(57)【要約】  本発明は一般的には、指紋認証システムを使用して候補指紋を認証するための方法、および具体的には、パーソナライズされた指紋センサセッティングを、指紋認証システムによって備えられる指紋センサに対して使用することの可能性に関する。発明はさらには、対応する電子デバイス、およびコンピュータプログラム製品に関する。発明に関する利点は、良好品質指紋画像を取得するための、最小限に抑えられた処理時間を含み、かくしてユーザ利便性を増大する。発明はさらには、対応する指紋検知システムに関する。【選択図】図４
2017527915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋センサと、メモリと、前記指紋センサに接続される処理回路網とを備える指紋認証システムにより、指の登録された指紋と比べて候補指紋を認証する方法であって、
−  前記処理回路網により、前記指に対する認証要求を受信するステップ（Ｓ１）と、
−  前記処理回路網により、前記メモリから、前記指に対する前記認証要求に基づいて、前記指の前記登録された指紋の記憶された登録表現に関連付けられる指紋センサセッティングを検索するステップ（Ｓ２）であって、前記メモリはセンサセッティングの複数の異なるセットを記憶する、検索するステップ（Ｓ２）と、
−  前記処理回路網により、前記指紋センサを、前記検索された指紋センサセッティングを使用して制御するステップ（Ｓ３）と、
−  前記指紋センサにより、認証されることになる前記候補指紋の指紋画像を取得するステップ（Ｓ４）と、
−  前記処理回路網により、前記候補指紋の認証表現を、前記指紋画像に基づいて形成するステップ（Ｓ５）と、
−  前記処理回路網により、認証判定基準の見地で、前記認証表現を前記記憶された登録表現と比較するステップ（Ｓ６）と、
−  前記処理回路網により、前記比較の結果を指し示す認証信号を提供するステップ（Ｓ７）と
を含む、方法。
【請求項２】
前記候補指紋の前記指紋画像を取得する前記ステップは、
ａ）初期指紋画像を、前記検索された指紋センサセッティングを使用して取得するステップと、
ｂ）前記処理回路網により、最も近時に取得された指紋画像の画像特性の値を決定するステップと、
ｃ）前記画像特性の前記決定された値を、前記画像特性の値の記憶されたレンジと比較するステップと、
前記決定された値が、前記記憶されたレンジの外側であるとき、
ｄ）更新された指紋センサセッティングを、前記決定された値と、前記記憶されたレンジとの間の差に基づいて決定するステップと、
ｅ）新しい指紋画像を、前記更新された指紋センサセッティングを使用して取得するステップとを、および、
前記決定された値が、前記記憶されたレンジの内側であるとき、
ｆ）前記最も近時に取得された指紋画像を、認証されることになる前記候補指紋の前記指紋画像として割り当てるステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップｂ）からｅ）を、前記決定された値が、前記記憶されたレンジの内側であるまで遂行することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
−  前記認証信号が認証成功を指示するとき、前記更新された指紋センサセッティングを記憶するステップ
をさらに含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
−  前記認証判定基準を、前記初期指紋画像の前記画像特性の前記決定された値に基づいて調整するステップ
をさらに含む、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記画像特性は、画像彩度およびヒストグラム幅を備える群から選択される、請求項２から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記指紋セッティングは、利得セッティングを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
−  前記指の特性に影響を及ぼし得る環境条件を指し示す信号を検索するステップと、
−  前記指紋センサを追加的に、前記信号に基づいて制御するステップと
をさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
指紋検知システムであって、
−  指紋センサと、
−  メモリと、
−  前記指紋センサに接続される処理回路網であって、
−  指に対する認証要求を受信することと、
−  前記メモリから、前記指に対する前記認証要求に基づいて、前記指の登録された指紋の記憶された登録表現に関連付けられる、記憶された指紋センサセッティングを検索することであって、前記メモリはセンサセッティングの複数の異なるセットを記憶する、検索することと、
−  前記指紋センサの動作点を、前記検索された指紋センサセッティングに基づいて制御することと、
−  前記指紋センサを制御して、認証されることになる候補指紋の指紋画像を取得することと、
−  前記候補指紋の認証表現を、前記指紋画像に基づいて形成することと、
−  認証判定基準の見地で、前記認証表現を前記記憶された登録表現と比較することと、
−  前記比較の結果を指し示す認証信号を提供することと
を行うための処理回路網と
を備える、指紋検知システム。
【請求項１０】
前記指紋センサは、静電容量指紋センサである、請求項９に記載の指紋検知システム。
【請求項１１】
−  請求項９または１０に記載の指紋検知システムと、
−  デバイスコントローラであって、
−  前記指に対する前記認証要求を前記指紋検知システムに提供することと、
−  前記認証信号を前記指紋検知システムから受信することと、
