CN105279504A - 指纹识别装置、指纹识别方法及其终端设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种指纹识别装置、指纹识别方法及其终端设备。该指纹识别装置包括：血氧数据采集模块，用于采集被检测组织的血氧饱和度数据；温度数据采集模块，用于采集被检测组织的温度数据；指纹识别模块，用于采集被检测组织的指纹数据；传输模块，与所述指纹识别模块耦接；处理模块，与所述血氧数据采集模块、温度数据采集模块及传输模块耦接，用于对所述血氧饱和度数据、温度数据进行分析并判断是否处于预设范围，在所述血氧饱和度数据及温度数据均处于预设范围时控制所述传输模块将所述被检测组织的指纹数据传输至指纹数据库进行指纹验证。本公开可以避免现有技术中使用假体进行身份识别的安全隐患。

Description

指纹识别装置、指纹识别方法及其终端设备

技术领域

本公开涉及生物特征识别技术领域，尤其涉及一种具备活体检测功能的指纹识别装置、指纹识别方法及其终端设备。

背景技术

生物特征识别技术是利用人的生理特征或行为特征，来进行个人身份的鉴定。目前，已被用于生物识别的生理特征有手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等，其中尤以指纹为最可靠的生理特征，因此指纹识别技术的应用最为广泛。

现有指纹识别技术中的常规指纹识别装置是采集操作者指纹信息，并将采集的操作者指纹信息与预先存储的用户指纹信息进行指纹图像比对识别，若比对识别判定为一致则验证通过。然而，现在市场上出现了专门仿制指纹膜的技术，例如通过复制电子设备用户的指纹图像信息，采用印刷纸张或者胶片制作指纹膜，也有采用硅胶或者橡皮等制作指纹膜。由于复制的指纹膜与待检测组织的指纹图案相同，使用该复制的指纹也同样能通过常规指纹识别装置的验证，这对指纹识别应用的安全性带来了极大的隐患。

有鉴于此，迫切需要提供一种新的指纹识别技术，以便克服现有常规指纹识别装置无法判别假指纹的缺陷，提高指纹识别的精确度，保护电子设备用户的隐私和财产安全。

发明内容

本公开的目的在于提供具备活体检测功能的指纹识别装置、指纹识别方法及其终端设备，从而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。

本公开的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的第一方面，提供一种指纹识别装置，包括：

血氧数据采集模块，用于采集被检测组织的血氧饱和度数据；

温度数据采集模块，用于采集被检测组织的温度数据；

指纹识别模块，用于采集被检测组织的指纹数据；

传输模块，与所述指纹识别模块耦接；

处理模块，与所述血氧数据采集模块、温度数据采集模块及传输模块耦接，用于对所述血氧饱和度数据、温度数据进行分析并判断是否处于预设范围，在所述血氧饱和度数据及温度数据均处于预设范围时控制所述传输模块将所述被检测组织的指纹数据传输至指纹数据库进行指纹验证。

