KR20180035796A - 지문이미지 획득 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감지영역에 걸쳐있는 센서소자 어레이를 갖는 지문센서로부터 지문이미지를 획득하는 장치 및 컴퓨터 구현방법으로서, 상기 센서소자 어레이에서 그룹식으로 이격된 위치에 배치된 센서소자 그룹을 모니터링하는 단계; 상기 센서소자 어레이 상에 발생하는 터치 이벤트를 결정하는 단계; 상기 감지영역의 서브영역에 크기가 한정된 지문 서브이미지를 각각의 시점에서 획득하는 단계; 지문 서브이미지가 획득됨에 따라 지문 서브이미지에 대한 통계 지표값을 계산하는 단계; 기정의된 기준이 통계 지표값에 도달했거나 안정상태에 도달하려고 함을 나타내는 경우 전체 지문이미지를 획득하는 단계를 더 포함하는 장치 및 방에 관한 것이다.

Description

지문이미지 획득

모든 개인은 고유하게 식별될 수 있는 고유 지문을 가지고 있다는 게 일반적인 가정이다. 개인의 손가락의 피부는 닿았을 때 표면에 지문을 남기는 융선과 골의 패턴을 형성한다. 컴퓨터 판독가능한 형식으로 전자적으로 지문을 나타내기 위해 터치된 지문센서에 응답해 융선과 골 패턴의 이미지를 생성할 수 있는 정전용량센서와 같은 지문센서로 지문을 감지할 수 있다.

지문으로 개인을 인증한다는 것은 지문센서가 획득한 지문(피부 자국)을 적어도 두 가지 이상의 예들과 비교하여 이러한 자국이 동일한 개인에게서 나온 것 같은지 판단하는 과정이다. 지문감지 및 처리기술이 점점 더 신뢰성 있는 검증을 하게 하고 전자장치에서 보다 진보된 처리수단이 이용가능함에 따라, 가령 스마트폰에 액세스하기 위한 액세스 제어, 인증과 관련하여 지문기반 인증이 더욱 널리 사용된다. 이와 관련하여, 일반적으로, 지문이미지의 매우 빠른 획득 및 처리에 대한 요구가 있다. 그러나, 지문센서(적어도 용량성 타입의 지문센서)의 경우, 지문이미지를 획득하는 데 상당한 시간이 걸린다.

또한 캡처라고도 하는 획득의 타이밍과 관련하여, 기본적으로 너무 일찍 또는 너무 늦게 캡처하는 두 가지 경우가 방지되어야 한다. 너무 일찍 이미지를 캡처하면 손가락이 터치센서에 제대로 닿지 않은 이미지가 될 수 있는 반면, 너무 늦게 이미지 캡처하면 손가락이 센서를 떠나는 중이거나 손가락의 땀이 골에 퍼지기 시작하는 경우의 이미지를 얻게 될 수 있다. 이는 좋은 지문이미지를 얻을 수 있는 오로지 제한된 시간 간격이 있다는 것을 의미한다.

또한, 전체 지문이미지를 획득하고 검증 프로세스가 완료될 때까지 걸린 총 시간은 일반적으로 중요한 성능 지표임에 유의해야 한다.

US 2015/070137은 손가락 감지픽셀 어레이 및 감지픽셀 어레이에 결합된 처리회로를 포함하는 용량성 타입의 지문센서를 개시한다. 상기 처리회로는 상기 지문센서를 가로질러 산란된 상기 감지픽셀들의 서브세트로부터 손가락 안정성 데이터를 획득하고, 손가락 안정성 데이터에 기초하여 손가락이 상기 감지픽셀 어레이에 대해 안정적인지를 결정할 수 있다. 상기 처리회로는 또한 상기 손가락이 안정된 것으로 판단되면 손가락 감지픽셀 어레이로부터 지문이미지를 획득할 수 있다.

그러나, 이 지문센서는 하드웨어로 구성되어 있으며 전체 지문이미지를 수집할 시기를 결정하는데 제한된 정보만 제공하므로, 이는 차례로 손가락이 실제로 안정적이기 전에 그리고 충분한 이미지 정보를 이용할 수 있기 전에 너무 빨리 또는 손가락이 센서를 떠났을 때 그리고 충분한 이미지 정보가 있는 이미지를 획득하는 순간을 놓쳐 너무 늦게 지문이미지를 획득할 위험을 수반한다. 어느 경우든, 지문이미지에서 충분한 정보를 얻으려면 가능한 한 사용자가 센서를 다시 터치하게 재동작하는 것이 요구된다.

정전용량 감지기술을 사용하여 지문이미지를 캡쳐하기 위한 올바른 시점을 결정하는 방법이 제공된다. 몇몇 태양들에서, 상기 방법은 지문센서의 신호 레벨의 시공간적 전개를 추적하고 동시에 신호 레벨이 지정된 범위 내에 유지되도록 보장한다. 시공간적 감지는 가능한 한 많은 지문 정보의 빠른 이미지 캡처를 위한 원동력으로 사용될 수 있다.

하기에서, '터치'라는 용어는 센서 터치를 지칭하는 데 사용된다. 터치는 상호교환적으로 '터치 이벤트'라고도 한다.

센서소자 어레이를 갖는 지문센서로부터 지문이미지를 획득하는 방법으로서,

센서소자 어레에 발생한 터치 위치를 결정하기 위해 센서소자 어레이에서 그룹식으로 이격된 위치에 있는 센서소자 그룹을 모니터링하는 단계;

센서소자 어레이로부터, 각 시점에서, 감지영역의 서브영역에 크기가 제한된 지문 서브이미지를 획득하는 단계;

지문 서브이미지가 획득됨에 따라, 지문 서브이미지에 대한 통계 지표값을 계산하는 단계; 및

기정의된 기준이 통계 지표값에 도달했거나 안정상태에 막 도달한 것을 나타낼 때 전체 지문이미지를 획득하는 단계를 포함하고,

하나 이상의 서브이미지들은 터치 위치 주위의 위치에서 선택되는 지문이미지를 획득하는 방법이 제공된다.

결과적으로, 전체 이미지를 획득하는 데 걸리는 시간 중 아주 짧은 시간으로 서브이미지를 획득할 수 있고, 전체 이미지 품질을 꽤 양호하게 나타내거나 표현하는 정보를 전달하기 때문에, 전체 지문이미지를 획득하기 위한 적절한 시점이 고정확도로 추정될 수 있다.

터치 이벤트로부터 걸리는 시간은 초기에 유용한 지문이미지를 기록하기 위한 조건이 확정되어 안정될 때까지 감지되고, 센서의 한 터치마다 크게 변하며 전체 지문을 획득하는 데 상당한 시간이 걸리기 때문에, 지문이미지가 너무 일찍 기록되거나 터치로부터 지문이미지를 기록하는 시점이 누락될 위험이 있다. 어느 경우든 지문이미지에서 충분한 정보를 얻으려면 사용자가 센서를 다시 터치하는 재동작이 필요하다. 유용한 지문이미지를 기록하기 위한 조건은 지문이미지가 전형적으로 정전용량식 감지원리로 얻어지기 때문에 손가락의 습기 또는 습도 및 터치 직전, 도중 및 이후의 손가락 움직임의 속도 및 지속 시간에 크게 좌우됨에 유의해야한다.

중요 이점은 소프트웨어 애플리케이션으로부터 지문 획득을 제어할 수 있다는 것이며, 상기 애플리케이션은 가령, 포화를 방지하기 위해 이득 레벨의 "온 더 플라이(on the fly)" 조정을 위해 후술된 바와 같은 적응형 제어와 연계해 이미지 획득을 맞춤화 하는데 있어 상당한 유연성을 허용한다.

따라서, 안정상태의 평가는 다른 시점에서 서브이미지의 전개를 계산상 따라감으로써 수행된다. 유용한 지문이미지를 기록하기 위한 조건이 충분히 안정적일 때까지 걸린 시간은 약 30 밀리세컨트에서 약 300 밀리세컨드, 심지어 약 500 밀리세컨드까지 이를 수 있다. 대조적으로, 지문센서로부터 전체 지문이미지를 획득하는데 약 10 밀리세컨드에서 약 100 밀리세컨드, 심지어 약 175 밀리세컨드까지 범위에 이를 수 있다. 전체 이미지를 획득 및 캡쳐하는 데 소요되는 시간은 지문센서의 구성, 주변장치용 직렬 인터페이스(Serial Peripheral Interface, SPI)의 클록 주파수, 지문센서로부터 이미지 획득을 수행하는 소프트웨어의 구성 및 기타 요소에 따를 수 있다.

지문 서브이미지는 일시적으로 저장되고, 통상적으로 후속 서브이미지가 획득되거나 하나 이상의 통계 지표가 서브이미지로부터 계산될 때 폐기된다.

일부 지문이미지 센서에는 센서소자 그룹을 모니터링하기 위한 정보를 빠르게 읽을 수 있는 인터페이스가 있다. 또한 패드라고도 하는 그룹은 가령, 8×8 센서소자들의 매트릭스를 포함한 그룹으로 센서소자 어레이를 가로질러 산재한 이격된 위치에 위치될 수 있고, 상기 그룹 내의 센서소자는 상기 그룹이 터치되거나 되지 않은 곳을 나타내는 이진신호를 출력하는 회로에 연결된다. 이러한 이진신호는 신속하고 빠른 속도로 생성될 수 있다. 센서소자의 그룹은 지문센서의 하드웨어 구성에 정의된 센서소자의 기정의된 그룹일 수 있다.

따라서, 센서소자 어레이에서 발생한 터치 이벤트의 위치를 결정하기 위해 터치가 발생한 동안 터치의 시공간적 전개를 뒤쫓을 수 있다. 일부 태양들에서, 터치 이벤트의 위치가 결정되어 지문 서브이미지를 획득하기 위해 센서 어레이내 어떤 위치인지 결정하는데 사용되고, 그런 후 서브이미지가 그 위치에서 획득된다.

크기가 감지영역의 서브영역으로 제한되는 것은 서브이미지가 전체 지문이미지보다 작은 크기로 선택된다는 것을 의미한다. 서브이미지는 직사각형, 정사각형, 원형 또는 다른 모양을 가질 수 있다. 서브이미지의 크기는 보다 작은 크기의 빈번한 획득 또는 큰 크기의 덜 빈번한 획득 간의 절충을 적용하여 선택될 수 있다. 크기는, 예를 들어, 전체 지문이미지 크기의 약 1-2%, 1-5% 미만, 또는 약 10%, 20%, 30%, 40% 또는 50%일 수 있다. 전체 지문이미지는 이미지 센서의 모든 센서소자 또는, 가령, 림이나 프레이밍으로 덮여진 이미지 센서소자나 성능이 저하되었기 때문에 '데드'로 간주된 센서소자를 포함하지 않은 대부분의 소자를 포함할 수 있다.