−  前記認証信号が認証成功を指示するときにのみ、少なくとも１つのアクションを遂行することと
を行うためのデバイスコントローラと
を備える、電子デバイス。
【請求項１２】
前記電子デバイスの局所的環境を検知するための少なくとも１つのセンサをさらに備え、前記コントローラは、前記指の特性に影響を及ぼし得る環境条件を指し示す信号を、前記指紋検知システムに提供するように構成される、請求項１１に記載の電子デバイス。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのセンサは、温度センサおよび湿度センサを備える群から選択された少なくとも１つのセンサを含む、請求項１２に記載の電子デバイス。
【請求項１４】
前記電子デバイスは移動電話である、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項１５】
ポータブル電子デバイスを制御するためのコンピュータプログラム手段が記憶された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であって、前記ポータブル電子デバイスは、指紋センサと、メモリと、処理回路網とを含む指紋認証システムを備え、前記指紋認証システムは、指の登録された指紋と比べて候補指紋を認証するために適合させられ、前記コンピュータプログラム製品は、
−  前記指に対する認証要求を受信するためのコードと、
−  指紋センサセッティングを、前記メモリから、前記指に対する前記認証要求に基づいて検索するためのコードであって、前記指紋センサセッティングは、前記指の前記登録された指紋の記憶された登録表現に関連付けられ、前記メモリはセンサセッティングの複数の異なるセットを記憶する、検索するためのコードと、
−  前記指紋センサを、前記検索された指紋センサセッティングを使用して制御するためのコードと、
−  認証されることになる前記候補指紋の指紋画像を取得するためのコードと、
−  前記候補指紋の認証表現を、前記指紋画像に基づいて形成するためのコードと、
−  認証判定基準の見地で、前記認証表現を前記記憶された登録表現と比較するためのコードと、
−  前記比較の結果を指し示す認証信号を提供するためのコードと
を備える、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、指紋認証システムを使用して候補指紋を認証するための方法、および具体的には、パーソナライズされた指紋センサセッティングを、指紋認証システムによって備えられる指紋センサに対して使用することの可能性に関する。発明はさらには、対応する指紋検知システム、およびコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々なタイプのバイオメトリックシステムが、電子デバイスにアクセスするための増大されるセキュリティへの備えを行い、そのことにより、高められたユーザ利便性を提供するために、ますます使用されている。特に指紋センサは、そのようなデバイスに、例えば、それらのセンサの小さなフォームファクタ、高い性能、および、ユーザ受け入れのおかげで、成功裏に一体化されている。様々な利用可能な指紋検知原理（静電容量、光学、熱、その他など）の中で、静電容量検知が、特に、サイズおよび電力消費が重要な核心である用途において、最もよく見られる形で使用されている。
【０００３】
すべての静電容量指紋センサは、いくつかの検知要素と、指紋センサの表面上に置かれる指との間の静電容量を指し示す尺度を提供する。指紋画像の取得が、典型的には、２次元方式で配置構成される複数の検知要素を備える指紋センサを使用して遂行され、ブロックベースの技法が、指紋センサに、指紋画像を取得するために適用され得るものであり、そこでは、検知要素のブロックが順次的にサンプリングされる。例として、１つの列で近接して配置構成され、例えば、制御可能な利得を有する少なくとも１つの増幅器を含む、複数のＡ／Ｄ変換手段に接続される、８つの検知要素のブロックが、同時にサンプリングされることがある。
【０００４】
一般的には、取得された指紋画像では、例えば、異なる指タイプ、指条件、異なるユーザ、異なる検知条件に起因して、または、製造プロセスの違いに基づいて、強度の大きな変動が存する。かくして、Ａ／Ｄ変換手段のダイナミックレンジを調整すること、および／または、増幅器の利得を制御することが、典型的には必要である。それに応じて、反復型の／繰り返されるサンプリングプロセスが、「良好品質」指紋画像を取得する目的で、Ａ／Ｄ変換手段および／または増幅器に対する種々のセッティングを使用して遂行される。そのようなプロセスに関する問題は、そのプロセスは、時間がかかり、かくして、ユーザにとって不便であることになるということである。
【０００５】
この問題を克服することを試行するための例示的な実装形態が、米国特許第６，２５９，８０４号で開示されている。米国特許第６，２５９，８０４号は、以前に遂行されたＡ／Ｄ変換のヒストグラムを生成するためのヒストグラム生成手段を備え得る利得プロセッサの使用を開示している。生成されるヒストグラムに基づいて、利得をセットするために、および、増幅器のオフセットを制御するために、Ａ／Ｄ変換手段のレンジを制御することが可能であり得る。
【０００６】
米国特許第６，２５９，８０４号が、良好品質指紋画像のより高速な取得に対する、関心を引く手法を紹介するとしても、開示される手法は、以前に成功裏に取得された指紋画像の間で何らの区別も行わないことになり、そのことにより、その手法は、一般的なユーザ環境では非常に効果のないものになる。かくして、良好品質指紋画像の高速な取得のための制御パラメータの決定に関して、さらなる改善に対する余地が存する観がある。
