DE2740395C2

DE2740395C2 - Vorrichtung zum Identifizieren unbekannter Muster

Info

Publication number: DE2740395C2
Application number: DE2740395A
Authority: DE
Inventors: John Philip Yorba Linda Calif. Riganati; Visvaldis Alberts Orange Calif. Vitols
Original assignee: Thomas De la Rue and Co Ltd
Current assignee: De la Rue International Ltd
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1977-09-08
Publication date: 1986-06-12
Also published as: JPS5373936A; CH631821A5; NL7709871A; FR2364512B1; DE2740395A1; GB1590755A; BR7706014A; AU510961B2; AU2872477A; CA1090475A; JPS5857790B2; FR2364512A1; US4151512A

Description

zieren Singularitätspunkte, die im allgemeinen als »Drei-Radien« und »Kerne« bezeichnet sind, sowie ihre zugeordneten Erhebungskonturen. Andere topologischen Daten, die benutzt werden können, umfassen Erhebungszählungen zwischen den Singularitätspunkten oder zwischen Merkmalen. Die topologischen Daten sind besonders nützlich bei der Klassifizierung der Form des Musters, während die Merkmal-Daten eine eindeutige und detaillierte Beschreibung eines jeden persönliche Musters gestatten. Die Erhebungs-Konturdaten werden bei der Bildung sowohl der Singularitätspunkte als auch der zugeordneten Erhebungs-Konturen der topologischen Daten benutzt. Die Erhebungs-Konturdaten werden ebenfalls benutzt, um die jedem Merkmal zugeordnete Erhebungs-Füeßrichtung zu erhalten.

Es ist bekannt, daß andere Verfahren zum Herausziehen der dreigeteilten Information verwendet werden können. Wenn ein unbekanntes Muster beispielsweise nur randweise lesbar ist, so kann die Information durch Hand herausgezogen werden und in das automatische System durch eine geeignete Eingabe-Hardware eingegeben werden.

Auf der Grundlage der herausgezogenen Information können eine Anzahl von Funktionen ausgeführt werden, was von den Anforderungen des Benutzers abhängt.

Eine Funtion umfaßt die Überprüfung der gesuchten Identität einer Person; dies kann bewerkstelligt werden durch Vergleich der aus dem Fingerabdruck der Person herausgezogenen Information mit einer entsprechenden zuvor gespeicherten Fingerabdruckinformation, wobei die gespeicherte Information aufgrund einer Hilfsinformation, wie beispielsweise einer der Person zugeordneten Identifikations-Nummer, wieder aufgesucht werden kann. Die Person beansprucht eine bestimmte Identität durch Eingabe einer ldentifikations-Nummer (Hilfs-Information) entweder durch Hand über eine Tastatur oder codiert auf einer Karte, welche in geeigneter Weise in das System eingelesen wird. Die Hilfs-Information wird benutzt, um den Speicher des Systems zu adressieren und die gespeicherte Information aufzusuchen. Die Person legt ebenfalls einen geeigneten Finger auf ein Lesefenster (Abtaster) und versetzt das System in die Lage, die erforderliche Information aus dem abgetasteten Fingerabdruck-Muster herauszuziehen. Die herausgezogene Information wird sodann mit der gespeicherten Information verglichen, und es wird eine Ja/Nein-Entscheidung gegeben, um die gesuchte Identität der Person zu überprüfen.

Die automatische Identifizierung bildet eine andere Funktion, die durch die Verwendung der herausgezogenen Information ausgeführt werden kann. In diesem Fall werden die topologischen Daten, die die Klassifikation des epidermalen Musters charakterisieren, benutzt, um ein entsprechendes Klassifikationsfach auszuwählen, welches in einer Hauptspeicher-Kartei errichtet wird. Bei der Verarbeitung eines vorgegebenen Abdruckes zwecks genauem Vergleich mit der Haupt-Kartei bildet die Klassifizierung ein Verfahren, durch welches eines von mehreren Fächern der Haupt-Kartei ausgewählt wird, um den Betrag an gespeicherten Daten zu reduzieren, die abgesucht und verglichen werden müssen, und um auf diese Weise den erforderlichen Zeitaufwand zur Erzeugung des Vergleichs zu reduzieren. Bei der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß die Klassifikation ein Verfahren darstellt, durch welches die Anforderungen an die Suchzeit auf ein Minimum beschränkt werden. Die Klassifikation kann jedoch gewünschtenfalls ganz umgangen werden oder durch ein anderes Verfahren zur Reduzierung der Anzahl von Vergleichsmustern substituiert werden. Es können hierbei Verfahren verwendet werden, bei denen die Muster in Gruppen, beispielsweise nach dem Verbrechenstyp oder der geografischen Herkunft, gespeichert werden.

Bei der vorliegenden Erfindung kann die Klassifikation mit einem hohen Grad an Gewißheit positiv bestimmt werden, oder es kann alternativ eine Prioritätenliste wahrscheinlicher Klassifikationstypen festgestellt werden, wenn die Klassifikation mit einem geringen Grad an Gewißheit durchgeführt wird. Dort, wo eine Prioritätsliste erzeugt wird, werden aufeinanderfolgende Fächer der Hauptkartei nacheinander gemäß der Prioritätslisten der wahrscheinlichen Klassifikationstypen abgesucht. In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ein Klassifikationsschema vorgeführt, in welchem lediglich jene Muster, die mit einem hohen Sicherheitsgrad klassifiziert sind, mit den in der Hauptkartei gespeicherten Mustern verglichen werden.

Wenn ein spezieller Klassifikationstyp ausgewählt worden ist, so werden sodann die herausgezogenen Merkmaldaten mit den Merkmaldaten eines jeden der gespeicherten Abdrücke innerhalb des entsprechenden besonderen Klassifikationsfachs der Hauptkartei verglichen. Wenn eine Übereinstimmung erzielt wird, so zeigt das System die Identität der Person an, deren Abdruck mit dem übereinstimmenden Abdruck innerhalb des Klassifikationsfachs der Hauptkartei übereinstimmt und/oder reproduziert den übereinstimmenden Abdruck selbst aus der in dem Klassifikationsfach gespeicherten Information.

In vielen Fällen werden mehrfache Übereinstimmungen aufgrund vorbestimmter Toleranzgrenzen und Fehlerraten erzielt. Das System erzeugt daher eine Liste von Namen bzw. von Identifizierungsziffern zur Identifizierung von Leuten gemäß einer Priorität, deren gespeicherte Fingerabdruck-Information zwecks Identifikation mit dem vorliegenden Fingerabdruck übereinstimmt.

Ebenso wie das vorliegende erfindungsgemäße System für die Verwendung durch gesetzüberwachende Behörden, industrielle Sicherheitsabteilungen und Banken geeignet ist, kann das zuvor erwähnte System mit großem Vorteil an jenen Stellen eingesetzt werden, wo Identifikationskarten ausgegeben werden, wie beispielsweise Führerscheine, Kreditkarten, Wohlfahrts- und Sozialversicherungskarten. In jedem dieser Büros kann eine Prüfung der Fingerabdrücke der Person durchgeführt werden, die eine Identifikationskarte zu erhalten sucht, wobei durch Überprüfung mit der Kartei festgestellt werden kann, ob diese Person eine Identifikationskarte zuvor unter der gleichen oder einer anderen Identität erhalten hat. Durch das zuvor erwähnte System kann daher bei seiner Benutzung in großem Umfang verhindert werden, daß falsche Identifikationskarten durch rechtmäßige Ausgabestellen ausgegeben werden.

Obgleich die Ausführungen der vorliegenden Erfindung auf eine dermatoglyphische Muster-Erkennung und Identifizierung gerichtet sind, ist erkennbar, daß die hierbei verwendeten Verfahren ebenso benutzt werden können, um Sprach- oder Klangmuster zu identifizieren ebenso wie andere Arten von Konturmustern, die jene Muster umfassen, die im Zusammenhang mit der geographischen Kartierung, der Strukturanalyse und des Wellenstudiums entwickelt werden. Tatsächlich kann jedes Muster, das durch Daten entsprechend den zuvor erwähnten Erhebungs-Konturen und/oder Merkmaldaten repräsentiert wird, durch die Verwirklichung des

Konzepts der vorliegenden Erfindung identifiziert werden.

Die vorliegende Erfindung löst die Probleme des Standes der Technik durch die Schaffung eines automatischen Systems, wobei epidermale Erhebungen darstellende Muster, wie beispielsweise Fingerabdrücke, eindeutig durch die automatische Herausziehung dieser spezifischen Information beschrieben werden. Die spezifische Information, wie beispielsweise die Erhebungs-Konturdaten, die den Erhebungsfluß in dem Fingerabdruck-Muster beschreiben, und Merkmaldaten, die prinzipiell die Erhebungsenden und Furchen beschreiben, werden automatisch identifiziert und aus dem Fingerabdruckmuster herausgezogen. Topologische Daten, die Singularitätspunkte, wie beispielsweise Drei-Radien und Kerne, ebenso wie Erhebungs-Fließlinienspuren, die jenen identifizierten Singularitätspunkten zugeordnet sind, identifizieren, werden automatisch aus den Erhebungs-Konturdaten herausgezogen. Die herausgezogene Information wird sodann durch das System zur automatischen Klassifizierung des Fingerabdruck-Musters und/oder der Anpassung des Fingerabdruck-Musters mit in einer Massenkartei gespeicherten Mustern benutzt. Die Identifikation wird sodann automatisch bewerkstelligt durch Vergleich der herausgezogenen Information mit der entsprechend den zuvor identifizierter Fingerabdruck-Mustern in der Massenkartei gespeicherten Information. In einem Überprüfungssystem kann die gesuchte Identität einer Person durch Vergleich des Fingerabdrucks dieser Person mit einem besonderen Muster überprüft werden, wobei das besondere Muster in der Massenkartei entsprechend der gesuchten Identität gespeichert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Berücksichtigung der Zeichnungen näher erläutert, wobei in den Zeichnungen gleiche Bezugsziffern gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten zeigen. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung des allgemeinen Konzeptes der vorliegenden Erfindung,

Fig.2A ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das zur Identifizierung einer Person aufgrund eines ihrer ausgewählten Fingerabdrücke benutzt wird,

Fig.2B ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Efindung, wobei eine Person aufgrund eines oder mehrerer Fingerabdruck-Muster identifiziert wird,

Fig.3 ein Beispiel für einen Abtast-Mechanismus, wie er bei der vorliegenden Erfindung benutzt wird,

F i g. 4A und 4B, die nachstehend als F i g. 4 bezeichnet werden, ein Gesamt-Blockdiagramm des Informations-Prozessors ge näß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 4C ein Diagramm zur Darstellung verschiedener Parameter des relativen Informationsvektors, wie er durch den Schaltkreis gemäß F i g. 4 hergeleitet wird,

F i g. 5 eine Konzept-Darstellung der Hauptkartei des Informations-Prozessors gemäß F i g. 4,

F i g. 6 ein detailliertes Blockdiagramm des Zeilenzählers gemäß F i g. 4,

Fi g. 7 ein detailliertes Blockdiagramm des eindimensionalen Schwellwert-Schaltkreises gemäß F i g. 4,

Fig.8A, 8B, 8C, 8D, 8E und 8F, die nachstehend als Fig.8 bezeichnet werden, ein detailliertes Blockdiagramm des Binärbild-Merkmal- und Erhebungskontur-Detektors gemäß F i g. 4,

F i g. 9 Beispiele von Adressen zur Feststellung von Merkmalen in einem 3 χ 3-Fenster gemäß F i g. 8,

Fig. 10 verschiedene Adressen für die in einem 3 - 3-Fenster gemäß F i g. 8,

Fig. 10 verschiedene Adressen für die in einem 3 χ 3-Bit-Fenster gemäß F i g. 8,

Fig. 10 verschiedene Adressen für die in einem 3 χ 3-Bit-Fenster gemäß F i g. 8 festgestellten Erhebungs-Fließrichtungen,

Fig. HA einen 38 x38-Byte-RAM-Speicher für die Erhebungskontur mit einem Speicherbereich von 32 χ 32 Bytes und einem Fenster von 7x7 Byte,
F i g. 11B einen 7 χ 7-Byte-Puffer, der zur Feststellung der Korrelation der Referenzwinkel benutzt wird,

Fig. 12A ein Fingerabdruckmuster mit Klassifikation

in einer Rechtsschleife, eine resultierende Speicherung der Erhebungs-Konturdaten, die von dem Fingerabdruckmuster abgeleitet werden, und die Konturspur, die von den Erhebungs-Konturdaten erzeugt wird,

Fig. 12B ein Fingerabdruckmesser, die resultierende Erhebungskontur und die Konturspur für eine Klassifizierung in einer Linksschleife,

F i g. 12C ein Fingerabdruckmesser, die resultierende Erhebungskontur und die Konturspur für eine Wirbel-Klassifizierung,

Fig. 13 vereinfachte Beispiele von Muster-Klassifikationstypen,

Fig. 14 ein vereinfachtes Blockdiagramm des Klassifizierers gemäß F i g. 4,

F i g. 15A, 15B, 15C, 15D und 15E, die nachstehend als Fig. 15 bezeichnet sind, ein detailliertes Blockdiagramm eines Schaltkreises, wie er zur Bildung der Korrelation des Referenzwinkels des 7 χ 7-Byte-Puffers gemäß F i g. 11B benutzt wird,

Fig. 16A, 16B und 16C, die nachstehend als Fig. 16 bezeichnet werden, Beispiele der Erhebungs-Fließdalen in einem 7 χ 7-Byte-Fenster für einen Nicht-Singularitätspunkt, ein Drei-Radienpunkt und einen Kernpunkt zusammen mit der Korrelationsbestimmung als Ergebnis der in dem Schaltkreis gemäß Fig. 15 durchgeführten Berechnung,

Fig. 17A, 17B und 17C, die nachstehend als Fig. 17 bezeichnet werden, ein detailliertes Blockdiagramm des Spitzenwert-Zählschaltkreises des Klassifizierers,

Fig. 18 ein detailliertes Blockdiagramm eines Maskierungsschaltkreises, der die durch den Schaltkreis gemäß F i g. 17 erzeugte Information behandelt,
Fig. 19 eine Konzeptansicht eines Feldes einer Anzahl von Spitzenwerten nach der Maskierung durch den Schaltkreis gemäß Fig. 18,

F i g. 20 ein detailliertes Blockdiagramm eines Schaltkreises zur Verbesserung durch Verdünnung des Spitzenwert-Bündels in dem Feld gemäß F i g. 19,

F i g. 21 drei Abtastzellen, wie sie bei der Bündel-Verdünnungsoperation des Schaltkreises gemäß F i g. 20 während der Datenabtastung in dem Feld der Anzahl von Spitzenwerten benutzt werden,
Fig.22A und 22B, die nachstehend als Fig.22 bezeichnet werden, ein detailliertes Blockdiagramm eines Schaltkreises zur Positionierung und Zuordnung von X-, Y-Adressen zu festgestellten Kern- und Drei-Radien-Punkten, die durch die Verdünnungs-Operation mit dem Schaltkreis gemäß F i g. 20 verbessert worden sind,

Fig.23 ein Beispiel einer Kurvenspur von Erhebungs-Fließkonturen, die festgestellten Kern- und Drei-Radien-Punkten zugeordnet sind,

Fig. 24 ein detailliertes Blockdiagramm eines die Spurbildung gemäß Fig. 23 ausführenden Spurschaltkreises,

F i g. 25 die in dem Schaltkreis gemäß F i g. 24 benutzten Inkrementalwerte zur Erzeugung der Spuren der

Fließlinien gemäß F i g. 23,

F i g. 26A und 26B, die nachstehend als F i g. 26 bezeichnet werden, ein detailliertes Blockdiagramm eines Vergleichsschaltkreises, welches den aufgrund der durch den Schaltkreis gemäß F i g. 24 ausgeführten Kurvenspurbildung erzeugten Inkrementalwerten eine Klassifizierung zuordnet.

Das System gemäß F i g. 2A wird dann benutzt, wenn man wissen will, ob eine Person, die Eintritt in einen Bereich begehrt, zuvor mit ihren Fingerabdrücken unter ihrer eigenen Identität oder einer falschen Identität registriert worden ist. Ein solches System kann an Zollstellen benutzt werden, wobei jede Person, die die Zollstelle passiert, einer Fingerabdruckprüfung unterzogen wird, in diesem Fall werden die Fingerabdrücke und Identifikationsnummern (beispielsweise die Sozialversicherungs-Nummer) bekannter Flüchtlinge, auf Ehrenwort Entlassener und anderer Personen, denen das Verlassen des Landes nicht gestattet ist, in dem System gespeichert. Wenn das individuelle Fingerabdruckmuster als unter einer oder mehreren Identitäten in der Kartei vorhanden erkannt wird, so wird dieser Person nicht gestattet, die Zollstelle zu überschreiten, und diese Person kann für weitere Maßnahmen zurückgehalten werden.

F i g. 2A zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches einen Eingabe-Terminal 11, ein Anzeigefeld 30 und einen Informations-Prozessor 20 aufweist. Der Eingabe-Terminal 11 besitzt mehrere Anzeigelampen 1—8, die den besonderen Finger anzeigen, der für den Vergleich ausgewählt worden ist. Ein Operator kann durch den entfernt angeordneten Sicherheitswähler 16 einen spezifischen einzelnen Finger auswählen, der durch das System automatisch verglichen werden soll.

Die Person legt ihren Finger, der dem eingeschalteten Anzeigenlicht zugeordnet ist, auf das Abtastfenster 14. In diesem Beispiel weist das Abtastfenster 14 einen Abtast-Auslöseschalter 107 (F i g. 3) auf, der durch den auf das Fenster 14 gedrückten Finger 12 ausgelöst wid. Selbstverständlich können andere Schalteranordnungen verwendet werden, die beispielsweise manuell, optisch oder elektrisch befestigt werden können.

Der Informations-Prozessor 20 nimmt das Datenmuster, das durch den Eingabe-Terminal 11 abgetastet wird, auf und vergleicht die abgetasteten Daten mit der gespeicherten Kartei von Fingerabdrücken entsprechend dem jeweils ausgewählten Finger. Wenn eine Übereinstimmung festgestellt wird zwischen dem abgetasteten Fingerabdruck-Muster und einem gespeicherten Fingerabdruck-Muster, so erscheint auf der entfernt angeordneten Anzeige 30 (eine optische Ausgabeeinrichtung 31 kann ebenfalls verwendet werden) eine entsprechende Identifikations-Nummer, und es wird eine Lampe betätigt, die das Vorhandensein der Information in der Kartei signalisiert. Wenn durch den Informations-Prozessor 20 mehrfache Obereinstimmungen festgestellt werden, so treten auf der entfernt angeordneten Anzeige 30 die entsprechenden Identifikations-Nummern von jedem nacheinanderfolgend identifizierten Muster auf, und es wird eine Lampe angesteuert, die anzeigt, daß mehr als eine Information in der Kartei übereinstimmend ist. Wenn jedoch durch den Informations-Prozessor 20 keine Übereinstimmung festgestellt wird, so wird eine Lampe angesteuert, die anzeigt, daß keine Übereinstimmung mit der in der Kartei vorhandenen Information vorliegt. An diesem Punkt ist die Suche für dieses Fingerabdruck-Muster beendet.