일부 태양들에서, 하나 이상의 서브이미지들은 단위 면적당 센서소자들의 개수에 의해 주어진 (네이티브) 해상도보다 낮은 해상도로 서브이미지를 획득함으로써, 예를 들어, 선택된 행 및 열로부터 강도 값을 판독함으로써, 가령, 매 두 번째, 네 번째 또는 여덟 번째 행 및 열을 판독하고 그 사이에 있는 센서소자들을 건너뜀으로써 선택된다. 일부 태양에서 건너뛴 행 수는 건너뛴 열 수와 동일하다. 다른 태양에서 건너뛴 행 수는 건너 뛴 열 수와 다르다. 일부 태양들에서, 하나 이상의 서브이미지들은 센서소자 어레이에서 그룹식으로 이격된 위치에 있는 센서소자 그룹으로서 선택될 수 있다. 이러한 태양들은 상대적으로 작은 갯수의 강도 값으로부터 통계 지표가 계산될 수 있다는 이점이 있지만, 서브이미지는 희박하게 샘플링 되더라도 상대적으로 넓은 영역을 커버할 수 있다.

값의 전개를 따르고 통계 지표에 도달했거나 안정상태에 막 도달하자마자 전체 이미지를 획득하기 위한 조치를 취하도록 지문 서브이미지가 획득됨으로써 지문 서브이미지에 대한 통계 지표값이 계산된다. 통계 지표는 이하에서보다 상세히 설명되며, 예를 들어, 서브이미지로부터 계산된 평균값일 수 있다.

일부 실시예들에서, 터치 위치는 센서소자 그룹들 중 적어도 임계 개수가 터치 이벤트가 발생하고 있음을 나타내는 시점에서의 터치를 나타내는 이들 센서소자 그룹들로부터 추정된다.

따라서, 터치 위치는 센서소자 그룹(또한 패드로 표시됨)의 임계 개수가 터치 이벤트가 발생하고 있음을 표시한 후에 결정된다. 이로써 위치의 보다 신뢰성있는 추정이 달성된다. 일부 태양들에서, 센서소자들의 패드의 임계 개수는 미리 정의된 패드들의 절반 이상이거나 또는 패드들의 약 30%, 또는 40%, 또는 60% 이상이다.

일부 태양들에서, 가령, 지문센서의 하드웨어 회로로부터 생성된 신호로부터 접촉의 개시가 감지되고, 소정의 시간주기 동안 실행되는 기정의된 시간주기 동안 시작하며, 상기 센서소자들의 서브그룹은 상기 미리 정해진 시간 주기가 만료될 때 결정된다.

몇몇 태양들에서, 하나 이상 그러나 센서소자들의 임계 개수보다 작은 그룹이 터치가 발생하고 있음을 나타낼 때 터치가 감지된다.

터치 이벤트의 위치는 모니터링되는 그룹들 중에 (소자들의 위치에 대해 미리 정의된 정보로) 터치에 반응하는 센서소자 그룹(또한 패드라고 함)을 식별함으로써 결정될 수 있다. '터치에 대한 응답'이라는 용어는 예를 들어 패드 내의 하나 이상의 센서소자들에 의해 측정된 정전용량이 임계값을 초과하는 것을 나타낸다.

터치 이벤트의 위치는 센서소자 그룹들의 기하학적 중심으로서 계산될 수 있다. 몇몇 태양들에서, 기하학적 중심은 중력의 기하학적 중심 또는 그 근사이다.

몇몇 양태들에서, 센서소자 그룹을 모니터링하는 단계는 저전력 모드, 예를 들어 슬립모드에서 수행되고 최소한의 임계 개수가 터치가 발생하고 있음을 나타낼 때, 상기 슬립모드는 단지 터치 위치를 결정하기 위해서만 두어진다. 따라서, 불필요한 활성화로 인해 필요없이 저전력 모드를 나갈 위험이 감소된다.

일단 임계 개수의 센서소자 그룹들이 터치 이벤트에 응답하면, 지문 서브이미지의 획득이 시작된다. 일부 태양들에서, 지문 서브이미지들은 이후 센서소자 어레이 내의 동일한 위치로부터 획득된다. 일부 태양들에서, 시간상 상이한 시점에서 획득된 지문 서브이미지들은 유사한 크기, 예를 들어, 같은 크기를 갖는다.

일부 실시예에서, 하나 이상의 서브이미지는 터치 이벤트가 발생하고 있음을 나타내는 센서소자 그룹을 둘러싸는 바운딩 박스(bounding box) 내에 있도록 확장이 한정된 영역으로부터 선택된다.

따라서, 하나 이상의 서브이미지는 터치가 발생한 곳에서 공간상으로 배치 될 수 있어서, 획득하려는 전체 지문이미지의 품질을 나타내는 이미지 정보를 획득 할 가능성을 향상시킬 수 있다.

센서소자들의 어레이 상에 발생하는 터치의 위치를 결정한다는 것은 상기 방법은 패드들(즉, 센서소자 그룹들) 사이의 거리에 관한 정보를 사용할 수 있는 것으로 이해된다. 거리에 관한 정보는 다수의 픽셀들로, 가령, 패드 사이의 또는 패드의 중심에서 이웃 패드의 중심까지 픽셀 개수로 저장될 수 있다. 패드는 규칙적인 또는 불규칙한 거리로 이격될 수 있고 어레이의 행 및 열을 따라 동일하거나 상이할 수 있다. 따라서, 패드들 간의 기하학적 관계에 대한 저장된 정보와 어떤 패들들이 활성화되었는지에 대한 정보를 조합함으로써, 터치 이벤트가 발생한 것을 나타내는 센서소자 그룹을 둘러싼 바운딩 박스내에 있도록 확장이 제한되게 서브이미지 영역이 선택될 수 있다. 바운딩 박스는 정사각형 또는 다각형 형태일 수 있다. 바운딩 박스는 모든 활성화된 패드를 둘러싸거나, 바운딩 박스는 활성화된 패드 클러스터의 최외각 패드에 의해 설정된 영역을 지나거나 바로 안쪽으로 지날 수 있다. 예를 들어, 패드들 사이에 32 행 또는 열의 픽셀이 있고, 활성화된 패드가 가상의 정사각형의 코너에 위치한 경우, (32 + 2P)×(32 + 2P)의 영역에 한정된 서브이미지) 센서소자들이 획득될 수 있으며, 여기서 P는 패드의 치수다.

따라서, 신호 전개는 손가락이 센서에 실제로 닿는 특정 영역에서 측정되고 통계 지표를 통해 추적된다.

이는 손가락이 실제로 존재하는 영역에서 추적이 수행되기 때문에 손가락이 안정된 시점에 대한 보다 신뢰성 있는 예측을 제공하며, 더욱이, 처리가 특정 영역에서 얻은 이미지 데이터에 한정되기 때문에 상대적으로 저수준의 계산 복잡도를 또한 유지한다. 계산 복잡도가 낮다는 것은 저전력 소비로 빠른 감지 접근이 가능해진다는 이점이 있다.

일부 실시예들에서, 센서소자 그룹 세트를 모니터링하는 단계는 센서소자 그룹의 서브세트를 동적으로 결정하고, 이로부터 예비 지문 서브이미지가 획득된 센서소자로부터 동적으로 재배치하기 위해 지문 서브이미지가 획득되는 동안 계속된다.

이는 손끝이 센서 위로 약간 구르면서 터치의 위치와 넓이를 효과적으로 바꿀 때 이점적이다. 그러나, 개별 서브이미지를 재배치함으로써, 가령 서브이미지 영역으로부터의 이미지 정보만을 처리하는 동안, 획득될 수 있는 전체 지문이미지의 품질을 나타내는 정보를 획득할 수 있는 일 대 다의 가능성이 이러한 이벤트들에서 개선된다.

일부 실시예들에서, 상기 방법은, 통계 지표값이 계산됨에 따라 시간에 따른 통계 지표값의 기울기를 평가하는 단계를 포함하고, 상기 기정의된 기준은 상기 기울기가 기정의된 기울기 임계치 미만에 있을 때 상기 통계 지표값에 도달했거나 안정상태에 막 도달하려고 하는 것을 나타낸다.

강도 변화가 0에 가까울 때, 손가락이 정상상태 모드를 찾는데 가까워 졌음을 나타내므로 손가락이 가장 안정적일 수 있다. 강도 변화를 추적하는 데 사용할 수 있는 메트릭스의 몇 가지 예는 최소/최대값 및/또는 평균/중간값이다. 이러한 값을 추적함으로써, 곡선의 급경사 및 그에 따른 강도 변화의 기울기가 계산될 수 있으며, 이는 정상상태, 즉, 기울기가 감소하고 평평해지는 때를 발견하는 데 사용될 수 있다.

서브이미지들이 가변 시간 간격들에서 획득될 수 있기 때문에, 기울기를 계산하기 위해 2개의 연속한 서브이미지들의 획득간에 경과된 시간이 고려될 수 있다.

몇몇 태양들에서, 안정상태에 있기 위한 기정의된 기준은 손가락이 안정으로 분류되기 전에 하나 이상의 통계 지표값들이 각 시점의 다수에 걸쳐 기울기 임계치 내에 있었다는 것에 유의해야 한다.

이미지가 올바른 신호 강도로 캡처되도록 보장하는 것과 관련해, 지문센서의 신호 레벨을 적절하게 제어하는 것이 유리하다. 손가락의 압력과 현재의 캡쳐 환경, 가령 습도 및 노이즈 모두를 고려하여 센서의 각 터치 중에 신호의 적응식 제어가 이상적으로 이루어져야 한다.

최소값, 최대값 및 평균값과 같은 다수의 강도 메트릭스를 동시에 추적하는 여러 가지 이점이 있는데, 이는 무엇보다도 정상상태 예측의 신뢰도를 향상시키기 때문이다. 둘째, 최소 및 최대값의 추적은 동시에 입력 신호의 동적 범위 표시를 제공하므로 지문시스템은 신호 포화를 방지하기 위해 온 더 플라이(on-the-fly)로 신호 증폭을 동시에 조정할 수 있다 .

일부 실시예들에서, 상기 방법은: 적어도 하나의 지문 서브이미지로부터 계산된 강도 측정치에 응답해 지문센서의 셋팅의 조정을 적응적으로 수행하는 단계를 포함한다.

손가락의 피부의 융선 사이의 골에 습도 또는 습기가 축적되는 경향이 관찰되었다. 이는 융선뿐만 아니라 습기 또는 습도가 축적되어 센서소자에 강한 신호 레벨을 유도하는 골에도 야기된다. 통상적으로, 이는 지문이미지의 콘트라스트가 대체로 사라져서 지문이미지의 품질을 저하시키고 잠재적으로 지문 확인 및 인증을 방해할 위험이 있다. 또한, 지문센서에 빠르게 터치하는 손가락의 상대적으로 높은 습도 또는 습기로 인해, 그리고 전체 지문이미지가 획득되기 전에, 센서소자 및 이에 결합된 회로 중 하나 또는 모두에 포화가 야기될 위험이 있다.

그러나, 예비 지문 서브이미지들 중 적어도 하나의 강도 측정에 응답하여 지문센서의 설정을 적응적으로 조정하면, 획득된 전체 지문이미지에서의 이러한 콘트라스트의 저하를 막을 수 있다. 이에 따라, 지문센서의 동적 범위를 효과적으로 이용하여 개선된 검증을 달성할 수 있다.

일부 태양들에서, 터치 이벤트 동안 적어도 하나의 적응적 조정이 수행된다.

