据预处理装置所形成的登记付立叶图像数据和上述对比数据预处理装置所形成的对比付立叶图像数据合成起来以输出第一合成付立叶图像数据；图像处理装置，它用于对来自数据合成装置的第一合成付立叶图像数据进行付立叶变换以输出第二合成付立叶图像数据，该数据表示相关分量的光强；图形对比装置，它用于根据上述第二合成付立叶图像数据内相关分量区中象素的相关分量的光强来对比登记图形和对比图形；以及，振幅消除处理装置，它用于对登记/对比付立叶图像数据以及第一合成付立叶图像数据中的一种数据进行振幅消除处理以仅抽取出相位信息。

图1A至图1H是用于说明图2所示指纹对比设备中指纹对比处理的图；

图2是显示本发明一个实施例的指纹对比设备的框图；

图3是用于说明图2所示指纹对比设备的指纹登记操作的流程图；

图4是用于说明图2所示指纹对比设备的指纹对比操作的流作程图；

图5A和图5B是图像数据在图像数据压缩处理之前和之后的示意图；

图6是显示部分相关分量区内象素的相关分量光强的数字数据图；

图7是显示相关值的相对频率分布的曲线图，所说的相关值用于受检人与受检人的函数以及受检人与第三者的函数，所说相关值的相对频率分布是从试验中获得的；

图8是显示在未进行振幅消除处理时所观察到的相关值的相对频率分布的曲线图，所说的相关值用于受检人与受检人的函数以及受检人与第三者的函数；

图9A和图9B是用于说明图2所示指纹对比设备的指纹登记操作和指纹对比操作另一个实例的流程图；

图10是图2所示控制器的结构框图；

图11A至图11H是对第三者对比指纹进行指纹对比处理过程中图像的图，这些图对应于图1A至图1H；

图12是显示通常的指纹对比系统的实验系统的图，该系统使用了相位调制型液晶空间光调制器；以及

图13A至图13C是用于说明图12所示的通常指纹对比系统的指纹对比处理的图。

以下参照实施例详细说明本发明。图2显示了本发明一个实施例的指纹对比设备。参照图2，标号10表示-操作单元，标号20表示-控制单元。操作单元带有-10键的键盘10-1、显示器(LCD，液晶显示器)以及指纹传感器10-3。指纹传感器10-3包括-光源10-31、一个三棱镜10-32以及-CCD摄像机10-33。控制单元20包括：-控制器20-1，它带有CPU(中央处理器)；-ROM(只读存储器)20-2；-RAM(随机存取存储器)20-3；-硬盘(HD)20-4；一个帧存储器(FM)20-5；-外部连接器(I/F)20-6；以及，-付立叶变换器(FFT)20-7。-按手指形状模制出的凹进部分形成在三棱镜10-32的表面上，以便阻止登记指纹或对比指纹相对CCD摄像机10-33作较大的位移。登记程序和对比程度均存储在ROM20-2中。

如图10所示，控制器20-1包括-登记数据预处理器20a、-对比数据预处理器20b、-第一压缩处理器20c、-第二压缩处理器20d、-数据合成器20e、-振幅消除器20f、以及-图形对比器20g。登记数据预处理器20a对-登记图形的图像数据进行二维DFT(二维离散付立叶变换)以形成登记付立叶图像数据。对比数据预处理器20b对-对比图形的图像数据进行二维DFT以形成对比付立叶图像数据。第一压缩处理器20c对上述登记数据预处理器20a所形成的并予以登记了的登记付立叶图像数据进行压缩处理。第二压缩处理器20d对上述对比数据预处理器20b所形成的对比付立叶图像数据进行压缩处理。数据合成器20e将输出自第一压缩处理器20c并予以登记了的登记付立叶图像数据与输出自第二压缩处理器20d的对比付立叶图像数据合成在一起，从而输出合成的付立叶图像数据。振幅消除器20f对来自数据合成器20e的合成付立叶图像进行振幅消除处理。在付立叶变换器20-7(图像变换装置)对来自振幅消除器20f的合成付立叶图像数据进行了二维DFT之后，图形对比器20g根据相关分量区内象素的相关分量的光强来对比登记图形和对比图形，而所说的相关分量区则出现在输出自付立叶变换器20-7的合成付立叶图像数据内。请注意，登记数据预处理器20a和对比数据预处理器20b利用付立叶变换器20-7对上述登记图形和对比图形的图像数据进行二维DFT。

