(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a1)バイオメトリック認証装置であって、
(a2)体の部位に関する生静電容量フレームの組をキャプチャするように構成された静電容量センサシステム、(a2-1)ここにおいて、各生静電容量フレームは、前記体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布を含む、と、
(a3)生静電容量フレームの前記組に基づいて時間フィルタリングされた静電容量フレームをローフィルタリングすることによって静電容量プロフィールを作成するための手段と、
(a4)静電容量センサ配列のローによってキャプチャされた静電容量センサ測定値の和から決定された第１の値を、登録された体の部位から生成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較し、ここにおいて、
(a4-1)前記静電容量センサは、前記体の部位が前記静電容量センサの静電容量検知素子と接触するかまたは非常に近くに接近したときに、キャパシタンスの変化を検出し、それにより前記体の部位が検出され、および
(a4-2)前記第１の値は、指の長さおよび幅の測定値を含み、
(a4-3)前記第１の値および前記第２の値は、前記静電容量プロフィールに関して同様の位置に所在され、および
(a5)前記第１の値と前記第２の値との間の差に基づいて認証信号を生成する
ように構成された処理システムと、
を備える、バイオメトリック認証装置。
【請求項２】
生静電容量フレームの前記組に基づいて前記静電容量プロフィールを作成するための前記手段は、
分布された複数の平均化されたキャパシタンスレベルを備える結合された静電容量フレームを作成するために生静電容量フレームの前記組を結合するように構成され、前記平均化された静電容量レベルの各々は、静電容量フレームの前記組内のすべての生静電容量フレームにわたる各々の位置に関するすべてのキャパシタンスレベルの平均である、
請求項１に記載のバイオメトリック認証装置。
【請求項３】
前記認証信号は、前記静電容量プロフィールと前記バイオメトリックテンプレートとの間で合理的な一致が決定されたことを示す、
請求項１に記載のバイオメトリック認証装置。
【請求項４】
前記認証信号は、前記体の部位を前記登録された体の部位として識別する、
請求項１に記載のバイオメトリック認証装置。
【請求項５】
前記静電容量センサ配列の前記ローによってキャプチャされた前記静電容量センサ測定値の前記和は、
前記静電容量センサ配列の垂直方向または水平方向のうちの１つに沿って取得された複数の静電容量センサ測定値を備える、
請求項１に記載のバイオメトリック認証装置。
【請求項６】
前記バイオメトリックテンプレートは、１つまたは複数の静電容量プロフィールを備え、前記１つまたは複数の静電容量プロフィールの各々は、前記登録された体の部位と接触している前記静電容量センサシステムによってキャプチャされた１つまたは複数の生静電容量フレームから生成される、
請求項１に記載のバイオメトリック認証装置。
【請求項７】
前記複数のキャパシタンスレベルの各キャパシタンスレベルは、前記静電容量センサシステム内の静電容量検知素子によって検知されたキャパシタンスレベルを備える、
請求項１に記載のバイオメトリック認証装置。
【請求項８】
前記静電容量センサシステムは、特定の形状での静電容量検知素子の配置を備え、各生静電容量フレーム内に含められた前記複数のキャパシタンスレベルは、前記特定の形状により配置される、
請求項１に記載のバイオメトリック認証装置。
【請求項９】
前記静電容量プロフィールは、前記静電容量センサ配列の各それぞれのローに関してキャプチャされた静電容量センサ測定値の和の作図を備える、請求項１に記載のバイオメトリック認証装置。
【請求項１０】
静電容量センサシステムに関するバイオメトリックセキュリティ方法であって、前記バイオメトリックセキュリティ方法は、
前記静電容量センサシステムを介して体の部位に関する生静電容量フレームの組をキャプチャすること、ここにおいて、各生静電容量フレームは、前記体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布を含む、と、
生静電容量フレームの前記組に基づいて時間フィルタリングされた静電容量フレームをローフィルタリングすることによって静電容量プロフィールを作成することと、
静電容量センサ配列のローによってキャプチャされた静電容量センサ測定値の和から決定された第１の値を、登録された体の部位から生成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較すること、ここにおいて、
前記静電容量センサは、前記体の部位が前記静電容量センサの静電容量検知素子と接触するかまたは非常に近くに接近したときに、キャパシタンスの変化を検出し、それにより前記体の部位が検出され、
前記第１の値は、指の長さおよび幅の測定値を含み、
前記第１の値および前記第２の値は、前記静電容量プロフィールに関して同様の位置に所在され、および
前記第１の値と前記第２の値との間の差に基づいて認証信号を生成することと、
を備える、バイオメトリックセキュリティ方法。
【請求項１１】
生静電容量フレームの前記組に基づいて前記静電容量プロフィールを前記作成することは、分布された複数の平均化されたキャパシタンスレベルを備える結合された静電容量フレームを作成するために生静電容量フレームの前記組を結合することを備え、前記平均化された静電容量レベルの各々は、静電容量フレームの前記組内のすべての生静電容量フレームにわたる各々の位置に関するすべてのキャパシタンスレベルの平均である、
請求項１０に記載のバイオメトリックセキュリティ方法。
【請求項１２】
前記認証信号は、前記静電容量プロフィールと前記バイオメトリックテンプレートとの間で合理的な一致が決定されたことを示す、
請求項１０に記載のバイオメトリックセキュリティ方法。
【請求項１３】
前記認証信号は、前記体の部位を前記登録された体の部位として識別する、
請求項１０に記載のバイオメトリックセキュリティ方法。
【請求項１４】
前記静電容量センサ配列の前記ローによってキャプチャされた前記静電容量センサ測定値の前記和は、前記静電容量センサ配列の垂直方向または水平方向のうちの１つに沿って取得された複数の静電容量センサ測定値を備える、
請求項１０に記載のバイオメトリックセキュリティ方法。
【請求項１５】
前記バイオメトリックテンプレートは、１つまたは複数の静電容量プロフィールを備え、前記１つまたは複数の静電容量プロフィールの各々は、前記登録された体の部位と接触している前記静電容量センサシステムによってキャプチャされた１つまたは複数の生静電容量フレームから生成される、
請求項１０に記載のバイオメトリックセキュリティ方法。
【請求項１６】
前記複数のキャパシタンスレベルの各キャパシタンスレベルは、前記静電容量センサシステム内の静電容量検知素子によって検知されたキャパシタンスレベルを備える、
請求項１０に記載のバイオメトリックセキュリティ方法。
【請求項１７】
前記静電容量センサシステムは、特定の形状での静電容量検知素子の配置を備え、各生静電容量フレーム内に含められた前記複数のキャパシタンスレベルは、前記特定の形状により配置される、
請求項１０に記載のバイオメトリックセキュリティ方法。
【請求項１８】
バイオメトリックセキュリティ装置であって、
体の部位に関する生静電容量フレームの組をキャプチャするように構成された静電容量センサシステム、ここにおいて、各生静電容量フレームは、前記体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布を含む、と、
生静電容量フレームの前記組を受け取るために前記静電容量センサシステムに結合されたプロセッサと、
を備え、前記プロセッサは、
生静電容量フレームの前記組に基づいて時間フィルタリングされた静電容量フレームをローフィルタリングすることによって静電容量プロフィールを作成し、
前記静電容量プロフィールにおいて静電容量センサ配列のローによってキャプチャされた静電容量センサ測定値の和から決定された第１の値を、登録された体の部位から生成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較し、ここにおいて、
前記静電容量センサは、前記体の部位が前記静電容量センサの静電容量検知素子と接触するかまたは非常に近くに接近したときに、キャパシタンスの変化を検出し、それにより前記体の部位が検出され、
前記第１の値は、指の長さおよび幅の測定値を含み、
前記第１の値および前記第２の値は、前記静電容量プロフィールに関して同様の位置に所在され、および
前記第１の値と前記第２の値との間の差に基づいて認証信号を生成する
ように構成される、バイオメトリックセキュリティ装置。
【請求項１９】
前記プロセッサは、
分布された複数の平均化されたキャパシタンスレベルを備える結合された静電容量フレームを作成するために生静電容量フレームの前記組を結合する
ようにさらに構成され、
前記平均化された静電容量レベルの各々は、静電容量フレームの前記組内のすべての生静電容量フレームにわたる各々の位置に関するすべてのキャパシタンスレベルの平均である、
請求項１８に記載のバイオメトリックセキュリティ装置。
【請求項２０】
前記認証信号は、前記静電容量プロフィールと前記バイオメトリックテンプレートとの間で合理的な一致が決定されたことを示す、
請求項１８に記載のバイオメトリックセキュリティ装置。
【請求項２１】
前記認証信号は、前記体の部位を前記登録された体の部位として識別する、
請求項１８に記載のバイオメトリックセキュリティ装置。
【請求項２２】
前記静電容量センサ配列の前記ローによってキャプチャされた前記静電容量センサ測定値の前記和は、前記静電容量センサ配列の垂直方向または水平方向のうちの１つに沿って取得された複数の静電容量センサ測定値を備える、
請求項１８に記載のバイオメトリックセキュリティ装置。
【請求項２３】
前記バイオメトリックテンプレートは、１つまたは複数の静電容量プロフィールを備え、前記１つまたは複数の静電容量プロフィールの各々は、前記登録された体の部位と接触している前記静電容量センサシステムによってキャプチャされた１つまたは複数の生静電容量フレームから生成される、
請求項１８に記載のバイオメトリックセキュリティ装置。
【請求項２４】
前記複数のキャパシタンスレベルの各キャパシタンスレベルは、前記静電容量センサシステム内の静電容量検知素子によって検知されたキャパシタンスレベルを備える、
請求項１８に記載のバイオメトリックセキュリティ装置。
【請求項２５】
前記静電容量センサシステムは、特定の形状での静電容量検知素子の配置を備え、各生静電容量フレーム内に含められた前記複数のキャパシタンスレベルは、前記特定の形状により配置される、
請求項１８に記載のバイオメトリックセキュリティ装置。
【請求項２６】
静電容量センサシステムを介して体の部位に関する生静電容量フレームの組をキャプチャし、ここにおいて、各生静電容量フレームは、前記体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布を含み、
生静電容量フレームの前記組に基づいて時間フィルタリングされた静電容量フレームをローフィルタリングすることによって静電容量プロフィールを作成し、
静電容量センサ配列のローによってキャプチャされた静電容量センサ測定値の和から決定された第１の値を、登録された体の部位から生成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較し、ここにおいて、
前記静電容量センサは、前記体の部位が前記静電容量センサの静電容量検知素子と接触するかまたは非常に近くに接近したときに、キャパシタンスの変化を検出し、それにより前記体の部位が検出され、
前記第１の値は、指の長さおよび幅の測定値を含み、
前記第１の値および前記第２の値は、前記静電容量プロフィールに関して同様の位置に所在され、および
前記第１の値と前記第２の値との間の差に基づいて認証信号を生成する
ためにバイオメトリックセキュリティシステムによって実行可能な命令を備える非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は、それらの内容全体が引用によって本明細書に組み込まれており、２０１４年６月１７日に米国特許商標庁において出願された仮特許出願第６２／０１３，４９６号および２０１４年７月１０日に米国特許商標庁において出願された非仮特許出願第１４／３２８，５７５号に対する優先権およびそれらの仮特許出願および非仮特許出願の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
[0002]本開示の態様は、概して、タッチセンサシステムに関し、より具体的には、静電容量プロフィール（capacitive profile）を使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティのための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]バイオメトリクスをベースにしたセキュリティは、覚えられるべき物が無くおよび失う物が無いため、ユーザのために利便性を提供する。従って、ユーザは、ユーザに属する１つまたは複数のバイメトリックスに基づいて認証または識別され得る。例えば、バイオメトリック認証手法は、ユーザを認証するために手形または指紋のようなユーザの解剖学の身体的特徴を利用する。別の例として、バイオメトリック認証手法は、ユーザを認証するために顔認識および音声認識システムを利用する。後者の例において提供される手法は、ユーザが識別のために身体的にセキュリティシステムに触れることに依存していないため便利である。しかしながら、それらは、これらのシステムが動作する環境パラメータの影響を極端に受けやすく、不十分な照明または過度の背景ノイズを含む。さらに、上記の音声認識システムのような音声をベースにしたセキュリティシステムに関して、配備上の制約は、ユーザの声をクリアにキャプチャするために最適化されているが皮肉なことに音声の乱れに耐えられない静かな環境を含み得る。これらは、人が存在する映画館、会議室、教室、および図書館のような環境を含む。これらの上記の課題の多くは、モバイルデバイスが動作する環境を予測することまたは制御することがほとんどできないことがしばしばであるため、モバイルデバイスを利用するバイオメトリックセキュリティシステムに関して悪化する。
【０００４】
[0004]モバイルデバイス上のバイオメトリックセキュリティシステムのために典型的に使用されるバイオメトリック検知方式の例は、身体的検知方式と、光学的読み取り方式と、を含む。光学をベースにした読み取り方式では、主に光の反射および画像センサを使用して体の部位（body part）のピクチャが光学的画像データとしてキャプチャされる。対照的に、身体をベースにした検知方式では、静電容量センサのようなセンサに対する体の部位の影響が決定される。典型的には、これらのセンサは、１つの配列として形成され、センサがどれだけ密に配列内に詰められる必要があるかに依存する検知分解能を有する。例えば、指紋認証がバイオメトリック認証方法として共通して使用されているが、ユーザは、指紋を識別するために政府のデータベースにリンクされることが可能である場合のような犯罪およびプライバシー上の懸念事項との関連性を理由にこの手法を許容し得ない。さらに、指紋認証手法は、典型的には、指紋を正確に読み取ることができるようにするために高分解能センサを使用する必要性に起因する増大したハードウェア実装コストを含む。これらの高分解能センサは、典型的には、タッチ画面のような他のタッチ式検知デバイスとは分けられる。アップル社からのｉＰｈｏｎｅ（登録商標）５で使用される「タッチＩＤ」指紋認証システム、および、サムスン電子株式会社からのＧａｌａｘｙ（登録商標）Ｓ５で使用される「指紋スキャナ」指紋認証システムは、これらの高分解能センサの例である。
【０００５】
[0005]上記の指紋センサのような特化されたセンサデバイスとは対照的に、今日の産業および消費者市場では、携帯電話、全地球測位（ＧＰＳ）デバイス、セットトップボックス、スチルカメラ、ビデオカメラ、コンピュータ画面、デジタルオーディオプレーヤ、デジタルタブレット、および同様の物のようなデバイスを含む様々なデバイスではタッチ画面が共通して見受けられる。タッチ画面は、それらの偏在性および広範な実装のために、例えば指紋センサのような特化された高分解能タイプのセンサを使用するそれらと比較してコストが低くおよび複雑でないことができるバイオメトリック認証システムを作り出すために利用され得る。
【０００６】
[0006]例えば、概して行動型バイオメトリックシステムと呼ばれるタッチ画面をベースにしたバイオメトリックシステムの１つのタイプは、スクロールする、つまむ、軽打する、のような共通するタッチ画面のジェスチャからユーザを検証するためにタッチ画面に対する行動を使用する。幾つかの行動型バイオメトリックシステムは、ユーザ認証を向上させるためにドエルタイム（ｄｗｅｌｌ  ｔｉｍｅ）およびタッチ圧力のようなパラメータを使用するようにこれをさらに拡張している。しかしながら、行動型バイオメトリックシステムは、本質的にユーザが要求される期間システムを利用した後にしかユーザの認証を提供することができないという点で時間をベースにしている。さらに、行動型バイオメトリックシステムは、概して、ユーザの身体を検証するために身体的なバイオメトリック上の特徴を利用する身体的バイオメトリックシステムと概して呼ばれる別のタイプのタッチ画面をベースにしたバイオメトリックシステムほど正確でない。
【０００７】
[0007]バイオメトリクスをベースしたセキュリティに関する解決方法は、単純なユーザの関与を提供する一方で、低コストであり、利便性を提供し、正確さを提供し、および既存のハードウェアを利用することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]以下は、開示される手法の１つまたは複数の態様に関する基本的な理解を提供するために、そのような態様の簡素化された概要を提示する。この概要は、本開示のすべての企図される特徴の広範な総論ではなく、さらに、本開示の全態様の主要なまたは非常に重要な要素を特定するわけではないこと、および本開示の態様のいずれの態様の適用範囲も詳述はせずおよび全態様の適用範囲を詳述するわけではないことが意図される。それの唯一の目的は、後述されるより詳細な説明の準備段階として１つまたは複数の態様の幾つかの概念を簡略化された形で提示することである。
