DE102011122680A1 - Benutzereingabe unter Verwendung einer Dual Line Scanvorrichtung, Verfahren und Computerprogrammprodukt - Google Patents
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Abstract
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- HINTERGRUND
- Einige konventionelle Fingerprint-Scanner bzw. Fingerabdruck-Scaneinrichtungen beinhalten große Einheiten in der Größe einer Briefmarke, welche Kontakt- oder Anordnungssensoren genannt werden, welche einen gesamten Fingerabdruck auf einmal erfassen (beispielsweise einen gesamten Fingerabdruck, welcher Bilder von 200–500 Reihen bzw. Zeilen und 128–200 Spalten von Pixeln bzw. Bildpunkten beinhaltet). Andere Fingerprint-Scanner beinhalten kleinere Swipe-Scanner, welche in Laptop- und Notebook-Computern, Mobiltelefonen, mobilen Email-Vorrichtungen und Smartphones aufgenommen sind. Kleinere Swipe-Scanner sind viel weniger kostspielig herzustellen als größere Anordnungsscanner. Stationäre Swipe-Fingerprint-Scanner erfassen einen Finger, welcher über den Scanner geführt bzw. ”gewischt” wird und können Einzelzeilenscanner, zweizeilige bzw. Dual Line Scanner oder mehrzeilige Scanner sein.
- Ein Beispiel eines zweizeiligen Scanners ist in
US Patent Nr. 6,002,815 geoffenbart, welches an Immega et al. am 14. Dezember 1999 (”Immega”) erteilt wurde, dessen gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Der Immega Dual Line Scanner muss die Geschwindigkeit des Fingers bestimmen und verfolgen, wie er über den Sensor und einen Scanner mit einem Array von 1 × n geführt wird. Der Dual Line Scanner von Immega führt eine 1 × n lineare Array- bzw. Feld-Kreuzkorrelation an gegenwärtigen und historischen Zeilenscans durch, um zu Beginn den Fingerabdruck darzustellen. Die Geschwindigkeit des Fingers muss dann bekannt sein, um das Fingerabdruckbild von den Zeilenscans zu rekonstruieren. - Konventionelle Fingerabdruck-Navigationsverfahren erfordern, dass die Geschwindigkeit des Fingers bekannt ist. Beispielsweise offenbaren die US Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2010/0284565, mit dem Titel ”Method and Apparatus for Fingerprint Motion Tracking Using an In-Line Array” (”Verfahren und Vorrichtung für eine Fingerabdruck-Bewegungsverfolgung unter Verwendung eines In-Line-Array”), veröffentlicht am 11. November 2010, und die US Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2008/0063245, mit dem Titel ”Method and Apparatus for Fingerprint Motion Tracking Using an In-Line Array for Use in Navigation Applications” (”Verfahren und Vorrichtung für eine Fingerabdruck-Bewegungsverfolgung unter Verwendung eines In-Line-Array für eine Verwendung in Navigationsanwendungen”), veröffentlicht am 13. März 2008, jeweils Matrix-Scanner-Arrays, welche Abschnitte eines Fingerabdrucks abbilden und eine Geschwindigkeit und Richtung einer Bewegung bestimmen, wobei wenigstens ein lineares Array mit einer Richtung einer Fingerbewegung für Navigationszwecke einer Benutzereingabe ausgerichtet ist.
- Gegenwärtig verwendet eine Benutzereingabevorrichtung (wie beispielsweise eine Maus) verschiedene elektrische und optische Konfigurationen, um der Bewegung der Hand des Benutzers zu folgen, um die Position eines Cursors bzw. Zeigers auf dem Bildschirm zu regeln bzw. zu steuern bzw. zu kontrollieren oder auf Icons bzw. Symbole oder Links zu klicken. Diese können mühsam sein, wenn eine tragbare Computer- bzw. Berechnungsvorrichtung in einem engen Raum, wie beispielsweise in einem Flugzeug verwendet wird, und aufwändig, um als zusätzlicher Gegenstand mitgeführt zu werden. Für eingebaute Benutzereingabevorrichtungen, wie sie beispielsweise an den Gehäusen von vielen Laptop- und Notebook-Computervorrichtungen gefunden werden, wurde gefunden, dass sie schwierig zu verwenden sind. Eingebauten Benutzereingabevorrichtungen mangelt es oft an dem Gefühl einer sanften bzw. glatten Antwort auf die Aufbringung bzw. Anwendung eines Drucks auf die Druckplatte und sie sind oft zu groß und mühsam für eine Verwendung an Mobiltelefonen und in der Hand gehaltenen Computervorrichtungen.
- Es gibt daher einen Bedarf für eine sehr kompakte Benutzereingabevorrichtung, welche einen Fingerprint-Scanner beinhaltet, welche dazu dienen kann, die Position eines Cursors auf dem Bildschirm einer Berechnungs- bzw. Computervorrichtung zu manipulieren bzw. zu handhaben.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Ein Benutzereingabeverfahren, ein Computerprogrammprodukt (welches insbesondere auf einem durch einen Computer lesbaren Aufzeichnungsmedium als ein Signal- und/oder als ein Datenstrom verkörpert ist) und eine Vorrichtung können einen zweizeiligen bzw. Zweizeiten-Objektabbildungssensor, welcher einen Primärlinienscan-Sensor, welcher eine Primärlinienscan-Sensorausgabe zur Verfügung stellt, und einen Sekundärlinienscan-Sensor aufweist, welcher eine Sekundärlinienscan-Sensorausgabe zur Verfügung stellt, welche Pixel bzw. Bildpunkte in einer gegenwärtigen primären Scanreihe und einer gegenwärtigen sekundären Scanreihe darstellen, und adaptiert sind, um einen Gegenstand bzw. ein Objekt zu scannen bzw. abzutasten; welcher für jede Scanzeit jeweils jede gegenwärtige Primärlinienscan-Sensorausgabe und jede gegenwärtige Sekundärlinienscan-Sensorausgabe speichern, und eine Korrelationseinheit umfassen, welche wenigstens eine der gegenwärtigen Darstellungen von Pixeln in einer Primärlinien-Sensorausgabe mit gespeicherten Darstellungen und die gegenwärtigen Darstellungen von Pixeln in einer Sekundärlinien-Sensorausgabe mit gespeicherten Darstellungen korreliert, und wobei die Korrelationseinheit als eine Ausgabe einen Bewegungsindikator zur Verfügung stellt.
- AUFNAHME DURCH BEZUGNAHME
- Alle Veröffentlichungen, Patente und Patentanmeldungen, welche in dieser Beschreibung genannt sind, sind bzw. werden hierin durch Bezugnahme in demselben Ausmaß aufgenommen, als ob jede einzelne Veröffentlichung, jedes Patent oder jede Patentanmeldung spezifisch und individuell bezeichnet wäre, dass sie bzw. es durch Bezugnahme aufgenommen ist.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die neuartigen Merkmale der Erfindung werden im Detail in den beigeschlossenen Ansprüchen dargelegt. Ein besseres Verständnis der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung, welche beispielhafte bzw. illustrative Ausführungsformen darlegt, in welchen die Prinzipien der Erfindung verwendet werden, und auf die beigeschlossenen Zeichnungen erhalten werden, von welchen:
-
1 ein schematisches Blockdiagramm einer Basiskonfiguration für ein Fingerprint-Scan- und Bildrekonstruktionssystem gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist. -
2 eine schematische Ansicht, teilweise in einer Blockdiagrammform eines zweizeiligen bzw. Dual Line Fingerprint-Scanners gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist. -
3 ein Flussdiagramm für eine Benutzereingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist. -
4a –g schematische Illustrationen einer Kreuzkorrelationstechnik gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind. -
5 ein schematisches Blockdiagramm einer Benutzereingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Bevor gewisse Ausführungsformen der Erfindung im Detail erläutert werden, soll verstanden werden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf ihre Anwendung auf die Details einer Konstruktion und die Anordnung von Komponenten beschränkt ist, welche in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt oder in den beschriebenen Zeichnungen illustriert bzw. dargestellt sind. Die vorliegende Offenbarung ist zu anderen Ausführungsformen fähig und kann in verschiedenen Wegen ausgeführt oder durchgeführt werden. Es ist auch zu verstehen, dass die Ausdrucksweise und Terminologie, welche in dieser Anmeldung verwendet wird, für den Zweck einer Beschreibung dient und nicht als beschränkend erachtet werden soll. Die Verwendung von ”beinhaltend”, ”umfassend” oder ”aufweisend” soll die Gegenstände beinhalten bzw. umschließen, welche nachfolgend angeführt sind, und Äquivalente als auch zusätzliche Gegenstände. Außer es ist anders spezifiziert oder beschränkt, ist für die verwendeten Ausdrücke beabsichtigt, Abwandlungen abzudecken, welche üblicherweise bzw. gewöhnlich jetzt oder in der Zukunft bekannt sind. Darüber hinaus sind ”verbunden” und ”gekoppelt” nicht auf physische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt, und können sowohl physische bzw. physikalische und elektrische, magnetische und kapazitive Kopplungen und Verbindungen beinhalten.
