CN109496310B - 指纹识别方法、装置和终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种指纹识别方法、装置和终端设备，该方法包括：在用户的手指接近终端设备的显示屏的过程中，确定该手指与该显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值；若该距离小于或等于该第一阈值，采集该手指的指纹图像。本申请实施例的方法、装置和终端设备，有利于减少外界对指纹识别的影响，从而能够给用户带来极速的解锁体验。

Description

指纹识别方法、装置和终端设备

技术领域

本申请涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹识别方法、装置和终端设备。

背景技术

光学指纹识别技术通常采用终端设备的屏幕作为发光主体，通过光路照射到触摸到屏幕的手指，由手指反射的光线再通过屏幕由屏幕下方的指纹识别装置接收并采集指纹图像，进而针对采集的指纹图像与数据库进行分析比对，最终识别指纹。

相关技术中，终端设备在待机时，必须需要手指接触到屏幕表面才能识别，容易受外界比如贴膜、屏幕脏污、曝光时间长的影响。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种指纹识别方法、装置和终端设备，有利于减少外界对指纹识别的影响，从而能够给用户带来极速的解锁体验。

第一方面，提供了一种指纹识别方法，该方法包括：在用户的手指接近终端设备的显示屏的过程中，确定该手指与该显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值；若该距离小于或等于该第一阈值，采集该手指的指纹图像。

通过在手指接近显示屏的过程中，判断手指与显示屏之间的距离与第一阈值的关系，在该距离小于或等于该第一阈值时，采集该手指的指纹图像，也就是说在手指接近显示屏的过程中，终端设备就有可能采集到该手指的指纹图像，并进一步地完成指纹识别操作，即能够实现悬空采集指纹图像，有利于减少外界对指纹识别的影响，从而可能给用户带来极速的解锁体验。

在一种可能的实现方式中，该若该距离小于或等于该第一阈值，采集该手指的指纹图像，包括：若第一次确定该距离小于或等于该第一阈值，采集该手指从该距离开始靠近该显示屏时的多次指纹图像；该方法还包括：若该多次指纹图像的差异在第一范围之内，对该多次指纹图像进行处理，以完成指纹识别操作。

在一种可能的实现方式中，该在用户的手指接近终端设备的显示屏的过程中，确定该手指与该显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值，包括：在该手指接近该显示屏的过程中，该显示屏检测该距离，并确定该距离是否小于或等于该第一阈值；该方法还包括：若该距离小于或等于该第一阈值，该显示屏触发该终端设备的指纹识别装置采集该手指的指纹图像。

在一种可能的实现方式中，在该显示屏检测该距离时，该显示屏处于悬空状态。

在一种可能的实现方式中，该方法由该终端设备的指纹识别装置执行。

在一种可能的实现方式中，该在用户的手指接近终端设备的显示屏的过程中，确定该手指与该显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值，包括：检测该手指的反射光的信号量的大小；若该信号量超过第二阈值，确定该距离小于或等于该第一阈值。

在一种可能的实现方式中，在确定该手指与该显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值之前，该方法还包括：若该终端设备的体位发生变化，该终端设备的指纹识别装置唤醒该显示屏。

在一种可能的实现方式中，在确定该手指与该显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值之前，该方法还包括：若该终端设备的体位未发生变化，根据用户的触摸输入，唤醒该终端设备的显示屏。

在一种可能的实现方式中，该显示屏为有机发光二极管OLED显示屏。

在一种可能的实现方式中，该终端设备的指纹识别装置检测的该手指的反射光为可见光或不可见光。

第二方面，提供一种指纹装置，用于执行第一方面或第一方面任意可能的实现方式中的方法。具体地，该装置可以包括用于执行第一方面或第一方面任意可能的实现方式中的方法的单元。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括：光学组件，该光学组件设置在该指纹传感器的上方。

在一种可能的实现方式中，该光学组件包括通孔阵列，该通孔阵列用于将该手指的反射光指向该指纹传感器的光学感应单元上。

在一种可能的实现方式中，该光学组件包括透镜，该透镜用于将该手指反射的光调制到该指纹传感器的光学感应单元上。

在一种可能的实现方式中，该装置包括多个指纹传感器，该多个指纹传感器中的每个指纹传感器分别对应独立的透镜，该多个指纹传感器并排分布在柔性连接板FPC上。

在一种可能的实现方式中，该多个指纹传感器中至少两个指纹传感器对应的透镜的焦距不同。

采用不同焦距的指纹传感器可以实现清晰的成像，同时，可以扩大景深，增强图像的解析力，增强手指的纹路信息，以更好地实现悬空指纹图像采集。

在一种可能的实现方式中，该多个指纹传感器中的任两个相邻指纹传感器之间的距离小于或等于第三阈值。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括处理电路，该处理电路用于对该多个指纹传感器采集的该手指的指纹图像进行合并处理。

