本發(fā)明涉及一種利用指紋傳感器來估計手指移動的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

指紋傳感器有時候被當(dāng)作“導(dǎo)航工具”，舉例來說，用于在顯示器上移動光標(biāo)或指針或者用于選擇呈現(xiàn)在顯示器上的項目等。

為能夠在此導(dǎo)航工具應(yīng)用中使用指紋傳感器，有必要以某種方式追蹤用戶的手指移過指紋傳感器。

根據(jù)在us6408087中描述的一種方法，指紋的紋脊(ridge)與紋孔(pore)被識別并且檢測紋脊與紋孔在指紋的連續(xù)圖像之間的運動。

為了以低成本且節(jié)省電力的方式來制造基于指紋的導(dǎo)航工具的硬件，期望盡可能地減小指紋傳感器的尺寸并且使用低存儲器需求及低計算復(fù)雜性的方法。

us7064743針對該目標(biāo)公開了一種基于區(qū)塊匹配的手指移動追蹤方法。

然而，就使用指紋傳感器來估計手指移動而言，仍有改進的空間，尤其是在使用小型指紋傳感器以及低存儲器需求及低計算復(fù)雜性的追蹤方法時該如何實現(xiàn)充分的精確性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上面提及的缺點與其他缺點，本發(fā)明的目的在于提供利用指紋傳感器的改進的手指移動估計。

所以，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種利用指紋傳感器來估計手指的手指移動的方法，該方法包括下面的步驟：a)在參考指紋圖像獲取時間處獲取參考指紋圖像；b)在候選指紋圖像獲取時間的時間序列中的每個候選指紋圖像獲取時間處獲取至少一個候選指紋圖像；c)針對每個候選指紋圖像獲取時間，確定多個候選手指移動方向中的每個候選手指移動方向的匹配參數(shù)值，該匹配參數(shù)值表示對應(yīng)于指紋傳感器的參考區(qū)的參考指紋圖像部分和對應(yīng)于指紋傳感器的候選區(qū)的候選指紋圖像部分之間的相關(guān)性，該候選區(qū)相對于該參考區(qū)在候選手指移動方向上移位；d)針對每個候選手指移動方向，確定局部極值匹配參數(shù)值，其表示候選指紋圖像獲取時間的時間序列的最大相關(guān)性；以及e)基于所確定的局部極值匹配參數(shù)的估算來估計手指移動。

“手指移動”應(yīng)該被理解為手指移動方向與手指速度中的至少之一。

候選區(qū)可以相對于參考區(qū)在候選手指移動方向上移位給定的位移距離。進一步言之，在候選手指移動方向上的給定的位移距離對于每個候選指紋圖像獲取時間可以是相同的。

舉例來說，該指紋傳感器可以為電容性指紋傳感器，其檢測表示感測元件陣列中的每個感測元件與觸碰該指紋傳感器表面的手指表面之間的電容性耦合的測度。在對應(yīng)于指紋中的紋脊的位置處的感測元件所呈現(xiàn)的與手指的電容性耦合強過在對應(yīng)于指紋中的紋谷(valley)的位置處的感測元件所呈現(xiàn)的與手指的電容性耦合。

然而，本發(fā)明的各種實施方式并不受限于特定的指紋感測技術(shù)，舉例來說，其同樣可應(yīng)用于光學(xué)指紋傳感器、熱指紋傳感器、或是壓電指紋傳感器等。

候選指紋圖像總是在獲取參考指紋圖像之后才被獲取。

應(yīng)該注意的是，參考指紋圖像部分和候選指紋圖像部分可以為連續(xù)或不連續(xù)的任何形狀。根據(jù)一個示例，每個圖像部分可以為圖像像素的實心矩形；而根據(jù)另一示例，每個圖像部分可以為一組分布式圖像像素。

以羅盤來比擬，舉例來說，候選手指移動方向可以包含北、西北、西、西南等。

在本申請案的背景中，”指紋圖像部分”可以為整個被獲取的指紋圖像或是其一部分。

表示候選指紋圖像部分與參考指紋圖像部分之間的相關(guān)性的匹配參數(shù)值在候選指紋圖像部分與參考指紋圖像部分之間有較強相關(guān)性(相似性)時可以為較高或較低。

