CN106462686B - 用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本文中提供了用于电容传感器系统的生物计量安全性方法和装置，其中，所述方法可以包括：经由所述电容传感器系统捕获身体部分的原始电容帧的集合，其中，每个原始电容帧包括从所述身体部分测量的多个电容水平的分布；基于原始电容帧的所述集合创建电容简档；将所述电容简档中的第一值与从经登记的身体部分生成的生物计量模板中的第二值进行比较，其中，所述第一值和所述第二值位于关于所述电容简档的相似位置处；以及，基于所述第一值与所述第二值之间的差别生成认证信号。

Description

用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方法和装置

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年6月17日在美国专利商标局递交的临时专利申请No.62/013,496和于2014年7月10日在美国专利商标局递交的非临时专利申请No.14/328,575的优先权和利益，以引用方式将该临时专利申请和非临时专利申请的全部内容并入本文。

技术领域

概括地说，本公开内容的方面涉及触摸传感器系统，并且更具体地说，涉及用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方法和装置。

背景技术

基于生物计量的安全性为用户提供便利，因为不存在任何将被记住的东西和将丢失的东西。因此，用户可以基于属于该用户的一个或多个生物计量被认证或者识别。例如，一种生物计量认证方案利用诸如是手纹或者指纹的用户的身体结构的物理特性以用于对用户进行认证。作为另一个示例，一种生物计量认证方案利用脸部识别和语音识别系统以用于对用户进行认证。在后一个示例中提供的方案是方便的，因为它们不取决于用户物理地触摸安全性系统以用于识别。然而，它们是极易受这些系统在其中操作的环境参数的影响的，环境参数包括不充足的照明或者过多的背景噪声。进一步地，对于诸如是前面提到的语音识别系统的基于音频的生物计量安全性系统来说，对部署的限制可以包括安静的环境，所述安静的环境被优化以用于清晰地捕获用户的语音，但具有讽刺意义地是不能忍受音频干扰的。这些环境包括诸如是被占用的电影院、会议室、教室和图书馆的环境。对于利用移动设备的生物计量安全性系统，这些前面提到的问题中的许多问题被加重，因为对于移动设备将在其中操作的环境通常存在非常小的可预测性或者对其的控制。

通常被用于移动设备上的生物计量安全性系统的生物计量感测方案的示例包括：物理感测方案和光学读取方案。在基于光学地读取的方案中，主要使用光反射和图像传感器将身体部分的图片捕获为光学图像数据。相反，在基于物理地感测的方案中，确定身体部分对诸如是电容传感器的传感器的影响。通常，将这些传感器组成阵列，阵列具有取决于传感器需要被多么密集地打包在阵列中的感测分辨率。例如，指纹认证通常被用作生物计量认证方法，但诸如在其中政府数据库可以被链接以识别指纹的情况下，用户可能由于它与犯罪的关联性和隐私顾虑而不接受该方案。另外，指纹认证方案通常涉及由于需要使用高分辨率的传感器以能够准确地读取指纹而增加的硬件实现成本。这些高分辨率传感器通常是与诸如是触摸屏的其它触摸感测设备分离的。在来自苹果公司的5s中使用的“触摸ID”指纹认证系统和在来自三星电子有限公司的S5中使用的“指纹扫描器”指纹认证系统是这些高分辨率传感器的示例。

与诸如是前面提到的指纹传感器的专业化传感器设备相反，触摸屏通常在当今的工业和消费市场中的多种多样的设备中被找到，所述设备包括诸如是蜂窝电话、全球定位系统(GPS)设备、机顶盒、静止和视频照相机、计算机屏幕、数字音频播放器、数字平板型计算机等的设备。由于它们的普遍存在和广泛的实现，可以利用触摸屏来创建生物计量认证系统，与那些使用专业化的高分辨率类型的传感器(诸如例如指纹传感器)的生物计量认证系统相比，所述生物计量认证系统可以是实现起来成本较不高和较不复杂的。在许多情况下，利用触摸屏的生物计量安全性系统将不需要额外的硬件。

例如，通常被称为行为生物计量系统的一种类型基于触摸屏的生物计量系统使用触摸屏行为来从常见触摸屏手势(例如，滚动、挤压和轻击)对用户进行验证。某些行为生物计量系统已将此进一步延伸到使用诸如是停留时间和触摸压力的参数来增强用户认证。然而，行为生物计量系统是基于时间的，这在于，固有地，它们可以仅在用户已在所需的时间段内使用系统之后提供对用户的认证。进一步地，行为生物计量系统通常不像利用物理生物计量特性来对用户系统进行验证的、通常被称为物理生物计量系统的另一种类型的基于触摸屏的生物计量系统那样准确。

将期望基于生物计量的安全性解决方案是低成本的、提供便利性、提供准确度并且在提供简单的用户交互时利用现有的硬件。

发明内容

下面给出了所公开的方案的一个或多个方面的简化的摘要，以提供对这样的方面的基本理解。本摘要不是本公开内容的全部所设想的特征的泛泛的概述，并且既不旨在标识本公开内容的全部方面的关键或者至关重要的要素，也不旨在划定本公开内容的任何方面或者全部方面的范围。它的唯一目的是以简化形式给出本公开内容的一个或多个方面的一些构思，作为稍后给出的详细描述的序言。

本文中公开了各种用于使用电容简档来提供基于生物计量的安全性的方面。根据所公开的方案的一个方面，可以提供包括以下各项的生物计量安全性装置：被配置为捕获身体部分的原始电容帧的集合的电容传感器系统，其中，每个原始电容帧包括从所述身体部分测量的多个电容水平的分布；用于基于原始电容帧的所述集合创建电容简档的单元；以及，处理系统。所述处理系统可以被配置为：将所述电容简档中的第一值与从经登记的身体部分生成的生物计量模板中的第二值进行比较，其中，所述第一值和所述第二值位于关于所述电容简档的相似位置处；以及，基于所述第一值与所述第二值之间的差别生成认证信号。

根据所公开的方案的另一个方面，提供了包括以下各项的生物计量安全性装置：被配置为捕获身体部分的原始电容帧的集合的电容传感器系统，其中，每个原始电容帧包括从所述身体部分测量的多个电容水平的分布；以及，耦合到所述电容传感器系统的用于接收原始电容帧的所述集合的处理器。所述处理器被配置为：基于原始电容帧的所述集合创建电容简档；将所述电容简档中的第一值与从经登记的身体部分生成的生物计量模板中的第二值进行比较，其中，所述第一值和所述第二值位于关于所述电容简档的相似位置处；以及，基于所述第一值与所述第二值之间的差别生成认证信号。

根据所公开的方案的又另一个方面，提供了可以包括以下步骤的用于电容传感器系统的生物计量安全性方法：经由所述电容传感器系统捕获身体部分的原始电容帧的集合，其中，每个原始电容帧包括从所述身体部分测量的多个电容水平的分布；基于原始电容帧的所述集合创建电容简档；将所述电容简档中的第一值与从经登记的身体部分生成的生物计量模板中的第二值进行比较，其中，所述第一值和所述第二值位于关于所述电容简档的相似位置处；以及，基于所述第一值与所述第二值之间的差别生成认证信号。

根据所公开的方案的又另一个方面，可以提供包括具有指令的非暂时性计算机可读介质的计算机程序产品，所述指令是可以被生物计量安全性系统执行以执行以下操作的：经由电容传感器系统捕获身体部分的原始电容帧的集合，其中，每个原始电容帧包括从所述身体部分测量的多个电容水平的分布；基于原始电容帧的所述集合创建电容简档；将所述电容简档中的第一值与从经登记的身体部分生成的生物计量模板中的第二值进行比较，其中，所述第一值和所述第二值位于关于所述电容简档的相似位置处；以及，基于所述第一值与所述第二值之间的差别生成认证信号。

通过回顾跟随在后面的详细描述，所公开的方案的这些方面和其它方面将变得被更充分地理解。

附图说明

将在跟随在后面的详细描述中和在附图中描述本公开内容的这些方面和其它示例方面。

图1是根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面被配置的生物计量安全性系统的基于手指生物计量的安全性过程的流程图。

图2是手指电容简档与关联的电容热度图图像之间的比较，所述比较用于形象化地示出在根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的其它各种方面被配置的生物计量安全性系统中手指的所捕获的电容帧中的电容值的分布。

图3是示出了根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面被配置的生物计量安全性系统中的用于创建生物计量模板的生物计量登记过程的流程图。

图4是示出了根据所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的各种方面被配置的生物计量安全性系统中的用于对未经验证的用户进行认证或者识别的生物计量验证过程的流程图。

图5是用户的手指的几个手指电容简档的曲线图，其中，每个手指简档是针对该相同的手指在不同的时间段处生成的，该曲线图示出了用户的生物计量参数的一致性。

图6是根据所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的各种方面被配置的生物计量认证系统的手电容简档描绘过程的流程图。

图7是手长度简档与关联的电容热度图图像之间的比较，所述比较用于形象化地示出在根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的其它各种方面被配置的生物计量安全性系统中手的所捕获的电容帧中的电容值的分布。

图8是手宽度简档与关联的电容热度图图像之间的比较，所述比较用于形象化地示出在根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的其它各种方面被配置的生物计量安全性系统中手的所捕获的电容帧中的电容值的分布。

图9是手指长度简档与关联的电容热度图图像之间的比较，所述比较用于形象化地示出在根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的其它各种方面被配置的生物计量安全性系统中手的每个手指的所捕获的电容帧中的电容值的分布。

图10是当对于两个用户使用无源式尖笔时电容热度图与关联的电容手掌简档之间的比较，所述比较用于描述根据所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的其它各种方面被配置的生物计量认证系统中的基于手掌简档的生物计量认证。

图11是用于描述根据所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的仍然其它各种方面被配置的生物计量认证系统中的基于耳朵简档的生物计量认证的电容热度图和关联的电容耳朵简档。

图12是包括如被覆盖在电容触摸传感器阵列上的所检测的传感器信号的曲线图的用于描述可以与根据所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的各种方面被配置的生物计量认证系统一起被使用的各种电容触摸传感器阵列的操作的图。

图13是根据所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的一个方面被配置的一个示例性电容传感器阵列的框图。

图14是可以用于实现根据所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的一个方面的图13的电容传感器阵列中的电容感测电路的一个示例性电容感测结构的横剖面图。

图15是示出了使用处理系统的可以用于实现根据所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的各种方面被配置的生物计量认证系统的装置的一个示例的框图。

根据常见的实践，可以为清楚起见而简化附图中的一些图。因此，附图可以不描绘给定的装置(例如，设备)或者方法的部件中的全部部件。最后，贯穿本说明书和附图，相似的附图标记可以用于表示相似的特征。

具体实施方式

下面结合附图阐述的详细描述旨在作为对各种配置的描述，而不旨在代表本文中描述的概念可以通过其被实践的仅有配置。详细描述包括出于提供对各种概念的透彻理解的目的的具体细节。然而，对于本领域的技术人员应当显而易见，可以在不具有这些具体细节的情况下实践这些概念。在某些情况下，以框图形式示出公知的结构和部件，以避免使这样的概念难以理解。

