CN109690565B - 指纹信号处理电路、电子设备和指纹信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种指纹信号处理电路、电子设备和指纹信号处理方法。所述指纹信号处理电路包含降噪电路、第一信号提取电路和第二信号提取电路。所述降噪电路用以接收多个指纹传感像素分别产生的多个传感输出，并降低各传感输出携带的固定模式噪声成分，以产生多个第一输出信号。所述第一信号提取电路用以提取各第一输出信号中高于第一预定频率的信号成分，以产生多个第二输出信号。所述第二信号提取电路用以提取各第二输出信号中低于第二预定频率的信号成分，以产生多个第三输出信号，以及根据所述多个第三输出信号产生对应于所述多个指纹传感像素的指纹信号。所述第二预定频率高于所述第一预定频率。所述指纹信号处理电路可大幅缩减指纹信息量。

Description

指纹信号处理电路、电子设备和指纹信号处理方法

技术领域

本公开涉及指纹信号处理技术，尤其涉及一种可提取指纹信号的指纹信号处理电路及其相关的电子设备和指纹信号处理方法。

背景技术

通过屏下指纹(in-display fingerprint)技术，指纹传感电路可以直接集成在手机屏幕的下方，无需额外设置在手机屏幕以外的区域，从而提高空间的利用率。通常屏幕上的指纹识别区域会界定在一个很小的范围，避免因为指纹信息量过多的缘故，增加了指纹信息传送到手机主控制电路的时间，导致指纹操作的响应速度变慢。然而，当使用者以指纹操作手机时(例如，进行指纹解锁)，使用者的眼睛必须注视手机屏幕，以确保手指的位置位在这个很小的范围内，造成使用上的不便。

因此，需要一种创新的指纹信号处理方案，其可缩短指纹信息的传输时间，解决指纹识别区域受限的问题。

发明内容

本公开的目的之一在于提供一种可提取指纹信号的指纹信号处理电路及其相关的电子设备和指纹信号处理方法，来解决上述问题。

本公开的一实施例提供了一种指纹信号处理电路。所述指纹信号处理电路包含降噪电路、第一信号提取电路和第二信号提取电路。所述降噪电路用以接收多个指纹传感像素分别产生的多个传感输出，并降低各传感输出携带的固定模式噪声成分，以产生多个第一输出信号。所述第一信号提取电路耦接于所述降噪电路，用以提取各第一输出信号中高于第一预定频率的信号成分，以产生多个第二输出信号。所述第二信号提取电路，耦接于所述第一信号提取电路，用以提取各第二输出信号中低于第二预定频率的信号成分，以产生多个第三输出信号，以及根据所述多个第三输出信号中的每N个第三输出信号，产生对应于所述多个指纹传感像素中每N个指纹传感像素相对应的指纹信号，其中所述第二预定频率高于所述第一预定频率，N是大于1的正整数。

本公开的一实施例提供了一种电子设备。所述电子设备包括至少一指纹传感器阵列、指纹信号处理电路和主控制电路。所述至少一指纹传感器阵列，包括多个指纹传感像素。所述指纹信号处理电路耦接于所述至少一指纹传感器阵列，用以接收所述多个指纹传感像素所输出的多个传感输出，以产生对应于所述多个指纹传感像素的指纹信号。所述主控制电路，耦接于所述指纹信号处理电路，用以接收所述指纹信号，以及根据所述指纹信号进行指纹识别。

本公开的一实施例提供了一种指纹信号处理方法。所述指纹信号处理方法包括以下步骤：接收多个指纹传感像素分别产生的多个传感输出；降低各传感输出携带的固定模式噪声成分，以产生多个第一输出信号；提取各第一输出信号中高于第一预定频率的信号成分，以产生多个第二输出信号；提取各第二输出信号中低于第二预定频率的信号成分，以产生多个第三输出信号，其中所述第二预定频率高于所述第一预定频率；以及根据所述多个第三输出信号中的每N个第三输出信号，产生对应于所述多个指纹传感像素中每N个指纹传感像素相对应的指纹信号，其中N是大于1的正整数。

附图说明

图1是本公开电子设备的一实施例的功能方框示意图。

图2是图1所示的多个指纹传感器其中的一个指纹传感器的实施方式的示意图。

图3是图1所示的电子设备的一部份的一实施例的结构示意图。

图4是图1所示的第一信号提取电路的一实施方式的示意图。

图5是本公开电子设备的另一实施例的功能方框示意图。

图6是本公开指纹信号处理方法的一实施例的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100、500 电子设备