根據(jù)一個示例，匹配參數(shù)值可以為候選指紋圖像部分和參考指紋圖像部分之間的差異的測度。在此情況中，匹配參數(shù)值的較低值表示指紋圖像部分之間的較強相關(guān)性，并且表示最大相關(guān)性的局部極值則將是局部最小值。同樣地，匹配參數(shù)值可以為指紋圖像部分之間的對應(yīng)性或相同性的測度，并且在此情況中，表示最大相關(guān)性的局部極值是局部最大值。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，可以估算呈現(xiàn)表示就時間而言相應(yīng)的候選手指移動方向的最大相關(guān)性的局部極值的至少兩個候選手指移動方向。

本發(fā)明基于如下認識：指紋的典型特性與超小型指紋傳感器的組合可能難以正確估計手指移動方向與速度。具體地，在指紋圖案的周圍，紋脊至少在被超小型指紋傳感器覆蓋的感測區(qū)域內(nèi)部可能接近彼此平行。在基本上平行于紋脊的方向上的移動隨后可能非常難以利用已知的匹配技術(shù)來相互區(qū)分。

本案發(fā)明人現(xiàn)已認識到，因為指紋中的紋脊實際上不完全平行，所以即使利用簡單的匹配方法仍然可以準(zhǔn)確地估計手指移動。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，這可以通過估算若干個不同候選手指移動方向直到這些候選手指移動方向中的每個均已在特定候選手指移動方向上達到最大相關(guān)性(也就是，最佳對應(yīng)性)為止來實現(xiàn)。通過估算不同的最大相關(guān)性，便可因而確定哪個候選手指移動方向在不同的可能方向中有最佳匹配。

手指移動方向接著可以被估計為主要在具有最佳匹配的候選手指移動方向上。舉例來說，手指移動方向可以被估計為介于兩個相鄰候選手指移動方向之間的某處，或者，手指移動方向可以直接被估計為對應(yīng)于”最佳”候選手指移動方向。所估計的手指移動方向可以為平均運算的結(jié)果，其中具有最佳匹配的候選手指移動方向可以被給予最大權(quán)值。

根據(jù)各種實施方式，每個候選區(qū)可以相對于該參考區(qū)移位相應(yīng)的已知位移距離；并且步驟b)可以包括以導(dǎo)致在手指移動位移距離所需要的時間期間獲取至少三個候選指紋圖像的獲取頻率來獲取候選指紋圖像。

手指導(dǎo)航系統(tǒng)通常被設(shè)計成用于所估計的最大手指速度。在手指以最大手指速度移動上面提及的位移距離所需要的時間期間，優(yōu)選地，至少三個候選指紋圖像應(yīng)該被獲取。在相同的時間周期期間應(yīng)該確定至少三個匹配參數(shù)值的時間序列，以使得可以至少粗略確定匹配參數(shù)值的時間序列的局部極值。

對于具有以某個感測元件間距(介于指紋傳感器中的感測元件陣列的列或行中的相鄰感測元件的中心之間的距離)所布置的感測元件的陣列的指紋傳感器，最短的可能位移距離可以為感測元件間距。

作為合理的示例，感測元件間距可以被假設(shè)為約50μm，這是指紋傳感器常見的感測元件間距，并且對于手指導(dǎo)航系統(tǒng)的可接受效率，最低最大手指速度可以為約5cm/s。

據(jù)此，有利地，至少三個候選指紋圖像可以在手指以5cm/s移動50μm所需要的時間期間被獲取，其轉(zhuǎn)換成每秒至少3000個候選指紋圖像。

為進一步提高手指導(dǎo)航系統(tǒng)的效率，手指導(dǎo)航系統(tǒng)可以有利地被設(shè)計成用于至少約10cm/s的最大手指速度，其結(jié)合50μm的感測元件間距轉(zhuǎn)換成每秒獲取并且處理至少約6000個候選指紋圖像。還可以有利地在手指移動位移距離所需要的時間期間獲取遠大于三個候選指紋圖像。舉例來說，可以有利地在該時間期間獲取至少五個候選指紋圖像。對于上面給出的示例，分別對應(yīng)于每秒至少5000個候選指紋圖像以及每秒至少10000個候選指紋圖像。

根據(jù)各種實施方式，再者，每個候選區(qū)可以相對于該參考區(qū)移位相應(yīng)的已知位移距離；并且步驟e)可以包括基于所確定的局部極值匹配參數(shù)的估算以及已知的位移距離來估計手指的速度。

