CN103518209A - 用于采集手指数据并显示手指移动轨迹的电子装置及相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子装置可包括手指传感器、显示器以及耦接到手指传感器和显示器的控制器。控制器可被配置为在用户的手指沿着手指行进路径在手指传感器上移动时从用户的手指的多个部分采集手指数据。控制器也可被配置为在显示器上产生与手指移动行进路径对应的手指移动轨迹。

Description

用于采集手指数据并显示手指移动轨迹的电子装置及相关方法
技术领域
本发明涉及电子领域，更具体地，涉及手指传感器及相关方法的领域。 
背景技术
指纹感测和匹配是用于个人识别或验证的可靠并被广泛使用的技术。特别地，指纹识别的通用方式包括扫描样本指纹或其图像，并存储该图像和/或指纹图像的独特特征。样本指纹的特征可与数据库中已有的参考指纹信息相比较以确定对人的正确识别，例如用于验证的目的。 
对于指纹感测特别有利的一种方式公开在发明人为Setlak并且转让给本发明的专利权人的美国专利第5,953,441号中。指纹传感器是集成电路传感器，该集成电路传感器利用电场信号驱动用户的手指，并且利用集成电路基底上的电场感测像素阵列来感测电场。 
对于多生物识别指纹感测特别有利的一种方式公开在发明人为Setlak的美国专利第7,361,919号中，该美国专利第7,361,919号转让给本发明的专利权人并且其全部内容通过引用合并于此。Setlak的专利公开了感测用户的手指的不同生物识别特性的多生物识别手指传感器，该用户的手指的不同生物识别特性具有不同的匹配选择性。 
Mainguet的美国专利第6,289,114号转让给本专利权人，并且其全部内容通过引用合并于此，该美国专利第6,289,114号公开了包括手指感测集成电路(IC)的指纹传感器。该手指感测IC包括位于上层和下层电极之间的压电或热电材料层，以提供表示指纹的脊与谷的图像的电信号。在用户的手指刷过相对小的传感器时，多个图像被拼接在一起。 
由于指纹传感器例如在便携式电子装置中的使用变得日益普及，用户与指纹传感器进行交互所花费的时间量增加。例如，指纹传感器可用于在被装置提示时经由用户的手指的刷过而允许对便携式电子装置的访问，即解锁该装置。 该用户的手指的刷过通常必须符合一定的标准，例如质量和速度，以便被指纹传感器识别。不正确或不良的手指的刷过，例如，可能不符合一定的速度和质量标准的手指的刷过，可能产生错误信息并强迫用户重刷她的手指。这可能变得格外消耗时间并使用户感到挫败。更特别地，具有每个不正确的刷过的用户可能尝试其它手指运动或速度，这可能是不自然的并且是不直观的。另外，训练用户正常的刷过也是消耗时间的。因此，由于指纹传感器在便携式电子装置中的使用变得日益普及，所以期望包括额外的特征。 
发明内容
鉴于上述内容，因此本发明的目标是提供有助于采集用户的手指数据的电子装置。 
根据本发明的这些和其它目标、特征与优点将由如下的电子装置来提供，该电子装置可包括手指传感器、显示器以及耦接到手指传感器和显示器的控制器。该控制器可被配置为当用户的手指沿着手指移动行进路径在手指传感器上移动时从用户的手指的多个部分采集手指数据。例如，该控制器也可被配置为在显示器上产生与手指移动行进路径对应的手指移动轨迹。换句话说，该电子装置在采集手指数据的同时经由类似于游戏的界面提供可视指示，从而增加用户的便利性。 
例如，该控制器可被配置为实时产生手指移动轨迹。该控制器可被配置为在显示器上产生用于经由手指移动轨迹连接的多个手指轨迹目标点，从而该实施例可被视为连接点的实施例。替选地，例如，该控制器可被配置为在显示器上产生涂层图像，并且该实施例可被视为虚拟刮开的实施例。 
该电子装置还可包括用于存储手指数据的数据库。例如，该控制器可被配置为确定采集的指纹数据与存储在数据库中的手指数据之间的匹配。该控制器可被配置为基于匹配而从显示器清除手指移动轨迹。该控制器可被配置为基于不存在匹配而将采集的手指数据登记在数据库中。 
例如，该控制器可被配置为基于阈值量的采集的手指数据从显示器清除手指移动轨迹。并且，该控制器可被配置为基于阈值量的采集的手指数据在显示器上显示通知。 
