CN107851189A - 具有力传感器的指纹传感器 - Google Patents

Abstract

本发明一般性涉及一种用于认证包括指纹传感器和力传感器的电子装置的用户的方法，该方法包括：检索所储存的多个指纹登记模板，其包括用户手指的至少部分的登记代表及相应的登记力参数；获取对象的第一验证图像且确定第一验证代表；确定第一验证力参数；基于第一验证模板和所述多个指纹登记模板执行指纹认证过程，其中，当在第一验证模板中包括的第一验证代表和第一验证力参数匹配在相同指纹登记模板中包括的登记代表和登记力参数中的每个，提供指示用户的成功认证的信号。本发明还涉及一种指纹感测系统及电子装置。

Description

具有力传感器的指纹传感器

技术领域

本发明一般性涉及一种用于认证包括指纹传感器和力传感器的电子装置的用户的方法。本发明还一般性涉及一种对应的指纹传感器及电子装置。

背景技术

各种生物识别系统被越来越多地使用以提供访问电子装置的提高的安全性且同时以可接受的等级保持用户便利。特别地，指纹传感器例如由于其小的形状因子、高的性能及用户接受度已经成功集成在这样的装置中。在各种可用的指纹感测原理(诸如电容式、光学式、热式等)之中，电容式感测最常使用，特别是在尺寸和功耗重要的应用中。

所有的电容式指纹传感器提供在若干感测元件与放置在指纹传感器表面上的手指之间的电容的指示度量。指纹图像的获取典型地使用包括以二维方式布置的多个感测元件的指纹传感器来执行，并且可以将基于区块的技术应用到指纹传感器以获取指纹图像，其中感测元件的区块被顺序地采样。

与指纹传感器关联的问题之一涉及所谓的欺骗手指(spoof finger)，其试图模仿活体指纹，由此欺骗指纹传感器。若欺骗手指的欺骗成功，对系统的未经授权的访问可能不期望地批准或者未经授权的交易可能准许，这可能导致灾难性的后果。另外，欺骗手指相对容易制造，这可能最终导致提高数量的欺骗企图，尤其是在指纹传感器越来越常见地作为用于认证的装置的情况下。

因此，需要针对关于指纹传感器的验证的安全等级的改良。

发明内容

鉴于现有技术的上述及其他缺点，本发明的一个目的是提供一种具有改良的认证安全性的指纹传感器。另一目的是提供一种在指纹传感器系统中实现的相应方法。

因此，根据本发明的一个方面，提供一种用于认证包括指纹传感器和力传感器的电子装置的用户的方法，该种方法包括如下步骤：检索所存储的用户手指的多个指纹登记模板，每个指纹登记模板包括用户手指的至少部分的登记代表以及指示在登记代表被获取时由用户手指施加的力的相应登记力参数；使用指纹传感器获取对象的第一验证图像；根据第一验证图像确定第一验证代表；使用力传感器确定指示当第一验证代表被获取时由对象在该指纹传感器上施加的力的第一验证力参数，其中第一验证代表和第一验证力参数系形成第一验证模板；基于第一验证模板和所述多个指纹登记模板执行指纹认证过程，其中，当在第一验证模板中包括的第一验证代表和第一验证力参数中的每个匹配在相同的指纹登记模板中的包括登记代表和登记力参数中的每个，提供指示用户的成功认证的信号。

本发明基于如下认识：活体手指的指纹根据施加在指纹传感器上的力而变形。因而，认识到的是，可以利用关于变形的信息来改良指纹传感器中的认证安全。在不同的力参数(例如，在不同的力下)，活体指纹的验证代表将不同，而对于欺骗指纹，验证代表通常改变不多。例如，三维欺骗指纹(例如，由橡胶、环氧树脂或其他材料制成)在暴露到力(例如，未破坏该欺骗而在用于成像的边界内)时未显著变形。此外，诸如影印的相片的二维欺骗在力被施加在欺骗上时一点都不变形(使欺骗指纹变形)。因此，通过将力值连同指纹登记代表一起存储在登记模板中来实现认证上的改良。换言之，登记模板各自包括登记力参数和登记代表。对于有效的认证，从验证图像得到的验证代表以及验证力两者必须匹配在相同登记模板中的登记代表和登记力参数。

在本申请的上下文中，指纹图像的“登记代表”和/或“验证代表”可以是从指纹图像提取的用于评估在不同时间所获取的指纹图像之间的相似性的任何信息。例如，指纹图像的登记/验证代表可以包括指纹特征(诸如所谓的细节特征点)的描述以及关于指纹特征之间的位置关系的信息。可替代地，指纹图像的代表可以是图像本身、或图像的压缩版本。例如，图像可以被二值化和/或骨架化。从指纹图像提取这样的验证代表或登记代表的各种方式对于相关技术普通技术人员而言是公知的。