局部極值匹配參數(shù)的估算將給出手指移動的方向以及手指在該方向上移動已知位移距離所需要的時間的表示。

根據(jù)該時間以及該已知位移距離能夠估計手指移動速度。如上面已述，手指移動方向可以被估計為介于兩個候選手指移動方向之間，并且該距離和時間或者手指移動速度可以基于該方向來估計，舉例來說，通過取平均來估計。

在各種實施方式中，已知位移距離可以對應(yīng)于每個候選手指移動方向上的一個或若干個感測元件。在列/行方向上，該位移距離是感測元件間距的倍數(shù)，并且在對角線方向上的位移距離將更長，例如，對于正方形候選區(qū)中，其為感測元件間距乘以2的平方根，等等。

根據(jù)實施方式，再者，上面提及的步驟a)至e)可以有利地連續(xù)執(zhí)行若干次，以便持續(xù)地追蹤手指移動。結(jié)果可以為一連串的瞬間手指移動估計。改進的手指移動估計可以基于若干個瞬間手指移動估計。舉例來說，此改進的手指移動估計可以基于當(dāng)前的瞬間手指移動估計以及一個或若干個先前確定的瞬間手指移動。舉例來說，大約恒定的手指移動速度可能因為量化誤差而導(dǎo)致波動的瞬間手指速度估計。在此情況中，手指移動速度的估計可以基于若干個瞬間手指移動估計取平均(有利地是加權(quán)平均)而被改進。

作為連續(xù)執(zhí)行若干次瞬間手指移動估計運算的替選或補充，若干次瞬間手指移動估計運算可以至少部分地被同步執(zhí)行。換言之，對于不同的瞬間手指移動估計運算，獲取候選指紋圖像區(qū)的時間序列可以重迭。

再者，應(yīng)該注意的是，在一個瞬間手指移動估計運算中的候選指紋圖像可以作為另一個瞬間手指移動估計運算中的參考指紋圖像。

通過針對不同的瞬間手指移動估計引入?yún)⒖贾讣y圖像獲取時間和第一候選指紋圖像獲取時間之間的變化的延遲(時間周期)，手指移動的估計則可以被進一步改進。特別地，對于高手指移動速度，情況就是這樣，其中因為參考圖像部分和候選圖像部分的像素配置造成的量化誤差可能導(dǎo)致相對大的速度誤差。

所以，第一導(dǎo)航序列可以在該時間序列中呈現(xiàn)介于參考指紋圖像獲取時間與第一候選指紋圖像獲取時間之間的第一時間周期，并且第二導(dǎo)航序列可以在時間序列中呈現(xiàn)介于參考指紋圖像獲取時間與第一候選指紋圖像獲取時間之間的不同于第一時間周期的第二時間周期。

這樣，手指移動，尤其是手指速度的估計可以另外基于第一時間周期和第二時間周期。上面提及的時間周期可以根據(jù)預(yù)定式樣在相當(dāng)大量的不同時間周期之間改變，例如至少四個不同的時間周期。這使得可以確定不同時間周期中的哪個時間周期在特定的候選指紋獲取時間和手指以要被估計的手指速度移動上面提及的位移距離所需要的手指移動時間之間導(dǎo)致最佳的對應(yīng)性。

根據(jù)各種實施方式，每個所獲取的候選指紋圖像可以包括對應(yīng)于不同候選手指移動方向上的位移的多個不同的候選指紋圖像部分。

在這些實施方式中，所獲取的候選指紋圖像的不同的候選指紋圖像部分可以與參考指紋圖像部分相關(guān)，以確定每個候選手指移動方向的匹配參數(shù)值。從此可以斷定，每個候選指紋圖像部分小于完整的候選指紋圖像(每個候選指紋圖像部分所包括的像素少于完整的候選指紋圖像)。

再者，參考指紋圖像可以包括對應(yīng)于相對于單個候選指紋圖像部分在不同候選手指移動方向上的位移的多個不同的參考指紋圖像部分。

作為上面所述實施方式的替選，舉例來說，候選指紋圖像部分可以由整個所獲取的候選指紋圖像來構(gòu)成。候選指紋圖像部分可以與不同的參考指紋圖像部分相關(guān)，以確定每個候選手指移動方向的匹配參數(shù)值。在這些實施方式中，可以獲取較小(像素的數(shù)量較少)的候選指紋圖像。因為候選指紋圖像可以如上面所述那樣有利地以相當(dāng)高的獲取頻率(例如，每秒至少3000個圖像)來獲取，所以較小的候選指紋圖像將導(dǎo)致減少的處理，轉(zhuǎn)而可以在手指導(dǎo)航系統(tǒng)的最大手指速度方面提供降低的復(fù)雜性和/或降低的能耗和/或提高的效率。