【発明の概要】
【０００７】
従来技術の、上記で述べた、および他の欠点の見地で、指紋認証システムを使用して候補指紋を認証するための改善された方法を提供することが、本発明の目標である。特に本発明者らは、指紋画像を取得する時に使用されることになるパーソナライズされたセンサセッティングを導入することが望ましいことがあるということを見出している。
【０００８】
本発明の態様によれば、したがって、指紋センサと、メモリと、前記指紋センサに接続される処理回路網とを備える指紋認証システムにより、指の登録された指紋と比べて候補指紋を認証する方法であって、前記処理回路網により、前記指に対する認証要求を受信するステップと、前記処理回路網により、前記メモリから、前記指に対する前記認証要求に基づいて、前記指の登録された指紋の記憶された登録表現に関連付けられる指紋センサセッティングを検索するステップであって、メモリはセンサセッティングの複数の異なるセットを記憶する、検索するステップと、前記処理回路網により、前記指紋センサを、検索された指紋センサセッティングを使用して制御するステップと、前記指紋センサにより、認証されることになる前記候補指紋の指紋画像を取得するステップと、前記処理回路網により、前記候補指紋の認証表現を、前記指紋画像に基づいて形成するステップと、前記処理回路網により、認証判定基準の見地で、前記認証表現を前記記憶された登録表現と比較するステップと、前記処理回路網により、比較の結果を指し示す認証信号を提供するステップとを含む、方法が提供される。
【０００９】
本発明は、例えば濡れた、乾燥した、または、読み取るのが困難な指に対して、最良の可能な指紋画像を作成する能力があるように、指紋センサに対する動作セッティングを動的に調整することの必要性に基づくものである。このことは、従来技術によれば、典型的には、例えば、指紋センサによって備えられる利得制御モジュールの増幅のレベルを調整することにより、指紋センサの感度を自動的に調整することにより達成される。そのことにより、例えば、乾燥した、もしくは濡れた指により、または、全体的に変動する周囲条件により引き起こされる、指紋画像の内部で識別されることになる、破れた、または溶け合った隆線を最小限に抑えることが可能であることになる。
【００１０】
しかしながら、従来技術の実装形態に関係して上記で論考したように、例えば利得制御モジュールの自動的な調整は、反復型の、およびかくして、時間がかかるプロセスである。本発明者らは、例えば、センサセッティングのセット（または複数のセット、すなわち、複数のセンサセッティング）を、指の登録された指紋の登録表現の記憶された表現と組み合わせることにより、指紋センサセッティングを「パーソナライズすること」の可能性を発見している。
【００１１】
かくして、選択された、および、以前に登録された指が認証されることになる時、その特定の指に対する、あらかじめ定義されたセンサセッティングが、指紋センサを制御するために取得および使用され得るものであり、そうしたことによって、最も有利な事例では、例えば、（特定の指に対する）初期動作点が指紋センサに対してセットされ得るので、指紋センサに対するセッティングを反復して調整することの必要性は存しないことになる。それに応じて、発明に関する利点は、良好品質指紋画像を取得するための、最小限に抑えられた処理時間を含み、かくしてユーザ利便性を増大する。
【００１２】
発明の背景状況では、指は、ある種の方式で、ユーザＩＤに結び付けられる。そのような結び付けは、（例えば、単一のユーザにより使用される移動電話の事例では）デフォルトの結び付けであり得るものであり、または、何らかの方途で、発明的方法を起動する前に指定され得る。そのような指定は、例えば、ユーザ名（例えば、ディスプレイスクリーン上のアイコン）をクリックすること、特定のソフトウェアアプリケーションでのユーザエントリ、その他により、特定のユーザＩＤを入力することにより為され得る。他の方法が当然ながら、存在し、発明の範囲内にある。
【００１３】
発明の背景状況では、（特定の／デフォルトの）指に対するセンサセッティングは、典型的には、指を指紋認証システムによって登録する時に決定され得る。すなわち、指を、指の指紋の表現（例えば、特徴テンプレート）を作成するために登録する時、例えば、指紋センサセッティングを調整する、上記で論考した反復型のプロセスが為され得るものであり、指を表す取得された指紋画像が、ひとたび所望される品質レベルを有すると使用されるセンサセッティングが、後での使用のために記憶される。センサセッティングは例えば、ひとたび良好品質指紋画像が取得されると作成される特徴テンプレートに対するメタデータとして記憶され得る。センサセッティングを（例えば、関係データベースに）記憶するための他の形式が、当然ながら可能であり、実装形態に依存し得るということを念頭に置く。
【００１４】
発明の可能な実施形態では、前記候補指紋の指紋画像を取得するステップは、ａ）初期指紋画像を、前記検索された指紋センサセッティングを使用して取得するステップと、ｂ）前記処理回路網により、最も近時に取得された指紋画像の画像特性の値を決定するステップと、ｃ）前記画像特性の決定された値を、前記画像特性の値の記憶されたレンジと比較するステップと、決定された値が、前記記憶されたレンジの外側であるとき、ｄ）更新された指紋センサセッティングを、決定された値と、前記記憶されたレンジとの間の差に基づいて決定するステップと、ｅ）新しい指紋画像を、前記更新された指紋センサセッティングを使用して取得するステップとを、および、決定された値が、前記記憶されたレンジの内側であるとき、ｆ）最も近時に取得された指紋画像を、認証されることになる前記候補指紋の指紋画像として割り当てるステップとを含む。
