CN105824480A - 指纹辨识方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种指纹辨识方法及其装置，该方法包括以下步骤：将一手指按压在一光电传感器模块上；分别发出一非可见光线穿透到手指内部后再反射到光电传感器模块以及发出一可见光线经由手指表面反射到光电传感器模块；光电传感器将可见光线及非可见光线的光强度信号转换成光电流信号；以一模拟/数字转换模块将光电流信号分别转换成一第一数字信号及一第二数字信号；以一处理器模块将第一数字信号输出成一灰阶指纹图像以及将第二数字信号输出成一彩色指纹图像进行辨识。

Description

指纹辨识方法及其装置

技术领域

本发明有关于一种辨识方法及装置，特别是一种有关于指纹辨识方法及其装置。

背景技术

所谓指纹辨识，顾名思义就是利用人体手指上独有指纹信息进行辨识。常见的指纹辨识装置可由两种元素组成。其一为指纹感测器(FingerprintSensor)，主要目的是采集一枚完整的指纹图像。另一个元素则为指纹辨识演算法(FingerprintAlgorithm)。当前端的指纹感测器采集指纹图像后，后续则是交由演算法进行指纹图像处理与指纹特征点抽取，生成指纹模板后将原始指纹图像丢弃，最后再进行指纹比对。

常见的指纹感测器有电容式(Capacity)与光学式(Optical)两种。目前电容式指纹感测器常见的有RF电容感测、压力感测、热感测等。其原理是将高密度的电容感测器或是压力感测器等微型化感测器整合于一芯片之中，待手指按压芯片表面时，内部微型电容感测器会根据指纹的波峰与波谷聚集而产生的不同电荷量(或是温差)，进而形成指纹图像。

电容式感测器的优点为薄型化与小型化，可被大量运用在手持装置上，不过其缺点为成本高及耐用性备受考验。且电容式感测器为了维持一定的按压面积须切割整片晶圆，所以每一芯片所产出的成本相当高。再者，由于电容式感测器本身就是裸露的半导体芯片，容易因为手指本身的汗水与酸碱影响，而对芯片表面产生侵蚀以及容易产生静电问题，使得电容式感测器的耐受度及使用寿命大幅降低。因此，便有在电容式感测器表面增贴一层蓝宝石基板以进行防护，但相对的也提高制作成本。

另外，光学式指纹感测器为最早的指纹采集设备，是利用光源、三菱镜、电荷耦合元件(CCD)组成一套指纹采集设备。利用手指按压三菱镜后，以指纹的波峰与波谷对于光线全反射的吸收与破坏，进而得到一枚指纹图像，再经由电荷耦合元件(CCD)将影像获取与输出。由于光学式指纹感测器的采集方式是非接触芯片本身，也就是指纹按压处是由压克力或是玻璃等光学元件所构成，故光学式最大的优势就是价格低廉且耐用。但光学式指纹感测器因为其体积较大及组装复杂，难以运用于手持装置内部。

另外，通常有不肖人士会以硅胶材质假造手指。硅胶材质制作的假手指几乎可以拟真有指纹及微血管，如此，以硅胶特性及带有指纹、微血管的假手指压在指纹辨识装置后，可使得假手指同样有按压后的手指变形量特性及指纹、微血管特性来骗过指纹辨识装置，而导致指纹辨识装置无法正确辨识是否是由真人的手指所按压，进而造成辨识上的漏洞。

是以，现有的电容式指纹感测器具有易环境静电影响及制作成本高的问题，而光学式指纹感测器则具有体积大无法应用于手持装置的问题，再加上硅胶伪造的假手指可以模拟真手指按压变形量及指纹、微血管特性，而导致容易通过指纹辨识装置的3D手指验证程序等问题。因此，要如何设计一种可避免环境静电影响、体积小、降低制作成本及辨识真实手指血管的指纹辨识器，就成为了需要解决的问题。

发明内容

鉴于硅胶伪造的假手指可以拟真手指按压变形量及指纹、微血管特性，而导致容易通过指纹辨识装置的3D手指验证程序等问题。是以，本发明的主要目的在于提供一种指纹辨识方法及其装置，以解决硅胶假手指容易通过指纹辨识装置验证的问题。