본 발명의 다른 실시예는 전체 강도 분포를 추적하는 것이며, 이러한 실시예에서, 정상상태 모드는 강도 분포의 발산, 가령, 총 변동 거리 또는 Kullback-Leibler 발산 또는 Jensen-Shannon 발산을 메트릭으로 사용함으로써 추정될 수 있다. 머신러닝 커뮤니티에서 전체 밀도 분포/함수의 추적이 간단한 "포인트 추정"보다 더 포괄적이고 신뢰할 수 있는 추정을 제공한다는 것은 잘 알려져 있다.

일부 실시예들에서, 상기 방법은, 시간에 걸쳐 통계 지표 및 다른 통계 지표 중 하나 또는 둘 모두의 값들을, 상기 값들이 계산될 때, 강도 임계치에 대해 평가하는 단계; 및 통계 지표 및 다른 통계 지표 중 하나 또는 둘 모두의 값 중 하나 이상이 상기 강도 임계치를 초과할 때, 상기 지문센서의 셋팅의 조정을 수행하는 단계를 포함한다.

결과적으로, 지문센서의 셋팅은 예비 지문 서브이미지를 획득하는 프로세스 동안 조정된다.

몇몇 태양에서, 보다 높은 전기 용량이 낮은 강도 값에 의해 표현되고 그 반대의 경우에도, 강도 측정치는 예비 지문 서브이미지들 각각으로부터 수집된 강도 값들의 분포에서 하위 사분위 또는 하위 10% 백분위의 추정치이다. 다른 백분위는 2%, 5%, 15% 또는 20%일 수 있다. 강도 측정값으로 사분위 또는 백분위를 사용하면 데드 픽셀 및/또는 노이즈와 같은 손상에 대한 견고성을 높일 수 있다. 또한, 이는 서브이미지의 일부가 지문으로부터의 어떠한 신호도 포함하지 않는 경우에도 유익 할 것이다. 따라서 백분위가 강도값 분포의 유의미한 최소값으로 이어질 수 있는 상황이 있을 수 있다.

일부 실시예에서, 지문센서의 설정은 지문센서의 이득 셋팅을 변경함으로써 조정된다.

종래의 지문센서는 전기 충전될 수 있는 센서소자와 같은 센서소자로부터 하나 이상의 전기 단자에 제공된 인터페이스에 디지털 지문이미지 신호를 전달하는 디지털 신호 경로를 갖는 디지털 섹션으로 디지털 신호를 출력하는 아날로그-디지털 변환기 섹션에 이르는 신호경로를 갖는 혼합모드 아날로그/디지털 회로 섹션을 포함한다. 일반적으로 제어 인터페이스가 제공되는데, 가령, 소위 SPI를 통해 신호 경로를 작동 가능하게 제어하거나 라우팅하여 이로써 셋팅을 변경할 수 있다.

몇몇 태양에서 지문센서의 셋팅은 혼합모드 아날로그/디지털 회로 섹션에서 신호 경로를 변경하여 조정된다.

일부 실시예에서, 지문센서의 설정은 지문센서의 변위 셋팅을 변경함으로써 조정된다.

변위는 디지털 오프세트 또는 DC 전압 변위 또는 DC 전류 변위 중 하나 이상일 수 있다. DC 전압 변위 또는 DC 전류 변위는 지문센서의 아날로그 또는 혼합모드 도메인에서 설정될 수 있다. 변위는 지문센서의 아날로그-디지털 변환기에 설정되거나 대안으로 설정될 수 있다.

일부 실시예에서, 통계 지표 및 다룬 통계 지표 중 하나 또는 둘 모두는: 강도 값; 중간값, 평균값, 총 변동 거리, 및 사전 정의된 분포에 대한 분포의 비대칭 또는 대칭 발산 측정과 같은 발산 측정들의 분포의 백분위 또는 사분위를 포함할 수 있다.

이러한 통계 지표의 대부분은 상대적으로 간단한 처리로 구현될 수 있다. 발산 척도는 Solomon Kullback 및 Richard Leibler가 처음 도입한 소위 Kullback-Leibler 발산 측정일 수 있고 발산 측정은 소위 Jensen-Shannon 발산 측정 또는 다른 발산 측정일 수 있다. 발산 값의 계산은 2개의 연속 서브이미지로부터의 강도 값의 분포일 수 있는 2이상의 분포에 기초한다.

상술한 바와 같이, 일부 실시예에서, 상기 방법은 시간에 따른 통계 지표값의 기울기를 평가하는 단계를 포함하고, 상기 기정의된 기준은 상기 기울기가 기정의된 기울기 임계치 미만에 있을 때 상기 통계 지표값에 도달했거나 안정상태에 막 도달하려고 하는 것을 나타낸다.

상술한 바와 같이, 완전한 지문 이미지를 획득하기 위한 적절한 시점이 고정확도로 추정될 수 있다. 그러나 전체 지문이미지가 획득될 때까지 걸리는 기간 동안 손가락이 센서에서 이동, 회전 또는 심지어 제거될 수 있기 때문에, 전체 지문이미지가 완료되었지만 승인용으로 품질이 불충분할 수 있다. 기존의 방법으로는 이러한 결론에 도달하는 데 상당한 시간이 걸릴 수 있으며 정당한 사람의 지문을 미인가인 것으로 거부하는 위험을 포함할 수 있. 따라서:

일부 실시예에서, 상기 방법은,

전체 지문이미지의 획득 전에 또는 획득 개시때, 터치를 나타내는 제 1 세트의 센서소자 그룹을 결정하는 단계;

전체 지문이미지의 획득 완료시 또는 전체 지문이미지가 획득된 시점에서, 터치를 나타내는 제 2 세트의 센서소자 그룹을 결정하는 단계;

제 1 세트의 센서소자 그룹과 제 2 세트의 센서소자 그룹을 비교하는 단계;

전체 지문이미지에 값을 할당하는 단계를 포함하고,

상기 값은 제 1 세트와 제 2 세트를 비교한 결과를 나타낸다.

결론적으로, 획득된 전체 지문이미지의 품질 제어를 수행하는 효율적인 방법이 제공된다. 품질 제어는 지문이미지가 획득되기 전후에, 또는 획득의 처음과 완료시 또는 그 조합으로 터치의 공간적 확대를 결정하는 것에 따른다. 상술한 바와 같이, 지문센서는 패드 또는 센서소자 그룹이 터치되었는지 아닌지를 나타내는 값의 매우 빠른 판독값을 가령 이진 신호로 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 지문이미지가 열악한 경우 사용자가 다시 시도하도록 신속하게 촉구하기 위해 품질 제어가 신속하게 수행될 수 있다.

일부 태양들에서, 제 2 세트가 제 1 세트의 모든 또는 실질적으로 모든 그룹을 포함하지 못하는 경우, 지문이미지에 할당된 값은 지문이미지의 품질이 열등하다는 것을 나타내도록 설정된다. 제 2 세트가 제 1 세트의 그룹보다 전부 또는 실질적으로 모든 또는 추가 그룹을 포함하는 경우, 지문이미지에 할당된 값은 지문이미지의 품질이 승인되었음을 나타내도록 설정된다.

일부 태양들에서, 센서소자들의 어레이에서 발생한 터치 위치를 결정하는 상술한 단계와 관련하여, 즉 서브이미지들의 획득 이전 또는 사이에 제 1 세트의 센서소자 그룹이 결정된다. 다른 태양들에서, 제 1 세트의 센서소자 그룹은 전체 이미지의 획득 직전 또는 시작시에 결정된다. 후자의 경우, 제 1 세트와 제 2 세트를 비교하는 기초가 개선되는데, 이는 세트가 전체 이미지가 획득되기 전후에 각각 결정되기 때문이다.

또한, 상기 방법을 수행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램이 로딩된 컴퓨터 시스템이 제공된다.

또한, 상기 방법이 컴퓨터상에서 실행되는 컴퓨터 구현 방법일 경우 상기 방법을 수행하도록 구성된 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능매체가 제공된다.

또한, 감지영역에 걸쳐있는 센서소자 어레이로 지문센서로부터 지문이미지를 획득하도록 구성된 장치로서,

상기 센서소자 어레이 상에 발생하는 터치 위치를 결정하기 위해, 상기 센서소자 어레이에서 그룹식으로 이격된 위치에 위치한 센서소자 그룹을 모니터링하도록 구성된 모니터링 컴포넌트;

각각의 시점에서, 상기 감지영역의 서브영역에 크기가 한정된 지문 서브이미지를 획득하도록 구성된 이미지 획득 컴포넌트; 및

지문 서브이미지가 획득될 때 상기 지문 서브이미지에 대한 통계 지표값을 계산하도록 구성된 계산 컴포넌트를 포함하고,

상기 하나 이상의 서브이미지들은 상기 터치의 위치에 관한 위치로부터 선택되며,

상기 이미지 획득 컴포넌트는 기정의된 기준이 상기 통계 지표값이 안정상태에 도달했거나 안정상태에 막 도달하려고 함을 나타낼 때 전체 지문이미지를 획득하도록 더 구성되는 지문이미지를 획득하도록 구성된 장치가 제공된다.

일부 실시예에서, 상기 장치는 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터 및 범용 컴퓨터 중 하나이다. 일부 실시예에서, 상기 장치는 지문센서를 포함한다.

여기 및 하기에서, '컴퓨터', '프로세서', '프로세싱 수단' 및 '프로세싱 유닛'이라는 용어는 본 명세서에 기술된 기능을 수행하기에 적절하게 적용되는 임의의 회로 및/또는 장치를 포함하도록 의도되어 있다. 특히, 상기 용어는 범용 또는 독점적 프로그램 가능 마이크로 프로세서, DSP(Digital Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), PLA(Programmable Logic Arrays), FPGA(Field Programmable Gate Arrays), 특수 목적용 전자회로 등 또는 이들의 조합으로 구성된다.

본 발명의 내용에 포함됨.

하기의 도면을 참조로 보다 상세히 설명한다.
도 1은 센서에 접촉하는 손가락에 노출된 지문센서의 측면도와 센서 패드 및 서브이미지 구성을 나타내는 지문센서의 평면도를 도시한다.
도 2는 서로 다른 시점에서 이미지 강도값의 분포 및 그로부터 계산된 통계값을 도시한 것이다.
도 3은 통계값의 시간적 측면을 도시한 것이다.
도 4는 통계적 최소값 및 임계 레벨의 시간적 측면을 도시한 것이다.
도 5는 지문이미지를 획득하기 위한 제어가능한 지문센서를 도시한 것이다.
도 6은 소프트웨어 기반의 손가락 안정 감지를 위한 일반적인 수준의 상태도이다.
도 7은 소프트웨어 기반의 손가락 안정 감지 및 지문이미지 획득을 위한 흐름도이다.
도 8은 전체 지문이미지 품질을 평가하기 위한 흐름도이다.
도 9는 소프트웨어 기반의 손가락 안정 감지 및 지문이미지 획득시스템의 구성요소를 도시한 것이다.

도 1은 센서에 접촉하는 손가락에 노출된 지문센서의 측면도 및 센서 패드 및 서브이미지 구성을 보여주는 지문센서의 평면도를 도시한 것이다. 보다 상세한 설명은 흐름도와 연계하여 후술한다.

지문센서는 전반적으로 참조번호(109)로 표시되고, 손가락은 전반적으로 참조번호(105)로 표시된다. 최좌측면(101)에 손가락(105)이 터치센서에 닿을 때까지 화살표(106)로 도시된 바와 같이 하방으로 이동하는 것으로 도시되어 있다. 그 다음, 우측(102)에서, 손가락(105)은 화살표(107)로 도시된 바와 같이 계속 이동하는 것으로 도시되어 있다.