在本发明的一个实施方式中，还提供了，当在第一验证代表与第一登记代表之间找到匹配时，比较第一验证力参数与储存在包括匹配的第一登记代表的指纹登记模板中的第一登记力参数，其中，当第一验证力参数被确定为不匹配第一登记力参数时，提供指示用户的不成功认证的信号。此外，可以确定对象是欺骗手指。例如，当确定第一验证力参数大于第一登记力参数时，可以确定对象是欺骗手指。由此，有利地可以将对象分类为欺骗手指。

在本发明的另一实施方式中，方法还可以包括如下步骤：使用指纹传感器获取当由对象在指纹传感器上施加第二力时对象的第二验证图像，第二力与第一力不同；根据第二验证图像确定第二验证代表；当第一验证代表被确定为匹配第一登记代表且所确定的第一验证力参数被确定为匹配第一登记力参数时，将第二验证代表与第一验证代表匹配；以及基于第二验证代表与第一验证代表相比的偏差程度提供指示用户的成功认证的信号。

如果第一验证代表与第二验证代表之间的偏差程度被认为“高”，可以确定对象是活体手指，并且假如第一验证代表被确定为匹配第一登记代表且所确定的第一验证力参数被确定为匹配第一登记力参数，可以提供成功认证。然而，如果偏差程度被确定为“低”，可以确定对象是欺骗手指且因而认证是不成功的。偏差可以从脊部的变形确定，诸如脊部的宽度或深度的增大或脊部劈开。例如，如果不存在任何变形，对象被确定为欺骗手指，因而在此情况下偏差程度被认为“低”。若脊部劈开，变形程度可以被确定为“高”且对象被确定为活体手指。此外，偏差可以从指纹图像中的孔的外观确定。例如，对于已知的用户，孔位于手指上的已知位置，且当压力施加时孔倾向于变宽且更明显地突出。因此，变宽的孔的外观可以被确定为“高”的偏差程度。在欺骗中，难以或不可能正确地包括对应于已知手指指纹的孔。通过该实施方式，进一步有利地提高了认证安全。第二验证图像可以在验证期间在提示用户施加不同的力之后获取或者在用户在指纹传感器上自然地施加不同的力时自动获取。

根据本发明的一个实施方式，基于第一验证模板和所述多个指纹登记模板执行指纹认证过程的步骤可以包括：将第一验证力参数与所述多个指纹登记模板匹配，其中，当第一验证力参数匹配指纹登记模板中的第一登记力参数时，将第一验证代表与包括第一登记力参数的指纹登记模板的登记代表匹配。换言之，首先，在找到匹配时，第一验证力参数与登记力参数匹配；可能的是，若干登记代表以相同的登记力参数被登记。这可能是例如指纹的不同的部分指纹图像被获取以供登记时的情况。验证代表仅需与在登记代表处获取的匹配验证力参数的登记代表相比较。换言之，与第一验证代表必须与所有的登记代表进行比较的情况相比，认证过程可以显著更快地执行。

在本发明的一个实施方式中，方法可以包括如下步骤：使用指纹传感器获取当由对象在指纹传感器上施加第二力时对象的第二验证图像；根据第二验证图像确定第二验证代表；使用力传感器确定指示当第二验证图像被获取时由对象在指纹传感器上施加的第二力的第二验证力参数，其中第二验证代表与第二验证力参数形成第二验证模板；基于第一验证模板、第二验证模板和所述多个指纹登记模板执行指纹认证过程，其中，当在第一验证模板中包括的第一验证代表和第一验证参数中的每个匹配在相同的第一指纹登记模板中包括的登记代表和登记力参数中的每个时，将第二验证模板与所述多个指纹登记模板匹配，其中，当在第二验证模板中包括的第二验证代表和第二验证参数中的每个匹配在相同的第二指纹登记模板中包括的第二登记代表和第二登记力参数中的每个时，提供指示用户的成功认证的信号。因而，通过将超过一个验证代表和验证力参数与所述多个登记模板相比较而提供了更进一步提高的认证等级。第二验证图像和第二验证力参数可以在验证期间在提示用户施加不同的力之后获取或者在用户在指纹传感器上自然地施加不同的力时自动获取。

在第二验证图像的获取期间，力传感器可以连续测量施加在指纹传感器上的力。如果所测量的力突然下降到零或接近零在第一验证图像与第二验证图像的获取之间作出力的突然改变，可以提供信号以从开始起开始验证图像的获取。通过这种方式，可以避免欺骗手指指纹系被替换以模仿由于施加的不同力而在活体手指指纹上的变化。通过同样的方式，指纹传感器可以监测指纹图像，并且如果图像突然消失，可以提供信号以从开始起开始验证图像的获取。