102_1-102_K、102_i 指纹传感器

110 指纹信号处理电路

112 降噪电路

114 第一信号提取电路

116、516 第二信号提取电路

120 主控制电路

302 盖板玻璃

303 指纹传感区

304 屏结构

306 显示模块

308 透光孔结构

310 指纹传感模组

312 光学准直器阵列

122、412 低通滤波器

414 相减器

124 空间降采样电路

126 比特截位电路

602-610 步骤

Pi 指纹传感像素

{SR} 多个传感输出

SRi 传感输出

{SO1} 多个第一输出信号

SO1i 第一输出信号

{SO2} 多个第二输出信号

{SO3} 多个第三输出信号

{SF} 多个指纹信号

NRi 行噪声信号

NCi 列噪声信号

LI 入射光

LR 反射光

LS1 光束

LS2 背景光

LS3 衍射光

具体实施方式

在说明书及之前的权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及之前的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。在通篇说明书及之前的权利要求书当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接和间接的电连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电连接于所述第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电连接到所述第二装置。

图1是本公开电子设备的一实施例的功能方框示意图。电子设备100可由具有指纹识别功能的电子设备来实施，例如手机、平版电脑、笔记本电脑、具有指纹识别功能的可穿戴设备、具有指纹识别功能的便携式计算，或其他具有指纹识别功能的电子设备。值得注意的是，本公开所称的“指纹”可表示指纹、掌纹或其他具有生物表征的部位的纹路。

于此实施例中，电子设备100包括(但不限于)K个指纹传感器102_1-102_K、一指纹信号处理电路110以及一主控制电路(host control circuit)120，其中K是正整数。在K大于1的情形下，K个指纹传感器102_1-102_K可以彼此相邻设置在电子设备100中，以形成大范围的指纹识别区域。举例来说，在电子设备100是具有屏下指纹识别功能的电子设备的实施例中，K个指纹传感器102_1-102_K可以彼此相邻设置在电子设备100的显示屏下方，以提供用户大范围的屏下指纹识别区域。

K个指纹传感器102_1-102_K可根据一触摸输入产生多个传感输出{SR}，其中各指纹传感器可包括多个指纹传感像素，各指纹传感像素可根据所述触摸输入产生一传感输出。于此实施例中，各指纹传感器可由一指纹传感器阵列来实施，所述指纹传感器阵列可包括排列成M行与R列的多个指纹传感像素，其中M和R是大于1的正整数。请注意，虽然图1所示的K个指纹传感器102_1-102_K具有相同的像素数量，然而，在某些实施例中，K个指纹传感器102_1-102_K中任两个指纹传感器各自包括的指纹传感像素的数量可以彼此相同或不同。这些设计上的变化均属本公开的范畴。

指纹信号处理电路110耦接于K个指纹传感器102_1-102_K，用以接收K个指纹传感器102_1-102_K所输出的多个传感输出{SR}，以产生相对应的多个指纹信号{SF}。主控制电路120耦接于指纹信号处理电路110，用以接收多个指纹信号{SF}，以及根据多个指纹信号{SF}进行指纹识别。值得注意的是，由于主控制电路120还可控制电子设备100的其他电路模块和相关的操作(例如，触摸传感操作、图像显示操作和电源管理操作)，因此，主控制电路120分配给指纹传感操作的带宽可设定在一预定范围内，以兼顾电子设备100的整体运作。于此实施例中，指纹信号处理电路110可根据所述预定范围来决定传送到主控制电路120的多个指纹信号{SF}的数据量，以满足设计上的需求。

举例来说，在K个指纹传感器102_1-102_K形成大范围的指纹识别区域的情形下，多个传感输出{SR}所携带的指纹信息量(或数据量)可能会超过上述预定范围。若直接将多个传感输出{SR}传送给主控制电路120，会导致指纹操作的响应速度变慢。为了确保传送给主控制电路120的指纹信息量位于所述预定范围内，指纹信号处理电路110可从多个传感输出{SR}携带的大量指纹信息中，提取出足够成功地识别指纹操作的信息量，以产生多个指纹信号{SF}，从而将多个指纹信号{SF}传送到主控制电路120。相比于多个传感输出{SR}，多个指纹信号{SF}具有较少的数据量。这样，指纹信息从指纹信号处理电路110传送到主控制电路120的时间不会(或几乎不会)因为指纹识别区域增加的缘故而变慢。也就是说，具有大范围指纹识别区域的电子设备100仍可维持良好的指纹操作响应速度。