지문센서(109)는 전반적으로 110으로 지칭된 매트릭스 어레이에 있는 소자들로서 배열된 감지소자에 의해 손가락과 센서 간의 정전용량을 감지하는 정전용량 타입일 수 있다. 감지소자는 크기가 충분히 작고 손가락 피부의 융선과 골의 용량성 이미지를 제공하기에 충분히 근접하게 배열된다. 통상적으로, 감지소자는 덮여있는 비도전층(미도시) 뒤에 보호된다. 대시선(108)으로 도시된 바와 같이 용량성 이미징 기술로 인해, 습기 및 습도는 센서로부터 획득될 수 있는 지문이미지의 성질 및 품질에 크게 영향을 미친다. 습기 또는 습도로 인해 골에 수분이 가득차 지문이미지가 다소 왜곡되어 센서소자의 회로가 포화될 위험이 있는 바람직하지 않는 효과가 야기될 수 있다. 습도가 높거나 매우 낮은 다른 바람직하지 않는 효과도 또한 야기될 수 있다. 이러한 위험을 방지하기 위한 적응 방법이 하기에 더 개시된다.

맨아래에는, 센서에 터치하는 상기 전개에 의해 야기된 각각의 지문의 오버레이를 갖는 센서(109)의 2개의 평면도가 도시되어 있다. 최좌측의 지문(118)과 최우측의 지문(119)을 비교함으로써, 최우측의 지문이 약간 더 크고 조금 움직였음을 알 수 있다.

센서의 개별 센서소자(또한 픽셀로 표시됨)는 이 평면도에는 도시되어 있지 않지만, 센서소자 어레이에서 그룹식으로 이격된 위치에 위치한 센서소자 그룹(110, 111 및 114)이 도시되어 있다. 각각의 그룹(110, 111, 114)은 하나 이상의 센서소자들, 가령, 2×2 센서소자, 8×8 센서소자 또는 다른 구성의 그룹을 포함할 수 있다. 상기 그룹은 동일한 크기 및 모양을 가질 수 있거나 상이한 크기 및/또는 모양을 가질 수 있다. 센서소자의 그룹은 또한 '패드'로 표시된다.

센서소자(미도시)는 당업계에 공지된 바와 같이 용량성 이미징이 제공되도록 아날로그 및/또는 디지털 형태로 강도 값을 판독하기 위해 각각의 신호경로에 결합된다.

일부 실시예에서, 패드는 감지된 값을 빠르게, 이진수 형태로, 판독하기 위해 제 2 신호 경로에 추가로 결합되는 센서소자를 포함한다. 이로써 패드로부터의 신호를 신속하게 캡쳐할 수 있다. 다른 실시예에서, 패드는 더 큰 크기 또는 다른 센서소자와 유사한 크기를 가질 수 있는 하나 이상의 전용 센서소자를 포함한다.

좌측에서, 111로 표시된 센서소자 그룹은 손가락(105)에 의해 활성화되고 예를 들어, 이진수 '1'을 출력한다. 110으로 표시된 센서소자 그룹은 터치에 의해 활성화되지 않은 그룹을 나타낸다. 가령, 픽셀 좌표에 의해 그룹의 레이아웃을 알면, 활성화된 그룹들의 기하학적 중심은 센서소자 어레이 상에 발생하는 터치 위치(112)를 결정하기 위해 계산될 수 있다. 터치 위치(112)에 대하여, 크기가 한정되어 있기 때문에, 감지영역의 서브영역(113)으로 크기가 한정된 서브이미지가 고속판독을 위해 선택될 수 있다. 일반적으로, 감지영역은 감지소자가 집합적으로 덮는 영역이다. 서브영역(113)은 좌표(X₁, Y₁)에 위치하며 치수 ΔX, ΔY를 갖는 것으로 도시된다.

일부 실시예에서, 서브이미지는 서브영역(113) 내의 다수의 이격된 영역으로부터 기록되며, 이격된 영역들 간의 강도값은 서브이미지의 처리를 위해 판독되거나 무시되지 않는다. 상기 이격된 영역들은 체스보드 패턴(chessboard pattern)으로 배열될 수 있으며, 이 경우 상기 영역들의 코너들은 인접하거나 가장자리가 겹칠 수 있다. 대안으로, 서브영역(113) 내의 이격된 영역들은 행방향 또는 열방향 대역들로서 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 터치 위치(112)는 벡터 형태를 취하며, 벡터의 요소는 손가락(105)에 의해 활성화되는 111로 표시된 각각의 센서소자 그룹의 위치를 나타내는 각각의 값을 보유한다. 이 경우, 위치(112) 계산은 다수의 위치들이 용이하게 이용될 수 있기 때문에 생략될 수 있다. 서브이미지는 손가락(105)에 의해 활성화되는 센서소자(111)의 각 그룹의 위치에 각각 위치하는 다수의 이격된 영역으로부터 기록될 수 있다.

일부 실시예에서, 서브이미지는 전체 센서 영역에 걸쳐 산재된 다수의 이격된 영역 또는 '활성'인 것으로 간주되는 영역으로부터 기록되며, 활성은 터치를 효과적으로 감지하도록 동작 가능한 것을 의미한다. 일부 실시예에서, 서브이미지는 전체 서브영역으로부터 또는 서브영역의 다수의 이격된 영역으로부터 선택되며, 여기서 서브영역은 터치가 발생한 부분으로서 선택되고, 상기 부분은 예를 들어 터치가 발생한 센서 영역의 절반 또는 다른 부분이다.

좌측(예를 들어, 2 내지 50 밀리 초 후에)에 도시된 시점보다 나중 시점에서 터치를 나타낼 수 있는 우측을 보면, 114로 표시된 센서소자 그룹은 손가락(105)에 의해 활성화되고, 예를 들어, 이진수 '1'을 출력한다. 도시된 바와 같이, 그룹(114)은 그룹(111)보다 큰 세트를 형성한다. 이 시점에서, 서브영역(113)은 또 다른 하나 이상의 서브이미지(들)가 획득되는 영역으로서 유지될 수 있다. 대안으로, 서브영역은 터치의 업데이트된 위치(117)를 산출하는 새로 계산된 기하학적 중심 주위의 위치로 이동될 수 있다.

서브영역(116)은 다른 서브이미지가 다른 영역에서 선택되도록 다른 서브이미지가 어떻게 113에 대해 재배치되고 확장될 수 있는지를 나타낸다. 영역(115)은 다른 서브이미지가 다른 영역으로부터 선택되도록 다른 서브이미지가 어떻게 113에 대해 확장될 수 있는지에 대한 또 다른 방식을 나타낸다.

도 2는 상이한 시점에서의 이미지 강도값의 분포 및 이로부터 계산된 통계 값을 도시한 것이다. 도시된 곡선이 단순화되어 있더라도 적절한 정규화가 적용된다고 가정한다.

전반적으로, 시점은 t₁, t₂, t₃ 및 t₄로 지정되고 메인 좌표계(200)에서 시간에 대해 't'로 표시된 가로축을 따라 도시된다. 메인 좌표계(200)의 세로축을 따라 통계 지표 S_Mean(D,t), S_Min(D,t), S_Max(D,t)가 도시되어 있고, 여기서 D는 시간 t에서 획득된 서브이미지에 대한 강도 값의 분포다.

메인 좌표계는 206, 207, 208 및 209로 지정된 4개의 서브 좌표계를 포함한다. 각 서브 좌표계의 가로축은 d로 표시되고 서브이미지에 대한 값을 나타낸다. 일부 실시예들에서, d는 서브이미지들의(정규화된) 히스토그램의 빈들에 해당한다. 각 서브 좌표계의 세로축은 D(si, t)로 표시되고, 여기서 D는 시간 t에서 획득된 서브이미지 si 및 히스토그램 빈의 함수로서의 밀도를 나타낸다. 일부 실시예에서, D(si,t)는 서브이미지 si의 함수로서(정규화된) 히스토그램 주파수를 나타낸다.

분포는 201a, 201b, 201c 및 201d로 표시되고 일반적으로 이산값으로 표시될 것이다. 도시된 바와 같이, 분포는 유사한 형상이지만, 일반적으로 더 낮은 값들로 서로에 대해 상대적으로 변위된다. 그러나, 분포(205)(대시선)로 도시된 바와 같이, 분포 형태는 서브이미지마다 변할 수 있다.

통계 지표 S_Mean(D,t), S_Min(D,t), S_Max(D,t)는 분포의 평균(202a, 202b, 202c 및 202d)과 상기 분포의 최소값(203a, 203b, 203c 및 2031d) 및 최대값(204a, 204b, 204c, 204d)을 측정한다. 참조부호로 나타낸 십자 기호는 서브 좌표계의 가로축에 투영한 경우나 메인 좌표계의 가로축에 투영 한 경우의 지표값을 나타낸다.

최소값에 대한 통계 지표는 분포의 더 낮은 '사분위', 가령 5% 백분위를 나타내도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서 이는 특정 백분위, 가령(정규화된) 히스토그램 분포의 5% 백분위에 가장 가까운 값을 갖는 최하위 빈을 식별함으로써 수행될 수 있다. 유사하게, 최대값에 대한 통계 지표는 분포의 상위 '사분위', 가령 95% 백분위를 나타내도록 구성될 수 있다. 일실시예에서 이는 특정 백분위, 가령(정규화된) 히스토그램 분포의 95% 백분위에 가장 가까운 값을 갖는 최상위 빈을 식별함으로써 수행될 수 있다.

일반적으로, 시점(t₁, t₂, t₃ 및 t₄)은 다음 단계가 수행되는 시점을 나타낸다:

1. 각각의 서브이미지가 획득되고,

2. 하나 이상의 통계 지표가 계산되며,

3. 통계 지표가 전체 이미지를 획득하기 위한 올바른 시점을 결정하기 위해 평가된다.

따라서, 시점(t₁, t₂, t₃ 및 t₄)은 일관된 방식으로 위의 단계 중 또는 시작 또는 완료시의 특정 시점을 나타낸다. 표시된 시점 사이에 위의 단계 중 하나 이상이 수행된다. 일반적으로, 가능한 한 가까운 시간에 서브이미지를 수집하는 것이 우선 순위가 된다.

위의 단계는 순차적으로 또는 동시에 수행될 수 있다; 예를 들어, 서브이미지가 연속적으로 획득될 수 있는 한편 이미지 N에 대한 통계 지표의 계산이 수행되는 동안 서브이미지(N+1)가 획득되도록 통계 지표의 계산이 수행된다.

다른 통계 지표가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

도 3은 통계값의 시간적 측면을 도시한 것이다. 통계값은, 가령 상술한 바와 같이, 통계 지표 S_Mean(D,t), S_Min(D,t), S_Max(D,t)에 의해 계산된다. 또한, 통계값은 소위 Kullback-Leibler 발산 측정치 S_K-L(D_t,D_t-1)에 의해 계산된 값을 포함한다. 여기서 D_t는 시간 t에서의 분포를 나타낸다. 대안으로, S_K-L(D_t,D_t-1)로서 계산됨에 따라, 이산 값이 계산되지만 연속 곡선은 이산 값이 안정된 상태 또는 안정된 수준으로 진행됨을 보다 명확하게 보여주기 위해 그려짐이 인정된다.