根据本发明所揭露真伪指纹的辨识方法，其包括以下的步骤：将一手指放置在一光电传感器模块上；以一第一发光元件朝向手指发出一非可见光线及以一第二发光元件朝向手指发出一可见光线；非可见光线穿透手指内部后再反射到光电传感器模块，令光电传感器模块接收到非可见光线的至少一非可见光强度信号，可见光线经由手指表面反射到光电传感器模块，令光电传感器模块接收到可见光线的至少一可见光强度信号；光电传感器模块依据非可见光强度信号转换成至少一非可见光电流信号，光电传感器模块依据可见光强度信号转换成至少一可见光电流信号，光电传感器将非可见光电流信号及可见光电流信号分别传送到一模拟/数字转换模块；模拟/数字转换模块依据非可见光电流信号换成至少一第一数字信号，模拟/数字转换模块依据可见光电流信号转换成至少一第二数字信号，模拟/数字转换模块将第一数字信号及第二数字信号分别传送到一处理器模块；处理器模块依据第一数字信号转换成一灰阶指纹图像，处理器模块依据第二数字信号转换成一彩色指纹图像，并对灰阶指纹图像及彩色指纹图像进行辨识。

本发明更提出一种指纹辨识装置，用以辨识一手指的指纹图像。该辨识装置包括一光电传感器模块、至少一第一发光元件、至少一第二发光元件、一模拟/数字转换模块及处理器模块。其中，光电传感器模块具有一光接收表面，用以供手指接触于其上。第一发光元件朝向手指发射一非可见光线，第二发光元件朝向手指发射一可见光线。模拟/数字转换模块电性连接于光电传感器模块，处理器模块电性连接于模拟/数字转换模块。

其中，非可见光线穿透手指内部后再反射到光电传感器模块，以使光电传感器模块接收到非可见光线的至少一非可见光强度信号，可见光线经由手指表面反射到光电传感器模块，以使光电传感器模块接收到可见光线的至少一可见光强度信号。光电传感器模块分别将非可见光强度信号转换成一非可见光电流信号以及将可见光强度信号转换成一可见光电流信号。模拟/数字转换模块分别将非可见光电流信号转换成一第一数字信号以及将可见光电流信号转换成一第二数字信号。处理器模块分别将第一数字信号输出成一灰阶指纹图像以及将第二数字信号输出成一彩色指纹图像进行辨识。

根据本发明所揭露真伪指纹的另一辨识方法，其包括以下的步骤：将一手指放置在一光电传感器模块上；以一第二发光元件朝向手指发出一可见光线；可见光线经由手指表面反射到光电传感器模块，令光电传感器模块接收到可见光线的至少一可见光强度信号；光电传感器模块依据可见光强度信号转换成至少一可见光电流信号，光电传感器将可见光电流信号传送到一模拟/数字转换模块；模拟/数字转换模块依据可见光电流信号转换成至少一第二数字信号，模拟/数字转换模块将第二数字信号传送到一处理器模块；处理器模块依据第二数字信号转换成一彩色指纹图像及/或一灰阶指纹图像，并对彩色指纹图像及/或灰阶指纹图像进行辨识。

本发明的功效在于利用光电传感器模块来接收穿透手指内部的非可见光线及经由手指反射的可见光线，并同时辨识出手指的灰阶指纹图像及彩色指纹图像，以防堵指纹辨识时的缺失，藉以提高识别时的真实性。是以，藉由光电传感器模块轻、薄、短、小的特性，使得本发明的指纹辨识装置可应用在手持装置内部，可解决现有技术的光学式指纹辨识器体积过大而无法用在手持装置的问题。而且利用此种光电分离的感测方式，可解决现有技术的电容式指纹辨识器容易受到环境静电影响的问题，也不需要有现有技术的蓝宝石基板作保护的需求，可大幅降低制作成本。

再者，若硅胶伪造手指设计有假微血管时，可藉由色度坐标轴的交互转换，以第二色度坐标轴所预设的第二肤色阀值再次验证是否为真实的微血管。以避免不肖人士依据第一色度坐标轴的肤色变化特性来制作出伪造指纹，以防堵指纹辨识上的漏洞，进而提高辨识真伪指纹的真实性。