于此实施例中，指纹信号处理电路110可包括(但不限于)一降噪电路112、一第一信号提取电路114和一第二信号提取电路116。降噪电路112可用来降低各传感输出携带的与工艺波动相关的噪声成分，第一信号提取电路114和第二信号提取电路116则可用来降低各传感输出携带的其他噪声成分。例如，降噪电路112可用来接收多个传感输出{SR}，并降低/滤除各传感输出携带的固定模式噪声(fixed pattern noise，FPN)成分，以产生多个第一输出信号{SO1}。也就是说，降噪电路112可将降低各指纹传感像素的传感输出所携带的固定模式噪声成分，从而将通过降噪处理的各传感输出作为相对应的第一输出信号。此外，第一信号提取电路114耦接于降噪电路112，用以提取各第一输出信号中高于第一预定频率FD1的信号成分，以产生多个第二输出信号{SO2}，其中各第二输出信号可视为相对应的传感输出扣除固定模式噪声成分和低于第一预定频率FD1的信号成分之后所得到的信号。第二信号提取电路116耦接于第一信号提取电路114，用以提取各第二输出信号中低于第二预定频率FD2的信号成分，以产生多个第三输出信号{SO3}，并根据多个第三输出信号{SO3}产生多个指纹信号{SF}，其中第二预定频率FD2高于第一预定频率FD1。各第三输出信号可视为相对应的传感输出扣除固定模式噪声成分、低于第一预定频率FD1的信号成分和高于所述第二预定频率FD2的信号成分之后所得到的信号。通过降噪处理和信号提取处理，指纹信号处理电路110可大幅减少各指纹传感像素的传感输出所携带的信息量，使得多个指纹信号{SF}的数据量可以满足指纹信号处理电路110与主控制电路120之间的带宽规格(即上述预定范围)。

值得注意的是，第二信号提取电路116可通过缩减数据量的方式产生多个指纹信号{SF}，进一步减少传送到主控制电路120的指纹信息量。在此实施例中，第二信号提取电路116可根据多个第三输出信号{SO3}中的每N个第三输出信号，产生多个指纹传感像素中每N个指纹传感像素相对应的指纹信号(N是大于1的正整数)。例如，第二信号提取电路116可将每N个第三输出信号相对应的N个指纹传感像素视为单一指纹像素，并根据所述N个第三输出信号产生所述单一指纹像素对应的一个指纹信号，从而减少传送到主控制电路120的指纹信息量，其中所述指纹信号的数据量可小于所述N个第三输出信号各自的数据量的总和。

举例来说(但本公开不限于此)，第二信号提取电路116可包括一低通滤波器122、一空间降采样电路(spatial downsampling/subsampling circuit)124以及一比特截位电路(bit truncation circuit)126。低通滤波器122耦接于第一信号提取电路114，用以滤除第一信号提取电路114输出的各第二输出信号中高于第二预定频率FD2的信号成分，以产生多个第三输出信号{SO3}。空间降采样电路124耦接于低通滤波器122，用以对多个第三输出信号{SO3}进行降采样处理以产生多个降采样信号{SD}，其中多个第三输出信号可用于产生单一个降采样信号。也就是说，多个降采样信号{SD}的个数小于多个第三输出信号{SO3}的个数。例如，空间降采样电路124可根据对每N个指纹传感像素进行采样，将相对应的N个第三输出信号平均或相加以产生一个降采样信号，作为单一指纹传感像素对应的输出信号。

比特截位电路126耦接于空间降采样电路124，用以分别对多个降采样信号{SD}进行比特截位处理以产生多个指纹信号{SF}，其中单一个指纹信号的比特数小于单一个降采样信号的比特数。例如，比特截位电路126可截去各降采样信号的一个或多个最低有效位(least significant bit，LSB)，留下各降采样信号的一个或多个最高有效位(mostsignificant bit，MSB)，作为相对应的指纹信号。进一步的说明如下。