S_Mean(D,t), S_Min(D,t), S_Max(D,t)의 값은 참조부호 301, 302 및 306에 의해 지시된 각각의 십자기호를 통과하는 각각의 선 상의 각각의 십자기호로 도시되어 있다.

일실시예에서, 통계 지표값이 안정상태에 도달했거나 또는 안정상태에 도달하려고 함을 나타내는 소정의 기준은 하나 이상의 지표의 기울기가 기울기 임계치 아래에 있다는 것이다. 기울기 임계치는 실험을 통해 추정할 수 있다. 예를 들어, S_Mean의 기울기는 시간의 두 지점에서 S_Mean의 값 간의 차를 취하여 두 시점 사이의 기간의 지속시간으로 나눔으로써 계산된다.

곡선(304)은 Kullback-Leibler 발산 측정으로부터의 값의 작은 기울기를 갖는 곡선을 도시한 것이다. 분포(201a, 201b, 201c, 201d)가 실질적으로 유사하거나 동일할 때 곡선은 실질적으로 편평하다. 일부 실시예에서, 소위 Jensen-Shannon 발산 측정이 부가적으로 또는 대안으로 사용된다. Jensen-Shannon 발산은 Kullback-Leibler 발산의 대칭화된 완만한 버전이다. 가령, Nielsen, F., "A family of statistical symmetric divergences based on Jensen's inequality." arXiv:1009.4004v2 참조.

곡선(305)은 히스토그램(205)이 히스토그램(201b)을 대체할 때 Kullback-Leibler 발산 측정으로부터 감소하는 값의 곡선을 나타낸다.

상술한 통계 지표 중 하나 이상을 각각의 기준에 따라 평가할 수 있으며, 그 결과는 안정상태에 도달되는지, 막 도달했는지, 도달했었는지를 결정하기 위해 집합적으로 연이어 평가된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 기준은 서브이미지가 획득되는 다수의 시점에 걸쳐 수행되어야 한다.

정규화된 히스토그램이 밀도 분포(D)의 추정치로서 사용되는 일부 실시예에서, Kullback-Leibler 발산 측정치의 계산에 앞서 히스토그램 빈이 비어 있지 않음(즉, 0보다 큰 밀도)이 보장된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 공백 히스토그램 빈은 인위적인 값으로 할당/덮어 쓰기되므로, 이들 빈은 더 이상 비어 있지 않다. 이 수정된 히스토그램에 기초하여, 새로운 밀도 추정이 이루어질 수 있으며, 이는 Kullback-Leibler 발산 측정에 사용된다.

도 4는 통계적 최소값과 임계 레벨의 시간적 측면을 나타낸다. 상술한 시점(t₁, t₂, t₃ 및 t₄)은 시간에 대해 't'로 표시된 가로축을 따라 표시되어 있다. 세로축 값을 따라 상술 한 통계 지표 S_Min(D,t)는 십자기호 401, 402; 및 403, 404로 도시된 바와 같이 표시된다. 또한, 임계 레벨(Th)은 세로축을 따라 표시된다; 여기서 대시선으로 표시된다.

S_Min(D,t)에 대한 기준의 임계 레벨은 대시선(405)으로 도시되어 있다.

가령 S_Mean(D,t)의 기울기를 평가하기 위한 기준에 대한 임계값의 변위, 가령 ΔS_Mean/Δt은 제 2 임계 레벨(407)로 변위되는 제 1 임계치(406)로 도시된다. ΔS_Mean은 시간 t_n에서 S_Mean 및 시간 t_n+1에서 S_Mean의 차를 나타내고, Δt는 시간 차이 t_{n+1 -} t_n이다.

시간 t₁에서 S_Min 값(401)은 임계 레벨(405) 이상이다. 이 상태는 t₁에서 기록된 서브이미지가 포화되지 않음을 나타낸다. 그러나, 후속하는 서브이미지가 t₂에서 획득될 때, 후속하는 서브이미지로부터 계산된 S_Min 값(402)은 임계 레벨(405) 미만이다. 이 상태는 t₂에서 기록된 서브이미지가 포화에 가깝거나 포화되어 있음을 나타낸다(여기에서 서브이미지의 낮은 강도값은 높은 신호 강도, 즉 높은 신호 세기를 나타낸다). 따라서, 통계 지표(S_Min)의 값은 상기 값이 계산될 때, 강도 임계치에 대해 시간에 따라 평가된다. 그런 다음, 통계 지표값이 강도 임계치(여기서 임계치 미만으로 표시됨)를 초과하면 지문센서의 설정 조정이 수행된다. 설정은 예를 들어. DC 변위(오프세트), 이득 설정(gain setting) 등 중 하나 이상일 수 있다. 이는 이하 더 상세하게 설명되어 있다.

지문센서의 설정을 조정하는 효과로서, t₃에서의 다음 서브이미지로부터 계산된 S_Min의 값(403)은 더 높은 값, 즉 임계 레벨(405) 이상으로 이동하고, 이미지가 포화되지 않은(또는 포화에 가까운) 상태로 되돌아 간다. 값(404)에 의해 도시된 바와 같이, 조정 효과는 t₄에서 획득된 서브이미지에 대해 지속된다. 이에 따라 지문센서의 작동 조건의 적응식 제어가 제공될 수 있다. 이 실시예에서, 적응식 조정은 임계치를 초과한 통계 지표값으로 트리거된다. 실험으로부터 이 전략은 충분하지만, 더 미세하고 보다 빈번한 조정이 고려될 수 있다.

상술한 바와 같이, 예를 들어, S_Mean은 전체 지문이미지의 획득이 시작될 수 있도록 서브이미지의 안정된 상태에 도달할 때를 결정하기 위한 지표로서 사용될 수 있다. 기울기는, 예를 들어, 기울기 임계칠 표시된 임계치에 대해 평가된다. 그러나, 기울기의 평가는 하나 이상의 시간 기간에 걸쳐 한 서브이미지에서 다른 서브이미지로 확장되기 때문에, 가령 t₁에서 t₂ 및 t₂에서 t₃ 등에서 지문센서의 설정 또는 작동 조건을 조정에 걸쳐 고정 임계 레벨에 대한 기울기를 평가하는 것은 최적이 아니다. 예를 들어, 값 401, 402, 403 및 404는 조정의 영향을 고려할 때만 안정적인 상태로의 진행을 나타낼 수 있다.

일실시예에서, 가령, 제 2 임계 레벨(407)로 변위되는 제 1 임계값(406)으로 도시된 바와 같이 기울기를 평가하기 위한 임계 레벨의 변위로 도시된 바와 같이, 기울기를 평가하기 위한 임계값은 지문센서의 설정의 조정에 따라 변위된다.

이와 관련하여, 이득 및/또는 변위 설정 또는 다른 세팅 또는 세팅들의 변화 효과는 통계 지표가 계산되고 평가될 때 직간접적으로 고려될 수 있음에 유의해야 한다.

다른 실시예에서, 변경은 간접적으로 설정이 변경되거나 효력을 발휘할 때의 통계 지표 스패닝 포인트(들) 시간의 기울기의 계산을 스킵함으로 및/또는 처음 설정을 변경하거나 최초로 효과를 본 시점으로부터 계산될 경우 통계 지표의 평가(가령, 기울기)를 스킵하거나 무시함으로 인한 것이다.

통계 지표의 델타 변경을 계산할 때 설정 변경의 영향을 직접적으로 고려한 예는 다음과 같다:

이득 레벨의 변화가 시간 인스턴스 t에서 계수 α만큼 통계 지표 S(t)를 변화시키는 것으로 알려져 있다면, 이는 다음 중 하나에 의해 고려될 수 있다.

또는

.

변위 레벨의 변화가 시간 t에서의 통계 지표 S(t)를 β만큼 오프세트시킨다는 것이 알려지면, 델타 변화 추정치에서 β를 감산함으로써 델타 변화의 추정치에 고려될 수 있다.

시간 t에서의 통계 지표S(t)가(예를 들어, 이득 변화에 기인하여) 계수 α만큼 변경되고(예를 들어, 변위 변화로 인해) β만큼 오프세트되는 경우, 이는:

또는

로 보상될 수 있다. 보상을 계산하는 다른 방법도 가능하며 위의 내용은 예제로만 제공된다.

도 5는 지문이미지를 획득하기 위한 제어가능한 지문센서를 도시한 것이다. 전반적으로 501로 표시된 이러한 지문센서(501)는 상술한 바와 같이 그리고 당업계에 공지되어 있는 바와 같이 적응적으로 설정을 조정하게 한다. 여기서, 지문센서(501)는 구성부품의 일부가 생략되어 도시되어 있다. 예를 들어, 하나의 센서소자(픽셀)에 대한 회로만이 도시되어 있고, 센서소자 어레이의 각각의 센서소자로부터 강도값을 판독하기 위한 멀티플렉싱 회로는 생략되어 있다. 제어가능한 지문센서의 다른 많은 구성을 예상할 수 있다는 점에 유의해야 한다.

지문센서(501)는, 가령, 어레이내 센서소자들을 둘러싸고 손가락 터칭으로 전기 전하를 제공하거나 센서소자 어레이를 곧 바로 터치하도록 금속 테두리 형태의 베젤(502)을 포함한다. 전하는 가령, 베젤(502)에(또한 손가락 구동신호로 표시된) 하나 이상의 기정의된 전압레벨을 공급하기 위해 SPI(Serial Programmable Interface)(509)를 통해 제어되는 프로그램 가능한 전압 소스(507)에 의해 제공된다. 대안으로, 베젤은 접지 연결부에 연결될 수 있으며, 손가락 구동신호가 지문센서를 형성하는 집적회로의 전압 기준 레벨을 변경하기 위해 인가될 수 있다.

SPI(509)는 지문센서(501)의 설정이 직렬 버스(512)를 통해 SPI(509)에 연결된 장치로부터 설정될 수 있는 인터페이스로서 역할한다. 장치는 프로그래밍된 컴퓨터 또는 전용 하드웨어 장치일 수 있다. 이에 따라, 지문센서의 작동조건을 설정할 수 있다.

센서소자는 각각, 가령 64×256 셀의 그리드 또는 매트릭스 레이아웃에 있는 셀들로 구성된, 전체적으로 참조부호 504로 표시된 금속 플레이트를 포함한다. 각각의 센서소자는 가령 전하증폭기의 이득 설정을 바꾸기 위해 예컨대 SPI(509)를 통해 제어되는 커패시터 및 스위치의 피드백 네트워크(506)와 연결된 연산증폭기(505)로서 구성된 전하증폭기를 포함한다. 또한, 전하증폭기의 DC 변위는 연결부(513)를 통해 SPI(509)로부터 설정될 수 있다. DC 변위는 접지 연결부(510)와 증폭기(505)의 비반전 입력부(+) 사이에 결합된 조정가능한 DC 전압 소스(미도시)를 통해 설정될 수 있다. 이는 일반적으로 당업계에 공지되어 있다.

전하증폭기는 비반전 입력부(+)에서 접지 연결부(510)에 연결되고, 피드백 네트워크(506)는 연산증폭기(505)의 출력부와 반전 입력부(-) 사이에 결합된다. 연산증폭기(505)의 출력 및 이에 따른 전하증폭기는 아날로그-디지털 증폭기 ADC(508)에 연결되고, 상기 ADC는 차례로 버스를 통해 디지털 출력 신호(511)를 가령 위에서 언급된 장치로 공급한다.

