CN107808121A - 一种生物特征识别装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种生物特征检测装置和方法，所述生物特征检测装置包括：光学生物特征检测模组，用于基于光学检测原理进行生物特征检测；唤醒模块，用于在光学生物特征检测模组处于休眠状态时，基于电容检测原理来检测唤醒事件的发生，并在检测到发生唤醒事件时，将光学生物特征检测模组唤醒，所述唤醒事件包括生物体的触摸、靠近和运动中的至少一种。通过基于电容检测原理进行光学生物特征检测模组的唤醒，能够降低生物特征检测的功耗。

Description

一种生物特征识别装置和方法
技术领域
本公开涉及生物特征识别技术领域，具体涉及一种生物特征识别装置和方法。
背景技术
随着技术的发展，生物特征识别被越来越广地应用于各个领域。光学生物特征识别，特别是光学指纹识别，被应用在手机、电脑、平板电脑等各种电子设备中。在装配了光学指纹模组的电子设备待机时，需要光学指纹模组控制光源与扫描电路均处于“休眠-检测”的定时检测循环中。具体地，为了通过光学式检测完成休眠唤醒功能，需要周期性的打开光源，并以同频率对光学指纹模组中的感光阵列进行扫描，这会产生较高功耗。特别是指纹模组需要迅速响应指纹按压时，定时检测的频率更高，功耗也更大。在复用显示屏像素作为光源的情况下，甚至还需要光学指纹指纹模组与显示模组之间完成一定的交互，不但功耗较高，也增加了系统设计的复杂性。
发明内容
有鉴于此，本公开提供了一种生物特征检测装置和方法，基于电容检测原理进行光学生物特征检测模组的唤醒，能够降低生物特征检测的功耗。
根据本公开的一方面，提供了一种生物特征检测装置，包括：光学生物特征检测模组，用于基于光学检测原理进行生物特征检测；唤醒模块，用于在光学生物特征检测模组处于休眠状态时，基于电容检测原理来检测唤醒事件的发生，并在检测到发生唤醒事件时，将光学生物特征检测模组唤醒，所述唤醒事件包括生物体的触摸、靠近和运动中的至少一种。
优选地，所述唤醒模块包括：至少一个感应电极，与光学生物特征检测模组一起设置在透明盖板下方，用于根据生物体的触摸、靠近和运动中的至少一种产生感应信号，所述感应信号反映了感应电极上的耦合电容；检测电路，用于根据所述感应信号来判断是否发生唤醒事件，如果是，则产生用于将光学生物特征检测模组唤醒的触发信号。
优选地，所述检测电路包括：放大单元，用于将感应电极的感应信号放大后提供给比较判断单元；以及比较判断单元，用于将感应电极的感应信号与预设的参考信号相比较，并根据比较结果产生用于将光学生物特征检测模组唤醒的触发信号。
优选地，所述至少一个感应电极的数目大于1；所述放大单元包括：多个放大电路，分别与每个感应电极相连，用于放大来自每个感应电极的感应信号；并且所述比较判断单元包括：多个比较器，分别与所述多个放大电路相连，用于将来自每个放大电路的感测信号与预设的参考信号相比较并产生比较结果；以及判断单元，与所述多个比较器相连，用于根据来自所述多个比较器的比较结果来产生用于将光学生物特征检测模组唤醒的触发信号。
优选地，所述生物特征检测装置还包括：控制模块，用于在光学生物特征检测模组休眠时开启唤醒模块，以及在光学生物特征检测模组被唤醒之后，关闭唤醒模块。
优选地，所述至少一个感应电极的数目大于1，所述控制模块还用于根据预设的标准启用或禁用所述至少一个感应电极中的一个或多个。
优选地，所述生物特征包括指纹，所述生物体包括手指，所述唤醒事件包括手指触摸。
根据本公开的另一方面，提供了一种生物特征检测方法，包括：在光学生物特征检测模组处于休眠状态时，基于电容检测原理来检测唤醒事件的发生，并在检测到发生唤醒事件时，将光学生物特征检测模组唤醒，以使光学生物特征检测模块基于光学检测原理进行生物特征检测，所述唤醒事件包括生物体的触摸、靠近和运动中的至少一种。
