CN107851186A - 使用并行处理的指纹认证 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过包括指纹感测装置和认证电路的指纹认证系统来认证用户的方法。该方法包括以下步骤：获取第一候选指纹图像；获取第二候选指纹图像；在获取第二候选指纹图像的同时，通过认证电路来处理第一候选指纹图像；以及评估处理的结果。当评估指示基于第一候选指纹图像不可能成功认证时，基于第二候选指纹图像来对用户进行认证。

Description

使用并行处理的指纹认证

技术领域

本发明涉及通过指纹认证系统来认证用户的方法，并且涉及这样的指纹认证系统。

背景技术

为了提供更高的安全性和/或增强的用户便利性，各种类型的生物识别系统被越来越多地使用。

特别地，例如，指纹认证系统由于其小型化、高性能以及用户接受度而已经用于消费电子设备中。

随着指纹认证更广泛、更多样化的使用，对速度和响应度的要求也在提高。另一方面，预计用户不会愿意接受由于更快的指纹认证处理而导致的降低的可靠性。

期望在不降低指纹认证的可靠性的情况下提供响应能力更强的指纹认证。

发明内容

鉴于以上，本发明的目的是提供改进的指纹认证，特别是提供在不降低指纹认证的可靠性的情况下响应能力更强的指纹认证。

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种通过包括指纹感测装置和认证电路的指纹认证系统来认证用户的方法，该方法包括以下步骤：通过指纹感测装置获取第一候选指纹图像；通过指纹感测装置获取第二候选指纹图像；在获取第二候选指纹图像的同时，由认证电路处理第一候选指纹图像，该处理生成所述第一候选指纹图像的经处理后的表示；相对于至少第一评估标准来评估第一候选指纹图像的经处理后的表示；以及当第一候选指纹图像的经处理后的表示不能满足至少一个评估标准时，基于第二候选指纹图像对用户进行认证。

可以有利地在手指未在传感器表面上移动时在同一手指放置事件期间获取第一候选指纹图像和第二候选指纹图像。换句话说，在手指放置事件期间手指可以是基本静止的。第一候选指纹图像和第二候选指纹图像中的一个或二者可以是来自指纹感测装置的一次读出的结果或者可以是来自指纹感测装置的多次读出的结果。在后一种情况下，可以通过组合读出结果(例如，进行平均)来形成候选指纹图像。

此外，可以按顺序获取第一候选指纹图像和第二候选指纹图像，使得在第一候选指纹图像的获取结束之后开始第二候选指纹图像的获取。

可以在第一候选指纹图像的获取结束之后的任何时间开始通过认证电路对第一候选指纹图像进行处理。在实施方式中，可以在第一候选指纹图像的获取仍在继续的同时开始对第一候选指纹图像的处理。然而，通常，处理第一候选指纹图像所需的总时间可能明显长于获取第一候选指纹图像所需的总时间。

可以相对于一个评估标准或多个评估标准来评估第一候选指纹图像。至少第一评估标准可以是可用于确定是否可能使用候选指纹图像对用户进行认证的任何标准。因此，至少第一评估标准可以包括范围从相对简单的图像质量度量标准到完整的认证结果的一个或多个标准。此外，至少第一评估标准可以包括一个或多个预定标准以及/或者可以指示先前获取的图像的至少一个属性。

需要注意的是，指纹认证系统可以被包括在独立的电子设备(例如，移动通信设备、手表、智能卡等)中，或者可以由互连的设备(例如，计算机和连接至计算机的指纹获取设备)形成。

例如，指纹感测装置可以是电容式指纹感测装置，其检测指示感测元件阵列中的每个感测元件与触摸感测装置表面的手指表面之间的电容耦合的测量值。与指纹中的谷对应的位置处的感测元件相比，与指纹中的脊对应的位置处的感测元件呈现出与手指的更强的电容耦合。

然而，本发明的各种实施方式不限于特定的指纹感测技术，而是同样适用于例如声学、光学、热学或者压电指纹感测装置等。

此外，根据本发明的实施方式的指纹认证系统可以被实现组件系统，或者被实现为在单个组件(例如，集成电路)中。

另外，除非在权利要求书中明确地或暗示地指定了特定的步骤顺序，否则根据本发明的各种实施方式的方法的步骤不必以任何特定的顺序来执行。

本发明基于以下认识：如果在正在处理先前获取的候选指纹图像的同时获取至少一个“备份”候选指纹图像，则指纹认证系统的用户可以体验到提高了的性能。如果先前获取的候选指纹图像被证明(可能)具有不足以正确认证用户的质量，则“备份”候选指纹图像可以用于具有较高成功概率的认证尝试。