- Die folgende Diskussion wird präsentiert, um einem Fachmann zu ermöglichen, Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung herzustellen und zu verwenden. Die folgende detaillierte Beschreibung ist unter Bezugnahme auf die Figuren zu lesen, in welchen gleiche Elemente in verschiedenen Figuren gleiche Bezugszeichen aufweisen. Die Figuren zeigen ausgewählte Ausführungsformen und sind nicht dafür gedacht, den Rahmen von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
-
1 illustriert schematisch ein Fingerprint-Scan- und Bildrekonstruktionssystem200 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Fingerprint- bzw. Fingerabdruck-Scan- und Bildrekonstruktionssystem200 beinhaltet einen Sensor202 und ein Bildrekonstruktionsmodul204 . Das Bildrekonstruktionsmodul204 kann mit einer Host- bzw. Wirts-Computervorrichtung206 verbunden oder integriert sein (wie dies in2 gezeigt ist) und kann Eingaben von dem Sensor202 empfangen. Die Host-Computervorrichtung206 kann mit einer Datenbank210 verbunden sein bzw. werden. In einigen Ausführungsformen kann der Sensor202 auch ein Culling-Modul205 beinhalten, um die Menge an Daten zu reduzieren, welche über die Bandbreite der Kommunikationsverbindungen, entweder verdrahtet oder drahtlos, zwischen dem Sensor202 , dem Bildrekonstruktionsmodul204 und der Host-Computervorrichtung206 übertragen werden. Culling ist eine Technik, um Linien- bzw. Zeilenscans mit sehr geringer Abweichung von einer Uhrzeit zu der nächsten Uhrzeit davon abzuhalten, um zu dem Bildrekonstruktionsmodul204 und/oder der Host-Computervorrichtung206 gesandt zu werden. Wenn es keine Änderung von einer Uhrzeit zur nächsten Uhrzeit gibt, bewegt sich der Finger nicht in Bezug auf den Sensor202 . Es ist im Fachgebiet gut verständlich, dass derartige im Wesentlichen redundante Scanlinien nicht bei einer Bildrekonstruktion nützlich sind. -
2 illustriert schematisch einen zweizeiligen bzw. Dual Line bzw. Dualzeilen-Fingerprint-Scanner220 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der zweizeilige Scanner220 beinhaltet ein primäres lineares Scannersegment230 und ein sekundäres lineares Scannersegment250 . Das primäre lineare Scannersegment230 kann ein 1 × n lineares Pixelarray bzw. Bildpunktfeld sein, wo n typischerweise 128–200 Pixel-Scanpunkte sind (für illustrative Zwecke sind nur 12 Pixel-Scanpunkte232 in2 gezeigt). Das sekundäre lineare Scannersegment250 kann ein 1 × n lineares Pixelarray sein, wo n etwa eine Hälfte der Anzahl der Pixel in dem primären linearen Scannersegment230 ist (beispielsweise etwa 64–100 Pixel-Scanpunkte252 , wobei jedoch nur 6 Pixel-Scanpunkte252 in2 gezeigt sind). - Antriebs- bzw. Treibersignale werden zu jedem Pixel-Scanpunkt
232 ,252 durch Leiter234 ,254 über Referenz- bzw. Bezugsspannungsplatten236 ,256 unter Verwendung eines Multiplexers270 zugeführt, welcher mit den Leitungen234 ,254 durch Kontakte262 verbunden ist. Die Antworten auf die Treibersignale werden durch kapazitive Kopplungen zwischen den Leitern234 ,254 und den Spannungsplatten236 ,256 an den Pixel-Scanpunkten bzw. Bildpunkt-Abtastpunkten232 ,252 beeinflusst, wie dies durch Sensoren272 erfasst wird. Die kapazitiven Kopplungen werden dadurch beeinflusst, ob der Abschnitt des Fingerabdrucks, welcher an den Pixel-Scanpunkten232 ,252 gescannt bzw. abgetastet bzw. erfasst wird, eine Erhebung oder Vertiefung des Fingerabdrucks ist. Die Ausgabe von jedem Pixel-Scanpunkt232 ,252 ist ein Grauskalenwert von Null bis 255. Dies ist ein geeigneter Wertebereich von Daten in Byte-Größe, welcher lediglich beispielhaft ist und andere Werte einer Grauskalen-Körnigkeit sein kann. Typischerweise ist der Grauskalenwert von Null weiß und der Grauskalenwert von 255 ist schwarz, wobei inkrementelle Schattierungen von grau zwischen diesen Werten liegen. Das Bildrekonstruktionsmodul204 kann eine Bildrekonstruktion unter Verwendung dieser Scanlinien und der Grauskalenwerte durchführen, um den Fingerabdruck mit dunklen anzeigenden Erhebungen bzw. Leisten und hellen anzeigenden Vertiefungen bzw. Rillen zu rekonstruieren. - Jeder Pixelscanpunkt
232 ,252 wird mit VHF (20–80 MHz) Signalstößen bzw. -folgen einer sehr hohen Taktrate, z. B. 40 MHz, aufeinanderfolgend versorgt, wie dies beispielsweise imUS Patent Nr. 7,099,496 mit dem Titel SWIPED APERTURE CAPACITIVE FINGERPRINT SENSING SYSTEMS AND METHODS (”Kapazitive Fingerabdruck-Erfassungssysteme und Verfahren mit überstrichener Apertur”), erteilt an Benkley am 29. August 2006, beschrieben ist, dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die Signalstöße werden von einem Multiplexer270 zu den Scanpunkten232 ,252 durch entsprechende Leiter234 ,254 zugeführt, welche Kontakte262 aufweisen. Eine Ausgabe für jeden sequentiellen Leiter234 ,254 und jeweilige Pixelscanpunkte232 ,252 werden von der Scannerreferenzplatte236 des primären linearen Arrays und der Scannerreferenzplatte256 des sekundären linearen Arrays genommen. Die Ausgabe für jeden sequentiell abgetasteten Pixelscanpunkt232 ,252 wird durch eine kapazitive Kopplung zwischen dem jeweiligen Leiter234 ,254 und der Spannungsplatte236 ,256 an dem jeweiligen Pixelscanpunkt232 ,252 beeinflusst. Die kapazitive Kopplung hängt davon ab, ob sich in dem Fall eines Fingers eine Fingerabdruckerhebung bzw. -leiste oder eine Rille bzw. Vertiefung an dem jeweiligen Pixelscanpunkt232 ,252 befindet. Die Leiter234 ,254 können mit dem Signal für eine sehr kurze Zeitperiode, z. B. 2–5 μs versorgt werden, so dass im Vergleich mit der Geschwindigkeit einer Bewegung des Gegenstands, d. h. eines Fingers, der Scan eine lineare einzelne Linie über den Gegenstand in der Richtung im Wesentlichen orthogonal auf die Bewegungsrichtung des Gegenstands ist. Die Ausgaben können durch einen Sensor272 erfasst und zu dem Host-Computer206 durch die Sensoreinheit202 gesandt werden. Somit ist jede Ausgabe eines Pixelscanpunkts232 ,252 für jedes Pixel typischerweise ein Grauskalenwert von typischerweise 0–255, ein geeigneter Bereichswert für Daten einer Byte-Größe, welcher, wie dies verstanden werden wird, lediglich beispielhaft ist und leicht andere Werte einer