首先请参阅图1和图2。图2是图1所示的K个指纹传感器102_1-102_K其中的一个指纹传感器102_i(i是1到K其中的一个正整数)的实施方式的示意图。除了排列成M行与R列的多个指纹传感像素(有源像素(active pixel))，指纹传感器102_i(或指纹传感阵列)还包括X行伪像素(dummy pixel)与Y列伪像素，其中X和Y均是大于或等于1的正整数。以降低/消除指纹传感像素Pi产生的传感输出SRi包括的行固定模式噪声为例，降噪电路112可接收行噪声信号NRi，行噪声信号NRi是与指纹传感像素Pi位于同一行的多个伪像素所产生的输出信号的平均。通过将传感输出SRi(即多个传感输出{SR}其中的一个)扣除行噪声信号NRi，降噪电路112可降低/消除传感输出SRi所携带的行固定模式噪声。相似地，降噪电路112可接收列噪声信号NCi，列噪声信号NCi是与指纹传感像素Pi位于同一列的多个伪像素所产生的输出信号的平均。通过将传感输出SRi扣除列噪声信号NCi，降噪电路112可降低/消除传感输出SRi所携带的列固定模式噪声。于此实施例中，降噪电路112可将传感输出SRi扣除行噪声信号NRi与列噪声信号NCi，以产生第一输出信号SO1i(即多个第一输出信号{SO1}其中的一个)。

请注意，以上所述降低固定模式噪声的实施方式只是方便说明而已，本公开并不以此为限。在某些实施例中，指纹传感器102_i可具有不同的指纹传感阵列的结构。例如，指纹传感器102_i的四周均可设置伪像素。在某些实施例中，行噪声信号NRi可以是与指纹传感像素Pi位于同一行的一个伪像素所产生的输出信号。在某些实施例中，列噪声信号NCi可以是与指纹传感像素Pi位于同一列的一个伪像素所产生的输出信号。在某些实施例中，降噪电路112也可以将传感输出Sri只扣除行噪声信号NRi与列噪声信号NCi其中的一个。

在降低/滤除固定模式噪声之后，指纹信号处理电路110可降低/滤除各第一输出信号携带的其他噪声成分，例如受到背景光干扰而产生的噪声成分和受到屏结构干扰而产生的噪声成分。请连同图1参阅图3。图3是图1所示的电子设备100的一部份的一实施例的结构示意图。为了方便说明，在此实施例中，指纹信号处理电路110的操作是基于具有屏下光学指纹识别结构的电子设备(电子设备100)来描述。然而，在其他实施例中，指纹信号处理电路110也可以应用于采用具有其他屏下生物征识别结构(例如屏下超声波指纹识别结构)的电子设备。在此实施例中，电子设备100包括(但不限于)一盖板玻璃302、一屏结构(例如显示屏结构或显示触摸屏结构)304以及一指纹传感模组310。盖板玻璃302的指纹传感区303位在K个指纹传感器102_1-102_K所形成的指纹识别区域的上方，用以接收一触摸输入(即手指接触)。屏结构304包括一显示模块(例如有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)显示模块)306。显示模块306中的透光孔结构308(包括多个透光孔)可允许反射光LR(手指反射显示模块306发送的入射光LI而产生)通过显示模块306到达屏结构304下方的指纹传感模组310。

指纹传感模组310包括一光学准直器阵列312以及图1所示的K个指纹传感器102_1-102_K。光学准直器阵列312可将反射光LR引导至K个指纹传感器102_1-102_K，使得各指纹传感器包括的指纹传感像素可根据屏结构304上方的所述触摸输入产生一传感输出(即多个传感输出{SR}其中的一个)。值得注意的是，一指纹传感像素所接收的光信号中，除了反射光LR通过光学准直器阵列312引导至所述指纹传感像素的光束LS1之外，还包括背景光LS2及透光孔结构308衍射反射光LR所产生的衍射光LS3。因此，所述指纹传感像素所输出的传感输出包括受到背景光LS2的干扰而产生的背景光信号(即受到背景光干扰而产生的噪声成分)以及受到屏结构304的干扰而产生的屏结构信号(即受到屏结构干扰而产生的噪声成分)。指纹信号处理电路110可利用第一信号提取电路114和第二信号提取电路116来降低/消除指纹传感像素的传感输出中的背景光信号和屏结构信号。