优选地，所述基于电容检测原理来检测唤醒事件的发生包括：利用与光学生物特征检测模组一起设置在透明盖板下方的至少一个感应电极，根据生物体的触摸、靠近和运动中的至少一种产生感应信号，所述感应信号反映了感应电极上的耦合电容；以及根据所述感应信号来判断是否发生唤醒事件；所述将光学生物特征检测模组唤醒包括：产生用于将光学生物特征检测模组唤醒的触发信号。
优选地，所述根据所述感应信号来判断是否发生唤醒事件包括：将所述感应信号放大；以及将放大后的感应信号与预设的参考信号相比较，并根据比较结果来判断是否发生唤醒事件。
优选地，所述至少一个感应电极的数目大于1；所述将所述感应信号放大包括：利用多个放大电路分别放大来自每个感应电极的感应信号；并且所述将放大后的感应信号与预设的参考信号相比较，并根据比较结果来判断是否发生唤醒事件包括：利用多个比较器将来自每个放大电路的感测信号与预设的参考信号相比较并产生比较结果，并根据来自所述多个比较器的比较结果来判断是否发生唤醒事件。
优选地，所述生物特征检测方法还包括：在光学生物特征检测模组被唤醒之后停止基于电容检测原理来检测唤醒事件的发生。
优选地，所述至少一个感应电极的数目大于1，所述生物特征检测方法还包括：根据预设的标准启用或禁用所述至少一个感应电极中的一个或多个。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1示出了根据本公开实施例的生物特征检测装置的示意框图；
图2A和2B示出了根据本公开一实施例的感应电极排布的示意图；
图3A和3B示出了根据本公开另一实施例的感应电极排布的示意图；
图4示出了根据本公开实施例的生物特征检测方法的示意流程图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
本公开的实施例考虑到上述问题，提出对于配备有光学生物特征检测模组的电子设备，可以基于电容检测原理来唤醒光学生物特征检测模组，能够降低生物特征检测的功耗。
图1示出了根据本公开实施例的生物特征检测装置的示意框图。这里所谓生物特征可以包括指纹、掌纹或者其他能够通过光学检测原理来识别的特征。
如图1所示，生物特征检测装置包括光学生物特征检测模组1和唤醒模块2。
光学生物特征检测模组1用于基于光学检测原理进行生物特征检测。光学生物特征检测模组1可以包括光源和感光阵列(图中未示出)，光源向感光阵列上照射光，当发生诸如手指触摸之类的生物特征输入时，感光阵列上的光线会发生变化，基于该变化可以获得与生物特征有关的信息，例如指纹信息。
唤醒模块2用于在光学生物特征检测模组处于休眠状态时，基于电容检测原理来检测唤醒事件的发生，并在检测到发生唤醒事件时，将光学生物特征检测模组唤醒，所述唤醒事件包括生物体的触摸、靠近和运动中的至少一种。
如图1所示，唤醒模块2可以包括至少一个感应电极21和检测电路，在图1的实施例中，检测电路可以包括放大单元22和比较判断单元23。
图2A示出了根据本公开一实施例的感应电极21的排布的示意截面图，图2B示出了图2A的感应电极21的排布的示意俯视图。如图2A和2B所示，多个感应电极21与光学生物特征检测模组1一起设置在透明盖板4下方。这里所谓透明盖板4可以是生物特征检测装置所在的电子设备的盖板，例如具备触摸显示功能的电子设备的显示屏盖板。感应电极21设置在光学生物特征检测模组1的光学检测区域周围，以尽量减少对光学生物特征检测的影响。然而本公开的实施例不限于此，感应电极21的数量和位置可以根据需要任意设置。例如，感应电极21也可以如图3A和3B所示设置在光学生物特征检测模组1的光学检测区域的上方。感应电极21的数目可以是一个，也可以是多个。