Als Alternative zu dem System gemäß F i g. 2A kann ein System gemäß Fig. 2B benutzt werden, wobei der Reihe nach ausgewählte Finger abgetastet und dann mit der Kartei verglichen werden. In diesem Fall wird der Eintritt begehrenden Person durch die nacheinanderfolgend angesteuerter; Anzeigelampen ! —8 angezeigt, daß sie nacheinander jeden von bis zu acht Fingern auf das Abtastfenster zu drücken hat.
Die Anzahl von Fingerabdrücken, die der Reihe nach

ίο von dem System abgetastet und verglichen werden, wird durch den entfernt angeordneten Sicherheitswähler 16' gesteuert. Ein Operator kann beispielsweise auswählen, daß die rechten und linken Zeigefinger von dem System abgetastet und verglichen werden. In diesem Fall stellt der Operator den entfernt angeordneten Sicherheitswähler 16' in die Stellung »2«, wodurch ein 8 zu 3-Decodierer veranlaßt wird, ein entsprechend codiertes binäres Ausgangssignal zu erzeugen. An dem Eingabe-Terminal 11 wid die mit »R. Index« bezeichnete Anzeigelampe 1 durch den Ausgang eines 3 zu 8-Konverters 9 betätigt, da in diesem Beispiel der rechte Zeigefinger immer zuerst abgetastet wird. Ein Auslöse-Startimpuls wird in dem Eingabe-Terminal 11 bei der Betätigung eines »Start«-Druckknopfes oder eines Auslöse-Abtastschalters 107 (F i g. 3), wie er in Zusammenhang mit F i g. 2A erläutert wurde, erzeugt. Der Folgezähler 13 zählt bei jedem Auslöse-Suchimpuls um 1 Bit nach oben und erzeugt ein binär-codiertes Ausgangssignal für den 3 zu 8-Wandler 9, der die Betätigung der entsprechenden Anzeigelampen in dem Eingabe-Terminal 11 steuert. Der Ausgang des Folgezählers 13 wird mit dem Ausgang des 8 zu 3-Decodierers 18 in einem Vergleicher 15 verglichen. Immer, wenn die Differenz zwischen den Werten des Zählers 13 und des Decodierers 18 den Wert Null aufweist, wird ein Ausgangssignal von dem Vergleicher 15 auf der. Folgezähler 13 zurückgeführt, um diesen auf Null zurückzustellen. Das Ausgangssignal des Vergleichers 15 wird ferner als ein Signal »Ende der Suche« benutzt, welches dem Informations-Prozessor 20 zugeführt wird. Der Ausgang des Folgezählers 13 wird ebenfalls dem Informationsprozessor 20 zugeführt, um die Fingernummer-Adresse in der Hauptkartei zu identifizieren.
Aus den beiden Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2A und 2B geht hervor, daß ein Eingabe-Terminal, basierend auf den vorstehenden Erläuterungen, so aufgebaut sein kann, daß er gleichzeitig mehrere von dem System abzutastende und zu verarbeitende Fingerabdrücke aufnehmen kann. Das System kann modifiziert werden, um die Mehrzahl von Fingerabdrücken parallel oder in Serie abzutasten und um diese Information dem Inforamtions-Prozessor 20 zuzuführen. Ferner liegt auf der Hand, daß jede der beiden Ausführungen gemäß den F i g. 2A und 2B verschiedene Eingabe- und Anzeige-Terminals gleichzeitig in einer Timeshare-Anordnung aufweisen können, wobei ein einziger Informations-Prozessor mit diesen Terminals zusammenarbeitet.
Die in den F i g. 2A und 2B dargstellten Ausführungsbeispiele können leicht modifiziert werden, indem alle 10 Finger anstelle der begrenzten Anzahl von 8 Fingern verwendet werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der kleine Finger an jeder Hand, obgleich er ein Fingerabdruck-Muster aufweist, nicht besonders die Genauigkeit der Identifizierung bei der Verarbeitung erhöht. Zusätzlich kann die Anzahl von 8 Fingern wirksam in einer binärcodierten Hardware verarbeitet werden, die nur 3 Bits für die Finger-Identifizierung im Ge-

gensatz zu einem Abdrucksystem _;nit 10 Fingern erfordert

F i g. 3 zeigt ein Beispiel eines Abtastmechanismus, wie er bei der vorliegenden Etfindung verwendet wird. Der Abtaster 100 ist als ein Prisma-Element dargestellt, das ein Abtastfenster 14 für die Aufnahme eines Fingers 12 darauf aufweist Gebündeltes Licht wird von einer Lichtquelle 101 geliefert und in das Prisma geworfen, um von der inneren Oberfläche des Fensters 14 reflektiert zu werden. Ein Binärbild resultiert aus der verhinderten internen Reflexion am Fenster 14 aufgrund des Erhebungs- und Furchenmusters des Fingerabdrucks auf dem Fenster 14. In jenen Bereichen, wo die epidermalen Erhebungen des Fingerabdruck-Musters die Oberfläche des Fensters 14 berührten, wird das gebündelte Licht zerstreut. In den Bereichen des Fensters 14, wo die epidermalen Furchen des Fingerabdruck-Musters vorliegen, findet keine Berührung mit dem Fenster 14 statt, und das gebündelte Licht wird intern gegen einen schwenkbaren Spiegel 103 reflektiert Ein Fokussier-Sysem 105 empfängt das resultierende Binärbild, das von dem Spiegel 103 reflektiert wird und fokussiert das Binärbüd in seine Brennebene. Eine lineare 256 χ 1-Fotodiodenanordnung 102 ist fest in der Brennebene des Fokusjier-Systems 105 angeordnet. Der Spiegel 103 wird durch einen Nockenantrieb 104 geschwenkt, um das Binärbild quer über die Brennebene und somit entlang der Elemente der linearen Fotodiodenanordnung 102 abzutasten. Das Fingerabdruck-Muster auf dem Fenster 14 wird daher entlang einer Linie abgetastet.

Bei der Ausführungsform des Abtasters 100 gemäß Fig.3 wird, wenn ein Finger 12 gegen das Fenster 14 gedrückt wird, ein Schalter 107 betätigt, um einen Ausiöse-Abtastimpuls passieren zu lassen, der einen 1-MHz-Taktgenerator 104 (in F i g. 4 gezeigt) veranlaßt, mit der Erzeugung von Taktsignalen zu beginnen.

Unter Bezugnahme auf F i g. 4 kann der Auslöse-Abtastimpuls des Schalters 107 ebenfalls benutzt werden, um einen Nockenmechanismus (nicht dargestellt) zum Antrieb des Spiegels 103 zu starten.

Die lineare 256 χ 1-Fotodiodenanordnung 102 wird vorzugsweise durch den 1-MHz-Takt 104 angesteuert, so daß eine Zeilenabtastung, ganz ähnlich einer Fernseh-Rasterabtastung, hinsichtlich der Daten ausgeführt wird, die durch die Fotodiodenanordnung 102 abgetastet werden. Die Fotodiodenanordnung 102 wird bei dieser Ausführungsform wiederholt für 256 aufeinanderfolgende Zeilen abgetastet, und jede abgetastete Zeile enthält 256 Daten-Abtastpunkte.

Gleichzeitig wird der Ausgang des Taktes 104 dem Zeilenzähler 107 als Eingang zugeführt. Der Zeilenzähler 107 zählt 256 Taktimpulse pro Zeile und 256 Zeilen (d. h. 65 536 Taktimpulse). Der Zeilenzähler 107 erzeugt ein Abtast-Stop-Signal, wenn die 256 Zeilen vollständig abgetastet sind. Der Zeilenzähler 107 wird weiter unten in näheren Einzelheiten anhand von F i g. 5 erläutert.

Die 256 Datenabtastpunkte pro Zeile von der Fotodiodenanordnung 102 sind in Wirklichkeit analoge Daten und können von einem reinen Schwarz-Signal entsprechend einer »1« bis zu einem reinen Weiß-Signal entsprechend einer »0« variieren. (Ein reines Weiß-Signal entsprechend einer »0« tritt jedoch gewöhnlich nur in den hellen Hintergrundbereichen auf, die den Fingerabdruckbereich umgeben). Jeder der analogen Datenpunkte wird einem eindimensionalen Schwellwert-Schaltkreis 106 zugeführt, der jeden der abgetasteten Punkte entweder in einen Binärwert von »1« oder von »0« quantisiert und ebenfalls den Hintergrundbereich in jenen Bereichen identifiziert, wo der Finger nicht gegen die Oberfläche des Fensters 14 gedruckt ist.

Die binäre Datenbitfolge am Ausgang des eindimensionalen Schwellwert-Schaltkreises 106 wird sodann in einen Binärdaten-Verbesserungs-Schaltkreis 108 eingegeben, in welchem die Binärdaten verbessert werden, indem Information entsprechend unerwünschter Veränderungen in dem Muster entfernt wird, ohne daß die eindeutigen Charakteristiken des zu verarbeitenden Musters verändert werden. Der Binärdaten-Verbesserungsschaltkreis 108 verdünnt die Erhebungen des Musters, so daß ihre Breiten nicht mehr als 1 Bit besitzen. Der Binärdaten-Verbesserungsschaltkreis 108 bewirkt ferner das Auffüllen von Poren, die in dem Erhebungsmuster auftreten und die Diskontinuitäten verursachen können. Eine Ausführung des Binärdaten-Verbesserungsschaltkreises 108 kann der US-Patentschrift 40 03 024 entnommen werden, auf die hiermit Bezug genommen wird.

Die verbesserte Bit-Folge des Binärdaten-Verbesserungsschaltkreises 108 wird dem Binärbild-Merkmal und Erhebungskontur-Detektor 110 eingegeben, in welchem die relative X-, K-Position des Merkmals (Erhebungsendungen und Verzweigungen) festgestellt werden, und die Erhebungskontur-Daten bestimmt werden. Unter Bezugnahme auf den Binärbild-Merkmal- und Erhebungskontur-Detektor 110 ist festzustellen, daß die Erhebungskontur-Daten als 1024 Worte mit einer Wortlänge von 8 Bits an einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM 112 mit 32x32 Byte ausgegeben werden. Jedes der 1024 Worte, die die Erhebungskontur-Daten darstellen und die in den Speicher RAM 112 eingegeben werden, erzeugt eine Information über den mittleren Erhebungskontur-Winkel für einen 8 χ 8-Fensterbereich, der durch 8 Punkte pro Zeile für 8 abgetastete Zeilen der ursprünglichen Fotodiodenanordnung 102 definiert ist. Jeder der 1024 Speicherplätze des Speichers RAM 112, die durch die Auswahl- und Adressenlogik-Schaltkreise 131/125 und 129/127 adressiert werden, speichert eines der entsprechenden 8-Bit-Worte der Information über den mittleren Erhebungs-Konturwinkel. Da 2⁸ der Zahl 256 entspricht, sind 256 verschiedene Winkel durch den Detektor 110 feststellbar, und das System erzeugt daher eine Auflösung von ungefähr 1,4° im Hinblick auf die Erhebungskontur-Winkelinformation.

Die Merkmale, wie beispielsweise die Erhebungsendungen und die Verzweigungen können eine Zahl bis zu 100 in jedem speziellen Fingerabdruckmuster ausmachen. Es ist jedoch empirisch festgestellt worden, daß die Anzahl gültiger Merkmale pro Abdruck einen Mittelwert von ungefähr 50 einnimmt. Es ist daher völlig akzeptabel Daten für bis zu 64 Merkmale zu identifizieren und herauszuziehen, wobei immer noch ein hoher Grad an Genauigkeit beim Vergleich erzielt wird. Darüber hinaus stellt die Zahl 64 eine übliche Größe zwecks Benutzung in digitalen Systemen dar. Es liegt jedoch auf der Hand, daß die Größe des Systems durch den Fachmann verändert werden kann, um eine größere Anzahi von Merkmalen als 64 festzustellen.

Jedes der bis zu 64 Bytes an A"-Daten, entsprechend dem festgestellten Merkmal, weist 8 Bits auf. In gleicher Weise weist jedes der bis zu 64 Bytes der V-Daten, entsprechend dem gleichen festgestellten Merkmal, 8 Bits auf. Die X- und V-Datensätze, die die relative Position eines jeden festgestellten Merkmals beschreiben, werden in entsprechende Merkmaldaten-Positions-

Speicherregister 118 und 120 eingegeben. Die Merkmaldaten-Positionsspeicherregister 118 und 120 sind vom FlFO-Typ(FIFO = first in first out), von denen jedes 64 Bytes an Information speichert und die ihre Ausgangssignale an RIV-Wandler 122 abgeben.

Die Ö-Orientierung für jedes festgestellte Merkmal entspricht dem mittleren Erhebungs-Konturwinkeldatcnausgang des Binärbild-Merkmal- und Erhebungskontur-Detektors 110 an dieser entsprechenden X-, Y-Position. Wenn die 8-Bit-Worte in jeder Datengruppe von den Registern 118 und 120 an den RIV-Wandler 122 ausgegeben werden, dann werden diese ebenfalls an die Decodierer 121 und 123 entsprechend ausgegeben. Auswahl-Logikschaltkreise 131 und 129 steuern die decodierte X- und y-Merkmaldateninformation, um die Logikschaltkreise 125 und 127 entsprechend zu adressieren. Der Speicher RAM 112 für die Erhebungskontur, der die Erhebungs-Konturdaten θ in den 32 χ 32-Datenspeicherplätzen enthält, wird adressiert, um die Ö-Daten entsprechend der adressierten Position auszulesen. Die von dem Speicher RAM 112 ausgelesenen 0-Daten der Erhebungskontur werden sodann in den RIV-Wandler 122 eingegeben.

Die grundlegende Lösung zum Vergleich und zum Anpassen von Mustern gemäß der vorliegenden Erfindung zieht in Rechnung, daß obgleich zwei Fingerabdrücke des gleichen Fingers nicht perfekt übereinzustimmen brauchen (aufgrund einer Streckung oder anderen Störungen), die Merkmalmuster dieser zwei Fingerabdrücke hinreichend eng genug übereinstimmen werden, so daß sie als miteinander übereinstimmend betrachtet werden können. Aus diesem Grund liegt eine allgemeine Gesamt-Übereinstimmung zweier Fingerabdrücke vor, hinsichtlich deren behauptet werden kann, daß die Fingerabdrücke einander gleich sind. Infolgedessen ist im folgenden Abschnitt der Erfindung dargestellt, wie automatisch feststellbar ist, wie jeder kleine Bereich eines Fingerabdruckes mit jedem kleinen Bereich des anderen Fingerabdruckes übereinstimmi, und sodann all die Zwischenresultate zusammen an verschiedenen Stellen anzuordnen, um das Gesamtbild zu erhalten.

Dadurch stellt ein RIV-Mustervergleich-Subsystem automatisch fest, ob die beiden miteinander zu vergleichenden Fingerabdrücke hinreichend ähnlich sind, um einen Vergleich zu bilden.

Jeder kleine Bereich eines Fingerabdruckmusters wird als »relativer Informationsvektor« (RIV) bezeichnet.

Ein Vektor /?/Kwird für jedes Merkmal eines Fingerabdruckmusters erzeugt und bildet im wesentlichen eine detaillierte Beschreibung der Merkmalnachbarschaft dieses Merkmals. Das Merkmal, für welches ein Vektor RIV erzeugt wird, wird als »Referenz« oder »Zentral«-Merkmal dieses Vektors RIV bezeichnet. Insbesondere beschreibt ein Vektor RIVd'ie relative Position (r, Φ) und die Richtung (ΔΘ) für jedes Merkmal innerhalb einer Anzahl von Merkmalen in einer vorbestimmten Nachbarschaft im Hinblick auf das zentrale Merkmal dieses Vektors RlV. Die drei Parameter (r, Θ und ΔΘ) dieser relativen Position können wie folgt definiert werden:

r, = die Entfernung zwischen dem zentralen Merkmal und dem /-ten Nachbarschaftsmerkmal dieses Vektors RIV, = \(Xc- Xi)² + (Yc -Yi)²Y¹²;

Φ, = der Winkel zwischen dem Ende des zentralen

Merkmals und der Position des /-ten Nachbarschaftsmerkmals dieses Vektors RIV,

Δθ, =

die Differenz zwischen dem Winkel des Endes des zentralen Merkmals (&) und des Winkels des Endes des /-ten Nachbarschaftsnierkmals (θ)=\θ_σ-θ,\.

Aufgrund der vorstehenden Definitionen sind die RIV-Parameter /γ, Θ, und ΔΘ, des /-ten Nachbarschaftsmerkmals in F i g. 4C für ein zentrales Merkmal mit den Koordinaten (xc y_a 0_C) dargestellt.
Der RIV-Wandler 122 zusammen mit dem RIV-Wandler 124 und dem RIV-Vergleicher 12S bildet das RlV-Subsystem, welches auf Merkmaie anspricht, um selektiv mehrere Nachbarschafts-Vergleichssignale zu erzeugen, die die Nähe des Vergleichs und Koordinatenverschiebungen zwischen Merkmalnachbarschaften der verglichenen Muster anzeigt. Das RIV-Subsystem spricht ebenfalls auf die Nachbarschafts-Vergleichssignale an, um Ausgangssignale zu bilden, die die relative Nähe des Vergleichs und relative Koordinatenverschiebungen der verglichenen Muster anzeigen. Die RIV-Wandler 122 und 124 sprechen auf Merkmale der zwei Muster an, um selektiv eine detaillierte Nachbarschaftsbeschreibung von nahen Umgebungsmerkmalen für jedes der Merkmale der entsprechenden Muster zu bilden. Der RIV-Vergleicher 126 spricht selektiv auf die detaillierten Nachbarschaftsbeschreibungen der zwei Muster der RIV-Wandler 122 und 124 an, um mehrere Nachbarschafts-Vergleichssignale zu bilden, die die Dichte des Vergleichs und die Koordinatenverschiebung zwischen jeder Merkmal-Nachbarschaft des ersten Musters im Hinblick auf jede Merkmal-Nachbarschaft des zweiten Musters anzeigen.

Der Ausgang des RIV-Wandlers 122 wird dem RIV-Vergleicher 126 eingegeben, in welchem jeder Vektor RIVmh jedem Vektor RIVdes RIV-Wandlers 124 verglichen wird, wobei der letztere Wandler die Merkmaldaten eines adressierten Fingerabdruckmusters codiert, die in einer Hauptkartei 116 gespeichert sind.

Es sei darauf verwiesen, daß — obgleich die RIV-Wandler 122 und 124 in diesem Ausführungsbeispiel einzeln dargestellt sind — diese als ein einzelner Wandler ausgeführt werden können, der im Time-sharing-Betrieb arbeitet, um die detaillierte Nachbarschafts-Beschreibung für das zu identifizierende Muster und ein ausgewähltes identifiziertes Muster aus der Hauptkartei zu bilden.

Grundsätzlich arbeiten die RIV-Wandler 122 und 124 identisch. Sie wandeln beide der Reihe nach Eingangs-Merkmaldaten aus dem zu identifizierenden Muster A (FP-A) und einem identifizierten Muster B (FP-B) in das Format eines relativen Informationsvektors RIV um. Der RIV-Vergleicher 126 vergleicht jeden Vektor RIV des nicht-identifizierten Musters A mit jedem Vektor RIVdes identifizierten Musters B und erzeugt eine Vergleichsbewertung bei jedem Vektorpaar-Vergleich, um

die Nähe der Übereinstimmung für dieses Vektorpaar anzuzeigen. Das Bewertungsergebnis wird verarbeitet, um die Gruppe von RlV-Vergleichsbewertungen von einem allgemeinen Gesichtspunkt aus zu analysieren, und es wird eine endgültige Bewertung gebildet, die quantitativ den Grad der Gleichheit zwischen zwei verglichenen Fingerabdrücken anzeigt. Das RIV-Muster-Vergleichs-Subsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist Gegenstand der DE-OS 27 40 394.

Vor der Ausführung des Merkmalmuster-Vergleichs durch das RIV-Subsystem klassifiziert ein Klassifizierer 114 das abgetastete Fingerabdruck-Muster in einen ausgewählten Typ aus einer Anzahl von Klassifikations-Mustertypen durch Analysierung der Erhebungskontur-Musterinformation, die in dem Speicher RAM 112 gespeichert ist Der Klassifizierer 114 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist in der Lage, einen Fingerabdruck in einen von 12 Klassifikationstypen zu klassifizieren. Die Klassifikationstypen sind im vorliegenden Fall in 5 Klassen von Linksschleifen, 5 Klassen von Rechtsschleifen, 1 Wirbel und 1 Bogen unterteilt. Der Klassifizierer 114 adressiert über die Steuerlogik 135 und das Zeilen- und Spalten-Adreßregister 133 den Speicher RAM 112 für die Erhebungskontur, um der Reihe nach aus diesen jedes der darin gespeicherten 1024 Erhebungskontur-Datenworte herauszulesen. Der Klessifizierer 114 analysiert sodann die Erhebungs-Konturdaten, um Singularitätspunkte, wie beispielsweise vorliegende Kerne und Drei-Radien-Punkte, zu identifizieren, und verarbeitet die den identifizierten Singularitätspunkten zugeordneten Erhebungs-Konturdaten, um eine Klassifikation des Fingerabdruck-Musters festzulegen. Der Klassifizierer 114 gibt eine Adresse des Klassifikationstyps aus und erzeugt ein Signal »Klassifikation vollständig«, wodurch nachfolgend eine Absuche der Hauptkartei 116 gemäß dem adressierten Klassifikationsfach ausgelöst wird. Das Klassifikationstyp-Ausgangssignal des Klassifizierers 114 stellt ein 4-Bit-Signal »Fingerklassifizierung« dar, durch welches angegeben wird, welcher der 12 Klassifikationstypen des abgetasteten Fingerabdruck-Musters festgestellt worden ist. Ein Puffer 128 speichert das 4-Bit-Ausgangssignal des Klassifizierers 114 zusammen mit einer 3-Bit-Adresse, die die Nummer des ausgewählten Fingers anzeigt, wie dies in den F i g. 2A und 2B gezeigt ist, und adressiert die Hauptkartei 116.

F i g. 5 zeigt eine prinzipielle Ansicht der Hauptkartei 116. Aus Fi g. 5 ist es möglich, zu erkennen, daß jeweils für die X-, Y- und #-Daten 12 Klassifikationen für jeden der 8 Finger vorgesehen sind, was zu 8 χ 12 Bytes führt (96 Byte für die Breite sowohl der X-Daten, der V-Daten und der Ö-Daten). Die in der Hauptkartei gespeicherten Merkmaldaten werden maximal mit 64 festgelegt.