【００１５】
典型的には、取得された指紋画像が、例えば、あらかじめ決定されたしきい値での、またはそのしきい値より上の品質レベルを有する（すなわち、良好品質指紋画像が取得された）とき、取得された指紋画像が、指の登録の間に作成された特徴テンプレートと比較されることになる、（指の）特徴テンプレートを作成するために使用される。これに対して、例えば、品質レベルが、あらかじめ決定されたしきい値より下である（すなわち、「不良品質」指紋画像が取得された）事例では、センサセッティングは、最終的に良好品質指紋画像が取得されるような方式で更新され得る。他の測定基準が当然ながら、センサセッティングが調整されるべきであるかどうかを決定するために使用され得るものであり、そのような測定基準は好ましくは、センサセッティングを適合させるプロセスに組み込まれ、すなわち、新しいセンサセッティングが、決定された測定基準に少なくとも部分的に依存的であることを可能とする。実施形態では、センサセッティングを調整するプロセスは、例えば、あらかじめ決定されたしきい値での、またはそのしきい値より上の品質レベルまで遂行され得る。
【００１６】
指紋画像を取得するためのセンサセッティングを、調整しなければならない、および、認証信号が認証成功を指示する事例では、そのような更新されたセンサセッティングを記憶することが好ましい。更新されたセンサセッティングは、指の登録の間と同様の方式で、例えばデータベースに、指との、ある種のタイプの関連付け／結び付けで記憶される。それに応じて、センサセッティングの複数の異なるセットが、同じ指に関連付けられ得る。
【００１７】
発明の実施形態では、認証判定基準を、前記初期指紋画像の前記画像特性の決定された値に基づいて調整することが可能であり得る。そのようなプロセスを適用することにより、例えば、指紋を認証する時、取得された指紋画像の品質を考慮に入れることが可能であり得る。すなわち、取得された指紋画像が、比較的に不良な品質のものである事例では、例えば、指紋を認証するための判定基準を「厳しくする」ことが望ましいことがある。
【００１８】
上記の説明では、取得された指紋画像の画像特性は、指紋画像の品質に関係付けられている。「品質」それ自体は、例えば、取得された指紋画像の彩度および／またはヒストグラム幅により決定され得る。さらなる測定基準が、例えば、特徴テンプレートを、取得された指紋画像から取得する「容易さ」に対する尺度を含めて、存在する。
【００１９】
上記で述べたように、センサセッティングは例えば、指紋センサの利得セッティングを制御することについての情報を含み得る。指紋画像を取得する際に使用されるＡ／Ｄ変換手段に対するレンジを制御することが、さらには可能であり得る。このことを、発明の詳細な説明に関係して下記でさらに論考する。
【００２０】
発明の一部の実施形態では、前記指の特性に影響を及ぼし得る環境条件を指し示す信号を検索し、前記指紋センサを追加的に、前記信号に基づいて制御することが望ましいことがある。さらには上記で述べたように、指紋センサは一部の実例では、周囲条件に依存的に、いくらか異なる方途で挙動し得る。そのような条件は例えば、指紋センサの近傍での温度および／または湿度（例えば、温度センサおよび湿度センサの１つを使用して取得される）を含み得る。可能な実施形態では、異なるセンサセッティングが、異なる周囲条件に対してあらかじめ記憶され、そのような条件に依存的に使用され得る。センサセッティングを、特定の環境条件と、そのような条件に対して使用されるのに適当なセンサセッティングとの間の、知られている関係に基づいて適合させることが、さらには可能であり得る。例として、周囲温度を、指紋センサの利得制御に対して使用されるセッティングと相関させることが可能であり得る。例えば、高い周囲温度によって典型的には、低い温度環境での指紋センサの動作と比較して、より低い利得レベルが結果として生じ得る。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、指紋検知システムであって、指紋センサと、メモリと、前記指紋センサに接続される処理回路網であって、指に対する認証要求を受信することと、前記メモリから、前記指に対する前記認証要求に基づいて、前記指の登録された指紋の記憶された登録表現に関連付けられる、記憶された指紋センサセッティングを検索することであって、メモリはセンサセッティングの複数の異なるセットを記憶する、検索することと、前記指紋センサの動作点を、検索された指紋センサセッティングを使用して／に基づいて制御することと、前記指紋センサを制御して、認証されることになる候補指紋の指紋画像を取得することと、前記候補指紋の認証表現を、前記指紋画像に基づいて形成することと、認証判定基準の見地で、前記認証表現を前記記憶された登録表現と比較することと、比較の結果を指し示す認証信号を提供することとを行うための処理回路網とを備える、指紋検知システムが提供される。発明のこの態様は、発明の以前の態様に関係して上記で論考したものと同様の利点を提供する。
【００２２】
指紋センサは、上記で指示されたように、例えば静電容量、光学、または熱検知技術を含む、任意の種類の現在または将来の指紋検知原理を使用して実装され得る。それでも現時点では、静電容量検知が最も好ましい。１次元および２次元の両方のセンサが、可能であり、発明の範囲内にある。
【００２３】
指紋検知システムは好ましくは、デバイスコントローラであって、前記指に対する前記認証要求を指紋検知システムに提供することと、前記認証信号を指紋検知システムから受信することと、前記認証信号が認証成功を指示するときにのみ、少なくとも１つのアクションを遂行することとを行うためのデバイスコントローラをさらに備える、電子デバイスの部分を形成する。そのようなアクションは例えば、例えばポータブルデバイスが移動電話である事例では、ロックされたポータブルデバイスをロック解除するためのものであり得る。少なくとも１つのアクションは当然ながら、指を認証する必要が存する時に好適に使用される任意のタイプのアクションであり得る。