本公开的一种示例性实施例中，所述血氧数据采集模块包括透射型血氧饱和度传感器。

本公开的一种示例性实施例中，所述血氧数据采集模块包括：

光信号发射单元，用于向被检测组织发射第一及第二光信号；

光感测接收单元，用于接收透射过所述被检测组织后的第一及第二光信号，并根据所述第一及第二光信号被吸收值的比值获取被检测组织的血氧饱和度数据。

本公开的一种示例性实施例中，所述光信号发射器包括：

第一光信号发射器，用于发射波长位于血液中带氧血红素特异吸收波长区间的第一光信号；

第二光信号发射器，用于发射波长位于血液中去氧血红素特异吸收波长区间的第二光信号。

本公开的一种示例性实施例中，所述被检测组织的血氧饱和度数据对应的所述预设范围为75％～97％。

本公开的一种示例性实施例中，所述温度数据采集模块包括红外温度传感器。

本公开的一种示例性实施例中，所述温度数据采集模块包括：

红外感测单元，用于感测被检测组织自然发出的红外光信号，并据此获取所述被检测组织的温度数据。

本公开的一种示例性实施例中，所述处理模块还包括：

温度数据分析单元，用于分析所述被检测组织的温度数据以获取温度梯度等温线；

等温线比对单元，与所述温度数据分析单元耦接，用于比较所述温度梯度等温线是否与预存的温度梯度等温线匹配。

本公开的一种示例性实施例中，所述被检测组织的温度数据对应的所述预设范围为34℃～37℃。

本公开的一种示例性实施例中，所述指纹识别模块包括：

电容式指纹识别芯片，用于采集被检测组织的指纹数据；

传输模块，与所述电容式指纹识别芯片耦接，用于在确定所述待检测组织为活体后将所述被检测组织的指纹数据传输至指纹数据库进行匹配。

本公开的一种示例性实施例中，所述传输模块包括蓝牙传输单元。

本公开的一种示例性实施例中，所述处理模块包括MCU(MicroControllerUnit)控制单元；所述MCU控制单元通过SPI(SerialPeripheralInterface，串行外设接口)总线及/或I2C(Inter-IntegratedCircuit)总线与所述血氧数据采集模块、温度数据采集模块以及指纹识别模块耦接。

根据本公开的第二方面，提供一种指纹识别方法，包括：

采集被检测组织的血氧饱和度数据；

采集被检测组织的温度数据；

采集被检测组织的指纹数据；

在所述血氧饱和度数据及温度数据均处于预设范围时将所述被检测组织的指纹数据传输至指纹数据库进行指纹验证。

本公开的一种示例性实施例中，采集被检测组织的血氧饱和度数据包括：

向被检测组织发射第一及第二光信号；

接收透射过所述被检测组织后的第一及第二光信号，并根据所述第一及第二光信号被吸收值的比值获取被检测组织的血氧饱和度数据。

本公开的一种示例性实施例中，向被检测组织发射第一及第二光信号包括：发射波长位于血液中带氧血红素特异吸收波长区间的第一光信号；以及，发射波长位于血液中去氧血红素特异吸收波长区间的第二光信号。

本公开的一种示例性实施例中，所述被检测组织的血氧饱和度数据对应的所述预设范围为75％～97％。

本公开的一种示例性实施例中，采集被检测组织的温度数据包括：

感测被检测组织自然发出的红外光信号，并据此获取所述被检测组织的温度数据。

本公开的一种示例性实施例中，所述指纹识别方法还包括：

分析所述被检测组织的温度数据以获取温度梯度等温线；

比较所述温度梯度等温线是否与预存的温度梯度等温线匹配。

本公开的一种示例性实施例中，所述被检测组织的温度数据对应的所述预设范围为34℃～37℃。

根据本公开的第三方面，提供一种终端设备，包括上述任意一种指纹识别装置。

本公开示例实施方式的指纹识别装置中，通过采集被检测组织的血氧饱和度数据以及温度数据，从而可以据此准确的判断被检测组织是否为活体组织，并在判断被检测组织为活体组织后进行指纹认证，因此可以避免现有技术中使用假体进行身份识别的安全隐患，提高指纹识别的精确度，保护电子设备用户的隐私和财产安全。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开示例性实施例中一种指纹检测装置的结构示意图。

图2是本公开示例性实施例中又一种指纹检测装置的结构示意图。

图3是本公开示例性实施例中一种血氧数据采集模块的结构示意图。

图4是本公开示例性实施例中一种温度数据采集模块的结构示意图。

图5是本示例性实施例中一种指纹检测方法的流程示意图。

附图标记说明

10血氧数据采集模块

101光信号发射单元

1011第一光信号发射器

1012第二光信号发射器

102光感测接收单元

20温度数据采集模块

201红外感测单元

30指纹识别模块

301指纹识别芯片

40传输模块

50处理模块

60指纹数据库

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的组件、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构以避免模糊本公开的各方面。

本示例实施方式中首先提供了一种指纹识别装置。参考图1以及图2中所示，本示例实施方式中的指纹识别装置主要包括血氧数据采集模块10、温度数据采集模块20、指纹识别模块30、传输模块40以及处理模块50。除此之外，还可以包括供电模块、通信模块以及连接线等其他组件。所述血氧数据采集模块10主要用于采集被检测组织的血氧饱和度数据。所述温度数据采集模块20主要用于采集被检测组织的温度数据。所述指纹识别模块30主要用于采集被检测组织的指纹数据。所述传输模块40与所述指纹识别模块30耦接，主要用于进行数据传输。所述处理模块50与所述血氧数据采集模块10、温度数据采集模块20以及传输模块40耦接，主要用于接收所述血氧饱和度数据以及温度数据，并对所述血氧饱和度数据、温度数据进行分析并判断是否处于预设范围，在所述血氧饱和度数据以及温度数据均处于预设范围时判断所述被检测组织为活体组织，并控制所述传输模块40将所述被检测组织的指纹数据传输至指纹数据库60进行指纹识别验证。