请参阅图4，其为图1所示的第一信号提取电路114的一实施方式的示意图。于此实施例中，第一信号提取电路114可提取各第一输出信号(多个第一输出信号{SO1}其中的一个)中高于第一预定频率FD1的信号成分，以产生多个第二输出信号{SO2}。也就是说，第一信号提取电路114可滤除各第一输出信号中低于第一预定频率FD1的信号成分。由于各第一输出信号中受到背景光(例如图3所示的背景光LS2)干扰而产生的信号成分可以是直流的噪声信号或低频率的噪声信号，因此，第一信号提取电路114可根据适当的第一预定频率FD1，滤除各第一输出信号中受到背景光的干扰而产生的背景光信号。举例来说，第一信号提取电路114可包括(但不限于)一低通滤波器412以及一相减器414。低通滤波器412耦接于图1所示的降噪电路112，用以滤除各第一输出信号中高于第一预定频率FD1的信号成分，以产生多个滤波信号{SF1}。相减器414耦接于图1所示的降噪电路112和低通滤波器412，用以将各第一输出信号减去相对应的滤波信号(即多个滤波信号{SF1}其中的一个)，以产生多个第二输出信号{SO2}。由于低通滤波器412输出的各滤波信号包括相对应的第一输出信号中受到背景光干扰而产生的背景光信号，相比于多个第一输出信号{SO1}，相减器414输出的多个第二输出信号{SO2}中的背景光噪声成分可大幅减少。因此，第二输出信号的数据量会小于第一输出信号的数据量。

在某些实施例中，第一信号提取电路114也可由不同的电路结构来实施。例如，第一信号提取电路114可由截止频率等于第一预定频率FD1的高通滤波器来实施，以提取各第一输出信号中高于第一预定频率FD1的信号成分。这些设计上的变化均属本公开的范畴。

关于受到屏结构(如图3所示的屏结构304)干扰而产生的噪声成分，可利用图1所示的第二信号提取电路116来降低/消除。请再次参阅图1和图3。通过低通滤波器122，第二信号提取电路116可提取各第二输出信号(多个第二输出信号{SO2}其中的一个)中低于第二预定频率FD2的信号成分，以滤除各第二输出信号中高于第二预定频率FD2的信号成分。由于各第二输出信号中受到屏结构(例如图3所示的屏结构304)干扰而产生的信号成分可以是高频率的噪声信号，因此，第二信号提取电路116可根据适当的第二预定频率FD2，滤除各第二输出信号中受到屏结构的干扰而产生的屏结构信号。值得注意的是，相比于多个第二输出信号{SO2}，由于低通滤波器122输出多个第三输出信号{SO3}中的屏结构噪声成分已大幅减少。因此，第三输出信号的数据量会小于第二输出信号的数据量。

除了通过滤除噪声成分来降低数据量，第二信号提取电路116还可利用空间降采样电路124与比特截位电路126中至少其一，提取多个第三输出信号{SO3}中足够成功地识别指纹操作的数据量，进一步缩减传送到图1所示的主控制电路120的指纹信息量。

请再次参阅图1和图2。于此实施例中，排列成M行与R列的多个指纹传感像素可包括相邻的多组指纹传感像素，各组指纹传感像素包括相邻的N个指纹传感像素(N是大于1的正整数)，空间降采样电路124可对各组指纹传感像素的N个指纹传感像素进行空间降采样处理，以根据各组指纹传感像素的N个指纹传感像素相应的N个第三输出信号产生一降采样信号。举例来说(但本公开不限于此)，在图2所示的指纹传感器102_i中，每4个指纹传感像素(例如，排列成2行与2列的4个相邻有源像素)可作为一组指纹传感像素。空间降采样电路124可根据每4个指纹传感像素相对应的4个第三输出信号进行降采样处理，以产生一个降采样信号，其中每个降采样信号可对应于一组指纹传感像素。在某些实施例中，空间降采样电路124可对每4个第三输出信号加以平均，作为一个降采样信号(例如多个降采样信号{SD}其中的一个)。这样，多个降采样信号{SD}的数据量是多个第三输出信号{SO3}的数据量的四分之一。

此外，在一个降采样信号具有12个比特，且比特截位电路126用以截去一个降采样信号的两个最小有效位的情形下，降采样信号相对应的指纹信号的数据量会是降采样信号的数据量的83％。因此，采用空间降采样电路124和比特截位电路126，可以得到大约21％的数据缩减比例。也就是说，即使指纹识别区域扩大为5倍(例如，将5个指纹传感阵列相邻设置以形成大范围的指纹识别区域)而造成传感输出的数据量增加为5倍，由于多个指纹信号{SF}的数据量可大幅减少，多个指纹信号{SF}仍可满足主控制电路120的带宽需求。

值得注意的是，用于空间降采样处理的相邻两组指纹传感像素之间的距离，可小于彼此相邻的指纹脊线与指纹谷线(如图3所示的用户手指的指纹脊线与指纹谷线)之间的距离，而大于屏结构中两相邻透光孔(如图3所示的透光孔结构308中两相邻透光孔)之间的距离。这样，所获得的降采样信号可包括足以识别指纹脊线与指纹谷线的信息，并可减少受到屏结构干扰的信息成分。