因此，通过本发明的实施方式，用户可以被成功认证，即使在第一候选指纹图像不会(不太可能)认证成功的情况下也是如此。由此，至少有时可以避免与错误拒绝以及重试或甚至输入PIN的指令相关联的用户不便。换句话说，可以显著降低用户经历的错误拒绝率，这将提高对指纹认证系统以及包括指纹认证系统的电子设备的满意度。

在本发明的实施方式中，对第一候选指纹图像的处理可以被分成可以并行执行的子例程。这可以进一步减少基于第二候选指纹图像进行额外的认证尝试所需的时间。

根据本发明的各种实施方式，认证可以额外地基于第一候选指纹图像，即不仅基于第二候选指纹图像。例如，认证可以基于合成的候选指纹图像或者包括来自第一候选指纹图像和第二候选指纹图像二者的信息的表示。例如，可以通过对第一候选指纹图像和第二候选指纹图像进行平均来形成这样的合成的候选指纹图像(或者表示)。这样的过程可以降低共模噪声的影响，并且可以提供更可靠的指纹认证。可以获取额外的候选指纹图像，并且认证还可以基于这样的额外的候选指纹图像。

此外，在实施方式中，认证的步骤可以包括以下步骤：检索对于用户的存储的登记表示；通过认证电路处理第二候选指纹图像，以确定基于第二候选指纹图像的认证表示；确定认证表示与存储的登记表示之间的匹配是否满足认证要求；以及当匹配满足认证要求时，提供指示成功认证的信号。

认证表示可以额外地基于第一候选指纹图像，即不仅基于第二候选指纹图像。

在本申请的上下文中，指纹图像的“登记表示”和/或“认证表示”可以是从指纹图像提取的对评估在不同时间获取的指纹图像之间的相似度有用的任何信息。例如，指纹图像的登记/认证表示可以包括指纹特征(例如，所谓的小细节)的描述以及关于指纹特征之间的位置关系的信息。可替选地，指纹图像的表示可以是图像本身，也可以是图像的压缩版本。例如，图像可以被二值化和/或骨架提取(skeletonize)。

根据各种实施方式，该方法还可以包括以下步骤：在获取第一候选指纹图像的步骤之后并且在获取第二候选指纹图像的步骤之前，调整指纹感测装置的至少一个设置。

例如，可以使用默认设置来获取第一候选指纹图像，并且可以根据预定方案或者基于任何其他合适的参数来基于第一候选指纹图像的至少一个属性对指纹感测装置的至少一个设置进行调整。这可以导致更快的指纹认证过程和/或提高了的指纹认证的可靠性。

根据实施方式，该方法还可以包括以下步骤：当第一候选指纹图像的经处理后的表示满足至少第一评估标准时：基于第一候选指纹图像来认证用户。

在实施方式中，处理第一候选指纹图像的步骤可以包括确定基于第一候选指纹图像的认证表示的步骤；以及评估第一候选指纹图像的经处理后的表示的步骤可以包括以下步骤：检索对于用户的存储的登记表示；以及确定基于第一候选指纹图像的认证表示与存储的登记表示之间的匹配是否满足认证要求。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于认证用户的指纹认证系统，其包括：指纹感测装置；存储器；以及处理电路，其连接至指纹传感器，并且连接至存储器，该处理电路包括：图像获取电路，其用于：控制指纹感测装置获取要认证的候选指纹的第一候选指纹图像；以及控制指纹感测装置获取要认证的候选指纹的第二候选指纹图像；以及认证电路，其用于：在指纹感测电路获取第二候选指纹图像的同时，处理第一候选指纹图像，该处理生成第一候选指纹图像的经处理后的表示；相对于至少第一评估标准来评估第一候选指纹图像的经处理后的表示；以及当第一候选指纹图像的经处理后的表示不能满足所述至少一个评估标准时：基于第二候选指纹图像来对用户进行认证。

处理电路可以以一个或多个处理器的形式来提供，其还可以控制包括指纹认证系统的电子设备的其他功能。此外，图像获取电路和认证电路可以被配置成并行操作。

本发明的该第二方面的其他实施方式以及通过本发明的该第二方面获得的其他效果在很大程度上类似于上面针对本发明的第一方面所描述的那些内容。

根据本发明的实施方式的指纹认证系统可以被包括在电子设备中，该电子设备还包括处理单元，该处理单元被配置成控制指纹认证系统对用户进行指纹认证，以及仅在用户认证成功时执行至少一个动作。

总之，本发明涉及一种通过包括指纹感测装置和认证电路的指纹认证系统来认证用户的方法。该方法包括以下步骤：获取第一候选指纹图像；获取第二候选指纹图像；在获取第二候选指纹图像的同时，通过认证电路来处理第一候选指纹图像；以及评估处理的结果。当评估指示基于第一候选指纹图像不可能成功认证时，基于第二候选指纹图像来对用户进行认证。