登记数据预处理器20a和对比数据预处理器20b进行二维DFT以获得构成登记和对比图形的空间频率分量，从而能获得图像数据的振幅和相位信息。振幅消除器20f消除上述合成付立叶图像数据的振幅信息以便仅获得相位信息。当付立叶变换器20-7在振幅消除处理之后对前述合成付立叶图像数据进行二维DFT时，就可以获得代表相关光强的付立叶图像。

〔指纹登记〕

以下参照图3说明上述指纹对比设备的使用者的指纹登记操作。在该指纹对比设备进行操作之前，使用者用10键键盘10-1输入自己的身份号码(步骤S301)，然后将手指放置到指纹传感器10-3的三棱镜10-32上。光束从光源10-31照射到三棱镜10-32上。来自光源10-31的上述光线会在皮肤表面不与三棱镜10-32表面接触的凹进部分(凹陷部分)处产生全反射并到达CCD摄像机10-33。相反，上述全反射状态不适用于皮肤表面与三棱镜10-32表面相接触的突出部分(隆起部分)，因而会使得来自光源10-31的光束产生散射。所以，可以获得-指纹图形，该图形在皮肤表面亮的凹陷部分与暗的隆起部分之间有明显的差别。所获得的上述指纹(登记指纹)图形由一模一数转换器(A/0)10-4进行A/D转换，并且，将该指纹图形作为灰度图像(数字图像数据)提供给控制单元20，所说的灰度图像由256色的320×400象素构成。灰度反复变化的次数代表着一种空间频率。

控制器20-1经由帧存储器20-5取出操作单元10所提供的登记指纹图像数据(步骤S302)。第一压缩处理器20c对所取出的登记指纹图像数据进行压缩处理(步骤S303)。通过在左右两端删减32个象素并沿×方向按4个象素的距离省略象素同时在上下两端删减8个象素并沿r方向按3个象素的距离省略象素而对图5A所示的由256色320×400象素构成的原始图像数据进行压缩处理。通过这种处理，可以将登记指纹图像数据压缩成如图5B所示的由256色64×128象素构成的图像数据。

控制器20-1的登记数据预处理器20a将图1A所示的压缩后登记指纹图像数据发送给付立叶变换器20-7以便对该图像数据进行二维DFT(步骤S304)。通过这种处理，图1A的登记指纹图像数据会变成图1B所示的付立叶图像数据(登记付立叶图像数据)。控制器20-1会将这种付立叶图像数据作为与输入硬盘20-4的身份号码相对应的原始登记指纹图像数据保存起来(步骤S305)。Japan Indnstrial Technology Center 1990年6月出版的“计算机图像处理导论”的44-45页说明了二维离散付立叶变换(参考文献2)。

〔指纹对比〕

以下参照图4说明上述指纹对比设备的使用者的指纹对比操作。在上述指纹对比设备的操作过程中，使用者用10键键盘10-1输入自己的身份号码(步骤S401)，然后将手指放置到指纹传感器10-3的三棱镜10-32上。同指纹登记操作中一样，A/D转换器(A/D)10-4对CCD摄像机所摄取的指纹(对比指纹)图形进行A/D转换，并且，将该指纹图形作为灰度图像(数字图像数据)提供给控制单元20，所说的灰度图像由256色的320×400象素构成。

一旦通过10键键盘10-1接收到了身份号码输入，控制器20-1就会从保存在硬盘20-4上的登记指纹中读出与该身份号码相对应的登记指纹的付立叶图像数据(步骤S402)。