在一个实施方式中，可以实施的是，当提供指示用户的不成功认证的信号时，锁住电子装置。因而，电子装置被锁住，使得电子装置不能由欺骗手指访问。

根据本发明的另一实施方式，方法还可以包括如下步骤：当提供指示用户的不成功认证的信号时，锁住电子装置，如果确定对象是欺骗手指，经由电子通信手段通知电子装置的所有者：欺骗者正尝试访问电子装置。通过这种方式，该装置的所有者可以被通知有访问电子装置的欺诈尝试，使得所有者可以采取行动。电子通信手段可以例如为电子邮件、对另一预定电话号码的SMS、或任何基于因特网的消息服务。所有者可以是为电子装置的登录用户的人员。例如，如果电子装置是具有电子邮件通信设备的移动电话，在电子装置上登录的账号可以被认为是所有者的参考。此外，所有者可以被要求在电子装置中输入另外的接触信息，其在由于欺骗手指尝试而引起的不成功认证的情况下使用以解锁电子装置。

根据本发明的另一实施方式，当提供指示用户的成功认证的信号时，解锁电子装置。因而，如果指示成功认证，电子装置可以被访问。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括力传感器和指纹传感器的指纹感测系统，指纹感测系统被配置成：检索所存储的用户手指的多个指纹登记模板，每个指纹登记模板包括用户手指的至少部分的登记代表以及指示在登记代表被获取时由用户手指施加的力的相应登记力参数；使用指纹传感器获取对象的第一验证图像；根据第一验证图像确定第一验证代表；使用力传感器确定指示当第一验证代表被获取时由对象在指纹传感器上施加的力的第一验证力参数，其中第一验证代表和第一验证力参数形成第一验证模板；基于第一验证模板和所述多个指纹登记模板执行指纹认证过程，其中，当在验证模板中包括的第一验证代表和第一验证力参数中的每个匹配在相同的指纹登记模板中包括的登记代表和登记力参数中的每个时，提供指示用户的成功认证的信号。

本发明的该方面提供如以上关于本发明的前述方面论述的类似优点。

根据本发明的另一方面，提供了一种电子装置，其包括控制单元和根据前述方面的指纹感测系统。

因此，指纹感测系统优选地形成还包括控制单元的电子装置的部分，该控制单元用于基于获取的验证指纹图像和验证力参数执行手指的认证，且且仅在认证指示认证成功的情况下执行至少一个动作。这样的动作可以例如用于解锁被锁住的便携设备，例如，在便携设备是移动电话的情况下。所述至少一个动作当然可以是在需要认证手指时所适用的任意类型的动作。

在本发明的一个实施方式中，控制单元可以被配置成：当第一验证代表与第一登记代表之间找到匹配时，比较第一验证力参数与储存在包括匹配的第一登记代表的指纹登记模板中的第一登记力参数，其中，当第一验证力参数被确定为不匹配第一登记力参数时，锁住电子装置以使得电子装置不能被访问。

在本发明的一个实施方式中，控制单元可以被配置成在电子装置被锁住时经由电子通信手段通知电子装置的所有者：欺骗者尝试在访问电子装置。

在本发明的另一个实施方式中，控制单元系可以被配置成响应于指示用户的成功认证的信号而解锁电子装置。

本发明之该方面提供了如以上关于本发明的前述方面所论述的类似优点。

指纹传感器可以使用任意类型的目前或未来的指纹感测原理来实现，包括例如电容式、光学或热感测技术。然而，目前，电容式感测是最优选的。通过电容式指纹传感器，检测指示在感测元件阵列中的每个感元件与接触指纹传感器表面的手指表面之间的电容耦合的度量。在对应于指纹中的脊部的位置处的感测元件与在对应于指纹中的谷部的位置处的感测元件相比将展现更强的与手指的的电容耦合。一维传感器和二维传感器两者均可以且在本发明的范围内。此外，电子装置可以有利地为移动电话。然而，其他电子装置当然可考虑，诸如平板计算机、膝上型计算机、桌面计算机等。