本示例实施方式的指纹识别装置中，通过采集被检测组织的血氧饱和度数据以及采集被检测组织的温度数据，从而可以据此准确的判断被检测组织是否为活体组织，并在判断被检测组织为活体组织后才进行指纹认证，因此可以避免现有技术中使用假体进行身份识别的安全隐患，提高指纹识别的精确度，保护电子设备用户的隐私和财产安全。

本示例实施方式中所述血氧数据采集模块10可以为透射型血氧饱和度传感器，但本领域技术人员容易理解的是，所述血氧数据采集模块10也可以为反射型血氧饱和度传感器等其他类型的血氧饱和度传感器。参考图2以及图3中所示，本示例实施方式中所述血氧数据采集模块10可以包括光信号发射单元101以及光感测接收单元102。由于活体组织血液中带氧血红素与去氧血红素的特异吸收波长区间不完全相同，因此，本示例实施方式中，所述光信号发射器可以包括第一光信号发射器1011以及第二光信号发射器1012。其中，第一光信号发射器1011用于发射波长位于血液中带氧血红素特异吸收波长区间(例如660nm左右)的第一光信号；第二光信号发射器1012用于发射波长位于血液中去氧血红素特异吸收波长区间(例如940nm左右)的第二光信号。所述第一光信号发射器1011以及第二光信号发射器1012例如可以为第一LED光源以及第二LED光源。第一光信号以及第二光信号透射过所述被检测组织过程中，部分光信号会被带氧血红素以及去氧血红素吸收。所述光感测接收单元102接收透射过所述被检测组织后的第一光信号以及第二光信号，并根据所述第一光信号以及第二光信号被吸收值的比值获取被检测组织的血氧饱和度数据。

以人体组织为例，人体组织的血氧饱和度可以由以下公式表示：氧饱和度(％)＝实际1克血红蛋白结合的氧(毫升)/1.36(毫升)×100，即1克血红蛋白最多能与1.36毫升的氧结合，血氧饱和度达到100％。具体的，人体组织正常动脉血氧饱和度约为95％～97％，混合静脉血氧饱和度约为75％。人体组织正常的血氧饱和度为90％左右。因此，本示例实施方式中，所述被检测组织的血氧饱和度数据对应的所述预设范围可以为75％～97％。当然，在本公开的其他示例性实施例中，所述被检测组织的血氧饱和度数据对应的所述预设范围也可以由用户或者厂商根据需求自行设定。基于此，处理模块50则可以根据被检测组织的血氧饱和度数据是否处于对应的所述预设范围而判断被检测组织是否为活体组织。

本示例实施方式中所述温度数据采集模块20可以为红外温度传感器，但本领域技术人员容易理解的是，所述温度数据采集模块20也可以采用由热敏元件组成其他温度感测模块。继续参考图2中所示，本示例实施方式中所述红外温度传感器可以包括红外感测单元201。所述红外感测单元201主要用于感测被检测组织自然发出的红外光信号，以此获得手指的热图像，并经过处理手指热图像获取所述被检测组织的温度数据。

人体手指表皮温度要比人体正常体温低2～3℃，手指体温范围为34～37℃。因此，本示例实施方式中所述被检测组织的温度数据对应的所述预设范围可以为34℃～37℃。当然，在本公开的其他示例性实施例中，所述被检测组织的温度数据对应的所述预设范围也可以由用户或者厂商根据需求自行设定。基于此，处理模块50则可以根据被检测组织的温度数据是否处于对应的所述预设范围而判断被检测组织是否为活体组织。

进一步的，本示例实施方式中所述处理模块50还可以包括温度数据分析单元以及等温线比对单元。所述温度数据分析单元主要用于分析所述被检测组织的温度数据以获取温度梯度等温线，所述等温线比对单元与所述温度数据分析单元耦接，主要用于比较所述温度梯度等温线是否与预存的温度梯度等温线匹配。由于温度梯度等温线和活体组织毛细血管分布和血流情况相关联，因此可以根据温度梯度等温线判断被检测组织是否为活体组织。而且，由于活体组织的温度梯度等温线是很难被复制的，这样就可以大大的增加指纹识别的可靠性。