【０００９】
[0009]静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティを提供するための様々な態様が本明細書において開示される。開示される手法の一態様により、体の部位に関する生静電容量フレーム（ｒａｗ  ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｆｒａｍｅ）の組をキャプチャするように構成された静電容量センサシステム、ここにおいて、各生静電容量フレームは、体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布（distribution）を含む、と、生静電容量フレームの組に基づいて静電容量プロフィールを作成するための手段と、処理システムと、を含むバイオメトリックセキュリティ装置が提供され得る。処理システムは、静電容量プロフィールにおける第１の値を登録された（enrolled）体の部位から生成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較し、ここにおいて、第１の値および第２の値は、静電容量プロフィールに関して同様の位置（similar position）に所在され、および、第１の値と第２の値との差に基づいて認証信号を生成するように構成され得る。
【００１０】
[0010]開示される手法の別の態様により、体の部位に関する生静電容量フレームの組をキャプチャするように構成された静電容量センサシステム、ここにおいて、各生静電容量フレームは、体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布を含む、と、生静電容量フレームの組を受け取るために静電容量センサシステムに結合されたプロセッサと、を含むバイオメトリックセキュリティ装置が提供される。プロセッサは、生静電容量フレームの組に基づいて静電容量プロフィールを作成し、静電容量プロフィールにおける第１の値を登録された体の部位から生成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較し、ここにおいて、第１の値および第２の値は、静電容量プロフィールに関して同様の位置に所在され、および、第１の値と第２の値との差に基づいて認証信号を生成するように構成される。
【００１１】
[0011]開示される手法のさらに別の態様により、静電容量センサシステムを介して体の部位に関する生静電容量フレームの組をキャプチャすること、ここにおいて、各生静電容量フレームは、体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布を含む、と、生静電容量フレームの組に基づいて静電容量プロフィールを作成することと、静電容量プロフィールにおける第１の値を登録された体の部位から生成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較すること、ここにおいて、第１の値および第２の値は、静電容量プロフィールに関して同様の位置に所在される、と、第１の値と第２の値との差に基づいて認証信号を生成することと、を含み得る、静電容量センサシステムに関するバイオメトリックセキュリティ方法が提供される。
【００１２】
[0012]開示される手法のさらに別の態様により、静電容量センサシステムを介して体の部位に関する生静電容量フレームの組をキャプチャし、ここにおいて、各生静電容量フレームは、体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布を含み、生静電容量フレームの組に基づいて静電容量プロフィールを作成し、静電容量プロフィールにおける第１の値を登録された体の部位から生成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較し、ここにおいて、第１の値および第２の値は、静電容量プロフィールに関して同様の位置に所在され、および、第１の値と第２の値との差に基づいて認証信号を生成するためにバイオメトリックセキュリティシステムによって実行可能な命令を有する非一時的なコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品が提供され得る。
【００１３】
[0013]開示される手法のこれらのおよび他の態様は、後続する詳細な説明を検討した時点でより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本開示のこれらのおよび他の見本の態様が、後続する詳細な説明において、および、添付される図面において、説明される。
【図１】[0015]  図１は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様により構成されたバイオメトリックセキュリティシステムに関する指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセスのフロー図である。
【図２】[0016]  図２は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の他の様々な態様により構成されたバイオメトリックセキュリティシステムにおける指のキャプチャされた静電容量フレーム内の静電容量値の分布をビジュアル的に示すために使用される指静電容量プロフィールおよび関連する静電容量ヒートマップの比較である。
【図３】[0017]  図３は、バイオメトリックテンプレートを作成するために静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様により構成されたバイオメトリックセキュリティシステムにおけるバイオメトリック登録プロセスを示したフロー図である。
【図４】[0018]  図４は、検証されていないユーザを認証または識別するために静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の様々な態様により構成されたバイオメトリックセキュリティシステムにおけるバイオメトリック検証プロセスを示したフロー図である。
【図５】[0019]  図５は、ユーザの指に関する幾つかの指静電容量プロフィールの作図であり、ここで、各指プロフィールは、異なる期間にその同じ指に関して生成され、それは、ユーザに関するバイオメトリックパラメータの一貫性を示す。
【図６】[0020]  図６は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の様々な態様により構成されたバイオメトリック認証システムの手に関する静電容量プロファイリングプロセスのフロー図である。
【図７】[0021]  図７は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の他の様々な態様により構成されたバイオメトリックセキュリティシステムにおける手のキャプチャされた静電容量フレーム内の静電容量値の分布をビジュアル的に示すために使用される手の長さプロフィールおよび関連する静電容量ヒートマップの比較である。
【図８】[0022]  図８は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の他の様々な態様により構成されたバイオメトリックセキュリティシステムにおける手のキャプチャされた静電容量フレーム内の静電容量値の分布をビジュアル的に示すために使用される手幅プロフィールおよび関連する静電容量ヒートマップの比較である。
【図９】[0023]  図９は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の他の様々な態様により構成されたバイオメトリックセキュリティシステムにおける手の各指のキャプチャされた静電容量プロフィールにおける静電容量値の分布をビジュアル的に示すために使用される指の長さプロフィールおよび関連する静電容量ヒートマップの比較である。
【図１０】[0024]  図１０は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の他の様々な態様により構成されたバイオメトリック認証システムにおける手のひらプロフィールに基づいてバイオメトリック認証を説明するために使用される２人のユーザに関する受動的スタイラスを使用時の静電容量ヒートマップおよび関連する静電容量手のひらプロフィールの比較である。
【図１１】[0025]  図１１は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法のさらに他の様々な態様により構成されたバイオメトリック認証システムにおける耳プロフィールに基づいてバイオメトリック認証を説明するために使用されるユーザに関する静電容量ヒートマップおよび関連する静電容量耳プロフィールの比較である。
【図１２】[0026]  図１２は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の様々な態様により構成されたバイオメトリック認証システムとともに使用され得る様々な静電容量タッチセンサ配列の動作について説明するための静電容量タッチセンサ配列上にオーバーレイされた検出されたセンサ信号の作図を含む概略図である。
【図１３】[0027]  図１３は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の一態様により構成された例示的な静電容量センサ配列のブロック図である。
【図１４】[0028]  図１４は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の一態様により図１３の静電容量センサ配列において静電容量検知回路を実装するために使用され得る例示的なキャパシタンス検知構造の横断面プロフィール図である。
【図１５】[0029]  図１５は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の様々な態様により構成されたバイオメトリック認証システムを実装するために使用され得る処理システムを使用する装置の例を示したブロック図である。
【００１５】
[0030]共通の慣行により、図面のうちの一部は、明確化のために簡略化され得る。従って、図面は、所定の装置（例えば、デバイス）または方法のすべての構成要素を描き得ない。最後に、明細書および図全体を通じて同様の特徴を表すために同様の参照数字が使用され得る。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
[0031] 添付された図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な構成の説明として意図され、本明細書において説明される概念が実行され得る唯一の構成を表すことは意図されない。詳細な説明は、様々な概念の徹底的な理解を提供するための具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの概念は、これらの具体的な詳細なしで実行され得ることが当業者にとって明らかになるであろう。幾つかの例では、周知の構造およびコンポーネントは、そのような概念を不明瞭にすることを回避するためにブロック図の形で示される。
【００１７】
[0032]本明細書において説明される静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティのための方法および装置の様々な態様が、生物体の部位によって影響される静電容量検知システムから受け取られた生（raw）のキャパシタンスセンサデータを解析するバイオメトリックセキュリティシステムにおいて提供される。本明細書において使用される場合、「生物体」は、人間であるかまたはその他であるかにかかわらず、人間に関する体の部位のような、その部位が認証または識別のために使用され得る任意の生物体を意味する。本明細書においてさらに説明されるように、説明を単純化するために、用語「ユーザ」は、生物体に関して使用され得、用語「体の部位」は、認証または識別のために使用されている生物体の部位を意味するために使用され得る。
【００１８】
[0033]開示される手法の一態様において、動作の「認証」モードは、本明細書では、ユーザに関連するバイオメトリックテンプレートに関してそのユーザを認証するためのバイオメトリックセキュリティシステムの動作のモードを意味するために使用され得る。用語「検証」およびそれのすべての変形は、用語「認証」と互換可能な形で使用され得ることが注記されるべきである。開示される手法の別の態様において、動作の「識別」モードは、本明細書では、ユーザに関連するバイオメトリックテンプレートの組内の単一のバイオメトリックテンプレートとそのユーザを一致させるためのバイオメトリックセキュリティシステムの動作のモードを意味するために使用され得る。換言すると、本明細書においては「未検証ユーザ」とも呼ばれる、既知の、しかしながら未確認の身元、を有するユーザは、認証モードを使用して検証され得、他方、本明細書においては「未知のユーザ」とも呼ばれる、未知の身元を有するユーザは、識別モードを使用して識別され得る。上述される動作の認証モードと識別モードとの間の区別にかかわらず、認証適用例に関する任意の開示される手法の様々な態様への言及またはそれらの様々な態様の説明は、識別適用例のために開示される手法の適用例に対しても同様に適用し得る。さらに、開示される手法の様々な態様は、認証および識別のうちのいずれかまたは両方がデバイス、データ、またはソフトウェア、等へのアクセスを可能にし得る適用例、または、認証および識別のうちのいずれかまたは両方がセキュリティまたはユーティリティに関して利益を提供し得る他の適用例、において使用され得る。
【００１９】
[0034]開示される手法の一態様において、体の部位の生の（raw）キャパシタンスデータが、静電容量センサシステム内での静電容量検知素子の配置から直接獲得され得る。格納されて「生静電容量フレーム」と呼ばれる、静電容量検知素子の配置からの生のキャパシタンスデータの各キャプチャは、体の部位が静電容量センサシステム上にまたはいずれかの静電容量検知素子に対して影響を与えることができるほど近くに置かれたときに静電容量検知素子の配置上で検知された相対的キャパシタンスレベルの分布に関する情報を含む。
【００２０】
[0035]開示される手法の一態様において、生静電容量フレームは、静電容量センサ配列内のいずれの静電容量センサ素子が体の部位による影響を受けたかを突き止めることおよびその同じ体の部位に関してそれらの静電容量素子によって測定された相対的キャパシタンスレベルの分布を決定することの両方によって解析され得る。各生静電容量フレームの解析は、解析される体の部位のそのような幾何学的測定値を決定することに限定されない。例えば、各生静電容量フレームの解析はまた、生静電容量フレームの作成中にすべてのセンサ素子によって測定されたキャパシタンス値の相対的分布を提供し得る。従って、開示される手法は、生静電容量フレームにおける幾何学的測定値およびキャパシタンス値の相対的分布の両方の組み合わせを使用し得る。
【００２１】
[0036]例えば、体の部位が手である場合は、各生静電容量フレームの解析は、（手の親指部分を含む）指の長さおよび幅の全体的な幾何学的測定値、各指の関節間の分離、および他の解剖学的測定値を提供し得る。解析はまた、手による影響を受ける静電容量センサシステムのすべてのセンサ素子のキャパシタンス値の相対的分布を利用し得る。生静電容量フレーム全体にわたるキャパシタンス値の相対的分布のばらつきを比較することができることは、全体的な幾何学的測定値の使用に限定されないユーザの認証を可能にする。従って、生静電容量フレームは、静電容量センサ配列内のいずれの静電容量センサ素子がユーザの体の部位によって影響を受けるかを突き止めることによってだけでなく、各静電容量検知素子が体の部位によって受ける影響の程度の、静電容量センサ配列上における相対的分布を決定することによって、解析され得る。いずれの静電容量センサ素子が影響を受けるかの解析は、指の長さおよび幅のような単純な測定値をもたらすだけである。本明細書において説明されるように、皮膚の性質および接触の仕方のようなバイオメトリック上の要因に起因して変化する、静電容量センサの配列による体の部位のキャパシタンス測定値およびそれらの相対的分布は、対象物内で高度に一致する（しかしながら、対象物間で高度に独特である）ため使用され得る。
【００２２】
[0037]開示される手法の一態様により、ユーザの体の部位に関してキャプチャされた生静電容量フレームの組の解析に基づいて体の部位に関して静電容量プロフィールが作成され得る。生静電容量フレームの組は、連続的な一連の生静電容量フレームとしてキャプチャされ得る。生静電容量フレームの連続的な一続きは、本明細書においてさらに説明されるように、静電容量プロフィールを作成するために処理および組み合わされ得る。
【００２３】
[0038]開示される手法の一態様により、バイオメトリック登録プロセス中にユーザの体の部位に関してバイオメトリックテンプレートが作成され得、ここで、バイオメトリックテンプレートは、ユーザを認証するためにのちに使用され得る。開示される手法の一態様において、バイオメトリックテンプレートは、本明細書においてさらに説明されるように、１つまたは複数の静電容量プロフィールから作成され得、それらの各々は、１つまたは複数の生静電容量フレームから生成され得る。一旦作成されると、バイオメトリックテンプレートは、ユーザの認証のためにのちに使用され得る。
【００２４】