在一种可能的实现方式中，该光学组件包括滤波层，该滤波层用于将该手指的反射光中的可见光或不可见光滤出，并指向该指纹传感器的光学感应单元上。

第三方面，提供一种终端设备，包括存储器、处理器、触摸屏和指纹模组，该存储器用于存储计算机程序，处理器用于从存储器中调用并运行计算机程序，当程序被运行时，该处理器执行上述第一方面或第一方面任意可能的实现方式中的方法。

第四方面，提供一种计算机可读介质，用于存储计算机程序，该计算机程序包括用于执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法的指令。

第五方面，提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面或第一方面的任一可选的实现方式中的方法。

本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1示出了本申请实施例的应用场景的示意性框图。

图2示出了本申请实施例的指纹识别方法的示意性框图。

图3示出了本申请实施例的指纹识别方法的示意性流程图。

图4示出了本申请实施例的指纹识别系统的示意性框图。

图5示出了本申请实施例的指纹识别系统的一种结构示意图。

图6示出了本申请实施例的指纹识别系统的另一种结构示意图。

图7示出了本申请实施例的指纹识别系统的再一种结构示意图。

图8示出了本申请实施例的终端设备的示意性框图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请实施例的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。

一种常见的应用场景，本申请实施例提供的指纹识别装置可以应用在智能手机、平板电脑以及其他具有显示屏的移动终端或者其他终端设备；更具体地，在上述终端设备中，指纹识别装置可以具体为光学指纹装置，其可以设置在显示屏下方的局部区域或者全部区域从而形成屏下(Under-display)光学指纹系统。

如图1所示为本申请实施例可以适用的终端设备的结构示意图，所述终端设备100包括显示屏120和指纹识别装置130，其中，所述指纹识别装置130设置在所述显示屏120下方的局部区域。所述指纹识别装置130可以包括具有多个光学感应单元的感应阵列，其中，所述感应阵列也可以是一个指纹传感器。所述感应阵列所在区域或者其光学感应区域为所述指纹识别装置130的指纹检测区域103。如图1所示，所述指纹检测区域103位于所述显示屏120的显示区域102之中，因此，使用者在需要对所述终端设备100进行解锁或者其他指纹验证的时候，只需要将手指按压在位于所述显示屏120的指纹检测区域103，便可以实现指纹输入。由于指纹检测可以在屏内实现，因此采用上述结构的终端设备100无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如Home键)。

作为一种优选的实施例中，所述显示屏120可以采用具有自发光显示单元的显示屏，比如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。另外，所述显示屏120可以具体为触控显示屏，其不仅可以进行画面显示，还可以检测用户的触摸或者按压操作，从而为用户提供一个人机交互界面。比如，在一种实施例中，所述终端设备100可以包括触摸控制器，所述触摸控制器可以具体为触控面板，其可以设置在所述显示屏120表面，也可以部分集成或者整体集成到所述显示屏120内部，从而形成所述触控显示屏。以采用OLED显示屏为例，所述指纹识别装置130可以利用所述OLED显示屏120位于所述指纹检测区域103的显示单元(即OLED光源)来作为光学指纹检测的激励光源。

在其他实施例中，所述指纹识别装置130也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号。在这种情况下，所述指纹识别装置130可以适用于非自发光显示屏，比如液晶显示屏或者其他的被动发光显示屏。以应用在具有背光模组和液晶面板的液晶显示屏为例，为支持液晶显示屏的屏下指纹检测，所述指纹识别装置130还可以包括用于光学指纹检测的激励光源，所述激励光源可以具体为红外光源或者特定波长非可见光的光源，其可以设置在所述液晶显示屏的背光模组下方或者设置在所述终端设备100的保护盖板下方的边缘区域，而所述指纹识别装置130设置在所述背光模组下方，且所述背光模组通过对扩散片、增亮片、反射片等膜层进行开孔或者其他光学设计以允许指纹检测光穿过液晶面板和背光模组并到达所述指纹识别装置130的感应阵列。

并且，所述指纹识别装置130的感应阵列具体可以为光探测器(Photo detector)阵列，其包括多个呈阵列式分布的光探测器，所述光探测器可以作为如上所述的光学感应单元。当手指按压在所述指纹检测区域103时，所述指纹检测区域103的显示单元发出的光线在手指表面的指纹发生反射并形成反射光，其中所述手指指纹的脊和谷的反射光是不同的，反射光从所述显示屏120透过并被所述光探测器阵列所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于所述指纹检测信号便可以获得指纹图像数据，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而在所述终端设备100实现光学指纹识别功能。