根據(jù)應(yīng)用而定，其中參考指紋圖像包括多個參考指紋圖像部分并且每個候選指紋圖像包括多個候選指紋圖像部分的混合式實施方式也可以是有利的。

為幫助確定匹配參數(shù)值，參考指紋圖像部份和每個候選指紋圖像部分可以有利地具有相同的空間配置(高度、寬度、像素分布等)。據(jù)此，候選區(qū)可以有利地具有與參考區(qū)相同的感測元件配置。

參考區(qū)與候選區(qū)可以有利地包含不到一百個感測元件，這允許使用非常小的指紋傳感器。

根據(jù)實施方式，多個候選手指移動方向中的每個的匹配參數(shù)值可以利用區(qū)塊匹配算法來確定。

舉例來說，該匹配參數(shù)值可以為所謂的成本函數(shù)(costfunction)的輸出。舉例來說，公知的成本函數(shù)包含絕對差的總和、平均絕對差、平方誤差的總和以及平均平方誤差。

當(dāng)手指移動(方向和/或速度)已經(jīng)被估計時，表示手指移動的信號可以被提供至外部控制單元，用于基于檢測到的手指移動來控制電子裝置。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于估計手指的手指移動的手指導(dǎo)航系統(tǒng)，該手指導(dǎo)航系統(tǒng)包括：指紋傳感器，其包括感測元件陣列；以及處理電路，其包含：指紋圖像獲取電路，用于獲取指紋圖像；指紋圖像匹配電路，用于確定表示所獲取的指紋圖像之間的相關(guān)性的匹配參數(shù)值；存儲器；以及估計電路，用于基于匹配參數(shù)值來估計手指移動，其中，當(dāng)手指移過指紋傳感器的感測區(qū)時：指紋圖像獲取電路在參考指紋圖像獲取時間處獲取參考指紋圖像并且在候選指紋圖像獲取時間的時間序列中的每個候選指紋圖像獲取時間處獲取至少一個候選指紋圖像；指紋圖像匹配電路針對每個候選指紋圖像獲取時間確定多個候選手指移動方向中每個候選手指移動方向的匹配參數(shù)值，該匹配參數(shù)值表示對應(yīng)于指紋傳感器的參考區(qū)的參考指紋圖像部分和對應(yīng)于指紋傳感器的候選區(qū)的候選指紋圖像部分之間的相關(guān)性，該候選區(qū)相對于該參考區(qū)在候選手指移動方向上移位；指紋圖像匹配電路在存儲器中針對每個候選手指移動方向至少存儲局部極值匹配參數(shù)值，其表示候選指紋圖像獲取時間的時間序列的最大相關(guān)性；以及，估計電路基于每個候選手指移動方向的局部極值的估算來估計手指移動。

有利地，指紋獲取電路可以被配置成每秒獲取至少3000個候選指紋圖像。

根據(jù)各種實施方式，再者，指紋傳感器以及至少指紋圖像獲取電路、指紋圖像匹配電路和存儲器可以被提供為單個半導(dǎo)體器件。這提供一種非常緊湊并且具有低功耗的低成本手指導(dǎo)航系統(tǒng)。

再者，就高指紋感測效率與魯棒性而言，每個感測元件可以包括：要由手指觸碰的保護性電介質(zhì)頂層；導(dǎo)電感測結(jié)構(gòu)，其被布置在該頂層下面；以及電荷測量電路，其被連接至感測結(jié)構(gòu)，用于提供感測信號，其表示因手指以及感測結(jié)構(gòu)之間的電位差變化導(dǎo)致的感測結(jié)構(gòu)承載的電荷變化。電荷測量電路可以包括電荷放大器。

本發(fā)明的此第二方面的另外的實施方式以及提高本發(fā)明的第二方面實現(xiàn)的效果大部分類似于上面針對本發(fā)明的第一方面所述。

總而言之，本發(fā)明涉及一種估計手指的手指移動方向的方法，該方法包括下面的步驟：a)獲取參考指紋圖像；b)在獲取時間的時間序列中的每個獲取時間處獲取至少一個候選指紋圖像；c)針對每個獲取時間，確定多個候選手指移動方向中的每個候選手指移動方向的匹配參數(shù)值，該匹配參數(shù)值表示對應(yīng)于該候選手指移動方向上的位移的參考指紋圖像部分和候選指紋圖像部分之間的相關(guān)性；d)針對每個候選手指移動方向，確定局部極值匹配參數(shù)值，其表示獲取時間的時間序列的最大相關(guān)性；以及e)基于所確定的局部極值匹配參數(shù)的估算來估計手指移動。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖來更詳細說明本發(fā)明的這些和其他方面，附圖示出了本發(fā)明的示例實施方式，其中：