【００２４】
本発明のさらなる態様によれば、ポータブル電子デバイスを制御するためのコンピュータプログラム手段が記憶された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であって、ポータブル電子デバイスは、指紋センサと、メモリと、処理回路網とを含む指紋認証システムを備え、指紋認証システムは、指の登録された指紋と比べて候補指紋を認証するために適合させられ、コンピュータプログラム製品は、前記指に対する認証要求を受信するためのコードと、指紋センサセッティングを、前記メモリから、前記指に対する前記認証要求に基づいて検索するためのコードであって、指紋センサセッティングは、前記指の登録された指紋の記憶された登録表現に関連付けられ、メモリはセンサセッティングの複数の異なるセットを記憶する、検索するためのコードと、前記指紋センサを、検索された指紋センサセッティングを使用して制御するためのコードと、認証されることになる前記候補指紋の指紋画像を取得するためのコードと、前記候補指紋の認証表現を、前記指紋画像に基づいて形成するためのコードと、認証判定基準の見地で、前記認証表現を前記記憶された登録表現と比較するためのコードと、比較の結果を指し示す認証信号を提供するためのコードとを備える、コンピュータプログラム製品が提供される。
【００２５】
処理回路網は好ましくは、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ、または、任意の他のタイプのコンピューティングデバイスを含む。同様に、処理回路網により、発明的機能性を動作させるために実行されるソフトウェアは、コンピュータ可読媒体上に記憶され得るものであり、その媒体は、リムーバブル不揮発性ランダムアクセスメモリ、ハードディスクドライブ、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、ＳＤメモリカード、または、当技術分野で知られている同様のコンピュータ可読媒体の１つを含む、任意のタイプのメモリデバイスである。
【００２６】
概要としては、本発明は一般的には、指紋認証システムを使用して候補指紋を認証するための方法に、および具体的には、パーソナライズされた指紋センサセッティングを、指紋認証システムによって備えられる指紋センサに対して使用することの可能性に関する。発明はさらには、対応する電子デバイスに、およびコンピュータプログラム製品に関する。発明に関する利点は、良好品質指紋画像を取得するための、最小限に抑えられた処理時間を含み、かくしてユーザ利便性を増大する。
【００２７】
本発明のさらなる特徴、および、本発明に関する利点は、添付の特許請求の範囲、および、以下の説明を考究することで明らかになることになる。当業者の受け手（ｓｋｉｌｌｅｄ  ａｄｄｒｅｓｓｅｅ）であれば、本発明の異なる特徴が、本発明の範囲から逸脱することなく、以下で説明するもの以外の実施形態を創出するために組み合わされ得るということを了解する。
【００２８】
発明の様々な態様は、発明の個別の特徴および利点を含めて、以下の詳細な説明、および、付随する図面から難なく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による電子デバイスを、一体化された指紋センサを備える移動電話の形式で概略的に例示する図である。
【図２】図１での電子デバイスに備えられる指紋センサアレイを概略的に示す図である。
【図３】指紋センサにより検出されるような指紋の３つの指紋画像の並びを図解する図である。
【図４】発明の現在好ましい実施形態による指紋検知システムを概念的に図解する図である。
【図５】図４の指紋検知システムと連関して典型的に遂行される、発明の例示的なステップを開示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明をここで、より十分に本明細書の以降で、発明の現在好ましい実施形態が示される付随する図面を参照して説明する。しかしながらこの発明は、多くの異なる形式で実施され得るものであり、本明細書で論述する実施形態に制限されると解釈されるべきではなく、むしろこれらの実施形態は、徹底的であること、および、完全であることを考えに入れられており、発明の範囲を、当業者の人物（ｓｋｉｌｌｅｄ  ｐｅｒｓｏｎ）に十分に伝えるものである。類する参照符号は、全体を通して、類する要素を指す。
【００３１】
ここで図面に、および、特に図１に目を向けると、一体化された指紋センサ１０２と、タッチスクリーンインターフェイス１０６を伴うディスプレイユニット１０４とを伴う移動電話１００の形式での、本発明による電子デバイスが、概略的に図解されている。この実施形態では、指紋センサ１０２およびディスプレイユニット１０４はともに、移動電話１００の表側に配置構成される。指紋センサ１０２は例えば、移動電話１００をロック解除するために、および／または、移動電話１００を使用して履行されるトランザクションを許可するために、その他で使用され得る。指紋センサ１０２は当然ながら、移動電話１００の裏側上に置かれることもある。
【００３２】
