CN101482916B - 手指热像的身份辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手指热像的身份辨识方法，该方法包含以下步骤：撷取一手指的一热像；及从热像中获取具有手指纹峰及血管的重迭处的像素点、有手指纹峰但没有血管的像素点、有血管但没有指纹纹峰的像素点，从而萃取出一指纹纹峰热像或一血管热像，并依据指纹纹峰热像或血管热像来进行身份辨识。

Description

手指热像的身份辨识方法

技术领域

本发明涉及一种手指热像的身份辨识方法，尤其涉及一种可利用指纹及手指血管热像进行身份辨识的方法。

背景技术

适用于本发明的指纹感测芯片可于本案发明人所提出的下述相关专利中找到：中国发明专利申请案号02124906.7，申请日为2002年06月25日，发明名称为“温度传感器及其运用所述温度传感器的指纹辨识芯片”，公开号为1463674。

传统的生物识别可以撷取使用者的指纹来作为身份识别的依据，指纹识别的优点为准确度高、使用方便及具有国际算法标准。然而，某些从事特殊行业的使用者可能没有指纹。举例而言，从事水泥作业或化学行业的人员，由于其手指长期被水泥或化学药品侵蚀，使得其手指没有纹路。针对于这类的用户，不论是使用光学式、压力式、电容式、电场式、电容压力式指纹传感器，都无法感测出其指纹，即使有少部份技术宣称可以感测真皮层的指纹，但由于手指常常有脏污，油酯及各种外在的物质附着于上，干扰了真皮层的检测。又如果手指沾有水，现有技术的指纹感测装置都无法得到良好的影像。因此，寻找新的感测装置及方法作生物识别，以克服(1)手指没有纹路(2)手指沾有水的问题，乃是本发明的精神。

为解决上述问题，本发明作者在前述中国发明专利公开号1463674揭示了一“温差感应式指纹辨识芯片的设计及制造”，利用热电感测原理，制作了数组组件，作为手指纹峰与纹谷的感测。由于所述感测元是以接触式体温或微小间距红外线作为感测原理，不同物质例如水与皮肤(有水的手指)、空气与皮肤(一般手指)，会有不同的导热及红外线材料特性，便可以得到不同对比的图像，作为指纹识别的应用。本发明就是基于所述传感器的感测原理上，更进一步提出一种手指皮下血管形状感测的方法，作为无手指纹路的人的生物识别，也或作为真手指与假手指的区分。

图6为本案发明人于前述中国发明专利公开号1463674所揭示的一种指纹辨识芯片的温差感应原理的示意图。如图6所示，每一感测元10’是利用集成电路制造工艺所制造，特别是CMOS制造工艺。感测元10’的基本结构包含一硅基板100、一场氧化层(LOCOS)101、至少一热电偶102串联而成的热电堆及一导热管(Heat Pipe)400。热电堆的热接触区200位于场氧化层101的中央部份，热电堆的冷接触区300则位于场氧化层101周围的薄氧化层(图中未示)上。导热管400结构包含至少一导体联机层(Metal Interconnect)与至少一介层穿孔栓塞金属(Via Hole Metal Plug)。导热管400制作于场氧化层101中央部份与最外表面的保护层106之间。

手指指纹包含指纹纹峰20与指纹纹谷21，当手指指纹纹峰20与感测元10’接触时，指纹纹峰20与感测元10’间会有一热量(图中双箭头所示)通过固体热传导机制传递，其中大部分的热能通过导热管400传导至场氧化层101上的热电堆的热接触区200，再经由热接触区200向各方向传递，因而在热接触区200与冷接触区300间产生一温度梯度(Temperature Gradient)造成一温差ΔT，感测元10’便是通过此一温差ΔT感应出一电压信号，并判别是否与指纹纹峰20接触。感测元10’所产生的电压信号可以利用下列公式表示：

V＝NαΔT    (1)

N值为串联的热电偶数目，α为单一热电偶的赛贝克系数(V/℃)。

特别值得一提的是，为了使得热电偶102的热接触区200与冷接触区300有最大的温度梯度(温差)，导热管400的设计可以增强此一温度梯度的效应。通过此特性，可以延续前述中国发明专利公开号1463674的精神而达成本发明的指纹及血管热像的感测。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种手指热像的身份辨识方法，其可以通过双重或单一手指数据来认证用户的身份。