应当理解的是，在具体实现上，所述终端设备100还可以包括透明保护盖板110，所述盖板110可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于所述显示屏120的上方并覆盖所述终端设备100的正面。因为，本申请实施例中，所谓的手指按压在所述显示屏120实际上是指按压在所述显示屏120上方的盖板110或者覆盖所述盖板110的保护层表面。

作为一种可选的实现方式，如图1所示，所述指纹识别装置130可以包括光检测部分134和光学组件132，所述光检测部分134包括所述感应阵列以及与所述感应阵列电连接的读取电路及其他辅助电路，其可以在通过半导体工艺制作在一个芯片(Die)；即所述光检测部分134可以制作在光学成像芯片或者图像传感芯片。

所述光学组件132可以设置在所述光检测部分134的感应阵列的上方，所述光学组件132可以包括滤光层(Filter)、导光层以及其他光学元件；所述滤光层可以用于滤除穿透手指的环境光，而所述导光层主要用于从手指表面反射回来的反射光导引(比如光学准直或者汇聚)至所述感应阵列进行光学检测。

所述显示屏120发出的光线在所述显示屏120上方的待检测手指表面发生反射，从手指反射回来的反射光经所述微孔阵列或者所述透镜单元进行光学准直或者汇聚之后，进一步经过滤光层的滤波后被所述光学检测部分134接收，所述光学检测部分134可以进一步对接收到的该反射光进行检测，从而获取到所述手指的指纹图像以实现指纹识别。

应当理解，上述指纹识别装置130仅是一种示例性的结构，在具体实现上，该光学组件132的滤光层的位置并不局限在所述导光层的下方；比如，在一种替代实施例中，该滤光层也可以设置在所述导光层和所述显示屏120之间，即位于所述导光层上方；或者，所述光学组件132可以包括两层滤光层，二者分别设置在所述导光层的上方和下方。在其他替代实施例中，该滤光层也可以集成到所述导光层内部，甚至也可以省略掉，本申请对此不做限制。

在具体实现上，所述光学组件132可以与所述光检测部分134封装在同一个光学指纹芯片。也可以是作为与光学检测部分134相对独立的部件安装在指纹识别装置内部，即是将所述光学组件732设置在所述光检测部分734所在的芯片外部，比如将所述光学组件732贴合在所述芯片上方，或者将所述光学组件732的部分元件集成在上述芯片之中。其中，所述光学组件732的导光层有多种实现方案。

在一种实施例中，所述光学组件732的导光层具体为在半导体硅片或者其他基材(比如硅氧化物或氮化物)制作而成的光路调制器或者光路准直器，其具有多个光路调制单元或者准直单元，具体地，所述光路调制单元或者准直单元可以具体为具有高深宽比的通孔，因此所述多个准直单元或者透镜单元可以构成通孔阵列。在从手指反射回来的反射光中，入射到所述光路调制单元或者准直单元的光线可以穿过并被其下方的光学感应单元接收，每一个光学感应单元基本上能够接收到其上方的通孔导引过来的指纹纹路的反射光，从而所述感应阵列便可以检测出手指的指纹图像。

在其他替代实施例中，所述导光层也可以包括光学透镜(Lens)层，其具有一个或多个光学透镜单元，比如一个或多个非球面透镜组成的透镜组。从手指反射回来的反射光经所述光学透镜单元进行光路准直或者汇聚之后，并被其下方的光学感应单元接收，据此，所述感应阵列可以检测出手指的指纹图像。

另一方面，所述光检测部分134的感应阵列可以具体只包括单一的感应阵列，也可以采用具有两个或以上并排设置的感应阵列的双感应阵列(Dual Array)或多感应阵列(Multiple Array)的架构。当所述光检测部分134采用双感应阵列或者多感应阵列架构时，所述光学组件732可以采用单独一个导光层同时覆盖所述两个或以上的感应阵列；可替代地，所述光学组件732也可以包括两个或以上并排设置的导光层，比如两个或以上的光路调制器或光路准直器，或者两个或以上的光学透镜层，所述两个或以上并排设置的导光层分别对应设置在所述两个或以上的感应阵列的上方，用于将相关反射光导引或者汇聚到其下方的感应阵列。

在其他替代实现方式中，所述显示屏120也可以采用非自发光的显示屏，比如采用背光的液晶显示屏；在这种情况下，所述指纹识别装置130便无法采用所述显示屏120的显示单元作为激励光源，因此需要在所述指纹识别装置130内部集成激励光源或者在其外部设置激励光源来实现光学指纹检测，其检测原理与上面描述内容是一致的。