好ましくは、および、当業者の人物にとっては明らかであるように、図１で示される移動電話１００は、ＷＬＡＮ／Ｗｉ−Ｆｉ通信のための第１のアンテナ、テレコミュニケーション通信のための第２のアンテナ、マイクロホン、スピーカ、および電話制御ユニットをさらに備える。さらなるハードウェア要素が当然ながら、ことによると移動電話によって備えられる。なおその上に、発明は、ラップトップ、リモートコントロール、タブレットコンピュータ、または、任意の他のタイプの現時もしくは将来の同様に構成されるデバイスなどの、任意の他のタイプのポータブル電子デバイスに関係して適用可能であり得るということが留意されるべきである。
【００３３】
図２を参照すると、指紋センサ１０２のいくらか拡大された視図が、概念的に図解されている。静電容量検知技術を用いる事例では、指紋センサ１０２は、好ましくは２次元アレイとして配置構成される、多数の複数の検知要素を備えるように構成される。実施形態では、１６０×１６０個の画素が使用される。他のサイズが当然ながら、可能であり、発明の範囲内にある。単一の検知要素（さらには、画素と表象される）が、図２で、参照番号２０２により指示されている。
【００３４】
ここで、従来型の指紋センサにより検出されるような指紋の３つの指紋画像の並びを示す、図３ａ〜３ｃに目を向ける。上記で手短に論考したように、従来型の指紋センサの出力は、指条件により、および／または、製造プロセスの変動に起因して、影響を及ぼされることもある。異なる指条件に関して、谷−隆線比は例えば、人物ごとに変動し得る。このことによって、捕捉された指紋画像での、暗−明画素の比、およびかくしてコントラストの、人物ごとの変動が結果として生じる。指の皮膚の水分含有量が、センサ性能に影響を及ぼすこともある。冬、または、エアコン付きの環境において見出されるものなどの、乾燥空気中では、指は、より少ない水分を有する傾向にある。暑い湿潤空気中では、指は汗ばみ、そのことによって、乾燥した指のものに対して相対的に、より暗い画像が結果として生じる。逆に、乾燥した指は、濡れた指のものより明るい画像を生み出す。例として図３ａは、「通常の」指３００を図解し、図３ｂは、乾燥した指３０２を図解し、図３ｃは、濡れた指３０４を図解し、それらの指はそれぞれ、指紋センサを使用して捕捉されたものである。
【００３５】
上記で述べたように、異なる指条件に関する問題を克服することは、一般的には、指紋画像を捕捉する時に、指紋センサと連関して使用される増幅器の利得レベルを調整するための自動的な利得制御技法を使用することを含む。典型的には、捕捉された指紋画像の平均またはピーク信号レベルの少なくとも１つが、利得を好適なレベルに調整するために、分析および使用される。一般的には、比較的に高い増幅は、乾燥した指に対して望ましく、比較的に低い増幅は、濡れた指に対して、および、比較的に中間の増幅は、通常の指に対して望ましい。増幅を、例えば異なる指条件に基づいてチューニングすることにより、指紋の隆線と谷との間の充分なコントラストを保ち、かくして、フルダイナミックレンジでのセンサの良好な使用を可能とし、高品質特徴抽出（すなわち、指紋の表現である）をできるようにすることが可能であることになる。
【００３６】
これに対して、従来技術手法は、その手法の反復型の性質に起因して時間がかかり、その場合、異なる利得レベルは、適正な指紋画像が取得されている前に試験されねばならない。このことは具体的には、単一より多くの増幅要素が使用される場合、例えば、複数の増幅要素が縦続で配置構成される場合の事例で明らかである。発明にしたがえば、指紋センサ１０２は例えば、適正な指紋画像を取得するためのパーソナライズされた方式で制御される。そのような制御方法論は例えば、図４で図解されるような、概念化された指紋センサシステム４００を使用して実装され得る。代わって指紋センサシステム４００が、典型的には、図１で例示されるような、電子デバイス／携帯電話の部分を形成する。
【００３７】
指紋センサシステム４００は、指紋センサ１０２と、指紋センサ１０２を制御するための制御ユニット４０２などの処理回路網とを備える。指紋センサシステム４００は、利得モジュール４０４と、Ａ／Ｄ変換モジュール４０６と、データベース４０６などのメモリとをさらに備える。利得モジュール４０４、Ａ／Ｄ変換モジュール４０６、およびデータベース４０６はすべて、制御ユニット４０２との通信の接続の状態にある。加えて指紋センサシステム４００は、登録された指紋と比べて候補指紋を認証するために適合させられる、比較および検証モジュール４０８を備える。上記で論考したように、複数の増幅要素が使用される／組み合わされることがある。そのような事例では、発明に関係して論考したような、あらかじめ記憶されたセンサセッティングは、複数の増幅要素の各々に対するセッティングを備え得る。
【００３８】
指紋センサシステム４００の動作の間、図５をさらに参照すると、認証要求が、制御ユニット４０２により受信される（Ｓ１）。認証要求は典型的には、ユーザ名、または、他のタイプもしくは識別情報関連付け（下記では、用語ＩＤが使用されることになる）によるなどの、認証されることになる指への参照を含む。代わってＩＤは、多くの異なる方途で取得され、特定の実装形態に依存的であり得る。１つの例示的な実施形態では、認証されることになる指に対するＩＤは、ユーザが、あらかじめ決定されたユーザ名を入力することにより、または、特定のユーザに関して表現的なグラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）の内部のアイコンをクリックする（または、タップする）ことにより取得される。ユーザＩＤは、一部の実例では、指紋センサシステム４００を備える特定のデバイスに、あらかじめ割り振られることがある。そのようなシナリオの１つの例は、指紋センサシステム４００が移動電話によって備えられる時である。そのような事例では、移動電話は典型的には、パーソナルであり、すなわち、単一の人物／ユーザにより使用されるのみである。かくして移動電話は、移動電話の（単一の）ユーザに対するＩＤを（常に）使用するように構成され得る。このタイプの実装形態は当然ながら、他のタイプのデバイス、例えばラップトップ、テーブル、その他に関係して、または、指紋センサシステム４００が単一のユーザデスクトップコンピュータによって使用される時に可能であり得る。