In der schematischen Ansicht der Hauptkartei 116 gemäß Fig.5 ist ebenfalls eine Z-Dimension von 128 Personen vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden daher die spezielle Fingernummer entsprechend dem abzutastenden Finger zusammen mit dem festgestellten Klassifikationstyp so aus der Adresse der Hauptkartei 116 von dem Puffer 128 adressiert Nachfolgend werden die gespeicherten Muster entsprechend der adressierten Fingernummer und dem Klassierungstyp von 128 Personen aus der Hauptkartei 116 ausgelesen, wenn sie von dem 7-Bit-Zähler 113 adressiert werden. Obgleich die Hauptkartei 116 mit einer Kapazität von 128 Personen im vorliegenden Beispiel verwendet wird, liegt es auf der Hand, daß eine Hauptkartei so groß sein kann, wie das wirtschaftlich vertretbar ist.

Gleichzeitig mit der Adressierung der Hauptkartei 116 liefert der 7-Bit-Zähler 113 Z-Adressen der Reihe nach an ein 7-Bit-Register 134, welches an einen Festwertspeicher ROM 136 für die Identifikationsnummer angeschlossen ist, welcher in diesem Fall eine Speicherkapazität von 128 χ 9 besitzt. Die Dimension 128 stimmt mit den 128 Personen überein, deren Fingerabdrücke in der Hauptkartei 116 gespeichert sind, und die Dimen-

10

15

20

25

30

35

40

45

55

60

65 sion 9 stimmt in diesem Fall mit einer Sozial-Versicherungsnummer überein, die der Identifizierung einer jeden Person dient Die Funktion des Speichers ROM 136 dient der Erzeugung einer Idenufikations- Nummer zur Darstellung immer dann, wenn eine Vergleichsübereinstimmung festgestellt wird.

Obgleich sich die vorstehende Erläuterung auf das Herausziehen von Daten aus dem Fingerabdruck-Muster zum Vergleich mit der in der Hauptkartei 116 gespeicherten Information bezieht, sei an dieser Stelle darauf verwiesen, daß dieses System herkömmliche Schaltungstechniken verwenden kann, um die X-, Y- und Θ-Daten in der Hauptkartei entsprechend einer Adresse zu speichern, wobei diese Adresse durch die Fingernummer, den Klassifikationctyp und die Identität der Person während eines Schreibmodus festgelegt wird.

Die aus der Hauptkartei 116 ausgelesenen X-, Y- und Ö-Merkmaldaten weiden in den RIV-Wandler 124 eingegeben, der dem RIV-Wandler 122 entspricht Das Ausgangssignal des RIV-Wandlers 124 wird dem RIV-Vergleicher 126 zugeführt. Eine 7-Bit-Vergleichsbewertung wird durch den RIV-Vergleicher im Hinblick auf jedes der 128 in der Hauptkartei 116 gespeicherten Fingerabdruck-Muster durchgeführt.

Das Ausgangssignal der 7-Bit-Vergleichsbewertung des RIV-Vergleichers 126 wird einem Vergleicher 130 zugeführt, dir die 7-Bit-Vergleichsbewertung mit einem vorgegebenen Referenzwert vergleicht. Immer wenn die 7-Bit-Vergleichsbewertung den Referenzwert übersteigt, wird eine »Übereinstimmung« zwischen dem abgetasteten Fingerabdruck-Muster und dem adressierten Muster festgestellt Das Übereinstimmungssignal wird von dem Vergleicher 130 ausgegeben und als Eingang einem Übereinstimmungs-Flip-Flop 132 zugeführt. Das Übereinstimmungs-Flip-Flop 132 wird gesetzt, und sein verriegelter Ausgang betätigt die Anzeigelampe »In der Kartei« durch Setzen des Flip-Flops 141.

Gleichzeitig wird der in dem 7-Bit-Register 134 vorliegende Wert verriegelt und adressiert den Speicher ROM 136 für die Identifikationsnummer, und der Speicher ROM 136 wird getastet, um die adressierte Identifikationsnummer auszulesen.

Wenn daher festgestellt wird, daß eines der 128 Fingerabdruck-Muster in der Hauptkartei 116 der Fingernummer, der Klassifikation und der Merkmal-Übereinstimmung entspricht, so wird der Speicher ROM 136 entsprechend adressiert, um die zugehörige Identifikationsnummer der Person auszulesen, die den übereinstimmenden Fingerabdruck mit dem in der Hauptkartei 116 besitzt. Die Identifikationsnummer kann in Form einer neunstelligen Sozialversicherungsnummer vorliegen oder kann bei zusätzlich vorhandener Hardware den Namen der Person erzeugen, die den übereinstimmenden Fingerabdruck besitzt.

Das Ausgangssignal über die Identifikationsnummer-Information des Speichers ROM 136 wird sondann einer Anzeigetafel zugeführt, wie dies in den F i g. 2A oder 2B dargestellt ist, welche die neun Ziffern dieser Information anzeigt. Alternativ oder zusätzlich kann die Identifikationsnummer-Information an einen Drucker oder eine andere Einrichtung zur permanenten Aufzeichnung desselben ausgegeben werden.

In dem Fall, daß mehr als eine Übereinstimmung während der aufeinanderfolgenden Absuche der Hauptkartei 116 festgestellt wird, wird das Übereinstimmungs-Flip-Flop 132 erneut gesetzt und verursacht dementsprechend die Adressierung des Speichers 136. Die entsprechende Identifikationsnummer wird ausgegeben

und dargestellt und/oder aufgezeichnet Gleichzeitig setzt ein UND-Glied 138 ein Flip-Flop 139, welches auf ckm Anzeigefeld eine Anzeige »Mehr als eine in der Kartei« betätigt

Wenn am Ende der Absuche der Hauptkartei keine Übereinstimmung festgestellt worden ist, so wird die Anzeigelampe »nicht in der Kartei« über das UND-Glied 137 durch das Such-Beendigungssignal aufgrund des Überlaufs des 7-Bit-Zählers 113 betätigt

Gemäß F i g. 6 ist der Zeilen-Zähierschaltkreis 107 in näheren Einzelheiten dargestellt Ein Punkte/Zeilen-Zähler 60 mit einer Kapazität von 8 Bits nimmt die Einzeltaktimpulse von dem 1-MHz-Taktgenerator 104 auf. Für jedes durch den Punkte/Zeilen-Zähler 60 gezählten 256 Bits zählt der Zeilenzähler 62 um 1 Bit weiter. Ein Referenzwert von 256 ist in dem System fest verdrahtet, wie dies durch den Block 66 angezeigt ist Ein Vergleicher 64 vergleicht den Wert des Ausgangs des Zeilenzählers 62 mit dem fest verdrahteten Wert von 256. Wenn der Wert des Zeilenzählers 62 den Wert 256 erreicht, so wird ein Abtast-Stop-Signai durch den Vergleicher 64 zur Sperrung der Abtastfunktion erzeugt.

Gemäß F i g. 7 ist der eindimensionale Schwellwertschaltkreis 106 in näheren Einzelheiten dargestellt. Wie zuvor erwähnt, bildet der Eingang des Schaltkreises ein Analog-Signal entsprechend 256 Datenpunkten pro Zeile, die der Reihe nach von der Fotodiodenanordnung ausgegeben werden. Die Analog-Signale sind diskret in dem Sinn, als sie durch entsprechende Dioden der Fotodiodenanordnung 102 mit 256 Dioden erzeugt werden. Die Analog-Signale werden durch einen fünfstufigen Analog-Puffer 44, wie beispielsweise einen Ladungs-Verschiebungsschaltkreis CCD (CCD = charge coupled device), verarbeitet. Wie bekannt, besitzt ein CCD-Schaltkreis die Fähigkeit, abgetastete Analogwerte entlang den aufeinanderfolgenden Stufen des Schaltkreises zu übertragen.

Die ersten und letzten in dem fünfstufigen Analog-Puffer 44 vorliegenden Abtastwerte werden an einen Verlustintegrator und Skalierer 42 abgegeben, welcher ein 5-Punkt-Mittelwert-Ausgangssignal über einen ersten Verstärkungsregler 50 an einen ersten Eingang eines Addierschaltkreises 54 abgibt.

Die Werte in jeder der fünf Stufen des fünfstufigen Analog-Puffers 44 werden an entsprechende Stufen eines Puffers 46 ausgegeben. Der Ausgang einer jeden Stufe des Puffers 46 ist mit einer zugeordneten Diode in einem »Schwarzamplituden«-Auswahlschaltkreis 48 verbunden.

Ein Abtastschalter in dem Auswahlschaltkreis 48 tastet jede der zugeordneten Dioden ab und veranlaßt den Kondensator 47, sich auf einen Wert entsprechend einem der fünf Ausgänge aufzuladen. Der Ladunpswert des Kondensators 47 wird über einen zweiten Verstäi kungsregler 52 auf den zweiten Eingang des Addierschaltkreises 54 gegeben.

Der dritte Eingang des Addierschaltkreises 54 ist mit T_min bezeichnet. T_mm ist ein vorgewählter minimaler Schwellwert, der als ein Referenz-Signal für den Addierschaltkreis 54 benutzt wird. Der Addierschaltkreis 54 liefert einen Schwellwert an den Spannungs-Diskriminator 56. Das Schwellwert-Ausgangssignal des Addierers 54 ist für jeden Abtastpunkt veränderlich und wird durch T,„in und die beiden Eingänge von den Verstärkungsreglern 50 und 52 festgelegt.

Der Spanniings-Diskriminatcr 56 empfängt den dritten Abtastwerl von dem fünfstufigen Analog-Puffer 44 und liefert ein binäres Ausgangssignal durch Vergleich des abgetasteten Analog-Signals mit dem veränderlichen Schwellwert-Eingangssignal.

In dem eindimensionalen Schwellwert-Schaltkreis 106 ist ferner ein Spannungs-Diskriminator 58 dargestellt zur Unterscheidung des Hintergrundbereiches von dem Fingerabdruckbereich. Eine »Weiß-Amplituden«-Schwellwert-Referenzspannung wird auf einen Eingang des Spannungs-Diskriminators 58 gegeben und mit dem dritten Abtastwert des fünfstufigen Analog-Puffers 44 verglichen und liefert ein Binär-Signal »1«, wenn die Helligkeit des abgetasteten Wertes größer als die Amplitude des weißen Schwellwerl-Bezugssignals ist und einen Binärwert »0«, wenn die Helligkeit des abgetasteten Wertes entsprechend geringer ist.

Die verbesserte binäre Bit-Folge von dem Binärdaten-Verbesserungsschaltkreis 108 bildet eine verdünnte Version der Daten, wie sie durch Abtastung des Fingers hergeleitet werden. Die resultierende Bitfolge wird bis zu einem Grad verbessert, bei welchem irgendein 3x3-Bit-Fenster nicht mehr als eine einzele Linie entsprechend einer Erhebung des Finger-Abdruckmusters enthält.

Das detaillierte Blockdiagramm des Binärbildmerkmal- und Erhebungskontur-Detektors 110 ist in Fig. 8 dargestellt. Eine Verwirklichung des Binärbildmerkmal- und Erhebungckontur-Detektors 110 kann der DE-OS 27 40 483 entnommen werden.

Das Binärbild des Binärdaten-Verbesserungsschaltkreises 108 wird seriell in ein Serien/Serien-Verzögerungsregister 202 mit 256 Bits und ein Serien/Parallel-Register 206 mit 3 Bit eingegeben. Das Ausgangssignal des Verzögerungs-Registers 202 wird einem zweiten Verzögerungs-Register 204 mit 256 Bits und einem Serien/Parallel-Register 208 mit 3 Bit zugeführt Der Ausgang des zweiten Verzögerungs-Registers 204 wird direkt auf ein Serien/Parallel-Register 209 mit 3 Bits gegeben. Die 3-Bit-Register 206, 208 und 209 bilden ein 3 χ 3-Bit-Abtastfenster, welches mit 9 Bits Bereiche des verbesserten Bildes Bit für Bit abtastet. Das 3 χ 3-Bit-Fenster enthält daher eine Bitfolge-Information entsprechend einer 9-Bit-Abtastung von drei benachbarten Bits pro Zeile auf drei benachbarten Zeilen. In zeitlicher Übereinstimmung mit den Taktimpulsen tastet das 3x3-Bit-Fesnter das Fingerabdruck-Muster Bit für Bit bis zum Ende der Linie ab, verschiebt sodann auf die nächste Linie und führt die Abtastung entlang dieser Linie durch.

Die 9 parallelen Ausgangssignale des 3x3-Bit-Fensters werden einem Festwertspeicher ROM 212 mit einer Größe von 256 χ 2 für die Feststellung von Merkmalen zugeführt. Der Speicher ROM 212 ist so programmiert, daß die Signale A 1 —A 9 einer Merkmal-Adresse entsprechen, wenn ein Merkmal vorliegt und im 3 x3-Bit-Fenster zentriert ist. Jede mögliche Adresse, die einem festgestellten Merkmal in irgendeiner Position zugeordnet ist, wird in dem Speicher 256 χ 2 ROM 212 gespeichert.

F i g. 9 zeigt 24 Adressen, die aus 24 entsprechenden Speicherplätzen des Speichers ROM 212 wirksam ausgelesen werden können, wobei ein Wert mit 2 Bit anzeigt, ob eine Verzweigung oder eine Erhebungsendung festgestellt wurde. Die Signale M\ und /VZ₂ zeigen das 2-Bit-A jsgangssignal des Speichers ROM 212 an. Wenn eine Verzweigung festgestellt worden ist, so ist M\ — 1 und M₂ = O. Wenn eine Erhebungsendung festgestellt worden ist, so ist M\ = 0 und M2=\- Um die Größe des Speichers ROM 212 auf eine Di-

mension von 256 Bits mit 512 Adressiermöglichkeiten zu reduzieren (29), wird das zentrale Bit (A 5) des 3x3-Bit-Fensters auf einen logischen Schaltkreis außerhalb des Speichers ROM 212 verzweigt, wodurch 8 Adreßeingänge für den ROM 212 übrigbleiben.

Da die richtige Anordnung einer Verzweigung in einem 3 χ 3-Bit-Fenster durch den Binärwert »1« in der zentralen Bit-Position (A 5) des Serien/Parallel-Registers 208 repräsentiert wird, wird das Signal A 5 von der zentralen Position des Registers 208 direkt als Eingang einem UND-Glied 216 zugeführt. Die Kombination der Signale Λ 5 sowie Ml (»1«) und M 2 (»0«) wird dem Eingang des UND-Gliedes 216 zugeführt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das über das ODER-Glied 218 ausgegeben wird und ein Merkmal-Detektorsignal erzeugt

Wenn das 3 χ 3-Bit-Fenster auf eine Erhebungsendung zentriert ist, so erscheint eine entsprechende Adresse am Eingang des Speichers ROM 212, und es wird ein Binärsignal »1« am Ausgang M 2 und ein Binär-Signal »0« am Ausgang Ml des Speichers ROM 212 ausgelesen. Wenn eine Erhebungssendung in dem 3 χ 3-Bit-Fenster richtig zentriert ist, so weist das A 5-Signal den Binärwert »1« auf und wird direkt in das UND-Glied 214 eingegeben. Die Ausgänge Ml und M2 des Speichers ROM 212 und das Signal Λ 5 am Eingang des UND-Gliedes 214 erzeugen ein Signal, welches über das ODER-Glied 218 ausgegeben wird, um ein Merkmal-Detektorsignal zu erzeugen. Obgleich die Adressen A \—A 4, A 6—Λ 9 einen Speicherplatz des Speichers ROM 212 adressieren können, wobei ein 2-Bit-Wert in diesem Speicher gespeichert ist, um eine Merkmal-Feststellung anzuzeigen, muß trotzdem das Signal A 5 den geeigneten Binärwert aufweisen, um den Ausgang des Speichers ROM 212 über die logischen Glieder 214, 216 und 218 als ein Merkmal-Detektorsignal ausgeben zu können. Das Merkmal-Detektorsignal verriegelt zwei Verriegelungen 213 und 215 mit 8 Bits, welche sodann entsprechende X- und V-Adressen für das festgestellte Merkmal speichern. Die Herleitung der V-Adresse entspricht der Anzahl von C3-Taktimpulsen eines Teilerschaltkreises 220, die durch einen Zähler 211 gezählt werden. Die A"-Adresse entspricht der Kombination von D- und F-Signa'.en des Teilerschaltkreises 220, die durch das Merkmal-Detektorsignal des ODER-Gliedes 218 verriegelt werden.

Unter Bezugnahme auf den Erhebungsfluß-Detektorabschnitt der F i g. 8 ist ein Festwertspeicher ROM 210 mit einer Kapazität von 512x4 dargestellt, der die Adresse von dem 3 χ 3-Bit-Fenster aufnimmt, welches durch die Serien/Parallel-Register 206, 208 und 209 mit 3 Bits gebildet wird. Der Festwertspeicher ROM 210 ist vorprogrammiert, um einen spezifischen lokalen Winkel in Übereinstimmung mit 12 verschiedenen Adressen auszulesen.

Die 12 verschiedenen Adressen symbolisieren die verschiedenen Erhebungs-Fließlinien durch das 3 χ 3-Bit-Fenster, und diese sind in Fig. 10 dargestellt. Wie aus F i g. 10 ersichtlich, erstrecken sich 12 verschiedene Muster einer einzigen Linie durch das 3 χ 3-Bit-Fenster, welche in 12 verschiedenen Adressen resultieren. Da jedoch einige der Muster bei der Herleitung einer Winkelwertanzeige identisch sind, ergeben sich insgesamt 8 verschiedene Winkelanzeigen für die aus dem Speicher ROM 210 ausgelesenen lokalen Winkelwerte. Irgendwelche anderen Muster, die in dem 3 χ 3-Bit-Fenster existieren, werden bei der Identifizierung der Erhebungs-Flußinformation unterdrückt, und es werden dementsprechend aus diesen nicht-program mierten Adreßspeicherplätzen des Speichers ROM 21< Nullen ausgelesen. Die 12 ausgewählten Winkelwerti entsprechend den 12 Adressen des Speichers ROM 21 (entsprechend viermal ±180°) führen zu 8 codierte lokalen Winkelwerten (Dq-Dt). Ein Ausgangssignal des Speichers ROM 210 bildet ein Freigabesignal imme: dann, wenn einer der 8 programmierten lokalen Winke Speicherplätze in dem Speicher ROM 212 adressierl wird. Das Freigabesignal E zeigt im wesentlichen an daß ein Winkel, für den der Speicher ROM 210 programmiert ist, durch einen besonderen Adressenein gang für die Werte Al-A9 eines vorgegebene 3 χ 3-Bit-Fensters erzeugt worden ist.

!5 Gemäß Fig.8 liefert der Teilerschaltkreis 220 verschiedene Taktsignale infolge der Unterteilung de! Haupt-Taktsignals C des Haupt-Taktgebers 104 gemäl Fig. 2.
Der 3-Bit-Ausgang D₀-D₂ des Speichers ROM 21 und die Taktimpulse Di—Dj liefern eine 8-Bit-Adressi über einen Addierer 224 an einen Eingangs-Multiplexe 223. Immer wenn ein lokaler Winkel von dem Speiche: ROM 210 ausgegeben wird, wird das Freigabe-Bit £ai den Addierer 224 angelegt, und die entsprechende 8-Bi Adresse wird an den Eingangs-Multiplexer 223 gege ben, der alternativ diese 8-Bit-Adresse entweder an e nen Speicher RAM 221 mit 256 Byte χ 8 Bit oder a einen Speicher RAM 222 mit 256 Byte χ 8 Bit legt. De Ausgangsmultiplexer 226 arbeitet zeitlich versetzt i bezug auf den Eingangs-Multiplexer 223, so daß die Da ten von dem Multiplexer 223 in den Speicher RAM 221 eingelesen werden, während die Daten von dem MuIt plexer 226 aus dem Speicher RAM 222 für eine Verar beitung ausgelesen werden. In gleicher Weise werde Daten in den Speicher RAM 222 eingelesen, währen die in dem Speicher RAM 221 gespeicherten Daten aus gelesen und verarbeitet werden. Diese Multiplex-Tech nik wird verwendet, da die Verarbeitungsgeschwindig keit bei weitem die Geschwindigkeit übersteigt, mit wel eher die Datenspeicherung in den Speichern RAM 22 und 222 erfolgt und somit die passende Zeit zur Verfü gung steht, für die abwechselnde Funktion für die Multi plexer 223 und 226.

Jeder der Speicher RAM 221 und 222 speichert letzt Hch, wenn er vollständig mit Daten von dem Eingangs Multiplexer 223 geladen ist, einen Zählwert entsprechend der Anzahl von Auftritten eines jeden der lokaler Winkel, wie sie durch den Ausgang des Speicher: ROM 210 für ein 8 χ 8-Bit-Fenster definiert sind. Im vor liegenden Fall bilden die 8 χ 8-Bit-Fenster feste Fenster die vorbestimmte 8 χ 8-Bit-Teile der gesamten Abtast anordnung besetzen. Dies steht im Gegensatz zu derr 3 χ 3-Bit-Fenster, wie es vorstehend erläutert wurde welches das gesamte Bild Bit für Bit abtastet. Das end gültige Ziel besteht daher in dem Lesen der lokaler Winkelinformation, die durch die 3 x3-Bit-Fensterabta stung hergeleitet wird, und in der Verarbeitung diese Information, um eine einzige Winkeldarstellung zu er zeugen, die einen Mittelwert der in dem 8x8-Bit-Fen ster vorliegenden Erhebungslinien darstellt. Die Spei cherung der Anzahl von Auftritten eines jeden der ach möglichen lokalen Winkel innerhalb des 8x8-Bit-Fen sters bildet die Basis für die Bildung eines gwichteter Mittels jener lokalen Winkel bei der Ableitung des Kon turwinkels für dieses spezielle 8 χ 8-Bit-Fenster. Wäh rend jedes 3 χ 3-Bit-Fenster den lokalen Winkel einei einzigen abgetasteten Erhebungslinie darstellt, stellt eii 8 χ 8-Bit-Fenster einen Erhebungskonturwinkelwer

dar, der den Mittelwert einer Anzahl von Erhebungslinien umfaßt, die in diesem größeren Teil des Abtastfeldes vorliegen können.