在本发明的上下文内，表达“指纹图像”应被广义解读且包括手指的指纹的正常的“视觉图像”以及当使用指纹传感器获取时关于手指的一组测量。另外，表达“控制单元”应被理解为包括任意类型的计算装置，诸如ASIC、微处理器等。还应理解的是，这样的控制单元的实际实现可以在多个装置/电路之间分配。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序产品，其包括在其上存储有用于控制电子装置的计算机程序设备的计算机可读介质，电子装置包括控制单元、指纹传感器及力传感器，其中，计算机程序产品包括：用于检索所存储的用户手指的多个指纹登记模板的代码，每个指纹登记模板包括用户手指的至少部分的登记代表以及指示在登记代表被获取时由用户手指施加的力的相应登记力参数；用于使用指纹传感器获取对象的第一验证代表的代码；用于根据第一验证图像确定第一验证代表的代码；用于使用力传感器确定指示当第一验证代表被获取时由对象在指纹传感器上施加的一个力的第一验证力参数，其中第一验证代表和第一验证力参数系形成第一验证模板；用于基于第一验证模板和所述多个指纹登记模板执行指纹认证过程的代码；以及用于当在验证模板中包括的第一验证代表和第一验证力参数中的每个匹配在相同的指纹登记模板中包括的登记代表和登记力参数中的每个时提供指示用户的成功认证的信号的代码。

总之，本发明一般性涉及一种用于认证包括指纹传感器和力传感器的电子装置的用户的方法，该方法包括：检索已储存的多个指纹登记模板，其包括用户手指的至少部分的登记代表以及相应登记力参数；获取对象的第一验证图像且确定第一验证代表；确定第一验证力参数；基于第一验证模板和所述多个指纹登记模板执行指纹认证过程，其中，当在第一验证模板中包括的第一验证代表和第一验证力参数匹配在相同的指纹登记模板中包括的登记代表和登记力参数中的每个时，提供指示用户的成功认证的信号。本发明还涉及一种指纹感测系统及电子装置。

在研究所附权利要求书及下面的描述时，本发明的另外的特征以及本发明的优点将变得明显。本领域技术人员认识到，在没有脱离本发明的范围的情况下，本发明的不同特征可以组合以产生除了下文所述的实施方式以外的实施方式。

附图说明

根据下面的详细描述及附图将容易理解本发明的各个方面——包括其特定特征及优点，其中：

图1以包括集成式指纹传感器的移动电话的形式示意性例示出根据本发明的电子装置；

图2示意性示出在图1中的电子装置中所包括的指纹传感器阵列；

图3a至图3b示意性示出根据本发明的实施方式的指纹感测系统的截面；

图3c概念性示出根据本发明的实施方式的指纹感测系统；

图4a至图4f概念性示出在指纹传感器上在不同的施加压力/力下从活体手指(图4a、图4c、图4e)及从欺骗手指(图4b、图4d、图4f)

所获取的指纹图像；

图5概念性示出指纹登记模板；

图6是根据本发明的实施方式的方法步骤的流程图；

图7是根据本发明的实施方式的方法步骤的流程图；

图8是根据本发明的实施方式的方法步骤的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中，示出了本发明目前优选的实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施且不应视为受限于本文所述的实施方式；更确切而言，这些实施方式出于彻底性和完整性而被提供，且将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。相同的附图标记始终指代相同的元件。

现在转到附图，尤其是图1，其以移动电话100之形式示意性示出了根据本发明的电子装置，移动电话100具有集成式指纹传感器102和具有触控屏幕接口106的显示单元104。在该实施方式中，指纹传感器102和显示单元104一起布置在移动电话100的正面。例如，指纹传感器102可以用于解锁移动电话100和/或用于授权使用移动电话100执行的交易等。当然，指纹传感器102也可以置于移动电话100的背面上。指纹传感器102是包括力传感器(未示出)的指纹感测系统的部分。

优选地且对本领域技术人员明显的，图1所示的移动电话100还包括用于WLAN/Wi-Fi通信的第一天线、用于电信通信的第二天线、麦克风、扬声器、以及电话控制单元。当然，移动电话可以包括有另外的硬件元件。另外应注意的是，本发明可以应用于关于任意其他类型的便携电子装置，诸如：膝上型计算机、遥控器、平板计算机、或任意其他类型的目前或未来的类似配置装置。

参照图2，其概念性示出指纹传感器102的一定程度放大的视图。在采用电容式感测技术的情况下，指纹传感器102被配置成包括大量感测元件，优选地被布置为二维阵列。二维阵列可以具有取决于计划的实现的尺寸，且在实施方式中，使用160×160像素。其他尺寸当然可以且在本发明的范围内，包括与以上示例相比具有较少像素的二维阵列。在图2中通过附图标记202指出单个感测元件(也称为像素)。

在图3a至图3b中，示意性示出包括指纹传感器102和力传感器306的指纹感测系统300的截面。指纹传感器102包括具有感测元件(在此未示出，参见图2的附图标记202)的顶表面302以及指纹传感器芯片304。如图3a中所示，力传感器306可以布置在指纹传感器芯片304下方在基板308上，换言之，力传感器306插入在指纹传感器芯片304与基板308之间。可替代地，如图3b中所示，力传感器306可以布置在基板308下方。力传感器系可以例如为本领域中已知的电阻式力传感器，但也可以使用其他类型的力传感器，诸如光学传感器。这样的电阻式力传感器可以例如包含其电阻根据施加到材料或结构的力而改变的材料(例如，聚合物)或结构。