图2示出了本申请实施例的指纹识别方法200的流程示意图。如图2所示，该方法可以由终端设备执行，该终端设备可以采用如图1所示的结构，即包括位于屏幕(比如上述显示屏120)下方的指纹识别装置(比如上述指纹识别装置130)，可替代地，该终端设备也可以采用其他结构的指纹识别系统。具体地，该方法200包括以下部分或全部内容：

S210，在用户的手指接近终端设备的显示屏的过程中，确定该手指与该显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值；

S220，若所述距离小于或等于所述第一阈值，采集该手指的指纹图像。

具体地，当终端设备处于需要解锁的状态或处于待支付状态时，用户的手指可以靠近终端设备的显示屏，在靠近的过程中，终端设备可以检测该手指与显示屏之间的距离，并确定是否小于或等于预定义的第一阈值，若确定当前检测的距离小于或等于该第一阈值时，则终端设备可以采集该手指的指纹图像。若当前检测的距离大于该第一阈值时，则终端设备不采集所述手指处于当前距离时的指纹图像。终端设备可以在手指继续靠近显示屏的过程中，再次检测手指与显示屏之间的距离。直到终端设备检测到手指与显示屏的距离小于或等于该第一阈值为止。手指与显示屏之间的距离可以由终端设备的处理器检测获得，也可以由终端设备中单独的测距传感器检测获得，还可以由上述显示屏的触摸控制器或者具有接近感应功能的指纹识别装置检测获得等。该第一阈值可以是指纹识别装置能够检测到指纹图像的最大距离，或者小于该最大距离的任一距离，例如该第一阈值为2cm。并且该第一阈值可以在终端设备出厂之前通过测试获得，并存储在该终端设备内部。当终端设备感应到有手指靠近显示屏时，检测手指与显示屏之间的距离，并与内部存储的第一阈值进行比较，由此确定是否采集此次指纹图像。应理解，所述第一阈值应该为大于0的值，也就是说在手指接近显示屏的过程中，终端设备就有可能采集到该手指的指纹图像，并进一步地完成指纹识别操作，即能够实现悬空采集指纹图像，有利于减少外界对指纹识别的影响，从而可能给用户带来极速的解锁体验。

可选地，在本申请实施例中，该若该距离小于或等于该第一阈值，采集该手指的指纹图像，包括：若第一次确定该距离小于或等于该第一阈值，采集该手指从该距离开始靠近该显示屏时的多次指纹图像；该方法还包括：若该多次指纹图像的差异在第一范围之内，对该多次指纹图像进行处理，以完成指纹识别操作。

在手指接近显示屏的过程中，终端设备不断检测手指与显示屏之间的距离，并与第一阈值进行判断，若大于第一阈值，则继续检测手指与显示屏之间的距离，若小于或等于第一阈值，则可以采集所述手指处于当前距离时的指纹图像。并且手指继续靠近显示屏，此时终端设备可以不需要继续检测手指与显示屏之间的距离，直接采集手指处于不同距离时的指纹图像。当终端设备采集到多次指纹图像时，可以进一步判断该多次图像的质量差异是否明显，若明显，则认为该多次采集的指纹图像不可用，若不明显，则认为该多次采集的指纹图像可用。例如，终端设备可以判断相邻两次采集的指纹图像的差异是否在一定范围之内，若每两次采集的指纹图像的差异均在该范围之内，则对该多次指纹图像进行合并处理，并送算法进行特征提取，以及后续的指纹识别动作。又或者，终端设备只需要判断该多次指纹图像中有两次指纹图像的差异在一定范围之内，就对该多次指纹图像进行合并处理，并送算法进行特征提取，以及后续的指纹识别动作。

在一种可能的实现方式中，该在用户的手指接近终端设备的显示屏的过程中，确定该手指与该显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值，包括：在该手指接近该显示屏的过程中，该显示屏检测该距离，并确定该距离是否小于或等于该第一阈值；该方法还包括：若该距离小于或等于该第一阈值，该显示屏触发该终端设备的指纹识别装置采集该手指的指纹图像。

如上所述，该手指与显示屏之间的距离的检测可以由指纹识别装置之外的处理器、显示屏的触摸控制器等实现，而处理器或触摸控制器确定检测到的手指与显示屏之间的距离在可测范围之内，进而可以触发指纹识别装置采集该手指的指纹图像。也就是说，若确定检测到的手指与显示屏之间的距离不在可测范围之内，则不用触发指纹识别装置采集指纹图像。以触摸控制器为例，在触摸控制器检测手指与显示屏之间的距离时，可以将该触摸控制器设置为悬浮状态。

在一种可替代地实现方式中，该手指与显示屏之间的距离的检测可以由指纹识别装置执行，该指纹识别装置可以具有接近感应功能。即，在手指接近显示屏的过程中，指纹识别装置可以检测手指与显示屏之间的距离，并判断与第一阈值的大小关系，若该距离小于或等于第一阈值，则指纹识别装置可以直接采集手指的指纹图像。