在对从被生物实体的一部分影响的电容感测系统接收的原始电容传感器数据进行分析的生物计量安全性系统中，提供了如本文中描述的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方法和装置的各种方面。如本文中使用的，“生物实体”可以指任何可以用于认证或者识别的生物实体、人类或者是其一部分(例如，人类的身体部分)。出于简化讨论的目的，术语“用户”可以被用于生物实体，并且术语“身体部分”可以用于指代正被用于如本文中进一步描述的认证或者识别的生物实体的部分。

在所公开的方案的一个方面中，“认证”操作模式可以在本文中用于指用于关于与用户相关联的生物计量模板来对用户进行认证的生物计量安全性系统的操作模式。应当指出，可以与术语“认证”可互换地使用术语“验证”和全部其变型。在所公开的方案的另一个方面中，“识别”操作模式可以在本文中用于指用于将用户与和该用户相关联的生物计量模板的集合中的单个生物计量模板相匹配的生物计量安全性系统的操作模式。换句话说，可以使用认证模式对具有已知的但未经确认的身份的、在本文中还被称为“未经验证的用户”的用户进行验证，而可以使用识别模式对具有未知的身份的、在本文中还被称为“未知用户”的用户进行识别。不考虑在上面描述的认证和识别操作模式之间提供的区别，应当理解，任何出于认证应用的目的的对任何所公开的方案的各种方面的引用或者描述可以类似地适用于出于识别应用的目的的对所公开的方案的应用。另外，所公开的方案的各种方面可以被用在其中认证和识别中的任一项或者全部两项可以实现对设备、数据或者软件等的访问的应用中；或者其它的在其中认证和识别中的任一项或者全部两项可以提供任何安全性或者效用方面的益处的应用中。

在所公开的方案的一个方面中，可以直接从电容传感器系统中的电容感测元件的布置获得身体部分的原始电容数据。每个作为“原始电容帧”被存储和提及的从电容感测元件的布置对原始电容数据的捕获包含信息，所述信息关于当身体部分被放置在电容传感器系统之上或者足够接近电容传感器系统以影响任何电容感测元件时通过电容感测元件的布置来感测的相对电容水平的分布。

在所公开的方案的一个方面中，可以通过定位电容传感器阵列中的哪些电容感测元件被身体部分影响以及还通过确定由那些电容传感器元件针对该相同的身体部分测量的相对电容水平的分布这两者来对原始电容帧进行分析。对每个原始电容帧的分析不限于确定对被分析的身体部分的这样的几何测量。例如，对每个原始电容帧的分析还可以提供由全部传感器元件在原始电容帧的创建期间测量的电容值的相对分布。因此，所公开的方案可以使用几何测量和原始电容帧中的电容值的相对分布这两者的组合。

例如，在身体部分是手的情况下，对每个原始电容帧的分析可以提供对手指(包括手的拇指部分)的长度和宽度、每个手指的指关节之间的间隔的粗略的几何测量以及其它的身体结构测量。该分析还可以利用被手影响的电容传感器系统的全部传感器元件的电容值的相对分布。能够跨原始电容帧地对电容值的相对分布的变化进行比较允许在不限于使用粗略的几何测量的情况下对用户进行认证。因此，可以不仅通过定位电容传感器阵列中的哪些电容感测元件被用户的身体部分影响，还通过确定每个电容感测元件被身体部分影响的程度在电容传感器阵列上的相对分布来对原始电容帧进行分析。对哪些电容感测元件被影响的分析将仅能够得出诸如是手指和脚趾的长度和宽度的简单测量。如本文中描述的，通过电容传感器的阵列对身体部分进行的电容测量以及由于诸如是皮肤属性和接触方式的生物计量因素而改变的其相对分布可以被使用，这是因为它们是在对象之内高度一致——但在对象之间高度唯一的。

根据所公开的方案的一个方面，可以针对用户的身体部分基于对针对身体部分所捕获的原始电容帧的集合的分析创建电容简档。原始电容帧的集合可以被捕获为原始电容帧的顺序的序列。可以如本文中进一步描述的那样对原始电容帧的顺序的序列进行处理和组合以创建电容简档。

根据所公开的方案的一个方面，可以在生物计量登记过程期间针对用户的身体部分创建生物计量模板，其中，生物计量模板可以稍后用于对用户进行认证。在所公开的方案的一个方面中，如本文中进一步讨论的，可以从一个或多个电容简档创建生物计量模板，可以从一个或多个原始电容帧生成所述一个或多个电容简档中的每个电容简档。一旦被创建，则生物计量模板可以稍后被用于对用户的认证。

电容传感器系统中的电容感测元件的布置可以被实现为包括多个电容感测元件的电容传感器阵列。每个电容感测元件可以用于检测传导物体的出现和/或缺席，尽管传导物体与电容感测元件之间的直接接触不必是必需的。如本文中使用的，术语“电容传感器元件”和“电容感测元件”两者都意在指代能够检测由于生物实体的身体部分被放置在传感器元件的表面之上或者附近而引起的电容的改变的传感器元件，其中，术语“测量”、“确定”、“值”和“水平”在与术语“电容的”或者“电容”中的任一项一起被使用时，指被电容传感器元件感测的电容水平，其中，电容水平可以被提供为模拟或者数字形式。进一步地，尽管任何包含在本文中的描述的一部分可以使用术语“触摸”、“接触”或者术语“触摸”或者“接触”的任何其它语法形式来指身体部分或者生物实体与电容传感器系统中的一个或多个电容感测元件之间的实际的、物理的接触，但除非另外指出，否者这样的使用应当理解为包括将生物实体的身体部分放置在紧密接近得足以影响电容感测元件中的任何电容感测元件中的电容水平的地方处。换句话说，除非描述具体指出关于电容感测元件的物理的接触或者触摸是必需的，否则不应当在其中读出任何这样的限制。

如本文中进一步描述的，电容感测元件通常由传导垫、环境地面和到控制器的连接构成。在多数应用中，传导垫是大型铜覆盖区，并且环境地面是灌浇的填料。原生的(寄生的)电容存在于这两个物体之间。然而，当诸如是人类手指的第三传导物体——被带到与传感器接近的地方处时，系统的电容量被增加了激励物的电容量。例如，当诸如是手的身体部分变得与电容传感器系统中的电容感测元件的布置接触或者紧密接近时，电容感测元件中的一个或多个电容感测元件中的电容量改变。一个或多个电路可以测量电容感测元件中的所述一个或多电容感测元件中的每个电容感测元件中的电容量的值，并且如本文中进一步描述的，将电容感测元件的这些所测量的值转换成数字值。

根据所公开的方案的各种方面，电容感测系统可以被实现为用于创建电容触摸屏的显示器设备的一部分，并且从电容触摸屏输出的原始数据可以用于生成原始电容帧，所述原始电容帧对由变得与电容触摸屏接触或者在电容触摸屏附近的生物实体的身体部分引起的变化的电容水平的分布进行报告。为了提供对所公开的方案的各种方面的更好理解，每个原始电容帧可以在包含在本文中的各种图中被表示为称为“电容热度图图像”或者简单地称为“电容热度图”的图像。每个电容热度图可以通过显示包含在如由电容感测系统的电容传感器阵列的电容感测元件测量的原始电容帧中包含的多个电容水平的分布来形象化地表示存储在对应的原始电容帧中的信息。在可以被包括在附图中的各种电容热度图中，对原始电容帧的每个电容测量可以由电容热度图中的单个像素来表示，并且因为使用灰度色标来显示电容热度图，所以为每个水平分配不同的灰度。同样，电容热度图还可以被显示为彩色图像。应当指出，在与包含在本文中的各种图相关联的描述中使用电容热度图不应当构成对所公开的方案的各种方面中的任何方面的适用性的限制，因为对任何电容热度图的使用都应当理解为是仅为了在理解包含在本文中的描述性材料时提供辅助的目的。

应当指出，生物实体的任何合适的部分可以被用作用于认证目的的身体部分。例如，除了手指之外，当用户正在使用尖笔时可以变得与触摸屏接触的用户的双手或者手的部分(例如，用户的手的手掌的一部分)也可以被用作身体部分。可以被使用的身体部分的另一个示例将是当用户使触摸屏去往耳朵时(例如，当用户处在电话呼叫中时)可以变得与触摸屏接触的用户的耳朵或者耳朵的部分。与上面针对手指和手描述的过程类似，可以针对这些身体部分生成电容简档，以创建生物计量模板，以便稍后在通过对针对所给出的身体部分(其可以包括在创建生物计量模板时所使用的身体的相同部分的全部或者一部分)所生成的一个或多个电容简档进行比较来执行认证时使用。

图1示出了利用用户的手指作为用于认证的身体部分的生物计量安全性系统中的、根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面配置的基于手指生物计量安全性过程100。将在本文中参考包括将电容传感器系统与电容传感器阵列集成的触摸屏的生物计量安全性系统描述包括呈现和数据捕获部分110、预处理部分120、分割部分130、特征提取部分140和匹配部分150的基于手指生物计量安全性过程100的每个部分的操作的各种方面，所述电容传感器阵列的一个示例在图13中被示出为包括电容传感器阵列1310的电容传感器系统1300，所述电容传感器阵列1310可以根据如本文中进一步阐述的所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面来配置。

在所公开的方案的一个方面中，包括呈现和数据捕获部分110、预处理部分120、分割部分130和特征提取部分140的、在图1中被称为和示出为“电容简档创建会话”102的基于手指生物计量安全性过程100的第一部分可以用于创建电容简档，其中，电容简档创建会话102的每个迭代可以用于创建单个电容简档。如本文中进一步描述的，每个电容简档可以是从一个或多个所捕获的原始电容帧的集合被生成的，并且可以被用于诸如是以下目的的目的：(1)如在本文中参考图3进一步描述的，针对诸如是用户的手指的身体部分建立生物计量模板；或者(2)如在本文中参考图4进一步描述的，使用生物计量模板执行认证。

对基于手指生物计量安全性过程100的电容简档创建会话102的迭代的描述在呈现和数据捕获部分110处开始，在该处，生物计量安全性系统在呈现操作112期间请求并且接收由用户对诸如是手指的身体部分进行的呈现。一旦身体部分被呈现，则可以在数据捕获操作114期间使用电容传感器系统1300中的电容传感器阵列1310捕获身体部分的一个或多个原始电容帧。在所公开的方案的一个方面中，用户可以被提示或者被预期在使得以特定帧速率操作的电容传感器阵列1310可以捕获原始电容帧的集合的持续时间内将他的手指放在触摸屏上。作为一个示例，用户可以在大约3-4秒内将他的手指留在触摸屏上，并且假设电容传感器阵列1310可以以120帧/秒运转，则大约360-480个帧可以被捕获。将可以在呈现和数据捕获部分110的数据捕获操作114期间在帧中被捕获的针对手指所测量的各种电容水平的分布的一个示例形象化地示出为电容热度图图像116。

在所公开的方案的针对呈现操作112的一个方面中，用户可以优选地平展地(其中手的全部手指触摸彼此)以放松的方式将他的手放在屏幕上。这种手放置的方法(通常被称为不受约束的呈现模态)消除了对于任何类型的引导张贴或者其它的用于确保符合通常被称为受约束的呈现模态的方法中的严格的身体部分定位要求的手段的需求。