附图说明

现在将参照示出本发明的示例实施方式的附图更详细地描述本发明的这些方面以及其他方面，其中：

图1a和图1b示意性地示出了根据本发明的示例实施方式的包括指纹感测设备的电子设备；

图2是图1a和图1b中的电子设备的框图；

图3a是示出根据现有技术的指纹认证方法的流程图；

图3b是图3a中现有技术的指纹认证方法的示意时序图；

图4a是示出根据本发明的第一实施方式的指纹认证方法的流程图；

图4b是示出图4a中的指纹认证方法的第一变型的示意时序图；

图4c是示出图4a中的指纹认证方法的第二变型的示意时序图；

图5a是示出根据本发明的第二实施方式的指纹认证方法的流程图；

图5b是图5a中的指纹认证方法的示意时序图；

图6a是示出根据本发明的第三实施方式的指纹认证方法的流程图；以及

图6b是图6a中的指纹认证方法的示意时序图；

具体实施方式

在本具体实施方式中，主要参照具有可通过后盖中的开口接近的细长的指纹传感器的移动电话来讨论根据本发明的电子设备的各种实施方式。此外，指纹传感器3与处理电路被示意性地示出为不同的独立组件。

应该注意的是，这决不是限制本发明的范围，例如，本发明的范围同样还包括其他类型的电子设备(例如，智能手表、智能卡、膝上型计算机等)。此外，指纹感测设备不需要是细长的，而可以是大致方形的。此外，指纹感测设备可以布置在电子设备中的任何合适的位置，例如，与移动电话的正面或侧面上的按钮集成，或者布置在玻璃盖下面等。另外，处理电路或者处理电路的一部分可以与指纹传感器集成。例如，图像获取电路11和图像处理电路12可以与传感器阵列10一起集成在指纹传感器组件3中。认证处理电路13也可以集成在指纹传感器组件3中。

图1a以具有壳体2以及可通过壳体2中的开口接近的集成的指纹传感器3的移动电话1的形式示意性地示出了根据本发明的电子设备的示例实施方式。例如，指纹传感器3可以用于解锁移动电话1和/或用于授权使用移动电话进行的交易等。

图1b是指纹传感器3及其与壳体2的集成的放大图。

参照作为图1a中的移动电话的示意框图的图2，除了上面提及的指纹传感器3以外，移动电话1还包括通信电路5、用户接口电路6、处理电路7以及指纹传感器接口8，在这里指纹传感器接口8通过指示控制信息的线箭头以及指示数据传输的块箭头被示意性地示出。

如图2示意性所示，指纹传感器3包括传感器阵列10，传感器阵列10包括多个感测元件14a至14b(在图2中仅有两个相邻的感测元件用附图标记指示，以避免使附图混乱)。尽管在图2中未示出，但是指纹感测设备3另外包括读出电路，其用于转换来自感测元件的感测信号，以提供触摸传感器表面的指纹(或另一物体的表面结构)的表示。

处理电路7包括图像获取电路11、图像处理电路12以及认证处理电路13。图像获取电路11控制指纹传感器3以获取图像，图像处理电路12对获取的图像执行各种图像处理以产生经处理后的图像，并且认证处理电路13基于来自图像处理电路12的经处理后的图像来执行指纹认证。处理电路7可以有利地包括多个核或CPU，以便处理电路7能够并行处理。

例如，上面提及的通信电路5可以包括用于无线通信的各种天线和控制单元中的一个或多个，并且例如，上面提及的用户接口电路6可以包括显示器、麦克风、扬声器以及振动单元中的一个或多个。

为了清楚地理解通过本发明的实施方式获得的益处，首先将参照图3a至图3b描述根据现有技术的指纹认证方法。

在第一步骤100中，获取第一候选指纹图像。在随后的步骤101中，第一候选指纹图像被处理用于认证。通常，该步骤101包括检索存储的用户的指纹的登记表示，形成基于第一候选指纹图像的认证表示，并且将认证表示与登记表示进行比较。

在步骤102中，确定认证表示与登记表示之间是否存在匹配。如果在步骤102中确定存在匹配，则该方法进行至步骤103，在步骤103中指示认证成功。

如果在步骤102中确定不存在匹配，则该方法进行至步骤104，在步骤104中经由用户接口电路6指示用户再次尝试。这包括将手指从传感器移开，然后将手指再次放到传感器上。

当手指被再次放到指纹传感器3上时，在步骤105中获取第二候选指纹图像。在随后的步骤106中，第二候选指纹图像被如上所述地处理用于认证，并且在步骤107中，确定基于第二候选指纹图像的认证表示与登记表示之间是否存在匹配。如果在步骤107中确定存在匹配，则该方法进行至步骤108，在步骤108中指示认证成功。