Die D-Ausgangswerte (D3—D7) des Teiler-Schaltkreises 220 definieren jede der 32 (8 χ 8 Bit) Fenster-Positionen entlang einer vorgegebenen Linienabtastung (256 Bits) des Bildes. Die D-Werte zusammen mit den Signalen DO—D2, die den lokalen Winkel definieren, werden über den Eingangs-Multiplexer 223 in der zuvor beschriebenen Weise zugeführt.

Jeder Speicher RAM 221 und 222 speichert 256 Bytes (8 Bit/Byte) über 8 abgetasteten Linien. Der Inhalt jedes Speichers RAM repräsentiert daher 32 Fenster mit 8x8 Bit. Infolgedessen ist jedes 8x8-Bit-Fenster durch 8 Worte mit einer Länge von 8 Bit darstellbar, wobei jede der 8 Worte einen von 8 möglichen lokalen Winkeln repräsentiert. Die Signale D und F bilden eine Adresse, die den Zugriff auf jede Gruppe von 8 Winkeln für jedes der 32 Fenster der Reihe nach gestattet. Bei jedem 8 χ 8-Bit-Fenster wird auf die entsprechenden 8 Winkel durch Erhöhung über die Signale F zugegriffen, und es werden die Ergebisse in den Registern 231 und 232 gespeichert. Wenn die 8 Winkel für jedes 8 χ 8-Bit-Fenster gespeichert sind, so verarbeitet das Signal Ci die Ergebnisse über den Speicher ROM 246 und den 8-Bit-Puffer 247 und stellt die Register 231 und 232 zurück, so daß sie für das nächste 8 χ 8-Bit-Fenster bereit sind.

Die Funktion der Register 231 und 232 zusammen mit ihren Addier-Subtrahierern 230 und 233 führt zur Bildung eines ungefähren Mittelwertes der Sinus- und Cosinus-Projektion der mittleren Vektorrichtung. Die Mittelwertbildung erfolgt unter Steuerung durch die Prozessor-Steuerunp ROM 240. Die speziellen, durch die Taktsignale Fo, F\ und Fi vorgegebenen Adressen sowie die entsprechenden Ausgabewerte des Speichers ROM 240 sind nachstehend dargestellt:

Tabelle I
Prozessorsteuerung ROM

Adresse	F,	F₀	Ausgänge	G₂	O₃	1
F₂	0	0	G,	1	0	1
0	0	1	0	1	1	0
0	1	0	1	0	1	0
0	1	1	1	1	1	0
0	0	0	1	1	0	0
1	0	1	0	1	0	0
1	1	0	1	0	0	1
1	1	1	1	1	0
1		1

Die Ausgangs-Bits G% und Gn steuern die Addier/ Subtrahier-Schaltkreise 230 und 233. Wenn G₃ den Wert »1« aufweist, so addiert der Addierer 230; wenn Gi den Wert »0« aufweist, so subtrahiert der Addierer 230. In gleicher Weise steuert das Ausgangssignal Ga den Addier-Subtrahier-Schaltkreis 233. Die anderen Ausgangssignale G\ und Gi werden mit einem Taktimpuls C\ einer U N D-Verknüpfung unterzogen und gelten als Austastsignale für die Addier/Subtrahierschaltkreise 230 und 233. Diese Taktsignale veranlassen die Addier/ Subtrahier-Schaltkreise zur Addition oder Subtraktion beim Vorliegen der zuvor erwähnten Steuersignale. Wenn daher keine Tastimpulse angelegt werden, so wird der Ausgang des Multiplexers 226 durch die entsprechenden Addier/Subtrahier-Schaltkreise unterdrückt. Die fünf signifikantesten Bits eines jeden Registers 231 und 233 werden zu einer 10-Bit-Adresse kombiniert, die an den Speicher 246 angelegt wird. Die Funktion des Speichers ROM 246 ist es, eine ungefähre Tabellenabsuche für die arctg-Berechnung durchzuführen. Der Inhalt eines bestimmten Speichersatzes in dem Speicher ROM 246 umfaßt den Winkel, der der Adresse angeordnet ist, die durch die Sinus- und Cosinus-Projektionen als Ausgang der Register 231 und 232 definiert

ίο ist.

Der Ausgang des Speichers ROM 246 wird in das 8-Bit-Pufferregister 247 zur Speicherung und zur Übertragung zu dem Speicher RAM 112 (F i g. 4) für die Erhebungskontur ausgetastet. Die A"-Adresse wird beim Auftritt des Taktimpulses C₃ gebildet und gibt die Daten in das Speicherregister 249 ein. In gleicher Weise wird die V-Adresse der Erhebungs-Fließdaten von dem vertikalen Fenster-Adressenzähler 248 in das Speicherregister 257 eingegeben.

Gemäß F i g. 4 werden die Erhebungskonturdaten, die den Fließwinkel und die X-, y-Adresse eines jeden Fließwinkels umfassen, an einen Speicher RAM 112 für die Erhebungskontur ausgegeben. Die Erhebungskonturdaten umfassen eine X-Adresse, eine V-Adresse und einen Winkelwert von jeweils 8 Bits. Der Speicher RAM 112 für die Erhebungskontur besitzt eine Dimension von 38 χ 38 Byte, wobei eine Grenze von 3 Byte vorgesehen ist, um ein 32 χ 32-Byte-Speicherfeld zu schaffen. Die Grenze von 3 Byte ist vorprogrammiert auf einen vorgewählten Wert, so daß in diesem Grenzbereich immer die Abwesenheit von Daten repräsentiert wird. Die Erhebungs-Konturdaten werden daher in der 32 x32-Byte-Matrix innerhalb der umgebenden Grenze von 3 Byte adressiert. Der Zweck dieser Grenze wird in der folgenden Diskussion erläutert unter Bezugnahme auf den Klassifizierer 114.

Der Klassifizierer 114 ist in F i g. 4 dargstellt und dient der Definition des allgemeinen Klassifikationstyps, in den das abgetastete Fingerabdruckmuster klassifiziert werden kann. Aufgrund der großen Anzahl von in der Hauptkartei gespeicherten Fingerabdrücken ist es erforderlich, jedes Fingerabdruckmuster in Übereinstimmung mit vorgegebenen Regeln, die dem Fachmann im Stand der Technik bekannt sind, zu klassifizieren. Im vorliegenden Ausführungsbeispie! wird ein Klassifikationssystem verwendet, wobei das Fingerabdruckmuster in einen Bogen, Wirbel oder in eine Schleife klassifiziert wird. Da es statistisch bekannt ist, daß ungefähr 2/3 der Fingerabdruckmuster als zum Schleifentyp gehörig klassifiziert werden, wird in diesem Ausführungsbeispiel die Schleife in Rechts- und Links-Typen von fünf verschiedenen Konfigurationsklassen unterteilt.

Die Fig. 12A, 12B und 12C zeigen das Fingerabdruckmuster, wie es dem Abtaster dargeboten wird, das Erhebungsfließmuster, wie es in dem Speicher RAM 112 gespeichert ist, und die Konturspuren, wie sie in dem Klassifizierer für die Rechtsschleife, Linksschleife und Wirbelklassifikationen entsprechend erzeugt werden. Die Fig. 12A, 12B und 12C stellen summarisch die Schritte dar, die durch das System vor der Klassifizierung des Fingerabdrucks ausgeführt werden.

In Fig. 13 sind vereinfachte Beispiele von Muster-Klassifikationstypen dargestellt, wobei die Links- und die Rechtsschleife gemäß ihrem Fluß im Hinblick auf einen einzigen 3-Radienpunkt (durch ein Dreieck markiert) und einen Kernpunkt (markiert durch einen Kreis) unterschieden sind. Der Wirbel ist ebenfalls dargestellt, der durch die Existenz zweier 3-Radienpunkte identifi-

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ziert wird. Ein Bogen ist dargestellt, der als ein Muster definiert ist, der keine 3-Radienpunkte besitzt.

Fig. 14 zeigt ein Flußdiagramm des Klassifizierers 114. Die erste Funktion des Klassifizierers besteht in der Feststellung von Singularitäten, wie beispielsweise von Kernen und 3-Radienpunkten und in der Identifikation der diesen Punkten zugeordneten Fließwinkeln. Dementsprechend wird ein Kernpunkt einen zugeordneten Fließwinkel und ein 3-Radienpunkt drei zugeordnete Fließwinkel aufweisen. Basierend auf der Anzahl von festgestellten Singularitäten kann eine Anfangsklassifikation durchgeführt werden, wobei ein Bogentyp identifiziert wird, wenn kein 3-Radienpunkt festgestellt wird, ein Wirbel identifiziert wird, wenn zwei 3-Radienpunkte festgestellt werden, und ein allgemeiner Schleifentyp identifiziert wird, wenn ein 3-Radienpunkt festgestellt wird. Wenn jedoch das Muster als zum Schleifentyp gehörig klassifiziert wird, so ist eine weitere Verarbeitung erforderlich, um eine weitere Definition der Klassifizierung dieser Schleife zu erzielen. In diesem Klassifizierungsprozeß für die Schleife werden entlang der zugeordneten Fließwinkel einer jeden festgestellten Singularität Fließspuren erzeugt, wobei dies entsprechend der herausgezogenen Erhebungskonturdaten erfolgt. Das Schleifentypmuster wird entsprechend der Richtung und der Klasse der Fließspuren durch Vergleich -fieser mit einer Gruppe von zuvor gespeicherten Referenzwerten klassifiziert. Die Klassifikations-information wird sodann in einem 4-Bit-Wort an die Hauptkartei 116 ausgegeben, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist.

Um Singularitäten festzustellen, wie beispielsweise Kerne und 3-Radienpunkte, wird der Speicher RAM 112 für die Erhebungskontur gemäß Fig. HA durch ein 7 χ 7-Byte-Fenster abgetastet, um die Korrelation des mittleren Erhebungsflusses in der Nähe des Erhebungskontur-Elementes in dem Speicher RAM 112 zu bestimmen. Das Konturelement ist hierbei in dem 7 χ 7-Byte-Fenster im Hinblick auf jeden der 32 Referenzwinkel, die durch das 7 χ 7-Byte-Fenster (s. Fig. 11 B) umfaßt werden, zentriert. Die Korrelation wird gemessen durch Berechnung des Kosinus der Winkeldifferenz zwischen dem laufenden Referenzwinkel und dem mittleren Konturwinkel in der Referenzrichtung.

|cos(0_R-0,)|

10

15

20 subtrahierten Wert zu erzeugen. Die Cosinuswerte für die Winkeldifferenzen werden sodann summiert, um ein 8-Bit-Ausgangssignal zu erzeugen, welches die Korrelation für 0R = 0° darstellt. Dementsprechend sind Schaltkreise für 0R= 11,25° 22,5° und 33,75° dargestellt. In jedem der vier Schaltkreise werden Berechnungen durchgeführt, um Korrelationswerte von 8 Bits für jeden Wert 0R zu bestimmen. Da das vorliegende System 32 Werte von 0r analysiert, liegt es auf der Hand, daß die vier Berechnungs-Schaltkreise gemäß Fig. 15 achtmal angeordnet werden können, um 32 Schaltkreise zur Erzeugung von 32 Ausgangssignalen zu erhalten. Die weiter unten dargestellte Tabelle II stellt dementsprechend die ungefähren Koeffizientenwerte dar, die in den entsprechenden Summationszweigen eines jeden Schaltkreises benutzt werden. Die Integratoren in den Spalten der Tabelle II für die ungefähren Koeffizienten entsprechen den Zellenbezeichnungen in dem 7 χ 7-Puffer, wie er in F i g. 11B dargestellt ist.

Tabelle II

0_R Ungefähre Koeffizienten

(D

25	0°	26	18	27	20	28	21
	11,25°	26	20 + 27		21+28
			2	13 + 20	2	14
30	22,5°	19 + 26	2 13	7
		2	12 + 13	6
	33,75°	19 + 26	2 12	5
35	45°	2 19
	56,25°	18+19	11+12	4 + 5
40	67,5°	2 18 + 19
		2
	78,75°

45

18

11 + 10

In der Gleichung 1 stellt 6r die Referenzrichtung dar, so in welcher die Korrelation gemessen wird; θ, entspricht den Konturen, die zur Mittelwertbildung in der Rieh- 112,5° tung 6r benutzt werden; η ist eine ganze Zahl, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Wert 3 aufweist, da 3 Bytes zwischen dem Zentrum und der Kante des 55 123,75° 7 χ 7-Byte-Fensters angeordnet sind. Ein Korrelations-Säulendiagramm wird für jedes der 1024 Elemente berechnet, die in dem Speicher RAM für die Erhebungs- 135° kontur gespeichert sind.

In F i g. 15 sind vier der 32 Winkel Berechnungsschalt- 60 146,25° kreise dargestellt, die den Kosinus der Winkeldifferenz zwischen dem laufenden Referenzwinkel und dem mittleren Konturwinkel in der Referenzrichtung berechnen. 157,5° Im Falle 8r = 0° wird jeder der in den Zellen 26, 27 und 28 des 7 χ 7-Puffers (F i g. 11 B) gespeicherten Werte von dem Referenzwert für 0° subtrahiert. Ein Festwertspei- 168,75° eher ROM für eine Kosinus-Tabellenabsuche wird benutzt, um einen Kosinuswert in Abhängingkeit von dem 3 + 4

	17	24	2	10	9	16	2	3
18+17	17 + 24		9+16
2	2	10 + 9	2	16 + 23	2
18 + 17	17 + 24	2
2	2	1
8

15

15 + 22

Tabelle II (Fortsetzung)

Ungefähre Koeffizienten

180°
191,25°

202,5°
213,75°

24
24

24 + 31
2

24 + 31

23 + 30 2

30 30 + 37

	2	31	2	37
225°	32 + 31	38 + 37
236,25°

247,5°

258,75

32 + 31
2

32

39 + 38

292,5°

303,75°

32 + 33

40 + 41

	2	33	41	2
315°	33 + 26	41
326,25°		+ 34

337,5°

348,75°

33 + 26
2

26

34 + 27

22 + 29 2

29 36

43

44

45

46 + 45

	32	2	39	2	46
270°	32	39 + 40	46+47
281,25°

47 48

49 42

35 35 + 28

Unter Verwendung der 32 Schaltkreise, wie sie in Fig. 15 dargestellt sind, und bei Verwendung der Zellenwerte, wie sie sich aus der Tabelle II ergeben, wird die Korrelationsrechnung automatisch gemäß der Gleichung 1 durchgeführt. Dementsprechend wird ein 32-Byte-Korrelations-Säulendiagramm entsprechend den 32 Referenzwinkeln für jedes zentrale Element des 7 χ 7-Fensters erzeugt. Ausgangssignale mit den Nummern 1, 2, 3, 4 ... 32 werden von den Schaltkreisen gemäß Fig. 15 ausgegeben und parallel einem Winkelflußregister 402 zugeführt, das in den Fig. 15 und 17 dargestellt ist

Fig. 16 zeigt Darstellungen des 7 χ 7-Byte-Fensters bei einer Nicht-Singularität, bei 3-Radienpunkten und bei Kernpunkten der Erhebungs-Konturdaten. Fig. 16 zeigt ferner das Korrelations-Säulendiagramm, das bei einer festgestellten Nicht-Singularität zwei Spitzen in den Korrelationswerten bei bestimmten Referenzwinkeln zeigt, die in einem Winkel-Flußregister 402 vorliegen. Drei Spitzenwerte liegen bei einem festgestellten 3-Radienpunkt vor, und ein Spitzenwert liegt bei einem festgestellten Kernpunkt vor. Das 7 χ 7-Byte-Fenster wird byte-weise über die 32 χ 32-Matrix der Erhebungskonturdaten abgetastet. In jeder zentralen Position des 7 χ 7-Byte-Fensters wird ein Säulendiagramm der Korrelation abgeleitet, wie zuvor beschrieben, gemäß den 32 Radiallinien entsprechend den 32 Werten von 6r. Es werden daher bis zu 1024 vollständige Gruppen (Säulendiagramme) von Korrelationsdaten durch die Abtastung des 7 χ 7-Fensters über das 32 χ 32-Erhebungskonturfeld erzeugt.

Ein Schaltkreis 400 zur Zählung der Anzahl von Spitzen ist in F i g. 17 dargestellt. In diesem Schaltkreis wird die Anzahl der Spitzen in jeder Gruppe von Korrela-

tionsdaten, die sich aus der zuvor erwähnten Abtastung durch das 7 χ 7-Byte-Fenster ergeben, für jede der 32x32-(1024-)Positionen festgestellt. Die entsprechende Anzahl von Spitzenwerten wird sodann in einem Speicher RAM 440 gespeichert, der eine Abmessung von 32 χ 32 mit 2 Bits pro Position aufweist. Winkelwerte entsprechend den festgestellten Spitzenwerten in jedem Speicherplatz werden in einen Speicher RAM 442 gespeichert, der eine Dimension von 3 χ 32 χ 32 Bytes mit 5 Bits pro Byte aufweist.

Der Schaltkreis 400 muß den Auftritt eines Spitzenwertes erkennen. Der Auftritt eines Spitzenwertes wird festgestellt durch Vergleich aufeinanderfolgender Werte der 32 Werte, die in dem Winkelflußregister 402 gespeichert sind.

Um das Auftreten eines Spitzenwertes festzustellen, speichert der Schaltkreis 400 den Wert mit höchster Ordnung und überprüft dann die abnehmenden Werte nachfolgender Messungen bis zu dem Zeitpunkt, wo die Werte beginnen anzusteigen. In diesem Punkt stellt der Schaltkreis fest, ob der vorige Wert mit der höchsten Ordnung ein Spitzenwert war und, wenn dies der Fall war, so wird er in geeigneter Weise mit einer entsprechenden Identifikation seines Speicherplatzes gespeichert. Das Kriterium für die Feststellung des Spitzenwertes erfordert, daß der Abfallwert von dem Spitzenwert einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, und daß die Werte erneut nach einem Abfall anzusteigen beginnen.

Das 32stufige Winkelfluß-Schieberegister 402 besitzt eine Rezirkulationsschleife, um eine 40rna!ige Verschiebung zu gestatten, wodurch eine Analyse der Daten ermöglicht wird, die ausreichend ist, um den Anstiegsoder Abstiegstrend der 32 Werte vollständig zu analysieren.

Ein Auslöseimpuls S stößt ein »Marsch«-Flip-Flop 416 an und versetzt ein UND-Glied 418 in die Lage, 40 Schiebetaktimpulse zu dem Schieberegister 402 hindurchzulassen. Der Ausgang F bildet einen laufenden Wert mit einer Länge von 8 Bit, der einer 8-Bit-Verriegelung 410 und einem Subtrahierer 408 zugeführt wird. Die 8-Bit-Verriegelung weist entweder einen erstmaligen Wert oder einen vorangegangenen Wert auf, der verriegelt worden ist. Der in der 8-Bit-Verriegelung 410 gespeicherte Wert ist mit F' gezeichnet und wird von dem laufenden Wert Fin dem Subtrahierer 408 subtrahiert. Ein Vergleicher 414 erzeugt immer dann ein Signal, wenn der laufende Wert F größer als der in der 8-Bit-Verriegelung 410 gespeicherte Wert F' ist. Der Ausgang des Vergleichers 414 wird über ein ODER-Glied 432 ausgegeben und arbeitet als ein Verriegelungssignal, um der 8-Bit-Verriegelung 410 die Speicherung des laufenden Wertes F immer dann zu befehlen, wenn dieser Wert größer als der vorangegangene Wert

F' ist Hierdurch wird eine Nachführung erzeugt, wobei der höchste Wert von F gespeichert und mit dem nächsten Wert innerhalb de: Folge verglichen wird. Es sei ebenfalls herausgestellt, daß die Werte F eine Länge von 8 Bit aufweisen und sich in ihrer Amplitude zwisehen 0 und 255 Einheiten bewegen.