本示例实施方式中，所述指纹识别模块30可以包括指纹识别芯片301。所述指纹识别芯片301主要用于采集被检测组织的指纹数据，本示例实施方式中，指纹识别芯片301可以为电容式指纹识别芯片；本领域技术人员容易理解的是，所述指纹识别芯片301也可能为光学式指纹识别芯片等其他类型的指纹识别芯片，并不以本示例实施方式为限。本示例实施方式中所述电容式指纹识别芯片可以在一颗集成多个半导体器件的“平板”上，“平板”上形成阵列式像素电极，人体手指贴在“平板”上与像素电极构成电容的另一面，由于手指表面凹凸不平，凹点处与凸点处接触“平板”上像素电极的实际距离大小不一样，形成的电容数值也不一样，根据手指指纹的“脊”和“谷”与像素电极形成的电容值大小不同，来判断什么位置是“脊”，什么位置是“谷”，实现对手指指纹数据的采集。所述传输模块40与所述指纹识别芯片301耦接，用于在确定所述待检测组织为活体后将所述被检测组织的指纹数据传输至指纹数据库60进行匹配。所述传输模块40可以为有线传输模块也可以为无线传输模块。以无线传输模块为例，其可以包括低功耗蓝牙传输单元或者ZigBee传输单元等。

本公开的一种示例性实施例中，所述处理模块50包括MCU控制单元。MCU控制单元又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、模数转换、通用异步收发传输器、可编程逻辑控制器、直接内存存取等周边接口，甚至显示驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同的组合控制。本示例实施方式中，所述MCU控制单元可以通过SPI总线以及I2C总线中的一种或多种与所述血氧数据采集模块10、温度数据采集模块20以及指纹识别模块30耦接。在本公开的其他示例性实施例中，所述处理模块50也可以是所述指纹识别装置所在终端设备中的处理器等，并不以本示例实施方式为限。

参考图5中所示，本示例实施方式中还提供了一种指纹识别方法，其可以包括以下步骤：

S1.被检测组织放置于指纹识别技术装置的检测区域，指纹识别技术装置采集被检测组织的血氧饱和度数据，并发送至处理模块；

S2.指纹识别技术装置采集被检测组织的温度数据，并发送至处理模块。

S3.指纹识别技术装置采集被检测组织的指纹数据，并发送至处理模块。

其中，步骤S1至步骤S3可以同时执行，也可以分别进行，对此不做特殊限定。

S4.处理模块接收所述血氧饱和度数据及温度数据，判断所述血氧饱和度数据及温度数据是否均处于预设范围。

其中，所述血氧饱和度数据及温度数据均处于预设范围时，认定所述被检测组织为活体组织；所述血氧饱和度数据及温度数据中任一项不处于预设范围时，不能认定所述被检测组织为活体组织。

S5.在所述血氧饱和度数据及温度数据均处于预设范围时，传输模块将所述被检测组织的指纹数据传输至指纹数据库进行指纹验证。

其中，指纹识别模块可以在采集被检测组织的血氧饱和度数据以及采集被检测组织的温度数据的同时获取被检测组织的指纹数据，也可以在判断为待检测组织为活体后才获取被检测组织的指纹数据。在确定所述待检测组织为活体后，指纹识别模块将被检测组织指纹数据与指纹数据库中指纹数据进行比对，如果比对成功，则验证通过。

关于上述指纹识别方法的更多具体细节以及详细描述已经在对应的指纹识别装置中进行了阐述，因此此处不再赘述。

进一步的，本示例实施方式中还提供了一种包含上述指纹识别装置的终端设备。该终端设备例如为智能手机、平板电脑等，通常被配置为包括：显示屏、触摸屏、盖板玻璃、存储、片上系统(systemonchip)、CPU、GPU、内存、Wi-Fi连接、蓝牙连接、USB连接、电池、外接电源、计算机可读媒体及软件等，但本公开不以此为限。

本公开提供的指纹识别装置被集成于该终端设备中，例如被集成在该终端设备的屏幕或者外壳中，并位于终端设备的屏幕或者外壳的顶表面上；还可以与终端设备的控制按钮或者开关元件组合使用，也可以直接嵌入到终端设备的盖板玻璃或壳体内单独使用。总之，能根据终端设备的情况，进行适应性的调整，以方便用户的使用。当指纹识别装置与终端设备的控制按钮或者开关元件组合使用时，在指纹识别装置的下方还需要设置有压敏元件，以感应用户在操作该控制按钮或者开关元件时的按压操作。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反地，在不脱离本公开的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (20)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括：