Grauskalenkörnung, beispielsweise z. B. etwa einer 12 Bit-Auflösung sein könnte. Typischerweise ist auch der Grauskalenwert von 0 weiß und 255 ist schwarz mit zwischenliegenden inkrementellen Schattierungen von Grau zwischen diesen Werten. Somit kann die Host-Computervorrichtung204 in der Fingerabdruck-Abbildungs- und -Rekonstruktionsanordnung des Standes der Technik eine Bildrekonstruktion unter Verwendung dieser gescannten Linien und des Grauskalenwerts durchführen, um ein Bild des Objekts, wie beispielsweise eines Fingers zu bilden, um den Fingerabdruck10 mit dunklen anzeigenden Erhebungen bzw. Leisten und hellen anzeigenden Vertiefungen bzw. Rillen zu rekonstruieren. Es können auch verschiedene gut bekannte Techniken verwendet werden, um einen Rand- bzw. Kantenkontrast und dgl. zu schärfen bzw. schärfer darzustellen, um ein den Gegenstand getreues rekonstruierendes Bild des Fingerabdrucks in dem Beispiel zu erhalten, wo ein Finger gescannt wird und ein Fingerabdruck abgebildet wird. - Der Wert von n in dem primären linearen Scannerelement
232 , wie beispielsweise 128, ist die Anzahl von Pixeln bzw. Bildpunkten in der x Richtung, wobei gegenwärtig existierende Systeme etwa 128–200 Pixel in der x Achse aufweisen. Leiter234 ,254 mit einer Breite von 25 μm mit Abständen238 ,258 zwischen den Leitern234 ,254 von 25 μm geben einen Abstand R zwischen den Mittellinien der Leiter234 ,254 von 50 μm. Der Abstand bestimmt die Auflösung des Sensors der x Richtung. - Es wird verstanden werden, dass, lediglich für Zwecke einer Illustration des Betriebs des geoffenbarten Gegenstands, +y gewählt wird, um in der Richtung der Bewegung des Objekts bzw. Gegenstands, wie beispielsweise des Fingers zu sein, wie er sich zuerst über das primäre lineare Scansegment
230 und dann über das sekundäre lineare Scansegment250 bewegt. Eine derartige Orientierung des primären linearen Scansegments230 und des sekundären linearen Scansegments250 und einer Fingerbewegung soll nicht beschränkend sein. Tatsächlich arbeitet das System200 unabhängig davon, ob sich der Finger in der gerade bzw. unmittelbar orientierten +y Richtung oder in der –y Richtung bewegt, und an bestimmten Arten von Benutzervorrichtungen, für welche der geoffenbarte Gegenstand verwendet werden kann, um eine Benutzereingabe zur Verfügung zu stellen, muss bzw. kann der Benutzer den Finger nicht immer in der ”richtigen” Richtung bewegen bzw. wischen, wobei das System dennoch die Richtung einer Bewegung feststellen kann, wie dies in größerem Detail in der vorliegenden Anmeldung erklärt bzw. erläutert ist. Tatsächlich ist die +y Richtung, wie sie zu der Ebene des Papiers orientiert ist, auf welcher2 erscheint, ”down” bzw. ”abwärts” eher als ”up” bzw. ”aufwärts”. ”Up” wie es in der vorliegenden Anmeldung bzw. Anwendung verwendet wird, soll, außer es ist anderweitig klar festgehalten, eine +y Richtung bedeuten und ”down” soll eine –y Achsenrichtung bedeuten, wobei sich die +y Achsenrichtung von dem primären Scanabschnitt230 zu dem sekundären Scanabschnitt250 erstreckt. - Der Anmelder hat bestimmt, dass dasselbe grundlegende Objekt-(d. h. Finger-)Scan- und Bild-(d. h. Fingerabdruck-)Regenerationssystem
200 die Basis für eine sehr kompakte und miniaturisierte Berechnungsvorrichtungs-Benutzereingabe sein kann, wie dies unter Bezugnahme auf mögliche Ausführungsformen des geoffenbarten Gegenstands erklärt werden wird. Unter nunmehriger Bezugnahme auf3 ist ein Blockdiagramm eines Prozessflusses300 gezeigt, welcher gemäß Aspekten des geoffenbarten Gegenstands verwendet werden kann. Der Prozess startet bei START und in einem Block304 tritt ein Schritt eines Speicherns einer neuen Scan- bzw. Abtastlinie in einem Ringspeicher bzw. -puffer210 auf. Der Puffer210 kann ein ”first in first out” Speicher, wie beispielsweise ein Ringspeicher210 sein, welcher in2 gezeigt ist, welcher eine beliebige ausgewählte Anzahl von Pufferplätzen (nicht gezeigt), wie beispielsweise 8, 16, 32, usw. aufweisen kann. Ein 16-Reihen-Puffer wird in der bevorzugten Ausführungsform verwendet. Jedoch wird ein illustrativer Puffer mit 8 Stellen unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform des geoffenbarten Gegenstands beschrieben. Die Daten, welche sich in einem jeweiligen primären Scanzeilen- und sekundären Scanzeilen-Ringpuffer, welche jeweils einen einzelnen Linienscan bzw. Scan einer einzelnen Linie durch das primäre lineare Scanarray230 und das sekundäre lineare Scanarray250 repräsentieren bzw. darstellen, am längsten befanden, werden aus dem jeweiligen Ringpuffer bzw. -speicher210 entfernt, wenn bzw. da eine neue Scanlinie in den Ringpuffer210 eingebracht wird, wenn der Puffer210 voll ist. - Ein Bestimmungsschritt, ob das Objekt (der Finger) vorhanden ist, wird in Block
306 des Prozesses300 durchgeführt. Verschiedene Wege sind auf dem Gebiet eines Durchführens dieses Schritts bekannt, wie beispielsweise ein Berechnen eines Mittelwerts, einer Varianz und dgl. oder Kombinationen derselben. Wenn der Finger nicht vorhanden ist, wie dies in Block308 bestimmt wird, dann kehrt der Prozess300 zu START zurück. Wenn der Finger vorhanden ist, wie dies in Block308 bestimmt wird, dann beginnt in Block310 eine Korrelation. - Um den Navigationsalgorithmus dazu zu veranlassen, am zuverlässigsten bei einer Verfolgung einer Bewegung eines Fingers zu arbeiten, ist es notwendig zu bestimmen bzw. zu entscheiden, ob es wahrscheinlich ist, dass sich ein Finger auf dem Sensor zu der Zeit befindet, welcher verfolgt werden soll. Es ist auch notwendig zu wissen, ob sich der Finger in Kontakt mit ausreichend vielen Pixeln bzw. Bildpunkten der primären und/oder sekundären Linie befindet, um einen Korrelationswert mit einem ausreichend hohen Konfidenz- bzw. Vertrauensniveau zu ergeben. Ein derartiger ”Fingerdetektions”-Vorgang kann vorzugsweise vor einer Korrelation durchgeführt werden, um die Berechnung der Korrelationen zu ersparen, wenn ein Objekt bzw. Gegenstand, wie beispielsweise ein Finger nicht vorhanden ist. Ein Culling selbst kann nicht zwischen einem sich nicht bewegenden Finger auf dem Sensor und überhaupt keinem Finger unterscheiden.