如果在步骤107中确定不存在匹配，则该方法进行至步骤109，在步骤109中经由用户接口电路6指示用户输入他/她的PIN。这可能会让用户不高兴，并且可能降低用户使用电子设备的指纹认证系统的意愿。

应该理解的是，该方法被简化以使得描述能够集中于与本发明的实施方式相关的内容。在大多数现有系统中，例如，在提示用户输入他/她的PIN之前允许多于两次的失败的指纹认证尝试。

如果上面详述的第一次指纹认证尝试成功，则认证可能被认为是快速的，并且电子设备被认为是响应能力强的。然而，如果第一次认证尝试失败而第二次认证尝试成功，则由于需要额外的用户动作(将手指从指纹传感器上抬起，然后将手指再次放到指纹传感器上)，因此指纹认证所需的总时间将长得多。

针对上面描述的现有技术的指纹认证方法，这在图3b中的示意时序图中被示意性地示出。

参照图3b中的时序图，第一候选指纹图像的获取(步骤100)在初始时间t₀开始并且在第一时间t₁结束。在第一时间t₁，当第一候选指纹图像的获取完成时，第一候选指纹图像的认证处理(步骤101)开始。认证处理在第二时间t₂结束。假设认证结果是否定的，则提示用户将他/她的手指从传感器上抬起，然后将他/她的手指再次放到传感器上。与图像获取或认证处理所需的时间相比，这个过程耗费很多时间，如图3b所示，部分时间线已经被移除。

在第三时间t₃，当用户将他/她的手指再次放到传感器上时，获取第二候选指纹图像(步骤105)，并且在第四时间t₄，第二候选指纹图像的认证处理(步骤106)开始。在第五时间t₅，当认证处理完成时，假定认证成功。

在第一次认证尝试失败并且第二次认证尝试成功的情况下，根据现有技术的指纹认证过程需要初始时间t₀与第五时间t₅之间的时间段。这个时间可能高达两秒或更长，主要取决于用户注意到第一次认证尝试失败、将手指抬起并将手指再次放到传感器上所需的时间。

现在将参照图4a至图4c以及参照图2描述根据本发明的第一实施方式的指纹认证方法。

首先参照图4a，通过图2中的图像获取电路11以及由图2中的图像处理电路12和认证处理电路13实现的认证处理电路在并行子处理中执行指纹认证方法。

因此，在图像获取子处理中，图像获取电路11在第一步骤200中获取第一候选指纹图像，然后在第二步骤201中获取第二候选指纹图像。

如图4a中的流程图中的块箭头示意性所示，图像获取电路11将所获取的候选指纹图像提供至认证处理电路。根据图像获取的确切时间，可以将候选指纹图像(至少第二候选指纹图像)存储在存储器(图2中未示出)中直到认证处理电路准备开始处理候选指纹图像。

在认证子处理中，在步骤300中，认证处理电路对第一候选指纹图像执行认证处理。如上所述，认证处理可以包括检索登记表示，以及对基于第一候选指纹图像的第一认证表示的图像处理和确定。如本领域的技术人员所公知的，例如，图像处理可以包括图像增强、旋转以及平移校正等。

将认证表示与登记表示进行比较，并且在随后的步骤301中确定认证表示与登记表示之间是否存在匹配。

如果在步骤301中确定存在匹配，则方法进行至步骤302，在步骤302中指示认证成功。

如果在步骤301中确定不存在匹配，则方法进行至步骤303，在步骤303中，认证处理电路对第二候选指纹图像(或者第一候选指纹图像与第二候选指纹图像的组合)执行认证处理。

在接下来的步骤304中，确定在基于第二候选指纹图像的认证表示与登记表示之间是否存在匹配。

如果在步骤304中确定存在匹配，则方法进行至步骤305，在步骤305中指示认证成功。

如果在步骤304中确定不存在匹配，则方法进行至步骤306，在步骤306中，经由用户接口电路6指示用户输入他/她的PIN。

应该理解的是，该方法被简化以使得描述能够集中于与本发明的实施方式相关的内容。作为请求用户输入他/她的PIN的替代方案，可以如上所述地获取和处理额外的候选指纹图像。此外，可以在要求输入PIN之前至少再一次指示用户抬起他/她的手指并将其再次放到传感器上以执行上述的方法。