同时，控制器20-1经由帧存储器20-5取出操作单元10所提供的对比指纹图像数据(步骤S403)。第二压缩处理器20d同在步骤S303中一样对所取出的对比指纹图像数据进行压缩处理(步骤S404)。通过这种处理，可以将对比指纹图像数据压缩成由256色64×128象素构成的图像数据。

控制器20-1的对比数据预处理器20b将图1E所示的压缩后对比指纹图像数据发送给付立叶变换器20-7以便对该图像数据进行二维DFT(步骤S405)。通过这种处理，图1 E所示的对比指纹图像数据会变成图1F所示的付立叶图像数据(对比付立叶图像数据)。

控制器20-1的数据合成器20e将在步骤S405中获得的对比指纹付立叶图像数据与在步骤S402中所读取的登记指纹付立叶图像数据合成在一起(步骤S406)，从而获得了合成的付立叶图像数据。

在把对比指纹付立叶图像数据定义为A·e^jθ并把登记指纹付立叶图像数据定义为B·e^jφ时，可将合成的付立叶图像数据表示为A·B·e^j(θ－φ)，其中A、B、θ和φ均为频率(付立叶)空间(u和v)的函数。A·B·e^j(θ－φ)表示如下：

A·B·e^j(θ－φ)＝A·B·Cos(θ－φ)＋j·A·B·Sin(θ－φ)…(1)

若A·e^jθ＝α₁＋jβ₁且B·e^jφ＝α₂＋jβ₂，则

A＝(α₁ ²＋β₁ ²)^1/2

B＝(α₂ ²＋β₂ ²)^1/2

θ＝tan^-1(β₁/α₁)

φ＝tan^-1(β₂/α₂)

通过计算等式(1)可获得合成的付立叶图像数据。

请注意，可以利用等式(2)获得合成的付立叶图像数据：

A·B·e^j(θ－φ)＝A·B·e^jθ·e^-jφ

＝A·e^jθ·B·e^jφ

＝(α₁＋jβ₁)·(α₂-jβ₂)

＝(α₁·α₂＋β₁·β₂)＋j(α₂·β₁-α₁·β₂)…(2)

在获得了合成的付立叶图像数据之后，控制器20-1利用振幅消除器20f根据相位唯一的相关关系进行振幅消除处理(步骤S407)。在本实施例中，将对数处理用作振幅消除处理。具体地说，振幅消除器20f计算作为合成图像数据表达式的A·B·e^j(θ－φ)的对数即log(A·B)·e^j(θ-φ)，从而能消除振幅即A·B比log(A·B)(A·B＞log(A·B))。图10显示了振幅消除处理之后的合成付立叶图像数据。

上述相位唯一相关关系是用于进行修正的相关关系，可调整这种关系以便只关心图像的空间位移，因此，通过消除振幅信息可获得只具有相位信息的合成付立叶图像数据。对进行了振幅消除处理之后的合成付立叶图像数据来说，可以将取样过程中登记指纹与对比指纹之间的照度差的影响减至最小。具体地说，通过振幅消除处理可消除各个象素的光谱光强。所以，可除掉太大的值，从而能够有效地使用较多数量的信息。此外，在指纹信息中，隆起部分的特征点(端点和分支点)或特征(螺纹和分支)均很突出，因此，可消除作为一般指纹信息的整个隆起部分的变形和方向。

在本实施例中，将对数处理用作振幅消除处理。但是，也可以进行开方处理。并不局限于对数处理或开方处理，只要能消除振幅，可以进行任何其它的处理。在通过振幅消除处理使所有的振幅成为一恒定值如1时，即在只获得相位信息时，可以减少计算量。并且，与对数处理或开方处理相比，能减少数据量。

在步骤S407中进行了振幅消除处理之后，控制器20-1将经过振幅消除处理的合成付立叶图像数据发送给起图像处理装置作用的付立叶变换器20-7，以便进行二次二维DFT(步骤S408)。通过这种处理，图10所示的合成付立叶图像数据会变成图1H所示的合成付立叶图像数据。