아날로그-디지털 증폭기 ADC(508)는 또한 SPI(509)에 결합되어 ADC(508)에서 하나 이상의 이득 또는 변위를 설정한다.

따라서, 본 명세서에서는 간략히 하기 위해 멀티플렉싱 회로를 생략했지만, 지문이미지가 형성될 수 있도록 센서소자의 어레이 내의 각 센서소자로부터 디지털 값을 판독하기 위한 신호경로가 제공된다.

서브이미지는 기정의된 행 또는 열 어레이 또는 이들의 조합으로 판독을 제한함으로써 판독될 수 있다. 일부 실시예들에서, 판독은 SPI(509)를 통해 제어되어 어레이의 특정 행 위치 및 열 위치에서 시작하고 다수의 행 및 열을 가로질러 진행하여 이로써 사전정의된 영역 또는 서브영역으로부터 서브이미지를 선택할 수 있다. 지문센서의 하드웨어 구성은 이와 관련하여 특정 제한을 부과할 수 있음에 유의해야 한다.

센서소자 어레이에서 그룹식으로 이격된 위치에 배치된 센서소자 그룹을 모니터링하고 센서소자 어레이에서 발생하는 터치 이벤트의 위치를 결정하기 위해, 센서소자로부터 디지털 값을 판독하기 위한 추가 신호경로가 제공된다. 추가 신호경로(미도시)는 값, 가령, 금속 플레이트 그룹 상의 전하를 나타내는 단일 비트 값의 빠른 판독을 위해 최적화된다. 이 목적을 위해 추가 회로가 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 추가 신호경로는 플레이트(504) 그룹으로부터 가령 4×4 또는 8×8 플레이트 그룹으로부터 또는 전하증폭기 그룹의 출력부들로부터 버스(511) 또는 추가 버스로 주행한다. 이는 당업계에 공지되어 있다.

당업자는 때때로 플레이트(504) 및 전하증폭기 회로를 '픽셀'로 나타내는 것에 주목하라. 이에 대해, ADC(508)는 픽셀 그룹 또는 블록, 가령 어레이 내의 픽셀의 행 또는 열에 대한 다중화에 의해 공유된다.

도 6은 소프트웨어 기반의 손가락 안정 감지를 위한 일반적인 레벨에 대한 상태도를 도시한 것이다. 상태도는 완전한 지문이미지(605)를 출력하는 소프트웨어 기반 감지의 대시선 박스(601)로 둘러싸인 상태를 나타낸다. 그러나 또한 하드웨어 구현을 위해 적용될 수도 있음을 주목해야 한다.

'슬립모드(602)'로 지정된 제 1 상태에서, 소프트웨어 및/또는 하드웨어 기반의 손가락 안정 감지를 실행하는 프로세서는 저전력 모드, 예를 들어, 상기 센서소자 어레이에서 그룹식으로 이격된 위치에 위치된 패드 또는 센서소자 그룹이 모니터링되는 슬립모드에 있다. 임계 개수 이상의 패드들이 터치를 나타내면, 손가락이 감지되고 '손가락 안정 검색(603)'으로 지정된 제 2 상태로의 전이가 수행되고, 슬립모드를 나간 것이라 판단한다.

'손가락 안정 검색(603)'에서 서브이미지가 획득되고 처리되며, 아래에서 보다 상세히 설명되고 기술된 바와 같이 처리된다. 서브이미지의 처리로 안정상태라 판단되지 않고 종료 기준이 충족된 경우, 터치는 '불안정'으로 간주되고 슬립모드(602)로 다시 전이된다. 종료 기준은 가령, 제 1 서브이미지가 획득되는 시점에서 시작되거나, 또는 안정상태가 식별되지 않은 채 임계 개수의 서브이미지들을 획득했거나, 또는 통계 지표가 안정상태로 수렴하지 않는 것을 나타내며 사전정의된 기준을 초과할 때 타임아웃에 도달한 것일 수 있다.

대안적인 경우로, 안정상태에 도달하면, "전체 지문이미지 획득 및 체크^*"로 표시된 상태(604)로의 전이가 이루어진다. 이 상태에서, 전체 지문이미지가 획득된다. 선택적으로, 별표(*)로 표시된 바와 같이, 전체 지문이미지의 품질 검사가 수행된다.

품질 검사가 수행되지 않는 경우, 전체 지문이미지(605)가 무조건적으로 제공된다(다른 모든 것들은 동일하다).

품질 검사가 수행되는 경우, 품질 검사의 성공적인 결과인 '성공'을 조건으로 전체 지문이미지가 제공된다. 일부 실시예에서, 전체 지문이미지는 임의의 이벤트(다른 모든 것들은 동일함)에 제공되지만 품질 검사의 결과를 나타내는 값이 할당된다.

품질 검사의 결과가 품질이 현저히 저하되어 '실패'로 표시되면, 상태(604)에서 상태(603)로의 전이가 선택적으로 사용자가 터치를 반복하게 촉구하는 단계를 포함하여 수행된다.

도 7은 소프트웨어 기반의 손가락 안정 감지 및 지문이미지 획득을 위한 흐름도를 도시한 것이다.

상기 방법은 단계(701)에서 시작하여 단계(702)로 진행하나, 상기 방법을 수행하는 프로세서는 지문센서의 패드들을 모니터링함으로써 슬립모드에 있다.터치를 나타내는 신호를 출력하는 패드는 Apads로 나타낸 패드 세트를 형성한다. 세트의 크기는 #A_pads로 나타내고 세트의 크기는 Th_pads로 지정된 임계값을 초과할 때까지 상기 방법은 단계 701로 되돌아간다(n). 그런 다음 세트의 크기가 Th_pads 임계값(y)을 초과하면 방법은 단계 703으로 진행하고 패드 세트의 기하학적 중심이 결정된다.

그 후, 단계 704에서, 지문센서에 대한 셋팅이 설정된다. 이 방법의 첫 번째 실행에서, 단계(704)는 디폴트 세팅을 설정할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서의 세팅은 변경되지 않고 방법은 대시선(713)으로 표시된 바와 같이 단계(703)에서 단계(705)로 진행할 수 있다.

그 다음, 단계 705에서, 서브이미지는 위에서 설명된 바와 같이 시간 t_n에서 선택되고 획득되며, 여기서 첨자 n은 이산 시점을 나타낸다.

서브이미지가 지문센서로부터 획득될 때, 통계 지표는 상술한 바와 같이 계산된다; 상기 지표는 서브이미지 내의 강도 값의 평균값, 상술한 강도 값의 최소값 및/또는 최대값, 또는 하위 및/또는 상위 사분위 또는 Kullback-Leibler 발산 측정을 포함할 수 있다. 일실시예에서, Jensen-Shannon 발산은 Kullback-Leibler 발산 측정의 대안으로 사용될 수 있다. 지표는 각각 S_mean, S_min, S_K-L, S_max로 저장되고 지정된다.

그 후, 단계(707)에서, 상기 언급된 지표의 기울기가 계산되고 저장된다; 이들은 다음과 같이 계산된다: ΔS_mean/Δt; ΔS_min/Δt; ΔS_max/Δt 및 ΔS_K-L/Δt. 여기서, Δt는 하나의 서브이미지의 획득으로부터 다음 서브이미지까지의 기간의 지속 시간이다. 일부 실시예들에서, Δt는 고정된 지속 기간이다. 다른 실시예들에서, 서브이미지를 획득하는 데 걸리는 시간은 변할 수 있거나 다른 이유로 인해 각 기울기 값에 대해 Δt가 계산된다.

하나 이상의 기울기가 어떻게 전개되는지에 대한 평가에 기초하여, 단계(708)에서 안정상태에 도달했는지(y) 또는 안정상태에 도달하지 않았는지(n) 여부에 대한 결정이 이루어진다.

통상적으로 여러 번 반복 후에 일어나게 되는 안정상태(y)에 도달하면, 전체 지문이미지가 단계(709)에서 획득된다. 상술한 바와 같이, 이는 체크를 수행하는 선택적 단계를 포함할 수 있고, 이는 하기에 더 상세히 기술된다.

대안으로, 안정상태에 아직 도달되지 않은 경우, 단계(711 및 712)에서 통계 지표(S_min 및 S_max)의 계산 및 평가가 수행된다. 단계(712)는 지문센서의 동적 범위가 사용되는 방법을 평가하기 위해 수행된다. 지문센서 클럼프로부터, 예를 들어, 최소값 또는 최대값에서 값이 판독되면, 최소한 인증을 위해 지문에 대한 합리적인 정보를 도출하는 게 불가능하지 않더라도 어렵다. 따라서, 단계(711)에서 계산된 값에 기초하여 평가가 단계(712)에서 수행된다. S_min은 임계값 Th_min에 대해 평가되고, S_max는 임계값 Th_max에 대해 평가된다. 따라서, 기준은 S_min> Th_min 및 S_max <Th_max이다. 기준은 논리 'and' 연산자로 평가될 수 있다.

두 기준이 충족되는 경우(y), 이전의 반복 동안 단계(704)에서 설정된 것과 동일한 또는 실질적으로 동일한 세팅으로 다른 서브이미지가 획득된다. 하나 또는 두 기준이 충족되지 않으면(n), 방법은 단계(710)로 진행하며, 센서 셋팅은 하나 이상의 통계 지표, 예를 들어, S_mean, S_min 및 S_max 중 하나 이상을 기초로 계산된다.

일부 실시예에서, 서브이미지는 터치의 하나 이상의 위치 결정으로부터 획득되지만, 동일한 위치에서 획득된다. 다른 실시예에서, 서브이미지는 상이한 위치에서 획득된다. 상이한 위치에서 획득되는 타입의 실시예에서, 단계(703)는 단계(712) 후에 그러나 서브이미지가 단계(705)에서 획득되기 전에 수행되어 다음 서브이미지가 어디에서 획득되어야 하는지를 결정한다. 이 방법의 경로는 대시선(714)으로 도시되어 있다.

상술한 바와 같이, 지문센서는 전하증폭기 이득, 전하증폭기 변위(오프세트), ADC 이득, ADC 아날로그 및/또는 디지털 변위; 손가락 구동신호, 스위칭에 의한 센서 플레이트의 크기 제어 등 중 하나 이상과 같은 상이한 셋팅을 제공할 수 있다. 손가락 구동신호를 실제로 조정하면 이득이 변경되고, 어느 정도, 변위가 변경될 수 있음에 유의하라. 따라서, 설정을 계산하는 각각의 다른 방법이 있다. 일반적으로, 이 방법은 이전의 서브이미지보다 더 우수한 품질로(보다 많은 정보로) 다음 서브이미지를 기록하는 것을 목표로 한다.

상술한 바와 같이, 종료 기준(미도시)은 예를 들어, 손가락이 센서에서 제거 되었기 때문에, 도달할 수 없는 안정상태에 도달하려는 시도로 굳어지는 것을 방지하기 위해 적용될 수 있다.