附图说明

图1为本发明的指纹辨识装置的方块示意图；

图2为本发明的指纹辨识装置的架构示意图；

图3为本发明的指纹辨识装置的光电传感器模块示意图；

图4为本发明的指纹辨识装置方法的流程示意图；

图5为本发明辨识彩色指纹图像的流程示意图；

图6为本发明获取彩色指纹图像的示意图；

图7为本发明真实指纹的第一色度坐标轴示意图；

图8为本发明伪造指纹的第一色度坐标轴示意图；

图9为本发明真实指纹的第二色度坐标轴示意图；

图10为本发明伪造指纹的第二色度坐标轴示意图；以及

图11为本发明指纹辨识方法的另一流程示意图。

【符号说明】

1辨识装置

10功能电路板

11光电传感器模块

111光电感测元件

1111可见光感测芯片

1112非可见光感测芯片

112光接收表面

113侧面

114散射介质

12第一发光元件

13第二发光元件

14模拟/数字转换模块

15处理器模块

151分析程序

152转换程序

153验证程序

2手指

21皮纹波谷

22皮纹波峰

3彩色指纹图像

31子影像

IL非可见光线

VL可见光线

IS1非可见光强度信号

IS2可见光强度信号

PS1非可见光电流信号

PS2可见光电流信号

DS1第一数字信号

DS2第二数字信号

具体实施方式

请参考图1至图3所示，其为本发明指纹辨识装置的方块示意图、架构示意图及光电传感器模块示意图。指纹辨识装置1包括一功能电路板10、一光电传感器模块11(PhotoelectronSensor)、至少一第一发光元件12、至少一第二发光元件13、一模拟/数字转换模块14(A/DConverter)及一处理器模块15。其中，功能电路板10提供光电传感器模块11、第一发光元件12及第二发光元件13电性配置于其上。第一发光元件12及第二发光元件13包括但不局限于发光二极管。

再者，光电传感器模块11分别电性连接于模拟/数字转换模块14及处理器模块15。在本实施例中，可将模拟/数字转换模块14及处理器模块15电性配置在功能电路板10上，但不以此为限。亦可以将模拟/数字转换模块14及处理器模块15搭载在可携式电子装置上(未绘示)，并以外接的电性连接方式，将光电传感器模块11分别电性连接在可携式电子装置内的模拟/数字转换模块14及处理器模块15进行辨识处理。

在本发明中，光电传感器模块11由多个呈阵列的光电感测元件111所排列构成，这些光电感测元件111包括有可见光感测芯片1111及非可见光感测芯片1112，这些可见光感测芯片1111及非可见光感测芯片1112相邻排列在一起，并且由这些光电感测元件111同时构成一光接收表面112，用以供一手指2接触于光接收表面112。再者，更进一步包括有一散射介质114，主要将一散射介质114覆盖在光电传感器模块11的光接收表面112，但不以此为限。最佳的实施方式是将散射介质114同时包覆住光电传感器模块11的光接收表面112以及四周侧面113，进而以此散射介质114的表面形成可供手指2按压的界面。在本发明中，当第一发光元件12及第二发光元件13所发出的光线进入到散射介质114时，可藉由散射介质114将光线均匀化，以使散射介质114构成一均匀的面光源，进而让手指2整面具有最完整的受光效果。

在本发明中，可将第一发光元件12及第二发光元件13分别相邻配置在光电传感器模块11的周边，并且可依需求将第一发光元件12及第二发光元件13封装在一起，或是将第一发光元件12及第二发光元件13分开封装，仅需将第一发光元件12及第二发光元件13配置在光电传感器模块11的周边即可。另外，第一发光元件12可发出一非可见光线IL(InvisibleLight)，非可见光线IL的波长范围介于780nm至3000nm的红外线辐射，而第二发光元件13则发出一可见光线VL(VisibleLight)，可见光线VL的波长范围介于400nm至700nm的光线辐射。

是以，当手指2接触在光电传感器模块11的光接收表面112上的散射介质114时，功能电路板10可驱动第一发光元件12及第二发光元件13分别发出非可见光线IL及可见光线VL并经由散射介质114照射到手指2。需注意的是，第二发光元件13所发出的可见光线VL可为多重波长的光线，多重波长的光线可以提供光电传感器模块11更多的影像信息，藉以获取到多色的指纹图像。当光电传感器模块11分别取得可见光线及非可见光线的指纹图像后，光电传感器模块11会将这些指纹图像传送至处理器模块15。

请参阅图4所示，为本发明指纹辨识方法的流程示意图，包括以下步骤：

步骤210：将手指2放置在光电传感器模块11的光接收表面112上；

步骤220：第一发光元件12朝向手指2发出一非可见光线IL及第二发光元件13朝向手指2发出一可见光线VL；

步骤230：非可见光线IL穿透手指2内部后再反射到光电传感器模块11，令光电传感器模块11接收到非可见光线IL的至少一非可见光强度信号IS1(IntensitySignal)，可见光线VL经由手指2表面反射到光电传感器模块11，令光电传感器模块11接收到可见光线VL的至少一可见光强度信号IS2；

步骤240：光电传感器模块11依据非可见光强度信号IS1转换成至少一非可见光电流信号PS1(PhotocurrentSignal)，光电传感器模块11依据可见光强度信号IS2转换成至少一可见光电流信号PS2，光电传感器将非可见光电流信号PS1及可见光电流信号PS2分别传送到模拟/数字转换模块14；

步骤250：模拟/数字转换模块14依据非可见光电流信号PS1转换成至少一第一数字信号DS1(DigitalSignal)，模拟/数字转换模块14依据可见光电流信号PS2转换成至少一第二数字信号DS2；以及