Ein Vergleicher 412 zur Feststellung, ob Fkleiner als F' ist, besitzt einen Referenzschwellwert von 64 (REF), der einem Viertel des maximalen Amplitudenbereiches entspricht Wenn daher die Differenz dem laufenden Wert Fund dem Wert F'größer als 64 ist, so erzeugt der Vergleicher 412 ein Ausgangssignal für ein »Genügender Abfall«-Flip-Flop 434, um anzuzeigen, daß der in der Verriegelung 410 gespeicherte Wert F' ein Spitzenwert ist

Eine 8-Bit-Verriegelung 404 speichert jeden laufenden Wert, wie er an der Ausgangsstufe des Schieberegisters 402 ausgegeben wird. Der Wert am Ausgang der 8-Bit-Verriegelung 404 ist mit F" bezeichnet entsprechend dem unmittelbar dem laufenden Wert F vorausgehenden Wert. Ein Vergleicher 406 vergleicht den laufenden Wert F und den unmittelbar vorausgehenden Wert F" und erzeugt ein Ausgangssignal immer dann, wenn F größer als F" ist Das Ausgangssignal des Vergleichers 406 wird einem Eingang eines UND-Gliedes 436 zugeführt und der Ausgang des »Genügend Abfall«-Flip-Flops 434 wird einem zweiten Eingang des UND-Gliedes 436 zugeführt. Wenn der laufende Wert F größer als der unmittelbar vorangehende Wert F"ist, so zeigt dies an, daß die folgenden Werte anzusteigen beginnen. Wenn das Flip-Flop 434 ein Ausgangssignal erzeugt hat was anzeigt, daß e:;n Spitzenwert durchgekommen ist, so zeigt der Ausgang des Vergleichers 406 an, daß die Werte, die nach der Feststellung des Spitzenwertes abfallen, ihren niedrigsten Punkt erreicht haben und nunmehr wieder anzusteigen beginnen. Die Kombination des Ausganges des Veirgleichers 406 mit dem Ausgang des »Genügender Abfall«-Flip-Flops 434 erzeugt ein Ausgangssignal des UND-Gliedes 436, wodurch das Flip-Flop 434 zurückgestellt wird und das FIFO-Glied 428 verriegelt wird, um die Referenzwinkelposition des Spitzenwertes mit dem Wert F' zu speichern.

Die Position des Wertes F'wird in der 5-Bit-Verriegelung 426 gespeichert. So wie jeder Schiebetakt von dem Schieberegister 402 aufgenommen wird, zählt ein 5-Bit-Zähler 420 die Schiebtaktimpulse. Der Ausgang des 5-Bit-Zählers 420 wird auf die: 5-Bit-Verriegelung 426 gegeben. Wenn das durch das ODER-Glied 432 erzeugte Verriegelungssignal der 8-Bit-Verriegelung 410 zur Verriegelung des Wertes F'zugeführt wird, so wird dieses Verriegelungssignal ebenfalls der 5-Bit-Verriegelung 426 zugeführt. Die Position eines jeden Wertes F' die in der 8-Bit-Verriegelung 410 gespeichert ist, wird daher in der 5-Bit-Verriegelung 426 gespeichert. Das FIFO-Glied 428 besitzt eine Kapazität zur Speicherung von drei Spitzenpositionen mit einer Länge von 5 Bits (diese markieren Positionen von 0 bis 31).

Der Ausgang des UND-Gliedes 436 wird ebenfalls einem 1-Bit-Verzögerungsschaltkreis 430 und dem ODER-Glied 432 zugeführt, um den neuen Wert F in der 8-Bit-Verriegelung 410 zu verriegeln und den neuen Wert F'zu bilden. Hierdurch wird der vorangegangene Wert F' gelöscht, der als ein Spitzenwert festgestellt worden war und einen neuen Wert substituiert, mit wel- μ chem nachfolgende Werte F verglichen werden, um irgendeinen nachfolgenden Spitzenwert festzustellen.

Um eine geeignete Identifizierung von Spitzenwerten durchzuführen, ist es erforderlich, die Information in dem Schieberegister 402 zyklisch zu verarbeiten. Der Ausgang des Schieberegisters 402 ist daher auf den Eingang zurückgeführt und die ersten acht Werte werden nachfolgend auf den 32. Wert erneut verarbeitet Insge samt werden 40 Werte verarbeitet, um die Anzahl der Spitzenwerte in dem Register 402 und ihren entsprechenden Positionen festzustellen. Um die zyklische Funktion zu bewerkstelligen, empfängt das Flip-Flop

421 ein Ausgangssignal von dem 5-Bit-Zähler 420 und wird gesetzt wenn der 5-Bit-Zähler 420 auf 31 gezählt hat und somit den zweiten Zählzyklus beginnt Das Flip-Flop 421 liefert ein Ausgangssignal an ein UND-Glied

422 und empfängt ein zweites Signal von dem UND-Glied 424, welches von dem Zählstand 8 (2³) des 5-Bit-Zählers 420 betätigt wird. Wenn daher ein Zählstand von 8 Taktimpulsen vorliegt, so wird das UND-Glied 422 durch das Flip-Flop 421 betätigt und sendet ein »Speichere-Dateiw-Signal, welches das »Marsch«-Flip-Flop 416 zurückstellt Hiedurch wird selbstverständlich der fortgesetzte Umlauf des Schieberegisters 402 beendigt und somit auch die zyklische Verarbeitung der 32 Werte in dem Schieberegister 402 zur Feststellung der Anzahl von Spitzenwerten und ihrer Referenz-Winkelpositionen.

Ein 2-Bit-Auf/Abwärtszähler 438 nimmt den Ausgang des UND-Gliedes 436 immer dann auf, wenn ein Spitzenwert festgestellt wird, und zählt bei jedem festgestellten Spitzenwert um 1 Bit nach oben, wobei der Zählstand bei einem Maximum von 3 eingefroren wird.

Der Ausgang des Zählers 438 liefert die Daten betreffend die Anzahl von Spitzenwerten an einen 32 χ 32-RAM 440, der als Speicherfeld für die Anzah der Spitzenwerte bezeichnet wird. Jede Speicherposition in dem Speicherfeld 440 kann 2 Bits speichern und somit einen Binärwert von 0 bis 3.

Ein 3 χ 32 χ 32-Speicher RAM 442, der mit »Position der Spitzenwerte in Speicherfeld« bezeichnet ist, ist in der Lage, 5 Bit pro Position zu speichern und speichert in der entsprechenden Position die 5-Bit-Referenzwinkel-Positionsidentifizierung der 1 bis 3 Spitzenwerte, wie sie in dem Speicher RAM 440 gespeichert sind. Das »Speichere-Daten«-Signal des UND-Gliedes 422, welches zur Rückstellung des »Marsch«-Flip-Flops 416 benutzt wird, dient ebenfalls als Speicherbefehl für die Speicher RAM 440 und 442. Der Zähler 444 dient der Überwachung der aufeinanderfolgenden 32x32-Positionen des 7 x7-Byte-Abtastfensters, um dadurch jede Position dieses Fensters zu identifizieren und die entsprechende Zeilen- und Spalten-Adresse an die Speicher 440 und 442 zu liefern. Der Ausgang des 2-Bit-Auf/ Abwärtszählers 438 wird auf ein ODER-Glied 456 gege ben, welches ein »Richtig«-Signal erzeugt, wenn die Anzahl der Spitzenwerte größer als 0 ist. Der Ausgang des ODER-Gliedes 456 betätigt das UND-Glied 452 und setzt das Datenübertragungs-Flip-Flop 450, wenn das »Speichere-Daten«-Signal von dem UND-Glied 422 erzeugt wird. Wenn das Datenübertragungs-Flip-Flop 450 gesetzt ist, so wird ein UND-Gatter 454 betätigt, welches Schiebetastimpulse für die Speicherung der Winkeldaten unter der Adresse der vorgegebenen Spalte und Zeile der 7 χ 7-Byte-Fensterposition in Übereinstimmung mit der Anzahl von festgestellten Spitzenwerten hindurchläßt. Diese Information, wie sie fortlaufend in dem FIFO-Glied 428 in jedem seiner drei Abschnitte gespeichert wird, wird in die geeignete Position des Speichers RAM 442 für die Position der Spitzenwerte im Speicherfeld eingeschrieben.

Eine Verzogerungszeit danach, d. h. nach dem »Speichere-Datenw-Signal, stellt ein Schiebetakt das Datenübertragungs-Flip-Flop 450 zurück und erhöht ebenfalls den 10-Bit-Adressenzähler 444, um der nächsten Position des 7 χ 7-Byte-Fensters für die Bestimmung der Anzahl von Spitzenwerten in dieser nächsten Position zu entsprechen. Danach wird jede der 32 χ 32-Positionen des 7 χ 7-Byte-Fensters verarbeitet, um die Anzahl der Spitzenwerte in jeder Position und die Referenzwinkelposition eines jeden der Spitzenwerte im Hinblick auf das 7 χ 7-Byte-Fenster zu bestimmen.

Das Überlauf-Bit des Zählers 444 wird einem »Maskierung bei der Verarbeitung«-Flip-Flop 458 zugeführt, wodurch dieses gesetzt wird. Das gesetzte Flip-Flop 458 betätigt das UND-Glied 460, welches mit Sm bezeichnete Schiebetakt-Impulse hindurchläßt (Maskierung-Schiebeimpulse). Der Maskierungs-Schaltkreis ist in F i g. 18 näher dargestellt

Der Maskierungs-Schaltkreis gemäß Fig. 18 führt sowohl eine Hintergrund-Überprüfungsfunktion als auch eine Nicht-Singularitäts-Entfernungsfunktion durch. Die Hintergrund-Überprüfungsfunktion wird durchgeführt, indem eine »0« in jede Position des Speicherwertes für die Anzahl der Spitzenwerte eingesetzt wird, wenn diese Position als zu dem Hintergrund des Fingerabdruckmusters zugehörig festgestellt worden ist und dementsprechend von dem eindimensionalen lokalen Schwellwertschaltkreis gemäß F i g. 7 ein entsprechender Wert ausgegeben worden ist.

Die Fingerabdruck-Hintergrunddaten des Spannungs-Diskriminators 58 in F i g. 7 werden einem Multiplexer 501 mit 32 Positionen gemäß Fig. 18 zugeführt. Ein 8-Bit-Zähler 503 gibt seine fünf signifikantesten Bits als eine Adresse an den Multiplexer 501 aus. Jede Position der 32 Positionen 501 entspricht daher 8 Bits von den 256 Bits in einer einzigen Zeilenabtastung des Fingerabdruckmusters. Wenn daher eine »1« von dem Spannungsdiskriminator 58 herausgegeben wird, was einem einzelnen Bit der Hintergrunddaten entspricht, so setzt der Multiplexer 501 entsprechend eine »1« in einer der 32 Positionen in einem 32 χ 1-Schieberegister 507. Für jeweils 8 Bits der Abtastung der Fingerabdruckmuster verschiebt der Multiplexer 501 die Fingerabdruck-Hintergrunddaten entsprechend in verschiedene Stufen des Schieberegisters 507. Wenn der 8-Bit-Zähler 503 einen Übertrag erzeugt, so zählt ein 3-Bit-Zähler 505 um 1 Bit nach oben. Wenn der 8-Bit-Zähler 503 8 Übertragsignale erzeugt, so erzeugt der 3-Bit-Zähler 505 ein einziges Übertragsignal. Das Übertrag-Ausgangssignal des 3-Bit-Zählers 505 entspricht 8 abgetasteten Zeilen des Fingerabdruckmusters. Das Übertrag-Ausgangssignal des Zählers 505 veranlaßt sodann die Speicherung der Werte des Schieberegisters 507, welches ein Parallel/ Parallel-Register ist. Die vorstehend erwähnte Kombination des Multiplexers 501, des Schieberegisters 507, des 8-Bit-Zählers 503 und des 3-Bit-Zählers 505 reduziert in wirksamer Weise eine 256 χ 256-Abtastung in ein 32 χ 32-Informationsfeld. Wenn 8 Zeilen des Fingerabdruckmusters abgetastet worden sind, so entspricht im vorliegenden Fall jede der 32 Positionen des Schieberegisters 507 32 (8 χ 8)-Fenstern. Wenn eine »1« in irgendeinem 8x8-Bit-Fenster auftritt, so wird die entsprechende Bit-Position in dem 32x32-RAM504 mit »1« besetzt.

Am Ende von jeweils 8 Abtastzeilen verursacht das Übertragungssignal des 3-Bit-Zählers 505 die parallele Speicherung der Werte mit »1« bzw. »0« des 32stelligen Schieberegisters 507 in einer entsprechenden Zeile von 32 Zeilen des 32 χ 32-RAM-Speicherfeldes 504 für die Position des Fingerabdruckmusters.

Da die Werte »1« in jenen Positionen des Fingerabdruckmuster-Speicherfeldes 504 gespeichert werden, wo das Fingerabdruckmuster nicht festgestellt wird (Hintergrundbereich) und da die Werte »0« in jenen Positionen gespeichert werden, wo das Fingerabdruckmuster festgestellt wird, führt die gleichzeitige Adressierung des Speicherfeldes 440 für die Nummer der

ίο Spitzenwerte gemäß Fig. 17 und des Speicherfeldes 504 für die Position des Fingerabdruckmusters zu einer wirksamen Eliminierung irgendwelcher fehlerhafter Daten, die in dem Speicherfeld 440 außerhalb des Fingerabdruck-Musterbereichs gespeichert sind. Dieses Verfahren dient der Verbesserung der in dem Speicherfeld 440 gespeicherten Information durch Herausmaskieren von Spitzenwerten, die in fehlerhafter Weise in dem das Fingerabdruckmuster umgebenden Hintergrundbereich identifiziert worden sind.

Der diese Prozedur ausführende, in F i g. 18 dargestellte Schaltkreis bewirkt ebenfalls das Herausmaskieren aller Positionen die »2«-Spitzenwerte (Nicht-Singularitäten) anzeigen, aus dem Fingerabdruckmuster. Diese Funktion läßt nur Bündel von Spitzenwerten in dem Speicherfeld zurück, die »1«- oder »3«-Spitzenwerte innerhalb des festgestellten Fingerabdruckbereiches aufweisen, und dadurch die entsprechende Feststellung von Kernen und 3-Radien-Punkten anzeigen.
Gemäß Fig. 18 werden das Fingerabdruckmuster-Positionsspeicherfeld 504 (ein 32x32-RAM) und das Anzahl von Spitzenerten-Speicherfeld 440 gleichzeitig durch den 10-Bit-Adressenzähler 502 adressiert. Die aus dem Speicherfeld 440 ausgelesenen Daten werden durch den Logikschaltkreis 506 analysiert, und wenn eine Anzahl »2« festgestellt wird, so schaltet ein ODER-Glied 508 eine »0« in die Speicherposition des Speicherfeldes 440 zurück, die durch die Adresse des 10- Bit-Zählers 502 festgelegt worden ist. Hierdurch werden alle festgestellten Nicht-Singularitäten eliminiert, die in dem Speicherfeld 440 gespeichert sind.

Das Fingerabdruckmuster-Positionsspeicherfeld 504 weist eingespeicherte Werte »1« an jenen Stellen auf, wo der helle Hintergrund das Fingerabdruckmuster umgibt, und es weist Werte »0« an jeden Stellen auf, wo das Fingerabdruckmuster festgestellt wird. Die aus dem Fingerabdruckmuster- Positioinsspeicherfeld 504 an den entsprechenden adressierten Positionen ausgelesenen Werte »1« verursachen ebenfalls die Durchhaltung eines Wertes »0« über das ODER-Glied 508 und das Einlesen dieses Wertes in das Speicherfeld 440 an der entsprechenden Adressenposition. In einem 32x32-Speicherfeld, in dem ein Kern und ein 3-Radien-Punkt festgestellt werden, tritt typischerweise der resultierende Inhalt des Speicherfeldes 440 in Form von Bündel auf, wie dies aus F i g. 19 hervorgeht.

In F i g. 19 sind die Ergebnisse der Maskierung dargestellt, wobei jene Bereiche, die vor der Maskierung zwei Spitzenwerte entsprechend der Feststellung von NichtSingularitäten bzw. einen Hintergrundbereich ange- zeigt haben, nunmehr den Wert »0« beibehalten. Jene Positionen des Speicherfeldes, die einen oder drei Spitzenwerte angezeigt haben, bleiben erhalten. In dem Beispiel gemäß Fig. 19 sind daher ein einziges 3-Radien-Bündel mit 3 Spitzenwerten und ein einzelnes Kernpunkt-Bündel mit einem Spitzenwert »1« festgestellt worden.

Nach dem Maskierungsschritt müssen die Bündel verdünnt werden, um irgendwelche zufällig auftretenden

Dreier- oder Einer-Spitzenwerte zu eliminieren, die in fehlerhafter Weise in dem Speicherfeld 440 außerhalb der Bündel auftreten, und um die Größe der Bündel auf eine einzige Koordinatenposition in dem Speicherfeld zu reduzieren.

Die Bündel-Verdünnung kann als Abtastung entlang des 32 χ 32-SpeicherfeIdes 440 mit 3-Positions-Abtastfenstern gemäß F i g. 21 angesehen werden. Der Schaltkreis zur Ausführung der Bündel-Verdünnung ist in F i g. 20 dargestellt und wird als ein 3-Zellen-Prozessor bezeichnet Die drei Zellen des 3-Zellen-Prozessors umfassen eine zentrale Zelle (mit »X« in Fig. 21 bezeichnet), eine benachbarte Zelle mit einer Zeile plus eine Adresse und eine benachbarte Zelle mit einer Spalte plus eins-Adresse. Bei der Abtastung der drei Zellen (von links nach rechts und von oben nach unten) werden die Werte in den drei Zellen verglichen. Solange irgendeine der zwei Zellen, die der zentralen Zelle benachbart sind, den gleichen Wert wie die zentrale Zelle aufweist, erhält die zentrale Zelle ihren Wert an dieser Position bei, und wenn dies nicht der Fall ist, so wird die Position entsprechend der zentralen Zelle auf den Wert »0« gesetzt (z. B, wenn eine oder beide benachbarten Zellen unterschiedliche Werte gegenüber der zentralen Zelle aufweisen, so wird der Wert der zentralen Zelle auf »0« gesetzt). Dies führt zu einem Speicherfeld, in welchem die Bündel der Einer- und Dreier-Spitzenwerte verbessert sind und in dem irgendwelche fehlerhaften Werte dieser Spitzenwerte, die sich nicht in einem Bündel befinden, eliminiert werden.

Ein 12-Bit-Zähler 518 besitzt zwei Abschnitte mit 5 Bits und eine 2-Bit-Überlaufstufe, die für drei Zyklen des 12-Bit-Zählers 518 vorgesehen ist. Wenn der dritte Zyklus beendet ist, erzeugt ein UND-Glied 520, das das Ausgangssignal (binär 3) des 2-Bit-Zählerausgangs aufnimmt, einen Endimpuls, der ein »Verdünnungs-Verarbeitungs«-Flip-Flop 510 zurückstellt. Das Flip-Flop 510 wurde ursprünglich durch das Überhuf-Bit des 10-Bit-Zählers 502 bei Beendigung der Maskierung gesetzt.

Um die gewünschten Resultate in dem 3-Zellen-Prozessor zu erhalten, wird der Ausgang des Speicherfeldes 440 für die Anzahl der Spitzenwerte auf einen »Anzahl von Spitzenwerten-Subzyklus«-Multiplexer 602 gegeben, der in Fig.20 dargestellt ist. Der Ausgang des Speicherfeldes 440 bildet den tatsächlichen Wert der Anzahl von Spitzenwerten an der laufenden Position der zentralen Zelle des 3-Zellen-Prozessors. Dieser Wert wird von dem Multiplexer 602 an das »Zeilen, Spalten-Puffer«-Register 604 geliefert. Wenn der Multiplexer 602 den Wert »0« ausgibt, so erzeugt das Glied 606 ein Signal für ein ODER-Glied 608, wodurch das Taktsteuer-Flip-Flop 614 gemäß Fig. 18 umgeschaltet wird. Das Taktsteuer-Flip-Flop 614 betätigt in gesetztem Zustand ein UND-Glied 616, wodurch Schiebetaktimpulse durch das UND-Glied 512 durchgereicht werden, dem das Ausgangssignal des »Verdünnungs-Verarbeitungs«-Flip-Flops 510 zugeführt wird. Das UND-Glied 512 betätigt sodann das UND-Glied 514, das die weitere Eingangsbedingung (invertiert) an einem Subzyklus-Flip-Flop 618 (wird später erläutert) erhält. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 514 wird über ein ODER-Glied 516 gegeben und schaltet den 12-Bit-Zähler 518 fort, der der Adressierung des Speicherfeldes 440 und der Verschiebung der zentralen Zelle in die nächste Position des Speicherfeldes 440 dient. Eine Feststellung eines Spitzenwertes »0« verursacht somit die sofortige Weiterschaltung des 3-Zeilen-Prozessors auf die nächste Position des Speicherfeldes 440.

Wenn gemäß F i g. 20 der Ausgang des Zeilen-, Spalten-Puffer-Registers 604 entweder einen Wert »1« oder »3« aufweist, so geben die entsprechenden UND-Glieder 610 und 612 Signale an das ODER-Glied 616, worauf das Sub-Zyklus-Flip-Flop 618 gesetzt wird, und einen Sub-Zyklus-Modus auslöst Das Sub-Zyklus-Flip-Flop bl8 betätigt ein UND-Glied 620, welches einen Schiebtaktimpuls Sthindurchläßt, der am Ausgang des UND-Gliedes 512 gemäß F i g. 18 gebildet wird.