为达上述目的，本发明提供一种手指热像的身份辨识方法，包含以下步骤：撷取一手指的一热像；及从热像中获取具有手指纹峰及血管的重迭处的像素点、有手指纹峰但没有血管的像素点、有血管但没有指纹纹峰的像素点，从而萃取出一指纹纹峰热像及一血管热像的其中一者或两者。

然后，可以比对指纹纹峰热像与一指纹纹峰模板，以获得一第一比对结果，比对血管热像与一手指血管模板以获得一第二比对结果，并依据第一比对结果与第二比对结果的其中一者或两者作身分识别或其他特征识别。

附图说明

图1显示依据本发明的手指热像的身份辨识方法的流程图。

图2显示利用本发明的手指热像的身份辨识方法所感测出的一热像。

图3显示利用本发明的手指热像的身份辨识方法所萃取出的一指纹纹峰热像。

图4显示利用本发明的手指热像的身份辨识方法所萃取出的一血管热像。

图5显示第一平均准位与第二平均准位的关系图。

图6为本案发明人于中国发明专利公开号1463674所揭示的一种指纹辨识芯片的温差感应原理的示意图。

附图标号：

L1-L4：平均准位    P1-P4：像素点

10：热像           12：指纹纹峰热像

14：血管热像       S01-S06：方法步骤

10′：感测元     20：指纹纹峰

21：指纹纹谷     100：硅基板

101：场氧化层    102：热电偶

106：保护层      200：热接触区

300：冷接触区    400：导热管

具体实施方式

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

由于手指上含有血管分布，而血管分布的图案也是个人的独特的手指特征。因此，本发明提供一种手指热像的身份辨识方法，利用手指接触或接近热型或红外线型感应元装置，辅以本发明的下述的信号或数据处理方式，即可以利用单一感测元装置同时得到用户的指纹热像及血管分布图像(简称血管热像)，所述感测元的原理可以如前述中国发明专利公开号1463674所揭示的热电(thermoelectric)感测方式，也可以是其他类型如焦电(pyro-electric)、热阻(bolometric)或其他接触式或非接触式的温度感测元或红外线感测元的感测方式。若使用者的指纹已经被侵蚀掉，可以退一步利用血管热像来进行身份认证。若使用者的指纹仍存在，则可利用指纹热像及血管热像来进行双重认证或者单一认证，其中，血管热像要在真手指及活体时才可检测到(因为血管温度较高)，因此，使用血管热像的检测也可以作为真手及活体检测的依据。

图1显示依据本发明的手指热像的身份辨识方法的流程图。图2显示利用本发明的手指热像的身份辨识方法所感测出的一热像。图3与4显示利用本发明的手指热像的身份辨识方法所萃取出的一指纹纹峰热像及一血管热像。如图1至4所示，本发明的身份辨识方法包含以下步骤。

首先，步骤S01首先提供一感应元装置，并采用此感应元装置撷取如图2所示的一手指的一热像10。热像10可能包含一指纹纹峰热像12以及一血管热像14，或仅包含一指纹纹峰热像12或一血管热像14。举例而言，图2的热像10具有数个像素点P1至P4。像素点P1对应于手指的纹峰以及血管的重叠处，像素点P2对应于手指的纹峰以及没有血管之处，像素点P3对应于有血管之处，但没有指纹的纹峰(纹谷)，像素点P4对应于没有血管以及纹谷之处。于本实施例中，假设像素点P1的电压准位是最高准位。因此，像素点P1至P4分别具有对应于图5的平均准位L1至L4。譬如血管热像14是由像素点P1及P3所组成(但是也可以计算P1的分布，并通过数学模型推算出来)。譬如指纹纹峰热像12是由像素点P1及P2所组成。在本实施例中，可以通过将信号输出的窗口设定在L2以上，则可以得到属于P1点的分布信号且过滤掉P3及P4的信息，进而通过数学运算得到血管热像，另外血管热像的取得方式也可以通过将数学运算设计成集成电路，直接在感测芯片内部就直接运算取得，降低系统使用时的设计问题。