上述的指纹认证的并行过程提供了更快的指纹认证。它还提供了如指纹认证系统的用户所感知到的指纹认证系统的提高了的可靠性。

针对上面参照图4a中的流程图描述的方法的第一变型，这在图4b中的示意时序图中被示出。

与图3b中的时序图相似，第一候选指纹图像的获取(步骤200)在初始时间t₀开始，并且在第一时间t₁结束。在第一时间t₁，当第一候选指纹图像的获取完成时，第一候选指纹图像的认证处理(步骤300)开始。在第一候选指纹图像的认证处理期间，进行第二候选指纹图像的获取(步骤201)。在图4b的示意时序图中，指示在第七时间t₇开始第二候选指纹图像的获取。可以根据需要来控制从第一时间t₁到第七时间t₇的时间段。在实施方式中，可以期望在开始获取第二候选指纹图像之前等待最小时间段，以增加手指已经落在指纹传感器3上的可能性。在其他实施方式中，可以在获取第一候选指纹图像之后尽可能快地获取一系列新的候选指纹图像，以向认证处理提供尽可能多的图像信息。

在第二时间t₂，第一候选指纹图像的认证处理结束。假定认证结果为否定的，则第二候选指纹图像的认证处理(步骤303)立即开始。在第八时间t₈，当认证处理完成时，假定认证成功。

在第一次认证尝试失败而第二次认证尝试成功的情况下，根据本发明的第一示例性实施方式的指纹认证过程由此需要初始时间t₀与第八时间t₈之间的时间段。这个时间可以比上面参照图3a至图3b进一步描述的现有技术的方法所需的时间明显缩短。例如，如果图像获取耗费约10毫秒，并且得到认证结果的认证处理耗费约200毫秒，则初始时间t₀与第八时间t₈之间的总时间段为约0.4秒。随着更快的认证处理技术的发展和/或更快的处理器的部署，这个时间还将进一步显著减少。

由于认证重试在时间方面的不利后果相对小，因此减少至少第一候选指纹图像的图像获取的时间可能是有益的。例如，可以花更少的时间来确保手指稳定地在指纹传感器上，以及指纹传感器表面有足够的部分被手指覆盖。这可能降低第一次认证处理步骤(步骤300)的认证成功率，但是可以使得从手指放置到成功认证的平均时间缩短。

为了进一步提高指纹认证系统在速度和感知的认证成功率方面的性能，第一候选指纹图像的获取(步骤200)可以在速度方面进行优化，并且第二候选指纹图像的获取(步骤201)可以在图像质量方面进行优化。

为了最小化获取第一候选指纹图像的时间，例如，可以使用预定义的一组感测装置设置来获取第一候选指纹图像，其中，该组预定义的感测装置设置可以不针对当前放在传感器上的手指的电气属性进行优化。

为了最大化第二候选指纹图像的质量，可以允许第二候选指纹图像的获取在认证处理电路繁忙并且不能对新的候选指纹图像执行认证处理时使用实际上所有可用时间。可以利用这个时间以各种方式改善第二候选指纹图像的质量。例如，可以捕获多个图像并对其进行组合以形成第二候选指纹图像。

现在将参照图4c中的示意时序图来描述在上面参照图4a中的流程图描述的方法的第二变型。在该第二变型中，第一候选指纹图像的获取(步骤200)在速度方面进行优化，并且第二候选指纹图像的获取(步骤201)在图像质量方面进行优化。

根据本发明的方法的第一实施方式的第二变型与图4b中示意性示出的第一变型的不同之处在于：第二候选指纹图像的获取(步骤201)被允许实际上持续进行直到第一候选指纹图像的认证处理(步骤300)完成。在该变型(以及在其他实施方式和变型)中，第二候选指纹图像的获取开始时的第七时间t₇可以被选择为尽可能地接近第一候选指纹图像的获取完成时的第一时间t₁。

由于用于获取第二候选指纹图像的额外时间，可以改善第二候选指纹图像的图像质量，这转而增加了合法用户成功认证的机会。

在下文中，将参照图5a至图5b以及图6a至图6b来描述本发明的更多实施方式。应该理解的是，上面结合图4c描述的考虑也同样可以适用于下面描述的实施方式以及本发明的其它实施方式。

现在将参照图5a至图5b以及参照图2来描述根据本发明的第二实施方式的指纹认证方法。

首先参照图5a，分别由图2中的图像获取电路11、图像处理电路12以及认证处理电路13在三个并行子处理中执行指纹认证方法。

因此，在图像获取子处理中，图像获取电路11在第一步骤400中获取第一候选指纹图像，然后在第二步骤401中获取第二候选指纹图像。

如图5a中的流程图中的块箭头示意性所示，图像获取电路11将所获取的候选指纹图像提供至图像处理电路12。根据图像获取的确切时间，可以将候选指纹图像(至少第二候选指纹图像)存储在存储器(图2中未示出)中直到图像处理电路12准备开始处理候选指纹图像。

在图像处理子处理中，在步骤500中，图像处理电路12对第一候选指纹图像执行图像处理。例如，如本领域的技术人员所公知的，图像处理可以包括图像增强、旋转以及平移校正等。