Der Schiebetakt S_T durchläuft das UND-Glied 620 und setzt den 2-Bit-Sub-Zyklus-Zähler 622 auf einen Zählstand von 1. (Obgleich ein 2-Bit-Zähler dargestellt ist, wird dieser so angesteuert, daß er bei einem Zählstand von 2 zurückgestellt wird. Ein 1-Bit-Zähler könnte ebenfalls benutzt werden.) Der Zählstand 2 wird durch das UND-Glied 624 hindurchgereicht, um den Sub-Zyklus-Zähler 622 und ebenfalls das Sub-Zyklus-Flip-Flop 618 zurückzustellen. Gleichzeitig wird der Ausgang des Gliedes 624 an den Adressen- und Sub-Zyklus-Adressensteuer-Multiplexer 626 angelegt. Der Multiplexer 626 entwickelt sodann in zeitlicher Reihenfolge zwei Adressen für die beiden anderen Vergleichszellen des 3-Zellen-Prosessors. Die erste Adresse wird von dem Spalten-Adressenwert der 5 Bit des 12-Bit-Zählers 518 gemäß Fig. 18 und dem Spalten-Adressen wert des plus eins-Spaltenaddierers 532 hergeleitet. Die zweite Adresse wird aus der 5-Bit-Spaltenadresse des 10-Bit-Zählers 518 und der Zeilenadresse des plus eins-Zeilenzählers 530 hergeleitet.

Das zeitversetzte Auslesen der drei benachbarten Zellen des Speicherfeldes 440 wird sodann durch den Multiplexer 602 ausgeführt. Dieser Multiplexer nimmt in zeitlicher Reihenfolge jene Werte der adressierten Positionen der beiden benachbarten Zellen im Speicherfeld 440 auf und legt diese in entsprechenden Puffern 630 und 632 ab. Nunmehr sind die Werte der zentralen Zelle und der beiden benachbarten Zellen des 3-Zellen-Prozessors in den drei Ausgangspuffern 604, 630 und 632 abgelegt. Der logische Schaltkreis am Ausgang der Puffer führt einen Vergleich auf Werte »1« oder »3« hinsichtlich der zentralen Zelle (gespeichert in Puffer 604) ebenso wie auf entsprechende Werte in den Puffern 630 oder 632 durch. Wenn eine »3« durch einen oder beide der Zeilen/Spalten-Puffer 630 oder 632 festgestellt wird, so werden Signale über entsprechende UND-Glieder 634 oder 638 auf ein ODER-Glied 632 gegeben. Wenn keiner der Werte in den Zeilen/Spalten-Puffer 630 oder 632 den Wert »3« aufweist, so wird am Ausgang des Inverters 646 ein »Richtigw-Signal erzeugt und dem UND-Glied 650 zugeführt. Der zweite Eingang des UND-Gliedes 650 dient dem Vergleich des Wertes von dem Zeilen/Spalten-Puffer 604. Wenn keine der benachbarten Zellen einen Wert von »3« enthält, und die zentrale Zelle den Wert »3« aufweist, so gibt das UND-Glied 650 ein Signal an das ODER-Glied 654 ab.

Ein identischer Vergleich hinsichtlich des Wertes »1« in den benachbarten Zellen wird durch die UND-Glieder 636, 640 und 652 zusammen mit dem ODER-Glied 644 und dem Inverter 648 durchgeführt.

Wenn von dem Inverter 646 ein benachbartes »Richtigw-Signal ausgegeben wird, das anzeigt, daß keine der benachbarten Zellen den Wert »3« aufweist, so wird das UND-Glied 650 betätigt. In gleicher Weise wird das UND-Glied 652 betätigt, wenn keine der benachbarten Zellen den Wert »1« aufweist. Irgendeiner der Ausgänge der UND-Glieder 650 und 652 betätigt das ODER-Glied 654, welches seinerseits das UND-Glied 654 betätigt und ein Lese/Schreib-Flip-Flop 666 veranlaßt, eine

»0« in die entsprechende zentrale Zellenposition des Speicherfeldes 440 zu schreiben. Das Lese/Schreib-Flip-Flop 666, das als ein normalerweise Lese-Flip-Flop dargestellt ist, wird durch das UND-Glied 664 umgeschaltet, wobei es in seinem zurückgestellten Zustand einen betätigten Ausgang für die Schreibfiinktion erzeugt Das UND-Glied 668 schaltet sodann einen Schiebetakt St hindurch, der das Einschreiben einer »0« in das Speicherfeld 440 in der zentralen Zellenpositior. entsprechend der du:'ch den 12-Bit-Zähler 518 adressierten Position veranlaßt

Der Ausgang des ODER-Gliedes 654 wird durch den Inverter 656 invertiert, um ein UND-Glied 658 zum Durchschalten eines Schiebetaktimpulses St an ein ODER-Glied 660 zu veranlassen. Das ODER-Glied 660 erhält ebenfalls den Ausgang des UND-Gliedes 668 zugeführt Irgendein Eingang veranlaßt das ODER-Glied 660 zur Erzeugung eines Rückstellsignals an das »Sub-Zyklus-vollständig«-Flip-Flop 662 und liefert ein Signal an das ODER-Glied 608. Der Ausgang des ODER-Gliedes 660 veranlaßt das Taktsteuer-Flip-Flop 614 zur Fortschaltung des 12-Bit-ZähIers 518 zur Adressierung der nächstfolgenden Zelle. Das obige Verfahren wird dreimal über der 32 χ 32-Matrix des Speicherfeldes 440 wiederholt. Es hat sich herausgestellt, daß eine dreimalige Wiederholung für die Verbesserung der Anzahl und Größe von Spitzenwertbündeln, die normalerweise in einem Fingerabdruckmuster festgestellt werden, ausreichend ist, bei der Verdünnung der Bündel und der Eliminierung zufällig auftretender Werte von »1« und »2.< aufgrund von Störungen.

Durch Verdünnung des maskierten Speicherfeldes durch den 3-Zellen-Prozessor werden die kompakten Bündel von Dreier- und Einer-Spitzenwerten in dem Speicherfeld 440 abgetastet, um aus jedem Bündel die repräsentativste oder zentrale Zellenposition für die entsprechenden Dreier- und/oder Einer-Bündel auszuwählen.

Wenn das »Verdünnungsverarbeitungs«-Flip-Flop 510 zurückgestellt wird, so wird gemäß den Fig. 18 und 22 ein »Finde-Kerne/3-Radien-Verarbeitungs«-Flip-Flop 540 gesetzt und versetzt das UND-Glied 542 in die Lage, Schiebetaktimpulse hindurchzulassen und »Find«-Schiebetaktimpulse Sf zu erzeugen. Der Ausgang des UND-Gliedes 542 gibt über das ODER-Glied 516 Taktimpulse an den 12-Bit-Zähler 518 weiter.

Gemäß Fig.22 liefert der Ausgang des 12-Bit-Zählers 518 5-Bit-Adressen an einen plus eins-Spaltenaddierer 708, einen plus zwei-Spaltenaddierer 704, einen plus eins-Zeilenaddierer 706 und einen plus zwei-Zeilenaddierer 702. Die plus eins-Zeilen- und plus eins-Spaltenadressen der plus eins-Zeilen- und plus eins-Spaltenaddierer 706 und 708 werden als Adressen an die entsprechenden Zeilen- und Spaltenabschnitte sowohl von »Kern«- und »3-Radien«-FIFO's 710 und 712 geliefert. Die 5-Bit-Adresse von dem plus zwei-Zeilen- und dem plus zwei-Spaltenaddierer 702 und 704 wird 5-Bit-Verriegelungen 714 und 716 entsprechend zugeführt.

Der in Fig.22 gezeigte Schaltkreis sucht die verdünnten in dem Speicherfeld 440 gespeicherten Bündel ab, und die verbleibenden Dreier- und/oder Einer-Bündel werden sich typischerweise jeweils innerhalb eines getrennten 3 χ 3-Ze!lenfeldes befinden. Die erste Feststellung einer »3« oder »1« während einer Abtastung des Speicherfeldes 440 wird durch den Schaltkreis als die obere linke Zelle eines Bündels von entsprechenden Werten »3« oder »1« erkannt. Der Schaltkreis ordnet sodann den nächstniedrigeren Zeilen-Adressenspeicherplatz (Zeile +1) und den nächsten benachbarten Spalten-Adressenspeicherplatz (Spalte + l)dem 3ündel als Zentrum zu. Solch eine Festlegung des Zentrums eines Bündels ruft die Erzeugung eines Verriegelungssignals hervor, um die Adressen Zeile +1 und Spalte +1 in den entsprechenden FIFO-Gliedern 710 oder 712 zu speichern, was davon abhängt, ob der Wert »1« oder »3« in der abgetasteten Zelle festgestellt worden ist.

Zur Ausführung der vorstehenden Funktion wird das Speicherfeld 440 einmal durch aufeinanderfolgendes Adressieren einzelner Zellenspeicherplätze Zelle für Zelle gemäß der Adresse abgetastet, die durch den 12-Bit-Zähler 518 erzeugt wird. Die gespeicherten Werte werden der Reihe nach aus dem Speicherfeld 440 in Decodier-Gatter 720 und 722 ausgelesen. Wenn eine »3« festgestellt wird, erzeugt das Gatter 720 ein Freigabesignal für das UND-Glied 724. Die laufenden Zeilen- und Spaltenadressen werden entsprechend in Vergleichern 730 und 732 mit Werten verglichen, die in den 5-Bit-Verriegelungen 714 und 716 gespeichert sind. Wenn die vorliegende Zeilen- oder Spaltenadresse mit ihrem Wert die entsprechende verriegelte Adresse übertrifft, so erzeugt das NAND-Glied 726 ein Freigabesigna! für das UND-Glied 724. Der Ausgang des UND-Gliedes 724 setzt das »Finde-3«-Flip-Flop 728, welches das UND-Glied 734 in die Lage versetzt, einen einzigen Schiebetaktimpuls hindurchzulassen, um das FIFO-Glied 712 auszutasten und die Zeilen- und Spaltenadressen +1 von den 5-Bit-Verriegelungen 714 und 716 in dem FIFO-Glied 712 zu verriegeln. Der einzeln durchgesteuerte Taktimpuls von dem UND-Glied 734 stellt das »3«-Find-Flip-Flop 728 zurück. Der Ausgang des UND-Gliedes 734 wird ferner einem 2-Bit-Zähler 736 zugeführt, der die Anzahl der Dreier-Radien zählt, die während diesem Verfahrensschritt gefunden werden. Ein Zählstand von 2 in dem 2-Bit-Zähler 736 holt über das NAND-Glied 740 ein Sperrsignal zur Sperrung des UND-Gliedes 724 hervor. Zusätzlich zu den anderen Wirkungen des Ausgangssignals des UND-Gliedes 734 bewirkt dieses über das ODER-Glied 738 die Verriegelung der 5-Bit-Zeilen- und Spaltenverriegelungen 714 und 716. Durch die Verriegelung der Zeilen- und Spaltenadressen +2 in den 5-Bit-Verriegelungen 714 und 716 wird verhindert, daß das gleiche Bündel während des Restes der Abtastung des Speicherfeldes 440 festgestellt und verarbeitet wird. Für jede festgestellte Zelle eines speziellen Bündels wird daher durch den obigen Schaltkreis ein 3 χ 3-Verriegelungsbereich geschaffen, um die mehrfache Auffindung des gleichen Bündels zu verhindern.

Wenn während der Abtastung des Speicherfeldes 440 eine »1 «-Zelle gefunden wird, so erzeugt das UND-Glied 722 ein Freigabesignal für das UND-Glied 742. Wenn die laufende Adresse für die gefundene »1« irgendeinen der entsprechenden, in den Verriegelungen 714 und 716 gespeicherten Werte übertrifft, so wird das »1«-Find-Flip-Flop 744 gesetzt und dadurch das UND-Glied 746 in die Lage versetzt, einen einzigen Taktimpuls hindurchzulassen und die Zeile +1 und Spalte +1 -Adressen der Addierer 706 und 708 in den entsprechenden Adressenspeicherplätzen des FIFO 710 zu verriegeln. Es sei an diesem Punkt darauf verwiesen, daß der Schaltkreis zum Auffinden der »1« in gleicher Weise wie der Schaltkreis zum Auffinden der »3« arbeitet.

In diesem Ausführungsbeispiel können bis zu 2 Kerne und bis zu 2 Dreier-Radien gefunden werden und in den entsprechenden FIFO's 710 und 712 gespeichert werden, während die entsprechenden ?-Rit-7ählpr 7dfi nnH

736 Zählstände entsprechend den gefundenen Kernen und Dreier-Radien erzeugen.

Es ist wichtig, festzustellen, daß der zuvor erwähnte Schaltkreis der Feststellung mehr als eines Bündels dient, das in der gleichen Zeile oder Spalte auftreten kann. Da bei diesem Ausführungsbeispiel festgestellt worden ist, daß ein 3 χ 3-Bündel nur einen Dreier-Radiuspunkt umfassen kann, hat der zuvor erwähnte Schaltkreis einen 3 χ 3-Zellenteil herausgetrennt, nachdem die obere linke Zelle eines bestimmten Bündels festgestellt worden ist, und die Position des Bündels ist der zentralen Zelle des 3 χ 3-Zellenfeldes zugeordnet worden.

Wenn gemäß Fig.22 der 10-Bit-Teil des 12-Bit-Zählers 518 bei der Verdünnungsoperation dreimal durchlaufen worden ist, so sperren die signifikantesten Bits am Ausgang der beiden letzten Stufen des 12-Bit-Zählers 518 über die invertierenden Eingänge das UND-Glied 760. Wenn der 10-Bit-Teil des 12-Bit-Zählers 518 zum vierten Mal umläuft, um die obengenannte Aufsuchoperation der Kerne und Drei-Radien-Punkte durchzuführen, so wird das UND-Glied 760 freigegeben und erzeugt ein »Suche-beendet«-Signal über das ODER-Glied 758. Das Signal »Suche beendet« stellt das »Finde-Kerne/Dreier-Radien«-Flip-Flop 540 gemäß F i g. 18 zurück. Das Signal »Suche beendet« wird ebenfalls einem der Eingänge des UND-Gliedes 762 sowie dem UND-Glied 764 zugeführt. Das UND-Glied 768 ist an den 2-Bit-Zähler 736 angeschlossen, so daß der Ausgang des UND-Gliedes 768 das UND-Glied 764 freigibt und das »Spurverarbeitungs«-FIip-FIop 766 setzt, wenn die Anzahl der festgestellten und in dem 2-Bit-Zähler 736 gezählten Dreier-Radien den Wert 1 erreicht

An diesem Punkt sei in Erinnerung gerufen, daß, wenn die Anzahl der festgestellten Dreier-Radien in einem bestimmten Fingerabdruckmuster den Wert 1 erreicht, eine Schleifenklassifizierung festgestellt wird und eine weitere Verarbeitung erforderlich ist, die die Spurbildung der zugeordneten Erhebungs-Fließlinien umfaßt (s. F ig. 13).

Wenn die Anzahl der Dreier-Radien nicht dem Wert 1 entspricht und das Signal »Suche beendet« von dem ODER-Glied 758 ausgegeben wird, so erzeugt das UND Glied 762 ein Signal »Klassifizierung vollständig«, da keine Spurbildung erforderlich ist, und die Klassifizierung entweder einen Bogen oder einen Wirbel feststellt. Die Anzahl der festgestellten Dreier-Radien und der Ausgang des 2-Bit-Zählers 736 wird in die Decodierer 768 und 770 eingegeben. Wenn die Zahl am Ausgang des 2-Bit-Zählers 736 den Wert 0 aufweist, so wird ein Bogen-Klassifizierungssignal von dem Decodierer 768 ausgegeben. Wenn jedoch der Ausgang des Zählers 736 den Wert 2 aufweist, so gibt der Ausgang des Decodieren 770 ein Wirbel-Klassifizierungssignal aus.

Zusammenfassend betrachtet wird das Ausgangssignal »Suche beendet« entweder erzeugt, wenn die volle Abtastung des Speicherfeldes durchgeführt worden ist oder wenn das System zwei Kern- oder zwei Dreier-Radien-Adressen vor der vollständigen Abtastung des gesamten Speicherfeldes feststellt. Diese letzte Funktion dient lediglich der Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit da kein Erfordernis besteht die Abtastung des Speicherfeldes fortzusetzen, wenn zwei Kern- und zwei Dreier-Radien-Punktadressen festgestellt worden sind.

Zur Fortsetzung der Erläuterung der Wirkungsweise des Schaltkreises sei angenommen, daß ein Dreier-Radien-Punkt festgestellt worden ist und das Spurverarbeitungs-Flip-Flop 766 gesetzt ist Der Ausgang des Flip-Flops 766 setzt daher eine Verriegelung 772, wel ehe ein UND-Glied 774 in die Lage versetzt, Schiebetaktimpulse für die nachfolgende Spurbildungsfunktion hindurchzulassen. Die Schiebetaktimpulse am Ausgang des UND-Gliedes 774 sind mit Str bezeichnet, und sie werden zum Lesen der Spitzenwert-Positionen im Spei^L cherfeld 442 benutzt, welches in F i g. 17 dargestellt ist.

Die Bezeichnung »Spur« wird benutzt, da sie den sichtbaren Ausdruck für die weiter unten erläuterte Funktion darstellt.

Um die Spurbildung auszuführen, ist es erforderlich sowohl die Positionen des Spitzenwert-Speicherfeldes 442 gemäß Fig. 17 als auch die ursprünglichen Erhe bungs-Konturdaten auszulesen, die in den 32 χ 32-Speicherpositionen des Speichers RAM 112 gemäß Fig.4 gespeichert sind. Dementsprechend setzt ein UND-Glied 778 ein »Leseerhebungskonturw-Speicherfeld-Flip-Flop 776, welches ein Befehlssignal an das Erhebungskontur-Speicherfeld 112 und einen Multiplexer 802 ausgibt, wenn ein 2-Bit-Amplitudenspitzen-Positionszähler 777 drei Signale Str zählt.

In Fig.23 ist eine typische Spurbildung dargestellt, die den Spurbildungen gemäß den Fig. 12A, 12B und 12C ähnlich ist. Die 3-Radien-Adresse des FIFO's 710 veranlaßt das Auslesen von drei Referenzwinkeln aus den Speicherplätzen des Speicherfeldes 442 für diese spezielle 3-Radien-Adresse. In dem Beispiel gemäß F i g. 23 entspricht die 3-Radien-Adresse der Spalte 10 und der Zeile 20. Eine solche, dem Speicherfeld 442 zugeführte Adresse führt zum Auslesen von drei Referenzwinkeln. Der Schaltkreis gemäß F i g. 24 führt sodann die B-, C- und D-Spurverfolgungen von diesem 3-Radien-Punkt (10,20) aus, wobei in Richtung der Referenzwinkel begonnen wird. Nach der ersten Zellenspur-Verfolgung in irgendeiner Richtung von dem 3-Radien-Punkt wird die Information von dem Erhebungs-Kontur-Speicherfeld benutzt, um zusätzliche Winkeldaten für die Fortsetzung einer jeden Spur zu liefern. In gleicher Weise befindet sich bei dem Beispiel gemäß F i g. 23 die Speicherstelle des Kernpunktes in der Spaltenadresse 15 und der Zeilenadresse 12, und die Spurverfolgung der Erhebungs-Fließlinie, die diesem Kernpunkt zugeordnet ist, ist mit A bezeichnet. Die Spurverfolgung von A wird in der gleichen Weise durchgeführt, wie dies für irgendeine Spurverfolgung der Dreier-Radien-Erhebungsfließlinien erläutert wurde.

Der Spurverfolgungs-Schaltkreis gemäß F i g. 24 lädt über seinen Eingangs-Multiplexer 802 in zeitlicher Reihenfolge die 5 Bits, die jeden der drei Referenzwinkel darstellen, in die adressierte Position des Speicherfeldes 442. Der Multiplexer 802 liefert die drei 5-Bit-Referenzwinkelwerte an entsprechende drei 5-Bit-Register 804, 806 und 808 zur Speicherung.

Logikschaltkreise 810,812,814 korrelieren jeweils die 32 möglichen Referenzwinkel-Positionen, die durch die 5 Bits des entsprechenden 5-Bit-Registers identifiziert werden, in eine von 8 möglichen Zeilen-Positionen, die der laufend adressierten Zelle benachbart sind. Die Logikschaltkreise 810,812, 814 legen die Inkrementalwerte für die nächste Zeilen- und Spalten-Adresse entsprechend der Spezifikationskarte in F i g. 25 fest.

Es sei beispielsweise der 5-Bit-Ausgang des Registers 804 betrachtet der in den Logikschaltkreis 810 eingegeben wird. Wenn der 5-Bit-Eingang für den Logikschaltkreis 810 einen Wert von »9« aufweist was auf einen Referenzwinkel von 90° verweist so wird die nächste Zeilen-Adresse um — 1 und die nächste Spalten-Adresse um 0 verändert Dies entspricht der Spurbildung gemäß

F i g. 23, wobei das erste »ß« in der Nachbarschaft des 3-Radien-Punktes unter der Spaltenadresse 10 und der Zeilenadresse 19 erscheint.