可选地，在本申请实施例中，该在用户的手指接近终端设备的显示屏的过程中，确定该手指与该显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值，包括：检测该手指的反射光的信号量的大小；若该信号量超过第二阈值，确定该距离小于或等于该第一阈值。

也就是说，终端设备可以通过检测由显示屏照射到手指上形成的反射光的信号量大小，并判断该信号量是否超过第二阈值，来判断手指与显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值。在此情况下，终端设备无需当前手指与显示屏之间的距离值，只需要通过信号量的大小与第二阈值的关系，来判断手指与显示屏之间的距离与第一阈值的关系即可。应理解，手指与显示屏之间的距离与第一阈值的关系也可以通过其他方式获取，例如，可以先通过测距传感器直接获取手指与显示屏之间的距离，并直接判断该距离与第一阈值之间的关系。

下面将结合图3详细描述本申请实施例的指纹识别方法300的具体流程。该方法300可以由终端设备执行，如图3所示，该方法300由手机执行，具体地，包括以下部分或全部内容：

S301，手机的显示屏处于休眠状态。也就是说该显示屏处于非亮屏状态。当用户需要对手机进行解锁时，用户可以通过步骤S302+步骤S304唤醒显示屏，用户也可以通过步骤S303+步骤S305唤醒显示屏。

S302+S304，用户可以拿起手机，即手机的体位发生变化(相对于默认体位，手机平放时的体位可以认为是默认体位)，当指纹传感器感应到手机的体位发生变换时，该指纹传感器可以唤醒显示屏。

S303+S305，相对地，该手机平放在桌面上，即手机的体位未发生变化，此时需要用户对该手机进行触摸操作，以此来唤醒显示屏。

S306，在经过步骤S302+S304或步骤S303+S305之后，该显示屏处于亮屏状态。

S307，在显示屏处于亮屏状态之后，可以将触摸控制器转换为悬空状态，并不断检测手指靠近显示屏时的距离与上述第一阈值之间的关系。

S308，当触摸控制器检测到手指与显示屏之间的距离小于或等于第一阈值时，以2cm为例，由触摸控制器触发指纹识别装置中的指纹传感器采集图像。

S309，在S308之后，指纹传感器连续采集指纹图像，以便于进行图像合并处理，完成指纹识别操作。

应理解，图3所示的流程图仅仅用于示意性说明本申请实施例的指纹识别方法，本申请实施例应不限于此。

本申请实施例中所涉及的显示屏可以是OLED显示屏，该显示屏发出的光线照射到手指表面的指纹发生反射并形成反射光，该反射光可以从该显示屏透过并经过指纹识别装置中的滤波层过滤之后到达该指纹传感器。应理解，该滤波层可以将反射光中的不可见光过滤掉，指纹传感器接收的是可见光。该滤波层也可以将反射光中的可见光过滤掉，指纹传感器接收的是不可见光。由于可见光极其容易受到外界光环境的影响，导致指纹成像的图像质量差，采用不可见光则可以解决上述问题。

应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

尽管已对本申请及其优点做了详细说明，但应理解，在不脱离如所附权利要求书所界定的本申请的精神和范围的情况下，可以对本申请进行各种变化、替代和更改。

图4示出了本申请实施例的指纹识别装置400的示意性框图。如图4所示，该装置400包括：

指纹传感器410，用于在用户的手指与终端设备的显示屏之间的距离小于或等于第一阈值时，采集该手指的指纹图像。

因此，本申请实施例的指纹识别装置，通过在手指接近显示屏的过程中，判断手指与显示屏之间的距离与第一阈值的关系，在该距离小于或等于该第一阈值时，采集该手指的指纹图像，也就是说在手指接近显示屏的过程中，终端设备就有可能采集到该手指的指纹图像，并进一步地完成指纹识别操作，即能够实现悬空采集指纹图像，有利于减少外界对指纹识别的影响，从而可能给用户带来极速的解锁体验。

可选地，在本申请实施例中，该装置还包括：处理电路，用于在该手指接近该显示屏的过程中，确定该手指与该显示屏之间的距离是否小于或等于该第一阈值。

可选地，在本申请实施例中，该指纹传感器具体用于在该手指与该显示屏之间的距离小于或等于该第一阈值时，根据该显示屏的触发，采集该手指的指纹图像。

该指纹识别装置可以是图1中的指纹识别装置130。该指纹传感器可以是图1中的光学检测部分134，该指纹传感器为具有多个光学感应单元的感应阵列。该指纹识别装置也可以包括图1中的光学组件132。该光学组件与指纹传感器的位置关系可参考图1。