在图像处理子处理中的下一步骤501中，相对于图像质量标准来评估经处理后的第一候选指纹图像。例如，在该评估步骤501中，可以评估第一候选指纹图像的直方图是否充分地指示了代表指纹的脊和谷的分离的峰值。

在随后的步骤502中，确定第一候选指纹图像是否具有可能对认证处理有用的足够好的质量。

如果在步骤502中确定是第一候选指纹图像具有可能对认证处理有用的足够好的质量的情况，则子处理进行至步骤503，并将第一候选指纹图像的经图像处理后的版本提供至认证处理电路13。此后，图像处理子处理进行至步骤504，并且对第二候选指纹图像进行图像处理。该图像处理可以有利地包括也处理第一候选指纹图像。例如，可以将第一候选指纹图像与第二候选指纹图像进行平均，并且可以对平均的图像数据执行进一步的图像处理。当第二图像处理步骤504结束时，在步骤505中将经处理后的图像提供至认证处理电路。

如果相反地在步骤502中确定第一候选指纹图像不具有可能对认证处理有用的足够好的质量，则子处理直接进行至第二图像处理步骤504，然后如上所述地继续进行。因此，在这种情况下，不将经处理后的第一候选指纹图像提供至认证处理电路13。

现在转至由图2中的认证处理电路13进行的认证子处理，在第一步骤600中进行经预处理的第一候选指纹图像的第一次认证处理(在图像处理电路12提供这样的经预处理的第一候选指纹图像的情况下)。

如上所述，认证处理可以包括检索登记表示，以及对基于从图像处理电路12接收的经处理后的候选指纹图像的第一认证表示的确定。

将认证表示与登记表示进行比较，并且在随后的步骤601中确定认证表示与登记表示之间是否存在匹配。

如果在步骤601中确定存在匹配，则方法进行至步骤602，在步骤602中指示认证成功，然后在步骤603中向图像处理子例程发送停止命令。

如果在步骤601中确定不存在匹配，则方法进行至步骤604，在步骤604中，认证处理电路13对第二候选指纹图像(或者第一候选指纹图像与第二候选指纹图像的组合)执行认证处理。

在下一步骤605中，确定基于第二候选指纹图像的认证表示与登记表示之间是否存在匹配。

如果在步骤605中确定存在匹配，则该方法进行至步骤606，在步骤606中指示认证成功。

如果在步骤605中确定不存在匹配，则该方法进行至步骤607，在步骤607中，经由用户接口电路6指示用户输入他/她的PIN。

应该理解的是，该方法被简化以使得描述能够集中于与本发明的实施方式相关的内容。作为请求用户输入他/她的PIN的替代方案，可以如上所述地获取并且处理额外的候选指纹图像。此外，在要求输入PIN之前可以至少再一次指示用户抬起他/她的手指并将其再次放到传感器上以执行上面描述的方法。

上面详述的指纹认证的并行过程提供了更快的指纹认证。它还提供了如指纹认证系统的用户所感知的指纹认证系统的提高了的可靠性。

这在图5b中的示意时序图中示意性地示出。

与图4b中的时序图中相似，第一候选指纹图像的获取(步骤400)在初始时间t₀开始，并且在第一时间t₁结束。在第一时间t₁，当第一候选指纹图像的获取完成时，第一候选指纹图像的图像处理(步骤500)开始。在第一候选指纹图像的图像处理期间，进行第二候选指纹图像的获取(步骤401)。在图5b的示意时序图中，指示第二候选指纹图像的获取在第七时间t₇开始。如上述第一实施方式那样，可以根据需要控制从第一时间t₁到第七时间t₇的时间段。

在第十时间t₁₀，第一候选指纹图像的图像处理结束，并且此时开始第一认证处理(步骤600)。同样如图5b所示，第二候选指纹图像的图像处理(步骤504)也在第十时间t₁₀开始。与之前一样，假定第一认证处理在第二时间t₂完成。在第一认证失败的情况下，第二认证处理(步骤604)在第二时间t₂开始并持续至第十一时间t₁₁。

在第十一时间t₁₁，当第二认证处理完成时，假定认证成功。

在第一次认证尝试失败而第二次认证尝试成功的情况下，根据本发明的第二示例性实施方式的指纹认证过程因此需要初始时间t₀与第十一时间t₁₁之间的时间段。该时间段甚至可以比参照图4a至图4b在上面进一步描述的根据本发明的第一实施方式的指纹认证过程所需的时间段更短。例如，如果图像获取耗费约10毫秒，图像处理耗费约80毫秒，以及基于经处理后的图像得到认证结果的认证处理耗费约120毫秒，则初始时间t₀与第十一时间t₁₁之间的总的时间段为约0.3秒。随着更快的认证处理技术的发展和/或更快的处理器的部署，显然这个时间还将进一步减少。