尽管受约束的呈现模态可以提供诸如是手指长度测量简单的益处(其中，例如，将被分析的身体部分是手指，并且假设了手指的预定的锚点)，但除此之外还存在一些缺点。例如，继续其中将被分析的身体部分是手指的讨论，严格的身体部分定位要求对于某些人来说可能是难以满足的，并且，具有固定的本质几乎消除了添加其它手指的可扩展性。进一步地，即使可以施加手指的特定的位置，手指的位置仍然可以针对每个捕获改变。更重要的是，受约束的呈现模态在某些设备上可能非常难以达到，特别是在那些设备具有围绕触摸屏的厚边框的情况下，这可能导致部分的手指测量。

相反，在不受约束的呈现模态下，用户可以更自然地放置将被分析的身体部分，诸如是能够以使得手指的整个长度处在触摸屏之内的方式将手指放置在触摸屏的任何部分上——除此之外不必担心手的手掌部分是否也正在触摸触摸屏。这允许完整的手指测量，完整的手指测量一般可以得到更一致的测量结果。另外，使用不受约束的呈现模态提供了所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的各种方面向多个手指的可扩展性，如本文中描述的。

一旦在呈现和数据捕获部分110期间获取了原始电容帧的集合，则基于手指生物计量安全性过程100的预处理部分120从帧中移除任何噪声或者其它不可取的数据。在所公开的方案的针对预处理的一个方面中，可以执行归一化操作122以移除电容传感器系统1300中的电容传感器阵列1310的操作中固有的噪声。该噪声应当被移除，因为它作为电容传感器阵列1310的基线噪声水平影响全部所捕获的帧。归一化过程可以包括：在其中不存在任何被放置在电容传感器阵列1310上的物体的短时间段内对从电容传感器阵列1310捕获的原始电容帧中的数据求平均，以使得可以建立基线噪声水平。然后可以从全部随后的原始电容帧中减除该基线噪声水平。

在所公开的方案的针对预处理的另一个方面中，预处理部分120中的掩蔽操作124可以涉及：创建二进制掩模；以及，使用图像扩大来识别物体轮廓以创建经扩大的掩模，所述经扩大的掩模然后可以被应用于每个帧以滤除分析中可能不感兴趣的电容测量结果。例如，可以针对每个帧通过使用合适的门限以分隔被触摸/未被触摸的传感器来创建二进制掩模。图像扩大可以然后被用于通过在经扩大的掩模被应用于每个帧以滤除环境噪声之前获得将被掩蔽的对象轮廓来增强所捕获的身体部分的电容图像的边缘。尽管包含在本文中的对预处理部分120之后的各种操作的描述可以指对与来自原始电容帧的集合中的特定的帧的一个或多个电容数据点、测量结果、或者水平相关联的电容信息的处理，但应当指出，除非被具体地提及，否则该电容信息优选地包含仅预处理部分120已移除和过滤任何噪声之后剩余的电容数据点、测量结果、或者水平。因此，例如，即使帧的特定的区域可以有具有高得足以被包括在根据所公开的方案的各种方面以用于创建电容简档的对帧的分析中的水平的电容测量结果，这些电容测量结果是不相关的，因为它们与还未被触摸的电容感测元件相关联，但是是由噪声引起的。因此，如果该特定的区域不是经扩大的掩模内的电容测量结果的一部分，则这些电容测量仍然应当被排除，因为它们与对手指的分析不相关。

继续参考图1，包括指尖位置确定操作132、原始电容帧过滤操作134和手掌数字折痕(PDC)识别操作136的基于手指生物计量安全性过程100的分割部分130可以用于创建电容简档。在分割部分130期间，在电容简档中识别手掌数字折痕(PDC)，所述PDC是手指与手的手掌部分在其处相交的手的特征。对PDC的识别允许电容简档中的任何与手的手掌部分相关联的数据被忽略，仅留下电容简档中的与手指相关联的数据，以促进如稍后在本文中描述的用于特征提取的对电容简档的处理。为促进对分割部分130中的各种操作的描述和理解，将参考图2，图2包括将被绘制在电容简档图表210中的手指电容简档220与电容热度图图像250进行的比较200。

在所公开的方案的针对分割的一个方面中，指尖位置确定操作132可以使用掩模(例如，如上面描述的在预处理部分120中的掩蔽操作124期间被创建的经扩大的掩模)来定位手指的尖端的位置。由虚线222指示了可以通过指尖位置确定操作132在手指电容简档220上识别的指尖位置的一个示例。

根据所公开的方案的各种方面，原始电容帧过滤操作134可以用于，一旦指尖位置已被识别，则对原始电容帧的集合进行过滤和处理。在所公开的方案的一个方面中，可以通过跨原始电容帧的集合中的全部帧对触摸传感器数据求平均来对原始电容帧的集合应用时间过滤器，以生成单个的经时间过滤的电容帧(在本文中被称为经时间过滤的电容帧)。因此基于来自原始电容帧的集合中的原始电容帧中的对应的电容数据点的全部电容测量值的平均值，来创建经时间过滤的电容帧中的每个电容数据点。因此，继续上面的其中电容传感器系统1300以120帧/秒操作的示例，如果手指的呈现持续了正好3秒(使得360个原始电容帧被捕获)则可以从360个电容数据点、或者如果手指的呈现持续了正好4秒(使得480个原始电容帧被捕获)则可以从480个电容数据点确定每个电容数据点的平均值，其中，特定的原始电容帧中的每个电容数据点被电容传感器阵列1310中的相应的电容感测元件捕获。尽管在上面的示例中假设数据捕获的时间段与呈现的时间段正好一致，但应当指出，数据捕获的时段可以不与呈现的时段一致。进一步地，在所公开的方案的其它方面中，在其上对每个电容数据点求平均的原始电容帧的数量可以改变，并且，在所公开的方案的一种预期的实现方式内，下限和/或上限可以被置为将被处理和组合的原始电容帧的数量；而不考虑实际所捕获的原始电容帧的数量。

除了上面描述的时间过滤器之外，在所公开的方案的另一个方面中，可以通过沿经时间过滤的电容帧的每个行对全部触摸式传感器数据求和来将原始电容帧过滤操作134中的行过滤器应用于经时间过滤的电容帧，以创建手指电容简档220。如之前指出的，每个电容热度图图像是存储在各个帧中的各种电容测量水平的分布的可视化的表示。在图2中，电容热度图图像250是使用时间过滤器生成的经时间过滤的电容帧中的针对手指的各种电容测量结果水平的分布的可视化的表示。在所公开的方案的一个方面中，可以从对存储在经时间过滤的电容帧的每个行中的经归一化的传感器输出数据的求和中生成手指电容简档220，其中，将如由电容热度图图像250呈现的来自经时间过滤的电容帧的全部行的电容数据求和并且绘制为电容简档图表210中的手指电容简档220。应当指出，已旋转图2中的电容热度图图像250的朝向，以使得表示触摸屏显示器高度的轴是关于图2的底部被水平地放置的。因此，对经时间过滤的电容帧的每个“行”中的电容值的和的任何提及实际上是对垂直朝向上的电容值的和(如由图2中的电容热度图图像250示出的)的提及。

PDC识别操作136可以用于，一旦行过滤器操作已完成，则识别手指电容简档220中的PDC。在所公开的方案的一个方面中，对手指电容简档220的具有至少与人类食指的最长的之前已记录的测量结果(大约为8.5厘米(cm))一样长的预定的长度的部分进行分析。该预定的长度在图2中被称为和示出为PDC搜索范围252，并且，电容感测元件的几何形状(其是已知的)可以用于确定帧中的多少行的数据应当被分析。例如，如果电容感测元件之间的顶点是0.24cm，则可以分析在长度上与36个传感器相对应的经时间过滤的电容帧中的36行数据，其中：

36个传感器x 0.24cm/传感器＝8.64cm (1)

以满足8.5cm的最小所需长度。可以在PDC搜索范围252上运行谷点检测器以在手指电容简档220的基部中识别PDC，其中，预期手掌部分的边缘的位置在该基部处。再次参考手指电容简档220，由虚线224来示出手指的PDC。

一旦电容简档的手掌部分已被分割部分130识别，则基于手指生物计量的安全性过程100的特征提取部分140可以用于将诸如是手指电容简档220的电容简档转换成从指尖的位置开始到PDC的z分数。本文中使用的术语“z分数”指标准的分数，该标准的分数是观察或者数据在平均值之上的有符号数个标准差。在所公开的方案的一个方面中，将预定的长度用于电容简档比较，并且继续上面的长度为36行的示例，将全部指尖电容简档在指尖位置处对齐。然后，零值(即，z＝0)的填充被用于使从PDC的位置到原点的值归零。

根据所公开的方案的各种方面，z分数值是取决于诸如是以下各项的因素的：每个行中的被触摸的传感器的数量；诸如是例如长度、宽度、面积等的身体部分(例如，手指)几何形状；用户的呈现的压力；每个被触摸的传感器的电容水平；以及，跨皮肤的电导率的变化，其可以是或者不是由于皮肤湿度产生的。

在如本文中进一步描述的所公开的方案的一个方面中，在登记过程期间，可以从多个电容简档生成所创建的用以对用户进行认证的登记模板。例如，可以对其求平均以创建如本文中使用的登记模板的示例性数量的电容简档是三(3)个电容简档。然而，任意数量的电容简档可以被组合，通过电容简档创建会话102的操作创建所述任意数量的电容简档中的每个电容简档，所述电容简档创建会话102是如上面讨论的包括呈现和数据捕获部分110、预处理部分120、分割部分130和特征提取部分140的基于手指生物计量的安全性过程100的第一部分。因此，可以使用一个或多个被称为登记电容简档的电容简档来建立针对用户的手指的生物计量模板。

另外，在认证过程期间，还可以利用之前用于捕获用于在登记过程期间生成生物计量模板的登记电容简档的电容简档创建会话102来捕获一个或多个电容简档。在基于手指生物计量的安全性过程100的第二部分中的有效性验证会话104期间，可以利用如本文中进一步描述的根据所公开的方案的各种其它方面的匹配部分150来将认证电容简档与生物计量模板进行比较，以执行对用户的认证。换句话说，被用于创建用于建立生物计量模板的登记电容简档的集合的基于手指生物计量的安全性过程100的第一部分还可以用于创建被称为认证电容简档的电容简档。可以使用如本文中描述的基于手指生物计量的安全性过程100的匹配部分150中的匹配操作152将认证电容简档与生物计量模板进行比较。

根据所公开的方案的各种方面，在基于匹配操作152的认证操作期间，可以使用诸如是欧几里得距离、汉明距离等的标准的匹配算法将认证电容简档的每个点与生物计量模板中的相应点进行比较，以评估验证数据是否以给定的门限与生物计量模板相匹配。因此，如本文中使用的，术语“相匹配的”或者“相匹配”可以指具有不必与生物计量模板相同的电容测量结果分布的认证电容简档。如果认证电容简档与生物计量模板相匹配，则用户被认证，而如果不存在任何匹配，则认证被拒绝。