图3c示意性示出电子装置100，其包括控制单元302，控制单元302被配置成与指纹感测系统300通信。在该特定实施方式中，控制单元302不是指纹感测系统300的部分而是集成在电子装置100中的控制单元302。然而，控制单元同样可以与指纹感测系统300集成。控制单元302被配置成控制指纹传感器102以获取指纹图像且控制力传感器306以获取力参数。力参数和指纹图像因而由控制单元302获取和读取。力传感器306可为指纹传感器封装件的部分，即，集成在封装件中，或者可以布置在指纹传感器封装件下方。这将参照图3a至图3b进一步描述。此外，控制单元可以给电子装置的控制电路系统提供信号以用于根据认证过程的结果解锁或锁住电子装置以由此允许或不允许对电子装置访问。控制单元302可以包括感测电路系统以感测来自力传感器的电流。

控制单元可以包括用于将模拟信号转换为数字信号的电路系统。这种电路系统可以包括至少一个模数转换器电路。在这样的实施方式中，指纹感测系统系因而可以提供作为数字信号的指纹图案信号和作为数字信号的力参数信号。在其他实施方式中，指纹图案信号和力参数信号可以被提供为模拟信号。力传感器可以提供指示施加在传感器上的力的模拟信号，该信号可以因而通过模数转换器电路系统转换为数字信号并且经由例如SPI(串行外围接口)或类似物(例如，USB)提供到控制单元。

图4a至图4f概念地示出在指纹传感器上的不同的施加压力/力下自活体手指(图4a、图4c、图4e)及来自欺骗手指(图4b、图4d、图4f)的指纹拓扑。通常，欺骗手指意图模仿活体手指的指纹。图4a示出在施加在指纹传感器上的“低”压力下的活体手指的指纹拓扑，且图4b示出当相同或类似的“低”压力由欺骗手指施加在指纹传感器上时欺骗手指的拓扑。图4a中的指纹拓扑类似于图4b中的欺骗手指指纹。在图4a中，以近视图指出脊部402和脊部410。在图4b中，指出与图4a中的活体指纹中的脊部402对应的在欺骗指纹中的脊部402’。

现在转到图4c至图4d，在图4c中示出了在指纹传感器上施加“正常”压力(例如，约0.3N–0.8N)下活体手指指纹图像，并且图4d中示出了在相同或类似的“正常”压力下由指纹传感器所获取的欺骗手指指纹拓扑。图4b中的欺骗手指指纹拓扑与图4d中的欺骗手指指纹拓扑之间的差异不显著，甚至接近不存在。然而，在图4a和图4c所示的活体手指指纹图像中，存在拓扑上的差异。例如，如图4c中所示，在活体手指指纹中的二个脊部402、404与图4a中的相同脊部402、404(在扩展图中示出仅脊部402)相比在一定程度上劈开。因而，根据当指纹图像被获取时施加在指纹传感器上的力，指纹图像不同，由此指纹验证代表也不同。此外，如前所述，欺骗手指指纹图像(图4b和图4d)上的差异未对应于在活体手指指纹拓扑(图4a和图4c)之间的差异。例如，脊部402’与404’与当“低”压力被施加时(图4b)相比在“正常”压力被施加时未劈开。因此，可以通过将例如活体手指指纹脊部402、404与欺骗手指指纹脊部402’、404’比较来确定图4c中所示的活体手指指纹拓扑与图4d中所示的欺骗手指指纹拓扑上的差异，二者均在指纹传感器上施加相同的“正常”压力。

转到图4e至图4f，在图4e中示出了在指纹传感器上施加“高”压力下的活体手指的指纹拓扑，且在图4f中示出在相同或类似的“高”压力下由指纹传感器所获取的欺骗手指指纹拓扑。首先，比较在低于“高”压力的“正常”压力下所获取的来自图4c的脊部402、404，脊部402、404进一步劈开(劈开可能由于孔的存在)。作为另一示例，图4e中的脊部410(“高”压力)与图4c(“正常”压力)中和图4a(“低”压力)中的同一脊部410相比的变形(例如：压缩)。其次，将在“高”压力下的图4f中的欺骗手指指纹的脊部402’、404’与在“正常”压力下的图4d中的欺骗手指指纹的同一脊部402’、404’进行比较，不存在变形或接近没有变形。特别地，在“高”压力下获取的欺骗手指指纹图像中没有脊部402’、404’的劈开。此外，图4f中的脊部410’没有随着所施加的压力/力从“正常”压力(图4d)到“高”压力(图4f)而显著改变。然而，在活体指纹中相应的脊部410随着从“正常”压力(图4c)到“高”压力(图4e)而显著变形(即，压缩)。