虽然图2A、图2B、图3A和图3B中感应电极21、盖板4和光学生物特征检测模组1被示为具有特定的形状和分层结构，然而本领域技术人员应清楚，上述形状仅仅是示意性的，感应电极21、盖板4和光学生物特征检测模组1可以根据需要具有任何其他可能的形状，并且上述分层也是示意性的，仅仅为了表明感应电极21和光学生物特征检测模组1位于盖板下方，在实际应用中三者的分层关系可以根据需要任意设置，也可以根据需要在三者之间设置其他分层结构。当感应电极21上发生诸如手指之类的生物体触摸、靠近和运动(例如作出特定手势)等时，感应电极21上的耦合电容会发生变化，产生能够反映该耦合电容的感应信号，检测电路可以根据该感测信号来判断是否发生诸如生物体触摸、靠近和运动(例如作出特定手势)之类的唤醒事件，并在检测到唤醒事件时产生触发信号将光学生物特征检测模组唤醒。
返回参考图1，检测电路用于根据所述感应信号来判断是否发生唤醒事件，如果是，则产生用于将光学生物特征检测模组唤醒的触发信号。在图1的实施例中，检测电路可以包括放大单元22和比较判断单元23。
放大单元22用于将感应电极21的感应信号放大后提供给比较判断单元23。例如，在图1的实施例中，放大单元22可以包括多个放大电路221，分别与每个感应电极21相连，用于放大来自每个感应电极21的感应信号。
比较判断单元23用于将感应电极21的感应信号与预设的参考信号相比较，并根据比较结果产生用于将光学生物特征检测模组唤醒的触发信号。例如，在图1的实施例中，比较单元23可以包括分别与所述多个放大电路221相连的多个比较器231和与多个比较器231相连的判断单元232。每个感应电极21上产生的感测信号被放大电路221放大后提供给比较器231，比较器231将接收到的感测信号与预设的参考信号相比较并产生比较结果，例如比较结果可以指示耦合电容是否超过了预设的阈值。判断单元232可以由逻辑电路实现，其可以根据来自所述多个比较器231的比较结果来产生用于将光学生物特征检测模组1唤醒的触发信号。例如，判断单元232可以在多个比较器231中有任一比较器231的比较结果表明耦合电容超过预设的阈值时，就判定发生了唤醒事件(例如触摸)，从而产生触发信号将光学生物特征检测模组1唤醒。作为另一示例，判断单元232也可以在多个比较器231中的一些比较器231或者特定的一个或多个比较器231的比较结果表明耦合电容超过了预设的阈值时，判定发生了唤醒事件。当然，判断单元232可以根据需要选择任何期望的判定方式。当只有一个感应电极21时，可以不需要判断单元，而直接利用仅有的一个比较器231的输出信号来作为唤醒光学生物特征检测模组1的触发信号。
在一些实施例中，图1的生物特征检测装置还可以包括控制模块3，这里所谓的控制模块3可以是唤醒模块2与光学生物特征检测模组1共用一个控制单元，当然也可以是单独的控制单元，或者其他具备控制功能的电路模块。控制模块3可以控制唤醒模块2在光学生物特征检测模组1休眠时开启，在光学生物特征检测模组被唤醒之后关闭。在一些实施例中，控制模块3还可以根据预设的标准启用或禁用感应电极21中的一个或多个。例如，可以根据需要启用或禁用多条检测通道(包括感应电极21和与之相连的放大电路221和比较器231)中的一个或多个。这里所述预设的标准可以包括用户使用习惯、应用场景需要等等。
图4示出了根据本公开实施例的生物特征检测方法的示意流程图。在一些实施例中，该方法可以在以上描述的生物特征检测装置中实现。
在步骤S101，从感应电极获取感应信号，感应信号承载了与感应电极上的耦合电容有关的信息。感应电极可以采用如以上参考图2A、2B和图3A、3B描述的方式来设置，以便根据生物体的触摸、靠近、运动等行为产生感应信号。该操作可以周期性进行，例如每间隔预设的时间扫描一次感应电极以获得感应信号。
在步骤S102，将获取的感应信号放大并与预设的参考信号相比较以得到比较结果。例如，可以利用放大电路分别放大来自每个感应电极的感应信号，并利用比较器将来自每个放大电路的感测信号与预设的参考信号相比较。放大电路和比较器的数目与感应电极的数目相对应。当感应电极为多个时，相应地会产生多个比较结果。比较结果可以指示耦合电容是否超过了预设的阈值。