圖1以電視機的遙控器形式示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的手指導(dǎo)航系統(tǒng)的示例性應(yīng)用；

圖2是圖1中的遙控器中所包括的手指導(dǎo)航系統(tǒng)的示意性框圖；

圖3是利用圖1和圖2中的手指導(dǎo)航系統(tǒng)的指紋傳感器所獲取的指紋圖像的示例；

圖4是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的估計手指移動的方法的流程圖；

圖5示意性示出了在圖4的方法中所使用的指紋傳感器的示例以及候選手指移動方向；

圖6示意性示出了候選指紋圖像和參考指紋圖像之間的偏差隨時間的演化；以及

圖7a至b示意性示出了通過針對不同的手指移動估計改變參考指紋圖像和第一候選指紋圖像的獲取之間的時間周期所獲得的手指速度的改進的確定。

具體實施方式

圖1以用于控制電視機2的操作的遙控裝置1的形式示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的手指導(dǎo)航系統(tǒng)的示例應(yīng)用。應(yīng)該注意的是，遙控裝置1僅為一種示例應(yīng)用，并且根據(jù)本發(fā)明的實施方式的手指導(dǎo)航系統(tǒng)同樣可被并入在其他電子裝置中，例如，移動電話或計算機等，只要用戶的手指移過指紋傳感器被用來控制電子裝置的操作即可。

參照圖1，遙控裝置1包括手指導(dǎo)航系統(tǒng)4以及無線發(fā)射器，例如，紅外線led(圖1中未示出)。電視機2包括無線接收器，例如，光電檢測器(未示出)，用于接收遙控裝置1發(fā)射的信號。舉例來說，電視機2可以基于接收到的信號被控制用于改變頻道，或者如圖1中示意性示出的，在菜單對話5中的選項中進行選擇。

現(xiàn)在參照圖2，其為圖1中的遙控裝置1中所包括的手指導(dǎo)航系統(tǒng)的示意性框圖，該手指導(dǎo)航系統(tǒng)4包括指紋傳感器7以及處理電路。此處所示的處理電路包含微處理器8以及存儲器(mem)9。應(yīng)該了解的是，該處理電路同樣可以至少部分被實現(xiàn)為asic，并且圖2中的手指導(dǎo)航系統(tǒng)4可被提供為單個集成電路。

在圖2的框圖中，微處理器被示為包括指紋圖像獲取電路11、指紋圖像匹配電路12、以及估計電路13。

在根據(jù)本發(fā)明的手指導(dǎo)航系統(tǒng)4的實施方式中，指紋傳感器7可以是非常小的，以使得手指導(dǎo)航系統(tǒng)能夠是非常緊湊且成本高效的。為正確地表達該示例指紋傳感器7的可能尺寸，在圖3中的示例性指紋圖案16中示出對應(yīng)于指紋傳感器7的10×10感測元件感測區(qū)的指紋部分15。從圖3中便能夠了解，指紋傳感器7較之指紋特征是非常小的，而且尤其是在基本上平行于指紋紋脊17的手指移動方向上可能難以準(zhǔn)確地估計手指移動方向。舉例來說，在圖3中的情形中，可能難以區(qū)分西南方向和東北方上中的移動。本發(fā)明的實施方式可如本文中所述的那樣提供手指移動方向的更準(zhǔn)確的估計。

現(xiàn)在將參照圖4中的示意性流程圖以及圖5與圖6中提供的圖示來說明根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的利用圖2中的手指導(dǎo)航系統(tǒng)4來估計手指移動方向的方法。

在第一步驟100中，參考指紋圖像由指紋圖像獲取電路11從指紋傳感器7處獲取。本手指移動估計的參考指紋圖像是在參考圖像獲取時間tr處所獲取的。

在隨后的步驟101中，候選指紋圖像由指紋圖像獲取電路11在第n個候選圖像獲取時間tcn處從指紋傳感器7處獲取，其從與參考圖像獲取時間tr隔開時間周期的第一候選圖像獲取時間tc1處開始。根據(jù)實施方式，如下面進一步更詳細說明的，介于參考圖像獲取時間tr與第一候選圖像獲取時間tc1之間的時間周期在不同的手指移動估計中可以不同。