步骤260：处理器模块15依据第一数字信号DS1转换成一灰阶指纹图像，处理器模块15依据第二数字信号DS2转换成一彩色指纹图像，并对灰阶指纹图像及彩色指纹图像进行辨识。

在步骤210中，先将手指2按压在光电传感器模块11的光接收表面112，但不以此为限。亦可将手指2按压在光接收表面112上的散射介质114表面。接着，功能电路板10会驱动第一发光元件12向手指2发射非可见光线IL，以及驱动第二发光元件13向手指2发射可见光线VL。

在步骤220中，第一发光元件12及第二发光元件13的发光顺序至少提供有下列模式：第一模式，第一发光元件12及第二发光元件13分别同步的发出非可见光线IL及可见光线VL。第二模式，第一发光元件12发出非可见光线IL后，并取得灰阶指纹图像后，第二发光元件13才会发出可见光线VL。第三模式，第一发光元件12及第二发光元件13可依时间顺序来交叉非可见光线IL及发射可见光线VL，亦即第一发光元件12对手指2发出非可见光线IL后关闭，再换第二发光元件13对手指2发出可见光线VL，并重复的轮流对手指2发出非可见光线IL及可见光线VL。

在步骤230中，手指2表面具有皮纹波谷21与皮纹波峰22，由于皮纹波谷21接触在光接收表面112，所以非可见光线IL穿透手指2内部后，再经由皮纹波谷21直接进入到光接收表面112，以得到一光强度高的非可见光强度信号IS1。因皮纹波峰22与光接收表面112之间具有一间隙，使得部分的非可见光线IL由手指内部穿出皮纹波峰22时形成散射及折射后再进入到光接收表面112，进而得到一光强度低的非可见光强度信号IS1，进而得到皮纹波谷21与皮纹波峰22之间的光强度对比。

同样的，第二发光元件13以多波长光源作一说明，由于皮纹波谷21接触到光接收表面112，可见光线VL可经由皮纹波谷21直接反射到光电传感器模块11，以得到一光强度高的可见光强度信号IS2。同样的，皮纹波峰22与光接收表面112之间具有间隙，可见光线VL进入到皮纹波峰22时形成散射及折射后再反射到光电传感器模块11，进而得到一光强度低的可见光强度信号IS2。

在步骤240中，光电传感器模块11会同步接收：进入手指2内部后再穿透出皮纹波谷21及皮纹波峰22的非可见光强度信号IS1，并依据非可见光强度信号IS1而转换成非可见光电流信号PS1。同样的，光电传感器模块11亦同步接收来自指纹2的皮纹波谷21及皮纹波峰22所反射可见光强度信号IS2，并依据可见光强度信号IS2而转换成可见光电流信号PS2，光电传感器模块11将非可见光电流信号PS1及可见光电流信号PS2分别传送到模拟/数字转换模块14进行处理。

需注意的是，本发明的光电传感器模块11通常使用光伏特、光传导或光发射等光电转换方式来进行工作。举例来说，光伏特转换方式通常存在于两种不同材料的接面，当可见光线VL或非可见光线IL照射到接面时，接面两端会产生一和照度有关的输出电压，例如以半导体材料硅、锗、或锑化铟利用其p-n接面来进行工作。光传导转换方式通常是以半导体材料所制成，其电阻会随着照度的增加而减少，其导电性的产生乃因为材料吸收入射光子所带的能量以产生电荷载子。光发射转换方式，当入射光能量够高时，使电子脱离轨道而射出。上述光电传感器模块11的光电转换方式仅为一实施例说明，并不以此为限，其光电传感器模块11可依使用需求而选择对应的光电转换方式。

在步骤250中，模拟/数字转换模块14依据非可见光电流信号PS1的强弱而转换成至少一第一数字信号DS1，模拟/数字转换模块14依据可见光电流信号PS2的强弱转换成至少一第二数字信号DS2。另外，模拟/数字转换模块14可依实际需求，进一步对第一数字信号DS1或第二数字信号DS2进行信号滤波或信号放大等处理，并传送到处理器模块15。

在步骤260中，处理器模块15包括一分析程序151、一转换程序152及一验证程序153。其中，分析程序151针对第一数字信号DS1进行处理，可得到一对应手指2的皮纹波谷21(亮区)及皮纹波峰22(暗区)的灰阶指纹图像。验证程序153依据灰阶指纹图像(非可见光线)来验证使用者的身份。