在步骤S103，根据步骤S102的比较结果来判断是否发生唤醒事件，如果是，则执行步骤S104，否则返回步骤S101继续扫描感应电容。例如，在有多个感应电极的情况下，可以根据步骤S102获得的多个比较结果来判断是否发生唤醒事件，比如在多个比较结果中的任一比较结果表明耦合电容超过预设的阈值时，就判定发生了唤醒事件(例如触摸)，从而产生触发信号将光学生物特征检测模组唤醒；也可以在多个比较结果中的一些比较结果或者来自特定感应电极的特定的一个或多个比较结果表明耦合电容超过了预设的阈值时，判定发生了唤醒事件。当然，可以根据需要选择任何期望的判定方式。当只有一个感应电极时，可以直接利用仅有的一个比较结果来作为唤醒光学生物特征检测模组的依据。
在步骤S104，唤醒光学生物特征检测模组。例如，可以向生物特征检测模组发送触发信号以使其根据光学检测原理来进行生物特征检测。
上述流程可以在光学生物特征检测模组处于休眠状态时启动，在光学生物特征检测模组被唤醒之后停止。在一些实施例中，感应电极可以不必全部启用，可以根据预设的标准启用或禁用感应电极中的一个或多个。例如，可以根据需要启用或禁用多条检测通道(包括感应电极和与之相连的放大电路和比较器)中的一个或多个。这里所述预设的标准可以包括用户使用习惯、应用场景需要等等。
本公开的实施例对于配备有光学生物特征检测模组的电子设备，基于电容检测原理来唤醒光学生物特征检测模组，由于电容式检测相比于周期性光学检测来说功耗更低，因此能够明显降低整体生物特征检测模组的功耗。另外，本公开的实施例通过通过感应电极结合模拟电路来实现唤醒事件的检测，相比于传统方式通过后期复杂的数据处理和分析来判断是否发生唤醒事件，实现方式更简单，降低了系统操作复杂度。
另外，现有技术中对于例如指纹检测来说，电容式检测模组的感应电极不会设置在盖板下方，因为盖板的遮挡会影响信号强度，导致无法准确识别指纹，通常的做法是在盖板上设置一个开口使感应电极免受遮挡，然而这种方式影响了电子设备的美观，增加了工艺制作的成本。本公开的实施例将感应电极设置在透明盖板下方，盖板的遮挡虽然会影响诸如指纹、掌纹等生物特征的识别精度，但并不会影响诸如手指触摸、靠近、运动等事件的准确识别，因此利用这样的感应电极来检测触摸事件，既不影响设备整体外观，又降低了生物特征检测的功耗和系统操作复杂度，有利于全面屏技术的推广。
本公开的实施例通过使唤醒事件的检测在光学生物特征检测模组处于休眠状态时启动，在光学生物特征检测模组被唤醒时停止，能够合理协调电容式检测与光学检测，使得二者互不影响。
本公开的实施例通过根据需要启用或禁用感应电极中的一个或多个，能够根据需要灵活选择期望的感应电极排布，提高兼容性和用户友好性。
以上所述仅为本公开的优选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域技术人员而言，本公开可以有各种改动和变化。凡在本公开的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种生物特征检测装置，其特征在于，包括：
光学生物特征检测模组，用于基于光学检测原理进行生物特征检测；
唤醒模块，用于在光学生物特征检测模组处于休眠状态时，基于电容检测原理来检测唤醒事件的发生，并在检测到发生唤醒事件时，将光学生物特征检测模组唤醒，所述唤醒事件包括生物体的触摸、靠近和运动中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述唤醒模块包括：
至少一个感应电极，与光学生物特征检测模组一起设置在透明盖板下方，用于根据生物体的触摸、靠近和运动中的至少一种产生感应信号，所述感应信号反映了感应电极上的耦合电容；