血氧数据采集模块，用于采集被检测组织的血氧饱和度数据；

温度数据采集模块，用于采集被检测组织的温度数据；

指纹识别模块，用于采集被检测组织的指纹数据；

传输模块，与所述指纹识别模块耦接；

处理模块，与所述血氧数据采集模块、温度数据采集模块及传输模块耦接，用于对所述血氧饱和度数据、温度数据进行分析并判断是否处于预设范围，在所述血氧饱和度数据及温度数据均处于预设范围时控制所述传输模块将所述被检测组织的指纹数据传输至指纹数据库进行指纹验证。

2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述血氧数据采集模块包括透射型血氧饱和度传感器。

3.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述血氧数据采集模块包括：

光信号发射单元，用于向被检测组织发射第一及第二光信号；

光感测接收单元，用于接收透射过所述被检测组织后的第一及第二光信号，并根据所述第一及第二光信号被吸收值的比值获取被检测组织的血氧饱和度数据。

4.根据权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光信号发射器包括：

第一光信号发射器，用于发射波长位于血液中带氧血红素特异吸收波长区间的第一光信号；

第二光信号发射器，用于发射波长位于血液中去氧血红素特异吸收波长区间的第二光信号。

5.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述被检测组织的血氧饱和度数据对应的所述预设范围为75％～97％。

6.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述温度数据采集模块包括红外温度传感器。

7.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述温度数据采集模块包括：

红外感测单元，用于感测被检测组织自然发出的红外光信号，并据此获取所述被检测组织的温度数据。

8.根据权利要求7所述的指纹识别装置，其特征在于，所述处理模块还包括：

温度数据分析单元，用于分析所述被检测组织的温度数据以获取温度梯度等温线；

等温线比对单元，与所述温度数据分析单元耦接，用于比较所述温度梯度等温线是否与预存的温度梯度等温线匹配。

9.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述被检测组织的温度数据对应的所述预设范围为34℃～37℃。

10.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别模块包括电容式指纹识别芯片。

11.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述传输模块包括蓝牙传输单元。

12.根据权利要求1-11任意一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述处理模块包括MCU控制单元；所述MCU控制单元通过SPI总线及/或I2C总线与所述血氧数据采集模块、温度数据采集模块以及传输模块耦接。

13.一种指纹识别方法，其特征在于，包括：

采集被检测组织的血氧饱和度数据；

采集被检测组织的温度数据；

采集被检测组织的指纹数据；

在所述血氧饱和度数据及温度数据均处于预设范围时将所述被检测组织的指纹数据传输至指纹数据库进行指纹验证。

14.根据权利要求13所述的指纹识别方法，其特征在于，采集被检测组织的血氧饱和度数据包括：

向被检测组织发射第一及第二光信号；

接收透射过所述被检测组织后的第一及第二光信号，并根据所述第一及第二光信号被吸收值的比值获取被检测组织的血氧饱和度数据。

15.根据权利要求14所述的指纹识别方法，其特征在于，向被检测组织发射第一及第二光信号包括：

发射波长位于血液中带氧血红素特异吸收波长区间的第一光信号；以及，发射波长位于血液中去氧血红素特异吸收波长区间的第二光信号。

16.根据权利要求13所述的指纹识别方法，其特征在于，所述被检测组织的血氧饱和度数据对应的所述预设范围为75％～97％。

17.根据权利要求13所述的指纹识别方法，其特征在于，采集被检测组织的温度数据包括：

感测被检测组织自然发出的红外光信号，并据此获取所述被检测组织的温度数据。

18.根据权利要求17所述的指纹识别方法，其特征在于，所述指纹识别方法还包括：

分析所述被检测组织的温度数据以获取温度梯度等温线；

比较所述温度梯度等温线是否与预存的温度梯度等温线匹配。

19.根据权利要求13所述的指纹识别方法，其特征在于，所述被检测组织的温度数据对应的所述预设范围为34℃～37℃。

20.一种终端设备，其特征在于，包括根据权利要求1-12任意一项所述的指纹识别装置。