例如，该控制器可被配置为对采集的手指数据进行处理并且基于采集的手 指数据产生手指图像。该手指传感器可具有小于用户的手指的感测区域。该控制器可被配置为当用户的手指保持在手指感测区域上时产生与具有至少一个手指方向改变的手指移动行进路径对应的手指移动轨迹。 
方法方面涉及在电子装置中采集手指数据的方法，该电子装置可包括手指传感器以及耦接到手指传感器的显示器。例如，该方法可包括当用户的手指沿着手指移动行进路径在手指传感器的感测区域上移动时从用户的手指的多个部分采集手指数据。该方法也可包括在显示器上产生与手指移动行进路径对应的手指移动轨迹。 
附图说明
图1是根据本发明的电子装置的示意性平面图。 
图2是根据本发明的另一个实施例的包括手指传感器的电子装置的示意性平面图。 
图3是根据本发明的另一个实施例的包括手指传感器的电子装置的示意性平面图。 
图4是根据本发明的采集手指数据的方法的方框图。 
图5是根据本发明的采集手指数据的方法的另一个方框图。 
具体实施方式
现在，将在下文中参照附图更全面地描述本发明，其中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式来具体实施，并且不应被理解为限于本文中提出的实施例。相反，提供这些实施例使得该公开内容将是全面和完整的，并且将向本领域技术人员完整她传达本发明的范围。相同的附图标记在整个说明书中表示相同的元件，并且撇号用于指示替选实施例中的类似元件。 
首先参考图1，现在描述根据本发明的电子装置20的实施例。电子装置20示例性地为蜂窝电话。当然，电子装置20也可为其它类型的便携式或固定式电子装置。 
电子装置20包括外壳21、被外壳支撑的显示器22、以及也被外壳支撑并连接到显示器的控制器23或操作电路。以及，在蜂窝电话的示例中，也提供如 本领域技术人员会想到的用于传统手机拨号和其它应用的输入键24的阵列。如本领域技术人员会想到的，显示器22可为触摸显示器。换句话说，也可经由显示器22接收用户输入。 
电子装置20包括与输入键24的阵列相邻的、在电子装置20下端的手指传感器30。示例性地，手指传感器区域30具有小于用户的手指的感测区域。例如，手指传感器30可为来自佛罗里达州墨尔本的Authetec公司的AES1750模块，例如具有尺寸为6.5毫米乘0.41毫米的感测阵列大小。 
示例性地，例如手指传感器30是滑动类型的手指传感器，其中用户的手指滑过感测区域31以产生手指数据序列。如本领域技术人员将想到的，可使用其它类型的传感器。 
另外，手指感测区域31也可包括电场感测电极阵列(未示出)。例如，也可使用电容和/或热传感像素。 
控制器23被配置为当用户的手指沿着手指行进路径在手指传感器的感测区域上移动时从用户的手指的多个部分采集手指数据。更具体地，控制器23与手指传感器30协作以采集用户的手指40的部分的图像。有利地，手指传感器30和控制器23协作以从用户的手指40的“拉(pull)”刷过确定“推(push)”刷过。控制器23将图像部分拼接在一起或对图像部分进行处理以形成用户的手指的完整图像或用户的手指的部分的完整图像。图像并不一定意味着是脊和谷的图像，但是也可以包括例如脊流向量或特征点。 
控制器23也可被配置为在显示器22上产生与手指移动行进路径对应的手指移动轨迹26。示出的轨迹是完全持续的，该轨迹示出了从开始到结束的移动，尽管在其它实施例中可能不需要完全的持续。特别地，控制器23可与显示器22协作，并且进入“涂鸦(doodle)”模式。在“涂鸦”模式中，实时显示与在手指感测区域31上的用户的随机手指移动对应的线或形状。涂鸦运动类似于导航装置(例如触控板、轨迹球、触摸屏等)上的标准导航的动作，因此鼓励用户增加与手指传感器30接触的皮肤的总面积，因此增加采集的手指数据量。以此方式，如在以下进一步详细描述的，为了匹配和/或登记的目的，在用户涂鸦时，从用户的手指40采集手指数据例如对于用户可以是透明的。换句话说，例如可将“涂鸦”模式视为“游戏”。 
电子装置20还可包括耦接到控制器23的数据库25，该数据库25存储手指 数据。用户的手指40的“推”刷过和“拉”刷过可存储在数据库25中。例如，“推”刷过和“挡”刷过可被存储为“推”和“拉”刷过，和/或所存储的“推”和“拉”刷过可用于匹配。 