图3示出了生物计量安全性系统中的根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面被配置的用于创建针对用户的身体部分的生物计量模板的生物计量登记过程300。生物计量模板可以稍后用于根据如本文中描述的所公开的方案的各种其它方面执行对用户的认证。在本文中描述的示例中，将在稍后被用于执行认证的身体部分是用户的手指，并且将参考如图1中所示出的基于手指生物计量的安全性过程100。生物计量认证系统可以包括将电容传感器系统与电容传感器阵列集成在一起的触摸屏，电容传感器系统的一个示例在图13中被示出为包括电容传感器阵列1310的电容传感器系统1300，可以根据所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的各种方面对所述电容传感器阵列1310进行配置，如本文中进一步解释的。

生物计量登记过程300在302处开始，在此处，作出对于用户通过呈现身体部分创建生物计量模板的请求。在所公开的方案的一个方面中，由于示例中的用户将把手指登记为身体部分，所以呈现的操作可以遵循如在基于手指生物计量的安全性过程100的呈现和数据捕获部分110中描述的呈现方案。

在304处，捕获一个或多个登记电容简档。在所公开的方案的一个方面中，可以从如在基于手指生物计量的安全性过程100中描述的原始电容帧的相应集合来生成每个登记电容简档，其中，被用于生成电容登记简档的原始电容帧的相应集合包括对多个原始电容帧(例如，如在呈现和数据捕获部分110的数据捕获操作中讨论的，大约360到480个帧)的数据捕获。然后利用如由预处理部分120、分割部分130和特征提取部分140描述的操作来对原始电容帧的集合进行处理，以创建电容登记简档。操作然后在306处继续。

在306处，将通过304生成的电容登记简档添加到生物计量模板。在所公开的方案的一个方面中，如果多于一个电容登记简档将被添加到生物计量模板，则对全部电容简档求平均以创建稍后被用于在验证过程期间进行比较的生物计量模板。

在310处，确定生物计量模板是否是完整的。在所公开的方案的一个方面中，如果已处理了足够数量的登记电容简档，则可以认为生物计量模板是完整的。

在所公开的方案的一个方面中，生物计量登记过程300可以是在实现上与验证过程类似的，例外在于，在生物计量登记过程300期间，用户呈现他们的手指(或者手)多次，以创建用于形成生物计量模板的对电容简档求平均的操作所需的登记电容简档的集合。

在所公开的方案的另一个方面中，一旦已提取了与提取身体部分(例如，手指)或者身体部分的全部部分(例如，手的全部手指以及与其相关的各种几何形状)的相关简档相关的全部相关信息，则可以认为生物计量模板是完整的。

在所公开的方案的一个方面中，可以重复在电容简档创建会话102中所描述的操作以创建多个登记电容简档，所述操作包括被包含在呈现和数据捕获部分110、预处理部分120、分割部分130和特征提取部分140中的操作。作为一个示例，在创建生物计量模板时可以使用三个登记电容简档，其中，对所述登记电容简档求平均以创建生物计量模板，但在其它示例中可以使用更大或者更小数量的登记电容简档。返回图3，如果需要捕获更多登记电容简档，则操作返回到304。否则，在312处存储生物计量模板。换句话说，一旦确定了生物计量模板是完整的，则操作将以312继续。否则，操作将返回到304，在304处，可以捕获原始电容帧的另一个集合以创建另一个登记电容简档。

在312处，可以存储新创建的生物计量模板。在所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的一个方面中，可以将新创建的生物计量模板存储在生物计量系统的存储设备中。在所公开的方案的另一个方面中，可以将新创建的生物计量模板存储在触摸屏电容传感器阵列在其中被实现的相同的集成电路中，这通过降低第三方可能具有对生物计量模板的未经授权的访问的可能性来提高安全性。一旦存储了新创建的生物计量模板，则操作以320继续。

在320处，确定登记过程300是否已完成。例如，如果用户希望登记诸如是另一个手指或者另一个手的另一个身体部分，则可以重复登记过程300。作为另一个示例，通过登记过程300的多个迭代来登记几个用户可以是可能的——每个用户具有不同的用户ID和生物计量模板。如果因为用户期望添加更多生物计量模板(例如，诸如另一个手指或者另一个手的其它身体部分的生物计量模板)故而登记过程300还未完成，则操作返回到302，在302处，可以如上面讨论的那样创建额外的生物计量模板。否则，登记过程300的操作结束。

图4示出了根据所公开的用户使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面来配置的生物计量安全性系统中的可以用于对未经认证的用户进行认证的生物计量验证过程400，其中，在402处，可以请求未经认证的用户呈现身体部分以用于认证。在所公开的方案的一个方面中，生物计量认证过程400利用来自在登记过程300期间被使用的基于手指生物计量的认证过程400的操作来创建生物计量模板。例如，基于手指生物计量的安全性过程100的呈现和数据捕获部分110中的呈现操作112中的描述可以是适用于402的。如之前讨论的，将被用于认证的身体部分应当是与在生物计量安全性系统中登记的相同的身体部分。例如，如果在登记过程300的迭代期间登记了手指，则应当对于未经认证的用户的相同的手指作出对于被呈现的请求。

在404处，可以根据基于手指生物计量的安全性过程100的呈现和数据捕获部分110中的数据捕获操作114的操作来捕获包括一个或多个原始电容帧的原始认证电容帧的集合。可以利用在基于手指生物计量的安全性过程100的预处理部分120、分割部分130和特征提取部分140中描述的操作对原始认证电容帧的集合进行处理，以创建认证电容简档。

在406处，可以将认证电容简档与生物计量模板进行比较。在所公开的方案的一个方面中，可以利用操作(例如，来自有效性验证会话104的迭代的匹配部分150的匹配操作152)将认证电容简档与生物计量模板进行比较。例如，可以将认证电容简档的每个位置的电容值与生物计量模板的相应的位置处的电容值进行匹配。可以确定并且跟踪来自认证电容简档和生物计量模板的每对相应电容值之间的差别。

在408处，如果认证电容简档相比于生物计量模板之间的差别在被称为认证门限的预定的门限以上，这将指示差别太大，并且匹配操作152指示认证电容简档不与生物计量模板相匹配，则操作以420继续。否则，如果认证电容简档相比于生物计量模板之间的差别在认证门限以下，则操作可以以410继续。根据所公开的方案的各种方面，认证电容简档中的特定的电容值与生物计量模板中的相应的电容值之间的差别可以被确定并且与认证门限进行比较。在所公开的方案的一个方面中，如果全部差别在认证门限以下，则对匹配进行信号通知。在所公开的方案的另一个方面中，如果充足数量的差别在认证门限以下，则对匹配进行信号通知。

在410处，将访问授权给用户，用户现在是经认证的。根据所公开的方案的各种方面，将访问授权给用户可以包括：向用户提供对任何被生物计量安全性系统保护的系统、数据或者资源的访问。例如，在生物计量安全性系统被实现为诸如是移动电话的移动设备的触摸屏的一部分的情况下，用户在被认证之后“解锁”电话。在另一个示例中，如果移动设备是具有一个或多个帐户的台式或者便携式计算机，则用户在被认证之后可以是能够访问他的帐户的。如上面讨论的，可以使用生物计量安全性系统对用户进行识别以及认证。因此，在其中生物计量安全性系统被集成到具有多个用户帐户的计算设备中并且针对至少两个用户中的每个用户登记了生物计量模板——包括针对所述用户的一个生物计量模板——的又另一个示例中，生物计量安全性系统可以通过确定认证电容简档与被生物计量安全性系统存储的生物计量模板中的一个生物计量模板之间的合适的匹配来认证并且将用户登录到他的帐户。在仍然又另一个示例中，计算设备可以是在有限数量的用户之间被共享的具有电容触摸屏显示器的平板型设备，所述有限数量的用户各自具有他们自己的对平板型设备的访问权，并且生物计量安全性系统可以被实现为允许通过测量这些用户的手指或者手的唯一的方面来对这些用户进行认证和/或识别。

在420处，在所公开的方案的一个方面中，如果认证电容简档与生物计量模板之间不存在匹配，则生物计量认证过程400的操作结束。应当指出，可能因为除了未经认证的用户不是使用身体部分创建生物计量模板的相同用户之外的原因而不发生匹配。例如，用户可能在呈现和数据捕获部分110期间(例如，通过在数据捕获期间关于电容传感器系统1300移动身体部分或者不正确地放置身体部分)未正确地呈现身体部分。在所公开的方案的另一个方面中，生物计量认证过程400的操作可以可选地返回到402，在402处，请求未经认证的用户再次呈现身体部分以用于认证。

一旦已确定了在认证电容简档与生物计量模板之间是否存在匹配，并且分别在410或者420处授权还是拒绝了访问，则生物计量认证过程400的操作结束。

应当指出，电容简档的生成，不论其是在验证过程还是生物计量登记过程期间，都利用关于电容简档创建会话102所描述的相同的操作。验证过程与生物计量登记过程之间的差别涉及，用户在验证过程期间仅一次地且在生物计量登记过程期间多于一次地呈现身体部分(例如，他的手指或者手)。如关于如在图300的登记过程300中描述的示例操作所讨论的，优选地，用户呈现身体部分至少三(3)次以生成相等数量的登记电容简档。然后对这三个登记电容简档求平均以创建被存储以用于稍后与验证过程期间所创建的认证电容简档进行比较的生物计量模板。本领域的技术人员应当知道，可以在验证过程或者生物计量登记过程期间要求用户呈现身体部分更少或者更多次，并且，没有任何限制应当被解读到基于用户需要呈现身体部分的次数或者基于由此生成的电容简档的数量的描述内容中。

图5示出了在一段时间内所收集的已针对用户的手指被生成的该用户的手指电容简档的集合510的手指电容简档图表500。手指电容简档的集合500包括在电容简档创建会话(例如，图1中的电容简档创建会话102)的不同迭代期间生成的手指电容简档，包括从第一运行生成的手指电容简档512、从第二运行生成的手指电容简档514和从第三运行生成的手指电容简档516。为说明电容简档具有极好的在时间上的稳定性，手指电容简档的集合510的创建在两个月的时段内于在不同环境内被使用的不同设备上发生。然而，可以发现，通过这三个运行所创建的手指电容简档是相似的。

图6示出了利用用户的手作为用于认证的身体部分的生物计量安全性系统中的根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面被配置的基于手生物计量的安全性过程600。将在本文中参考包括将电容传感器系统与电容传感器阵列集成在一起的触摸屏的生物计量安全性系统来描述基于手生物计量的安全性过程600的每个部分的操作的各个方面，所述基于手生物计量的安全性过程600包括呈现和数据捕获部分610、预处理部分620、分割部分630、特征提取部分640和匹配部分650，所述电容传感器系统的一个示例在图13中被示出为包括电容传感器阵列1310的电容传感器系统1300，可以根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面对电容传感器阵列1310进行配置，如本文中进一步解释的。

在所公开的方案的一个方面中，与基于手指生物计量的安全性过程100类似，基于手生物计量的安全性过程600的第一部分(其在图6中被称为和示出为包括呈现和数据捕获部分610、预处理部分620、分割部分630和特征提取部分640的“电容简档创建会话”602)可以用于创建电容简档，其中，电容简档创建会话602的每个迭代可以用于创建单个电容简档。如本文中进一步描述的，每个电容简档可以从一个或多个所捕获的原始电容帧的集合被生成，并且可以被用于诸如是以下目的的目的：(1)如之前参考图3所描述的那样，建立针对诸如是用户的手的身体部分的生物计量模板；或者(2)如之前参考图4所描述的那样，使用生物计量模板执行认证。