图5示出了由指纹识别装置和显示屏构成的屏下指纹识别系统的一种结构示意图。该指纹识别系统基于准直孔的光路设计原理，具体地，如图5所示，该指纹识别装置包括由通孔阵列和滤波层构成的光学组件以及指纹传感器，该滤波层位于该通孔阵列的下方。显示屏发出的光线在显示屏上方的待检测手指表面发生反射，通过通孔阵列对从手指表面反射回来的反射光进行准直和调制，并将反射光导引至滤光层，该反射光经过滤光层的滤波后被指纹传感器接收，所述指纹传感器可以进一步对接收到的该反射光进行检测，以实现指纹识别。

为了实现悬空采集指纹图像，可以增大通孔阵列中每个通孔的尺寸，并且增大指纹传感器中每个光学感应单元的尺寸，以此来增大光通量，提升手指反射到指纹传感器的信号量。

图6示出了由指纹识别装置和显示屏构成的屏下指纹识别系统的另一种结构示意图。该指纹识别系统基于微透镜成像的光路设计原理，具体地，如图6所示，该指纹识别装置包括由透镜和滤波层构成的光学组件以及指纹传感器，该滤波层位于该透镜的下方。显示屏发出的光线在显示屏上方的待检测手指表面发生反射，通过透镜对从手指表面反射回来的反射光进行调制，并将反射光导引至滤光层，该反射光经过滤光层的滤波后被指纹传感器接收，所述指纹传感器可以进一步对接收到的该反射光进行检测，以实现指纹识别。

为了实现悬空采集指纹图像，可以增大透镜的尺寸，并且增大指纹传感器的尺寸，以此来增大光通量，提升手指反射到指纹传感器的信号量。

应当理解，图5或图6中的指纹识别装置仅是一种示例性的结构，在具体实现上，该光学组件的滤光层的位置并不局限在通孔阵列/透镜的下方；以通孔阵列为例，在一种替代实施例中，该滤光层也可以设置在通孔阵列和显示屏之间，即位于通孔阵列上方；或者，光学组件可以包括两层滤光层，二者分别设置在通孔阵列的上方和下方。在其他替代实施例中，该滤光层也可以集成到通孔阵列内部，甚至也可以省略掉，本申请对此不做限制。

在具体实现上，指纹识别装置中的指纹传感器可以排布在柔性连接电路板(Flexible Printed Circuit board，FPC)上，即指纹识别装置可以包括FPC。

为了进一步提高指纹图像质量，结合图6，本申请实施例还提供了指纹识别装置的另一结构图。图7示出了由该指纹识别装置和显示屏构成的指纹识别系统的结构图。如图7所示，该指纹识别装置包括由透镜和滤波层构成的光学组件以及指纹传感器，该滤波层位于该透镜的下方。在图7中，该光学组件包括两个透镜，并且每个透镜都具有独立的指纹传感器，也就是说，FPC上并列排布两个指纹传感器，显示屏发出的光线在显示屏上方的待检测手指表面发生反射形成两组光路，该两组光路分别通过不同的透镜进行调制，并将该两组光路引至滤光层，该两组光路经过滤光层的滤波后分别被各自的指纹传感器接收，指纹传感器可以进一步对各自光路中的反射光进行检测，以实现指纹识别。

在一种可能的实现方式中，该两个指纹传感器可以具有不同的焦距或不同的光圈。较长焦距的指纹传感器可以快速捕获距离较远的指纹图像，较短焦距的指纹传感器则可以快速捕获较近的指纹图像；光圈的实际直径较大的可以快速捕获距离较远的指纹图像，光圈的实际直径较小的则可以快速捕获较近的指纹图像。因此，图7所示的指纹识别装置可以实现清晰的成像，同时，可以扩大景深，增强图像的解析力，增强手指的纹路信息，以更好地实现悬空指纹图像采集。

可选地，该两个指纹传感器在排布上还可以在一定范围之内，使的两个个指纹传感器的视场角(angle of view，FOV)接近重合，并可以利用图像处理算法将2个指纹传感器采集到的图像进行特殊的合并处理。

应当理解，图7中的指纹识别装置仅是一种示例性的结构，在具体实现上，该指纹识别装置可以包括多个透镜和与多个透镜一一对应的指纹传感器，该多个指纹传感器可以并排分布在FPC上，该多个指纹传感器中至少有两个指纹传感器可以具有不同的焦距和不同的光圈。还应理解，每个光路中的滤波层可以是单独设置，也可以是所有的光路使用同一个滤波层，本申请实施例对此不够成限定。