[0039]静電容量センサシステムにおける静電容量検知素子の配置は、複数の静電容量検知素子を含む静電容量センサ配列として実装され得る。各静電容量検知素子は、伝導性物体の存在および／または不在を検出するために使用され得るが、伝導性物体と静電容量検知素子との間の直接的な接触は必ずしも要求されない。本明細書において使用され場合、用語「静電容量センサ素子」および「静電容量検知素子」は、両方とも、センサ素子の表面上にまたはその近くに置かれている生物体の体の部位に起因するキャパシタンスの変化を検出することが可能なセンサ素子を指すことが意味され、ここで、用語「測定」、「決定」、「値」、および「レベル」は、用語「静電容量の」または「キャパシタンス」とともに使用されるときには、静電容量センサ素子によって検知されるキャパシタンスレベルを意味し、ここで、静電容量レベルは、アナログまたはデジタル形式で提供され得る。さらに、本明細書に含まれる任意の説明の一部分は、用語「触れる」、「接触する」、または任意の他の文法上の形式を使用し得、用語「触れる」または「接触する」は、生物体の体の部位と静電容量センサシステム内の１つまたは複数の静電容量検知素子との実際の、身体的な接触を意味するが、そのような使用は、別の記載がないかぎり、いずれかの静電容量検知素子内でのキャパシタンスレベルに影響を与えるほど接近した近接度内に生物体の体の部位を置くことを包含すると理解されるべきである。換言すると、静電容量検知素子に関して身体的な接触または身体的に触れることが要求されることを説明が特記していないかぎり、本明細書においてはそのような制限はないと読まれるべきである。
【００２５】
[0040]本明細書においてさらに説明されるように、静電容量検知素子は、典型的には、伝導性パッド、周囲を取り囲むグランド（ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ  ｇｒｏｕｎｄ）、およびコントローラへの接続によって構成される。ほとんどの適用例では、伝導性パッドは、大きな銅製のフットプリント（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）  であり、周囲を取り囲むグランドは、注入物（ｐｏｕｒｅｄ  ｆｉｌｌ）である。これらの２つの物体間には生来の（寄生）キャパシタンスが存在する。しかしながら、人間の指のような第３の伝導性物体がセンサの近くに近づけられると、刺激のキャパシタンスによってシステムのキャパシタンスが増大される。例えば、手のような体の部位が静電容量センサシステム内の静電容量検知素子の配置と接触するかまたは近くに接近すると、静電容量検知素子のうちの１つまたは複数におけるキャパシタンスが変化する。本明細書においてさらに説明されるように、１つまたは複数の電気回路は、静電容量検知素子のうちの１つまたは複数の各々におけるキャパシタンスの値を測定し、静電容量検知素子のこれらの測定された値をデジタル値に変換し得る。
【００２６】
[0041]開示される手法の様々な態様により、静電容量検知システムは、静電容量タッチ画面を作るために表示デバイスの一部として実装され得、静電容量タッチ画面から出力された生のデータは、静電容量タッチ画面と接触するかまたは静電容量タッチ画面に接近する生物体の体の部位によって生じられる変化するキャパシタンスレベルの分布を報告する生静電容量フレームを生成するために使用され得る。開示される手法の様々な態様に関するより良い理解を提供するために、各生静電容量フレームは、本明細書においては「静電容量ヒートマップ画像」、または、より単純に「静電容量ヒートマップ」と呼ばれる画像として含まれる様々な図で表され得る。各静電容量ヒートマップは、静電容量検知システムの静電容量センサ配列の静電容量検知素子によって測定された生静電容量フレーム内に含められた複数のキャパシタンスレベルの分布を表示することによって対応する生静電容量フレームに格納された情報をビジュアル的に表し得る。図内に含められ得る様々な静電容量ヒートマップにおいて、生静電容量フレームの各静電容量測定値は、静電容量ヒートマップ内では単一のピクセルによって表され得、および、静電容量ヒートマップは灰色の目盛りで表示されるため、各レベルには異なる灰色の陰影が割り当てられる。静電容量ヒートマップはまた、カラー画像としても表示され得る。いずれのヒートマップの使用も、本明細書に含められた説明材料の理解を援助することのみを目的とすると理解されるべきであるため、本明細書に含められた様々な図に関連する説明における静電容量ヒートマップの使用は、開示される手法の様々な態様のうちのいずれかの適用可能性の限定を成すものではないことが注記されるべきである。
【００２７】
[0042]生物体のいずれの適切な部分も、認証目的のための体の部位として使用され得ることが注記されるべきである。例えば、指に加えて、ユーザがスタイラスを使用しているときにタッチ画面と接触し得るユーザの手またはユーザの手のひらの一部分のようなユーザの手の一部分もまた体の部位として使用され得る。使用され得る体の部位の別の例は、例えば、ユーザが電話中にタッチ画面に耳を近づけたときに接触し得るユーザの耳または耳の一部分である。指および手に関して上述されるプロセスと同様に、バイオメトリックテンプレートの作成の際に使用される体の同じ部分の全体または一部分を含み得る提示された体の部位に関して生成される１つまたは複数の静電容量プロフィールを比較することによって認証を実行する際にのちに使用されるバイオメトリックテンプレートを作成するためにこれらの体の部位に関して静電容量プロフィールが生成され得る。
【００２８】
[0043]図１は、認証のための体の部位としてユーザの指を利用するバイオメトリックセキュリティシステムにおいて静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様により構成された指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００を示す。本明細書において、提示およびデータキャプチャ部分１１０と、前処理部分１２０と、分割部分１３０と、特徴抽出部分１４０と、一致動作部分１５０と、を含む、指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００の各部分に関する動作の様々な態様が、本明細書においてさらに説明されるように、静電容量センサシステムを静電容量センサ配列と統合したタッチ画面を含むバイオメトリックセキュリティシステムに関連して説明され、その一例は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様により構成され得る静電容量センサ配列１３１０を含む静電容量センサシステム１３００として図１３において示される。
【００２９】
[0044]開示される手法の一態様において、提示およびデータキャプチャ部分１１０と、前処理部分１２０と、分割部分１３０と、特徴抽出部分１４０とを含む「静電容量プロフィール作成セッション」１０２と呼ばれて図１において示される指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００の第１の部分が、静電容量プロフィールを作成するために使用され得、ここで、静電容量プロフィール作成セッション１０２の各繰り返しは、単一の静電容量プロフィールを作成するために使用され得る。本明細書においてさらに説明されるように、各静電容量プロフィールは、１つまたは複数のキャプチャされた生静電容量フレームの組から生成され得、および、（１）本明細書において図３に関連してさらに説明されるように、ユーザの指のような体の部位に関するバイオメトリックテンプレートを構築する、または、（２）本明細書において図４に関連してさらに説明されるように、バイオメトリックテンプレートを使用した認証を実行する、のような目的のために使用され得る。
【００３０】
[0045]指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００の静電容量プロフィール作成セッション１０２の繰り返しの説明は、提示およびデータキャプチャ部分１１０から開始し、ここで、バイオメトリックセキュリティシステムは、提示動作１１２中にユーザによる指のような体の部位の提示を要求しおよび受け取る。体の部位が一旦提示された時点で、データキャプチャ動作１１４中に静電容量検知システム１３００内の静電容量センサ配列１３１０を使用して体の部位の１つまたは複数の生静電容量フレームがキャプチャされ得る。開示される手法の一態様において、ユーザは、特定のフレームレートで動作する静電容量センサ配列１３１０が生静電容量フレームの組をキャプチャし得るようにするため、ある継続時間の間タッチ画面上に彼の指を置くように促され得、および、彼の指を置くことが期待される。一例として、ユーザは、約３乃至４秒間タッチ画面上に彼の指を置いたままにし得、および、静電容量センサ配列１３１０が１２０フレーム／秒で動作し得ると仮定すると、約３６０乃至４８０のフレームがキャプチャされ得る。提示およびデータキャプチャ部分１１０のデータキャプチャ動作１１４中にフレーム内でキャプチャされ得る指に関して測定されたキャパシタンスの様々なレベルの分布の一例が、静電容量ヒートマップ画像１１６としてビジュアル的に示される。
【００３１】
[0046]提示動作１１２に関する開示される手法の一態様において、ユーザは、好ましくは手のすべての指が互いに触れている平な状態で、リラックスした状態で画面上に彼の指を置き得る。強制されていない提示方式（ｕｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ  ｍｏｄａｌｉｔｙ）と概して呼ばれる、手を置くこの方法は、強制された提示方式（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ  ｍｏｄａｌｉｔｙ）と概して呼ばれる手法における硬直した体の部位の位置決め要求の順守性を確保するためのどのようなタイプの誘導ポストまたは他の手段の必要性も排除する。
【００３２】
[0047]強制された提示方式は、例えば解析されるべき体の部位が指でありおよび指の所定のアンカーポイントが想定される場合の指の長さの計測の容易さのような利益を提供し得るが、幾つかの欠点も同様に存在する。例えば、解析されるべき体の部位が指である場合の議論を継続すると、硬直した体の部位の位置の要求は、ある人々にとっては満足させるのが困難であり得、および、固定された性質を有するため、他の指を加えるための屈伸性をほとんど排除する。さらに、指の特定の位置が強いられ得るにもかかわらず、指の位置は依然として各々のキャプチャごとに変わり得る。より重要なことに、強制された提示方式は、幾つかのデバイスでは達成するのが非常に困難であり得、特に、それらのデバイスがタッチ画面の周囲に厚いベゼルを有する場合であり、そのことは、部分的な指の測定値をもたらし得る。
【００３３】
[0048]対照的に、強制されていない提示方式の下では、ユーザは、手のひら部分も同様にタッチ画面に触れているかどうかを気にする必要なしに、指の全長がタッチ画面内にあるようにするために、タッチ画面の任意の部分上に指を置くことができるように解析されるべき体の部位をより自然に位置決めし得る。これは、指全体の測定を可能にし、そのことは、より一貫した測定値を概してもたらし得る。さらに、本明細書において説明されるように、強制されていない提示方式の使用は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の様々な態様の複数の指への拡張性を提供する。
【００３４】
[0049]生静電容量フレームの組が提示およびデータキャプチャ部分１１０中に一旦獲得された時点で、指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００の前処理部分１２０は、あらゆるノイズまたは他の望ましくないデータをフレームから除去する。前処理に関する開示される手法の一態様において、静電容量センサシステム１３００内の静電容量センサ配列１３１０の動作に固有のノイズを除去するために正規化動作１２２が実行され得る。このノイズは、静電容量センサ配列１３１０のベースラインノイズレベルとしてすべてのキャプチャされたフレームに影響を与えるため除去されるべきである。正規化プロセスは、ベースラインノイズレベルが確立され得るようにするために、静電容量センサ配列１３１０上に何の物体も置かれていない短い期間の間に静電容量センサ配列１３１０からキャプチャされた生静電容量フレーム内のデータを平均化することを含み得る。次に、このベースラインノイズレベルは、すべての後続する生静電容量フレームから減じられ得る。
【００３５】
[0050]前処理に関する開示される手法の別の態様において、前処理部分１２０におけるマスキング動作１２４は、解析において対象とならないと思われる静電容量測定値をフィルタリングによって除去するためにバイナリマスクを作成することと、各フレームに適用され得る拡張されたマスクを作成するために画像拡張を使用して物体の輪郭を識別することと、を含み得る。例えば、バイナリマスクは、触れられた／触れられてないセンサを分離するための適切なしきい値を使用することによって各フレームに関して作成され得る。次に、周囲のノイズをフィルタリングによって除去するために拡張されたマスクが各フレームに適用される前にマスキングされるべき物体の輪郭を獲得することによってキャプチャされた体の部位の静電容量画像の縁をエンハンスするために画像拡張が使用され得る。本明細書に含められた前処理部分１２０の後の様々な動作の説明は、生静電容量フレームの組内の特定のフレームからの１つまたは複数の静電容量データポイント、測定値、またはレベルに関連する静電容量情報の処理に言及し得るが、具体的に言及されていないかぎり、この静電容量情報は、好ましくは、前処理部分１２０が任意のノイズを除去およびフィルタリングした後に残っている静電容量データポイント、測定値、またはレベルのみを含むことが注記されるべきである。従って、例えば、フレームの特定のエリアが、静電容量プロフィールを作成するために開示される手法の様々な態様によりフレームの解析に含められるような十分に高いレベルを有する静電容量測定値を有するにもかかわらず、これらの静電容量測定値は、触れられてない静電容量検知素子に関連するがノイズによって引き起こされるため不適切である。従って、これらの静電容量測定値は、指の解析にとって適切でないため、特定のエリアが拡張されたマスク内の静電容量測定値の一部でない場合は依然として除外されるべきである。
【００３６】
[0051]図１を参照し続け、指先位置決定動作１３２と、生静電容量フレームフィルタリング動作１３４と、パルマデジタルクリーズ（ＰＤＣ：Ｐａｌｍａｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｒｅａｓｅ）識別動作１３６と、を含む、指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００の分割部分１３０が、静電容量プロフィールを作成するために使用され得る。分割部分１３０中に、指が手のひら部分に出会う手の１つの特徴であるパルマデジタルクリーズ（ＰＤＣ）が静電容量プロフィールにおいて識別される。本明細書においてのちに説明されるように、ＰＤＣの識別は、特徴抽出のための静電容量プロフィールの処理を容易にするために、静電容量プロフィールにおける手のひら部分に関連する任意のデータが無視されるのを可能にし、データに関連するデータのみを静電容量プロフィールに残す。分割部分１３０における様々な動作の説明および理解を容易にするために、静電容量プロフィールチャート２１０において作図された指静電容量プロフィール２２０と静電容量ヒートマップ画像２５０との比較２００を含む図２への言及が行われる。
【００３７】
[0052]分割に関する開示される手法の一態様において、指先位置決定動作１３２は、前処理部分１２０におけるマスキング動作１２４中に上述されるように作成された拡張されたマスクのようなマスクを使用して指の先端の位置を突き止め得る。指先位置決定動作１３２によって指静電容量プロフィール２２０上で識別され得る指先位置の一例は、点線２２２によって示される。
【００３８】
[0053]開示される手法の様々な態様により、生静電容量フレームフィルタリング動作１３４は、指先位置が一旦識別された時点で生静電容量フレームの組をフィルタリング及び処理するために使用され得る。開示される手法の一態様において、本明細書においては時間フィルタリングされた静電容量フレームと呼ばれる単一の時間フィルタリングされた静電容量フレームを生成するために生静電容量フレームの組内のすべてのフレームにわたるタッチセンサデータを平均化することによって時間フィルタが生静電容量フレームの組に適用され得る。このように、時間フィルタリングされた静電容量フレーム内の各静電容量データポイントは、生静電容量フレームの組内の生静電容量フレーム内の対応する静電容量データポイントからのすべての静電容量測定値の平均に基づいて作成される。従って、静電容量センサシステム１３００が１２０フレーム／秒で動作する上例を継続し、各静電容量データポイントの平均は、指の提示が正確に３秒間続いた（従って、３６０の生静電容量フレームがキャプチャされた）場合は３６０の静電容量データポイント、または、指の提示が正確に４秒間続いた（従って、４８０の生静電容量フレームがキャプチャされた）場合は４８０の静電容量データポイント、のいずれかから決定され得、ここで、特定の生静電容量フレーム内の各静電容量データポイントは、静電容量センサ配列１３１０内の各々の静電容量検知素子によってキャプチャされた。上例では、データキャプチャの期間が提示の期間と正確に一致すると仮定されるが、データキャプチャの期間は提示の期間と一致しないことがあることが注記されるべきである。さらに、開示される手法の他の態様において、各静電容量データポイントの平均化される生静電容量フレームの数は変化し得、および、実際にキャプチャされた生静電容量フレームの数にかかわらず、処理および組み合わされるべき生静電容量フレームの数に下限および／または上限が設定され得ることは、開示される手法の期待される実装の範囲内である。
【００３９】
[0054]上述される時間フィルタに加えて、開示される手法の別の態様において、指静電容量プロフィール２２０を作成するために、生静電容量フレームフィルタリング動作１３４におけるローフィルタ（ｒｏｗ  ｆｉｌｔｅｒ）が、時間フィルタリングされた静電容量フレームの各ロー（ｒｏｗ）に沿ったすべてのタッチセンサデータを加算することによって、時間フィルタリングされた静電容量フレームに適用され得る。前記のように、各静電容量ヒートマップ画像は、各々のフレーム内に格納された様々なレベルのキャパシタンス測定値の分布のビジュアル表現である。図２において、静電容量ヒートマップ画像２５０は、時間フィルタを使用して生成された時間フィルタリングされた静電容量フレーム内における指に関する様々なレベルのキャパシタンス測定値の分布のビジュアル表現である。開示される手法の一態様において、指静電容量プロフィール２２０は、時間フィルタリングされた静電容量フレームの各ローに格納された正規化されたセンサ出力データの加算から生成され得、ここで、静電容量ヒートマップ画像２５０によって表された場合の、時間フィルタリングされた静電容量フレームのすべてのローからのキャパシタンスデータ、が加算され、静電容量プロフィールチャート２１０において指静電容量プロフィール２２０として作図される。図２における静電容量ヒートマップ画像２５０の方位は、タッチ画面表示高さを表す軸が図２の底部に対して水平に変位されるように回転されている。従って、時間フィルタリングされた静電容量フレームの各「ロー」内のキャパシタンス値の加算への任意の言及は、実際には、図２において静電容量ヒートマップ画像２５０によって示される垂直方位におけるキャパシタンス値の加算への言及である。