【００３９】
代替的には一部の実例では、指の認証を、例えば、メールアカウントに対する、バンキングアプリ／クライアント、その他での、ログイン手続に関係してなどで、ソフトウェアアプリケーションでのセキュリティ方策として使用することが望ましいことがある。そのような事例では、ＩＤはすでに（例えば、メールアカウント／バンキングアプリ／クライアントに対するユーザ名として）開示されていることがあり、かくして制御ユニット４０２は、ＩＤの表現を提供され得る。
【００４０】
一旦ＩＤが決定されていると、制御ユニット４０２は、認証されることになる、関連付けられるＩＤに関する指との関係を有する指紋センサセッティングを検索する（Ｓ２）。指紋センサセッティングは例えば、データベース４０６の内部で記憶され得る。データベース４０６は典型的には、例えば電子デバイス／移動電話１００の内部の、セキュアな、および暗号化された位置で配置構成される。
【００４１】
代わって指紋センサ１０２が、指紋センサセッティングを使用して制御される（Ｓ３）。発明によれば、指紋センサセッティングは、利得モジュール４０４およびまたはＡ／Ｄ変換モジュール４０６に対する制御レベルの少なくとも１つを含み得る。利得モジュールは、増幅およびオフセットの両方（または、それらの１つ）に関して制御され得る。Ａ／Ｄ変換モジュール４０６は例えば、分解能の最大量が、指紋センサ１０２からのアナログ信号のＡ／Ｄ変換を遂行するために使用されるように制御され得る。
【００４２】
それに応じて、一旦指紋センサ１０２が、指紋センサセッティングに関して所望されるように制御されると、制御ユニット４０２は、指紋センサ１０２を制御して、例えば、指紋センサ１０２の画素を、ブロックの観点で（順次的に）サンプリングし、そのことにより、指紋センサ１０２のアクティブセンサエリアにタッチする指のデジタル化された指紋画像を取得する（Ｓ４）。
【００４３】
一部の実例では、指紋画像を取得するプロセスを２回以上経ることが必要であることがある。すなわち一部の実例では、指紋センサセッティングを使用して取得された指紋画像の品質は、所望されるほど良好ではないことがある。そのような事例では、指紋センサセッティングの可能な調整が、良好指紋画像の取得を叶えるために必要であることがある。初期に取得された指紋画像の品質についての決定を行うために、初期に取得された指紋画像に対する画像特性の値を決定することが可能であり得る。この画像特性値は、次いで、以前に記憶された値（または、レンジ）と比較され、次の指紋画像を取得する時に、指紋センサセッティングをチューニングするために使用され得る。指紋画像取得に関係して画像特性を使用する概念を、下記でさらに論考する。
【００４４】
典型的には指紋特徴抽出に基づく、認証表現、例えば特徴抽出／指紋テンプレートが、認証されることになる指の指紋に対して形成される（Ｓ５）。以前に受信されたＩＤに基づいて、制御ユニット４０２は、指紋の以前に登録された表現（例えば、指紋に対する表現的特徴／指紋テンプレートとして記憶された）をデータベース４０６から取得し、比較および検証モジュール４０８を使用して、以前に登録された表現（または、指紋テンプレート）を、取得された認証表現と比較する（Ｓ６）。代わって比較および検証モジュール４０８は、比較の結果を指し示す認証信号を出力（提供）する（Ｓ７）。
【００４５】
肯定的な比較の事例では、認証信号は、移動電話１００をロック解除するために、ユーザを、メールアカウントおよび／またはバンキングアプリ／クライアントに関して認証するために使用され得る。否定的な比較の事例では、ユーザはもう一度、指紋認証のプロセスを経ることを要求され得る。
【００４６】
上記で述べたように、指紋画像に対する画像特性を、指紋画像を取得する時に決定することが可能であり得る。画像特性は例えば、取得された指紋に対する彩度およびまたはヒストグラム幅のレベルに関係し得る。当業者の受け手により、図３ａ〜３ｃを再検討する時に理解されるように、ヒストグラム幅だけでなく彩度も、それらのレベルは、指紋画像の各々に対して異なることになる。例えば、乾燥した指（図３ｂ）に対する彩度レベルは、比較的に低いことになり、しかるに、濡れた指（図３ｃ）に対する彩度レベルは、比較的に高いことになる。
【００４７】
発明にしたがえば、指紋画像に対する画像特性を決定するために、完全な指紋画像を取得することは必要ではない。すなわち、指紋センサ１０２の選択された一部分の検知要素２０２をサンプリングするのみであり、この一部分を、画像特性を決定する時に使用することが可能であることになる。そのような事例では、対応する画像特性値は好ましくは、例えばデータベース４０６に記憶されるべきである。
【００４８】
発明にしたがえば、（例えば、データベース４０６に）画像特性のレベルを、センサセッティングとともに、指の登録の間に記憶することが可能であり得る。かくして、指紋センサシステム４００の動作の間、指紋画像が引き続いて取得された間に決定される画像特性のレベルが、以前に記憶された画像特性レベルと比較され得る。
【００４９】