然后，步骤S02从热像10萃取出指纹纹峰热像12及血管热像14的其中一者或两者。

接着，步骤S03判断一手指模板是否存在。如果手指模板存在，则进行手指数据比对动作S05，其中手指模板可以包括指纹纹峰模板及手指血管模板。步骤S05的实施方式可以有很多种，例如可以采用图像比对方式(patternrecognition)或特征点比对方式(Minutiae Point recognition)，比对结果可以仅采取上述的单一结果的吻合度或指纹纹峰模板及手指血管模板两者的吻合度。

因此，本发明的身份辨识方法还包含以下步骤。首先，比对指纹纹峰热像与一指纹纹峰模板，以获得一第一比对结果，比对结果可以是吻合度，譬如90％等。接着，比对血管热像与一手指血管模板，以获得一第二比对结果。然后，依据第一比对结果与第二比对结果的其中一者或两者作身分识别。

在以特征点来进行比对的情况下，比对指纹纹峰热像与指纹纹峰模板的步骤可以包含：萃取指纹纹峰热像的多个第一特征点来与指纹纹峰模板比对。而比对血管热像与手指血管模板的步骤可以包含：萃取血管热像的多个第二特征点来与手指血管模板比对。

在以图形来进行比对的情况下，比对指纹纹峰热像与指纹纹峰模板的步骤可以包含：将指纹纹峰热像与指纹纹峰模板作图形比对。而比对血管热像与手指血管模板的步骤可以包含：将血管热像与手指血管模板作图形比对。

当手指模板不存在时，需要进行注册模板的动作，如步骤S04所示。因此，步骤S04分别将撷取的指纹纹峰热像及手指血管热像进行图像处理并储存于一储存单元中以作为指纹纹峰模板及手指血管模板数据。指纹纹峰模板及手指血管模板数据可以是图形数据或特征点数据。当指纹纹峰模板及手指血管模板数据为特征点数据时，本发明的手指热像的身份辨识方法可以还包含以下步骤。首先，萃取指纹纹峰热像的多个第一特征点。然后，萃取血管热像的多个第二特征点。最后，分别储存此等第一特征点与此等第二特征点于一储存单元中以作为一指纹纹峰模板与一手指血管模板。

通过本发明的手指热像的身份辨识方法，可以利用指纹及血管双重手指特征加以认证。当使用者的指纹被侵蚀掉而无法被感测到指纹时或者需要判别手指的真伪时，可以采取手指的血管特征进行认证，使得认证结果更为可靠。

在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及权利要求的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。

Claims (6)

1.一种手指热像的身份辨识方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

撷取一手指的一热像；及

从所述热像中获取具有手指纹峰及血管的重迭处的像素点、有手指纹峰但没有血管的像素点、有血管但没有指纹纹峰的像素点，从而萃取出一指纹纹峰热像及一血管热像的其中一个或两个。

2.如权利要求1所述的手指热像的身份辨识方法，其特征在于，该方法还包含以下步骤：

比对所述指纹纹峰热像与一指纹纹峰模板，以获得一第一比对结果；

比对所述血管热像与一手指血管模板，以获得一第二比对结果；及

依据所述第一比对结果与所述第二比对结果的其中一个或两个作身分识别。

3.如权利要求2所述的手指热像的身份辨识方法，其特征在于，比对所述指纹纹峰热像与所述指纹纹峰模板的步骤包含：萃取所述指纹纹峰热像的多个第一特征点来与所述指纹纹峰模板比对；

比对所述血管热像与所述手指血管模板的步骤包含：萃取所述血管热像的多个第二特征点来与所述手指血管模板比对。

4.如权利要求2所述的手指热像的身份辨识方法，其特征在于，比对所述指纹纹峰热像与所述指纹纹峰模板的步骤包含：将所述指纹纹峰热像与所述指纹纹峰模板作图形比对；

比对所述血管热像与所述手指血管模板的步骤包含：将所述血管热像与所述手指血管模板作图形比对。

5.如权利要求1所述的手指热像的身份辨识方法，其特征在于，该方法还包含以下步骤：

萃取所述指纹纹峰热像的多个第一特征点；

萃取所述血管热像的多个第二特征点；及

分别储存所述的多个第一特征点与所述的多个第二特征点于一储存单元中以作为一指纹纹峰模板与一手指血管模板。

6.如权利要求1所述的手指热像的身份辨识方法，其特征在于，该方法还包含以下步骤：

提供一感测元装置，并利用所述感测元装置撷取所述手指的所述热像。

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