在已所獲取該參考指紋圖像和第n個候選指紋圖像之后，該方法前進至步驟102，基于對應(yīng)于指紋傳感器7的參考區(qū)的(參考指紋圖像的)參考指紋圖像部分和對應(yīng)于指紋傳感器7的候選區(qū)的(候選指紋圖像的)候選指紋圖像部分之間的相關(guān)性來確定多個候選手指移動方向中的每個候選手指移動方向的匹配參數(shù)值。對于每個候選手指移動方向，候選區(qū)相對于參考區(qū)在候選手指移動方向上移位。

現(xiàn)在將參照圖5在下面提供參考指紋圖像、參考指紋部分、參考區(qū)、候選指紋圖像、候選指紋部分以及候選區(qū)之間的關(guān)系的額外說明。

圖5示意性示出了在圖2中的手指導(dǎo)航系統(tǒng)4中所包括的指紋傳感器7(或者圖2中的指紋傳感器7的一部分)的一個示例。為了有助于說明不同的候選手指移動方向、參考區(qū)以及候選區(qū)的目的，在圖5中提供指紋傳感器7的九個圖示。這些指紋傳感器中的每個均具有不同的感測元件陰影區(qū)，并且指紋傳感器圖示以它們的相應(yīng)的陰影區(qū)的表示來識別，例如，中心(c)、西北(nw)、北(n)、東北(ne)、西(w)、東(e)、西南(sw)、南(s)、以及東南(se)。

在圖5的示例中，指紋傳感器7具有包括一百個感測元件的感測區(qū)，這些感測元件被布置在10×10的感測元件陣列中，并且每個陰影區(qū)均由8×8個感測元件形成。

根據(jù)一個實施方式，在步驟100中獲取的參考指紋圖像可以利用形成中心(c)陰影區(qū)(其因而作為參考區(qū))的8×8個感測元件來獲取。在該實施方式中，在步驟101中獲取的每個候選指紋圖像可以利用如圖5中的指紋傳感器7所表示的10×10個感測元件來獲取。每個候選指紋圖像因而可被視為包含八個不同的候選指紋圖像部分，對應(yīng)于候選區(qū)(圖5中由羅盤的不同方向所示的陰影區(qū))的每個候選指紋圖像部分相對于參考區(qū)在不同的候選手指移動方向上移位。

根據(jù)另一實施方式，在步驟100中獲取的參考指紋圖像可以利用完整的10×10個感測元件指紋傳感器來獲取，而在步驟101中獲取的每個候選指紋圖像則可以利用由中心(c)陰影區(qū)所表示的8×8個感測元件所形成的候選區(qū)來獲取。

在該實施方式中，參考指紋圖像可以被視為包含八個不同的參考指紋圖像部分，對應(yīng)于參考區(qū)(圖5中由羅盤的不同方向所示的陰影區(qū))的每個參考指紋圖像部分均相對于候選區(qū)在不同的候選手指移動方向上移位(顯然等效于候選區(qū)相對于參考區(qū)移位)。

對于橫向的候選手指移動方向(北、西、東和南)，相對于參考區(qū)的位移距離等于感測元件間距(舉例來說，其可以為約50μm)，并且對于對角線的候選手指移動方向(西北、東北、西南和東南)，相對于參考區(qū)的位移距離等于感測元件間距乘以2的平方根(對于50μm的感測元件間距，為約70μm)。

返回圖4中的流程圖，針對每個候選手指移動方向分開確定表示候選指紋圖像部分和參考指紋圖像部分之間的相關(guān)性的匹配參數(shù)值。這在圖4的流程圖中由步驟101后面的外送分支來示意性表示?，F(xiàn)在將針對候選手指移動方向中的一個候選手指移動方向(舉例來說，西(w))說明針對每個候選手指移動方向分別執(zhí)行的步驟。應(yīng)該了解的是，其余的候選手指移動方向以類似的方式來處理。

據(jù)此，至少針對第一候選指紋圖像獲取時間tc1，上面所述的確定匹配參數(shù)值的步驟102是針對每個候選手指移動方向分開執(zhí)行的。

如上面在“發(fā)明內(nèi)容”章節(jié)中所述，匹配參數(shù)值可以為表示兩個圖像之間的相關(guān)性的任何適合的值。在當(dāng)前所示的示例中使用候選指紋圖像部分以及參考指紋圖像部分的所有8×8個像素的絕對差(偏差)的總和作為匹配參數(shù)值。