- Es gibt viele Verfahren, dies durchzuführen. Eine bevorzugte Ausführungsform kann die Varianz der Grauniveau-Pixel in einem Sub- bzw. Untersatz von einer oder beiden der sekundären oder primären Scanlinien
230 ,250 berechnen. Wenn diese Varianz unter einem Schwellwert liegt, ist bzw. wird kein Finger detektiert. Wenn sie über einem Schwellwert ist, wird ein Finger detektiert. Eine bevorzugte Ausführungsform analysiert die Varianz in zwei Subsätzen (linke Hälfte und rechte Hälfte), um sicherzustellen, dass beide Hälften einen Finger entweder auf einer oder beiden der primären und sekundären Scanlinien230 ,250 aufweisen (die Varianz jeder Hälfte muss über demselben Schwellwert sein bzw. liegen). Andere Wege, dies in einer Software durchzuführen, können sein, Nulldurchgänge der Pixel in der Linie zu analysieren, oder den Frequenzinhalt der Grauniveaus entlang der Linie oder Kombinationen von beiden. in einer Hardware könnte eine Fingerdetektion durch einen Mikroschalter oder andere druckempfindliche Mittel, optisch (Blockieren einer Lichtquelle mit dem Finger) oder elektrisch (Messen einer Volumskapazität und/oder eines Widerstands des Fingers) durchgeführt werden. - In Blöcken
320 ,322 und324 werden jeweils verschiedene Korrelationen durchgeführt, deren Art durch ein verkürztes illustratives Beispiel unter Bezugnahme auf4 unten erläutert wird. In Block320 wird die gegenwärtige primäre Scanlinie mit vergangenen sekundären Scanlinien korreliert, welche in dem Ringpuffer210 enthalten sind, in einem Versuch, eine Abwärtsbewegung, d. h. in der +y Achsenrichtung des erfassten Gegenstands, beispielsweise eines Fingers, zu erfassen, welcher sich relativ zu dem primären linearen Scanarray230 und dem sekundären linearen Scanarray250 bewegt. D. h., eine Linie des Gegenstands, welche sich entlang der x Achse erstreckt, im Allgemeinen normal auf die Längsachse von jedem des primären linearen Scanarrays230 und des sekundären linearen Scanarrays250 , bewegte sich über das primäre lineare Scanarray230 , bevor sie sich über das sekundäre lineare Scanarray250 bewegte. Wenn der Gegenstand (d. h. der Finger) derart gescannt bzw. abgetastet wird, kann eine Korrelation der gegenwärtigen primären Scanlinie, welche von dem primären linearen Scanarray230 erhalten wird, mit einer einer Vielzahl von sekundären linearen Scanlinien, welche von dem sekundären linearen Scanarray250 erhalten sind bzw. werden und in dem Ringpuffer210 der sekundären Scanlinie gespeichert sind, zeigen, dass ein Finger in einer +y Achsenrichtung (”down” bzw. ”abwärts” relativ zu der illustrierten Orientierung von2 ) wischt bzw. sich bewegt. - In Block
322 kann die gegenwärtige sekundäre Scanlinie bzw. -zeile mit vorangehenden bzw. vergangenen primären linearen Scanlinien in dem Ringpuffer210 der primären linearen Scanlinie in einem Versuch korreliert werden, eine –y Achsenrichtungsbewegung des zu erfassenden Objekts, beispielsweise eines Fingers, zu erfassen, welches(r) sich relativ zu dem primären linearen Scanarray230 und dem sekundären Linearen Scanarray250 (in diesem Fall ”up” bzw. ”aufwärts”, wie in2 gesehen) bewegt. D. h., eine Linie des Objekts bzw. Gegenstands, welche sich entlang der x Achse, im Allgemeinen normal auf die Längsachse von jedem des primären linearen Scanarrays230 und des sekundären linearen Scanarrays250 erstreckt, überstreicht das sekundäre lineare Scanarray250 , bevor sie das primäre lineare Scanarray230 überstreicht bzw. passiert. Wenn der Gegenstand bzw. das Objekt (d. h. der Finger) so gescannt bzw. abgetastet wird, kann eine Korrelation der gegenwärtigen sekundären Scanlinie von dem sekundären linearen Scanarray250 mit einer einer Mehrzahl von primären Scanlinien von dem primären linearen Scanarray230 , welche in dem Ringpuffer210 der primären Scanlinie gespeichert sind, zeigen, dass sich ein Finger in einer (–y Achsenrichtung) bewegt bzw. wischt, welcher zuerst das Segment250 der sekundären linearen Scanlinie und dann das Segment230 der primären linearen Scanlinie (obwohl ”up” in2 ) kreuzt bzw. quert. - In Block
324 ist bzw. wird die gegenwärtige primäre Scanlinie230 mit der unmittelbar vergangenen bzw. vorangehenden primären Scanlinie230 korreliert, welche im Puffer210 gespeichert ist, welcher vergangene primäre und sekundäre Linien enthält. Daher enthält der Puffer210 auch die unmittelbar vorangehende primäre Linie, welche die am jüngsten zu dem Ringpuffer hinzugefügte sein würde. Diese Korrelation wird in einem Versuch durchgeführt, um lediglich Seitwärtsbewegungen in der x Achsenrichtung des überprüften bzw. erfassten Objekts, wie beispielsweise eines Fingers, zu erfassen, welches(r) sich relativ zu dem primären linearen Scanarray230 bewegt. D. h., wenn das Objekt (d. h. der Finger) so gescannt wird, kann eine Korrelation der gegenwärtigen primären Scanlinie mit der unmittelbar vergangenen primären Scanlinie zeigen, dass ein Finger in einer Seitwärtsrichtung (lediglich ±x Achsenrichtung, d. h. es gibt keine entsprechende Bewegung in der +y oder –y Richtung) wischt bzw. sich bewegt. - Es wird verstanden werden, dass das Vorangehende lediglich beispielhaft ist und es werden viele Modifikationen durch Fachleute verstanden bzw. erkannt werden, wie beispielsweise eine Berücksichtigung einer Registration eines halben Pixels bzw. Bildpunkts der lediglich seitwärts gerichteten Bewegung, so dass die gegenwärtige primäre Scanlinie mit verschiedenen unmittelbar vorangehenden primären Scanlinien verglichen werden kann, welche jeweils in dem Ringpuffer der primären Scanlinie für eine y Achsenrichtungskorrelation gehalten bzw. vorhanden sind, um eine auf ein Pixel ausgerichtete Korrelation mit einer zweit- oder drittletzten primären Scanlinie zu detektieren. Es wird auch verstanden werden, dass die sekundäre Scanlinie in geeigneter Weise für diese Detektion einer Seitwärtsbewegung entweder als eine Alternative oder eine Überprüfung oder zum Bereitstellen von zusätzlichen Daten verwendet werden könnte.
- In Blöcken
330 ,332 und334 kann der Prozess300 die vergangene sekundäre Scanlinie mit der höchsten Korrelation zu der gegenwärtigen primären Linie (Block330 ) wählen, die vergangene primäre Scanlinie mit der höchsten Korrelation zu der gegenwärtigen sekundären Linie (Block332 ) wählen und die vergangene primäre Scanlinie mit der höchsten Korrelation zu der gegenwärtigen primären Linie (Block334 ) wählen. In Block336 kann die Wahl der vergangenen primären mit der höchsten Korrelation bestätigt werden, beispielsweise durch, wie dies oben erwähnt wurde, ein Berechnen einer sekundären Scanlinie mit (einer) unmittelbar vorangehenden sekundären Scanlinie(n) bei derselben x Verschiebung, welche in Block336 gewählt ist. Ein Vertrauen bzw. eine Konfidenz kann dann in Blöcken340 ,342 und344 berechnet werden, wobei dies durch Vergleiche des gegenwärtigen Korrelationsmaßes mit vorangehenden Korrelationsmaßen oder in dem Fall der Seitwärtsbewegung (Blöcke334 ,336 ) der sekundären mit einer sekundären Korrelation durchgeführt werden kann, wie dies für Block336 erwähnt ist. - In Block
350 wählt der Prozess300 eine Richtung aufwärts, abwärts oder seitwärts von dem höchsten Korrelationsvertrauensmaß, welches die Richtung der Bewegung des Objekts, wie beispielsweise des Fingers ist. Dies kann einige Auswahlalgorithmen involvieren, wie beispielsweise dann, wenn es kein klares Korrelationsmaß gibt, welches von einem oder beiden der anderen zwei Konfidenz- bzw. Vertrauensmaße gewählt werden kann. Derartige Auswahlalgorithmen könnten auf vergangene Resultate zurückgreifen, beispielsweise das Objekt hat sich aufwärts bzw. nach oben bewegt, um anzunehmen, dass aufwärts die richtige Antwort ist. Oder, wenn keine der Korrelationen sich über einem Schwellwert befinden, feststellen, dass keine Bewegung des Fingers aufgetreten ist. Andere Algorithmen für ein Verbessern einer Auswahlgenauigkeit können ebenso verwendet werden, wie beispielsweise jene, welche in weiterem Detail unten beschrieben sind. - In Block