도 8은 전체 지문이미지의 품질을 평가하기 위한 흐름도를 도시한 것이다. 이 흐름도는 전체 지문이미지의 선택적 품질 검사가 어떻게 평가될 수 있는지 보여준다. 일단 손가락이 단계(708)에서 결정된 바와 같이 센서 상에서 안정적인 것으로 결정되면(y), 상기 방법은 단계(709)로 진행하며, 이는 다음과 같이 수행될 수 있다:

단계(801)에서, 접촉을 나타내는 신호를 출력하는 패드는 Apads_PRI로 결정되고 지정된 제 1 패드 세트를 형성한다. 세트의 크기는 #Apads_PRI로 지정된다. 단계(802)에서, 세트의 크기가 Th_pads 임계값보다 큰지 여부를 평가함으로써 제 1 테스트가 이루어진다. 부정적인 이벤트(n)인 경우, 방법은 단계(806)로 바로 진행하여, 손가락이 안정적이라 판단하자마자 손가락이 들어올려짐으로써 야기될 수 있는 상황을 처리하기 위한 추가 단계가 수행된다. 단계(806)는 선택적으로 천천히 터치해야 함을 나타내는 메시지와 함께 사용자가 다시 센서를 터치하도록 시도하게 촉구하는 단계를 포함할 수 있다

단계(802)의 긍정적 이벤트(y)이면, 전체 지문이미지 획득은(단계(710)에서 계산된) 셋팅(808)을 이용하여 개시되고 단계(803)에서 완료된다. 그 후에, 또는 전체 지문이미지를 획득하는 과정 동안에, 단계(804)는 Apads_POST로 지정된 제 1 패드 세트를 판단한다. 이 제 2 세트의 크기는 #Apads_POST로 지정된다. 일부 실시예에서, 셋팅(808)은 디폴트 셋팅 또는 다른 방식으로 계산된 셋팅이다.

제 2 세트 또는 상기 제 2 세트의 크기는 단계(805)에서 #Apads_POST ≥ #Apads_PRI 진술문에 의한 제 1 세트 또는 상기 제 1 세트의 크기와 비교된다. 진술이 참(y)인 경우, 손가락이 센서 상에 여전히 안정적이며, 가령, 이미지 품질이 승인되었음을 나타내는 이미지에 값을 할당함으로써, 전체 지문이미지가 단계(807)에서 승인된 것으로 나타난다.

반대로, 진술이 거짓(n)이면, 상술한 단계(806)는 이 경우에도 또한 수행된다.

제 1 태양의 품질 평가:

감지영역의 제 1 영역에 걸쳐있는 제 1 지문이미지의 획득을 언제 시작할 지의 제 1 시점을 결정하는 단계; 및 제 1 시점에서, 제 1 지문이미지의 획득을 시작하고 시간 주기 동안 지문센서로부터 이미지 정보를 판독함으로써 지문이미지의 획득을 계속하는 단계를 포함하는 감지영역에 걸쳐있는 센서소자 어레이를 갖는 지문센서로부터 지문이미지를 획득하는 방법으로서,

상기 제 1 지문이미지 획득이 수행되는 동안의 시간 주기 후에, 상기 감지영역의 제 1 영역의 제 1 서브영역을 커버하는 제 1 서브이미지를 획득하는 단계;

상기 제 1 지문이미지로부터 상기 감지영역의 제 1 영역의 제 1 서브영역을 커버하는 제 2 서브이미지를 선택하는 단계;

상기 제 1 서브이미지로부터 통계 지표의 제 1 값을 계산하고 상기 제 2 서브이미지로부터 상기 통계 지표의 제 2 값을 계산하는 단계;

상기 제 1 값과 상기 제 2 값을 비교하는 단계; 및

상기 지문이미지에 값을 할당하는 단계를 포함하고,

상기 값은 상기 제 1 세트와 상기 제 2 세트를 비교한 결과를 나타내는 것을 특징으로 하는 지문센서로부터 지문이미지를 획득하는 방법이 또한 제공된다.

결과적으로, 완전한 또는 전체 지문이미지일 수 있는 획득된 제 1 지문이미지의 품질 제어를 수행하는 효율적인 방법이 제공된다. 제 1 지문이미지와 제 1 서브이미지는 각각 다른 시점 및 각 시간주기 동안 취득되기 때문에, 지문이미지가 획득되는 동안의 적어도 마지막 부분을 통해 손가락이 센서에 안정적으로 터치되었는지 여부를 결정하기 위한 2 개의 상이한 시점에서 정보가 획득된다. 따라서, 손가락이 전체 이미지의 획득을 통해 안정적이지 않으면, 제 1 서브이미지 및 제 2 서브이미지로부터 각각 계산된 제 1 값 및 제 2 값을 비교함으로써 그 상황을 포착하는 것이 가능하다.

제 1 서브이미지 및 제 2 서브이미지의 위치는 동일하거나 실질적으로 동일하다. 즉, 이들은 동일한 서브영역 또는 실질적으로 동일한 서브영역으로부터 획득된다. 일부 실시예들에서, 위치는 제 1 지문이미지의 획득이 수행되는 동안의 시간 주기에, 가령, 시간 주기의 전반부 또는 시간 주기의 중간에, 상대적으로 일찍 판독되는 어레이 내의 위치로부터 선택된다.

제 2 태양의 품질 평가:

센서소자 어레이로부터, 적어도 제 3 시점에서, 감지영역의 제 1 서브영역에 크기가 한정된 제 1 지문 서브이미지를 획득하는 단계; 상기 감지영역의 제 1 영역에 걸쳐있는 제 1 지문이미지의 획득을 언제 시작할 지의 제 1 시점을 결정하는 단계; 및 상기 제 1 시점에서, 제 1 지문이미지의 획득을 시작하고 일정 시간 주기 동안 지문센서로부터 이미지 정보를 판독함으로써 지문이미지의 획득을 계속하는 단계를 포함하고 상기 제 1 시점은 상기 제 3 시점보다 늦은 감지영역에 걸쳐있는 센서소자 어레이를 갖는 지문센서로부터 지문이미지를 획득하는 방법으로서,

상기 제 1 지문이미지의 획득이 수행되는 동안의 시간 주기 이후에, 상기 제 1 서브영역에 크기가 한정된 제 2 서브이미지를 획득하는 단계;

상기 제 1 서브이미지로부터 통계 지표의 제 1 값을 계산하고 상기 제 2 서브이미지로부터 통계 지표터의 제 2 값을 계산하는 단계;

상기 제 1 값과 상기 제 2 값을 비교하는 단계; 및

상기 지문이미지에 값을 할당하는 단계를 포함하고,

상기 값은 상기 제 1 세트와 상기 제 2 세트를 비교한 결과를 나타내는 것을 특징으로 하는 지문센서로부터 지문이미지를 획득하는 방법이 또한 제공된다.

결과적으로, 제 1 지문이미지의 획득 직전 및 직후에 전체 또는 완전한 지문이미지일 수 있는 제 1 지문이미지의 품질을 평가하기 위한 정보가 제공될 수 있다. 따라서, 제 1 지문이미지가 획득되는 동안의 주기를 통해 손가락이 안정적으로 센서에 터치했는지의 여부를 결정하기 위한 2개의 상이한 시점에 정보가 획득된다. 따라서, 손가락이 전체 이미지의 획득을 통해 안정적이지 않으면, 제 1 서브이미지 및 제 2 서브이미지로부터 각각 계산된 제 1 값 및 제 2 값을 비교함으로써 그 상황을 포착하는 것이 가능하다.

제 3 태양의 품질 평가:

센서소자 어레이로부터, 적어도 제 3 시점에서, 감지영역의 제 1 서브영역에 크기가 한정된 제 1 지문 서브이미지를 획득하는 단계; 상기 감지영역의 제 1 영역에 걸쳐있는 제 1 지문이미지의 획득을 언제 시작할 지의 제 1 시점을 결정하는 단계; 및 제 1 시점에서, 제 1 지문이미지의 획득을 시작하고 일정 시간 주기 동안 지문센서로부터 이미지 정보를 판독함으로써 지문이미지의 획득을 계속하는 단계를 포함하고 상기 제 1 시점은 상기 제 3 시점보다 늦은 감지영역에 걸쳐있는 센서소자 어레이를 갖는 지문센서로부터 지문이미지를 획득하는 방법으로서,

상기 제 1 지문이미지로부터 상기 감지영역의 상기 제 1 영역의 상기 제 1 서브영역을 또한 커버하는 제 2 서브이미지를 선택하는 단계;

상기 제 1 서브이미지로부터 통계 지표의 제 1 값을 계산하고 상기 제 2 서브이미지로부터 통계 지표의 제 2 값을 계산하는 단계;

상기 제 1 값과 상기 제 2 값을 비교하는 단계; 및

상기 지문이미지에 값을 할당하는 단계를 포함하고,

상기 값은 상기 제 1 세트와 상기 제 2 세트를 비교한 결과를 나타내는 지문센서로부터 지문이미지를 획득하는 방법이 또한 제공된다.

제 1 서브이미지 및 제 2 서브이미지의 위치는 동일하거나 실질적으로 동일하다. 즉, 이들은 동일한 서브영역 또는 실질적으로 동일한 서브영역으로부터 획득된다. 일부 실시예들에서, 위치는 제 1 지문이미지의 획득이 수행되는 시간주기에서, 가령 시간 주기의 마지막 절반 또는 시간 주기의 중간에서 상대적으로 늦게 판독되는 어레이 내의 위치로부터 선택된다.

제 4 태양의 품질 평가:

터치를 감지하기 위해 센서소자 어레이에서 그룹식으로 이격된 위치들에 위치된 센서소자 그룹을 모니터링하는 단계; 및 지문이미지를 획득하는 단계를 포함하는 감지영역에 걸쳐있는 센서소자 어레이를 갖는 지문센서로부터 지문이미지를 획득하는 방법으로서,

전체 지문이미지를 획득하기 전에 또는 시작할 때, 터치를 나타내는 제 1 세트의 센서소자 그룹들을 결정하는 단계;

전체 지문이미지의 획득이 완료되거나 지문이미지가 획득된 시점에서, 터치를 나타내는 제 1 세트의 센서소자 그룹들을 결정하는 단계;

상기 제 1 세트의 센서소자 그룹들과 상기 제 2 세트의 센서소자 그룹들을 비교하는 단계; 및

상기 지문이미지에 값을 할당하는 단계를 포함하고,

상기 값은 상기 제 1 세트와 상기 제 2 세트를 비교한 결과를 나타내는 지문센서로부터 지문이미지를 획득하는 방법이 또한 제공된다.

결론적으로, 획득된 전체 지문이미지의 품질 제어를 수행하는 효율적인 방법이 제공된다. 또한, 상기 방법을 수행하도록 구성된 장치 및 컴퓨터 시스템이 제공된다.

지문이미지는 전체 지문이미지 또는 지문센서의 대부분 또는 거의 모든 센서소자로부터 가령 센서소자의 75% 이상 또는 80% 이상으로부터 획득된 지문이미지와 같이 실질적으로 전체 지문이미지일 수 있다.

지문이미지의 획득이 시작되는 시점은 아래의 기준들 중 하나 이상에 의해 결정될 수 있다 :

a) 가령 적어도 제 1 임계 개수의 센서소자 그룹들이 터치를 나타내는 경우, 터치가 발생한 것으로 판단되는 시점으로부터 실행되는 일정 시간 주기와 같은 시간 주기의 끝에;

b) 통계 지표, 가령, 상기에서 훨씬 더 상세하게 설명된 바와 같이 서브이미지들로부터 계산된 통계 지표가 안정상태에 도달할 때;

c) 제 2 임계 개수의 센서소자 그룹이 터치를 나타내는 시점 바로 이후에;

d) 지문이미지를 획득할 시기를 결정하기 위한 또 다른 기준.