另外，处理器模块15的分析程序151用以一第一色彩模型(ColorModel)分析彩色指纹图像(可见光线)，例如红蓝绿色彩模型(RGBColorModel)，但不以此为限。转换程序152用以将第一色彩模型的一第一色度坐标轴(ChromaticCoordinates)转换成一第二色彩模型的一第二色度坐标轴。验证程序153用以验证第二色度坐标轴是否符合一第二肤色阀值(SkinColorThreshold)。

请参阅图5所示，为本发明的辨识彩色指纹图像的流程示意图，包括以下步骤：

步骤310：获取手指2的彩色指纹图像3；

步骤320：执行分析程序151，以第一色彩模型分析彩色指纹图像3，以得到相应彩色指纹图像3的第一色度坐标轴；

步骤330：执行转换程序152，以第二色彩模型将第一色度坐标轴转换成第二色度坐标轴；

步骤340：执行验证程序153，比对第二色度坐标轴是否符合预设的第二肤色阀值；

步骤350：若第二色度坐标轴符合第二肤色阀值，则判定手指为真实指纹；以及

步骤360：若第二色度坐标轴不符合第二肤色阀值，则判定手指为伪造指纹。

在步骤310中，在本实施例中，发光元件以多波长光源作一说明，但不以此为限。可见光线VL经由手指2的皮纹波谷21及皮纹波峰22反射后，使得光电传感器模块11可以接收相应的彩色指纹图像3，并传送到处理器模块15。请参阅图6所示，为本发明获取指纹图像的示意图。其中，处理器模块15可将一张完整的彩色指纹图像3切割成多数个子影像31。接着，再将这些子影像31分别依序传送到步骤320中的分析程序151进行分析处理。

在步骤320中，分析程序151将彩色指纹图像3的各个子影像31逐一进行色彩模型分析。请参阅图7所示，为本发明真实指纹的第一色度坐标轴示意图。将彩色指纹图像3其中一张的子影像31通过分析程序151进行运算处理，以第一色彩模型分析彩色指纹图像3后得到第一色度坐标轴。在本实施例中，第一色彩模型可以是一红蓝绿色彩模型(RGBColorModel)，但不以此为限。

第一色度坐标轴的X轴坐标轴代表640x480解析度，Y轴坐标轴代表像素(pixel)。曲线R代表红色波长，曲线G代表绿色波长，曲线B代表蓝色波长。上述X轴坐标轴不限制在640x480解析度，其亦可为320x240解析度，X轴坐标轴可依实际需求而选择对应解析度的裁切大小。由于手指按压在光电传感器模块11的过程中会产生肤色变化，亦即手指一部分的血液会留在手指按压区域处，其余的血液则会从按压区域往四周流动到按压区域之外，使得手指在按压时会形成明显的肤色变化。是以，由图7中可看出，由于手指部分血液留在按压区域处的因素，在Y轴坐标轴的数值上，红色波长曲线R会明显高于绿色波长曲线G及蓝色波长曲线B。

基于上述原理，若以伪造指纹按压在光电传感器模块11上，则第一色度坐标轴的红色波长曲线R会没有明显的变化。请参阅图8所示，为本发明伪造指纹的第一色度坐标轴示意图。由图中可明显的看出，因为伪造指纹没有血液流动的特性，也没有肤色的变化，所以红色波长曲线R几乎与绿色波长曲线G、蓝色波长曲线B重叠在一起，进而可判断为伪造指纹。

更进一步的，在步骤320之后更包括以下步骤：验证程序153比对第一色度坐标轴是否符合预设的第一肤色阀值，以此判断真伪指纹。详言之，本实施例满足以下述公式，但不以此为限：

①R–min(B,G)>Z；以及

②10<Z<100。

其中，R代表红色波长数值，G代表绿色波长数值，B代表蓝色波长数值，Z代表第一肤色阀值。当满足10<Z<100时，则可进入步骤330。若无法满足10<Z<100时，则判定伪造指纹。需注意的是，上述公式仅为一实施例说明，并不局限本发明的专利保护范围，其亦可依实际需求而设定适合的公式来验证第一色度坐标轴是否符合第一肤色阀值，并将所设定的公式来储存在验证程序153中。

然而，仍有一种情况是，以硅胶材质制成的伪造指纹，特意的伪造出假微血管，使得红色波长曲线R高于绿色波长曲线G及蓝色波长曲线B。是以，可通过步骤330再一次的进行验证。