352 kann der Prozess300 basierend auf einer entsprechenden Zeitverzögerung für die y Verzögerung (in dem Fall einer Aufwärts/Abwärts-Bewegung) eine y Geschwindigkeit, beispielsweise basierend auf Zeitstempeln bestimmen, wie dies im Stand der Technik gut bekannt ist. In ähnlicher Weise kann, wie dies illustrativ bzw. beispielhaft unter Bezugnahme auf4 erklärt ist, eine x Geschwindigkeit beispielsweise basierend auf der x Verzögerung und derselben bestimmten Zeitdifferenz bestimmt werden. In Block354 kann dann eine Bewegung in der x und y Richtung basierend auf den berechneten x und y Geschwindigkeiten und der verstrichenen Zeit seit der letzten bearbeiteten Scanlinie des gegenwärtigen primären linearen Scanarrays230 und sekundären linearen Scanarrays250 berechnet werden. Ein derartiger Bewegungsvorgang kann in einem Vorgangsspeicher bzw. -puffer360 als ein Eintrag auf einer Ereignis- bzw. Vorgangsliste gleich bzw. ähnlich zu der berechneten x und y Richtung gespeichert werden, wie dies weiter unten unter Bezugnahme auf5 erklärt ist. Die Vorgangsliste kann dann bearbeitet werden und jeder Vorgang bzw. Vorfall, welcher reif bzw. abgeschlossen ist, kann zu einem Aufrufprogramm gesandt werden, wie beispielsweise420 , wie dies in5 gezeigt ist. - In einer abgewandelten Ausführungsform kann der Geschwindigkeitsberechnungsschritt
352 vollständig weggelassen werden und eine Bewegung kann direkt als eine Funktion der x Verzögerung und y Verzögerung berechnet werden. Für die y Verzögerung würde diese Funktion ein umgekehrtes Verhältnis sein. Beispielsweise würde, wenn die y Verzögerung kleiner ist, dann die y Bewegung größer sein, da sich der Finger sehr rasch bewegen muss, um sich von der primären zu der sekundären in einer geringen Anzahl von Scanlinien bewegt zu haben. Die entsprechende x Bewegung würde einfach ein unmittelbares Verhältnis der berechneten x Verzögerung sein. Unter Verwendung dieses Verfahrens müssen Geschwindigkeiten nicht berechnet werden und Zeitstempel bzw. -marken sind nicht notwendig. Dies ist in größerem Detail in einer ebenfalls anhängigen Anmeldung US 13/014,389, eingereicht am 26. Jänner 2011 (d. h. dasselbe Datum wie die Prioritätsanmeldung der vorliegenden Anmeldung) und übertragen auf die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung, mit dem Titel SYSTEM FOR AND METHOD OF IMAGE RECONSTRUCTION WITH DUAL LINE SCANNER USING LINE COUNTS (”System für eine und Verfahren einer Bildrekonstruktion mit einem zweizeiligen Scanner unter Verwendung von Zeilenzählungen”) beschrieben, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. - Eine Korrelation kann schematisch durch ein Betrachten von
4 illustriert werden. Eine Korrelation wird tatsächlich unterschiedlich in einer gegenwärtigen aktuellen Ausführungsform des geoffenbarten Gegenstands, wie dies unten erläutert ist, aus verschiedenen Gründen durchgeführt, wie beispielsweise Berechnungszeit- und Speicherkapazitätsbegrenzungen, obwohl sie jedoch auf die Weise, welche in4 illustriert ist, implementiert sein könnte.4 illustriert in jedem Fall bzw. für jedes Ereignis den Zweck bzw. Sinn einer Korrelation, wie beispielsweise einer Kreuzkorrelation in dem geoffenbarten Gegenstand. Unter Bezugnahme auf4 kann, wie dies in 5a illustriert ist, ein Linien- bzw. Zeilenscan370 eines primären linearen Scanarrays230 , welcher beispielsweise von dem schematisch illustrierten Scanner220 von3 aufgenommen ist, mit einer Scanlinie bzw. -zeile372 eines sekundären linearen Scanarrays250 verglichen werden. In4a werden die sechs Pixel bzw. Bildpunkte der Scanlinie372 mit den ersten sechs Pixeln in der Scanlinie370 verglichen. Es wird verstanden werden, dass die Scanlinie370 eine gegenwärtige Scanlinie sein könnte und die sekundäre Scanlinie372 eine vergangene Scanlinie von dem Ringpuffer210 der sekundären Scanlinie oder umgekehrt sein könnte. - Verschiedene Vergleichsalgorithmen können in Abhängigkeit teilweise von der Größe der primären Scanlinie
370 , d. h. einer Anzahl von Pixelstellen, welche für einen Vergleich verfügbar sind, und der Größe der sekundären Scanlinie372 verwendet werden. Beispielsweise kann ein Abstimmen von vier von sechs der Pixelstellen bzw. -orte der sekundären Scanlinie372 mit dem Abschnitt der Pixelstellen der primären Scanlinie370 , welche verglichen werden, oder von vier aufeinander folgenden derartigen Pixeln oder dgl. eingesetzt bzw. verwendet werden. - Jedes der unterschiedlichen Symbole in den individuellen Pixelstellen, 12 für die primäre Scanlinie
370 und sechs für die sekundäre Scanlinie372 repräsentiert einen unterschiedlichen Wert, z. B. einen Grauskalenwert für die entsprechende Pixelstelle, welche durch den zweizeiligen bzw. Dual Line Scanner220 erfasst wurde. Es wird auch verstanden werden, dass für diese beispielhafte Implementierung einer Kreuzkorrelation aufgrund eines Rauschens in dem System die individuellen Werte, welche durch die unterschiedlichen Symbole repräsentiert werden, gegebenenfalls flexibel innerhalb eines gewissen Bereichs bewertet werden müssen. D. h., das Symbol in einer Pixelstelle der primären Pixellinie370 muss nicht identisch zu demjenigen der entsprechenden Pixelstelle in der sekundären Pixelscanlinie372 für jeden Vergleich sein. - Unter der Annahme für Illustrationszwecke entweder eines rauschlosen Systems oder dass jedes der individuellen Symbole, welche in
4 für die Pixelwerte verwendet werden, sich nicht innerhalb eines derartigen Bereichs von Werten voneinander befindet, d. h. eine Abstimmung erfordert, dass ein gleiches Symbol für alle der unterschiedlichen Symbole abgestimmt ist, welche in4 gezeigt sind, dann gibt es, wie dies ersichtlich ist, keine Korrelation zwischen den ersten sechs Pixelstellen der sekundären Scanlinie372 und der primären Scanlinie370 in der Position, welche in4a illustriert ist. Dort sind die ursprünglichen Registerorte der ursprünglichen bzw. Ausgangspixel in jeder der primären Scanlinie370 und der sekundären Scanlinie372 ausgerichtet und es gibt keine Abstimmung bzw. Übereinstimmung von vier von sechs oder vier benachbarten Pixelstellen. Dasselbe gilt für4b , wo die Pixelstelle s1 der sekundären ursprünglichen Scanlinie mit der Pixelstelle p2 der primären Scanlinie ausgerichtet ist. Tatsächlich herrscht dieselbe Situation für jede von4c ,4d ,4e und4f bis4g . D. h., für die Pixelstelle s1 der sekundären Scanlinie372 , welche mit der Pixelstelle p8 der primären Scanlinie370 ausgerichtet ist, sind die ersten vier Symbole in der sekundären Pixelscanlinie372 , s1–s4, dieselben wie für die vier benachbarten Pixelstellen p8–p11 der primären Scanlinie370 . - Unter Berücksichtigung dieser Kreuzkorrelation kann das System in einer bestimmten Richtung (x und y) in Abhängigkeit davon bestimmen, ob die primäre Scanlinie
370 oder die sekundäre Scanlinie372 eine gegenwärtige Scanlinie ist und die gegenüberliegende bzw. entgegengesetzte von dem jeweiligen Scanlinienpuffer genommen wird, welche der Differenz zwischen der gegenwärtigen Scanlinie und der Position der historischen Scanlinie in dem jeweiligen Puffer entspricht. D. h., als ein Beispiel würde eine Trennung bzw. ein Abstand von 8 Linien bzw. Zeilen eine Trennung von 400 μm sein und würde eine Zeitdifferenz basierend auf einem Zeitstempelvergleich aufweisen. Unter der Annahme, dass die sekundäre Scanlinie372 die gegenwärtige Scanlinie in dem Vergleich ist, würde dies eine y Verzögerung in der +y Achsenrichtung sein. Zusätzlich kann gesehen werden, dass es eine Verzögerung bzw. ein Nacheilen in der +x Achsenrichtung von 8 Pixel- bzw. Bildpunktstellen gibt. Dies würde sich auf 400 μm belaufen, unter Berücksichtigung eines Abstands von 50 μm, wie dies oben für die Pixelstellen in dem primären linearen Scanlinienarray230 und dem sekundären linearen Scanlinienarray250 festgehalten wurde. - Während
4 für einen Korrelationsprozess, welcher verwendet werden könnte, und den Gegenstand bzw. das Ziel einer derartigen Korrelation illustrativ bzw. beispielhaft ist, sind andere mathematische Zugänge zu einer Kreuzkorrelation viel leichter zu implementieren und viel effektiver, beinhaltend eine normalisierte Kreuzkorrelation (”NCC”), wie dies in größerem Detail unten diskutiert wird. - Es wird nun auf