另外，认证处理(包括图像预处理以及形成认证处理)的进一步并行化也可以减少成功认证的时间。

现在将参照图6a至图6b来描述根据本发明的第三实施方式的指纹认证方法的一个示例，在该示例中使用这样的进一步的并行化。

首先参考图6a，指纹认证方法的第三实施方式与上面参照图4a至图4b进一步描述的第一实施方式的主要不同之处在于，第一候选指纹图像和第二候选指纹图像的认证处理并行进行而非按顺序进行。

在图像获取子处理中，图像获取电路11在第一步骤700中获取第一候选指纹图像，然后在第二步骤701中获取第二候选指纹图像。

图像获取电路11将所获取的候选指纹图像提供至认证处理电路。根据图像获取的确切时间，可以将候选指纹图像中的一个或者二者存储在存储器(图2中未示出)中直到认证处理电路准备开始处理候选指纹图像。

在第一认证子处理中，在步骤800中，认证处理电路对第一候选指纹图像执行认证处理。如上所述，认证处理可以包括检索登记表示，以及对基于第一候选指纹图像的第一认证表示的图像处理和确定。例如，如本领域的技术人员所公知的，图像处理可以包括图像增强、旋转以及平移校正等。

将认证表示与登记表示进行比较，并且在随后的步骤801中确定认证表示与登记表示之间是否存在匹配。

如果在步骤801中确定存在匹配，则该方法进行至步骤802，在步骤802中指示认证成功，然后该方法进行至步骤803，在步骤803中，中止(下面描述的)第二候选指纹图像的并行认证处理。

如果在步骤801中确定不存在匹配，则该方法进行至步骤804，并且第一认证子过程结束。

在第二认证子处理中，在步骤900中，认证处理电路对第二候选指纹图像执行认证处理。如上所述，认证处理可以包括检索登记表示，以及对基于第一候选指纹图像的第一认证表示的图像处理和确定。例如，如本领域的技术人员所公知的，图像处理可以包括图像增强、旋转以及平移校正等。

将认证表示与登记表示进行比较，并且在随后的步骤901中确定认证表示与登记表示之间是否存在匹配。

如果在步骤901中确定存在匹配，则该方法进行至步骤902，在步骤902中指示认证成功。

如果在步骤901中确定不存在匹配，则该方法进行至步骤903，在步骤903中，经由用户接口电路6指示用户输入他/她的PIN。

应该理解的是，该方法被简化以使得描述能够集中于与本发明的实施方式相关的内容。作为请求用户输入他/她的PIN的替代方案，可以如上所述地获取并处理额外的候选指纹图像。此外，可以在要求PIN输入之前至少再一次指示用户抬起他/她的手指并将其再次放到传感器上以执行上面描述的方法。

上面详述的根据第三实施方式的指纹认证方法的扩展的并行化提供了更快的指纹认证。它还提供了如指纹认证系统的用户所感知的指纹认证系统的进一步改进了的响应度。

这在图6b中的示意时序图中被示出。

与在图3b中的时序图相似，第一候选指纹图像的获取(步骤700)在初始时间t₀开始，并且在第一时间t₁结束。在第一时间t₁，当第一候选指纹图像的获取完成时，第一候选指纹图像的认证处理(步骤800)开始。在第一候选指纹图像的认证处理期间，进行第二候选指纹图像的获取(步骤701)。在图6b的示意时序图中，指示第二候选指纹图像的获取在第七时间t₇开始。可以根据需要控制从第一时间t₁到第七时间t₇的时间段。在实施方式中，可以期望在获取第二候选指纹图像开始之前等待最小时间段，以增加手指已落在指纹传感器3上的可能性。在其他实施方式中，可以在获取第一候选指纹图像之后尽可能快地获取一系列新的候选指纹图像以向认证处理提供尽可能多的图像信息。

第二候选指纹图像的获取在第十三时间t₁₃完成。此时，第二候选指纹图像的认证处理(步骤900)开始，并且与第一候选指纹图像的认证处理(步骤800)并行运行。

第一候选指纹图像的认证处理在第二时间t₂结束。如果基于第一候选指纹图像的认证结果为肯定的，则不需要第二认证处理(步骤900)并且可以中止第二认证处理。在图6b中，为了说明的目的，假定第一认证处理(步骤800)的认证结果为否定的。

在第十四时间t₁₄，当第二认证处理(步骤900)完成时，假定认证成功。

在第一次认证尝试失败而第二次认证尝试成功的情况下，根据本发明第三示例性实施方式的指纹认证过程因此需要初始时间t₀与第十四时间t₁₄之间的时间段。由于第三实施方式的扩展的并行化，该时间段甚至可以比上面参照图4a至图4b进一步描述的根据第一实施方式的指纹认证方法所需的时间更短。