对基于手生物计量的安全性过程600的电容简档创建会话602的迭代的描述在呈现和数据捕获部分610处开始，在此处，生物计量安全性系统在呈现操作612期间请求并且接收由用户对诸如是手的身体部分的呈现。一旦呈现了身体部分，就可以在数据捕获操作614期间使用电容传感器系统1300中的电容传感器阵列1310捕获身体部分的一个或多个原始电容帧。在所公开的方案的一个方面中，用户可以被提示或者被预期在使得以特定的帧速率操作的电容传感器阵列1310可以捕获原始电容帧的集合的持续时间内将他的手放置在触摸屏上。作为一个示例，用户可以在大约3-4秒内将他的手留在触摸屏上，并且假设电容传感器阵列1310可以以120帧/秒操作，则可以捕获大约360-480个帧。将可以在呈现和数据捕获部分610的数据捕获操作614期间在帧中捕获的针对手所测量的各种电容水平的分布的一个示例形象化地示出为电容热度图图像616。

在所公开的方案的针对呈现操作612的一个方面中，用户可以优选地平展地(其中手的全部手触摸彼此)以放松的方式将他的手放在屏幕上。通常被称为不受约束的呈现模态的手放置的这种方法消除了对于任何类型的引导张贴或者其它的用于确保符合一般被称为受约束的呈现模态的方案中的严格的身体部分定位要求的手段的需求。

尽管受约束的呈现模态可以提供诸如是手长度测量简单的益处，其中，例如，将被分析的身体部分是手，并且假设了手的预定的锚点，但除此之外还存在一些缺点。例如，继续其中将被分析的身体部分是手的讨论，严格的身体部分定位要求对于某些人来说可能是难以满足的，并且，具有固定的本质地，几乎消除了添加其它手的可扩展性。进一步地，即使可以施加手的特定的位置，手的位置仍然可以针对每个捕获改变。更重要的是，受约束的呈现模态在某些设备上可能非常难以达到，特别是在那些设备具有围绕触摸屏的厚边框的情况下，这可能导致部分的手测量。

相反，在不受约束的呈现模态下，用户可以更自然地放置将被分析的身体部分，诸如是能够以使得手的整个长度处在触摸屏之内的方式将手放置在触摸屏的任何部分上——除此之外不必担心是否手的手掌部分也正在触摸触摸屏。这允许完整的手测量，完整的手测量通常可以产生更一致的测量结果。另外，使用不受约束的呈现模态提供了如本文中描述的所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的各种方面向多个手指的可扩展性。

一旦在呈现和数据捕获部分610期间获取了原始电容帧的集合，基于手生物计量的安全性过程600的预处理部分620就从帧中移除任何噪声或者其它不可取的数据。在所公开的方案的针对预处理的一个方面中，可以执行归一化操作622以移除电容传感器系统1300中的电容传感器阵列1310的操作中固有的噪声。该噪声应当被移除，因为它作为电容传感器阵列1310的基线噪声水平影响全部所捕获的帧。归一化过程可以包括：在其中不存在任何被放置在电容传感器阵列1310上的物体的短时间段内，对从电容传感器阵列1310捕获的原始电容帧中的数据求平均，以使得可以建立基线噪声水平。然后可以从全部随后的原始电容帧中减除该基线噪声水平。

在所公开的方案的针对预处理的另一个方面中，预处理部分620中的掩蔽操作624可以涉及：创建二进制掩模；以及，使用图像扩大来识别物体轮廓以创建经扩大的掩模，经扩大的掩模然后可以被应用于每个帧以滤除分析中可能不感兴趣的电容测量。例如，可以对于每个帧通过使用合适的门限来创建二进制掩模，以分隔被触摸/未被触摸的传感器。图像扩大可以然后被用于在经扩大的掩模被应用于每个帧以滤除环境噪声之前通过获得将被掩蔽的对象轮廓来增强所捕获的身体部分的电容图像的边缘。尽管包含在本文中的对预处理部分620之后的各种操作的描述可以涉及对与来自原始电容帧的集合中的特定的帧的一个或多个电容数据点、测量结果、或者水平相关联的电容信息的处理，但应当指出，除非被具体地提及，否则该电容信息优选地包含仅预处理部分620已移除和过滤任何噪声之后剩余的电容数据点、测量结果或者水平。因此，例如，即使帧的特定的区域可以有具有高得足以被包括在根据所公开的方案的各种方面的、用以创建电容简档的对帧的分析中的水平的电容测量结果，这些电容测量结果也是不相关的，因为它们是与还未被触摸的电容感测元件相关联的，但是是由噪声导致的。因此，如果该特定的区域不是经扩大的掩模内的电容测量结果的一部分，则这些电容测量结果仍然应当被排除，因为它们不是与对手的分析相关的。

继续参考图6，基于手生物计量的安全性过程600的分割部分630(其包括手长度简档确定操作632和手宽度简档确定操作634)可以用于创建电容简档。在手长度简档确定操作632期间，在手长度简档中标识PDC的位置，如之前讨论的，所述PDC是手与手的手掌部分在其处相交的手的特征。对PDC的标识允许电容简档中的任何与手的手掌部分相关联的数据被忽略，仅留下电容简档中的与手指相关联的数据，以促进如稍后在本文中描述的用于特征提取的对电容简档的处理。为了促进对分割部分630中的各种操作的描述和理解，将参考图7，图7包括将被绘制在电容简档图表710中的手长度简档720与电容热度图图像750进行的比较700。还将参考图8，图8包括将被绘制在电容简档图表810中的手宽度简档820与电容热度图图像850进行的比较800。

在所公开的方案的针对分割的一个方面中，手长度简档确定操作632可以使用掩模(例如，如上面描述的在预处理部分620中的掩蔽操作624期间被创建的经扩大的掩模)来定位手的尖端的位置。由虚线722指示了可以被手长度简档确定操作632在手电容简档720上识别的手长度简档的一个示例。

根据所公开的方案的各种方面，原始电容帧过滤可以用于，一旦手的尖端已被定位，则对原始电容帧的集合进行过滤和处理。在所公开的方案的一个方面中，可以通过跨原始电容帧的集合中的全部帧对触摸传感器数据求平均来对原始电容帧的集合应用时间过滤器，以生成单个的、在本文中被称为经时间过滤的电容帧的、经时间过滤的电容帧。因此，基于来自原始电容帧的集合中的原始电容帧中的对应的电容数据点的全部电容测量值的平均值，创建经时间过滤的电容帧中的每个电容数据点。因此，继续上面的其中电容传感器系统1300以120帧/秒操作的示例，如果手的呈现持续了正好3秒(使得360个原始电容帧被捕获)则可以从360个电容数据点、或者如果手的呈现持续了正好4秒(使得480个原始电容帧被捕获)则可以从480个电容数据点确定每个电容数据点的平均值，其中，特定的原始电容帧中的每个电容数据点被电容传感器阵列1310中的相应的电容感测元件捕获。尽管在上面的示例中假设数据捕获的时间段与呈现的时间段正好一致，但应当指出，数据捕获的时段可以不与呈现的时段一致。进一步地，在所公开的方案的其它方面中，在其上对每个电容数据点求平均的原始电容帧的数量可以改变，并且，在所公开的方案的一种预期的实现方式内，下限和/或上限可以被置为将被处理和组合的原始电容帧的数量；而不考虑实际所捕获的原始电容帧的数量。

除了上面描述的时间过滤器之外，在所公开的方案的另一个方面中，可以通过沿经时间过滤的电容帧的每个行对全部触摸式传感器数据求和来将行过滤器应用于经时间过滤的电容帧，以创建手长度简档720。如之前指出的，每个电容热度图图像是存储在相应帧中的各种电容测量水平的分布的可视化的表示。在图7中，电容热度图图像750是使用时间过滤器生成的经时间过滤的电容帧中的针对手的各种电容测量水平的分布的可视化的表示。在所公开的方案的一个方面中，可以从对存储在经时间过滤的电容帧的每个行中的经归一化的传感器输出数据的求和中生成手电容简档720，其中，将来自经时间过滤的电容帧的全部行的电容数据(如由电容热度图图像750所表示的)求和，并且绘制为电容简档图表710中的手电容简档720。应当指出，已旋转图7中的电容热度图图像750的朝向，以使得表示触摸屏显示器高度的轴是关于图7的底部被水平地放置的。因此，对经时间过滤的电容帧的每个“行”中的电容值的和的任何提及实际上是对如由图7中的电容热度图图像750示出的垂直朝向上的电容值的和的提及。

PDC识别操作可以用于，一旦行过滤器操作已被完成，则识别手长度简档720中的PDC。在所公开的方案的一个方面中，对手长度简档720的具有至少与人类食指的最长的之前已记录的测量结果(大约为8.5cm)一样长的预定长度的部分进行分析。该预定长度在图7中被称为和示出为PDC搜索范围752，并且，电容感测元件的几何形状(其是已知的)可以用于确定帧中的多少行的数据应当被分析。例如，如果电容感测元件之间的顶点是0.24cm，则可以分析在长度上与36个传感器相对应的经时间过滤的电容帧中的36行数据，其中：

36个传感器x 0.24cm/传感器＝8.64cm (2)

以满足8.5cm的最小所需长度。可以对PDC搜索范围752运行谷点检测器，以在手电容简档720的基部中识别PDC，其中，预期手掌部分的边缘的位置在该基部处。再次参考手电容简档720，通过虚线724来示出手的PDC。

一旦通过手长度简档确定操作632已识别了PDC的位置并且已移除了手掌部分，则手宽度简档确定操作634可以操作为，确定手的宽度，以及识别手宽度简档820中的与每个手指相关联的部分。沿列对包含由电容传感器系统1300中的电容传感器阵列1310捕获的电容值的电容数据(如由电容热度图850表示的)进行求和，以生成1-D水平手宽度简档，其表示手的宽度和各个手指的宽度以及每个手指峰的相对强度。因此，可以确定手宽度852，并且然后可以识别与诸如是食指部分812、中指部分814、无名指部分816和小指部分818的每个手指相关联的部分。换句话说，手宽度简档820可以被细分，以定位电容热度图中的与每个手指相关联的部分。

基于手生物计量的安全性过程600的特征提取部分640可以用于将手宽度简档820电容简档的每个部分(例如，食指部分812、中指部分814、无名指部分816和小指部分818)转换成从指尖的位置开始到PDC的z分数。参考将多个手指电容简档910与多个电容热度图950进行比较的图9，在所公开的方案的一个方面中，z分数值是取决于诸如是以下各项的因素的：每个行中的被触摸的传感器的数量；诸如是例如长度、宽度、面积等的身体部分(例如，手)几何形状；用户的呈现的压力；每个被触摸的传感器的电容水平；以及，跨皮肤的电导率的变化，其可以是或者不是由于皮肤湿度产生的。在所公开的方案的一个方面中，通过使手宽度简档820被划分以仅考虑一个手指来确定多个手指电容简档910。