[0055]ＰＤＣ識別動作１３６は、ローフィルタ動作が一旦完了された時点で指静電容量プロフィール２２０内のＰＤＣを識別するために使用され得る。開示される手法の一態様において、約８．５センチメートル（ｃｍ）である、少なくとも人間の人差し指の最長の以前に記録された測定値である所定の長さを有する指静電容量プロフィール２２０の一部分が解析される。この所定の長さは、ＰＤＣ探索範囲２５２と呼ばれて図２において示され、既知である静電容量検知素子の幾何学が、フレーム内のデータのどれだけの数のローが解析されるべきであるかを決定するために使用され得る。例えば、静電容量検知素子間のピッチが０．２４ｃｍである場合は、長さが３６個のセンサに対応する時間フィルタリングされた静電容量フレーム内のデータの３６のローが解析され、ここで、
３６個のセンサ×０．２４ｃｍ／１個のセンサ＝８．６４ｃｍ    （１）
が、８．５ｃｍの最小の要求される長さを満たすために解析され得る。手のひら部分の境界の位置が予想される指静電容量プロフィール２２０の底部部分内のＰＤＣを識別するために谷（ｖａｌｌｅｙ）検出器をＰＤＣ探索範囲２５２にわたって動作させ得る。指静電容量プロフィール２２０を再度参照し、指に関するＰＤＣが点線２２４によって示される。
【００４０】
[0056]静電容量プロフィールの手のひら部分が分割部分１３０によって一旦識別された時点で、指に関するバイオメトリックをベースしたセキュリティプロセス１００の特徴抽出部分１４０が、指静電容量プロフィール２２０のような静電容量プロフィールを指先の位置からＰＤＣまでのｚスコアに変換するために使用され得る。本明細書において使用される場合の用語「ｚスコア」は、観測値またはデータが平均を上回る標準偏差の符号付きの数である標準スコアである。開示される手法の一態様において、所定の長さが静電容量プロフィール比較のために使用され、長さが３６のローの上例を継続すると、すべての指先静電容量プロフィールが指先位置において整合される。次に、ＰＤＣの位置から原点までの値をゼロにするためにゼロ値のパッド（すなわち、ｚ＝０）が使用される。
【００４１】
[0057]開示される手法の様々な態様により、ｚスコア値は、各ロー内の触れられたセンサの数、例えば長さ、幅、面積、等のような体の部位（例えば、指）の幾何、ユーザの提示の圧力、各々の触れられたセンサのキャパシタンスレベル、および、皮膚の水分に起因する場合と起因しない場合がある皮膚全体にわたる伝導性の変化のような要因に依存する。
【００４２】
[0058]開示される手法の一態様において、本明細書でさらに説明されるように、登録プロセス中に、ユーザを認証するために作成される登録テンプレートが幾つかの静電容量プロフィールから生成され得る。例えば、本明細書において使用される登録テンプレートを作成するために平均化され得る例示的な数の静電容量プロフィールは、３つの静電容量プロフィールである。しかしながら、任意の数の静電容量プロフィールが組み合わされ得、それらの各々は、上述されるように、提示およびデータキャプチャ部分１１０と、前処理部分１２０と、分割部分１３０と、特徴抽出部分１４０と、を含む指に関するバイオメトリックをベースしたセキュリティプロセス１００の第１の部分である静電容量プロフィール作成セッション１０２の動作を通じて作成される。従って、登録静電容量プロフィールと呼ばれる、１つまたは複数の静電容量プロフィールが、ユーザの指に関するバイオメトリックテンプレートを構築するために使用され得る。
【００４３】
[0059]さらに、認証プロセス中に、１つまたは複数の静電容量プロフィールはまた、登録プロセス中にバイオメトリックテンプレートを生成するために使用される登録静電容量プロフィールをキャプチャするために以前に使用された静電容量プロフィール作成セッション１０２を利用してキャプチャされ得る。指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００の第２の部分における検証セッション１０４中に、本明細書においてさらに説明されるように、開示される手法の様々な他の態様により一致動作部分１５０を利用してユーザの認証を実行するために認証静電容量プロフィールがバイオメトリックテンプレートと比較され得る。換言すると、バイオメトリックテンプレートを構築するための登録静電容量プロフィールの組を作成するために使用された指に関するバイオメトリックをベースしたセキュリティプロセス１００の第１の部分はまた、認証静電容量プロフィールと呼ばれる静電容量プロフィールを作成するために使用され得る。認証静電容量プロフィールは、本明細書において説明されるように、指に関するバイオメトリックをベースしたセキュリティプロセス１００の一致動作部分１５０での一致動作１５２を使用してバイオメトリックテンプレートと比較され得る。
【００４４】
[0060]開示される手法の様々な態様により、一致動作１５２に基づく認証動作中に、検証データが所定のしきい値においてバイオメトリックテンプレートと一致するかどうかを評価するために、認証静電容量プロフィールの各ポイントが、ユークリッド距離、ハミング距離、等のような標準的な一致動作アルゴリズムを使用してバイオメトリックテンプレート内の各々のポイントと比較され得る。従って、本明細書において使用される場合、用語「一致された」または「一致する」は、バイオメトリックテンプレートと同一である必要がない静電容量測定値分布を有する認証静電容量プロフィールを意味し得る。認証静電容量プロフィールがバイオメトリックテンプレートと一致する場合は、ユーザが認証され、一致が存在しない場合は、認証が拒否される。
【００４５】
[0061]図３は、ユーザの体の部位に関するバイオメトリックテンプレートを作成するためにバイオメトリックセキュリティシステムにおいて静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様により構成されたバイオメトリック登録プロセス３００を示す。バイオメトリックテンプレートは、本明細書において説明されるように、開示される手法の様々な他の態様によりユーザの認証を実行するためにのちに利用され得る。本明細書において説明される例では、認証を実行するためにのちに利用される体の部位は、ユーザの指であり、図１において示される指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００に対する言及が行われる。バイオメトリック認証システムは、静電容量センサシステムを静電容量センサ配列と統合したタッチ画面を含み得、それの一例が、図１３において、本明細書においてさらに説明されるように、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の様々な態様により構成され得る静電容量センサ配列１３１０を含む静電容量センサシステム１３００として示される。
【００４６】
[0062]バイオメトリック登録プロセス３００は、３０２において開始し、ここで、ユーザが体の部位の提示を通じてバイオメトリックテンプレートの作成を開始するようにとの要求が行われる。開示される手法の一態様において、例内のユーザは、指を体の部位として登録することになるため、提示のための動作は、指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００の提示およびデータキャプチャ部分１１０において説明される提示方式に従い得る。
【００４７】
[0063]３０４において、１つまたは複数の登録静電容量プロフィールがキャプチャされる。開示される手法の一態様において、各登録静電容量プロフィールは、指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００において説明される生静電容量フレームの各々の組から生成され得、ここで、静電容量登録プロフィールを生成するために使用される生静電容量フレームの各々の組は、提示およびデータキャプチャ部分１１０のデータキャプチャ動作において論じられる約３６０乃至４８０のフレームのような複数の生静電容量フレームのデータキャプチャを含む。次に、生静電容量フレームの組は、前処理部分１２０、分割部分１３０、および特徴抽出部分１４０によって説明される動作を利用して静電容量登録プロフィールを作成するために処理される。次に、動作は、３０６において継続する。
【００４８】
[0064]３０６において、３０４によって生成された静電容量登録プロフィールがバイオメトリックテンプレートに加えられる。開示される手法の一態様において、２つ以上の静電容量登録プロフィールがバイオメトリックテンプレートに加えられるべきである場合は、検証プロセス中に比較のためにのちに使用されるバイオメトリックテンプレートを作成するためにすべての静電容量プロフィールは平均化される。
【００４９】
[0065]３１０において、バイオメトリックテンプレートが完成されているかどうかが決定される。開示される手法の一態様において、バイオメトリックテンプレートは、十分な数の登録静電容量プロフィールが処理された場合に完成されたとみなされ得る。
【００５０】
[0066]開示される手法の一態様において、バイオメトリック登録プロセス３００は、検証プロセスと実装の点で同様であり得、例外は、バイオメトリック登録プロセス３００中に、ユーザは、バイオメトリックテンプレートを形成するための静電容量プロフィールの平均を求める動作のために必要な登録静電容量プロフィールの組を作成するための回数だけ彼の指（または手）を提示する。
【００５１】
開示される手法の別の態様において、バイオメトリックテンプレートは、体の部位（例えば、指）または体の部位の全部分（例えば、手のすべての指およびそれらに関連する様々な幾何形状）に関する適切なプロフィールを抽出することに関連するすべての適切な情報が一旦抽出された時点で完成されたとみなされ得る。
【００５２】
[0067]開示される手法の一態様において、提示およびデータキャプチャ部分１１０、前処理部分１２０、分割部分１３０、および特徴抽出部分１４０に含められた動作を含む静電容量プロフィール作成セッション１０２において説明される動作は、複数の登録静電容量プロフィールを作成するために繰り返され得る。一例として、バイオメトリックテンプレートの作成の際に３つの登録静電容量プロフィールが使用され得、バイオメトリックテンプレートを作成するために登録静電容量プロフィールが平均化されるが、他の例ではそれよりも多いまたは少ない数の登録静電容量プロフィールが使用されることができる。図３に戻り、より多くの登録静電容量プロフィールがキャプチャされる必要がある場合は、動作は３０４に戻る。そうでない場合は、バイオメトリックテンプレートは３１２において格納される。換言すると、バイオメトリックテンプレートが完成されたと一旦決定された時点で、動作は３１２において継続する。そうでない場合は、動作は３０４に戻り、ここで、別の登録静電容量プロフィールを作成するために生静電容量フレームの別の組がキャプチャされ得る。
【００５３】
[0068]３１２において、新しく作成されたバイオメトリックテンプレートは、格納され得る。静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の一態様において、新しく作成されたバイオメトリックテンプレートは、バイオメトリックシステムの記憶デバイスに格納され得る。開示される手法の別の態様において、新しく作成されたバイオメトリックテンプレートは、タッチ画面静電容量センサ配列が実装されるのと同じ集積回路に格納され得、それは、第三者がバイオメトリックテンプレートへの許可されないアクセスを有し得る可能性を低下させることによってセキュリティを増大させる。新しく作成されたバイオメトリックテンプレートが一旦格納された時点で、動作は３２０において継続する。
【００５４】
[0069]３２０において、登録プロセス３００が完了したかどうかが決定される。例えば、ユーザが別の指または他方の手のような別の体の部位を登録することを希望する場合は、登録プロセス３００が繰り返され得る。別の例として、登録プロセス３００の複数の繰り返しを通じて数人のユーザを登録することが可能であり、各ユーザは、異なるユーザＩＤおよびバイオメトリックテンプレートを有する。ユーザが、例えば、別の指または別の手のような他の体の部位に関してより多くのバイオメトリックテンプレートを追加することを希望するため登録プロセス３００が完了していない場合は、動作は３０２に戻り、ここで、追加のバイオメトリックテンプレートが上述されるように作成され得る。そうでない場合は、登録プロセス３００の動作は終了する。
【００５５】
[0070]図４は、認証されていないユーザを認証するために使用され得る静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様により構成されたバイオメトリックセキュリティシステム内のバイオメトリック検証プロセス４００を示し、４０２において、認証されていないユーザは、認証のために体の部位を提示するように要求され得る。開示される手法の一態様において、バイオメトリック認証プロセス４００は、バイオメトリックテンプレートを作成するために登録プロセス３００中に使用された指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００からの動作を利用する。例えば、指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００の提示およびデータキャプチャ部分１１０における提示動作１１２での説明が４０２に適用可能である。前述されるように、認証のために使用されるべき体の部位は、バイオメトリックセキュリティシステムにおいて登録されたのと同じ体の部位であるべきである。例えば、登録プロセス３００の繰り返し中に指が登録された場合は、認証されていないユーザの同じ指が提示されるようにとの要求が行われるべきである。
【００５６】
[0071]４０４において、１つまたは複数の生静電容量フレームを含む生の認証静電容量フレームの組が、指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００の提示およびデータキャプチャ部分１１０におけるデータキャプチャ動作１１４によりキャプチャされ得る。生の認証静電容量フレームの組は、指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００の前処理部分１２０、分割部分１３０、および特徴抽出部分１４０において説明される動作を利用して認証静電容量プロフィールを作成するために処理され得る。
【００５７】
[0072]４０６において、認証静電容量プロフィールは、バイオメトリックテンプレートと比較され得る。開示される手法の一態様において、認証静電容量プロフィールは、検証セッション１０４の繰り返しからの一致動作部分１５０の一致動作１５２のような動作を利用してバイオメトリックテンプレートと比較され得る。例えば、認証静電容量プロフィールの各位置に関する静電容量値が、バイオメトリックテンプレートの各々の位置における静電容量値と一致され得る。認証静電容量プロフィールおよびバイオメトリックテンプレートからの各々の静電容量値の各対間の差が決定および追跡され得る。
【００５８】
[0073]４０８において、バイオメトリックテンプレートと比較された認証静電容量プロフィールとの差が認証しきい値と呼ばれる所定のしきい値を上回り、その差が大きすぎることを示し、および、認証静電容量プロフィールがバイオメトリックテンプレートと一致しなかったことを一致動作１５２が示した場合は、動作は４２０において継続する。そうでない場合、バイオメトリックテンプレートと比較された認証静電容量プロフィールとの差が認証しきい値を下回る場合は、動作は４１０において継続する。開示される手法の様々な態様により、認証静電容量プロフィールにおける特定の静電容量値とバイオメトリックテンプレート内の各々の静電容量値との間の差が決定されて認証しきい値と比較され得る。開示される手法の一態様において、すべての差が認証しきい値を下回る場合は、一致がシグナリングされる。開示される手法の別の態様において、十分な数の差が認証しきい値を下回る場合は、一致がシグナリングされる。
【００５９】
[0074]４１０において、現在認証されているユーザにアクセスが許可される。開示される手法の様々な態様により、ユーザにアクセスを許可することは、バイオメトリックセキュリティシステムによって保護された任意のシステム、データ、またはリソースへのアクセスをユーザに提供することを含み得る。例えば、バイオメトリックセキュリティシステムが携帯電話のようなモバイルデバイスのタッチ画面の一部として実装される場合、ユーザは、認証された後に電話の「ロックを解除する」。別の例において、モバイルデバイスが１つまたは複数のアカウントを有するテーブルまたはポータブルコンピュータである場合、ユーザは、認証された後に彼のアカウントにアクセスすることができる。上述されるように、ユーザは、バイオメトリックセキュリティシステムを使用して識別および認証され得る。従って、バイオメトリックセキュリティシステムが複数のユーザアカウントおよびユーザのための１つを含む少なくとも２人のユーザの各々に関して登録されたバイオメトリックテンプレートを有するコンピューティングデバイス内に組み込まれるさらに別の例において、バイオメトリックセキュリティシステムは、認証静電容量プロフィールとバイオメトリックセキュリティシステムによって格納されたバイオメトリックテンプレートのうちの１つとの間の適切な一致を決定することによってユーザを認証しおよび彼のアカウントにログインし得る。さらに別の例において、コンピューティングデバイスは、各々がタブレットへの自分自身のアクセスを有する限定された数のユーザ間で共有される静電容量タッチ画面ディスプレイを有するタブレットであり得、バイオメトリックセキュリティシステムは、これらのユーザの指または手の特有の態様を測定することによってこれらのユーザが認証および／または識別されるのを可能にするために実装され得る。