在步骤330中，转换程序152依据第二色彩模型将第一色度坐标轴转换成第二色度坐标轴。举例来说，藉由转换程序152可将红蓝绿色彩模型(RGBColorModel)转换成印刷色彩模型(CMYKColorModel)，并且将红蓝绿色彩模型的第一色度坐标轴转换成印刷色彩模型的第二色度坐标轴，转换公式如下所述：

t_RGB＝{R，G，B}

RGB色度坐标轴先转换成三分色

t_CMY＝{C′，M′，Y′}＝{1-R，1-G，1-B}

若min{C′，M′，Y′}＝1，则t_CMYK＝{0，0，0，1}

否则，再转换成四分色

K＝min{C′，M′，Y′}

$t_{CMYK}=\left\{\frac{C^{\&prime;}-K}{1-K},\frac{M^{\&prime;}-K}{1-K},\frac{Y^{\&prime;}-K}{1-K},K\right\}$

是以，通过转换程序152将RGB色度坐标轴转换成CMYK色度坐标轴。需注意的是，上述第一色度坐标轴转换成第二色度坐标轴，并不局限于RGB色度坐标轴转换成CMYK色度坐标轴。其亦可需求，将RGB色度坐标轴转换成YUV色度坐标轴，或将RGB色度坐标轴转换成CIEXYZ色度坐标轴，或将RGB色度坐标轴转换成HSV色度坐标轴等交互坐标轴轴转换，以得到不同色度坐标的肤色变化情形。然而，第一色彩模型并不局限为红蓝绿色彩模型，其第一色彩模型亦可为一YUV色彩模型、一YCbCr色彩模型、一RAWBayer色彩模型、一CCIR色彩模型、一ITU色彩模型或一RAWRGB色彩模型，第一色彩模型可依实际需求而选择对应的色彩模型。是以，将第一色度坐标轴转换成第二色度坐标轴后，便可进入步骤340进行验证。

在步骤340到步骤360中，验证程序153比对第二色度坐标轴是否符合预设的第二肤色阀值，以此判断真伪指纹。在本实施例中，使用统计学的分析方法，分析真实指纹在各种色度坐标轴(如CMYK色度坐标轴、YUV色度坐标轴、CIEXYZ色度坐标轴或HSV色度坐标轴等)的肤色变化分布，以此设定各第二色度坐标轴所对应的第二肤色阀值。

请参阅图9及图10所示。其中，图9为本发明真实指纹的第二色度坐标轴示意图。图10为本发明伪造指纹的第二色度坐标轴示意图。在本实施例中，验证程序153比对第二色度坐标轴是否符合预设的第二肤色阀值，以此判断真伪指纹。举例来说，本实施例满足以下述公式，但不以此为限：

①Y<Z'；

②10<Z'<100。

其中，Y代表黄色的色阶值，Z'代表第二肤色阀值。当满足10<Z'<100时，则验证程序153判定为真实指纹，若无法满足10<Z'<100时，则判定伪造指纹。需注意的是，上述公式仅为一实施例说明，并不局限本发明的专利保护范围，其亦可依实际需求而设定适合的公式来验证第二色度坐标轴是否符合第二肤色阀值，并将所设定的公式来储存在验证程序153中。

如此一来，若伪造手指依据第一色彩模型(红蓝绿色彩模型)来设计假微血管，虽然可伪造出红色波长曲线R明显高于绿色波长曲线G和蓝色波长曲线B的情境，但仍可藉由验证程序153以第二色度坐标轴的预设第二肤色阀值，验证出是否为真实指纹。若转换后的第二色度坐标轴符合第二肤色阀值，则判断手指为真实指纹。若第二色度坐标轴不符合第二肤色阀值，则判定手指为伪造指纹。

请参阅图11所示，为本发明指纹辨识方法的另一流程示意图，其具体实施方式与前述实施例的指纹辨识方法大致相同，以下仅就相异之处加以说明，其余相同处不在赘述，包括以下步骤：

步骤410：将手指2放置在光电传感器模块11的光接收表面112上；

步骤420：第二发光元件13朝向手指2发出一可见光线VL；

步骤430：可见光线VL经由手指2表面反射到光电传感器模块11，令光电传感器模块11接收到可见光线VL的至少一可见光强度信号IS2；

步骤440：光电传感器模块11依据可见光强度信号IS2转换成至少一可见光电流信号PS2，光电传感器将可见光电流信号PS2传送到模拟/数字转换模块14；

步骤450：模拟/数字转换模块14依据可见光电流信号PS2转换成至少一第二数字信号DS2；以及

步骤460：处理器模块15依据第二数字信号DS2转换成一彩色指纹图像及/或一灰阶指纹图像，并对彩色指纹图像及/或灰阶指纹图像进行辨识。

在步骤460中，处理器模块15针对彩色指纹图像进行辨识的流程如图5至图10的内容所述。另外，处理器模块15的转换程序152可进一步将彩色指纹图像转换成灰阶指纹图像，再以验证程序153针对转换后的灰阶指纹图像进行辨识，以判定是否为真实手指。