图5概念性地示出根据本发明的实施方式的多个指纹登记模板500。单个指纹登记模板标示为502(并非全部标号)。每个指纹登记模板502包括用户手指的登记代表504和指示在对应的登记代表504被获取时由用户手指施加的力的登记力参数506。如图5中所示的登记代表是概念视图且并非实际的登记代表。

应注意的是，虽然图5中的多个指纹登记模板500被示出为单个两列表格，对于单一力可以有多个登记代表。例如，可以有已经以相同的力登记的来自用户手指的不同区域的登记代表。或者，对于单一力可以有不同类型的登记代表，例如：不同的细节特征点、二值化和/或骨架化的图像。可以有利的是，首先确定指示由对象在指纹传感器上施加的力的验证力参数。然后，基于确定的验证力参数，选取登记代表中的对应于确定的力参数的正确的子集合。获取对象的第一验证图像且根据第一验证图像确定第一验证代表。为了指纹认证，第一验证代表现在仅须与登记代表中的对应于验证力参数的子集合匹配。换言之，与第一验证代表必须和所有登记代表进行比较的情况相比，认证过程可为显著更快地执行。例如，如果验证力参数是2N，则控制单元将验证代表与在0.7N下登记的登记代表即具有0.7N的相应登记力参数的登记代表匹配。

现在参照图6，其示出根据本发明的实施方式的方法步骤的流程图。在第一个步骤S602中，检索多个指纹登记模板。各个登记模板包括用户手指的至少部分的验证代表和指示当相应的登记代表被获取时(或当登记图像被获取时，登记代表从登记图像确定)所施加的力(例如，1N、2N、等)的登记力参数。在后续步骤S604中，获取对象的第一验证图像。验证图像由指纹传感器获取。接下来，在步骤S606中，通过本领域技术人员已知的设备从验证图像确定第一验证代表。此外，在步骤S608中确定指示在第一验证图像被获取时由对象在指纹传感器上施加的力的验证力参数。接下来，在S610，在指纹认证过程期间，确定在验证模板中包括的第一验证代表和第一验证力参数中的每个是否匹配在相同的指纹登记模板中包括的登记代表和登记力参数中的每个。如果匹配，提供S612指示用户的成功认证的信号。在一个实施方式中，当提供指示用户的成功认证的信号时，解锁电子装置。

在另一实施方式中，仍参照图6，当在第一验证代表与第一登记代表之间找到匹配但确定S614第一验证力参数不匹配第一登记力参数时，确定对象是欺骗手指S616且提供S618指示用户的不成功认证的信号。在这样的情况下，可以经由电子设备通知对象正尝试访问的电子装置的所有者有访问电子装置的欺诈尝试。

现在参照图7，其示出根据本发明的实施方式的方法步骤的流程图。该实施方式包括已经参照图6描述的步骤S602至S608。除了先前描述的步骤S602到S608(图7中未示出)以外，在步骤S702，在由对象在指纹传感器上施加第二力时获取对象的第二验证图像。第二力与第一力不同，即，第二力不等于第一力。第二验证图像可以例如在对象被压在指纹传感器上而获取。当对象被压在指纹传感器上时，其以变化的力自然地施压。替代地，用户可以被提示施加第二力。根据第二验证图像确定S704第二验证代表。接下来，如果确定S706第一验证代表和所确定的第一验证力参数匹配第一登记代表和第一登记力参数，第二验证代表与第一验证代表匹配S708。若在步骤S706中没有匹配，可以开始参照图6所述的步骤S614至S618。基于在步骤S708中的匹配的结果，确定S710第一验证代表与第二验证代表之间的偏差程度是否超过阈值。如果偏差超过阈值，提供S712指示成功认证的信号，并且如果偏差没有超过阈值，提供指示用户的不成功认证S714的信号。

如果第一验证代表与第二验证代表之间的偏差程度被认为“高”，可以确定对象是活体手指，并且假如第一验证代表被确定为匹配第一登记代表和所确定的第一验证力参数系，可以提供成功认证。然而，如果偏差程度被确定为“低”，可以确定对象是欺骗手指且因而认证不成功。偏差可以由脊部的变形诸如脊部的宽度或深度的增加、或脊部的劈开来确定。例如，如果没有找到任何变形，对象被确定欺骗手指，因而在这种情况下变形程度被认为“低”。如果脊部劈开，变形程度可以被确为“高”且对象被确定活体手指。此外，可以从指纹图像中的孔的外观确定偏差。例如，对于已知的用户，孔位于手指上的已知位置，且当施加压力时，孔倾向于变宽且更明显地突出。因而，变宽的孔的外观可以被确定为“高”的偏差程度。在欺骗中，难以或不可能正确地包括对应于已知的手指指纹的孔。通过该实施方式，进一步有利地提高了认证安全。第二验证图像可以在验证期间在提示用户施加不同的力之后获取或者在用户在指纹传感器上自然地施加不同的力时自动获取。