【００６０】
[0075]４２０において、開示される手法の一態様において、認証静電容量プロフィールとバイオメトリックテンプレートとの間で一致が存在しない場合、バイオメトリック認証プロセス４００の動作は終了する。一致は、認証されていないユーザが体の部位を使用してバイオメトリックテンプレートを作成したのと同じユーザでないこと以外の理由で生じないことがあることが注記されるべきである。例えば、ユーザは、データキャプチャ中に体の部位を動かすかまたは静電容量センサシステム１３００に関して体の部位を適切に置かないことによって体の部位を適切に提示しないことがある。開示される手法の別の態様において、バイオメトリック認証プロセス４００の動作は、任意選択で４０２に戻り得、ここで、認証されていないユーザは、認証のために体の部位を再度提示するように要求される。
【００６１】
[0076]認証静電容量プロフィールとバイオメトリックテンプレートとの間で一致が存在するかどうかが一旦決定され、４１０または４２０においてそれぞれアクセスが許可または拒否された時点で、バイオメトリック認証プロセス４００の動作は終了する。
【００６２】
[0077]静電容量プロフィールの生成は、検証プロセス中であるかまたはバイオメトリック登録プロセス中であるかにかかわらず、静電容量プロフィール作成セッション１０２に関して説明されるのと同じ動作を利用することが注記されるべきである。検証プロセスとバイオメトリック登録プロセスとの間の差は、ユーザが、彼の指または手のような体の部位を検証プロセス中に１回のみ、およびバイオメトリック登録プロセス中に２回以上提示することを含む。図３００の登録プロセス３００において説明される動作例に関して論じられるように、ユーザは等しい数の登録静電容量プロフィールを生成するために少なくとも３回体の部位を提示することが望ましい。これらの３つの登録静電容量プロフィールは、検証プロセス中に作成された認証静電容量プロフィールとののちの比較のために格納されたバイオメトリックテンプレートを作成するために平均化される。当業者は、検証プロセスまたはバイオメトリック登録プロセス中に体の部位をより少ない回数またはより多い回数だけ提示するようにユーザに要求可能であること、および、ユーザが体の部位を提示する必要がある回数に基づいてまたはそれから生成された静電容量プロフィールの数に基づいて説明が限定されると読まれるべきでないことを知るであろう。
【００６３】
[0078]図５は、ある期間にわたって収集された、ユーザの指に関して生成されたユーザに関する指静電容量プロフィール５１０の集合に関する指静電容量プロフィールチャート５００を示す。指静電容量プロフィール５００の集合は、図１における静電容量プロフィール作成セッション１０２のような静電容量プロフィール作成セッションの異なる繰り返し中に生成された指静電容量プロフィールを含み、第１の実行（ｒｕｎ）５１２から生成された指静電容量プロフィールと、第２の実行５１４から生成された指静電容量プロフィールと、第３の実行５１６から生成された指静電容量プロフィールと、を含む。静電容量プロフィールは経時での優れた安定性を有することを示すために、指静電容量プロフィール５１０の集合の作成は、異なる環境内で使用される異なるデバイス上で２カ月の期間にわたって発生した。しかしながら、これらの３回の実行で作成された指静電容量プロフィールは同様であることがわかる。
【００６４】
[0079]図６は、認証のための体の部位としてユーザの手を利用するバイオメトリックセキュリティシステムにおいて静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様により構成された手に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス６００を示す。本明細書においてさらに説明されるように、提示およびデータキャプチャ部分６１０と、前処理部分６２０と、分割部分６３０と、特徴抽出部分６４０と、一致動作部分６５０と、を含む、手に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス６００の各部分に関する動作の様々な態様が、本明細書において、静電容量センサシステムを静電容量センサ配列と統合したタッチ画面を含むバイオメトリックセキュリティシステムに関連して説明され、その一例が、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様により構成され得る静電容量センサ配列１３１０を含む静電容量センサシステム１３００として図１において示される。
【００６５】
[0080]開示される手法の一態様において、指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００と同様に、提示およびデータキャプチャ部分６１０と、前処理部分６２０と、分割部分６３０と、特徴抽出部分６４０と、を含む「静電容量プロフィール作成セッション」６０２と呼ばれて図６において示される手に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス６００が、静電容量プロフィールを作成するために使用され得、ここで、静電容量プロフィール作成セッション６０２の各繰り返しは、単一の静電容量プロフィールを作成するために使用され得る。本明細書においてさらに説明されるように、各静電容量プロフィールは、１つまたは複数のキャプチャされた生静電容量フレームの組から生成され得、および、（１）図に関連して前述されるように、ユーザの手のような体の部位に関するバイオメトリックテンプレートを構築する、または（２）図４に関連して前述されるように、バイオメトリックテンプレートを使用して認証を実行する、のような目的のために使用され得る。
【００６６】
[0081]手に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス６００の静電容量プロフィール作成セッション６０２の繰り返しの説明は、提示およびデータキャプチャ部分６１０において開始し、ここで、バイオメトリックセキュリティシステムは、提示動作６１２中にユーザによる手のような体の部位の提示を要求しおよび受け取る。体の部位が一旦提示された時点で、データキャプチャ動作６１４中に静電容量センサシステム１３００内の静電容量センサ配列１３１０を使用して体の部位の１つまたは複数の生静電容量フレームがキャプチャされ得る。開示される手法の一態様において、ユーザは、特定のフレームレートで動作する静電容量センサ配列１３１０が生静電容量フレームの組をキャプチャし得るようにするため、ある継続時間の間タッチ画面上に彼の手を置くように促され得および手を置くことが期待される。一例として、ユーザは、約３乃至４秒間タッチ画面上に彼の指を置いたままにし得、および、静電容量センサ配列１３１０が１２０フレーム／秒で動作し得ると仮定すると、約３６０乃至４８０のフレームがキャプチャされ得る。提示およびデータキャプチャ部分６１０のデータキャプチャ動作６１４中にフレーム内でキャプチャされ得る手に関して測定されたキャパシタンスの様々なレベルの分布の一例が、静電容量ヒートマップ画像６１６としてビジュアル的に示される。
【００６７】
[0082]提示動作６１２に関する開示される手法の一態様において、ユーザは、
好ましくは手のすべての手が互いに触れている平な状態で、リラックスした状態で画面上に彼の指を置き得る。強制されていない提示方式と概して呼ばれる、手を置くこの方法は、強制された提示方式と概して呼ばれる手法における硬直した体の部位の位置決め要求の順守性を確保するためのどのようなタイプの誘導ポストまたは他の手段の必要性も排除する。
【００６８】
[0083]強制された提示方式は、例えば解析されるべき体の部位が手でありおよび手の所定のアンカーポイントが想定される場合の手の長さの計測の容易さのような利益を提供し得るが、幾つかの欠点も同様に存在する。例えば、解析されるべき体の部位が手である場合の議論を継続すると、硬直した体の部位の位置要求は、ある人々にとっては満足させるのが困難であり得、および、固定された性質を有するため、他の手を加えるための屈伸性をほとんど排除する。さらに、手の特定の位置が強いられ得るにもかかわらず、手の位置は依然として各々のキャプチャごとに変わり得る。より重要なことに、強制された提示方式は、幾つかのデバイスでは達成するのが非常に困難であり得、特に、それらのデバイスがタッチ画面の周囲に厚いベゼルを有する場合であり、そのことは、部分的な指の測定値をもたらし得る。
【００６９】
[0084]対照的に、強制されていない提示方式の下では、ユーザは、手のひら部分も同様にタッチ画面に触れているかどうかを気にする必要なしに手の全長がタッチ画面内にあるようにするために、タッチ画面の任意の部分上に手を置くことができるように解析されるべき体の部位をより自然に位置決めし得る。これは、手全体の測定を可能にし、そのことは、より一貫した測定値を概してもたらし得る。さらに、本明細書において説明されるように、強制されていない提示方式の使用は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の様々な態様の複数の指への拡張性を提供する。
【００７０】
[0085]提示およびデータキャプチャ部分６１０中に生静電容量フレームの組が一旦獲得された時点で、手に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス６００の前処理部分６２０は、あらゆるノイズまたは他の望ましくないデータをフレームから除去する。前処理に関する開示される手法の一態様において、静電容量センサシステム１３００内の静電容量センサ配列１３１０の動作に固有のノイズを除去するために正規化動作６２２が実行され得る。このノイズは、静電容量センサ配列１３１０のベースラインノイズレベルとしてすべてのキャプチャされたフレームに影響を与えるため除去されるべきである。正規化プロセスは、ベースラインノイズレベルが確立され得るようにするために、静電容量センサ配列１３１０上に何の物体も置かれていない短い期間の間に静電容量センサ配列１３１０からキャプチャされた生静電容量フレーム内のデータを平均化することを含み得る。次に、このベースラインノイズレベルは、すべての後続する生静電容量フレームから減じられ得る。
【００７１】
[0086]前処理に関する開示される手法の別の態様において、前処理部分６２０におけるマスキング動作６２４は、解析において対象とならないと思われる静電容量測定値をフィルタリングによって除去するためにバイナリマスクを作成することと、各フレームに適用され得る拡張されたマスクを作成するために画像拡張を使用して物体の輪郭を識別することと、を含み得る。例えば、バイナリマスクは、触れられた／触れられてないセンサを分離するための適切なしきい値を使用することによって各フレームに関して作成され得る。次に、周囲のノイズをフィルタリングによって除去するために拡張されたマスクが各フレームに適用される前にマスキングされるべき物体の輪郭を獲得することによってキャプチャされた体の部位の静電容量画像の縁をエンハンスするために画像拡張が使用され得る。本明細書に含められた前処理部分６２０の後の様々な動作の説明は、生静電容量フレームの組内の特定のフレームからの１つまたは複数の静電容量データポイント、測定値、またはレベルに関連する静電容量情報の処理に言及し得るが、具体的に言及されていないかぎり、この静電容量情報は、好ましくは、前処理部分６２０が任意のノイズを除去およびフィルタリングした後に残っている静電容量データポイント、測定値、またはレベルのみを含むことが注記されるべきである。従って、例えば、フレームの特定のエリアが、静電容量プロフィールを作成するために開示される手法の様々な態様によりフレームの解析に含められるような十分に高いレベルを有する静電容量測定値を有するにもかかわらず、これらの静電容量測定値は、触れられてない静電容量検知素子に関連するがノイズによって引き起こされるため不適切である。従って、これらの静電容量測定値は、手の解析にとって適切でないため、特定のエリアが拡張されたマスク内の静電容量測定値の一部でない場合は依然として除外されるべきである。
【００７２】
[0087]図６を参照することを継続し、手長さプロフィール決定動作６３２と手幅プロフィール決定動作６３４とを含む、手に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス６００の分割部分６３０は、静電容量プロフィールを作成するために使用され得る。手長さプロフィール決定動作６３２中に、前述されるように、手が手のひら部分と出会う手の特徴であるＰＤＣの位置が、手長さプロフィールにおいて識別される。本明細書においてのちに説明されるように、ＰＤＣの識別は、特徴抽出のために静電容量プロフィールの処理を容易にするために静電容量プロフィールにおける手のひら部分に関連する任意のデータが無視されるのを可能にし、指に関連するデータのみを静電容量プロフィールに残す。分割部分６３０における様々な動作の説明および理解を容易にするために、静電容量プロフィールチャート７１０において作図された手長さプロフィール７２０と静電容量ヒートマップ画像７５０との比較７００を含む図７への言及が行われる。言及はまた、静電容量プロフィールチャート８１０において作図された手幅プロフィール８２０と静電容量ヒートマップ画像８５０との比較８００を含む図８に対して行われる。
【００７３】
[0088]分割に関する開示される手法の一態様において、手長さプロフィール決定動作６３２は、前処理部分６２０におけるマスキング動作６２４中に上述されるように作成された拡張されたマスクのようなマスクを使用して手の先の位置を突き止め得る。手長さプロフィール決定動作６３２によって手静電容量プロフィール７２０上で識別され得る手長さプロフィールの一例は、点線７２２によって示される。
【００７４】
[0089]開示される手法の様々な態様により、手の先端の位置が一旦突き止められた時点で生静電容量フレームの組をフィルタリングおよび処理するために生静電容量フレームフィルタリングが使用され得る。開示される手法の一態様において、本明細書においては時間フィルタリングされた静電容量フレームと呼ばれる単一の時間フィルタリングされた静電容量フレームを生成するために生静電容量フレームの組内の全フレームにわたるタッチセンサデータを平均化することによって生静電容量フレームに時間フィルタが適用され得る。このように、時間フィルタリングされた静電容量フレーム内の各静電容量データポイントは、生静電容量フレームの組内の生静電容量フレーム内の対応する静電容量データポイントからのすべての静電容量測定値の平均に基づいて作成される。従って、静電容量センサシステム１３００が１２０フレーム／秒で動作する上例を継続し、各静電容量データポイントの平均は、手の提示が正確に３秒間続いた（従って、３６０の生静電容量フレームがキャプチャされた）場合は３６０の静電容量データポイント、または、手の提示が正確に４秒間続いた（従って、４８０の生静電容量フレームがキャプチャされた）場合は４８０の静電容量データポイント、のいずれかから決定され得、ここで、特定の生静電容量フレーム内の各静電容量データポイントは、静電容量センサ配列１３１０内の各々の静電容量検知素子によってキャプチャされた。上例では、データキャプチャの期間は提示の期間と正確に一致すると仮定されるが、データキャプチャの期間は提示の期間と一致しない得ることが注記されるべきである。さらに、開示される手法の他の態様において、各静電容量データポイントが平均化される生静電容量フレームの数は変化し得、および、実際にキャプチャされた生静電容量フレームの数にかかわらず、処理および組み合わされるべき生静電容量フレームの数に下限および／または上限が設定され得ることは、開示される手法の期待される実装の範囲内である。
【００７５】
[0090]上述される時間フィルタに加えて、開示される手法の別の態様において、手長さプロフィール７２０を作成するために時間フィルタリングされた静電容量フレームの各ロー（ｒｏｗ）に沿ったすべてのタッチセンサデータを加算することによって、時間フィルタリングされた静電容量フレームにローフィルタ（ｒｏｗ  ｆｉｌｔｅｒ）が適用され得る。前記のように、各静電容量ヒートマップ画像は、各々のフレーム内に格納された様々なレベルのキャパシタンス測定値の分布のビジュアル表現である。図７において、静電容量ヒートマップ画像７５０は、時間フィルタを使用して生成された時間フィルタリングされた静電容量フレーム内における手に関する様々なレベルのキャパシタンス測定値の分布のビジュアル表現である。開示される手法の一態様において、手静電容量プロフィール７２０は、時間フィルタリングされた静電容量フレームの各ローに格納された正規化されたセンサ出力データの加算から生成され得、ここで、静電容量ヒートマップ画像７５０によって表された場合の、時間フィルタリングされた静電容量フレームのすべてのローからのキャパシタンスデータが加算され、静電容量プロフィールチャート７１０において指静電容量プロフィール７２０として作図される。図７における静電容量ヒートマップ画像７５０の方位は、タッチ画面表示高さを表す軸が図７の底部に対して水平に変位されるように回転されていることが注記されるべきである。従って、時間フィルタリングされた静電容量フレームの各「ロー」内のキャパシタンス値の加算への任意の言及は、実際には、図７において静電容量ヒートマップ画像７５０によって示される垂直方位におけるキャパシタンス値の加算への言及である。
【００７６】
[0091]ＰＤＣ識別動作は、ローフィルタ動作が一旦完了された時点で手長さプロフィール７２０内のＰＤＣを識別するために使用され得る。開示される手法の一態様において、約８．５ｃｍである、少なくとも人間の人差し指の最長の以前に記録された測定値である所定の長さを有する手長さプロフィール７２０の一部分が解析される。この所定の長さは、ＰＤＣ探索範囲７５２と呼ばれて図７において示され、既知である静電容量検知素子の幾何学が、フレーム内のデータのどれだけの数のローが解析されるべきであるかを決定するために使用され得る。例えば、静電容量検知素子間のピッチが０．２４ｃｍである場合は、長さが３６個のセンサに対応する時間フィルタリングされた静電容量フレーム内のデータの３６のローが解析され、ここで、
３６個のセンサ×０．２４ｃｍ／１個のセンサ＝８．６４ｃｍ    （２）