在下一個步驟103中，基于從最后的匹配參數(shù)值中開始的匹配參數(shù)值的演化來確定候選手指移動方向是否應(yīng)該被取消資格。如果是的話(y)，則該方法前往步驟104并且該候選指紋方向被忽略。

如果在步驟103中確定該候選手指移動方向不應(yīng)該被取消資格且不應(yīng)該被忽略(n)，則該方法前往步驟105，其中確定是否已經(jīng)達到該候選手指移動方向的局部極值。

如果在步驟105中確定尚未達到匹配參數(shù)值的局部極值(n)，則該方法前往步驟106(or：或)，其中檢查是否存在任何候選手指移動方向既沒有被取消資格也沒有達到其局部極值。如果情況如此，則該方法繼續(xù)在步驟101中在下一個候選指紋圖像獲取時間tcn+1處獲取新的候選圖像。

相反，如果在步驟105中確定已經(jīng)達到匹配參數(shù)值的局部極值(y)，則該局部極值和對應(yīng)的候選指紋獲取時間在步驟107中被保存在存儲器9中。應(yīng)該注意的是，該局部極值和對應(yīng)的時間通常與先前的候選指紋圖像獲取相關(guān)，例如，在先前候選指紋圖像獲取時間tcn-1處的獲取。

估計電路13基于所確定的局部極值以及針對不同的候選手指移動方向所確定的對應(yīng)時間來在下一個步驟108中估計手指移動并且提供用于表示該手指移動的信號。步驟108的結(jié)果結(jié)束當(dāng)前的手指導(dǎo)航序列并且開始下一個導(dǎo)航序列。

下面將參考圖6來進一步提供如何確定候選手指移動方向是否應(yīng)該被取消資格的示例，或者確定是否已經(jīng)達到局部極值的示例，或者確定是否需要額外的候選指紋圖像獲取的示例。

圖6中示出了關(guān)于不同的候選手指移動方向的匹配參數(shù)值(在該情況中為偏差)隨著時間的演化的示例，其中不同的候選手指移動方向由已參照圖5在上面描述的羅盤中的不同點來表示。

對于其中匹配參數(shù)值已經(jīng)開始表示減小的相關(guān)性(增加的偏差)的候選手指移動方向，在步驟103中確定不需要進一步的分析并且候選手指移動方向應(yīng)該被忽略。在圖6中所示的示例性情況中，被忽略的候選手指移動方向為西北、北、東北和東。

然而，如果所確定的匹配參數(shù)值至少開始表示增加的相關(guān)性(減小的偏差)，則候選手指移動方向可以為真實的手指移動方向，并且應(yīng)執(zhí)行進一步的分析。這在該流程圖中由步驟105來表示，其中確定相關(guān)性是否繼續(xù)增加或者是否已經(jīng)達到局部極值。

在圖6的示例中確定西、西南、南和東南方向中的每個方向的偏差的局部最小值，并且在步驟108中基于這些方向的局部最小值來估計手指移動。在該情況中，確定候選移動方向”南”在大約第16個候選指紋圖像獲取時間tc16處呈現(xiàn)最佳的相關(guān)性。所以，估計電路13在步驟108中估計手指移動在方向”南”上并且具有能夠由下面關(guān)系式來近似的手指速度：

1×感測元件間距/tc16

應(yīng)該注意的是，優(yōu)選地，具有該局部極值的每個候選手指移動方向的局部極值(圖6中的偏差的最小值)均應(yīng)被識別。為實現(xiàn)此目的，優(yōu)選地，應(yīng)該獲取充分數(shù)量的候選指紋圖像(并且以充分的幀速率來獲取)。在圖6的示例中應(yīng)該獲取至少約23個幀，以識別西、西南、南和東南方向中每個方向的局部最小值。

如上面結(jié)合圖4中的流程圖所說明的，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法通?？梢员恢貜?fù)執(zhí)行，只要在指紋傳感器7上檢測到移動中的手指即可。每一次該方法被執(zhí)行時，表示手指移動(有利地是方向和速度)的信號被提供并且能夠被用來控制電子裝置的操作。