제 1 임계 개수의 센서소자 그룹들은 제 2 임계 개수보다 낮게 설정될 수 있다. 제 1 임계 개수는 손가락이 전형적으로 센서를 '착지'(터치다운)하는 초기 시점을 트리거하도록 설정될 수 있지만, 제 2 임계 개수는 손가락이 전형적으로 매우 많은 수의 센서소자 그룹들이 터치를 나타낸다는 점에서 센서 상에 '착지 한(터치중인)' 후의 시점을 트리거하도록 설정될 수 있다.

위의 b)의 경우, '터치를 나타내는 제 1 세트의 센서소자 그룹을 결정'하는 시점은 통계 지표가 안정상태, 즉 서브이미지의 획득 후에 또는 서브이미지의 획득 전 또는 획득하는 동안의 시점에서 안정적인 상태를 나타내지만 센서소자 어레이에 발생한 터치의 위치가 결정된 후의 시점일 수 있다.

상술한 바와 같이, 지문센서는 패드 또는 센서소자 그룹이 터치되었는지 아닌지를 나타내는 값의 매우 빠른 판독 값, 가령 이진 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 지문이미지가 품질이 열등한 경우에 사용자가 다시 시도하게 신속하게 촉구하도록 품질 제어가 신속하게 수행될 수 있다.

일부 태양들에서, 제 2 세트가 제 1 세트의 모든 또는 실질적으로 모든 그룹을 포함하지 못하는 경우, 지문이미지에 할당된 값은 지문이미지의 품질이 열등하다는 것을 나타내도록 설정된다. 제 2 세트가 제 1 세트의 그룹보다 전부 또는 실질적으로 모든 또는 추가 그룹을 포함하는 경우, 지문이미지에 할당된 값은 지문이미지의 품질이 승인되었음을 나타내도록 설정된다.

'지문이미지에 값을 할당하는 것'은 지문이미지 자체가 값으로 운반되거나 인코딩될 수 있거나, 또는 방법의 추가 단계가 제 1 세트와 제 2 세트를 비교한 결과에 응답하여 제어되는 것으로 이해된다. 후자의 상황에서, 제어는, 예를 들어, '승인된' 지문이미지를 다루는 방법의 제 1 분기와 '불승인된' 지문이미지를 다루는 방법의 제 2 분기에 의해 발생할 수 있다. 제 1 분기는 가령, 인증 및/또는 검증 목적을 위해 지문이미지의 추가 처리를 포함할 수 있고 제 2 분기는 사용자가 추가로 터치하게 촉구하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 상술한 제 1 내지 제 4 태양의 방법은 상술한 전체 지문이미지 및/또는 상기에서 더 상세하게 설명된 통계 지표 및/또는 다른 통계 지표 또는 방법을 언제 획득할지를 결정하는 방법과 함께 사용될 수 있다.

도 9는 소프트웨어 기반의 손가락 안정 감지 및 지문이미지 획득 시스템의 구성요소를 도시한 것이다. 이 시스템은 처리유닛(901)을 포함하며, 상기 처리유닛(901)은 지문이미지 처리에 전용인 마이크로프로세서이거나, 예를 들어, 필요에 따라 상기 방법에 대한 자원할당을 동적으로 스케일링할 수 있는 이동전화의 중앙처리유닛을 포함한다.

처리유닛(901)은 가령 당업계에 공지된 바와 같은 정전용량성 타입의 감지소자 매트릭스(913)를 포함한 지문센서(912)와 통신한다. 지문센서는 처리유닛(901)이 지문센서(912)에 의해 감지된 지문이미지를 획득하기 위해 지문센서(912)와 통신하고 지문센서에 셋팅을 전달함으로써 지문센서를 구성하기 위한 SPI(미도시)를 포함할 수 있다. 처리유닛(901)은 자신의 하드웨어 자원상에서 소프트웨어 컴포넌트를 실행한다.

소프트웨어 컴포넌트는 적어도 임계 개수의 패드가 터치를 나타낼 때 시스템을 웨이크업하기 위해 슬립모드 중에 실행될 수 있는 패드 모니터링 구성요소(903); 전체 지문이미지를 획득하도록 구성된 컴포넌트(904); 상술한 바와 같이 소정의 위치 및 기정의된 크기로 서브이미지를 획득하도록 구성된 컴포넌트(905); 및 상술한 바와 같이 통계 지표 및 기울기를 계산하도록 구성된 컴포넌트(906)를 포함한다.

소프트웨어 컴포넌트는 또한 상술한 바와 같이 서브이미지의 평가에 응답하여 센서에 셋팅을 전달함으로써 지문센서의 적응 제어를 수행하도록 구성된 컴포넌트(907); 가령, 일시적으로 그리고 전체 지문이미지를 저장하기 위한 하나 이상의 서브이미지를 저장하기 위한 저장장치(908); 및 당업계에 공지된 바와 같이 지문 기반 인증을 수행하기 위한 선택적인 컴포넌트(909)를 포함한다.

소프트웨어 구성 요소는 또한 상기 중 하나 이상을 제어하기 위한 지문 애플리케이션(910)을 포함한다.

지문이미지의 획득을 또한 지문이미지의 캡처로 나타낼 수 있다.

일반적으로, 이 방법은 컴퓨터 구현방법일 수 있다. 방법 또는 컴퓨터 구현방법은 프로그램된 컴퓨터 및 지문센서와 같은 하드웨어 중 하나 또는 둘 모두에 의해 수행될 수 있다.

Claims (15)

1. 센서소자(503) 어레이를 갖는 지문센서(501)로부터 지문이미지를 획득하는 방법으로서,
   센서소자 어레에 발생한 터치 위치를 결정하기 위해 센서소자 어레이에서 그룹식으로 이격된 위치에 있는 센서소자 그룹을 모니터링하는 단계;
   센서소자 어레이로부터, 각 시점에서, 감지영역의 서브영역에 크기가 제한된 지문 서브이미지를 획득하는 단계;
   지문 서브이미지가 획득됨에 따라, 지문 서브이미지에 대한 통계 지표값을 계산하는 단계; 및
   기정의된 기준이 통계 지표값에 도달했거나 안정상태에 막 도달한 것을 나타낼 때 전체 지문이미지를 획득하는 단계를 포함하고,
   하나 이상의 서브이미지들은 터치 위치 주위의 위치에서 선택되는 지문이미지를 획득하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   최소한의 임계 개수의 센서소자 그룹들이 터치 이벤트가 발생한 것을 나타내는 한 시점에서 터치를 나타내는 이들 센서소자 그룹들로부터 터치 위치가 평가되는 지문이미지를 획득하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   터치 이벤트가 발생한 것을 나타내는 센서소자 그룹을 둘러싼 바운딩 박스내에 있도록 확장이 제한된 영역으로부터 하나 이상의 서브이미지가 선택되는 지문이미지를 획득하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   센서소자 그룹 세트를 모니터링하는 단계는 센서소자 그룹의 서브세트를 동적으로 결정하고, 예비 지문 서브이미지가 획득된 센서소자로부터 동적으로 재배치하기 위해 지문 서브이미지가 획득되는 동안 계속되는 지문이미지를 획득하는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   통계 지표값이 계산됨에 따라 시간에 따른 통계 지표값의 기울기를 평가하는 단계를 포함하고,
   기정의된 기준은 상기 기울기가 기정의된 기울기 임계치 미만에 있을 때 상기 통계 지표값에 도달했거나 안정상태에 막 도달하려고 하는 것을 나타내는 지문이미지를 획득하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 지문 서브이미지로부터 계산된 강도 측정치에 응답해 지문센서의 셋팅의 조정을 적응적으로 수행하는 단계를 포함하는 지문이미지를 획득하는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   강도 임계치에 대한 통계 지표값이 계산됨에 따라, 시간에 걸친 통계 지표 및 다른 통계 지표 중 하나 또는 모두의 값들을 평가하는 단계; 및
   상기 통계 지표 및 다른 통계 지표 중 하나 또는 모두의 값들 중 하나 이상이 임계치를 초과하면, 지문센서의 셋팅의 조정을 수행하는 단계를 포함하는 지문이미지를 획득하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   지문센서의 셋팅은 지문센서내 이득 셋팅을 변경함로써 조정되는 지문이미지를 획득하는 방법.
9. 제 7 항에 있어서,
   지문센서의 셋팅은 지문센서에서 변위 셋팅을 변경함으로써 조정되는 지문이미지를 획득하는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    통계 지표 및 다른 통계 지표 중 하나 또는 모두는 강도 값 분포의 퍼센트 또는 사분면, 즉, 중앙값, 평균값, 총가변 거리, 및 기정의된 분포에 대한 분포의 비대칭 또는 대칭 발산 거리와 같은 발산 거리 그룹에서 선택되는 지문이미지를 획득하는 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체 지문이미지의 획득 전에 또는 획득 개시때, 터치를 나타내는 제 1 세트의 센서소자 그룹을 결정하는 단계;
    전체 지문이미지의 획득 완료시 또는 전체 지문이미지가 획득된 시점에서, 터치를 나타내는 제 2 세트의 센서소자 그룹을 결정하는 단계;
    제 1 세트의 센서소자 그룹과 제 2 세트의 센서소자 그룹을 비교하는 단계;
    전체 지문이미지에 값을 할당하는 단계를 포함하고,
    상기 값은 제 1 세트와 제 2 세트를 비교한 결과를 나타내는 지문이미지를 획득하는 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항에 따른 방법을 수행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램이 로딩된 컴퓨터 시스템.
13. 지문이미지를 획득하는 방법이 컴퓨터 상의 컴퓨터 구현방법인 경우 제 1 항 내지 제 12 항에 따른 방법을 수행하도록 구성된 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독가능 매체.
14. 감지영역에 걸쳐있는 센서소자 어레이(503)로 지문센서(501)로부터 지문이미지를 획득하도록 구성된 장치로서,
    상기 센서소자 어레이 상에 발생하는 터치 위치를 결정하기 위해, 상기 센서소자 어레이에서 그룹식으로 이격된 위치에 위치한 센서소자 그룹을 모니터링하도록 구성된 모니터링 컴포넌트;
    각각의 시점에서, 상기 감지영역의 서브영역에 크기가 한정된 지문 서브이미지를 획득하도록 구성된 이미지 획득 컴포넌트; 및
    지문 서브이미지가 획득될 때마다 상기 지문 서브이미지에 대한 통계 지표값을 계산하도록 구성된 계산 컴포넌트를 포함하고,
    상기 하나 이상의 서브이미지들은 상기 터치의 위치에 관한 위치로부터 선택되며,
    상기 이미지 획득 컴포넌트는 기정의된 기준이 상기 통계 지표값이 안정상태에 도달했거나 안정상태에 막 도달하려고 함을 나타낼 때 전체 지문이미지를 획득하도록 더 구성되는 지문이미지를 획득하도록 구성된 장치.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 장치는 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터 및 범용 컴퓨터 중 하나인 지문이미지를 획득하도록 구성된 장치.

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