Die Erhöhungswerte für die Zeilen- und Spalten-Adressen werden von dem Logik-Schaltkreis 810 an ein FIFO 822 ausgegeben. Das FIFO 822 besitzt eine maximale Länge von 48, wodurch eine Spurverfolgung über 48 Zellen ermöglicht wird. FIFO's 832 und 842 erhalten Ausgangssignale von logischen Schaltkreisen 812 und 814, um drei Kurvenspurverfolgungen gleichzeitig durch den Schaltkreis gemäß F i g. 24 ausführen zu können. Die nächsten Zeilen- und Spalten-Adressen werden ebenfalls von dem Schaltkreis 810, basierend auf der laufenden Zeilen- und Spaltenadresse und kombiniert mit dem !nkrementalwert ausgegeben. Die nächsten Zeilen- und Spaltenadressen dienen sodann der Adressierung des Erhebungs-Kontur-Speicherfeldes 112. Jeder der Logikschaltkreise 812 und 814 erzeugt ebenfalls nächste Zeilen- und Spaltenadressen, basierend auf den Inkrementalwerten, die in jenen logischen Schaltkreisen festgestellt werden, und diese Adressen werden dem Erhebungskontur-Speicherfeld 112 unter Steuerung des Multiplexers 802 zugeführt. Die aus dem adressierten Speicherplatz in dem Erhebungs-Kontur-Speicherfeld 112 ausgelesene Information (5 signifikanteste Bits) wird in Abhängigkeit von der durch den Logik-Schaltkreis 810 gelieferten Adresse dem 5-Bit-Zähler 804 über den Multiplexer 802 zugeführt. In Abhängigkeit von dem in dem Register 804 gespeicherten Wert bestimmt der Logikschaltkreis 810 einen neuen Inkrementalwert für die nächste Adresse.

Wenn gemäß F i g. 23 die 5 signifikantesten Bits des Erhebungs-Kontur-Speicherfeldes 112 einen Wert von »8 bis 11« besitzen, so ist der inkrementale Zeilenschritt — 1 und der inkrementale Spaltenschritt 0, wie dies in der Darstellung von »ß« unter der Spaltenadresse 10 und der Reihenadresse 18 dargestellt ist.

Immer, wenn die nächsten Zeilen- oder Spaltenadressen des Logikschaltkreises 810 einen Wert von »32« erreichen, so wird dadurch angezeigt, daß die Spurverfolgung die Grenze des Erhebungs-Kontur-Speicherfeldes 112 erreicht hat, und es wird ein Stop-Signal durch das ODER-Glied 820 erzeugt. Entsprechend sind Oberwachungs-Schaltkrcisc 813 und 815 vorgesehen, die den logischen Schaltkreisen 812 und 814 zugeordnet sind, um Stop-Signale zu erzeugen, wenn irgendeine jener Spuren die Grenze des Erhebungs-Kontur-Speicherfeldes 112 erreicht.

Gemäß der zuvor beschriebenen Wirkungsweise des Schaltkreises gemäß F i g. 24 ist es möglich, irgendeine Kurve von der zentralen Position in irgendeiner Richtung bis zu einer maximalen Länge von 48 Schrittpositionen von der ursprünglichen Position aus zu verfolgen, wobei eine Begrenzung durch das 32 χ 32-Erhebungs-Kontur-Speicherfeld 112 gegeben ist.

Wenn die Spurverfolgung beendet ist, werden die Adressen aller Punkte, die jeden der drei Wege von dem Dreier-Radien-Punkt definieren, basierend auf den Inkrementalwerten und unabhängig von der ursprünglichen Position des Dreier-Radien-Punktes, in den drei FIFO's 823, 832 und 842 gespeichert Es sei darauf verwiesen, daß jeder FIFO 822, 832 und 842 jeweils eine Speicher-Position für eine Zeilen-Adresse und eine Spalten-Adresse aufweist. Wenn irgendeiner der zuvor genannten FIFO's 822,832 oder 842 gefüllt ist, wodurch 48 Inkremente einer bestimmten Spurverfolgung angezeigt werden, so wird ein Signal »FIFO voll« erzeugt, welches über das ODER-Glied 824 ein Signal »Stop Spurbildung« erzeugt, welches das UND-Glied 826 sperrt, das normalerweise Taktimpulse Str in einen Schaltkreis 823 für das Anhalten der Spurbildung weiterleitet. Es sei darauf verwiesen, daß jedes der drei FIFO's 822, 832 und 842 unabhängig von entsprechenden Stop-Schaltkreisen 833 und 843 überwacht wird, um »Stop-Spurverfolgung«-Signale immer dann zu erzeugen, wenn der zugeordnete FIFO gefüllt ist oder die Spurverfolgung die Grenze des Erhebungs-Kontur-Speicherfeldes 112 überschreitet.

Ein NAND-Glied 828 antwortet auf alle drei »Stop-Spurverfolgung«-Signale, die durch die jedem FIFO 822, 832 und 842 zugeordneten Schaltkreise erzeugt werden, und gibt ein Signal »Ende der Spurverfolgung« weiter, welches das »Lese-Erhebungskontur-Speicherfeld«-Flip-Flop 76 (F i g. 22) zurückstellt und das Schleifen-Klassifikations-Flip-Flop 830 setzt. Das Setzen des Schleifen-Klassifikations-Flip-Flops 830 betätigt ein UND-Glied 831, wodurch Schiebetaktimpulse an den Schleifen-Klassifikations-Schaltkreis gemäß F i g. 26 geliefert werden.

Der Klassifikations-Schaltkreis ist in Fig.26 dargestellt. Zum Zwecke der Vereinfachung zeigt die F i g. 26 den endgültigen Vergleich einer einzigen Spurverfolgung innerhalb der drei Drei-Radien-Linien gemäß ihrer gespeicherten Inkrementalwerte mit gespeicherten Referenzwerten, um die Klassifizierung zu erhalten. Dies geschieht im Gegensatz zu einer längeren Darstellung, wobei jede der drei Spurverfolgungen mit ihren entsprechenden gespeicherten Referenzwerten verglichen wird.

Die inkrementalen Zeilen- und Spalten-Adressen werden durch den in Fig.24 dargestellten Schaltkreis für jede Spurverfolgung entwickelt und in inkrementalen Schieberegistern 822, 832 und 842 gespeichert. In F i g. 26 sind die gleichen Register mit 930, 932 und 934 bezeichnet und weisen Rückführungsleitungen auf.

Da der Vergleichsprozeß identisch für die in allen drei Registern 930,932 und 934 gespeicherte Information ist, richtet sich die folgende Erläuterung auf die inkrementale Zeilen- und Spalten-Adresseninformation, die in dem Register 930 gespeichert ist und durch den Klassifikations-Vergleichsschaltkreis 901 verarbeitet wird. Es ist jedoch selbstverständlich, daß der den Vergleich

durchführende Schaltkreis (901, 903 und 905) für~jedes der zugeordneten Register 930, 932 und 934 identisch ist.

Das Register 930 (822) speichert die inkrementalen Zeilen- und Spalten-Adressen. Das Register 930 schiebt jeden Inkrementalwert heraus, und dieser Wert wird über die Rückführungsleitung in das Register 930 zurückgeführt

Weg-Referenzregister 941, 942, 943, 944 und 945 des Klassifizierungs-Vergleichsschaltkreises 901 speichern jeweils die inkrementalen Referenzwerte entsprechend einer der drei Kurvenverfolgungen der fünf vorbestimmten Referenz-Schleifen-Klassifizierungen

Die inkrementalen Zeilen- und Spalten-Adressenwerte, die in dem Register 930 gespeichert sind, werden pro Inkrementalwert für die Zeile und Spalte parallel herausgeschoben und mit dem Inhalt des Weg-Referenzregisters 941 verglichen. Die Inkrementalwerte des Registers 930 werden in Summier-Schaltkreisen 916 und 918 von den entsprechenden Inkrementalwerten des Registers 941 subtrahiert. Ein absoluter Wert einer Größe wird für jede in den Summierschaltkreisen 916 und 918 erhaltene Differenz in Schaltkreisen 920 und 922 festgestellt und in einem Akkumulator 924 für jede der bis zu

48 verglichenen Inkremental-Positionen in den Registern 930 und 941 gespeichert. Nachdem alle 48 Positionen verglichen sind und die Gesamtgröße der Differenzen über die 48 Inkremental-Positionen in dem Akkumulator 924 gespeichert ist, wird ein 8-Bit-Wort von dem Akkumulator 924 herausgegeben und in einem fünfstelligen Speicherregister 926 gespeichert. Jede Position des Speicherregisters 926 ist in der Lage, ein 8-Bit-Wort zu speichern und entspricht einem Weg-Referenzregister, welche mit der in dem Register 930 gespeicherten Inkremental-Information verglichen werden müssen.

Der vorstehende Prozeß muß für jeden der beispielsweise fünf Weg-Referenzen, die durch den Inhalt der anderen Weg-Referenz-Speicherregister 942, 943, 944 und 945 dargestellt werden, wiederholt werden. Demgemäß werden 8-Bit-Worte durch den Akkumulator 924 entwickelt, nachdem jedes Weg-Referenz-Speicherregister entlang seiner 48 Inkremental-Positionen verglichen worden ist

Diese Funktion wird gleichzeitig für jeden der drei sich von dem Drei-Radien-Punkt erstreckenden Wege durchgeführt Die fünf in den Speicherregistern 926,927 und 928 gespeicherten Werte werden von den entsprechenden Registern parallel, drei auf einmal, an einen Summier-Schaltkreis 929 ausgegeben. Die drei entsprechenden 8-Bit-Worte werden summiert, um ein Ausgangssignal P' zu entwickeln, welches einem Vergleicher 950 zugeführt wird. Der Vergleicher vergleicht den laufenden Wert P' mit einem zuvor aufsummierten Wert P, der in einem »vorangegangene-Summe«-Register 952 gesetzt ist. Wenn P' kleiner als P ist, so verriegelt der Vergleicher 950 P' in dem Register 952 für die vorangegangene Summe. Das Verriegelungs-Signal wird ebenfalls einem 3-Bit-Zähler 954 zugeführt

Da ein perfekter Vergleich zwischen der in dem Register 930 gespeicherten Inkremental-Information und irgendeinem Inhalt der Weg-Referenz-Register 941 ... 945 am Ausgang des Akkumulators 924 einen gespeicherten Minimalwert erzeugen sollte, wird das Register 952 für die vorausgegangene Summe anfänglich auf einen Wert gesetzt, wobei es in allen Binärstellen den Wert »1« aufweist. Das erste Ausgangssignal des Vergleichers 950 wird daher kleiner als der anfänglich gesetzte Wert P sein und wird demgemäß in das »vorangegangene-Summe«-Register 952 verriegelt. Nachfolgend werden alle Werte P'mit dem vorangegangenen Wert P verglichen. Wenn der erste Wert P in das Register 952 verriegelt wird und ein perfekter Vergleich vorliegt, so führen alle nachfolgenden Vergleiche mit den Weg-Referenz-Registern 942... 945 zu Werten P', die den vorliegenden Wert P, wie er in dem Register 952 gespeichert ist übertreffen.

Ein Verriegelungs-Signal des Vergleichers 950 dient der Verriegelung eines 3-Bit-Zählers 954, der seinen Zählstandswert von einem 3-Bit-Zähler 956 erhält Der 3-Bit-Zähler 956 überwacht die Taktimpulse S_L, die über ein UND-Glied 914 zugeführt werden.

Das Schleifen-Klassifikations-Flip-Flop 830 und das zugeordnete UND-Glied 831 gemäß den F i g. 24 und 26 geben Schiebetaktimpulse Sl an einen 6-Bit-Zähler 906. Wenn der 6-Bit-Zähler einen Zählstand von 48 erreicht, so erzeugt ein UND-Glied 908 ein Ausgangs-Signal, welches den 6-Bit-Zähler 906 auf »0« zurückstellt und den Wert des Akkumulators 924 in einer ersten Position des Speicher-Registers 926 verriegelt. Das durch das UND-Glied 908 erzeugte Signal wird dementsprechend als ein Verriegelungssignal an die Register 927 und 928 geliefert. Der Ausgang des UND-Gliedes 908 wird einem 3-Bit-Zähler 910 eingegeben, der zählt, wie oft der Gesamtinhalt des Registers 930 mit dem Gesamtinhnlt eines jeden Weg-Referenz-Registers verglichen worden ist. Im vorliegenden Beispiel liefert ein UND-Glied 910 ein Rückstell-Signal an das Schleifen-Klassifikations-Flip-Fiop 830 und setzt das endgültige Vergleichs-FHp-Flop 912, wenn ein Zählstand von 5 in dem 3-Bh-ZähIer 910 erreicht worden ist. Das endgültige Vergleichs-Flip-Flop 912 veranlaßt das UND-Glied 914 zur Durchschaltung von Taktimpulsen Sl, um die endgültige Summierungs- und Vergleichs-Funktion durchzuführen, was zu der oben beschriebenen Schleifen-Klassifizierung führt. Der 3-Bit-Zähler 956 überwacht daher durch Zählen der Taktimpulse den Inhalt der besonderen Weg-Referenz-Register, die mit der in dem Register 930 gespeicherten Inkremental-Information verglichen werden und gibt einen entsprechenden Zählwert an den 3-Bit-Z8hler954 weiter, der dieses Weg-Referenz-Register identifiziert Wenn der 3-Bit-Zähler 954 verriegelt ist, identifiziert er daher die beste Übereinstimmung (niedrigster Speicherwert), die zu diesem Zeitpunkt festgestellt wird. Der in dem 3-Bit-Zähler 954 verriegelte Wert identifiziert die Schleifenklasse und wird an einen Decodierer 975 ausgegeben, der die 4-Bit-Fingerklassen-Adresse an das Register 128 gemäß F i g. 4 liefert.

Wenn der 3-Bit-Zähler 956 einen Zählstand von 5 erreicht, erzeugt ein Decodierer 958 ein Signal, welches ein »Schleifenklasse-bereit«-Flip-Flop 960 setzt Der Ausgang dieses Flip-Flops 960 bildet das Signal »Klassifizierung vollständig« gemäß F i g. 4. Ein »Schleifenklassen-Adressen«-Signal wird von dem 3-Bit-Zähler 954 an den »Fingerklassen«-Abschnitt des Registers 128 ausgegeben und stellt im vorliegenden Fall ein 3-Bit-Signal dar, welches eine der 5-Schleifen-Klassifikationen identifiziert Wie anhand von Fig.4 erläutert, kann die Hauptkartei in 12 Klassifikationsfächer unterteilt sein.

Es liegt selbstverständlich auf der Hand, daß die obengenannten 5 Referenz-Register auf 10 erweitert werden können, um die Links- und Rechts-Schleifen und die 5 diesen Schleifen zugeordneten Klassen zu umfassen. In einem System, wo das von dem Abtast-Fenster hergeleitete Fingerabdruckbild in bezug auf den speziellen Satz von Inkremental-Adressen in dem Register 930 (auch 932 und 934) Veränderungen in Drehrichtung unterworfen ist, ergeben sich Änderungen hinsichtlich der Winkelausrichtung des Fingerabdruckmusters. Das System gemäß F i g. 26 wird daher leicht modifiziert, um die genaue Bestimmung einer Klassifizierung unabhängig von einer Drehbewegung des Fingerabdruckmusters durchführen zu können. Zwecks Durchführung einer solchen Modifikation können zusätzliche Weg-Referenz-Register zu denen in Fig.26 hinzugefügt werden, wobei jedes Weg-Referenz-Register Inkremental-Adressen speichert entsprechend der um einen bestimmten Betrag gedrehten Referenz-Klassifizierung.

Alternativ zu der Hinzufügung einer Anzahl von 48zeiligen Weg-Referenz-Registern, um die geeigneten kodierten Inkremental-Daten für Winkelverschiebungen zu erzeugen, ist es möglich, einen Zwischenspeicher zu benutzen, der in einem Festwertspeicher ROM gespeicherte Daten entsprechend einer Referenzrichtung für einen entsprechenden Weg und verschiedene Beträge von Winkelverschiebungen von dieser Referenzrichtung benutzt. In diesem Fall wird eine Berechnung durchgeführt zwischen einer festgestellten Winkelverschiebung der Ursprungsdaten von der Referenzrichtung im Hinblick auf den verfolgten Weg. Dann wird der

geeignete Speicher ROM ausgewählt und die Daten aus diesem ausgelesen und in einem Zwischenspeicher, wie beispielsweise einer Reihe von Registern, gemäß F i g. 26 gespeichert, wobei die Vergleichsfunktion in der beschriebenen Weise ausgeführt wird. Der spezielle Schleifentyp wird daher durch Vergleich mit den geeignet gedrehten Referenzweg-Daten identifiziert.

Obgleich der erwähnte Vergleichs-Schaltkreis gemäß Fig. 26 nützlich bei der Feststellung von Unterteilungen der Schleifen-Klassifizierung nach Größe und Riehtun;, ist, sei darauf verwiesen, daß eine Wirbel-Musterklassifizierung ebenso weiter unterteilt werden kann, so daß eine genauere Klassifizierung für jedes abgetastete Fingerabdruckmuster erzielt werden kann.

Obgleich eine Bewertungsgröße, die in dem Register 952 für die vorangegangene Summe gespeichert wird, geringer als der Anfangswert in diesem Register sein kann, kann dieser Wert nicht genügend klein sein, um eine erzielte Klassifizierungs-Übereinstimmung anzuzeigen. Der Vergleicher 951 vergleicht daher den in dem Register 952 gespeicherten Wert P mit einem Miniumum-Schwellwertpegel. Der Minimum-Schwellwertpegel wird gemäß einer akzeptablen Klassifikations-Bewertungsgröße vorgegeben. Wenn der Wert P den Minimum-Schwellwertpegel überschreitet, betätigt der Vergleicher 951 das UND-Glied 953. Der Signal-Ausgang des UND-Gliedes 958 wird sodann von dem UND-Glied 953 durchgeschaltet und setzt das Entscheidungs-Flip-Flop 955 für die niedrige Obereinstimmung. Das Flip-Flop 955 gibt sodann an die Bedienungs-Konsole ein Signal »Ungeeignet zur Bearbeitung«. Die Entscheidung »Ungeeignet zur Bearbeitung« ist ein kennzeichnendes Merkmal dieses automatischen Systems, da durch sie positiv eine Systemfeststellung angezeigt wird, die besagt, daß die Eingangsdaten nicht genügend qualifiziert sind, um eine erste Bearbeitungsstufe, nämlich die Klassifizierung vollständig durchzuführen. Diese Feststellung wird getroffen, bevor das RlV-Vergleichsverfahren verwendet wird, und die Hauptkartei abgesucht wird. Die Entscheidung »Nicht geeignet zur Bearbeitung« kann auf einem beschädigten Fingerabdruckmuster, einer schlechten Qualität in der Darstellung, einer Bewegung des Fingers während der Abtastung oder auf anderen normwidrigen Umständen beruhen. Nach einer solchen Feststellung kann der Operator entweder die durch das System zu identifizierende Person anweisen, ihren Finger erneut auf die Abtastscheibe zu legen, oder er kann das System und die Person anweisen, einen anderen Finger auszuwählen.

An dieser Stelle wird das System erneut den Fingerabdruck automatisch abtasten, Erhebungs-Kontur- und Merkmal-Daten herauszuziehen und eine Klassifizierung des Fingerabdruckes versuchen. Wenn die Klassifizierung durchgeführt ist, so führt das System automatisch den RIV-Vergleich der herausgezogenen Merkma-Ie des abgetasteten Fingerabdruckes mit Merkmaldaten entsprechend identifizierter Fingerabdruckmuster innerhalb der Hauptkartei durch. Das System erzeugt sodann eine Liste der festgestellten Identitäten, die eng genug mit dem Fingerabdruckmuster übereinstimmen.

Vorstehend ist festgestellt worden, daß ein Zweck der Klassifizierung abgetasteter Fingerabdruckmuster von Personen darin besteht, vorläufig festzustellen, welche der vielen Fingerabdrücke, die in der Hauptkartei gespeichert sind, bei der Absuche der Hauptkartei verglichen werden sollen. In dem Fall jedoch, wo die 8 Fingerabdruckmuster für jede Person in der Hauptkartei gemäß ihrer zugehörigen Klassifikation gespeichert sind und bis zu 8 Finger durch die vorstehend beschriebene Einrichtung abgetastet werden, kann eine weitere Festlegung getroffen werden, um die Anzahl der gespeicherten Fingerabdruckmuster, die verglichen werden sollen, zu erniedrigen. Durch Klassifizierung eines jeden der bis zu 8 abgetasteten Fingerabdruckmuster und durch ledigliches Vergleichen der gespeicherten Fingerabdruckmuster, in denen jene gleichen getrennten Klassifikationen in entsprechenden Fingern übereinstimmen, kann die Identifizierungszeit entsprechend herabgesetzt werden. Diese Art der korrelierten Klassifikations-Unterteilung der Hauptkartei ist dort besonders wirksam, wo hunderttausende oder mehr identifizierte Fingerabdruckmuster gespeichert sind. Es liegt auf der Hand, daß verschiedene Funktionen, wie beispielsweise die Klassifizierung und der RIV-Vergleich, eine längere Bearbeitungszeit als andere Operationen, wie beispielsweise das Herausziehen der Merkmal- und Erhebungs-Konturdaten, erfordern. Es können daher Programme geschrieben und Speichermöglichkeiten verwendet werden, bei denen die der Reihe nach festgestellten Daten in einem Stapel angeordnet werden, und nacheinander verarbeitet werden. Darüber hinaus können die zeitaufwendigen Sub-Systeme dupliziert und im Multiplex betrieben werden, um eine große Anzahl von der Reihe nach gelesenen Mustern schneller verarbeiten und identifizieren oder überprüfen zu können.