例如，如图9中所示，食指电容简档912、中指电容简档914、无名指电容简档916和小指电容简档918可以各自被转换成从指尖开始到PDC的z分数。通过针对每个手指沿电容帧的被触摸的行进行求和，如由食指电容热度图912、中指电容热度图914、无名指电容热度图916和小指电容热度图918形象化地表示的，可以各自被转换成从指尖的位置开始到PDC的z分数，可以创建针对每个手指的1-D垂直简档。

通过对仅与每个单个的手指相关联的行和列进行求和，生成代表用户的手指尺寸和电容签名的长度简档。手指的该1-D表示是如由电容触摸屏测量的手指段长度和宽度的累积。某个用户的手指1-D电容简档提供两个非常不同的关节，而许多其他用户的手指1-D电容简档不这样。通过使用1-D电容简档，可以在数据上确定全部手指相异点，例如，除了通过使用每个段内的被触摸的电容传感器的数量进行对手指段长度的简单测量(如在图表中的x轴上所示)，还有跨手分布的电容的相对水平(如在热度图中和在图表中的y轴上所示)。因此，不仅基于指骨关节的多个简单的长度和宽度，还可能更强大地基于简档中的每个点的唯一的电容水平来区分用户。

在认证操作期间的第二部分中，电容简档的每个点可以然后被诸如是欧几里得距离、汉明距离等的匹配操作使用，以评估验证数据是否以给定的门限与存储在生物计量模板中的电容简档相匹配。如果生物计量模板相匹配，则用户被认证，而如果不存在任何匹配，则认证被拒绝。

在所公开的方案的一个方面中，如本文中描述的，在登记过程期间，可以从多个电容简档生成被创建以对用户进行认证的登记模板。例如，可以被求平均以创建如本文中使用的登记模板的示例性数量的电容简档是三(3)个电容简档。然而，任意数量的电容简档可以被组合，通过电容简档创建会话602的操作创建所述任意数量的电容简档中的每个电容简档，如上面讨论的，电容简档创建会话602是包括呈现和数据捕获部分610、预处理部分620、分割部分630和特征提取部分640的基于手生物计量的安全性过程600的第一部分。因此，可以使用一个或多个被称为登记电容简档的电容简档来建立针对用户的手的生物计量模板。

另外，在认证过程期间，还可以利用之前用于捕获用于在登记过程期间生成生物计量模板的登记电容简档的电容简档创建会话602捕获一个或多个电容简档。在基于手生物计量的安全性过程600的第二部分中的有效性验证会话604期间，可以利用如本文中进一步描述的根据所公开的方案的各种其它方面的匹配部分650将认证电容简档与生物计量模板进行比较，以执行对用户的认证。换句话说，用于创建用于建立生物计量模板的登记电容简档的集合的基于手生物计量的安全性过程600的第一部分还可以用于创建被称为认证电容简档的电容简档。可以使用如本文中描述的基于手生物计量的安全性过程600的匹配部分650中的匹配操作652将认证电容简档与生物计量模板进行比较。

根据所公开的方案的各种方面，在基于匹配操作652的认证操作期间，可以使用诸如是欧几里得距离、汉明距离等的标准的匹配算法将认证电容简档的每个点与生物计量模板中的相应的点进行比较，以评估验证数据是否以给定的门限与生物计量模板相匹配。因此，如本文中使用的，术语“匹配的”或者“相匹配”可以指具有不必与生物计量模板相同的电容测量结果分布的认证电容简档。如果认证电容简档与生物计量模板相匹配，则用户被认证，而如果不存在任何匹配，则认证被拒绝。

如本文中讨论的，手宽度简档和手指长度简档可以被存储在设备上，并且它们可以集体被用作用户的手的电容签名。

除了诸如是手和手指的本文中所提供的示例之外，所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的各种方面可以被应用于其它身体部分和认证模态。例如，可以基于在用户使用尖笔与电容感测系统接合时使用被集成到显示设备以实现触摸屏的电容感测系统所捕获的电容简档来执行认证。图10示出了分别针对用户1、用户2的电容热度图的两个集合和关联的电容手掌简档1010、1050之间的比较1000，比较1000可以用于描述基于根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的其它各种方面配置的生物计量认证系统中的手掌简档的生物计量认证。参考比较1000，可以看出，如被与针对用户2的电容热度图1052进行比较的针对用户1的电容热度图1012以及如被与针对用户2的电容简档图表1054进行比较的针对用户1的电容简档图表1014清晰地示出所收集的电容简档和电容热度图之间的差别。参考针对用户1的电容简档曲线1016以及针对用户2的电容简档曲线1056，每个用户的掌握的唯一性是在这些电容长度简档图表中显而易见的。还可以经由触摸式传感器列创建电容简档宽度图表，并且将其与长度图表组合，以对用户进行认证或者识别。通过使用该相同的方法，在用户正在书写时进行的连续的认证可以也是可能的。

作为可以被用于生物计量认证的身体部分的另一个示例，图11示出了所公开的方案的另一方面中的电容热度图1150和关联的电容手掌简档1110，其中，触摸屏设备上的耳纹被示为具有对应的电容长度简档1112。还可以产生宽度简档。耳纹是可以利用以上概述的流程以用于认证的另一个生物计量模态。

在所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方法的其它方面中，可以与诸如是指纹、脸部生物计量、语音生物计量、虹膜扫描或者其它方法的其它可行的生物计量方法并行地使用本文中描述的生物计量认证方案。因此，可以经由多模融合算法将任意数量的生物计量模态融合在一起以用于更准确和更高安全性的系统。另外，可以有优势地将本文中描述的生物计量认证方案用于以下两项：对用户进行认证；以及，唤醒可以是被锁定的或者休眠的(例如，处在低功率状态下的)的设备。

现有的用于认证的多触摸方案通常需要触摸控制器的多触摸输出。所公开的方案的各种方面可以被集成到触摸控制器中或者利用未经处理的触摸屏数据，得到显著改进的性能。

根据所公开的方案的各种方面，因为生物计量模板不限于身体部分的特定的部分，而是可以包括该身体部分的其它的部分(例如，针对手的登记过程可以包括捕获全部手指的电容简档，以使得手的生物计量模板的部分可以包括针对每个手指的电容简档)，所以可以通过多种多样的方式来扩展本文中描述的概念。还可以使用手纹的手掌部分，这表示生物计量模板可以包括手的一个或多个手指和手掌的组合。所公开的方案甚至设想了能够使用被用于认证目的的生物实体的特定的部分的任意可用的部分进行认证。例如，甚至可以将在生物认证过程期间所捕获的电容热度图中所识别的手指的一部分与生物计量模板进行匹配。

图12示出了被示出为电容传感器阵列1210的电容触摸传感器阵列如何通过测量电容传感器阵列1210中的每个电容感测元件1212的电容和寻找指示导电物体的触摸或者出现的电容上的改变来工作。电容传感器阵列1210可以用于描述可以与根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面配置的生物计量安全性系统一起被使用的各种电容触摸传感器阵列的操作。如紧挨着电容触摸传感器阵列1210放置的Y和X轴1220、1230中的相应地检测的传感器信号1222、1232的曲线图1200示出了，当诸如是例如手指、手或者其它物体的导电物体(被示出为手指1250)变得与电容感测元件(例如，电容传感器元件1250的组)接触或者紧密接近时，电容改变，并且因此导电物体被检测。如本文中进一步描述的，电路可以被配置为测量电容传感器元件1250的组的电容改变，并且然后将所测量的电容转换成数字的值。

图13示出了根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面的可以包括被配置为捕获原始电容帧的电容传感器阵列1310的电容传感器系统1300。在所公开的方案的一个方面中，电容传感器阵列1310可以包括多个电容传感器元件，其中，电容感测电路1312被示出为电容传感器阵列1310中的有代表性的电容传感器元件。一对电容感测元件连接总线1322、1324促进电容传感器阵列1310的每个电容感测元件与用于提供如由每个电容感测元件测量的电容值的数字表示的处理电路(例如，模数(A/D)转换器1330)的耦合。在所公开的方案的一个方面中，A/D转换器模块1330允许直接报告由具有14比特的分辨率采用120帧/秒的采样率的多个电容感测元件测量的电容值。换句话说，原始电容帧可以在少至一秒的1/120中被捕获，其中，如由电容感测元件中的每个电容感测元件测量的16,384个电容水平是可区分的，因为14个比特被用于量化每个电容水平。捕获的高速率允许传感器系统1300捕获被呈现的身体部分的多个采样，并且促进基线噪声过滤，如本文中讨论的。

优选地，在由A/D转换器模块1330接收的“原始”数据被转换成数字表示，并且被发送给根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面被配置的生物计量认证系统中的处理系统之后，可以如参考上面提供的各种示例所描述的那样生成原始电容帧和最终的电容简档。如之前讨论的，向生物计量认证系统中的检测和处理电路提供对如由多个电容感测元件测量的电容水平的直接访问避免由使用已被触摸屏控制器处理的数据并且因此不能够提供本文中指出的各种益处的方案导致的功能和效力上的减少。

尽管已通过被集成到触摸屏中的传感器系统1300预报了本文中包含的对传感器系统1300的描述，当应当理解，传感器系统1300可以在实现包括但不限于触摸板、触控板等的多种多样的用户接口时被使用。这些用户接口可以被集成到包括但不限于计算机服务器、台式计算机、膝上型计算机、平板型计算设备、移动设备、音乐设备、视频设备、蜂窝电话和智能电话的多种多样的设备中。此外，应当指出，电容传感器阵列1310可以被配置为采用包括但不限于正方形、矩形、圆形或者环形的各种几何形状。进一步地，电容传感器阵列1310可以被布置为不限于两个维度的形状。例如，电容传感器阵列1310可以被布置在三维(3D)形状上，所述3D形状包括但不限于球形、圆柱形和包括其它规则的或者甚至不规则的形状的3D形状。

图14示出了可以被用作电容传感器阵列1310的电容感测电路1312的一部分的示例性的电容感测结构1400。在所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的一个方面中，电容感测结构1400可以被配置为，允许电容元件在身体部分的表面被带到与电容感测结构1400接近或者接触的地方处时被形成。例如，电容元件可以是电容器结构，该电容器结构由充当电容器结构的第一极板的身体部分的表面和充当电容器结构的第二极板的电容感测结构1400中的电极创建。身体部分的表面和电极可以被距离隔开，距离包括任何覆盖电极的材料，以及在身体部分的表面不与覆盖电极的材料直接接触的情况下身体部分的表面与覆盖电极的材料之间的空间。距离确定在电容元件中所创建的电容的水平。

如图14中所示，电容感测结构1400可以包括多个在层间绝缘体1408上被形成的传感器电极1406。多个传感器电极1406中的每个传感器电极1406可以通过在层间绝缘体1408中被形成的通孔中的插头1410被连接到传感器电极互连1412。传感器电极互连1412在半导体基底1402上的下绝缘膜1404上被形成。钝化膜1422在层间绝缘体1408上被形成，并且覆盖多个传感器电极1406。

在电容感测电路1400的操作期间，当诸如是身体部分的皮肤表面的身体部分表面变得与钝化膜1422接触或者与钝化膜1422接近得足以影响电容感测电路1400时，由身体部分表面和多个传感器电极1406的每个被影响的传感器电极形成电容器结构，其中，身体部分表面和每个被影响的传感器电极分别形成相应的电容器结构的第一极板和第二极板。该电容器结构的第一极板和第二极板被最小是钝化膜1422的厚度的距离分隔开，以基于距离创建电容水平。在身体部分表面与传感器电极1406之间所创建的电容可以通过传感器电极互连1412被检测。