通过“涂鸦”模式，在经由手指传感器30采集了阈值量的手指数据(即足以确定匹配的、阈值量的足够的不同手指图像部分)之后，控制器23有利地确定采集的手指数据是否与存储的手指数据的集合匹配。如果发现匹配，则控制器23可在显示器22上显示如下指示：已经发现匹配并且用户已经被认证。替选地或附加地，例如控制器23可终止游戏或涂鸦模式，即从显示器22清除手指移动轨迹26，并且显示主菜单。控制器23可与显示器22协作以基于成功的匹配执行其它动作，例如改变显示器的内容。 
另外，如本领域技术人员将想到的，控制器23可执行反欺骗处理，其中，在相对高的安全示例中，例如，可利用“推”和“拉”刷过二者来验证用户，这例如可利用与机械欺骗手指不同的自然手指畸变特性。控制器23可执行其它反欺骗处理。 
如本领域技术人员将想到的，如果没有发现匹配，则控制器23可继续从用户的手指的多个部分采集手指数据以执行登记。换句话说，如果控制器23没有在数据库25中发现匹配，则控制器可采集额外的手指图像部分，并且将手指数据或图像存储在数据库25中，例如用于将来的匹配。如本领域技术人员将想到的，例如也可在登记期间使用“推”刷过和“拉”刷过，以建立用于匹配的模板。替选地，例如如果收集的指纹教据没有已经存储在数据库25中，则控制器23可在没有匹配的情况下执行登记。 
当控制器23已经采集了阈值量的手指数据、即足以完成登记的手指数据时，控制器可从显示器22清除手指移动轨迹26。当然，当已经采集了阈值量的手指数据时，控制器23可改变或修改手指移动轨迹26或显示器22的内容。如本领域技术人员将想到的，可基于匹配或登记的期望水平来调整手指数据的阈值量。 
因为用户的手指40的运动可与标准导航装置的运动相比较，所以例如用户典型地理解“涂鸦”操作是用于单个手指的，这减少了由使用多个手指导致的登记错误或对相同手指的多次触摸的需求。换句话说，用户的手指40沿着行进路径的运动阻止了多个手指的使用。 
有利地，通过使用用于匹配或登记的“游戏”，可避免典型地伴随匹配或登 记处理的严格规则。例如，在典型的登记或匹配处理中，例如经由显示器22指导用户例如将他或她的手指放在手指传感器上，以给定的速度、给定的方向和/或次数刷手指。期望的运动和速度对于用户可能是不自然的，以及用户移除并放置其手指的多次刷过通常花费时间并且使用户很迷惑。不良或不正确的刷过被拒绝并且通知用户，这可能使用户感到挫败。 
如本领域技术人员将想到的，训练用户刷她的手指以使得刷过是“良好的”通常花费时间并且可能目对困难。在本实施例中，通过“涂鸦”模式，用户有利地减少了这些严格规则，因此通过更加直观的处理提高了整体用户体验。 
与需要3到10次刷过、各次刷过之间具有停顿的现有登记处理相比，例如可将登记时间减少到小于3秒。换句话说，例如，可采集用于登记的手指数据，并且以用户的手指40的单个触摸来执行登记。另外，由于与现有登记技术相比，采集了更多的手指数据或图像，因此可改善存储在数据库25中的手指数据(即模板)，并且特别地，可改善误判率(FAR)/拒识率(FRR)结果。也可提高数据采集的速率(例如数据对总时间)。另外，增加了对于部分刷过或向一侧行进太远的刷过的容差。也增加了针对“推”和“拉”刷过两者的匹配准确度(与现有方法共同的问题)。 
现在参考图2，在另一个实施例中，控制器23’被配置为在显示器22’上产生用于经由手指移动轨迹26’连接的手指轨迹目标点27’。换句话说，控制器23’可与显示器22’协作并且进入“连接点”模式。可在显示器22’上排列手指轨迹目标点27’，使得当实时产生与连接点的手指移动行进路径对应的手指移动轨迹26’时，可显示整体完整的图像，例如动物或形状。与以上参考图1所述的实施例类似，当用户的手指连接手指轨迹目标点时，从用户的手指40’的多个部分采集手指数据。如上所述，可执行匹配和登记。 
现在参考图3，在另一个实施例中，控制器23”被配置为在显示器22”上显示涂层图像，并且手指移动轨迹26”对应于涂层图像的虚拟刮开部分。更具体地，控制器23”可与显示器22”协作并且进入“刮开模式”模式。例如，涂层图像28”可类似于典型地可在彩票刮开的票上发现的银样涂层。因此，用户将其手指40”在手指传感器30”和涂层图像28”上“擦(rub)”。 