控制器20-1的图形对比器20g取出在步骤S408中所获得的合成付立叶图像数据、扫描该图像数据的预定相关分量区内象素的相关分量的光强(振幅)，从而获得上述象素的相关分量的光强的频率曲线。从该频率曲线中抽取出相关分量的NT较高光强的象素(本实施例中为8个象素)。将所抽出的N个象素的相关分量的光强均值(相关峰值)当作相关值(分值)(步骤S409)。将相关分量区定义为区域S₀，在图1H所示的合成付立叶图像数据中，白色虚线包围着着所说的区域S₀。图6显示了部分相关分量区S₀内象素的相关分量光强的数值数据的一个实例。参照图6，圈出的数值表示与上述8个较高光强象素相对应的相关分量的光强。

控制器20-1的图形对比器20g比较在步骤S409获得的相关值与预定的阈值(步骤S410)。如果相关值大于上述阈值，则可以判定登记指纹与对比指纹相匹配(步骤S411)。显示这种判定结果并发送一输出，此输出用于指示开启电子锁。如果相关值小于上述阈值，则可以判定登记指纹与对比指纹不匹配(步骤S412)。显示这种判定结果，然后流程返回至步骤S401。

作为与相关值相比较的参照值的阈值是从对总数为100的用于登记和对比的手指进行10000次对比操作所得到的对比结果中获得的，也就是说，该阈值是从作为样本的十个20至50岁的男人和女人的第一手指的指纹中获得的，其中每个指纹均输入十次。图7显示了相关值的相对频率分布，所说的相关值用于受检人与受检人的函数以及受检人与第三者的函数。沿×轴标出了相关度，该相度由相关值的均值从以及受检人与受检人函数组合中的标准差σ所表示。沿Y轴标出了相对频率。将第三者排斥率为100％的相关值用作阈值。请注意，第三者排斥率不必总是100％而是可根据不同的目的设置成适当的值。

图8显示了在未进行振幅消除处理时相关值的相对频率分布，所说的相关值用于受检人与受检人的函数以及受检人与第三者的函数。本实施例中，在步骤S407内进行振幅消除处理。所以，对合成付立叶图像数据来说，可以将取样时登记指纹与对比指纹之间的照度差的影响减至最小。此外，在指纹信息中，隆起部分的作为个人信息的特征点(端点和分支点)或特征(螺纹和分支)都很突出，因此，可以显著地增加对比精度。具体地说，在图8中，当第三者排斥率为100％时，受检人的识别率为6.6％。但是，在图7中，当第三者排斥率为100％时，受检人的识别率为93.1％。

如上所述，依照这一实施例的指纹对比设备，对对比指纹图像数据进行二维DFT以形成对比付立叶图像数据。将此图像数据与通过类似处理所形成的登记付立叶图像数据合成在一起，然后行二维DFT。在进行了二维DFT之后从出现在合成付立叶图像数据内的相关分量区S0中抽取出相关分量的N个较高光强的象素。将抽取出的N个象素的相关分量光强的均值作为一个相关值并与一预定阈值作比较，从而能将登记指纹与对比指纹作比较。通过这种处理，可从构成相关分量区S0的象素中除去相关分量中低光强的象素，并进行指纹对比。此外，通过振幅消除处理可进行照度修正。为此，与进行光学付立叶变换的通常方法相比，可以显著地提高对比精度。

由于只需对输入图像进行图像处理并且既不需要相位调制型液晶空间光调制器也不需要付立叶变换透镜，所以能降低成本。此外，可以用图像处理技术自由地设置对比分量区S0。如果广泛设置的相关分量区S0包括了登记图形和对比图形的共同部分，那么，即使对比指纹具有一定的位移，也能进行高精度的对比。而且，依照本实施例的指纹对比设备，对输入的图像数据进行二维DFT以获得相关值。所以，与抽取诸如端点或分支点之类特征点的图像处理技术有所不同，可以简化处理过程，因此，可提高指纹对比的速度。另外，依照本实施例，可以独立地进行对对比指纹图像数据的二维DFT和对登记指纹图像数据的二维DFT。为此，对登记指纹图像数据进行了处理，所以无法复制登记指纹图像数据，也就是说，难以恢复登记指纹图像数据。所以，能防止非法使用登记指纹图像数据。