在本申请实施例中，所公开的指纹传感器不但可以用于使用光学感应来捕获和检测与人相关联的手指或手掌的图案，还可以用于使用光学感应或其他感应机制来检测通过“活体手指”检测机制所捕获的或检测到的指纹或手掌的图案是否来自活着的人的手。该检测机制可以基于例如不同光学波长下血液的不同光吸收行为，事实上，由于活着的人的自然移动或运动(有意或无意的)或当血液流过与心跳相连的人体时的脉动，这个人的手指通常是移动着或伸展着的。在一个实现中，由于心跳/血流变化，指纹传感器可以检测来自手指或手掌的返回的光的变化，从而检测在表现为手指或手掌的物体中是否存在活着的心跳。

图4至图7中所提供的指纹识别装置可对应于本申请方法实施例中的执行主体，并且该指纹识别装置中的各个单元的上述和其它操作和/或功能分别为了实现图2和图3中各方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。

可选地，本申请实施例还提供了一种指纹识别系统，该指纹识别系统可以包括上述各种实施例中的指纹识别装置和显示屏。

可选地，该指纹识别系统可以是终端设备，包括但不限于手机、电脑、多媒体机和游戏机。

可选地，该指纹识别系统中的显示屏可以是OLED显示屏。

图8是根据本申请实施例提供的终端设备500的示意性框图。图8所示的终端设备500包括：射频(Radio Frequency，RF)电路510、存储器520、其他输入设备530、显示屏540、传感器550、音频电路560、I/O子系统570、处理器580、以及电源590等部件。本领域技术人员可以理解，图8中示出的终端设备结构并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。本领领域技术人员可以理解显示屏540属于用户界面(User Interface，UI)，且终端设备500可以包括比图示或者更少的用户界面。

下面结合图8对终端设备500的各个构成部件进行具体的介绍：

RF电路510可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，特别地，将基站的下行信息接收后，给处理器580处理；另外，将设计上行的数据发送给基站。通常，RF电路包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器(Low NoiseAmplifier，LNA)、双工器等。此外，RF电路510还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。存储器520可用于存储软件程序以及模块，处理器580通过运行存储在存储器520的软件程序以及模块，从而执行终端设备500的各种功能应用以及数据处理。存储器520可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据终端设备500的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器520可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其他输入设备530可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与终端设备500的用户设置以及功能控制有关的信号输入。具体地，其他输入设备530可包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆、光鼠(光鼠是不显示可视输出的触摸敏感表面，或者是由屏幕形成的触摸敏感表面的延伸)等中的一种或多种。其他输入设备530与I/O子系统570的其他输入设备控制器571相连接，在其他设备输入控制器571的控制下与处理器580进行信号交互。

显示屏540可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及终端设备500的各种菜单，还可以接受用户输入。具体的显示屏540可以是触控屏，可包括显示面板541，以及触控面板542。触控面板542可覆盖显示面板541，用户可以根据显示面板541显示的内容(该显示内容包括但不限于，软键盘、虚拟鼠标、虚拟按键、图标等等)，在显示面板541上覆盖的触控面板542上或者附近进行操作，触控面板542检测到在其上或附近的操作后，通过I/O子系统570传送给处理器580以确定用户输入，随后处理器580根据用户输入通过I/O子系统570在显示面板541上提供相应的视觉输出。虽然在图8中，触控面板542与显示面板541是作为两个独立的部件来实现终端设备500的输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板542与显示面板541集成而实现终端设备500的输入和输出功能。

终端设备500还可包括至少一种传感器550，例如，该传感器550可以是位于显示屏540下或显示屏540内的指纹传感器，也就是本申请实施例中的指纹识别装置。

音频电路560、扬声器561，麦克风562可提供用户与终端设备500之间的音频接口。音频电路560可将接收到的音频数据转换后的信号，传输到扬声器561，由扬声器561转换为声音信号输出；另一方面，麦克风562将收集的声音信号转换为信号，由音频电路560接收后转换为音频数据，再将音频数据输出至RF电路510以发送给比如另一手机，或者将音频数据输出至存储器520以便进一步处理。

I/O子系统570用来控制输入输出的外部设备，可以包括其他设备输入控制器571、传感器控制器572、显示控制器573。可选的，一个或多个其他输入控制设备控制器571从其他输入设备530接收信号和/或者向其他输入设备530发送信号，其他输入设备530可以包括物理按钮(按压按钮、摇臂按钮等)、拨号盘、滑动开关、操纵杆、点击滚轮、光鼠(光鼠是不显示可视输出的触摸敏感表面，或者是由屏幕形成的触摸敏感表面的延伸)。值得说明的是，其他输入控制设备控制器571可以与任一个或者多个上述设备连接。所述I/O子系统570中的显示控制器573从显示屏540接收信号和/或者向显示屏540发送信号。显示屏540检测到用户输入后，显示控制器573将检测到的用户输入转换为与显示在显示屏540上的用户界面对象的交互，即实现人机交互。传感器控制器572可以从一个或者多个传感器550接收信号和/或者向一个或者多个传感器550发送信号。