擦动作类似于导航装置(例如触控板、轨迹球、触摸屏等)上的标准导航的动作。例如，基于用户的手指40”在涂层图像28”上的擦动作，向用户实时显 现涂层图像，就好像该涂层图像被“刮开”以显露下面的图像29”。用户的手指40”在手指传感器30”上的擦动作也减小了用户过快地“刮”的可能性，这很可能是因为刮开动作涉及用户的手指40”的方向改变。与以上参考图1描述的实施例类似，当用户的手指刮时从用户的手指40”的多个部分采集手指数据，并且可执行匹配和登记。 
如本领域技术人员将想到的，可包括其它基于手指的游戏。例如，如本领域技术人员将想到的，可从采集的手指数据的两个或更多个图像或帧得出方向向量信息或对方向向量信息进行处理，并且可使用方向向量信息通过显示器22指导用户。另外，手指传感器30随后可与控制器23协作以执行导航能，例如在显示器22上移动光标。另外，尽管手指移动轨迹26是实时产生的，但是本领域技术人员将想到的是，实时可以是接近实时，以便给予用户实时的印象。 
现在参考图4中的流程图50，描述了在电子装置20中采集并匹配手指数据的方法，该电子装置20包括手指传感器30和耦接到手指传感器30的显示器22。在方框52开始，该方法包括当用户的手指40沿着手指行进路径在手指传感器30的感测区域上移动时，从用户的手指的多个部分采集手指数据(方框54)。在方框56，当用户的手指40在感测区域上移动时，在显示器22上实时产生与手指移动行进路径对应的手指移动轨迹26。 
在方框58，关于是否已经采集了阈值量的手指数据做出决定。如果没有采集到阈值量的手指数据，则采集额外的手指数据，并且在显示器上继续显示手指移动轨迹26(方框60)。如果已经采集了阈值量的手指教据，则在方框62做出采集的手指数据与存储在数据库25中的手指数据是否匹配的决定。如果采集的手指数据与存储的手指数据匹配，则在方框64从显示器22清除手指移动轨迹26。该方法在方框66结束。 
现在参考图5中的流程图70，描述了在电子装置20中采集并登记手指数据的方法。在方框72开始，该方法包括当用户的手指40沿着手指行进路径在手指传感器30的感测区域上移动时从用户的手指的多个部分采集手指数据(方框74)。在方框76，当用户的手指40在感测区域上移动时，在显示器22上实时产生与手指移动行进路径对应的手指移动轨迹26。 
在方框78，关于是否已经采集了阈值量的手指数据做出决定。如果没有采集到阈值量的手指数据，则采集额外的手指数据，并且在显示器上继续显示手 指移动轨迹26(方框80)。如果已经采集了阈值量的手指数据，则在方框82登记该手指数据。换句话说，例如，在数据库26中存储手指数据以在匹配中使用。在完成登记处理之后，在方框84从显示器22清除手指移动轨迹26。该方法在方框86结束。当然，如本领域技术人员将想到的，可以合并关于图4和图5描述的方法。 
本领域技术人员借助之前的描述和相关附图中所呈现的教导可以意识到本发明的许多修改和其它实施例。因此，应当理解，本发明并不限于公开的具体实施例，并且修改和实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。 

Claims (26)

1.一种电子装置，包括：
手指传感器；
显示器；以及
耦接到所述手指传感器和所述显示器的控制器，并且所述控制器被配置为：
当用户的手指沿着手指移动行进路径在所述手指传感器的感测区域上移动时，从用户的手指的多个部分采集手指数据，以及
在所述显示器上产生与手指移动行进路径对应的手指移动轨迹。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为实时产生手指移动轨迹。
3.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为在所述显示器上产生用于经由手指移动轨迹连接的多个手指轨迹目标点。
4.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为在所述显示器上产生涂层图像；并且其中，手指移动轨迹对应于涂层图像的虚拟刮开部分。
5.根据权利要求1所述的电子装置，还包括：用于存储手指数据的数据库；并且其中，所述控制器被配置为确定采集的手指数据与存储在所述数据库中的手指数据之间的匹配。