检测电路，用于根据所述感应信号来判断是否发生唤醒事件，如果是，则产生用于将光学生物特征检测模组唤醒的触发信号。
3.根据权利要求2所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述检测电路包括：
放大单元，用于将感应电极的感应信号放大后提供给比较判断单元；以及
比较判断单元，用于将感应电极的感应信号与预设的参考信号相比较，并根据比较结果产生用于将光学生物特征检测模组唤醒的触发信号。
4.根据权利要求3所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述至少一个感应电极的数目大于1；
所述放大单元包括：多个放大电路，分别与每个感应电极相连，用于放大来自每个感应电极的感应信号；并且
所述比较判断单元包括：
多个比较器，分别与所述多个放大电路相连，用于将来自每个放大电路的感测信号与预设的参考信号相比较并产生比较结果；以及
判断单元，与所述多个比较器相连，用于根据来自所述多个比较器的比较结果来产生用于将光学生物特征检测模组唤醒的触发信号。
5.根据权利要求2所述的生物特征检测装置，其特征在于，还包括：控制模块，用于在光学生物特征检测模组休眠时开启唤醒模块，以及在光学生物特征检测模组被唤醒之后，关闭唤醒模块。
6.根据权利要求5所述的生物特征检测装置，其特征在于，在所述至少一个感应电极的数目大于1，所述控制模块还用于根据预设的标准启用或禁用所述至少一个感应电极中的一个或多个。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述生物特征包括指纹，所述生物体包括手指，所述唤醒事件包括手指触摸。
8.一种生物特征检测方法，其特征在于，包括：
在光学生物特征检测模组处于休眠状态时，基于电容检测原理来检测唤醒事件的发生，并在检测到发生唤醒事件时，将光学生物特征检测模组唤醒，以使光学生物特征检测模块基于光学检测原理进行生物特征检测，所述唤醒事件包括生物体的触摸、靠近和运动中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的生物特征检测方法，其特征在于，
所述基于电容检测原理来检测唤醒事件的发生包括：利用与光学生物特征检测模组一起设置在透明盖板下方的至少一个感应电极，根据生物体的触摸、靠近和运动中的至少一种产生感应信号，所述感应信号反映了感应电极上的耦合电容；以及根据所述感应信号来判断是否发生唤醒事件；
所述将光学生物特征检测模组唤醒包括：产生用于将光学生物特征检测模组唤醒的触发信号。
10.根据权利要求9所述的生物特征检测方法，其特征在于，所述根据所述感应信号来判断是否发生唤醒事件包括：
将所述感应信号放大；以及
将放大后的感应信号与预设的参考信号相比较，并根据比较结果来判断是否发生唤醒事件。
11.根据权利要求10所述的生物特征检测方法，其特征在于，所述至少一个感应电极的数目大于1；
所述将所述感应信号放大包括：利用多个放大电路分别放大来自每个感应电极的感应信号；并且
所述将放大后的感应信号与预设的参考信号相比较，并根据比较结果来判断是否发生唤醒事件包括：利用多个比较器将来自每个放大电路的感测信号与预设的参考信号相比较并产生比较结果，并根据来自所述多个比较器的比较结果来判断是否发生唤醒事件。
12.根据权利要求8所述的生物特征检测方法，其特征在于，还包括：在光学生物特征检测模组被唤醒之后停止基于电容检测原理来检测唤醒事件的发生。
13.根据权利要求9所述的生物特征检测方法，其特征在于，所述至少一个感应电极的数目大于1，所述生物特征检测方法还包括：根据预设的标准启用或禁用所述至少一个感应电极中的一个或多个。
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