实际上，电容感测电路1400的感测被实现为作为一个极板的皮肤表面与作为另一个极板的传感器电极之间的距离差的基础，因此基于这两个极板检测电容水平。在电容感测电路1400的另一种可能的配置中，可以在电容感测电路1400的传感器电极1406附近包括第二传感器电极(未示出)，并且可以将与充当参考极板的该第二传感器电极的差用于实际的感测。

根据所公开的用于使用电容简档的生物计量认证的方案的各种方面，多个与电容感测结构1400类似的电容感测结构可以被安装在集成电路(IC)芯片上，集成电路芯片还可以包括：用于检测传感器电极1406中的每个传感器电极1406的电容水平的电容检测电路；诸如是A/D转换器模块1330的用于接收和处理来自电容检测电路的输出的处理电路。IC芯片还可以包含：存储任何对于如本文中进一步描述的所公开的方案的操作必要的数据的存储器电路；以及，用于将存储在存储器电路中的原始电容简档与认证模板进行比较的比较电路。

尽管可以利用被分隔得远至4.5mm的触摸传感器来提取诸如是长度和宽度的手的相关特征，但电容传感器阵列1310中的电容传感器元件的更高密度的布置通常可以引起利用所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面提取更多的特征。换句话说，电容传感器阵列1310中的电容感测电路1312中的每个电容感测电路1312之间的更小的距离通常可以允许捕获具有更高的清晰度和更低的变化性的原始电容帧，这通常最终可以得到具有更多信息的电容简档和登记模板，并且得到更稳健和性能更高的系统。通过使用诸如是电容感测电路1312的示例性电路，优选地，触摸传感器中心之间存在大约0.85mm或者更小的分隔，提供大约30DPI。概括地说，根据所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面，电容传感器阵列1310优选地包括尽可能高的密度的电容感测电路1312，以允许改进的生理特征提取。

多数当前的消费产品中的触摸屏具有大约5毫米每像素(mm/像素)的触摸分辨率，其中，产业倾向于更密集的触摸分辨率。例如，具有2.4mm/像素到低于1mm/像素的更密集的触摸分辨率的触摸屏的开发和部署被预期。更密集的触摸分辨率允许将被捕获的原始电容简档的变化的更细粒度的分辨率，这表示可以创建更准确地反映用于对生物实体进行认证的电容特性的原始电容简档。应当指出，用于捕获用于创建认证模板的原始电容简档的触摸分辨率可以不是与用于捕获用于与认证模板进行比较的原始电容简档的触摸分辨率相等的。

图15是示出了可以使用所公开的用于使用电容简档的基于生物计量的安全性的方案的各种方面的使用处理系统1510的装置1500的硬件实现方式的一个示例的概念图。因此，根据本公开内容的各种方面，可以用于实现包括移动设备的任何设备的装置1500中的单元、或者单元的任何部分、或者单元的任何组合可以利用本文中描述的使用电容简档的基于生物计量的安全性。

例如，处理系统1510包括一个或多个被示出为处理器1514的处理器。处理器1514的示例包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑设备(PLD)、状态机、门控逻辑单元、分立的硬件电路和其它的被配置为执行贯穿本公开内容所描述的各种功能的合适硬件。处理器1514可以用于为装置1500提供处理器功能。例如，如果装置1500是平板型计算机或者诸如是移动电话的移动设备，则处理器1514可以用于执行对于操作装置1500必要的代码和算法，例如，操作系统和平板型计算机或者移动设备的各种应用。进一步地，处理器1514可以用于实现例如在图1的基于手指生物计量的安全性过程100、图3的生物计量登记过程300、图4的生物计量验证过程400、以及图6的基于手生物计量的安全性过程600中描述的操作。

处理系统1510可以被实现为具有由总线1512概括地代表的总线架构。取决于处理系统1510的具体应用和总体的设计约束，总线1512可以包括任意数量的互连的总线和桥。总线1512将包括一个或多个处理器(由处理器1514概括地代表)、存储器1518和计算机可读介质(由计算机可读介质1516概括地代表)的各种电路链接在一起。总线1512还可以链接诸如是时序源、外围设备、调压器和功率管理电路的各种其它电路，所述各种其它电路是本领域中公知的，并且因此将不对其进行任何进一步的描述。总线接口1520在总线1512与收发机1550之间提供接口。收发机1550提供用于通过传输介质与各种其它装置通信的单元。取决于装置的本质，还可以提供用户接口1530(例如，键区、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆)。

处理器1514负责管理总线1512和一般处理，一般处理包括对可以被存储在计算机可读介质1516或者存储器1518中的软件的执行。软件在被处理器1514执行时使处理系统1510针对任何特定的装置执行本文中描述的各种功能。不论其被称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言还是其它的术语，软件都应当宽泛地理解为表示指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行文件、执行的线程、过程、函数等。

计算机可读介质1516或者存储器1518可以还用于存储：被处理器1514在执行软件时操纵的数据；由本文中包含的各种操作生成的电容简档和生物计量模板；以及任何其它合适的数据。计算机可读介质1516可以是诸如是计算机可读存储介质的非暂时性计算机可读介质。作为示例，非暂时性计算机可读介质包括磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条)、光盘(例如，压缩光盘(CD)或者数字多功能光盘(DVD))、智能卡、闪速存储器设备(例如，卡、棒或者键驱动)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、寄存器、可移除磁盘以及任何其它的用于存储可以被计算机访问和读取的软件和/或指令的合适介质。作为示例，计算机可读介质可以还包括载波、传输线路以及任何其它的用于发送可以被计算机访问和读取的软件和/或指令的合适介质。尽管被示出为位于处理系统1510中，但计算机可读介质1516可以位于处理系统1510的外部，或者跨包括处理系统1510的多个实体分布的。计算机可读介质1516可以被包含在计算机程序产品中。作为示例，计算机程序产品可以包括封装材料中的计算机可读介质。取决于特定的应用和被施加于总体系统的总体设计约束，本领域的技术人员应当认识到如何最佳地实现贯穿本公开内容给出的所描述的功能。

在所公开的方案的一个方面中，处理系统1510可以包括电容传感器系统1502，电容传感器系统1502包括电容感测阵列1504和控制器1506。控制1506可以用于控制电容传感器系统1502的操作的各种方面，所述各种方面包括捕获如由电容感测阵列1504感测的被呈现的身体部分的一个或多个原始电容帧。可以使用诸如是被描述为图13中的电容传感器阵列1310中的电容传感器阵列来实现电容感测阵列1504。

安全性模块1520可以耦合到电容传感器系统1502，以接收和处理使用电容感测阵列1504所捕获和由控制器1506所提供的原始电容帧。安全性模块1520还可以经由电容简档生成器1522生成一个或多个电容简档，所述电容简档生成器1522实现诸如是在图1的基于手指生物计量的安全性过程100的电容简档创建会话102或者图6的基于手生物计量的安全性过程600的电容简档创建会话602中所描述的电容简档创建过程。安全性模块1520可以还生成并且存储任意数量的使用诸如是在生物计量登记过程300中描述的登记过程的登记过程所创建的生物计量模板1524。进一步地，安全性模块1520还可以使用诸如是在图4的生物计量验证过程400中所描述的验证过程将电容简档与之前在登记过程期间被存储的生物计量模板进行比较，以执行认证。基于比较，安全性模块1520可以通过总线1512提供认证信号。因此，在所公开的方案的各种方面中，安全性模块1520可以除了或者取代处理器1514而被用于提供专用于安全性的特征。因此，针对处理器1514所描述的特征可以同样地适用于安全性模块1520。如所指出的，如果安全性模块1520和电容传感器系统1502被集成在诸如是集成电路的单个设备中，则被篡改的风险降低，并且安全性提高。

例如，安全性模块1520可以针对诸如是电容传感器系统1502的电容传感器系统实现包括以下步骤的生物计量安全性过程：经由电容传感器系统1502捕获针对身体部分的原始电容帧的集合，其中，每个原始电容帧包括从身体部分测量的多个电容水平的分布；基于原始电容帧的集合创建电容简档；将电容简档中的第一值与从经登记的身体部分生成的生物计量模板中的第二值进行比较，其中，第一值和第二值位于关于电容简档的相似位置处；以及，基于第一值与第二值之间的差别生成认证信号。

在所公开的方案的一个方面中，基于原始电容帧的集合创建电容简档可以包括：将原始电容帧的集合组合以创建经组合的电容帧。经组合的电容帧可以包括分布式的多个经平均的电容水平，多个经平均的电容水平中的每个经平均的电容水平可以是针对相应的位置的全部电容水平跨电容帧的集合中的全部原始电容帧的平均值。在所公开的方案的另一个方面中，认证信号可以指示已在电容简档与生物计量模板之间已经确定了合理的匹配。在所公开的方案的又另一个方面中，认证信号将身体部分识别为经登记的身体部分。

分别来自电容简档和生物计量模板的第一值和第二值可以各自包括从由电容传感器阵列(例如，电容感测阵列1504)的一部分捕获的电容传感器测量结果确定的电容值。在所公开的方案的一个方面中，电容值可以包括电容传感器测量结果的和。在所公开的方案的另一个方面中，来自电容传感器阵列的一部分的电容传感器测量结果可以包括沿关于电容传感器阵列的垂直或者水平方向中的一个方向取得的多个电容传感器测量结果。

如上面讨论的，可以从一个或多个电容简档生成生物计量模板1524，从由与经登记的身体部分接触的电容传感器系统1502捕获的一个或多个原始电容帧生成每个电容简档。多个电容水平中的每个电容水平可以包括由电容传感器系统1504中的电容感测元件感测的电容水平。电容传感器系统可以包括采用特定的形状的电容感测元件的布置，并且可以根据该特定的形状来布置包含在每个原始电容帧中的多个电容水平。

所公开的方案的各种方面可能需要用于执行特定的功能的单元，所述单元诸如是：用于基于原始电容帧的集合创建电容简档的单元，其包括用于将原始电容帧的集合进行组合以创建包括分布式的多个经平均的电容水平的经组合的电容帧的单元，多个经平均的电容水平中的每个经平均的电容水平是针对相应的位置的全部电容水平跨电容帧的集合中的全部原始电容帧的平均值。可能使用本文中公开的模块中的一个或多个模块来实现这些单元和其它单元。例如，安全性模块1520可以用于实现用于将原始电容帧的集合进行组合以创建经组合的电容帧的单元以及用于基于经组合原始帧的集合来创建电容简档的单元。然而应当指出，还可以使用处理器1514、存储器1518和计算机可读介质1516的各种组合来实现所述单元。因此，在本文中提供的描述内容中所使用的各种硬件不应当理解为限制本公开内容，而是只是可以使用哪些元件的示例。