由于第三输出信号的数据量因为通过降噪处理和信号提取处理的缘故已大幅减少，再加上后续的降采样处理和比特截位处理，因此，指纹信号相对于传感输出的数据缩减比例可更进一步降低，缩短了指纹信息传送到主控制电路的时间，解决指纹识别区域受限的问题。

上述降采样处理和/或比特截位处理的实施方式只是方便说明，本公开并不以此为限。在某些实施例中，空间降采样电路124可以从每N个第三输出信号中选取一个第三输出信号，作为相对应的降采样信号，其中这N个第三输出信号对应于一指纹传感阵列中彼此相邻的N个指纹传感像素。在某些实施例中，空间降采样电路124可对每4个第三输出信号相加，作为一个降采样信号。在某些实施例中，比特截位电路126可以截去一个降采样信号的T个最小有效位(T为正整数)，以产生相对应的指纹信号。这些设计上的变化均属本公开的范畴。

此外，在某些实施例中，第二信号提取电路116也可由不同的电路结构来实施。例如，第二信号提取电路116可省略空间降采样电路124与比特截位电路126其中的一个，仍可有效缩减数据量。图5是本公开电子设备的另一实施例的功能方框示意图。电子设备500的结构与图1所示的电子设备100相似，两者之间主要的差别在于指纹信号处理电路510的第二信号提取电路516可直接将多个降采样信号{SD}作为输出到主控制电路120的多个指纹信号{SF}。由于本领域的技术人员在阅读图1-4的相关段落之后，应可了解电子设备500的操作，进一步的说明在此便不再赘述。

再者，在某些实施例中，图1所示第二信号提取电路116也可直接将多个第三输出信号{SO3}进行比特截位处理以产生多个指纹信号{SF}，其中多个指纹信号{SF}的个数虽然和多个第三输出信号{SO3}的个数相等，但是单一个指纹信号的比特数小于单一个第三输出信号的比特数。这些设计上的变化均属本公开的范畴。

本公开所提出的指纹信号处理机制可简单归纳为图6所示的流程图。图6是本公开指纹信号处理方法的一实施例的流程图。假若所得到的结果实质上大致相同，则步骤不一定要按照图6所示的顺序来进行。为了方便说明，以下搭配图1所示的电子设备100来说明图6所示的指纹信号处理方法。然而，将图6所示的指纹信号处理方法应用于其他具有指纹识别功能的电子设备也是可行的。图6所示的指纹信号处理方法可简单归纳如下。

步骤602：接收多个指纹传感像素分别产生的多个传感输出。例如，降噪电路112可用来接收多个传感输出{SR}。

步骤604：降低各传感输出携带的固定模式噪声成分，以产生多个第一输出信号。例如，降噪电路112可对多个传感输出{SR}进行降噪处理，以降低各传感输出携带的固定模式噪声成分，并将通过降噪处理后的多个传感输出作为多个第一输出信号{SO1}。

步骤606：提取各第一输出信号中高于第一预定频率的信号成分，以产生多个第二输出信号。例如，第一信号提取电路114可提取各第一输出信号中高于第一预定频率的信号成分，以产生多个第二输出信号{SO2}，其中各第一输出信号中低于所述第一预定频率的信号成分可包括受到背景光的干扰而产生的背景光信号。因此，第一信号提取电路114可滤除各第一输出信号中受到背景光干扰而产生的噪声成分。

步骤608：提取各第二输出信号中低于第二预定频率的信号成分，以产生多个第三输出信号，其中所述第二预定频率高于所述第一预定频率。例如，第二信号提取电路116可提取各第二输出信号中低于第二预定频率的信号成分，以产生多个第三输出信号{SO3}，其中各第二输出信号中高于所述第二预定频率的信号成分可包括受到屏结构的干扰而产生的屏结构信号。因此，第二信号提取电路116可滤除各第二输出信号中受到屏结构干扰而产生的噪声成分。

步骤610：根据所述多个第三输出信号中的每N个第三输出信号，产生对应于所述多个指纹传感像素中每N个指纹传感像素相对应的指纹信号，其中N是大于1的正整数。例如，第二信号提取电路116可根据多个第三输出信号{SO3}中的每N个第三输出信号，产生多个指纹信号{SF}，其中对于多个第三输出信号{SO3}中每N个第三输出信号来说(例如，每4个彼此相邻的指纹传感像素所对应的4个第三输出信号)，第二信号提取电路116可根据N个第三输出信号产生一个指纹信号，从而降低传送到主控制电路120的数据量。