图8是根据本发明的另一实施方式的方法步骤的流程图。除了参照图6所述的步骤S602到S608(图8中未示出)以外，存在用于获取第二验证图像和第二验证力参数的另外的步骤。因此，在步骤S804中，对象的第二验证图像在由对象在指纹传感器上施加第二力时获取。第二力优选地与第一力不同。根据第二验证图像，确定S806第二验证代表。随后S808，确定指示当第二验证图像被获取时由对象在指纹传感器上施加的第二力的第二验证力参数。第二验证代表和第二验证力参数形成第二验证模板。接下来，基于第一验证模板、第二验证模板和多个指纹登记模板执行指纹认证过程，由此，在步骤S810中确定在第一验证模板中包括的第一验证代表和第一验证参数中的每个是否匹配在相同的第一指纹登记模板中包括的登记代表和登记力参数中的每个。如果在步骤S810结果是肯定的，第二验证模板与多个指纹登记模板匹配S812。如果在第二验证模板中包括的第二验证代表和第二验证参数匹配在相同的第二指纹登记模板中包括的第二登记代表和第二登记力参数中的每个，提供S818指示用户的成功认证的信号。如果在步骤S812没有找到任何匹配，提供S820指示不成功认证的信号。作为在该实施方式中的可选步骤，如果验证代表匹配登记代表但验证力参数不匹配S814相同模板中的登记力参数，则可以确定对象是欺骗手指S816。在这种情况下，不授权对电子装置的任何访问且电子装置可以被锁住，因而不成功认证S820。

总之，在图8中，对于成功认证的要求在于，第一验证代表和第一验证力匹配相同的第一登记模板；以及第二验证代表和第二验证力匹配相同的第二登记模板，第二登记模板与第一登记模板不同。

控制单元可以各自包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器、或其他可编程设备。控制单元可以另外或替代的各自包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备或数字信号处理器。在控制单元包括可编程设备诸如上述的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器的情况下，处理器还可以包括计算机可执行代码，其控制可编程设备的操作。应理解的是，通过控制单元(或概括地称为“控制电路系统”)提供的功能性的全部或一些部分可以与指纹传感器至少部分地集成，或者可以是电子装置的部分。

本公开内容的控制功能性可以使用现有的计算机处理器或由用于针对于此目的或另一目的所结合的适当系统的专用计算机处理器或由固线系统来实现。本公开内容的范围内的实施方式包括程序产品，其包括用于载有或具有储存在其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读取介质。这样的机器可读取介质可以为可由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何可用的介质。例如，这样的机器可读取介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘储存器、磁盘储存器或其他磁性储存装置、或任何其他介质，其可以用于携载或储存形式为机器可执行指令或数据结构的期望的程序代码且其可以为由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问。当信息通过网络或其他通信连接(固线、无线、或是固线或无线的组合)传送或提供到机器，该机器适当将连接视为机器可读取介质。因而，任何这样的连接合适地称为机器可读取介质。以上的组合也包括在机器可读取介质的范围内。机器可执行指令包括例如使通用计算机、专用计算机或专用处理机器来执行特定功能或功能组的指令和数据。

虽然图可以示出顺序，但步骤的次序可以不同于所描绘的次序。此外，两个或更多个步骤可以同时或部分同时发生地执行。这样的变化将取决于选取的软件及硬件系统且基于设计者的选取。所有这样的变化在公开内容的范围内。同样，软件实现可以通过标准程序设计技术来实现，通过基于规则的逻辑及其他逻辑实现各种连接步骤、处理步骤、比较步骤及决定步骤。此外，即使本发明已经参照特定例示实施方式描述，对于本领域技术人员许多不同的变型、修改等将变得明显。

另外，根据附图、公开内容及所附权利要求书的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解并实现对所公开的实施方式的变型。此外，在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个。

Claims (12)

1.一种用于认证包括指纹传感器和力传感器的电子装置的用户的方法，所述方法包括如下步骤：

检索所储存的用户手指的多个指纹登记模板，每个指纹登记模板包括所述用户手指的至少部分的登记代表以及指示在所述登记代表被获取时由所述用户手指施加的力的相应登记力参数；

使用所述指纹传感器获取对象的第一验证图像；

根据所述第一验证图像确定第一验证代表；

使用所述力传感器确定指示当所述第一验证代表被获取时由所述对象在所述指纹传感器上施加的力的第一验证力参数，其中所述第一验证代表和所述第一验证力参数形成第一验证模板；