基于本文所描述的本发明的三个示例性实施方式，本领域的技术人员将容易考虑到另外的实施方式和变型。例如，上面参照图5a至图5b进一步描述的根据第二实施方式的指纹认证方法的并行化还可以被扩展。例如，图像处理(步骤500至步骤505)以及认证处理(步骤600至步骤607)中的一个或二者可以被如上面参照图6a至图6b所描述地并行化。

本领域的技术人员将认识到，本发明决不限于上面描述的优选的实施方式。相反，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。

在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项功能。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的这一事实并不意味着这些措施的组合不能被有利地使用。计算机程序可以被存储/分布在与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的合适的介质(例如，光学存储介质或固态介质)上，并且也可以以其他形式(例如，经由互联网或者其他有线或无线通信系统)分布。权利要求书中的任何附图标记不应被解释为限制该范围。

Claims (12)

1.一种通过包括指纹感测装置和认证电路的指纹认证系统来认证用户的方法，所述方法包括以下步骤：

通过所述指纹感测装置在当所述用户的手指未在所述指纹感测装置的表面上移动时的手指放置事件期间获取所述手指的第一候选指纹图像；

通过所述指纹感测装置在所述手指放置事件期间获取第二候选指纹图像；

在获取所述第二候选指纹图像的同时，通过所述认证电路处理所述第一候选指纹图像，所述处理生成所述第一候选指纹图像的经处理后的表示；

相对于至少第一评估标准来评估所述第一候选指纹图像的经处理后的表示；以及

当所述第一候选指纹图像的经处理后的表示不能满足所述至少一个评估标准时：基于所述第二候选指纹图像来对所述用户进行认证。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述认证额外地基于所述第一候选指纹图像。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述认证的步骤包括以下步骤：

检索对于所述用户的存储的登记表示；

通过所述认证电路处理所述第二候选指纹图像，以确定基于所述第二候选指纹图像的认证表示；

确定所述认证表示与所述存储的登记表示之间的匹配是否满足认证要求；以及

当所述匹配满足所述认证要求时，提供指示成功认证的信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述认证表示额外地基于所述第一候选指纹图像。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

在获取所述第一候选指纹图像的步骤之后并且在获取所述第二候选指纹图像的步骤之前，对所述指纹感测装置的至少一个设置进行调整。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：

当所述第一候选指纹图像的经处理后的表示满足所述至少第一评估标准时：基于所述第一候选指纹图像对所述用户进行认证。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：

处理所述第一候选指纹图像的步骤包括以下步骤：

确定基于所述第一候选指纹图像的认证表示；并且

评估所述第一候选指纹图像的经处理后的表示的步骤包括以下步骤：

检索对于所述用户的存储的登记表示；以及

确定基于所述第一候选指纹图像的认证表示与所述存储的登记表示之间的匹配是否满足认证要求。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一评估标准基于所述第二候选指纹图像。

9.一种用于认证用户的指纹认证系统，包括：

指纹感测装置，其用于在其表面上接收所述用户的手指；

存储器；以及

处理电路，其连接至所述指纹传感器，并且连接至所述存储器，所述处理电路包括：

图像获取电路，其用于：

控制所述指纹感测装置在当所述手指未在所述指纹感测装置的表面上移动时的手指放置事件期间获取要认证的候选指纹的第一候选指纹图像；以及

控制所述指纹感测装置在所述手指放置事件期间获取要认证的所述候选指纹的第二候选指纹图像；以及

认证电路，其用于：

在所述指纹感测电路获取所述第二候选指纹图像的同时，处理所述第一候选指纹图像，所述处理生成所述第一候选指纹图像的经处理后的表示；

相对于至少第一评估标准来评估所述第一候选指纹图像的经处理后的表示；以及

当所述第一候选指纹图像的经处理后的表示不能满足所述至少一个评估标准时：基于所述第二候选指纹图像来对所述用户进行认证。

10.根据权利要求9所述的指纹认证系统，其中，所述认证额外地基于所述第一候选指纹图像。

11.根据权利要求9或10所述的指纹认证系统，其中，所述认证电路被配置为通过以下方式认证所述用户：

从所述存储器中检索对于所述用户的存储的登记表示；

处理所述第二候选指纹图像，以确定基于所述第二候选指纹图像的认证表示；

确定所述认证表示与所述存储的登记表示之间的匹配是否满足认证要求；以及

当所述匹配满足所述认证要求时，提供指示成功认证的信号。

12.一种电子设备，包括：

根据权利要求9至11中任一项所述的指纹认证系统；以及

处理单元，其被配置成控制所述指纹认证系统对用户进行指纹认证，以及仅在对所述用户成功认证时执行至少一个动作。