5 Bezug genommen, welche schematisch und in einer Blockdiagrammform, gemäß Aspekten von Ausführungsformen des geoffenbarten Gegenstands, eine Architektur einer Benutzereingabevorrichtung400 illustriert, welche ein Navigationssystemmodul402 beinhalten kann und welche weiters ein Vorrichtungsemulationsmodul410 beinhalten kann. Das Navigationsmodul der Benutzereingabevorrichtung400 kann eine Gestenerkennungseinheit406 und das Bewegungsverfolgungssystem202 des Gegenstandsabbildungs- und Bildrekonstruktionssystems200 beinhalten, wie dies oben beschrieben ist. Wie dies in5 ersichtlich ist, verbraucht in einem Bewegungsverfolgungsmodul204 des Gegenstandsabbildungs- und Bildrekonstruktionssystems200 der Hostcomputer202 von2 Sensorreihen mit jeweils einer Scanlinie zu einer Zeit, wie sie von dem Sensor220 von2 sowohl für die primäre Scanlinie230 als auch die sekundäre Scanlinie250 empfangen bzw. erhalten werden. Das Bewegungsverfolgungsmodul202 kann eine Abschätzung der groben Fingerbewegung relativ zu der Oberfläche des Sensors220 berechnen, wie dies in der vorliegenden Anmeldung erläutert ist, und eine Ausgabeereignisreihe bzw. -warteschlange360 , welche ΔX und ΔY Werte enthalten kann, welche mit einem Zeitstempel versehen sein können, gemeinsam mit einem Finger Ein/Aus-Status speichern bzw. sammeln. - Eine Gestenerkennung in einem Gestenerkennungsmodul
406 kann in eine Bewegungsverfolgung integriert sein bzw. werden und kann eine Bewegungsereignisliste jede G Millisekunden verbrauchen, während das Modul406 zu bestimmen versucht, ob eine Geste aufgetreten ist. Das Modul406 kann dann jegliche Geste(n) charakterisieren, welche es findet, und jegliche Gestenereignisse zu der Ausgabeereigniswarteschlange360 hinzufügen. Jegliche Ereignisse bzw. Vorfälle von jeweils N Millisekunden in der Ausgangsereigniswarteschlange360 , deren ”Zeit gekommen ist”, können über einen Vorrichtungsemulationsrückruf412 zu dem Vorrichtungsemulationsmodul410 gesandt werden, welches diese Bewegungs- und Gestenereignisse verbrauchen und als Ausgaben ein Verhalten430 auf einem Schirm durch ein Anwendungs- oder ein Betriebssystem420 erzeugen kann, welches einen Anwendungsrückruf422 gemäß der Vorrichtung unter einer Emulation aufweist. In ähnlicher Weise kann die Vorrichtungsemulation410 ihr eigenes Ausgangs- bzw. Ausgabeereignis erzeugen (d. h. es wird keine Schlange bzw. Warteschlange verwendet) und unmittelbar das Ausgabeereignis zu dem Aufrufprogramm420 senden. - Eine Bewegungsverfolgung befindet sich im Zentrum der Navigationsaufgabe. Damit eine Gesten- und Vorrichtungsemulation gut arbeiten, sind gute Abschätzungen einer tatsächlichen Fingerbewegung erforderlich. Eine Bewegungsverfolgung verwendet, wie erwähnt, eine Korrelation, und spezifischer in einem Beispiel einer Ausführungsform des geoffenbarten Gegenstands eine normalisierte Kreuzkorrelation (NCC), um zu bestimmen, wann sich ein Finger gegenüber dem primären linearen Scanarray
230 und/oder dem sekundären linearen Scanarray250 bewegt hat. NCC kann die Wahl sein, da sie sehr robust gegenüber einem Rauschen und Änderungen in einem DC- bzw. Gleichstromniveau ist. - Wie dies unter Bezugnahme auf
3 erläutert wurde, werden drei Sätze von Daten korreliert, eine gegenwärtige primäre Scanlinie mit vergangenen sekundären Scannlinien für eine –y Achsenbewegung; eine gegenwärtige sekundäre Scanlinie mit vergangenen primären Scanlinien für eine ±y Achsenbewegung; und eine gegenwärtige primäre Scanlinie mit vergangenen primären Scanlinien für eine seitliche bzw. Seitwärtsbewegung. Das Atomdatum ist eine Scanlinie. Der Algorithmus kann an nicht-gecullten Scanlinien arbeiten, da gecullte Linien nicht zu der Host-Computervorrichtung204 gesandt werden, um Bandbreiten über den Bus zu reduzieren, obwohl das Navigationsmodul402 sein eigenes Culling implementieren könnte oder das Culling verbessern könnte, welches durch das Sensormodul202 durchgeführt wird. Sobald eine eingegebene bzw. Eingabescanlinie bearbeitet wird und ihre Bewegung berechnet wird, kann das Navigationsmodul402 eingestellt werden, nicht neuerlich die Scanlinienbewegung zu besuchen, beispielsweise basierend auf Resultaten für zukünftige Scanlinien, obwohl dies möglich ist und eine Wiedergabetreue verbessern könnte. Wenn das Navigationsmodul402 mit einer neuen nicht-gecullten Reihe bzw. Zeile aufgerufen wird, ist der vereinfachte Prozessfluss derart, wie dies in3 gezeigt ist. - Der oben diskutierte Korrelationsalgorithmus, welcher mathematisch gut bekannt ist, welcher keine einstellbaren Parameter aufweist und mehr als 95% der Bearbeitung verbraucht, kann vorzugsweise in einer fest verdrahteten Hardware-Implementierung implementiert sein bzw. werden. Jede neue Scanlinie, welche nicht gecullt ist bzw. wird, d. h. zu der Host-Computervorrichtung
204 geliefert wird, muss mit älteren Scanlinien korreliert werden, welche in dem (den) Ringpuffer(n)210 gespeichert sind. Als ein Beispiel können 64 Reihen einer Geschichte, d. h. 64 vergangene primäre Linien- bzw. Zeilenscans230 und64 vergangene sekundäre Scanlinien250 in jeweiligen Ringpuffern210 mit 48 Plätzen verwendet werden, wobei auch so wenig wie insgesamt 48 oder selbst 32, insbesondere mit verbesserten Culling-Techniken ausreichend sein können. - Eine mögliche Konfiguration kann sein, 48 Reihen von 4 Bit-Daten zu verwenden, d. h. unter Verwendung der mittleren 128 Pixel eines primären linearen Scanarrays
230 mit 256 Pixel und der gesamten 64 Pixel eines sekundären linearen Scanarrays250 . Dies würde einen RAM Pufferplatz gleich 48 × (128 + 64) × 0,5 = 4,6 kB erfordern. Wenn man 128 primäre Pixel mit 64 Pixel von sekundären Pixeln aufweist, kann dies +/–32 spaltenweise Verlagerungen (Verzögerungen) erlauben, während eine Alternative von 112 primären Pixel +/–24 spaltenweise Verschiebungen aufnehmen kann. Von der Anzahl der Pixel in der sekundären Scanlinie250 wird angenommen, dass sie weniger empfindlich bzw. anfällig für eine bzw. bei einer Modifikation ist. - Unter Bezugnahme auf Zeitgebungs- bzw. Zeitnehmungsbetrachtungen ist der schlechteste Fall, dass sich der Finger so schnell bewegt, dass keine Linien in diesem Moment gecullt werden, wobei dies bedeutet, dass, um in Echtzeit zu sein, das System Aufgaben innerhalb der Zeit für eine Durchführung eines einzelnen Scans abschließen muss. Dies könnten beispielsweise 250 μs sein, jedoch auch 330 μs oder länger könnten akzeptabel sein. Ohne jegliche Optimierungen, um einen Korrelationseinstellungs-Untersuchungsraum zu reduzieren, würde das System 3 Datensätze bei jeder Iteration korrelieren müssen, d. h. die gegenwärtige primäre mit allen (48) gespeicherten sekundären Linien (für eine Bewegung in der –y Richtung), die gegenwärtige sekundäre mit allen (48) gespeicherten primären Linien (für eine Bewegung in der +y Richtung) und die gegenwärtige primäre mit 2 oder 3 am jüngsten gespeicherten primären Linien (für lediglich eine Verfolgung einer horizontalen Bewegung).
- Die Gesamtheit von 48 + 48 + 2 = 98 Reihen müsste in der bevorzugten Ausführungsform korreliert werden. Jede Korrelation einer Reihe kann 64 Pixel verwenden und muss über eine Anzahl von unterschiedlichen Verschiebungen oder Verzögerungen berechnet werden, wobei dies erforderlich ist, um Winkel oberhalb und unterhalb von 90 Grad (rein vertikal) zu verfolgen. Je größer die maximale Verzögerung bzw. Verschiebung ist, welche erlaubt ist, umso weiter ist die Abweichung von einer unmittelbaren Vertikalen, welche erfolgreich verfolgt werden kann. Die Korrelation primär-zu-primär kann nur eine reine horizontale Bewegung verfolgen. Ein Verzögerungsbereich von +/–16 könnte gemeinsam mit einer Voraussage der nächsten Verzögerung von der Verzögerungsgeschichte, kombiniert mit einem Zentrieren des Verzögerungsbereichs auf den vorhergesagten Wert oder selbst auf den letzten berechneten Wert als eine Möglichkeit verwendet werden. Alternativ könnte ein weiterer Bereich, beispielsweise +/–24, stattdessen verwendet werden und ein Zentrieren an dem Zentrum der sekundären Scanlinie ist möglich. Unter Verwendung dieser Anzahl müssten 24 + 24 + 1 = 49 NCC Werte pro Reihe berechnet werden. Die gesamte Anzahl von NCC Berechnungen pro neuer Scanlinie, ohne die oben erwähnten möglichen Optimierungen, beträgt daher 49 × 98 = 4802.