基于所述第一验证模板和所述多个指纹登记模板执行指纹认证过程，其中

当在所述第一验证模板中包括的所述第一验证代表和所述第一验证力参数匹配在相同的指纹登记模板中包括的相应登记代表和登记力参数时，提供指示所述用户的成功认证的信号，其中，

当在所述第一验证代表与第一登记代表之间找到匹配时，

比较所述第一验证力参数与在包括匹配的所述第一登记代表的所述指纹登记模板中存储的所述第一登记力参数，其中

当确定所述第一验证力参数不匹配所述第一登记力参数时，提供指示用户的不成功认证的信号。

2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：

使用所述指纹传感器获取当由所述对象在所述指纹传感器上施加第二力时所述对象的第二验证图像，所述第二力与所述第一力不同；

根据所述第二验证图像确定第二验证代表；

当所述第一验证代表被确定为匹配所述第一登记代表且所确定的第一验证力参数被确定为匹配所述第一登记力参数时，将所述第二验证代表与所述第一验证代表匹配；以及

基于所述第二验证代表与所述第一验证代表相比的偏差程度提供指示所述用户的成功认证的信号。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于所述第一验证模板和所述多个指纹登记模板执行指纹认证过程的步骤包括：

将所述第一验证力参数与所述多个指纹登记模板匹配，其中

当所述第一验证力参数匹配所述指纹登记模板的第一登记力参数时，将所述第一验证代表与包括所述第一登记力参数的所述指纹登记模板的登记代表匹配。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括如下步骤：

使用所述指纹传感器获取当由所述对象在所述指纹传感器上施加第二力时所述对象的第二验证图像；

根据所述第二验证图像确定第二验证代表；

当获取所述第二验证图像时使用所述力传感器确定指示由所述对象在所述指纹传感器上施加的所述第二力的第二验证力参数，其中，所述第二验证代表和所述第二验证力参数形成第二验证模板；

基于所述第一验证模板、所述第二验证模板和所述多个指纹登记模板执行所述指纹认证过程，其中

当在所述第一验证模板中包括的所述第一验证代表和所述第一验证参数匹配在相同的所述第一指纹登记模板中包括的相应登记代表和登记力参数时，将所述第二验证模板与所述多个指纹登记模板匹配，并且

当在所述第二验证模板中包括的所述第二验证代表和所述第二验证参数匹配在相同的所述第二指纹登记模板中包括的相应第二登记代表和第二登记力参数时，提供指示所述用户的成功认证的信号。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括如下步骤：

当提供指示所述用户的不成功认证的信号时，锁住所述电子装置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括如下步骤：

当提供指示所述用户的不成功认证的信号时，锁住所述电子装置，在确定所述对象是欺骗手指时，经由电子通信手段通知所述电子装置的所有者：欺骗者尝试访问所述电子装置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括如下步骤：

当提供指示所述用户的成功认证的信号时，解锁所述电子装置。

8.一种电子装置，包括：

控制单元；以及

包括力传感器和指纹传感器的指纹感测系统，其中，所述控制单元被配置成：

检索所存储的用户手指的多个指纹登记模板，每个指纹登记模板包括所述用户手指的至少部分的登记代表以及指示在所述登记代表被获取时由所述用户手指施加的力的相应登记力参数；

使用所述指纹传感器获取对象的第一验证图像；

根据所述第一验证图像确定第一验证代表；

使用所述力传感器确定指示当所述第一验证代表被获取时由所述对象在所述指纹传感器上施加的力的第一验证力参数，其中所述第一验证代表和所述第一验证力参数形成第一验证模板；

基于所述第一验证模板和所述多个指纹登记模板执行指纹认证过程，其中

当在所述验证模板中包括的所述第一验证代表和所述第一验证力参数中的每个匹配在相同的指纹登记模板中包括的相应的登记代表和登记力参数时，提供指示所述用户的成功认证的信号，

其中，所述控制单元还被配置成，当在所述第一验证代表与第一登记代表之间找到匹配时，

比较所述第一验证力参数与在包括匹配的所述第一登记代表的所述指纹登记模板中存储的所述第一登记力参数，其中，

当所述第一验证力参数被确定为不匹配所述第一登记力参数时，锁住所述电子装置使得所述电子装置不能被访问。

9.根据权利要求8所述的电子装置，其中，所述控制单元被配置成在所述电子装置被锁住时经由电子通信手段通知所述电子装置的所有者：欺骗者尝试访问所述电子装置。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的电子装置，其中，所述控制单元被配置成响应于指示所述用户的成功认证的所述信号解锁所述电子装置。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的电子装置，其中，所述指纹传感器是电容式指纹传感器。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的电子装置，其中，所述电子装置是移动电话。