在步骤610中，第二信号提取电路116可对每N个第三输出信号进行降采样处理以产生一降采样信号，并根据所述降采样信号产生相对应的指纹信号。例如，第二信号提取电路116可对所述降采样信号进行比特截位处理以产生相对应的指纹信号。又例如，第二信号提取电路116可直接将所述降采样信作为相对应的指纹信号。由于本领域的技术人员通过阅读图1到图5相关的段落说明之后，应可了解图6所示的方法中每一步骤的细节，因此进一步的说明在此便不再赘述。

由上可知，本公开所提出的指纹信号处理机制可以大幅缩减传送到主控制电路的指纹信息量，因此，指纹信息传送到主控制电路的时间不会(或几乎不会)因为指纹识别区域增加的缘故而变慢。对于具有大屏指纹识别区域的电子设备来说，采用本公开所提出的指纹信号处理机制可提供良好的的用户体验。

以上所述仅为本公开的实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，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 (18)

1.一种指纹信号处理电路，其特征在于，包括：

降噪电路，用以接收指纹传感器的多个指纹传感像素分别产生的多个传感输出，以及接收所述指纹传感器的至少一伪像素产生的噪声信号，并将各传感输扣除所述噪声信号以降低各传感输出携带的固定模式噪声成分，以产生多个第一输出信号；

第一信号提取电路，耦接于所述降噪电路，用以提取各第一输出信号中高于第一预定频率的信号成分，以产生多个第二输出信号，其中所述多个指纹传感像素和所述至少一伪像素设置在屏结构的下方，所述多个指纹传感像素根据所述屏结构上方的触摸输入产生所述多个传感输出，各传感输出包括受到所述屏结构的干扰而产生的屏结构信号，各第二输出信号中高于第二预定频率的信号成分包括相对应的屏结构信号，以及所述第二预定频率高于所述第一预定频率；以及

第二信号提取电路，耦接于所述第一信号提取电路，用以提取各第二输出信号中低于所述第二预定频率的信号成分，以产生多个第三输出信号，以及根据所述多个第三输出信号中的每N个第三输出信号，产生所述多个指纹传感像素中每N个指纹传感像素相对应的指纹信号，其中N是大于1的正整数。

2.如权利要求1所述的指纹信号处理电路，其特征在于，各传感输出中包括受到背景光的干扰而产生的背景光信号，各第一输出信号中低于所述第一预定频率的信号成分包括相对应的背景光信号。

3.如权利要求1所述的指纹信号处理电路，其特征在于，所述指纹信号的数据量小于所述N个第三输出信号各自的数据量的总和。

4.如权利要求1所述的指纹信号处理电路，其特征在于，所述多个指纹传感像素包括相邻的多组指纹传感像素，各组指纹传感像素包括相邻的N个指纹传感像素，所述第二信号提取电路包括：

低通滤波器，耦接于所述第一信号提取电路，用以滤除各第二输出信号中高于所述第二预定频率的信号成分，以产生所述多个第三输出信号；以及

空间降采样电路，耦接于所述低通滤波器，用以对各组指纹传感像素的N个指纹传感像素进行空间降采样处理，以根据各组指纹传感像素的N个指纹传感像素相应的N个第三输出信号产生降采样信号，作为所述指纹信号。

5.如权利要求1所述的指纹信号处理电路，其特征在于，所述多个指纹传感像素包括相邻的多组指纹传感像素，各组指纹传感像素包括相邻的N个指纹传感像素，所述第二信号提取电路包括：

低通滤波器，耦接于所述第一信号提取电路，用以滤除各第二输出信号中高于所述第二预定频率的信号成分，以产生所述多个第三输出信号；

空间降采样电路，耦接于所述低通滤波器，用以对各组指纹传感像素的N个指纹传感像素进行空间降采样处理，以根据各组指纹传感像素的N个指纹传感像素相应的N个第三输出信号产生降采样信号；以及

比特截位电路，耦接于所述降采样电路，用以对所述降采样信号进行比特截位处理以产生所述指纹信号。

6.如权利要求4或5所述的指纹信号处理电路，其特征在于，所述屏结构包括多个透光孔；相邻两组指纹传感像素之间的距离小于彼此相邻的指纹脊线与指纹谷线之间的距离，而大于所述屏结构中两相邻透光孔之间的距离。