6.根据权利要求5所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为基于该匹配而从所述显示器清除手指移动轨迹。
7.根据权利要求5所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为基于不存在匹配而将采集的手指数据登记在所述数据库中。
8.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为基于阈值量的采集的手指数据从所述显示器清除手指移动轨迹。
9.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为基于阈值量的采集的手指数据在所述显示器上显示通知。
10.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为对采集的手指数据进行处理并且基于采集的手指数据产生手指图像。
11.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述手指传感器具有小于用户的手指的感测区域。
12.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为当用户的手指持续保持在手指感测区域上时产生与具有至少一个手指方向改变的手指移动行进路径对应的手指移动轨迹。
13.一种电子装置，包括：
手指传感器，具有小于用户的手指的手指感测区域；
显示器；以及
耦接到所述手指传感器和所述显示器的控制器，并且所述控制器被配置为：
当用户的手指沿着手指移动行进路径在所述手指传感器的感测区域上移动时，从用户的手指的多个部分采集手指数据，
在所述显示器上产生与手指移动行进路径对应的手指移动轨迹，以及
基于阈值量的采集的手指数据，从所述显示器清除手指移动轨迹。
14.根据权利要求13所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为实时产生手指移动轨迹。
15.根据权利要求13所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为在所述显示器上产生用于经由手指移动轨迹连接的多个手指轨迹目标点。
16.根据权利要求13所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为在所述显示器上产生涂层图像；并且其中，手指移动轨迹对应于涂层图像的虚拟刮开部分。
17.根据权利要求13所述的电子装置，还包括：用于存储手指数据的数据库；并且其中，所述控制器被配置为确定采集的手指数据与存储在所述数据库中的手指教据之间的匹配。
18.根据权利要求17所述的电子装置，其中，所述控制器被配置为基于不存在匹配而将采集的手指数据登记在所述数据库中。
19.一种用于在电子装置中采集手指数据的方法，所述电子装置包括手指传感器和耦接到手指传感器的显示器，所述方法包括：
当用户的手指沿着手指移动行进路径在手指传感器上移动时，从用户的手指的多个部分采集手指数据；以及
在显示器上产生与手指移动行进路径时应的手指移动轨迹。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，在显示器上实时产生手指移动轨迹。
21.根据权利要求19所述的方法，还包括：在所述显示器上产生用于经由手指移动轨迹连接的多个手指轨迹目标点。
22.根据权利要求19所述的方法，还包括：在所述显示器上产生涂层图像；并且其中，手指移动轨迹对应于涂层图像的虚拟刮开部分。
23.根据权利要求19所述的方法，还包括：确定采集的手指数据与存储在数据库中的手指数据之间的匹配。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括：基于该匹配而从显示器清除手指移动轨迹。
25.根据权利要求23所述的方法，还包括：基于不存在匹配而将采集的手指数据登记在数据库中。
26.根据权利要求19所述的方法，其中，当用户的手指持续保持在手指感测区域上时产生与具有至少一个手指方向改变的手指移动行进路径对应的手指移动轨迹。
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