处理器580是终端设备500的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器520内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器520内的数据，执行终端设备500的各种功能和处理数据，从而对终端设备进行整体监控。可选的，处理器580可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器580可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器580中。该处理器580可以用来执行本申请方法实施例中的各个步骤。

终端设备500还包括给各个部件供电的电源590(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器580逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗等功能。

尽管未示出，终端设备500还可以包括摄像头、蓝牙模块等，在此不再赘述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及电路，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电路、支路和单元，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的支路是示意性的，例如，该单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到一个支路，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以该权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种指纹识别方法，其特征在于，包括：

在用户的手指接近终端设备的显示屏的过程中，确定所述手指与所述显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值；

若第一次确定所述距离小于或等于所述第一阈值，指纹识别装置采集所述手指从所述距离开始靠近所述显示屏，且未接触所述显示屏时的多次指纹图像；

若所述多次指纹图像的差异在第一范围之内，对所述多次指纹图像进行合并处理，以完成指纹识别操作；

若所述多次指纹图像的差异在第一范围之外，所述多次采集的指纹图像不可用；

其中，所述指纹识别装置包括：多个指纹传感器，所述多个指纹传感器中的每个指纹传感器分别对应独立的透镜，且所述多个指纹传感器中至少两个指纹传感器对应的透镜的焦距不同，所述透镜用于将所述手指反射的光调制到对应的所述指纹传感器的光学感应单元上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在用户的手指接近终端设备的显示屏的过程中，确定所述手指与所述显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值，包括：

在所述手指接近所述显示屏的过程中，所述显示屏检测所述距离，并确定所述距离是否小于或等于所述第一阈值；

所述方法还包括：

若所述距离小于或等于所述第一阈值，所述显示屏触发所述终端设备的指纹识别装置采集所述手指的指纹图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述显示屏检测所述距离时，所述显示屏处于悬空状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法由所述终端设备的指纹识别装置执行。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述在用户的手指接近终端设备的显示屏的过程中，确定所述手指与所述显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值，包括：

检测所述手指的反射光的信号量的大小；

若所述信号量超过第二阈值，确定所述距离小于或等于所述第一阈值。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在确定所述手指与所述显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值之前，所述方法还包括：

若所述终端设备的体位发生变化，所述终端设备的指纹识别装置唤醒所述显示屏。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在确定所述手指与所述显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值之前，所述方法还包括：

若所述终端设备的体位未发生变化，根据用户的触摸输入，唤醒所述终端设备的显示屏。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述显示屏为有机发光二极管OLED显示屏。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述终端设备的指纹识别装置检测的所述手指的反射光为可见光或不可见光。

10.一种指纹识别装置，其特征在于，所述装置包括：

处理电路，用于在用户的手指接近终端设备的显示屏的过程中，确定所述手指与所述显示屏之间的距离是否小于或等于第一阈值；

指纹传感器，用于在第一次确定所述手指与所述显示屏之间的距离小于或等于所述第一阈值时，采集所述手指从所述距离开始靠近所述显示屏，且未接触所述显示屏时的多次指纹图像；

若所述多次指纹图像的差异在第一范围之内，所述指纹传感器还用于对所述多次指纹图像进行合并处理，以完成指纹识别操作；

若所述多次指纹图像的差异在第一范围之外，所述多次采集的指纹图像不可用；

其中，所述指纹识别装置包括：多个指纹传感器，所述多个指纹传感器中的每个指纹传感器分别对应独立的透镜，且所述多个指纹传感器中至少两个指纹传感器对应的透镜的焦距不同，所述透镜用于将所述手指反射的光调制到对应的所述指纹传感器的光学感应单元上。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述指纹传感器具体用于在所述手指与所述显示屏之间的距离小于或等于所述第一阈值时，根据所述显示屏的触发，采集所述手指的指纹图像。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述多个指纹传感器并排分布在柔性连接板FPC上。

13.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述多个指纹传感器中的任两个相邻指纹传感器之间的距离小于或等于第三阈值。

14.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括处理电路，所述处理电路用于对所述多个指纹传感器采集的所述手指的指纹图像进行合并处理。

15.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括滤波层，所述滤波层用于将所述手指的反射光中的可见光或不可见光滤出，并指向所述指纹传感器的光学感应单元上。

16.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求10至15中任一项所述的指纹识别装置和显示屏，所述指纹识别装置设于所述显示屏的下方。

17.根据权利要求16所述的终端设备，其特征在于，所述显示屏为有机发光二极管OLED显示屏。

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