Hierzu 27 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum identifizieren unbekannter durch eindeutige Merkmale gekennzeichnete Muster, mit einer Einrichtung zur Darstellung des zu identifizierenden Musters in Form einer binären Bitfolge, wobei diese Einrichtung einen Abtaster und zur Abbildung einen Analog-Digitalwandler aufweist, mit einer Einrichtung, der die binäre Bitfolge zugeführt wird und die mittels eines zweidimensionalen Bit-Fensters und eines nachgeschalteten Detektors feststellt, ob in der Bitfolge Merkmaldaten vorliegen, die mit vorgegebenen Merkmalmustern übereinstimmen, mit einer Einrichtung zur Ermittlung des lokalen Winkels des jeweils festgestellten Metkmals aus dem zweidimensionalen Bitfenster und mit einer Einrichtung zur Speicherung der relativen Position und des lokalen Winkels des festgestellten Merkmals, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

mit Hilfe von Schieberegistern (202, 204, F i g. 8A) wird in das Bitfenster (206, 208, 209; F i g. 8A) die binäre Bitfolge zeilenweise entsprechend einer kartesischen Matrix eingeschrieben; der Detektor (110) besteht aus vorprogrammierten Festwertspeichern (ROM 212; ROM 210; Fig.8A, 8B), denen zur Feststellung der Position (X, Y) und des lokalen Winkels (Θ) des jeweiligen Merkmals des Bits (A 1 bis A 9) des Fensters zugeführt werden; der Festwertspeicher (ROM 210) für den lokalen Winkel (β) ist an eine Einrichtung (219, 230-233; 246, 247; F i g. 8C) angeschlossen, die für einen vergrößerten Bereich einen mittleren Orientierungswinkel (#_m) aus mehreren aufeinanderfolgenden lo- kalen Winkeln (ß) errechnet und
die in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM 112; Fig.4A) gespeicherten, vom Detektor (110) errechneten mittleren Orientiemngswinkel (Sm) werden einem Klassifizierer (114) zugeführt, um eine Klassifizieradresse entsprechend einem Klassifikationstyp (Rechts-, Linksschleife, Bogen, Winkel) zu erzeugen und über einen Pufferspeicher (128) eine Haupt-Merkmaldatei (116) zu adressieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verbesserungsschaltkreis (108; F i g. 4A), der elektrisch mit dem Detektor (110) verbunden ist, zur Verarbeitung der binären Bitfolge und zur Erzeugung verbesserter zweidimensionaler Bilddaten für den Detektor (110).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbesserungsschaltkreis (108; F i g. 4A) elektronische Schaltkreise zur Änderung der binären Bitfolge aufweist, um Poren durch Entfernen der Unregelmäßigkeiten in der binären Bitfolge aufzufüllen und dadurch unerwünschte Variationen in dem durch die binäre Bitfolge repräsentierten Muster zu entfernen, ohne den Inhalt des Musters zu verändern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch; gekennzeichnet, daß der Verbesserungsschaltkreis (108) elektronische Schaltkreise zur Änderung der binären Bitfolge aufweist, um die durch die binäre Bitfolge repräsentierten Erhebungslinien auf eine maximal erlaubte Breite zu verdünnen, um unnötige t>5 Datendichte zu vermeiden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klassifizierer (114) einen elektrischen Schaltkreis (Fig. 15, 17, 18, 20, 21) zum Feststellen der Linienkonturdaten, einen elektrischen Schaltkreis (F i g. 22) zur Identifizierung des Auftretens von Drei-Radienpunkten bei den abgetasteten Linienkonturdaten, und einen elektrischen Schallkreis (F i g. 24) zur Verfolgung (Abtastung) von drei Konturlinien, die einheitlich mit jedem identifizierten Drei-Radienpunkt verbunden sind, enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Klassifizierer (114) einen elektrischen Schaltkreis (F i g. 26) zum Vergleich der dargestellten Konturlinien mit Vergleichskonturlinien, die eine Anzahl von Klassifikationstypen repräsentieren, und zur Klassifizierung eines dargestellten Musters aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Feststellung, ob die Merkmalsdaten in der Bitfolge mit vorbestimmten Merkmalsdaten übereinstimmen, Wandler (122; F i g. 4A, 124; F i g. 4B) zur automatischen Wandlung von Merkmalsdaten der unbekannten bzw. vorgegebenen Merkmalsmuster in ein RlV-Format, das eine Information bezüglich der Länge (r), der Ausrichtung (Φ) und der Ausrichtungsdifferenz (Φ) von Merkmalen in der Nachbarschaft von zentralen Merkmalen enthält, aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen einen RIV-Vergleicher (126) zum Vergleich jedes Merkmals eines unbekannten in einem RIV-Format dargestellten Musters mit jedem Merkmal eines ausgewählten vorher identifizierten in einem RIV-Format dargestellten Musters und zur Erzeugung einer Anzahl von Nachbarschaftsvergleichssignalen, die die relative Nähe der Übereinstimmung und die relative Koordinatenverschiebung zwischen Merkmalsnachbarschaften der verglichenen Muster angeben, und Vorrichtungen (130, 132,134,136-141), die aufgrund der Nachbarschaftsvergleichssignale Ausgangssignale erzeugen, die ein Maß für die relative Nähe der Übereinstimmung und die relative Koordinatenverschiebung der verglichenen Muster darstellen, aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erhebungsfluß-Detektorschaltkreis (F i g. 8A und 8C) auf die Bits des Fensters ansprechen, um entsprechende lokale Winkel mit dem Wert größer als Null herauszulesen, wenn das Bit-Fenster eine Fenster-Abtastadresse entsprechend einer Konturlinie des dargestellten Musters innerhalb des Fensters erzeugt, und zum Herauslesen eines Null-Wertes, wenn das Bit-Fenster eine Abtastadresse erzeugt, die nicht einer Konturlinie des dargestellten Musters im Fenster entspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberegister (202,204) und die das Bitfenster (206, 208, 209) bildenden Schieberegister derart organisiert sind, daß

einem ersten Serien/Parallel-Register (206) mit drei Bits die binäre Bitfolge zugeführt wird;
einem ersten Serien/Serien-Verzögerungsregister (202) für eine volle Zeile diese binäre Bitfolge zugeführt wird;

einem zweiten Serien/Parallel-Register (208) mit drei Bits das Ausgangssignal des ersten Voll/cilen-Ver/.ögerungsregisters(202) zugeführt wird;
einem zweiten Serien/Serien-Verzögerungsregister (204) für eine volle Zeile das Ausgangssignal des ersten Vollzeilen-Verzögerungsregisters (202) züge-

führt wird; und

einem dritten Serien/Parallel-Register (209) mit drei Bits das Ausgangssignal des zweiten Vollzeilen-Verzögerungsregisters (204) zugeführt wird,
wobei das erste, zweite und dritte Register (206,208, 209) mit drei Bits ein 3 χ 3-Bit-Abtastfenster bildet, das Bit für Bit über diese binäre Bit-Folge in diesem Zeilen-Abtastformat fortschreitet und diese Fenster-Abtastadresse mit einer Länge von neun Bits bildet ίο

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Steuerlogik (135; F i g. 4A)

und ein Register (1.13; F i g. 4A) zur aufeinanderfolgenden Abtastung jedes gespeicherten mittleren Orientierungswinkelwertes und einer vorbestimmten Anzahl seiner umgebenden mittleren Orientierungswinkelwerte, wobei der Klassifizierer (114) auf die abgetasteten Konturdaten zur Bestimmung des Auftritts und des Ortes irgendeines SLgularitätspunktes in diesem dargestellten Muster anspricht; einen auf den Klassifizierer (114) ansprechenden elektrischen Schaltkreis (Fig. 24) zur Erzeugung von Kurvenspuren entsprechend jenen der Konturlinien, die sich von jedem festgestellten Sigularitätspunkt erstrecken; Register (941 —945; F i g. 26B) zur Speicherung von Referenzkurvenspuren entsprechend einer Vielzahl dieser Referenzmuster-Konturkonfigurationen;
elektrische Schaltkreise (901, 903, 905; F ig. 26A) zum Vergleich dieser erzeugten Kurvenspuren mit jeder dieser gespeicherten Referenzkurvenspuren und zur Erzeugung eines entsprechenden Vergleichswertsignals bei jedem Vergleich und
auf die Vergleichswertsignale ansprechende elektronische Bauteile (956, 958, 960, 954) zur Feststellung des Klassifikationstyps und zur Erzeugung des Ausgangssignals für den Klassifikationstyp aufweist,

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen 7 χ 7-Byte-Puffer (F i g. 11 B) mit einer zentralen Zelle zum aufeinanderfolgenden Abtasten eines jeden gespeicherten mittleren Orientierungswinkelwertes und mit achtundvierzig die zentrale Zelle umgebenden Zellen entsprechend der vorbestimmten Zahl zur Abtastung der vorbestimmten Zahl der umgebenden Winkelwerte aufweist, wobei der Klassifizierer umfaßt;

elektrische Schaltkreise (Fig. 15) zur Korrelation der mittleren Winkelwerte, wobei die mittleren Winkelwerte durch die Umgebungszellen für jeden Winkelwert, wie er durch die zentrale Zelle abgetastet wird, abgetastet werden und wobei dies im Hinblick auf eine vorbestimmte Anzahl von Referenzwinkeln erfolgt, wie sie sich von der zentralen Zelle srstrekken, und zur Erzeugung eines Korreiationswertes für jede vorbestimmte Anzahl von Referenzwerten bei jedem von der zentralen Zelle abgetasteten Winkelwert,

einen elektronischen Schaltkreis (400; Fig. 17), der die Korrelationswerte aufnimmt, zur Feststellung von Spitzen in diesen Korrelationswerten, der Anzahl dieser Korrelationswertspitzen und zur Identifizierung eines jeden Spitzenkorrelationswertes durch seinen entsprechenden Referenzwinkelwert,
ein RAM (440) zum Speichern der Anzahl von Korrelationswertspitzen für jeden Winkelwert, wie er durch die zentrale Zelle abgetastet wird, in Positionen entsDrechend den vorbestimmten Bereichen des dargestellten Musters, und

ein RAM (442) zur Speicherung dieser Referenzwinkelwerte, die als zugehörig zu jeder dieser Korrelationswertspitzen identifiziert wurden, in Positionen entsprechend diesen vorbestimmten Bereichen des dargestellten Musters.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Klassifizierer (114) einem elektrischen Schaltkreis (F i g. 20) zum fortlaufenden Abtasten der im RAM (440) gespeicherten Zahlen und zur Elimination aller Zahlen in dem RAM (440), die Nichtsingularität entsprechen, umfaßt

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Schaltkreis (506; Fig. 18) zum automatischen Unterscheiden des abgestasteten Musters von seinem Hintergrund, wobei jene vorbestimmten Bereiche festgestellt werden, in denen dieser Hintergrund in dem abgetasteten Muster auftritt und wobei entsprechende Hintergrund-Unterdrückungssignale erzeugt werden; und ein Verknüpfungsglied (508) zum Durchschalten dieser Hintergrund-Unterdrückungssignale auf das RAM (440) und zur Eliminierung aller Zahlen innerhalb dieser Speichereinrichtung, die an Speicherplätzen entsprechend diesen Bereichen des festgestellten Hintergrundes gespeichert sind, aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Klassifizierer (114) einen elektrischen Schaltkreis (F i g. 20) aufweist, der
Bauteile (618, 620, 622, 624, 626) zum gleichzeitigen Abtasten eines jeden Zellenspeicherplatzes und zweier vorbestimmter benachbarter Zellenspeicherplätze des RAM (440),

Bauteile (602, 604, 630, 632, 634, 636, 638, 640, 642, 644,646,648) zum Vergleich der abgetasteten Werte an jedem Zellenspeicherplatz mit seinen entsprechenden zwei benachbarten Zellenspeicherplätzen und zur Erzeugung von Streichsignalen jedesmal dann, wenn der abgetastete Wert eines jeden Zellenspeicherplatzes sich von den Abtastwerten der zwei benachbarten Zellenspeicherplätzen unterscheidet und

ein Bauteil (66S) zum Anlegen dieser Streichsignale an das RAM (440), um in jedem Zellenspeicherplatz gespeicherte Zahlen zu eliminieren, die in ihrem Wert von dem Wert zweier vorbestimmter benachbarter Zellenspeicherplätze differieren, um die Größe der Zahlengruppe mit gleichem Wert zu reduzieren und ungewollte gespeicherte Zahlen in dem RAM (440) zu eliminieren, enthält.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Klassifizierer (114) ferner
einen auf das Streichsignal ansprechenden Zähler (518; Fig.22) zur Einzelzellenabtastung des RAM (440);

auf den Zähler (518) ansprechende Verknüpfungsglieder (720, 722, 724, 726) zur Erzeugung eines Singularitätspunkt-Positionssignals, wenn die hierbei ausgelesene Zahl den Singularitäten mit dem Wert 1 oder 3 entspricht, wobei dieses Positionssignal einen Wert entsprechend der Adresse des entsprechenden Zellenspeicherplatzes im RAM (440) besitzt, der um den Wert + 1 sowohl im Zeilen- als auch im Spaltenteil erhöht ist;

Verriegelungen (714, 716) zum Speichern dieses Singularitätspunkt-Positionssignals und
Bauteile (726, 724, 728, 734, 712) zur Erhöhung dieser Adresse des RAM (440) für den Zähler (518) um

+ 3 sowohl im Zeilen- als auch im Spaltenieil aufweist.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Identifizieren unbekannter durch eindeutige Merkmale gekennzeichnete Muster nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei gesetzüberwachenden Behörden, industriellen Sicherheitsabteilungen und kommerziellen Geschäftsbetrieben bestand u. a. seit langem ein Bedürfnis nach einem zuverlässigen und wirksamen System, welches automatisch die Identität von Personen aufgrund dermatoglyphischer Informationen identifiziert und/oder überprüft Während im Stand der Technik viele Versuche unternommen worden sind, ein solches System zu schaffen, haben die meisten dieser Systeme manuelle Operationen für die Feststellung und Beschreibung von Merkmalen, für die Ausrichtung des Musters im Hinblick auf ein Bezugsmuster, die Zählung von Erhebungen und die Bestimmung der Klassifikation des Musters benötigt Aufgrund der Zeitdauer und der hohen Kosten, die die manuellen Identifizierungsfunktionen durch einen Operator erfordern, haben sich die Einrichtungen im Stand der Technik als unpraktisch erwiesen, wo eine schnelle Identifizierung mit niedrigen Kosten pro identifizierter Person gefordert sind.

Aus der DE-OS 20 50 924 ist ein Verfahren zum Vorbehandeln der in einem Bild enthaltenen Information zwecks Einordnung eines möglicherweise darin enthaltenen Musters bekannt, wobei insbesondere zweidimensionale Darstellungen, darunter Bilder, deren Bildelemente einen gewissen Bereich von Intensitätswerten umfassen, z. B. Luftaufnahmen, Fernsehraster usw., erkannt werden. Bei diesem Verfahren werden unveränderliche Winkel von Merkmalen eines Testbildes mit den unveränderlichen Winkeln eines Bezugsbildes verglichen. Dieses Verfahren ist daher wenig leistungsfähig und nicht geeignet, auch eine Verarbeitung dermatoglyphischer Informationen zur Identifikation von Personen durchzuführen

Aus der DE-OS 22 30 400 ist bereits eine Analysenvorrichtung für Fingerabdrücke bekannt, mit einer Einrichtung zur Darstellung des zu identifizierenden Musters in Form einer binären Bitfolge, wobei diese Einrichtung einen Abtaster und zur Abbildung einen Analog-Digitalwandler aufweist, mit einer Einrichtung, der die binäre Bitfolge zugeführt wird und die mittels eines zweidimensionalen Bit-Fensters und eines nachgeschalteten Detektors feststellt, ob in der Bitfolge Merkmaldaten vorliegen, die mit vorgegebenen Merkmalmustern übereinstimmen, mil einer Einrichtung zur Ermittlung des lokalen Winkels des jeweils festgestellten Merkmals aus dem zweidimensionalen Bitfenster und mit einer Einrichtung zur Speicherung der relativen Position und des lokalen Winkels des festgestellten Merkmals.

Diese bekannte Vorrichtung tastet das zu erkennende Muster in Polarkoordinaten ab und die auf Kreisen mit unterschiedlichem Durchmesser abgetastete Information wird digital in drei Schieberegistern abgelegt Die Schieberegister sind im Ring geschaltet und es wird eine zyklische Verschiebung der Information und Vergleich in einem Logikschaltkreis durchgeführt, der die Ausgänge der Schieberegisterstufen verknüpft um die Absuche nach Merkmalen vorzunehmen. Die bekannte Vorrichtung arbeitet aufgrund des Vergleichssystems langsamer und ungenauer.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die ein unbekanntes Muster, insbesondere einen Fingerabdruck, automatisch analysiert und nach bestimmten Regeln klassifiziert, so daß ein wirksamer und leistungsfähiger Vergleich mit bereits gespeicherten Mustern ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das allgemeine System gemäß der vorliegenden Erfindung für die Ausführung der automatischen dermatoglyphischen Verarbeitung ist in F i g. 1 dargestellt Der mit »Primäre Darstellung« bezeichnete Block 10 umschließt die epidermalen Erhebungsmuster, wie sie an Fingern, Handflächen, Zehen und Fußsohlen von Menschen gefunden werden, und wie sie dem Verarbeitungssystem angeboten werden. Die primäre Darstellung

kann direkt durch Abdruck der epidermalen Erhebungen eines lebenden Fingers auf einem Wandler gebildet werden, oder sie kann indirekt durch die Übertragung eines aufgezeichneten Bildes eines epidermalen Erhebungsmusters gebildet werden, wie sie in herkömmli-

chen Fingerabdruck-Bildübertragungstechniken vorkommen. Die Darstellung kann entweder einen einzigen Bereich, wie beispielsweise den Ballen eines Fingers umfassen, oder sie kann mehrere Bereiche, wie beispielsweise die Ballen mehrerer Finger umfassen.

Die erste Darstellung wird durch einen Wandler 20 in eine zweite Darstellung umgewandelt. Im Falle einer direkten ersten Darstellung kann der Finger direkt auf einen Wandler, beispielsweise auf ein Prisma gesetzt werden. In diesem Fall wird das Licht intern von der Oberfläche des Prismas auf Lichtfühlelemente reflektiert, die in einem Feld angeordnet sind und die Primärdarstellung des Bildes aufnehmen und entsprechende elektrische Signale erzeugen. Eine indirekte erste Darstellung kann in eine elektrische Form entweder durch

eine Abtastung mit einem fliegenden Lichtfleck oder durch eine Vidicon-Kamera (Fernsehkameratyp) umgewandelt werden. Der Ausgang des Wandlers weist typischerweise die Form eines elektrischen Signals auf, welches sodann automatisch verarbeitet wird, um wesentliehe Identifizierungs-Information aus dem dargestellten epidermalen Erhebungsmuster herauszuziehen.

Der Ausgang des Wandlers wird im allgemeinen in ein digitales Signal umgewandelt und durch einen Informations-Extraktor 30 verarbeitet, um eine dreigeteilte Information herauszuziehen. Die epidermalen Muster werden eindeutig durch die dreigeteilte Information, die durch die zweidimensionale Syntax charakterisiert ist (z. B. die relative Position eines jeden Informations-Bits), beschrieben. Die dreigeteilte Information umfaßt Erhebungs-Konturdaten, Merkmal-Daten und topologische Daten. Die herausgezogenen Erhebungs-Konturdaten beschreiben die relative Erhebungs-Fließrichtung über das gesamte Muster. Die herausgezogenen Merkmaldaten beschreiben prinzipiell den Ort von Furchen und Erhebungsendungen. Die Merkmal-Daten umfassen ebenfalls die relative Fließrichtung einer jeden Furche und des Ortes von Erhebungsenden. Andere feine Einzelheiten, wie beispielsweise von Poren, Inseln oder Punkten, können ebenfalls lokalisiert werden und in den Merkmal-Daten beschrieben werden. Ferner werden ebenfalls Daten herausgezogen, die im allgemeinen topologischer Natur sind und hier als topologische Daten bezeichnet werden. Die topologischen Daten identifi-