7.如权利要求5所述的指纹信号处理电路，其特征在于，所述比特截位电路用以截去所述降采样信号的至少一最低有效位，以产生所述指纹信号。

8.如权利要求1所述的指纹信号处理电路，其特征在于，所述第一信号提取电路包括：

低通滤波器，耦接于所述降噪电路，用以滤除各第一输出信号中高于所述第一预定频率的信号成分，以产生多个滤波信号；以及

相减器，耦接于所述降噪电路和所述低通滤波器，用以将各第一输出信号减去相对应的滤波信号，以产生所述多个第二输出信号。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一指纹传感器阵列，包括多个指纹传感像素和至少一伪像素；

如权利要求1至8中任一项所述的指纹信号处理电路，耦接于所述至少一指纹传感器阵列，用以接收所述多个指纹传感像素所输出的多个传感输出，以及接收所述至少一伪像素产生的噪声信号，以产生对应于所述多个指纹传感像素的指纹信号；以及

主控制电路，耦接于所述指纹信号处理电路，用以接收所述指纹信号，以及根据所述指纹信号进行指纹识别。

10.一种指纹信号处理方法，其特征在于，包括：

接收指纹传感器的多个指纹传感像素分别产生的多个传感输出，以及接收所述指纹传感器的至少一伪像素产生的噪声信号；

将各传感输扣除所述噪声信号以降低各传感输出携带的固定模式噪声成分，以产生多个第一输出信号；

提取各第一输出信号中高于第一预定频率的信号成分，以产生多个第二输出信号，其中所述多个指纹传感像素和所述至少一伪像素设置在屏结构的下方，所述多个指纹传感像素根据所述屏结构上方的触摸输入产生所述多个传感输出，各传感输出包括受到所述屏结构的干扰而产生的屏结构信号，各第二输出信号中高于第二预定频率的信号成分包括相对应的屏结构信号，以及所述第二预定频率高于所述第一预定频率；

提取各第二输出信号中低于所述第二预定频率的信号成分，以产生多个第三输出信号；以及

根据所述多个第三输出信号中的每N个第三输出信号，产生对应于所述多个指纹传感像素中每N个指纹传感像素相对应的指纹信号，其中N是大于1的正整数。

11.如权利要求10所述的指纹信号处理方法，其特征在于，各第一输出信号中低于所述第一预定频率的信号成分包括受到背景光的干扰而产生的背景光信号。

12.如权利要求10所述的指纹信号处理方法，其特征在于，所述指纹信号的数据量小于所述N个第三输出信号各自的数据量的总和。

13.如权利要求12所述的指纹信号处理方法，其特征在于，所述多个指纹传感像素包括相邻的多组指纹传感像素，各组指纹传感像素包括相邻的N个指纹传感像素；根据所述多个第三输出信号产生对应于所述多个指纹传感像素的所述指纹信号的步骤包括：

对各组指纹传感像素的N个指纹传感像素进行空间降采样处理，以根据各组指纹传感像素的N个指纹传感像素相应的N个第三输出信号产生降采样信号；以及

根据所述降采样信号产生所述指纹信号。

14.如权利要求13所述的指纹信号处理方法，其特征在于，根据所述降采样信号产生所述指纹信号的步骤包括：

将所述降采样信号作为所述指纹信号。

15.如权利要求13所述的指纹信号处理方法，其特征在于，根据所述降采样信号产生所述指纹信号的步骤包括：

对所述降采样信号进行比特截位处理以产生所述指纹信号。

16.如权利要求15所述的指纹信号处理方法，其特征在于，对所述降采样信号进行比特截位处理以产生所述指纹信号的步骤包括：

截去所述降采样信号的至少一最低有效位，以产生所述指纹信号。

17.如权利要求10所述的指纹信号处理方法，其特征在于，提取各第一输出信号中高于所述第一预定频率的信号成分以产生所述多个第二输出信号的步骤包括：

滤除各第一输出信号中高于所述第一预定频率的信号成分，以产生多个滤波信号；以及

将各第一输出信号减去相对应的滤波信号，以产生所述多个第二输出信号。

18.如权利要求10所述的指纹信号处理方法，其特征在于，提取各第二输出信号中低于所述第二预定频率的信号成分以产生所述多个第三输出信号的步骤包括：

滤除各第二输出信号中高于所述第二预定频率的信号成分，以产生所述多个第三输出信号。

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