在上面所提供的方法的說明中，根據(jù)實施方式，在不同的手指移動估計中，介于參考圖像獲取時間tr和第一候選圖像獲取時間tc1之間的時間周期可以不同。

現(xiàn)在將參照圖7a和7b來描述利用這種時間抖動(temporaldithering)的示例實施方式，圖7a和7b示意性示出了具有不同的在參考圖像獲取時間tr和第一候選圖像獲取時間tc1之間的時間周期的兩個不同的手指移動估計。

圖7a示意性示出了第一手指移動估計的指紋圖像獲取時序，其中參考指紋圖像25是在參考圖像獲取時間tr處被獲取的。在第一時間周期t1之后，候選指紋圖像26a至i的時間序列在候選指紋獲取時間tc1至tc9處被獲取。

在圖7b中示意性示出的第二手指移動估計中，存在不同于第一時間周期t1的、從參考指紋圖像30的獲取到第一候選指紋圖像31a的獲取的第二時間周期t2。如圖7a中所示，候選指紋圖像31a至i的時間序列在候選指紋獲取時間tc1至tc9處被獲取。

如圖7a和7b中示意性示出的，對于示例性情況，用戶的手指可能耗費特定的手指移動時間tfm來移動上面提及的位移距離。在該情況中，在圖7a和7b中的時間序列與利用在手指移動方向上與參考傳感器區(qū)產(chǎn)生移位的候選傳感器區(qū)所取得的候選指紋圖像相關(guān)。

通過圖7a中的第一時間周期t1，手指移動時間tfm大致在第五候選圖像獲取時間與第六候選圖像獲取時間之間的中間。

通過這種特定的手指速度以及用于每次手指移動估計的恒定時間周期(第一時間周期t1)，因為手指速度變化非常小的關(guān)系，手指導(dǎo)航系統(tǒng)有時候可以表示手指速度為d/(tc5-tr)，有時候則為d/(tc6-tr)。特別地對于相對高的手指速度，這意謂著真實手指速度的相當(dāng)小的變化可能轉(zhuǎn)化成由手指導(dǎo)航系統(tǒng)估計的手指速度中的明顯變化。

相反，使用參考指紋獲取時間tr和第一候選指紋獲取時間tc1之間不同的時間周期，將可以實現(xiàn)手指速度的更穩(wěn)定的估計，尤其是對于高的手指速度。

如從圖7b能夠了解的，第二時間周期t2將導(dǎo)致手指移動時間tfm更接近第五候選指紋獲取時間，使得手指速度的小的變化不會導(dǎo)致在第二手指移動估計中估計的手指速度中的顯著變化。

通過使用參考指紋獲取時間tr和第一候選指紋獲取時間tc1之間的若干個已知且不同的時間周期，所估計的手指速度中導(dǎo)致大幅且快速波動的手指移動估計能夠被忽略，并且手指速度能夠基于表示更穩(wěn)定的手指速度的手指移動估計而被更準(zhǔn)確且更可靠地估計。

上面雖然已經(jīng)結(jié)合牽涉到確定匹配參數(shù)值的局部極值以及基于所確定的局部極值來估計手指移動的手指導(dǎo)航方法描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該注意的是，通過改變參考指紋圖像獲取時間和第一候選指紋獲取時間之間的時間周期來估計手指速度的這種改進方法同樣可適用于期望基于所獲取的指紋圖像的時間序列來改進手指速度的估計的其他情形中。舉例來說，上面所述的時間抖動的實施方式可以結(jié)合確定從利用滑動類型(swipetype)指紋傳感器系統(tǒng)所獲取的指紋圖像中提取的指紋特征圖案之間的空間關(guān)系來改進手指速度的估計。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，本發(fā)明并不受限于上面所述的優(yōu)選實施方式。相反地，許多修改和變型均可能落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

在權(quán)利要求書中，用語“包括”并不排除其他元件或步驟，而不定冠詞“一個”亦不排除多個。單個處理器或是其他單元可以完成權(quán)利要求書中記載的若干個項目的功能。在彼此不同的從屬權(quán)利要求中記載特定手段并不表示這些手段的組合不是有利的。計算機程序可以被存儲/分布在連同其他硬件一起被供應(yīng)或者作為其他硬件的一部分的適合的介質(zhì)中，例如，光學(xué)存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但是計算機程序可以以其他形式來分布，例如，經(jīng)由因特網(wǎng)或是其他有線或無線通訊系統(tǒng)。在權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記均不應(yīng)被視為限制其范圍。