引き続いて取得された指紋画像に対する画像特性レベルが、以前に記憶された画像特性レベルとはいくらか異なる（例えば、記憶された画像特性レベルのあらかじめ決定されたレンジの内部にない）事例では、取得された指紋画像が、規定されたレンジの内部にある画像特性レベルを生成するまで、センサセッティングを調整することが可能であり得る。新しい指紋センサセッティングは、以前に記憶された指紋センサセッティングとともに、または、以前に記憶された指紋センサセッティングの代わりに、データベース４０６に記憶され得る。指紋センサセッティングの複数のセットをデータベース４０６に記憶し、そのことにより、指紋センサセッティングの「クラスタ」を作成することが有利であることがある。引き続いて成功裏に認証された指紋画像に対する画像特性レベル（値）の複数のセットを記憶することが、さらには可能であり得る。代わってクラスタは、認証プロセスで、指紋テンプレートに関係付けられる（および、指紋テンプレートの比較で使用される）ことになるさらなる特徴として使用され得る。
【００５０】
なおその上に、発明にしたがえば、認証プロセスを、取得された指紋画像に対する画像特性レベルに基づいて調整することが可能であり得る。例として、画像特性レベルが、比較的に、以前に記憶された画像特性レベルから遠く離れている事例では、記憶された指紋の画像特性レベルと、取得された指紋の画像特性レベルとの間の大きな差は、例えば「替え玉」指を使用する、偽指紋（指紋なりすまし）のしるしであり得るので、認証プロセスを「厳しくする」ことが望ましいことがある。
【００５１】
同じ方針で、成功裏の特徴付けられる比較（指紋テンプレート比較）が遂行され、ただし、そのような成功裏の比較を行うために必要とされる指紋センサセッティングが、以前に（例えば、指の登録の間に）記憶されたものから遠く離れている事例では、このことは、偽または替え玉の指（例えば、「本物の」指ではない）のしるしと認められ得る。かくしてさらには、特定のユーザに対する、典型的な指条件、および／または、典型的に使用される指紋センサセッティングが、指を認証するために考慮に入れられることがある。
【００５２】
なおもさらに、発明にしたがえば、随意には、指紋センサおよび／または指を取り巻く、現在の周囲温度および湿度レベルの少なくとも１つのしるしを取得／受信するように制御ユニット４０２を構成することが可能であり得る。すなわち、温度センサ４１０および湿度センサ４１２の少なくとも１つが、制御ユニット４０２に接続され得る。温度センサ４１０および湿度センサ４１２の少なくとも１つにより提供される測定値は、例えば、指紋センサセッティングを、指紋センサ１０２を取り巻く現在の条件に基づいて適合させるために使用され得る。
【００５３】
本開示の制御機能性は、既存のコンピュータプロセッサを使用して、または、この、もしくは別の目的で組み込まれる、適切なシステムに対する専用コンピュータプロセッサにより、または、ハードワイヤードシステムにより実装され得る。本開示の範囲内の実施形態は、機械実行可能命令もしくはデータ構造を搬送する、または、機械実行可能命令もしくはデータ構造が記憶されるための機械可読媒体を備えるプログラム製品を含む。そのような機械可読媒体は、プロセッサを伴う、汎用もしくは専用コンピュータ、または他の機械によりアクセスされ得る、任意の利用可能な媒体であり得る。例ということでは、そのような機械可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは、所望されるプログラムコードを機械実行可能命令またはデータ構造の形式で、搬送または記憶するために使用され得る、および、プロセッサを伴う、汎用もしくは専用コンピュータ、または他の機械によりアクセスされ得る、任意の他の媒体を備え得る。情報が、ネットワークまたは別の通信接続（ハードワイヤード、ワイヤレス、または、ハードワイヤードもしくはワイヤレスの組み合わせのいずれか）を介して、機械に転送または提供される時、機械は当然のことながら、その接続を機械可読媒体とみなす。かくして、任意のそのような接続は、当然のことながら機械可読媒体と称する。上記のものの組み合わせもまた、機械可読媒体の範囲内に含まれる。機械実行可能命令は例えば、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または専用処理機械が、所定の機能、または機能の群を遂行することを引き起こす、命令およびデータを含む。
【００５４】
図はシーケンスを示すことがあるが、ステップの順序は、図示されるものとは異なることがある。さらには２つ以上のステップは、同時発生的に、または、部分的な同時発生を伴って遂行されることがある。そのような変形形態は、選定されるソフトウェアおよびハードウェアシステムに、ならびに、設計者の選定に依存することになる。すべてのそのような変形形態は、開示の範囲内にある。なおまた、ソフトウェア実装形態は、様々な接続ステップ、処理ステップ、比較ステップ、および判断ステップを実現するための、ルールベースの論理、および他の論理を伴う、標準的なプログラミング技法によって実現され得る。追加的には、発明が、その発明の特定の例示する実施形態を参照して説明されているとしても、多くの異なる改変、修正、および類するものが、当技術分野の当業者にとっては明らかになることになる。
【００５５】
加えて、開示される実施形態に対する変形形態が、当業者の受け手により、請求される発明を実践する際に、図面、開示、および、添付の特許請求の範囲の考究から、理解され、もたらされることがある。なおその上に、特許請求の範囲において、単語「備える」は、他の要素またはステップを排除せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数を排除しない。
【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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【国際調査報告】
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