技术人员还应当认识到，结合本文中公开的方面所描述的各种说明性的逻辑框、模块、处理器、单元、电路和算法步骤中的任何逻辑框、模块、处理器、单元、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件(例如，可以使用源编码或者某种其它的技术来设计的数字实现方式、模拟实现方式或者这两者的组合)、包含指令的各种形式的程序或者设计代码(为方便起见，其在本文中可以被称为“软件”或者“软件模块”)、或者这两者的组合。为清楚地说明硬件与软件的该可互换性，已在上面概括地说按照它们的功能描述了各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤。这样的功能被实现为硬件还是软件取决于特定的应用和被施加于总体系统的设计约束。技术人员可以针对每个特定的应用通过不同的方式来实现所描述的功能，但这样的实现决策不应当理解为导致脱离本公开内容的范围。

结合本文中公开的方面所描述的各种说明性的逻辑框、模块和电路可以在集成电路(“IC”)、接入终端或者接入点之内被实现或者被集成电路(“IC”)、接入终端或者接入点执行。IC可以包括被设计为执行本文中描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑设备、分立的门或者晶体管逻辑单元、分立的硬件部件、电气部件、光学部件、机械部件或者其任意组合，并且可以执行位于IC之内、IC之外或者这两者处的代码或者指令。通用处理器可以是微处理器，但是或者，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器、多个微处理器、与DSP核心相结合的一个或多个微处理器的组合或者任何其它这样的配置。

应当理解，任何所公开的过程中的步骤的任何具体的次序或者分层是示例方案的一个示例。应当理解，基于设计偏好，过程中的步骤的具体的次序或者分层可以被重新布置，而仍然处在本公开内容的范围内。所附的方法权利要求按照示例次序给出了各种步骤的要素，并且将不限于所给出的具体的次序或者分层。

结合本文中公开的方面所描述的方法或者算法的步骤可以直接用硬件、被处理器执行的软件模块或者这两者的组合来体现。软件模块(包括可执行指令和相关的数据)和其它数据可以位于诸如是RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除磁盘、CD-ROM或者本领域中已知的任何其它形式的计算机可读存储介质的数据存储器中。一个示例存储介质可以耦合到诸如是例如计算机/处理器(为方便起见，其在本文中可以被称为“处理器”)机器，使得处理器可以从存储介质读取信息(例如，代码)和向存储介质写入信息。一个示例存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。ASIC可以位于用户设备中。替换地，处理器和存储介质可以作为分立的部件位于用户设备中。此外，在某些方面中，任何合适的计算机程序产品可以包括计算机可读介质，计算机可读介质包括与本公开内容的方面中的一个或多个方面相关的(例如，可以被至少一个计算机执行的)代码。在某些方面中，计算机程序产品可以包括封装材料。

提供之前的描述内容以使本领域的技术人员能够实践本文中描述的各种方面。对这些方面的各种修改对于本领域的技术人员将是显而易见的，并且本文中定义的一般原理可以被应用于其它的方面。因此，权利要求不旨在限于本文中示出的方面，而是将符合与权利要求的语言一致的完整范围，其中，除非专门地这样指出，否者以单数形式对要素的引用不旨在表示“一个且仅一个”，而相反表示“一个或多个”。除非专门地另外指出，否则术语“一些”指一个或多个。提到项目的列表“中的至少一项”的短语指包括单个成员的那些项目的任意组合。作为一个示例，“a、b或者c中的至少一项”旨在覆盖：a；b；c；a和b；a和c；b和c；以及a、b和c。对于本领域的技术人员是已知的或者稍后变得已知的贯穿本公开内容所描述的各种方面的要素的全部结构上和功能上的等价项以引用方式被明确地并入本文，并且旨在被权利要求包括。此外，任何本文中公开的东西都不旨在贡献公众，不论这样的公开内容是否在权利要求中被明确地记载。除非使用短语“用于……的单元”明确地记载了要素，或者在方法权利要求的情况下使用短语“用于……的步骤”记载了要素，否则任何权利要求要素都不应当按照35 U.S.C.§112第六段的规定来理解。

Claims (23)

1.一种生物计量认证装置，包括：

电容传感器系统，包括二维电容传感器阵列，其中所述电容传感器系统被配置为捕获身体部分的原始电容帧的集合，其中，每个原始电容帧包括在一个时间点利用所述电容传感器阵列从所述身体部分测量的多个电容水平的分布；

用于将经扩大的掩模应用于每个原始电容帧以滤除可能不感兴趣的电容测量结果的单元；

用于基于经滤除的原始电容帧的所述集合创建电容简档的单元，其中所述电容简档包括一组值，所述一组值中的每一个值都是沿着所述电容传感器阵列的行测量得到的时间平均电容水平的和；以及

处理系统，其被配置为：

将所述电容简档中的第一值与从经登记的身体部分生成的生物计量模板中的第二值进行比较，其中，所述第一值和所述第二值位于关于所述电容简档的相似位置处；以及

基于所述第一值与所述第二值之间的差别生成认证信号。

2.根据权利要求1所述的生物计量认证装置，其中，所述认证信号指示已确定在所述电容简档与所述生物计量模板之间的匹配。

3.根据权利要求1所述的生物计量认证装置，其中，所述认证信号将所述身体部分识别为所述经登记的身体部分。

4.根据权利要求1所述的生物计量认证装置，其中，沿着所述电容传感器阵列的所述行的电容传感器测量结果包括：

沿关于所述电容传感器阵列的垂直方向或者水平方向中的一个方向取得的多个电容传感器测量结果。

5.根据权利要求1所述的生物计量认证装置，其中，所述生物计量模板包括一个或多个电容简档，所述一个或多个电容简档中的每个电容简档是从由与所述经登记的身体部分接触的所述电容传感器系统捕获的一个或多个原始电容帧生成的。

6.根据权利要求1所述的生物计量认证装置，其中，所述多个电容水平中的每个电容水平包括由所述电容传感器系统中的电容感测元件感测的电容水平。

7.根据权利要求1所述的生物计量认证装置，其中，所述电容传感器系统包括采用特定形状的电容感测元件的布置，并且，包含在每个原始电容帧中的所述多个电容水平是根据所述特定形状来布置的。

8.根据权利要求1所述的生物计量认证装置，其中，所述电容简档包括针对所述电容传感器阵列的每个相应的行捕获的电容传感器测量结果的和的曲线图。

9.一种用于电容传感器系统的生物计量认证方法，所述生物计量认证方法包括：

经由所述电容传感器系统捕获身体部分的原始电容帧的集合，所述电容传感器系统包括二维电容传感器阵列，其中，每个原始电容帧包括在一个时间点利用所述电容传感器阵列从所述身体部分测量的多个电容水平的分布；

将经扩大的掩模应用于每个原始电容帧以滤除可能不感兴趣的电容测量结果；

基于经滤除的原始电容帧的所述集合创建电容简档，其中所述电容简档包括一组值，所述一组值中的每一个值都是沿着所述电容传感器阵列的行测量得到的时间平均电容水平的和；

将所述电容简档中的第一值与从经登记的身体部分生成的生物计量模板中的第二值进行比较，其中，所述第一值和所述第二值位于关于所述电容简档的相似位置处；以及

基于所述第一值与所述第二值之间的差别生成认证信号。

10.根据权利要求9所述的生物计量认证方法，其中，所述认证信号指示已确定在所述电容简档与所述生物计量模板之间的匹配。

11.根据权利要求9所述的生物计量认证方法，其中，所述认证信号将所述身体部分识别为所述经登记的身体部分。

12.根据权利要求9所述的生物计量认证方法，其中，沿着所述电容传感器阵列的所述行的电容传感器测量结果包括沿关于所述电容传感器阵列的垂直方向或者水平方向中的一个方向取得的多个电容传感器测量结果。

13.根据权利要求9所述的生物计量认证方法，其中，所述生物计量模板包括一个或多个电容简档，所述一个或多个电容简档中的每个电容简档是从由与所述经登记的身体部分接触的所述电容传感器系统捕获的一个或多个原始电容帧生成的。

14.根据权利要求9所述的生物计量认证方法，其中，所述多个电容水平中的每个电容水平包括由所述电容传感器系统中的电容感测元件感测的电容水平。

15.根据权利要求9所述的生物计量认证方法，其中，所述电容传感器系统包括采用特定形状的电容感测元件的布置，并且，包含在每个原始电容帧中的所述多个电容水平是根据所述特定形状来布置的。

16.一种生物计量认证装置，包括：

电容传感器系统，包括二维电容传感器阵列，其中所述电容传感器系统被配置为捕获身体部分的原始电容帧的集合，其中，每个原始电容帧包括在一个时间点利用所述电容传感器阵列从所述身体部分测量的多个电容水平的分布；以及，

处理器，其耦合到所述电容传感器系统以接收原始电容帧的所述集合，所述处理器被配置为：

将经扩大的掩模应用于每个原始电容帧以滤除可能不感兴趣的电容测量结果；

基于经滤除的原始电容帧的所述集合创建电容简档，其中所述电容简档包括一组值，所述一组值中的每一个值都是沿着所述电容传感器阵列的行测量得到的时间平均电容水平的和；

将所述电容简档中的第一值与从经登记的身体部分生成的生物计量模板中的第二值进行比较，其中，所述第一值和所述第二值位于关于所述电容简档的相似位置处；以及

基于所述第一值与所述第二值之间的差别生成认证信号。

17.根据权利要求16所述的生物计量认证装置，其中，所述认证信号指示已确定在所述电容简档与所述生物计量模板之间的匹配。

18.根据权利要求16所述的生物计量认证装置，其中，所述认证信号将所述身体部分识别为所述经登记的身体部分。

19.根据权利要求16所述的生物计量认证装置，其中，沿着所述电容传感器阵列的所述行的电容传感器测量结果包括：

沿关于所述电容传感器阵列的垂直方向或者水平方向中的一个方向取得的多个电容传感器测量结果。

20.根据权利要求16所述的生物计量认证装置，其中，所述生物计量模板包括一个或多个电容简档，所述一个或多个电容简档中的每个电容简档是从由与所述经登记的身体部分接触的所述电容传感器系统捕获的一个或多个原始电容帧生成的。

21.根据权利要求16所述的生物计量认证装置，其中，所述多个电容水平中的每个电容水平包括由所述电容传感器系统中的电容感测元件感测的电容水平。

22.根据权利要求16所述的生物计量认证装置，其中，所述电容传感器系统包括采用特定形状的电容感测元件的布置，并且，包含在每个原始电容帧中的所述多个电容水平是根据所述特定形状来布置的。

23.一种非暂时性计算机可读介质，包括指令，所述指令可由包括具有二维电容传感器阵列的电容传感器系统的生物计量认证系统执行以：

经由电容传感器系统捕获身体部分的原始电容帧的集合，其中，

每个原始电容帧包括在一个时间点利用所述电容传感器阵列从所述身体部分测量的多个电容水平的分布；

将经扩大的掩模应用于每个原始电容帧以滤除可能不感兴趣的电容测量结果；

基于经滤除的原始电容帧的所述集合创建电容简档，其中所述电容简档包括一组值，所述一组值中的每一个值都是沿着所述电容传感器阵列的行测量得到的时间平均电容水平的和；

将所述电容简档中的第一值与从经登记的身体部分生成的生物计量模板中的第二值进行比较，其中，所述第一值和所述第二值位于关于所述电容简档的相似位置处；以及

基于所述第一值与所述第二值之间的差别生成认证信号。