が、８．５ｃｍの最小の要求される長さを満たすために解析され得る。手のひら部分の境界の位置が予想される手静電容量プロフィール７２０の底部部分内のＰＤＣを識別するために谷（ｖａｌｌｅｙ）検出器をＰＤＣ探索範囲７５２にわたって動作させ得る。手静電容量プロフィール７２０を再度参照し、手に関するＰＤＣが点線７２４によって示される。
【００７７】
[0092]ＰＤＣの位置が手長さプロフィール決定動作６３２によって一旦識別されて手のひら部分が取り除かれた時点で、手幅プロフィール決定動作６３４は、手の幅を決定しおよび各指に関連する手幅プロフィール８２０における部分を識別するために動作し得る。静電容量センサシステム１３００内の静電容量センサ配列１３１０によってキャプチャされたキャパシタンス値を含む静電容量データは、静電容量ヒートマップ８５０によって表され、手の幅、個々の指の幅、および各指先の相対強度を表す１次元の水平な手幅プロフィールを作成するためにカラム（ｃｏｌｕｍｎ）に沿って加算される。従って、手の幅８５２が決定され得、次に、人差し指部分８１２、中指部分８１４、薬指部分８１６、および小指部分８１８のような各指に関連する部分が識別され得る。換言すると、手幅プロフィール８２０は、各指に関連する静電容量ヒートマップ内の部分の位置を突き止めるために細分され得る。
【００７８】
[0093]手に関するバイオメトリックをベースしたセキュリティプロセス６００の特徴抽出部分６４０は、人差し指部分８１２、中指部分８１４、薬指部分８１６、および小指部分８１８のような手幅プロフィール８２０静電容量プロフィールの各部分を、指先の位置からＰＤＣまでのｚスコアに変換するために使用され得る。開示される手法の一態様において複数の指静電容量プロフィール９１０を複数の静電容量ヒートマップ９５０と比較する図９を参照し、ｚスコア値は、各ロー内の触れられたセンサの数、例えば長さ、幅、面積、等のような体の部位（例えば、手）の幾何、ユーザの提示の圧力、各々の触れられたセンサのキャパシタンスレベル、および、皮膚の水分に起因する場合と起因しない場合がある皮膚全体にわたる伝導性の変化のような要因に依存する。開示される手法の一態様において、複数の指静電容量プロフィール９１０は、各指のみを考慮するために分割された手幅プロフィール８２０を有することから決定される。
【００７９】
[0094]例えば、図９において示されるように、人差し指静電容量プロフィール９１２、中指静電容量プロフィール９１４、薬指静電容量プロフィール９１６、および小指静電容量プロフィール９１８は、各々、指先の位置からＰＤＣまでのｚスコアに変換され得る。指先の位置からＰＤＣまでのｚスコアに各々変換され得る人差し指静電容量ヒートマップ９１２、中指静電容量ヒートマップ９１４、薬指静電容量ヒートマップ９１６、および小指静電容量ヒートマップ９１８よってビジュアルで表される、各指に関する静電容量フレームの触れられたローに沿って加算することによって、各指に関する１次元の垂直プロフィールが作成され得る。
【００８０】
[0095]個々の指に関連するローおよびカラムのみを加算することによって、ユーザの指の寸法および静電容量シグネチャを表す長さプロフィールが生成される。指のこの１次元の表現は、静電容量タッチ画面によって測定された指の分節（ｓｅｇｍｅｎｔ）の長さおよび幅の累積である。幾つかのユーザの指の１次元の静電容量プロフィールは、２つの非常に異なる関節を提供し、他方、多くのその他は提供しない。１次元静電容量プロフィールを使用することによって、（グラフ内のｘ軸上において示されるように）各分節内の触れられた静電容量センサの数を使用することによって、指の分節の長さの単純な測定に加えて、（ヒートマップ内においておよびグラフのｙ軸において示されるように）手全体にわたって分布されたキャパシタンスの相対レベルのようなデータ内のすべての指の非類似性が決定され得る。従って、ユーザは、指の第１関節の単純な長さと幅の数に基づいてだけで、おそらくより強力に、プロフィールにおける各ポイントの独自のキャパシタンスレベルに基づいて区別される。
【００８１】
[0096]認証動作中の第２の部分において、静電容量プロフィールの各ポイントは、検証データが所定のしきい値においてバイオメトリックテンプレートに格納された静電容量プロフィールに一致するかどうかを評価するために、ユークリッド距離、ハミング距離、等のような一致動作によって使用され得る。バイオメトリックテンプレートが一致する場合は、ユーザは認証され、一致が存在しない場合は、認証は拒否される。
【００８２】
[0097]開示される手法の一態様において、本明細書で説明されるように、登録プロセス中に、ユーザを認証するために作成される登録テンプレートが、幾つかの静電容量プロフィールから生成され得る。例えば、本明細書において使用される登録テンプレートを作成するために平均化され得る例示的な数の静電容量プロフィールは、３つの静電容量プロフィールである。しかしながら、任意の数の静電容量プロフィールが組み合わされ得、それらの各々は、上述されるように、提示およびデータキャプチャ部分６１０と、前処理部分６２０と、分割部分６３０と、特徴抽出部分６４０と、を含む手に関するバイオメトリックをベースしたセキュリティプロセス６００の第１の部分である静電容量プロフィール作成セッション６０２の動作を通じて作成される。従って、登録静電容量プロフィールと呼ばれる、１つまたは複数の静電容量プロフィールが、ユーザの手に関するバイオメトリックテンプレートを構築するために使用され得る。
【００８３】
[0098]さらに、認証プロセス中に、１つまたは複数の静電容量プロフィールはまた、登録プロセス中にバイオメトリックテンプレートを生成するために使用される登録静電容量プロフィールをキャプチャするために以前に使用された静電容量プロフィール作成セッション６０２を利用してキャプチャされ得る。本明細書においてさらに説明されるように、手に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス６００の第２の部分における検証セッション６０４中に、開示される手法の様々な他の態様により一致動作部分６５０を利用してユーザの認証を実行するために認証静電容量プロフィールがバイオメトリックテンプレートと比較され得る。換言すると、バイオメトリックテンプレートを構築するための登録静電容量プロフィールの組を作成するために使用された手に関するバイオメトリックをベースしたセキュリティプロセス１００の第１の部分はまた、認証静電容量プロフィールと呼ばれる静電容量プロフィールを作成するために使用され得る。本明細書において説明されるように、認証静電容量プロフィールは、手に関するバイオメトリックをベースしたセキュリティプロセス６００の一致動作部分６５０での一致動作６５２を使用してバイオメトリックテンプレートと比較され得る。
【００８４】
[0099]開示される手法の様々な態様により、一致動作６５２に基づく認証動作中に、検証データが所定のしきい値においてバイオメトリックテンプレートと一致するかどうかを評価するために、認証静電容量プロフィールの各ポイントが、ユークリッド距離、ハミング距離、等のような標準的な一致動作アルゴリズムを使用してバイオメトリックテンプレート内の各々のポイントと比較され得る。従って、本明細書において使用される場合、用語「一致された」または「一致する」は、バイオメトリックテンプレートと同一である必要がない静電容量測定値分布を有する認証静電容量プロフィールを意味し得る。認証静電容量プロフィールがバイオメトリックテンプレートと一致する場合は、ユーザは
認証され、一致が存在しない場合は、認証が拒否される。
【００８５】
[00100]本明細書において論じられるように、手幅プロフィールおよび指長さプロフィールは、デバイスに格納され得、および、それらは、ユーザの手の静電容量シグネチャとして共に使用され得る。
【００８６】
[00101]手、および指のような、本明細書において提供された例に加えて、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の様々な態様は、他の体の部位および認証方式に対して適用され得る。例えば、認証は、ユーザがスタイラスを使用して表示デバイス内に組み込まれた静電容量検知システムとインタフェースしている間にタッチ画面を実装するために静電容量検知システムを使用してキャプチャされた静電容量プロフィールに基づいて実行され得る。図１０は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の他の様々な態様により構成されたバイオメトリック認証システム内の手のひらプロフィールに基づいてバイオメトリック認証を説明するために使用され得るユーザ１、ユーザ２のそれぞれに関する静電容量ヒートマップの２つの組および関連する静電容量手のひらプロフィール１０１０、１０５０の比較１０００を示す。比較１０００を参照し、ユーザ２に関する静電容量ヒートマップ１０５２と比較した場合のユーザ１に関する静電容量プロフィールチャート１０１２、および、ユーザ２に関する静電容量プロフィールチャート１０５４と比較した場合のユーザ１に関する静電容量プロフィールチャート１０１４は、収集された静電容量プロフィールと静電容量ヒートマップとの間の差を明確に示すことがわかる。ユーザ１に関する静電容量プロフィール作図１０１６およびユーザ２に関する静電容量プロフィール作図１０５６を参照し、これらの静電容量長さプロフィールグラフでは各ユーザの握りの独自性が明確である。静電容量プロフィール幅グラフはまた、ユーザを認証または識別するためにタッチセンサカラムを介して作成されて長さグラフと組み合わせられ得る。ユーザが書いている間の連続的な認証もこの同じ方法を使用して可能である。
【００８７】
[00102]バイオメトリック認証のために使用され得る体の部位の別の例として、図１１は、開示される手法の別の態様における静電容量ヒートマップ１１５０および関連する静電容量手のひらプロフィール１１１０を示し、ここで、タッチ画面デバイス上の耳紋（ｅａｒｐｒｉｎｔ）が対応する静電容量長さプロフィール１１１２とともに示される。幅プロフィールも作成されることができる。耳紋は、認証のために上において概説されるフローを使用することができる別のバイオメトリック方式である。
【００８８】
[00103]静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の他の態様において、本明細書において説明されるバイオメトリック認証手法は、指紋、顔に関するバイオメトリクス、声に関するバイオメトリクス、虹彩走査、または他の方法のような他の実行可能なバイオメトリック方法と並行して使用され得る。従って、より正確なおよびより高度なセキュリティシステムのための多方式結合アルゴリズムを介して任意の数のバイオメトリック方式がまとめて結合され得る。さらに、本明細書において説明されるバイオメトリック認証手法は、ユーザを認証するおよび低電力状態のようにロックされてスリープ状態にされ得るデバイスをウェイクアップさせる、の両方のために有利に使用され得る。
【００８９】
[00104]認証に関する既存のマルチタッチ手法は、典型的には、タッチコントローラのマルチタッチ出力を要求する。開示される手法の様々な態様が、タッチコントローラ内に組み込まれるかまたは未処理のタッチ画面データを使用し得、多大に向上された性能をもたらす。
【００９０】
[00105]開示される手法の様々な態様により、バイオメトリックテンプレートは体の部位の特定の部分に限定されず、体の部位の他の部分を含み得る（例えば、手に関する登録プロセスは、手に関するバイオメトリックテンプレートの諸部分が各指に関する静電容量プロフィールを含み得るようにするためにすべての指に関する静電容量プロフィールのキャプチャを含み得る）ため、本明細書において説明される概念は、様々な方法で拡大され得る。手形の手のひら部分も使用され得、それは、バイオメトリックテンプレートが手の１本または複数本の指および手のひらの組み合わせを含み得ることを意味する。開示される手法は、認証目的のために使用される生物体の特定の部位の任意の利用可能な部分を使用して認証することができることさえも企図する。例えば、生物学的認証プロセス中にキャプチャされた静電容量ヒートマップ内で識別された指の一部分さえも、バイオメトリックテンプレートに一致され得る。
【００９１】
[00106]図１２は、静電容量センサ配列１２１０として示される静電容量タッチセンサ配列が、静電容量センサ配列１２１０内の各静電容量検知素子のキャパシタンスを測定しおよび伝導性物体のタッチまたは存在を示すキャパシタンスの変化を探すことによってどのように動作するかを示す。静電容量センサ配列１２１０は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様により構成されたバイオメトリックセキュリティシステムとともに使用され得る様々な静電容量タッチセンサ配列の動作を説明するために使用され得る。静電容量タッチセンサ配列１２１０の隣に置かれた、各々のＹ軸およびＸ軸１２２０、１２３０における検出されたセンサ信号１２２２、１２３２の作図１２００は、指１２５０として示される、例えば指、手、または他の物体のような伝導性物体が静電容量センサ素子１２５０のグループのような静電容量検知素子と接触するかまたは非常に近くに接近したときに、キャパシタンスが変化し、それにより伝導性物体が検出されることを示す。本明細書においてさらに説明されるように、静電容量センサ素子１２５０のグループのキャパシタンスの変化を測定して測定されたキャパシタンスをデジタル値に変換するために電気回路が構成され得る。
【００９２】
[00107]図１３は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様により生静電容量フレームをキャプチするように構成された静電容量センサ配列１３１０を含み得る静電容量センサシステム１３００を示す。開示される手法の一態様において、静電容量センサ配列１３１０は、複数の静電容量センサ素子を含み得、ここで、キャパシタンス検知回路１３１２は、静電容量センサ配列１３１０における代表的な静電容量センサ素子として示される。一対の静電容量検知素子接続バス１３２２、１３２４は、各コンデンサ検知素子によって測定されたキャパシタンス値のデジタル表現を提供するための、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１３３０のような処理回路への静電容量センサ配列１３１０の各静電容量検知素子の結合を容易にする。開示される手法の一態様において、Ａ／Ｄ変換器モジュール１３３０は、１２０フレーム／秒のサンプルレートで１４ビットの分解能を有する複数の静電容量検知素子によって測定されたキャパシタンス値の直接的な報告を可能にする。換言すると、生静電容量フレームは、１秒の１２０分の１という短い時間でキャプチャされ得、静電容量検知素子の各々によって測定されたキャパシタンスの１６，３８４のレベルは、各キャパシタンスレベルを量子化するために１４ビットが使用されているため区別可能である。本明細書において説明されるように、キャプチャの高レートは、センサシステム１３００が提示された体の部位の複数のサンプルをキャプチャするのを可能にし、および、ベースラインノイズフィルタリングを容易にする。
【００９３】
[00108]好ましくは、生静電容量フレーム、および究極的には静電容量プロフィール、は、Ａ／Ｄ変換器モジュール１３３０によって受け取られた「生の」データがデジタル表現に変換され、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様により構成されたバイオメトリック認証システム内の処理システムに送られた後に、上において提供された様々な例に関連して説明されるように生成され得る。前述されるように、バイオメトリック認証システム内の検出および処理回路の複数の静電容量検知素子によって測定されたキャパシタンスレベルへの直接的なアクセスを提供することは、タッチ画面コントローラによって既に処理されており従って本明細書において注記される様々な利益を提供することができないデータを使用する手法によって引き起こされる機能および効率の低下を回避する。
【００９４】
[00109]本明細書において含まれるセンサシステム１３００の説明は、センサシステム１３００がタッチ画面内に組み込まれていることに基づいているが、センサシステム１３００は、タッチパッドと、トラックパッドと、同様の物とを含むがそれらに限定されない様々なユーザインタフェースを実装する際に使用され得ることが理解されるべきである。これらのユーザインタフェースは、コンピュータサーバと、デスクトップコンピュータと、ラップトップと、タブレットコンピューティングデバイスと、モバイルデバイスと、音楽デバイスと、ビデオデバイスと、携帯電話と、スマートフォンとを含むがそれらに限定されない様々なデバイス内に組み込まれ得る。さらに、静電容量センサ配列１３１０は、正方形、長方形、円、または輪を含むがそれらに限定されない様々な幾何形状で構成され得ることが注記されるべきである。さらに、静電容量センサ配列１３１０は、２つの次元に限定されない形状として配置され得る。例えば、静電容量センサ配列１３１０は、球体と、円筒と、他の正規のまたは不定の形状を含む他の３次元（３Ｄ）形状とを含むがそれらに限定されない３次元形状で配置され得る。
【００９５】
[00110]図１４は、静電容量センサ配列１３１０のキャパシタンス検知回路１３１２の一部として使用され得る例示的なキャパシタンス検知構造１４００を示す。静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の一態様において、キャパシタンス検知構造１４００は、体の部位の表面がキャパシタンス検知構造１４００に近づけられるかまたは接触されたときにキャパシタンス素子が形成されるのを可能にするように構成され得る。例えば、キャパシタンス素子は、コンデンサ構造の第１のプレートとして働く体の部位の表面によって作成されたコンデンサ構造およびコンデンサ構造の第２のプレートとしてのキャパシタンス検知構造１４００内の電極であり得る。体の部位の表面および電極は、電極を被覆する任意の材料を含む距離および体の部位の表面が電極を被覆する材料と直接接触していない場合は体の部位の表面と電極を被覆する材料との間のスペースだけ分離され得る。距離は、キャパシタンス素子内で作成されたキャパシタンスのレベルを決定する。
【００９６】