在本实施例中，从相关分量区S0内的象素中抽出相关分量的N个较高光强的象素，并且，将其光强的均值当作相关值。但也可以将该N个较高光强象素的相关分量光强的和用作相关值。另外，可以加上所有大于阈值的象素相关分量的光强，并将其求和值用作相关分量，或将求和值的均值用作相关值。可以使用多种判别方法：如果任何一个象素相关分量的光强大于所说的阈值，则可以判定为匹配，或者，如果N个或更多的象素光强大于所说的阈值，则可以判定为匹配。

在本实施例中，由付立叶变换器20-7进行二维DFT。但也可由控制器20-1进行二维DFT。本实施例中，在步骤S₃₀₃内对登记指纹图像数据进行压缩处理。但也可在读出登记指纹付立叶图像数据之后进行压缩处理(在步骤S₄₀₂与S₄₀₃之间)。此外，对登记指纹或对比指纹图像数据来说，并不总是需要进行压缩处理。可以在不进行任何处理的情况下使用登记或对比时的输入图像数据以形成付立叶图像数据。进行压缩处理的原因是可以减小处理输入图像数据时所使用的图像存储器的容量。

本实施例中，在步骤408内进行二维DFT。也可以进行二维IDFT(二维反向离散付立叶变换)而不进行二维DFT。具体地说，在振幅消除处理之后不对合成付立叶图像数据进行二维DFT而是进行二维IDFT。二维DFT与二维IDFT的对比精度在数量上没有变化。参考文献2说明了二维IDFT。

在本实施例中，对进行合成之后的付立叶图像数据进行振幅消除处理(步骤S₄₀₆和S₄₀₇)。但是，也可由图10所示的第一和第二处理器20f₁和20f₂对合成前的登记指纹付立叶图像数据和对比指纹付立叶图像数据进行振幅消除处理，此后再对图像数据进行合成。具体地说，如图9A所示，可在图3的步骤S₃₀₄与S₃₀₅之间插入步骤S₃₀₆并如图9B那样颠倒图4中的步骤S₄₀₆和S₄₀₇。

在这种情况下，通过步骤S₃₀₆内的振幅消除处理，可以获得如图1C所示的进行了振幅消除处理后的登记指纹付立叶图像数据(登记付立叶图像数据)。通过颠倒步骤S₄₀₆和S₄₀₇，可以获得如图1G所示的进行了振幅消除处理后的对比指纹付立叶图像数据(对比付立叶图像数据)。将振幅消除处理后的登记指纹和对比指纹付立叶图像数据合成在一起以获得如图10所示的合成付立叶图像数据。这时，合成付立叶图像数据的振幅消除率要小于如图4所示对合成付立叶图像数据进行振幅消除处理过程中的振幅消除率。所以，当如图4所示那样在获得付立叶图像数据之后进行振幅消除处理时，与如图9B所示在进行振幅消除处理之后获得合成付立叶图像数据相比，可提高对比的精度。当在进行了图9B所示的振幅消除处理之后合成付立叶图像数据时，可对合成后的付立叶图像数据进行二维IDFT而不是二维DFT。

图11A至图11H作为参考显示了对第三者对比指纹进行指纹对比处理时的图像，这些图像与图1A至图1H相对应。图1A至图1H显示了对受检人对比指纹进行指纹对比处理时的图像。对受检人对比指纹来说，可在相关分量区S₀内形成一具有高相关分量光强的部分。但对第三者的对比指纹来说，不会形成这样的部分。