是以，本发明所提出的指纹辨识方法及其装置，利用光电传感器模块来接收穿透手指内部后再反射的非可见光线，并经由从手指的皮纹波谷及皮纹波峰射出的非可见光强度信号的差异性，使光电传感器模块可转换成不同强弱的非可见光强度信号，再以模拟/数字转换模块将不同强弱的非可见光强度信号转换成对应的第一数字信号，以此输出至处理器模块进行处理而得到明暗对比条纹的灰阶指纹图像。

并且，通过第一色度坐标轴转换成第二色度坐标轴的方式，藉由第二色度坐标轴所预设的第二肤色阀值，来再次验证是否为彩色指纹图像是否为伪造指纹。以避免不肖人士依据第一色度坐标轴的肤色变化特性来制作出伪造指纹，以防堵指纹辨识的漏洞，进而提高辨识真伪指纹的真实性。

是以，藉由光电传感器模块轻、薄、短、小的特性，使得本发明的真伪指纹的辨识装置可搭载在手持装置内部，可解决现有技术的光学式指纹辨识器体积过大而无法用在手持装置的问题。而且辨识灰阶指纹图像的同时也可以辨识彩色指纹图像，验证是否为伪造手指，进而提高识别时的手指真实性。如此一来，非法的使用者无法通过伪造手指的方式达到欺骗指纹辨识装置，进而防堵指纹辨识上的漏洞。

Claims (16)

1.一种指纹辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

将一手指放置在一光电传感器模块上；

以一第一发光元件朝向该手指发出一非可见光线及以一第二发光元件朝向该手指发出一可见光线；

该非可见光线穿透该手指内部后再反射到该光电传感器模块，令该光电传感器模块接收到该非可见光线的至少一非可见光强度信号，该可见光线经由该手指表面反射到该光电传感器模块，令该光电传感器模块接收到该可见光线的至少一可见光强度信号；

该光电传感器模块依据该非可见光强度信号转换成至少一非可见光电流信号，该光电传感器模块依据该可见光强度信号转换成至少一可见光电流信号，该光电传感器将该非可见光电流信号及该可见光电流信号分别传送到一模拟/数字转换模块；

该模拟/数字转换模块依据该非可见光电流信号换成至少一第一数字信号，该模拟/数字转换模块依据该可见光电流信号转换成至少一第二数字信号，该模拟/数字转换模块将该第一数字信号及该第二数字信号分别传送到一处理器模块；以及

该处理器模块依据该第一数字信号转换成一灰阶指纹图像，该处理器模块依据该第二数字信号转换成一彩色指纹图像，并对该灰阶指纹图像及该彩色指纹图像进行辨识。

2.如权利要求1所述的指纹辨识方法，其特征在于，该处理器模块包括一分析程序、一转换程序及一验证程序，并对该彩色指纹图像进行辨识的步骤更包括：

执行该分析程序，以一第一色彩模型分析该彩色指纹图像，以得到相应该彩色指纹图像的一第一色度坐标轴；

执行该转换程序，以一第二色彩模型将该第一色度坐标轴转换成一第二色度坐标轴；

执行该验证程序，比对该第二色度坐标轴是否符合预设的一第二肤色阀值；

若该第二色度坐标轴符合该第二肤色阀值，则判定该手指为一真实指纹；以及

若该第二色度坐标轴不符合该第二肤色阀值，则判定该手指为一伪造指纹。

3.如权利要求2所述的指纹辨识方法，其特征在于，将该指纹图像切割成多数个子影像，该些子影像分别依序传送到该分析程序进行分析处理。

4.如权利要求2所述的指纹辨识方法，其特征在于，以该第一色彩模型分析该彩色指纹图像的步骤更包括：

设定该第一色彩模型为一RGB色彩模型；

依据该红蓝绿色彩模型得到相应的该第一色度坐标轴，依据该第一色度坐标轴得到一红色波长曲线、一绿色波长曲线及一蓝色波长曲线；

判断该红色波长曲线是否与该绿色波长曲线及该蓝色波长曲线相互重叠；以及

若该红色波长曲线不重叠该绿色波长曲线及该蓝色波长曲线，则执行该转换程序。

5.如权利要求2所述的指纹辨识方法，其特征在于，得到相应该指纹图像的该第一色度坐标轴的步骤更包括：执行该验证程序，比对该第一色度坐标轴是否符合预设的一第一肤色阀值。