[00111]図１４において示されるように、キャパシタンス検知構造１４００は、レベル間絶縁体１４０８上に形成される複数のセンサ電極１４０６を含み得る。複数のセンサ電極１４０６の各々は、レベル間絶縁体１４０８内に形成された貫通孔内のプラグ１４１０によってセンサ電極相互接続１４１２に接続され得る。センサ電極相互接続１４１２は、半導体基板１４０２上の下部絶縁膜１４０４上に形成される。パッシベーション膜（ｐａａｓｉｖａｔｉｏｎ  ｆｉｌｍ）１４２２がレベル間絶縁体１４０８上に形成され、複数のセンサ電極１４０６を被覆する。
【００９７】
[00112]キャパシタンス検知回路１４００の動作中に、体の部位の皮膚表面のような体の部位の表面がパッシベーション膜１４２２に接触するかまたはキャパシタンス検知回路１４００に影響を与えるような十分に近くに存在するときには、体の部位の表面および複数のセンサ電極１４０６の各々の影響を受けるセンサ電極によってコンデンサ構造が形成され、ここで、体の部位の表面および各々の影響を受けるセンサ電極は、各々のコンデンサ構造の第１のプレートおよび第２のプレートをそれぞれ形成する。このコンデンサ構造の第１のプレートおよび第２のプレートは、パッシベーション膜１４２２の最小の厚さである距離に基づいてキャパシタンスレベルを生成するためにその距離だけ離れて配置される。体の部位の表面とセンサ電極１４０６との間で生成されるキャパシタンスは、センサ電極相互接続１４１２を通じて検出され得る。
【００９８】
[00113]実際には、キャパシタンス検知回路１４００に関する検知は、１つのプレートとしての皮膚の表面と別のプレートとしてのセンサ電極との間の距離差の基礎として達成され、それによって、これらの２つのプレートに基づいてキャパシタンスレベルを検出する。キャパシタンス検知回路１４００の別の可能な構成において、第２のセンサ電極（示されていない）がキャパシタンス検知回路１４００のセンサ電極１４０６の近くに含められ得、基準プレートとして働くこの第２のセンサ電極からの差が実際の検知のために使用され得る。
【００９９】
[00114]静電容量プロフィールを使用するバイオメトリック認証に関する開示される手法の様々な態様により、キャパシタンス検知構造１４００に類似する複数のキャパシタンス検知構造が、センサ電極１４０６の各々のキャパシタンスレベルを検出するためのキャパシタンス検出回路とキャパシタンス検出回路からの出力を受け取って処理するためのＡ／Ｄ変換器モジュール１３３０のような処理回路とも含み得る集積回路（ＩＣ）チップ上に取り付けられ得る。ＩＣチップはまた、本明細書においてさらに説明されるように、開示される手法の動作のために必要な任意のデータを格納する格納回路と、格納回路に格納された生の静電容量プロフィールを認証テンプレートと比較するための比較回路と、を含み得る。
【０１００】
[00115]長さおよび幅のような手の該当する特徴が、４．５ｍｍという遠い間隔で配置されたタッチセンサによって抽出され得るが、静電容量センサ配列１３１０内の静電容量センサ素子のより高い密度の配置は、概して、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様を利用してより多くの特徴が抽出されることをもたらし得る。換言すると、静電容量センサ配列１３１０におけるキャパシタンス検知回路１３１２の各々の間のより小さい距離は、概して、より高い精細度およびより低い可変度を有する生静電容量フレームのキャプチャを可能にし得、それは、究極的には、より多くの情報を有する静電容量プロフィールおよび登録テンプレートをもたらしおよびよりロバストでより大きな実行システムをもたらし得る。キャパシタンス検知回路１３１２のような例示的な回路を使用することで、タッチセンサの中心間には約０．８５ｍｍ以下の分離が存在し、約３０ＤＰＩを提供することが好ましい。概して、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様により、静電容量センサ配列１３１０は、好ましくは、向上された生理学上の特徴の抽出を可能にするために可能な限り高いキャパシタンス検知回路１３１２の密度を含む。
【０１０１】
[00116]ほとんどの現在の消費者製品内のタッチ画面は、ピクセル当たり約５ミリメートル（ｍｍ／ピクセル）のタッチ分解能を有し、業界はより密度が高いタッチ分解能に向かう傾向がある。例えば、２．４ｍｍ／ピクセル乃至１ｍｍ以下／ピクセルのより密度が高いタッチ分解能を有するタッチ画面の開発および配備が予想される。より高い密度のタッチ分解能は、キャプチャされるべき生の静電容量プロフィールのばらつきのより微細な分解能を考慮し、それは、生物体を認証するために使用される静電容量特性をより正確に反映する生の静電容量プロフィールが作成され得ることを意味する。認証テンプレートの作成のための生の静電容量プロフィールをキャプチャするために使用されるタッチ分解能は、認証テンプレートとの比較のための生の静電容量プロフィールをキャプチするために使用されるタッチ分解能と等しくないことができることが注記されるべきである。
【０１０２】
[00117]図１５は、静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティに関する開示される手法の様々な態様を利用し得る処理システム１５１０を使用する装置１５００に関するハードウェア実装の例を示す概念図である。従って、本開示の様々な態様により、モバイルデバイスを含む任意のデバイスを実装するために使用され得る装置１５００内の素子、素子のいずれかの部分、または素子の組み合わせは、本明細書において説明される静電容量プロフィールを使用するバイオメトリックをベースにしたセキュリティを利用し得る。
【０１０３】
[00118]例えば、処理システム１５１０は、プロセッサ１５１４として示される１つまたは複数のプロセッサを含む。プロセッサ１５１４の例は、マイクロプロセッサと、マイクロコントローラと、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）と、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）と、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）と、ステートマシンと、ゲーテッド論理（ｇａｔｅｄ  ｌｏｇｉｃ）と、ディスクリートハードウェア回路と、この開示全体を通じて説明される様々な機能を実行するように構成された他の適切なハードウェアと、を含む。プロセッサ１５１４は、装置１５００に関するプロセッサ機能を提供するために使用され得る。例えば、装置１５００がタブレットまたは携帯電話のようなモバイルデバイスである場合、プロセッサ１５１４は、タブレットまたはモバイルデバイスのオペレーティングシステムおよび様々なアプリケーションのような、装置１５００を動作させるために必要なコードおよびアルゴリズムを実行するために使用され得る。さらに、プロセッサ１５１４は、例えば、図１の指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００、図３のバイオメトリック登録プロセス３００、図４のバイオメトリック検証プロセス４００、および図６の手に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス６００において説明される動作を実装するために使用され得る。
【０１０４】
[00119]処理システム１５１０は、概してバス１５１２によって表されるバスアーキテクチャを有するとして実装され得る。バス１５１２は、処理システム１５１０の特定の適用例および全体的な設計制約に依存して任意の数の相互接続バスおよびブリッジを含み得る。バス１５１２は、（概してプロセッサ１５１４によって表される）１つまたは複数のプロセッサと、メモリ１５１８と、（概してコンピュータ可読媒体１５１６によって表される）コンピュータ可読媒体と、を含む様々な回路を結集する。バス１５１２はまた、当業界においてよく知られており従ってこれ以上は説明されないタイミングソース、周辺機器、電圧調整器、および電力管理回路のような様々な他の回路を結集する。バスインタフェース１５２０は、バス１５１２とトランシーバ１５５０との間のインタフェースを提供する。トランシーバ１５５０は、送信媒体を通じて様々な他の装置と通信するための手段を提供する。装置の性質に依存して、ユーザインタフェース１５３０（例えば、キーパッド、ディスプレイ、スピーカ、マイク、ジョイスティック）も提供され得る。
【０１０５】
[00120]プロセッサ１５１４は、バス１５１２およびコンピュータ可読媒体１５１６またはメモリ１５１８上に格納され得るソフトウェアの実行を含む一般的処理を管理することを担う。ソフトウェアは、プロセッサ１５１４によって実行されると、任意の特定の装置に関して本明細書において説明される様々な機能を実行することを処理システム１５１０に行わせる。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはその他と呼ばれるかにかかわらず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、エキュセキュターブル（ｅｘｅｃｕｔａｂｌｅ）、実行スレッド、プロシージャ、関数、等を意味するために広義で解釈される。
【０１０６】
[00121]コンピュータ可読媒体１５１６またはメモリ１５１８はまた、ソフトウェアを実行するときにプロセッサ１５１４によって処理されるデータ、本明細書において含められる様々な動作によって生成された静電容量プロフィールおよびバイオメトリックテンプレート、および任意の他の適切なデータを格納するために使用され得る。コンピュータ可読媒体１５１６は、コンピュータ可読記憶媒体のような非一時的なコンピュータ可読媒体であり得る。非一時的なコンピュータ可読媒体は、例として、磁気記憶デバイス（例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップ）と、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）またはデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ））と、スマートカードと、フラッシュメモリデバイス（例えば、カード、スティック、またはキードライブ）と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）と、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）と、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）と、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ（登録商標））と、レジスタと、取り外し可能ディスクと、コンピュータによってアクセスされおよび読み取られ得るソフトウェアおよび／または命令を格納するための任意の他の適切な媒体と、を含む。コンピュータ可読媒体はまた、例として、キャリア波と、送信ラインと、コンピュータによってアクセスされおよび読み取られ得るソフトウェアおよび／または命令を送信するための任意の他の適切な媒体と、を含み得る。処理システム１５１０内に常駐するとして示されるが、コンピュータ可読媒体１５１６は、処理システム１５１０の外部に常駐し得るか、または、処理システム１５１０を含む複数のエンティティにわたって分散させ得る。コンピュータ可読媒体１５１６は、コンピュータプログラム製品内において具現化され得る。例として、コンピュータプログラム製品は、パッケージング材料内のコンピュータ可読媒体を含み得る。当業者は、特定の適用例および全体的システムに対して課せられた全体的な設計制約に依存してこの開示全体を通じて提示される説明される機能を実装するための最良の方法を認識するであろう。
【０１０７】
[00122]開示される手法の一態様において、処理システム１５１０は、静電容量検知配列１５０４とコントローラ１５０６とを含む静電容量センサシステム１５０２を含み得る。コントローラ１５０６は、静電容量検知配列１５０４によって検知された提示された体の部位の１つまたは複数の生静電容量フレームをキャプチャすることを含む、静電容量センサシステム１５０２の動作の様々な態様を制御するために使用され得る。静電容量検知配列１５０４は、図１３において静電容量センサ配列１３１０として説明される静電容量センサ配列のような静電容量センサ配列を使用して実装され得る。
【０１０８】
[00123]セキュリティモジュール１５２０は、静電容量検知配列１５０４を使用してキャプチャされおよびコントローラ１５０６によって提供された生静電容量フレームを受け取りおよび処理するために静電容量センサシステム１５０２に結合され得る。セキュリティモジュール１５２０はまた、図１の指に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス１００の静電容量プロフィール作成セッション１０２、または、図６の手に関するバイオメトリックをベースにしたセキュリティプロセス６００の静電容量プロフィール作成セッション６０２のいずれかにおいて説明される静電容量プロフィール作成プロセスのような静電容量プロフィール作成プロセスを実装する静電容量プロフィール生成器１５２２を介して１つまたは複数の静電容量プロフィールを生成し得る。セキュリティモジュール１５２０はまた、バイオメトリック登録プロセス３００において説明される登録プロセスのような登録プロセスを使用して作成される任意の数のバイオメトリックテンプレート１５２４を生成および格納し得る。さらに、セキュリティモジュール１５２０はまた、図４のバイオメトリック検証プロセス４００において説明される検証プロセスのような検証プロセスを使用して認証を実行するために登録プロセス中に以前に格納されたバイオメトリックテンプレートと静電容量プロフィールを比較し得る。比較に基づいて、セキュリティモジュール１５２０は、バス１５１２で認証信号を提供し得る。従って、開示される手法の様々な態様において、セキュリティモジュール１５２０は、セキュリティ固有の特徴を提供するために、プロセッサ１５１４に加えて、またはプロセッサ１５１４の代わりに、使用され得る。従って、プロセッサ１５１４に関して説明される特徴は、セキュリティモジュール１５２に対して等しく適用し得る。注記されるように、セキュリティモジュール１５２０および静電容量センサシステム１５０２が集積回路のような単一のデバイスにおいて統合された場合は勝手に変更されるリスクが軽減されてセキュリティが向上される。
【０１０９】
[00124]例えば、セキュリティモジュール１５２０は、静電容量センサシステム１５０２を介して体の部位に関する生静電容量フレームの組をキャプチャすること、ここにおいて、各生静電容量フレームは、体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布を含む、と、生静電容量フレームの組に基づいて静電容量プロフィールを作成することと、静電容量プロフィールにおける第１の値を登録された体の部位から作成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較すること、ここにおいて、第１の値および第２の値は、静電容量プロフィールに関して同様の位置に所在される、と、第１の値と第２の値との間の差に基づいて認証信号を生成することと、を含む静電容量センサシステム１５０２のような静電容量センサシステムに関するバイオメトリックセキュリティプロシージャを実装し得る。
【０１１０】
[00125]開示される手法の一態様において、生静電容量フレームの組に基づいて静電容量プロフィールを作成することは、結合された静電容量フレームを作成するために生静電容量フレームの組を結合することを含み得る。結合された静電容量フレームは、分布された（distributed）複数の平均化されたキャパシタンスレベルを含み得、それらの各々は、静電容量フレームの組内のすべての生静電容量フレームにわたる各々の位置に関するすべてのキャパシタンスレベルの平均であり得る。開示される手法の別の態様において、認証信号は、静電容量プロフィールとバイオメトリックテンプレートとの間で合理的な一致（reasonable match）が決定されたことを示し得る。開示される手法のさらに別の態様において、認証信号は、体の部位を登録された体の部位として識別する。
【０１１１】
[00126]コンデンサプロフィールおよびバイオメトリックテンプレートのそれぞれからの第１の値および第２の値は、各々、キャパシタンス検知配列１５０４のような静電容量センサ配列の一部分によってキャプチャされた静電容量センサ測定値から決定された静電容量値を含み得る。開示される手法の一態様において、静電容量値は、静電容量センサ測定値の和を含み得る。開示される手法の別の態様において、静電容量センサ配列の一部分からの静電容量センサ測定値は、静電容量センサ配列に対する垂直または水平方向のうちの１つに沿って取得された複数の静電容量センサ測定値を含み得る。
【０１１２】
[00127]上述されるように、バイオメトリックテンプレート１５２４は、１つまたは複数の静電容量プロフィールから生成され得、各静電容量プロフィールは、登録された体の部位と接触している静電容量センサシステム１５０２によってキャプチャされた１つまたは複数の生静電容量フレームから生成される。複数のキャパシタンスレベルの各キャパシタンスレベルは、静電容量センサシステム１５０４内の静電容量検知素子によって検知されたキャパシタンスレベルを含み得る。静電容量センサシステムは、特定の形状の静電容量検知素子の配置を含み得、各生静電容量フレームに含められた複数のキャパシタンスレベルは、特定の形状により配置され得る。
【０１１３】
[00128]開示される手法の様々な態様は、生静電容量フレームの組に基づいて静電容量プロフィールを作成するための手段のような幾つかの機能を実行するための手段を要求し得、分布された複数の平均化されたキャパシタンスレベルを含む結合された静電容量フレームを作成するために生静電容量フレームの組を結合するための手段を含み、それらのキャパシタンスレベルの各々は、静電容量フレームの組内のすべての生静電容量フレームにわたる各々の位置に関するすべてのキャパシタンスレベルの平均である。これらのおよび他の手段は、本明細書において開示されるモジュールのうちの１つまたは複数を使用して実装され得る。例えば、セキュリティモジュール１５２０は、結合された静電容量フレームを作成するために生静電容量フレームの組を結合するための手段および生の結合されたフレームの組に基づいて静電容量プロフィールを作成するための手段を実装するために使用され得る。しかしながら、手段はまた、プロセッサ１５１４、メモリ１５１８、およびコンピュータ可読媒体１５１６の様々な組み合わせを使用して実装され得ることが注記されるべきである。従って、本明細書において提供される説明で使用される様々なハードウェアは、限定する開示ではなく、単に、いずれの要素が使用され得るかの例であるとみなされるべきである。