在本实施例中，业已说明了指纹的对比。但本发明也适用于声音的对比，并且，除指纹的声音之外还适用于对比多种图形(一维/二维/多维)。

如前所述，依照本发明，可以根据在二维DFT(二维IDFT)之后出现在相关分量区内的象素的相关分量的光强来对比一登记图形和一对比图形。所以，与进行光学付立叶变换的通常方法相比能增加S/N比。

通过进行振幅消除处理，可以防止因登记处理与对比处理之间的照度差而引起的对比精度下降。具体地说，由于消除了振幅信息，可将图像间的照度差、位移、色彩层次变化、变形或微小指纹细节中的连贯或不连贯误差的影响减至最小。

利用图像处理技术可以自由地设置相关分量区。当相关分量区增大时，用这种结构能很容易地处理对比指纹的位移。也就是说，S/N比与位移问题相一致。

只需要对输入的图像数据进行图像处理：不需要相位调制型液晶空间光调制器、付立叶变换透镜以及光电二极管或者代替光电二极管的CCD。所以，可用LST(大规模集成电路)来降低成本。

由于未登记原始图像，所以无法恢复登记图形的图像数据，因此能防止非法使用。

在对合成付立叶图像数据进行振幅消除处理时，与在振幅消除处理之后获得合成付立图像数据相比，可以进一步提高对比精度。

Claims

1.一种图像处理设备，其特征在于，该设备包括：

登记数据预处理装置(20a)，它用于对登记图形的图像数据进行二维离散付立叶变换以形成登记付立叶图像数据，该数据包括相位信息和振幅信息；

对比数据预处理装置(20b)，它用于对对比图形的图像数据进行二维离散付立叶变换以形成对比付立叶图像数据，该数据包括相位信息和振幅信息；

数据合成装置(20e)，它用于将上述登记预处理装置所形成的登记付立叶图像数据和上述对比数据预处理装置所形成的对比付立叶图像数据合成起来以输出第一合成付立叶图像数据；

图像处理装置(20-7)，它用于对来自上述数据合成装置的第一合成付立叶图像数据进行付立叶变换以输出第二合成付立叶图像数据，该数据表示相关分量的光强；

图形对比装置(20g)，它用于根据上述第二合成付立叶图像数据内相关分量区中象素的相关分量的光强来对比登记图形和对比图形；以及

振幅消除处理装置(20f)，它用于对登记/对比付立叶图像数据以及第一合成付立叶图像数据中的一种数据进行振幅消除处理以仅抽取出相位信息。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所说的振幅消除处理装置对输出自合成装置的第一合成付立叶图像数据进行振幅消除处理，并且，所说数据合成装置将未经振幅消除处理的登记付立叶图像数据和对比付立叶图像数据合成在一起以便将第一合成付立叶图数据输出给上述振幅消除处理装置。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所说的振幅消除处理装置包括：-第一处理器，它用于对由登记数据预处理装置所形成的登记付立叶图像数据进行振幅消除处理；以及，第二处理器，它用于对由对比数据预处理装置所形成的对比付立叶图像数据进行振幅消除处理，并且，所说的数据合成装置对未经上述第一和第二处理器进行振幅消除处理的的登记付立叶图像数据和对比付立叶图像数据合成在一起以输出第一合成付立叶图像数据。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所说的图像处理装置进行作为付立叶变换的二维离散付立叶变换。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所说的图像处理装置进行作为付立叶变换的二维仅向离散付立叶变换。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，它还包括：-第一压缩处理装置(20c)，它用于对上述登记图形的图像数据进行压缩处理；以及，第二压缩处理装置(20d)，它用于对上述对比图形的图像数据进行压缩处理；并且，所说的登记数据预处理装置和对比数据预处理装置分别对压缩处理后的登记图形和压缩图形的图像数据进行二维离散付立叶变换。