6.一种指纹辨识装置，用以辨识一手指的指纹图像，其特征在于，该辨识装置包括：

一光电传感器模块，具有一光接收表面，用以供该手指接触于其上；

至少一第一发光元件，朝向该手指发射一非可见光线；

至少一第二发光元件，朝向该手指发射一可见光线；

一模拟/数字转换模块，电性连接该光电传感器模块；以及

一处理器模块，电性连接该模拟/数字转换模块；

其中，该非可见光线穿透该手指内部后再反射到该光电传感器模块，令该光电传感器模块接收到该非可见光线的至少一非可见光强度信号，该可见光线经由该手指表面反射到该光电传感器模块，令该光电传感器模块接收到该可见光线的至少一可见光强度信号，该光电传感器模块分别将该非可见光强度信号转换成一非可见光电流信号以及将该可见光强度信号转换成一可见光电流信号，该模拟/数字转换模块分别将该非可见光电流信号转换成一第一数字信号以及将该可见光电流信号转换成一第二数字信号，该处理器模块分别将该第一数字信号输出成一灰阶指纹图像以及将该第二数字信号输出成一彩色指纹图像进行辨识。

7.如权利要求6所述的指纹辨识装置，其特征在于，该光电传感器模块由多个呈阵列的光电感测元件所排列构成，该些光电感测元件包有多个可见光感测芯片及多个非可见光感测芯片，这些可见光感测芯片及非可见光感测芯片相邻排列在一起，并且构成该光接收表面。

8.如权利要求7所述的指纹辨识装置，其特征在于，更包括一散射介质，该散射介质覆盖在该光传感器模块的该光接收表面，该散射介质供该手指接触于其上。

9.如权利要求6所述的指纹辨识装置，其特征在于，该处理器模块更包括：

一分析程序，以一第一色彩模型分析该彩色指纹图像，以得到一第一色度坐标轴；

一转换程序，以一第二色彩模型将该第一色度坐标轴转换成一第二色度坐标轴；以及

一验证程序，用以比对该第二色度坐标轴是否符合预设的一第二肤色阀值。

10.如权利要求9所述的指纹辨识装置，其特征在于，该处理器模块可将该指纹图像切割成多数个子影像，并将该些子影像依序传送到该分析程序进行分析处理。

11.一种指纹辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

将一手指放置在一光电传感器模块上；

以一第一发光元件朝向该手指发出一可见光线；

该可见光线经由该手指表面反射到该光电传感器模块，令该光电传感器模块接收到该可见光线的至少一可见光强度信号；

该光电传感器模块依据该可见光强度信号转换成至少一可见光电流信号，该光电传感器将该可见光电流信号传送到一模拟/数字转换模块；

该模拟/数字转换模块依据可见光电流信号转换成至少一数字信号，该模拟/数字转换模块将该数字信号传送到一处理器模块；以及

该处理器模块依据该数字信号转换成一彩色指纹图像及/或一灰阶指纹图像，并对该彩色指纹图像及/或该灰阶指纹图像进行辨识。

12.如权利要求11所述的指纹辨识方法，其特征在于，该处理器模块包括一分析程序、一转换程序及一验证程序，并对该彩色指纹图像进行辨识的步骤更包括：

执行该分析程序，以一第一色彩模型分析该彩色指纹图像，以得到相应该彩色指纹图像的一第一色度坐标轴；

执行该转换程序，以一第二色彩模型将该第一色度坐标轴转换成一第二色度坐标轴；

执行该验证程序，比对该第二色度坐标轴是否符合预设的一第二肤色阀值；

若该第二色度坐标轴符合该第二肤色阀值，则判定该手指为一真实指纹；以及

若该第二色度坐标轴不符合该第二肤色阀值，则判定该手指为一伪造指纹。

13.如权利要求12所述的指纹辨识方法，其特征在于，将该指纹图像切割成多数个子影像，该些子影像分别依序传送到该分析程序进行分析处理。

14.如权利要求12所述的指纹辨识方法，其特征在于，以该第一色彩模型分析该彩色指纹图像的步骤更包括：

设定该第一色彩模型为一RGB色彩模型；

依据该红蓝绿色彩模型得到相应的该第一色度坐标轴，依据该第一色度坐标轴得到一红色波长曲线、一绿色波长曲线及一蓝色波长曲线；

判断该红色波长曲线是否与该绿色波长曲线及该蓝色波长曲线相互重叠；以及

若该红色波长曲线不重叠该绿色波长曲线及该蓝色波长曲线，则执行该转换程序。

15.如权利要求12所述的指纹辨识方法，其特征在于，得到相应该指纹图像的该第一色度坐标轴的步骤更包括：执行该验证程序，比对该第一色度坐标轴是否符合预设的一第一肤色阀值。

16.如权利要求12所述的指纹辨识方法，其特征在于，该转换程序更进一步将该彩色指纹图像转换成该灰阶指纹图像，并以该验证程序判定该灰阶指纹图像是否为一真实指纹。