【０１１４】
[00129]本明細書において開示される態様に関連して説明される様々な例示的な論理ブロック、モジュール、プロセッサ、手段、回路、およびアルゴリズムステップのいずれも、電子ハードウェア（例えば、ソースコーディングまたは何らかの他の技法を使用して設計され得る、デジタル実装、アナログ実装、またはそれらの２つの組み合わせ）、（本明細書においては、便宜上、「ソフトウェア」または「ソフトウェアモジュール」と呼ばれ得る）命令を組み込んだ様々な形態のプログラムまたは設計コード、または、両方の組み合わせとして実装され得ることを当業者はさらに認識するであろう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明示するために、様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップは、概してそれらの機能の点で上述された。そのような機能がハードウェアとしてまたはソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的システムに対して課せられた設計制約に依存する。当業者は、各適用例に関して様々な方法で説明される機能を実装し得るが、そのような実装決定は、本開示の適用範囲からの逸脱を生じさせるものであるとは解釈されるべきでない。
【０１１５】
[00130]本明細書において開示される態様に関連して説明される様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、集積回路（「ＩＣ」）、アクセス端末、またはアクセスポイント内に実装されるかまたはそれらによって実行され得る。ＩＣは、本明細書において説明される機能を実行するために設計された汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、電気的コンポーネント、光学的コンポーネント、機械的コンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせを備え得、および、ＩＣ内またはＩＣ外に常駐するかまたはその両方であるコードまたは命令を実行し得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであり得るが、代替においては、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又はステートマシンであり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、例えば、ＤＳＰと、１つのマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサとの組合せ、ＤＳＰコアと関連する１つ以上のマイクロプロセッサとの組合せ、または任意の他の構成、として実装され得る。
【０１１６】
[00131]任意の開示されるプロセスにおけるステップの任意の特定の順序または階層は、見本としての手法の例であることが理解される。設計上の選好に基づき、プロセスにおけるステップの特定の順序または階層は、本開示の適用範囲内にとどまりつつ再アレンジされ得ることが理解される。添付される方法請求項は、様々なステップの要素を見本の順序で提示するものであり、提示される特定の順序又は階層に限定されることは意味されない。
【０１１７】
[00132] 本明細書において開示される態様に関連して説明される方法又はアルゴリズムのステップは、直接ハードウェア内において、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール内において、またはそれらの２つの組み合わせ内において具現化され得る。（例えば、実行可能な命令と関連するデータとを含む）ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当業において知られる任意の他のあらゆる形態のコンピュータ可読媒体記憶媒体において常駐し得る。見本の記憶媒体は、例えば、（本明細書においては、便宜上、「プロセッサ」と呼ばれ得る）コンピュータ／プロセッサのような機械に結合され得、従って、プロセッサは、記憶媒体から情報（例えば、コード）を読み出すことおよび記憶媒体に情報を書き込むことができる。見本の記憶媒体は、プロセッサと一体化し得る。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に常駐し得る。ＡＳＩＣは、ユーザ機器内に常駐し得る。代替において、プロセッサ及び記憶媒体は、ユーザ機器内において個別コンポーネントとして常駐し得る。さらに、幾つかの態様において、任意の適切なコンピュータプログラム製品は、本開示の態様のうちの１つまたは複数に関連する（例えば、少なくとも１つのコンピュータによって実行可能な）コードを備えるコンピュータ可読媒体を備え得る。幾つかの態様において、コンピュータプログラム製品は、パッケージング材料を備え得る。
【０１１８】
[00133]前の説明は、任意の当業者が本明細書において説明される様々な態様を実行することを可能にするために提供される。これらの態様の様々な変更は、当業者にとって容易に明確になるであろう、および本明細書において定められる一般原理は、他の態様に対して適用され得る。以上のように、請求項は、本明細書において示される態様に限定されることは意図されず、請求項の言葉（ｌａｎｇｕａｇｅ）に一致する限りにおいて最も広範な適用範囲が認められるべきであり、ここにおいて、単数形の要素への言及は、その旨の特記がないかぎり「１つおよび１つのみ」を意味することは意図されず、むしろ「１つまたは複数」であることを意味することが意図される。別の特記がないかぎり、用語「幾つか」は、１つまたは複数を意味する。項目のリストのうちの「少なくとも１つ」を意味する句は、単一のメンバーを含むそれらの項目の任意の組み合わせを意味する。例として、「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａとｃ、ｂとｃ、およびａとｂとｃを網羅することが意図される。この開示全体を通じて説明され、当業者に知られているまたはのちに知られることになる様々な態様の要素のすべての構造上のおよび機能上の同等物は、引用によって本明細書に明示で組み入れられており、請求項によって包含されることが意図される。さらに、本明細書において開示されるいずれのものも、そのような開示が請求項において明示で記述されているかどうかにかかわらず、公衆を対象にすることは意図されない。いずれの請求項要素も、その要素が句“〜のための手段”を使用して明示されないかぎり、または、方法請求項の場合は句「〜のためのステップ」を使用して記述されていないかぎり、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２の第６段落の規定に基づいて解釈されるべきでない。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
バイオメトリックセキュリティ装置であって、
体の部位に関する生静電容量フレームの組をキャプチャするように構成された静電容量センサシステム、ここにおいて、各生静電容量フレームは、前記体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布を含む、と、
生静電容量フレームの前記組に基づいて静電容量プロフィールを作成するための手段と、
前記静電容量プロフィールにおける第１の値を登録された体の部位から生成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較し、ここにおいて、前記第１の値および前記第２の値は、前記静電容量プロフィールに関して同様の位置に所在され、および
前記第１の値と前記第２の値との間の差に基づいて認証信号を生成するように構成された処理システムと、を備える、バイオメトリックセキュリティ装置。
［Ｃ２］
生静電容量フレームの前記組に基づいて前記静電容量プロフィールを作成するための前記手段は、
分布された複数の平均化されたキャパシタンスレベルを備える結合された静電容量フレームを作成するために生静電容量フレームの前記組を結合するための手段を備え、それらの各々は、静電容量フレームの前記組内のすべての生静電容量フレームにわたる各々の位置に関するすべてのキャパシタンスレベルの平均である、
Ｃ１に記載のバイオメトリック認証装置。
［Ｃ３］
前記認証信号は、前記静電容量プロフィールと前記バイオメトリックテンプレートとの間で合理的な一致が決定されたことを示す、
Ｃ１に記載のバイオメトリック認証装置。
［Ｃ４］
前記認証信号は、前記体の部位を前記登録された体の部位として識別する、
Ｃ１に記載のバイオメトリック認証装置。
［Ｃ５］
前記第１の値および前記第２の値は、各々、静電容量センサ配列の一部分によってキャプチャされた静電容量センサ測定値から決定された静電容量値を備える、
Ｃ１に記載のバイオメトリック認証装置。
［Ｃ６］
前記静電容量値は、前記静電容量センサ測定値の和を備える、
Ｃ５に記載のバイオメトリック認証装置。
［Ｃ７］
前記静電容量センサ配列の前記一部分からの前記静電容量センサ測定値は、前記静電容量センサ配列に対する垂直または水平方向のうちの１つに沿って取得された複数の静電容量センサ測定値を備える、
Ｃ５に記載のバイオメトリック認証装置。
［Ｃ８］
前記バイオメトリックテンプレートは、１つまたは複数の静電容量プロフィールを備え、各静電容量プロフィールは、前記登録された体の部位と接触している前記静電容量センサシステムによってキャプチャされた１つまたは複数の生静電容量フレームから生成される、
Ｃ１に記載のバイオメトリック認証装置。
［Ｃ９］
前記複数のキャパシタンスレベルの各キャパシタンスレベルは、前記静電容量センサシステム内の静電容量検知素子によって検知されたキャパシタンスレベルを備える、
Ｃ１に記載のバイオメトリック認証装置。
［Ｃ１０］
前記静電容量センサシステムは、特定の形状での静電容量検知素子の配置を備え、各生静電容量フレーム内に含められた前記複数のキャパシタンスレベルは、前記特定の形状により配置される、
Ｃ１に記載のバイオメトリック認証装置。
［Ｃ１１］
静電容量センサシステムに関するバイオメトリックセキュリティ方法であって、
前記静電容量センサシステムを介して体の部位に関する生静電容量フレームの組をキャプチャすること、ここにおいて、各生静電容量フレームは、前記体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布を含む、と、
生静電容量フレームの前記組に基づいて静電容量プロフィールを作成することと、
前記静電容量プロフィールにおける第１の値を登録された体の部位から生成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較すること、ここにおいて、前記第１の値および前記第２の値は、前記静電容量プロフィールに関して同様の位置に所在される、と
前記第１の値と前記第２の値との間の差に基づいて認証信号を生成することと、を備える、静電容量センサシステムに関するバイオメトリックセキュリティ方法。
［Ｃ１２］
生静電容量フレームの前記組に基づいて前記静電容量プロフィールを前記作成することは、分布された複数の平均化されたキャパシタンスレベルを備える結合された静電容量フレームを作成するために生静電容量フレームの前記組を結合することを備え、それらの各々は、静電容量フレームの前記組内のすべての生静電容量フレームにわたる各々の位置に関するすべてのキャパシタンスレベルの平均である、
Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１３］
前記認証信号は、前記静電容量プロフィールと前記バイオメトリックテンプレートとの間で合理的な一致が決定されたことを示す、
Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１４］
前記認証信号は、前記体の部位を前記登録された体の部位として識別する、
Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１５］
前記第１の値および前記第２の値は、各々、静電容量センサ配列の一部分によってキャプチャされた静電容量センサ測定値から決定された静電容量値を備える、
Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１６］
前記静電容量値は、前記静電容量センサ測定値の和を備える、
Ｃ１５に記載の方法。
［Ｃ１７］
前記静電容量センサ配列の前記一部分からの前記静電容量センサ測定値は、前記静電容量センサ配列に対する垂直または水平方向のうちの１つに沿って取得された複数の静電容量センサ測定値を備える、
Ｃ１５に記載の方法。
［Ｃ１８］
前記バイオメトリックテンプレートは、１つまたは複数の静電容量プロフィールを備え、各静電容量プロフィールは、前記登録された体の部位と接触している前記静電容量センサシステムによってキャプチャされた１つまたは複数の生静電容量フレームから生成される、
Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１９］
前記複数のキャパシタンスレベルの各キャパシタンスレベルは、前記静電容量センサシステム内の静電容量検知素子によって検知されたキャパシタンスレベルを備える、
Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ２０］
前記静電容量センサシステムは、特定の形状での静電容量検知素子の配置を備え、各生静電容量フレーム内に含められた前記複数のキャパシタンスレベルは、前記特定の形状により配置される、
Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ２１］
バイオメトリックセキュリティ装置であって、
体の部位に関する生静電容量フレームの組をキャプチャするように構成された静電容量センサシステム、ここにおいて、各生静電容量フレームは、前記体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布を含む、と、
生静電容量フレームの前記組を受け取るために前記静電容量センサシステムに結合されたプロセッサと、を備え、前記プロセッサは、
生静電容量フレームの前記組に基づいて静電容量プロフィールを作成し、
前記静電容量プロフィールにおける第１の値を登録された体の部位から生成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較し、ここにおいて、前記第１の値および前記第２の値は、前記静電容量プロフィールに関して同様の位置に所在され、および
前記第１の値および前記第２の値との間の差に基づいて認証信号を生成するように構成される、バイオメトリックセキュリティ装置。
［Ｃ２２］
前記プロセッサは、
分布された複数の平均化されたキャパシタンスレベルを備える結合された静電容量フレームを作成するために生静電容量フレームの前記組を結合するようにさらに構成され、それらの各々は、静電容量フレームの前記組内のすべての生静電容量フレームにわたる各々の位置に関するすべてのキャパシタンスレベルの平均である、
Ｃ２１に記載の装置。
［Ｃ２３］
前記認証信号は、前記静電容量プロフィールと前記バイオメトリックテンプレートとの間で合理的な一致が決定されたことを示す、
Ｃ２１に記載の装置。
［Ｃ２４］
前記認証信号は、前記体の部位を前記登録された体の部位として識別する、
Ｃ２１に記載の装置。
［Ｃ２５］
前記第１の値および前記第２の値は、各々、静電容量センサ配列の一部分によってキャプチャされた静電容量センサ測定値から決定された静電容量値を備える、
Ｃ２１に記載の装置。
［Ｃ２６］
前記静電容量値は、前記静電容量センサ測定値の和を備える、
Ｃ２５に記載の装置。
［Ｃ２７］
前記静電容量センサ配列の前記一部分からの前記静電容量センサ測定値は、前記静電容量センサ配列に対する垂直または水平方向のうちの１つに沿って取得された複数の静電容量センサ測定値を備える、
Ｃ２５に記載の装置。
［Ｃ２８］
前記バイオメトリックテンプレートは、１つまたは複数の静電容量プロフィールを備え、各静電容量プロフィールは、前記登録された体の部位と接触している前記静電容量センサシステムによってキャプチャされた１つまたは複数の生静電容量フレームから生成される、
Ｃ２１に記載の装置。
［Ｃ２９］
前記複数のキャパシタンスレベルの各キャパシタンスレベルは、前記静電容量センサシステム内の静電容量検知素子によって検知されたキャパシタンスレベルを備える、
Ｃ２１に記載の装置。
［Ｃ３０］
前記静電容量センサシステムは、特定の形状での静電容量検知素子の配置を備え、各生静電容量フレーム内に含められた前記複数のキャパシタンスレベルは、前記特定の形状により配置される、
Ｃ２１に記載の装置。
［Ｃ３１］
コンピュータプログラム製品であって、
静電容量センサシステムを介して体の部位に関する生静電容量フレームの組をキャプチャし、ここにおいて、各生静電容量フレームは、前記体の部位から測定された複数のキャパシタンスレベルの分布を含み、
生静電容量フレームの前記組に基づいて静電容量プロフィールを作成し、
前記静電容量プロフィールにおける第１の値を登録された体の部位から生成されたバイオメトリックテンプレート内の第２の値と比較し、ここにおいて、前記第１の値および前記第２の値は、前記静電容量プロフィールに関して同様の位置に所在され、および
前記第１の値と前記第２の値との間の差に基づいて認証信号を生成するためにバイオメトリックセキュリティシステムによって実行可能な命令を備える非一時的なコンピュータ可読媒体を備える、コンピュータプログラム製品。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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