7.如权利要求，所述的设备，其特征在于，它还包括存储装置(20-4)，它用于存储由上述登记数据预处理装置所形成的登记付立叶图像数据；并且，一旦接收到上述对比图形的图像数据，所说的合成装置就将由上述对比数据预处理装置所形成的对比付立叶图像数据与从上述存储装置中读出的登记付立叶图像数据合成在一起。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所说的图形对比装置包括：抽取装置(20-1，S₄₀₉)，它用于按照相关分量光强的递减顺序从第二合成付立叶图像数据内的预定相关分量区中抽取出预定数量的象素；计算装置(20-1，S₄₀₉)，它将由上述抽取装置所抽出的象素的相关分量光强的均值计算为相关值；以及，判别装置(20-1，S₄₁₀)，它用于在上述计算装置所计算出的相关值大于预定阈值时判定登记图形与对比图形相匹配。

9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所说的登记和对比图形是登记和对比指纹。

10.一种图形处理的方法，其特征在于，它包括下列步骤：

通过对一登记图形的图像数据进行二维离散付立叶变换而形成包括相位信息和振幅信息的登记付立叶图像数据(S₃₀₄)；

通过对一对比图形的图像数据进行二维离散付立叶变换而形成包括相位信息和振幅信息的对比付立叶图像数据(S₄₀₅)；

通过将上述登记付立叶图像数据与对比付立叶图像数据合成在一起而输出第一合成付立叶图像数据(S₄₀₆)；

通过对上述第一合成付立叶图像数据进行付立叶变换而输出代表相关光强的第二合成付立叶图像数据(S₄₀₈)；

根据上述第二合成付立叶图像数据内相关分量区中的象素的相关分量的光强而在所述登记图形与对比图形之间作图形对比(S₄₁₀)；以及

对上述登记/对比付立叶图像数据以及第一合成付立叶图像数据中的一种数据进行振幅消除处理(S₄₀₇)。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，上述进行振幅消除处理的步骤包括这样的步骤，即对第一合成付立叶图数据进行振幅消除处理，并且，上述输出第一合成付立叶图像数据的步骤包括这样的步骤，即将未经过振幅消除处理的登记付立叶图像数据与对比付立叶图像数据合成起来以输出第一合成付立叶图像数据。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，上述进行振幅消除处理的步骤包括这样的步骤，即：对登记付立叶图像数据进行振幅消除处理；以及，对对比付立叶图像数据进行振幅消除处理；并且，上述输出第一合成付立叶图像数据的步骤包括这样的步骤，即将未经过振幅消除处理的登记付立叶图像数据与对比付立叶图像数据合成起来以输出第一合成付立叶图像数据。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，上述输出第二合成付立叶图像数据的步骤包括这样的步骤，即将二维离散付立叶变换作为付立叶变换。

14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，上述输出第二合成付立叶图像数据的步骤包括这样的步骤，即将二维仅向离散付立叶变换作为付立叶变换。

15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤：对上述登记图形的图像数据进行压缩处理(S₃₀₃)；以及，对上述对比图形的图像处理进行压缩处理(S₄₀₄)，并且，上述形成登记付立叶图像数据和对比付立叶图像数据的步骤包括这样的步骤，即对压缩处理后的登记图形和对比图形的图像数据进行二维离散付立叶变换。

16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤：存储上述登记付立叶图像数据(S₃₀₅)；以及，一旦接收到对比图形的图像数据就读出上述登记付立叶图像数据(S₄₀₂)；并且，上述输出第一合成付立叶图像数据的步骤包括这样的步骤，即将输入的对比付立叶图像数据与读出的登记付立叶图像数据合成在一起。

17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，上述进行图形对比的步骤包括下列步骤：

按相关分量光强的递减顺序从第二合成付立叶图像数据内的预定相关分量区中抽取出预定数量的象素(S₄₀₉)；

将所抽出的象素的相关分量光强的均值计算为相关值(S₄₀₉)；以及

在上述计算出的相关值大于预定阈值时判定登记图形与对比图形相匹配(S₄₁₀)。

18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所说的登记和对比图形是登记和对比指纹。