- Die klassische Gleichung für eine einzelne NCC Berechnung für eine gegebene Verzögerung ist:
NCC = [E(qRef·qTest) – E(qRef)E(qTest)]/[σ(qRef)·σ(qTest)] (i) NCC2 = [N·Σ(qRef·qTest) – Σ(qRef)·Σ(qTest)]2/([N·Σ(qRef·qRef) – Σ(qRef)·Σ(qRef)]·[N·Σ(qTest·qTest) – Σ(qTest)·Σ(qTest)]) (ii) - Ein Auswählen unter den drei Korrelationsauswertungen nach derjenigen, für welche am Wahrscheinlichsten ist, eine wahre bzw. richtige Bewegung zu repräsentieren, d. h. eine Korrelationsfestlegungsauswahl gemäß Aspekten einer Ausführungsform des geoffenbarten Gegenstands, involviert drei Korrelationspeaks für ein Auswählen: primäre zu vergangenen sekundären (CorrUP, d. h. +y Achsenbewegung), sekundäre zu vergangenen primären (CorrDOWN, d. h. –y Achsenbewegung) und primäre zu vergangenen primären (CorrSIDE), in einer bevorzugten Ausführungsform unter Verwendung von primären zu vergangenen primären, da die Anzahl von Pixelstellen größer und somit zuverlässiger ist.
- Die folgende Logik kann verwendet werden: wenn CorrUP CorrDOWN + Margin_updown und CorrUP > CorrSIDE + Margin_side und CorrUP Thresh_updown, dann bewegte sich der Finger aufwärts (+y Richtung). Mit anderen Worten muss CorrUP signifikant größer als CorrDOWN und CorrSIDE sein und muss auch größer als ein gewählter Schwellwert sein. In ähnlicher Weise bewegte sich, wenn CorrDOWN > CorrUP + Margin_updown und CorrDOWN > CorrSIDE + Margin_side und CorrDOWN > Thresh_updown, dann der Finger abwärts (–y Achsenrichtungsbewegung). Schließlich bewegte sich, wenn CorrSIDE > CorrUP + Margin_side und CorrSIDE > CorrDOWN + Margin_side und CorrSIDE Thresh_side, dann der Finger zur Seite.
- Typischerweise ist Margin_updown größer als Null, und wenn von Korrelationswerten gesagt wird, dass sie zwischen 0 und 100 liegen, dann ist Margin_updown typischerweise 0 < Margin_updown < 50. Margin_side ist typischerweise kleiner als Null, da gefunden wurde, dass im Allgemeinen Seite-zu-Seite Korrelationen dazu tendieren, höher als Aufwärts-Abwärts-Korrelationen zu sein. Dies deshalb, da die Daten, welche korreliert werden, von demselben Teil des Sensors (z. B. primär zu primär) im Gegensatz zu aufwärts-abwärts kommen bzw. stammen, wo primäre gegen sekundäre sind. So ist typischerweise –25 < Margin_side < 0, wobei sich dies jedoch mit einer Erfassungshardware unterscheiden könnte.
- Wie oben erwähnt, ist NCC nicht der einzige Weg, die Ähnlichkeit von zwei Scanlinien mit nahezu äquivalenten Maßen bzw. Messergebnissen zu messen, d. h. mittlerer quadratischer Fehler (MSE) und Summe von absoluten Differenzen (SAD) als mögliche Substitute. Während sie geringfügig weniger komplex als NCC nach den soeben angemerkten Optimierungen berechnet werden können, können sie möglicherweise leichter in einer Hardware zu implementieren sein. Falls dies der Fall ist, kann ein Genauigkeitseinfluss der bestimmende Faktor in der Auswahl sein.
- Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können verwendet werden, um Objekte bzw. Gegenstände verschieden von Fingern zu scannen bzw. abzutasten und um Bilder derartiger Gegenstände verschieden von Fingerabdruckbildern zu erzeugen. Die vorliegende Offenbarung kann verwendet werden, um andere biometrische Daten zu scannen, wie beispielsweise die Handfläche einer Hand oder eine Retina. Die vorliegende Offenbarung kann auch verwendet werden, um virtuell bzw. nahezu jegliche Art eines Gegenstands durch einen Bewegungs- bzw. Wisch-Scan zu scannen, ohne die Geschwindigkeit des Gegenstands berechnen zu müssen, wenn er sich über den Swipe-Scanner bewegt.
- Die vorliegende Offenbarung wurde unter Bezugnahme auf Blockdiagramme und Betriebs- bzw. Betätigungsillustrationen von Methoden und Vorrichtungen beschrieben, welche Methoden bzw. Verfahren implementieren (gemeinsam ”Blockdiagramme”). Jeder Block des Blockdiagramms und Kombinationen von Blöcken in dem Blockdiagramm können mit analoger oder digitaler Hardware und/oder Computerprogramminstruktionen, wie beispielsweise in einer Computer- bzw. Rechenvorrichtung implementiert sein bzw. werden. Die Computerprogramminstruktionen können einem Prozessor eines Computers für allgemeine Zwecke, eines Computers für spezielle Zwecke, einem Mikrocontroller, ASIC oder jeglicher anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, so dass die Instruktionen bzw. Anweisungen die Funktionen/Vorgänge implementieren, welche in dem Blockdiagramm spezifiziert sind, wenn sie durch die Rechenvorrichtung ausgeführt werden. Die Funktionen/Vorgänge, welche in den Blöcken angeführt sind, können abweichend von der Reihenfolge auftreten, welche in dem Blockdiagramm angegeben ist. Beispielsweise können zwei Blöcke, welche aufeinanderfolgend gezeigt sind, tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in der umgekehrten Reihenfolge in Abhängigkeit von der involvierten Funktionalität bzw. den involvierten Vorgängen ausgeführt werden. Zusätzlich können unterschiedliche Blöcke durch unterschiedliche Computer- bzw. Rechenvorrichtungen implementiert werden, wie beispielsweise einem Array von Prozessoren innerhalb von Rechenvorrichtungen, welche in einer Serien- oder parallelen Anordnung arbeiten und Daten austauschen und/oder gemeinsame Datenspeichermedien teilen bzw. nutzen.
- Der Ausdruck ”computerlesbares Medium”, wie er hierin und in den Ansprüchen verwendet wird, bedeutet allgemein ein nicht-flüchtiges Medium, welches Computerprogramme und/oder Daten in einer für eine Computervorrichtung maschinenlesbaren Form speichert. Ein durch einen Computer lesbares Medium kann Computerspeichermittel und Kommunikationsmedien beinhalten. Computerspeichermittel können flüchtige und nicht-flüchtige entfernbare und nicht-entfernbare Medien beinhalten, welche mit irgendeiner geeigneten Methode oder Technologie für die Speicherung von Information, wie beispielsweise durch einen Computer lesbare Instruktionen, Datenstrukturen, Programmmodule oder spezifische Anwendungen, implementiert sind bzw. werden.
- Der Ausdruck ”Modul”, wie er hierin und in den Ansprüchen verwendet wird, bedeutet allgemein ein Software-, Hardware- und/oder Firmware-System, einen Prozess und/oder eine Funktionalität, welche(s,r) die Prozesse, Merkmale und/oder Funktionen der vorliegenden Offenbarung mit oder ohne einer menschlichen Interaktion bzw. Einwirkung oder Verstärkung durchführen oder erleichtern kann bzw. können. Ein Modul kann Sub-Module beinhalten. Softwarekomponenten eines Moduls können in einem nicht-flüchtigen durch eine Computervorrichtung lesbaren Medium gespeichert sein bzw. werden. Module können integral mit einem oder mehreren Server(n) sein oder können auf einen oder mehrere Server geladen und durch den oder diese ausgeführt werden. Ein oder mehrere Modul(e) kann bzw. können in einen Motor bzw. eine Maschine oder eine Applikation bzw. Anwendung gruppiert sein.
- Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hierin gezeigt und beschrieben wurden, wird es für Fachleute offensichtlich sein, dass derartige Ausführungsformen lediglich als Beispiel zur Verfügung gestellt wurden. Zahlreiche Abwandlungen, Änderungen und Substitute werden Fachleuten ersichtlich sein, ohne von der Erfindung abzuweichen. Es sollte verstanden werden, dass verschiedene Alternativen zu den hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beim Ausführen der Erfindung verwendet werden können. Es ist beabsichtigt, dass die folgenden Ansprüche den Rahmen der Erfindung definieren und dass Verfahren und Strukturen innerhalb des Rahmens bzw. Umfangs dieser Ansprüche und ihre Äquivalente dadurch abgedeckt werden.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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Claims (10)
- Benutzereingabevorrichtung, umfassend: einen Objektabbildungssensor mit zwei Linien bzw. Zeilen, welcher einen Primärlinienscan-Sensor, welcher eine Primärlinienscan-Sensorausgabe zur Verfügung stellt, und einen Sekundärlinienscan-Sensor aufweist, welcher eine Sekundärlinienscan-Sensorausgabe zur Verfügung stellt, welche jeweils die Pixel bzw. Bildpunkte in einer gegenwärtigen primären Scanreihe von Pixeln und einer gegenwärtigen sekundären Scanreihe von Pixeln repräsentieren, wobei der Primärlinienscan-Sensor und der Sekundärlinienscan-Sensor jeweils adaptiert sind, einen Gegenstand bzw. ein Objekt zu scannen bzw. abzutasten; eine Speichervorrichtung, welche für jede Scanzeit jede gegenwärtige Primärlinienscan-Sensorausgabe speichert, um eine Mehrzahl von gespeicherten Darstellungen von Pixeln in einer Reihe von Pixeln für eine Mehrzahl von vergangenen Primärlinienscans beizubehalten, und welche jede gegenwärtige Sekundärlinienscan-Sensorausgabe speichert, um eine Mehrzahl von gespeicherten Darstellungen von Pixeln in einer Reihe von Pixeln für eine Mehrzahl von vergangenen Sekundärlinienscans beizubehalten; eine Korrelationseinheit, welche wenigstens eine der gegenwärtigen Darstellungen von Pixeln in einer Primärlinien-Sensorausgabe mit gespeicherten Darstellungen von Pixeln in einer Reihe von Pixeln für jeweilige der Mehrzahl von vergangenen Sekundärlinienscans und die gegenwärtigen Darstellungen von Pixeln in einer Sekundärlinien-Sensorausgabe mit gespeicherten Darstellungen von Pixeln in einer Reihe von Pixeln für jeweilige der Mehrzahl von vergangenen Primärlinienscans korreliert; und wobei die Korrelationseinheit als eine Ausgabe einen Bewegungsindikator zur Verfügung stellt, welcher eine Richtung und eine Amplitude des gescannten Objekts in einem Koordinatensystem koplanar mit den Primär- und Sekundärlinienscan-Sensoren und ausgerichtet mit dem Primär- und Sekundärlinienscan-Sensor umfasst.
- Benutzereingabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Korrelationseinheit die gegenwärtigen Darstellungen von Pixeln in der Primärlinienscan-Sensorausgabe mit gespeicherten Darstellungen von Pixeln in einer Reihe von Pixeln für jeweilige der Mehrzahl von vergangenen Primärlinienscans korreliert.
- Benutzereingabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Korrelationseinheit die gegenwärtigen Darstellungen von Pixeln in der Sekundärlinienscan-Sensorausgabe mit gespeicherten Darstellungen von Pixeln in einer Reihe von Pixeln für eine vorangehende Sekundärlinienscan-Sensorausgabe korreliert, und/oder wobei die Korrelationseinheitsausgabe operativ mit einem Benutzervorrichtungs-Benutzerinterface verbunden ist und/oder wobei die Korrelationseinheit eine Korrelationsauswertung für jede Korrelation erzeugt, welche durch die Korrelationseinheit durchgeführt wird, und die Korrelationseinheitsausgabe basierend auf einer Auswertung der Korrelationsauswerte zur Verfügung stellt, wobei die Korrelationsauswerte vorzugsweise ein Abwärts- bzw. Down-Korrelationsauswert, ein Aufwärts- bzw. Up-Korrelationsauswert und ein Seiten- bzw. Sideways-Korrelationsauswert beinhalten.
- Benutzereingabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bewegungsindikator unter Verwenden einer Geschwindigkeit des Objekts berechnet wird und/oder wobei der Bewegungsindikator ohne Verwenden einer Geschwindigkeit des Objekts berechnet wird.
- Verfahren für ein Bereitstellen einer Benutzereingabe, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Primärlinienscan-Sensorausgabe und einer Sekundärlinienscan-Sensorausgabe über einen Objektabbildungssensor mit zwei Linien bzw. Zeilen, welcher einen Primärlinienscan-Sensor und einen Sekundärlinienscan-Sensor aufweist, wobei jede Ausgabe jeweils die Pixel bzw. Bildpunkte in einer gegenwärtigen primären Scanreihe von Pixeln und einer gegenwärtigen Sekundärscanreihe von Pixeln durch den Primärlinienscan-Sensor und den Sekundärlinienscan-Sensor repräsentiert, welche ein Objekt bzw. einen Gegenstand scannen bzw. abtasten; Speichern in einer Speichervorrichtung für jede Scanzeit jeder gegenwärtigen Primärlinienscan-Sensorausgabe, um eine Mehrzahl von gespeicherten Darstellungen von Pixeln in einer Reihe von Pixeln für jeden einer Mehrzahl von vergangenen Primärlinienscans beizubehalten, und Speichern in einer Speichervorrichtung für jede Scanzeit jeder gegenwärtigen Sekundärlinienscan-Sensorausgabe, um eine Mehrzahl von gespeicherten Darstellungen von Pixeln in einer Reihe von Pixeln für jeden einer Mehrzahl von vergangenen Sekundärlinienscans beizubehalten; Korrelieren mit einer Korrelationseinheit wenigstens einer der gegenwärtigen Darstellungen von Pixeln in der Primärlinien-Sensorausgabe mit gespeicherten Darstellungen von Pixeln in einer Reihe von Pixeln für jeweilige der Mehrzahl von vergangenen Sekundärlinienscans und der gegenwärtigen Darstellungen von Pixeln in einer Sekundärlinien-Sensorausgabe mit gespeicherten Darstellungen von Pixeln in einer Reihe von Pixeln für jeweilige der Mehrzahl von vergangenen Primärlinienscans; und Bereitstellen als einer Ausgabe der Korrelationseinheit eines Bewegungsindikators einer Richtung und Amplitude des gescannten Objekts in einem Koordinatensystem koplanar mit dem Primär- und Sekundärlinienscan-Sensoren und ausgerichtet mit dem Primär- und Sekundärlinienscan-Sensoren.
- Verfahren nach Anspruch 5 und weiterhin umfassend ein Korrelieren mit der Korrelationseinheit der gegenwärtigen Darstellungen von Pixeln in der Primärlinienscan-Sensorausgabe von Pixeln in einer Reihe von Pixeln für jeweilige der Mehrzahl von vergangenen Primärlinienscans korreliert.
- Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 und weiterhin umfassend ein Korrelieren mit der Korrelationseinheit der gegenwärtigen Darstellung von Pixeln in der Sekundärlinienscan-Sensorausgabe mit gespeicherten Darstellungen von Pixeln in einer Reihe von Pixeln für eine vorangehende Sekundärlinienscan-Sensorausgabe, und/oder Bereitstellen der Korrelationseinheitsausgabe an ein Benutzervorrichtungs-Benutzerinterface und/oder Erzeugen über die Korrelationseinheit einer Korrelationsauswertung für jede Korrelation, welche durch die Korrelationseinheit durchgeführt wird, und Bereitstellen der Korrelationseinheitsausgabe basierend auf einer Auswertung der Korrelationsauswerte zur Verfügung stellt, wobei die Korrelationsauswerte vorzugsweise ein Abwärts- bzw. Down-Korrelationsauswert, ein Aufwärts- bzw. Up-Korrelationsauswert und ein Seiten- bzw. Sideways-Korrelationsauswert beinhalten.
- Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei der Bewegungsindikator unter Verwenden einer Geschwindigkeit des Objekts berechnet wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 bis 8, wobei der Bewegungsindikator ohne ein Verwenden einer Geschwindigkeit des Objekts berechnet wird.
- Computerprogrammprodukt, umfassend Computer-lesbare Instruktionen, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte eines Verfahrens eines Bereitstellens einer Benutzereingabe nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 bis 9 durchführen.
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