CN109871793A - 指纹检测方法、指纹传感器、指纹检测装置和移动终端 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种指纹检测方法、指纹传感器、指纹检测装置和移动终端。指纹检测方法包括：将指纹感测区域分为划多个子区域；从至少两个子区域分别获取感测信号，以得到指纹图像，其中，在所述至少两个子区域中，至少包含两个不完全连续的子区域，或者，在所述至少两个子区域中，至少包含两个完全不连续的子区域。通过这种方式使得生成的指纹图像体现指纹上至少两个分离位置的指纹特征，从而确保了生成的指纹图像包含指纹的多样化特征。

Description

指纹检测方法、指纹传感器、指纹检测装置和移动终端

技术领域

本申请涉及指纹传感器的技术领域，更具体地，涉及一种指纹检 测方法、指纹传感器、指纹检测装置和移动终端。

背景技术

指纹传感器是用于对指纹成像的传感器装置，已经广泛地用于门 禁系统、考勤系统、诸如手机和平板电脑之类的移动终端中，用于验 证用户的身份。指纹传感器包含光学传感器和电容传感器。光学指纹 传感器包括光学扫描元件，用于获取指纹的光学图像。电容式指纹传 感器获取手指有效区域的各个局部位置的电容特性，从而利用电容的 变化量形成指纹图像。光学指纹传感器的信号采集和处理电路与手指 隔开，因而抗静电能力强，使用寿命长，但容易受到环境中的灰尘和 手指的洁净程度的影响。电容式指纹传感器的尺寸紧凑且分辨率高， 但抗静电能力差。因而，电容式指纹传感在移动终端中的使用更为普遍。

图1是电容式指纹传感器的工作原理示意图。电容式指纹传感器 110包括多个感应电极组成的阵列。在手指120触摸电容式指纹传感 器110，手指和感应电极之间形成第一电容Cf。由于手指120的指纹 脊和指纹谷形成的第一电容Cf不相同，因此，通过将第一电容Cf的 电容转换为电信号，从而量化了指纹脊和指纹谷之间的差异。利用多 个感应电极获取接触区域的电容，即可以形成指纹图像。

图2是电容式指纹传感器的信号处理电路的示意性电路图。该信 号处理电路包括信号源220、放大器230和模数转换器(图上ADC) 240。信号源220包括与指纹传感器相关的第一电容Cf、第一交流信 号源222和参考电压源221。第一电容Cf的第一端连接放大器230的反向输入端，第二端连接第一交流信号源222。参考电压源221连 接至放大器230的同相输入端。放大器230的输出端连接至模数转换 器240的输入端。模数转换器240输出的数字信号输入到数字处理模 块250中，得到最终的指纹图像。

然而，一方面，信号处理电路需要获取尽可能多的感测信号(对 应于第一电容)，以产生质量较高的指纹图像，另一方面，感测信号 的数量越多，信号处理电路越需要花费更多的时间进行传输和模数转 换，这样会耗费很多时间。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种指纹检测方法、指纹传感器、指 纹检测装置和移动终端，以平衡指纹图像的质量效果和信号处理电路所 需的处理时间。

第一方面，本发明实施例提供一种指纹检测方法，包括：

将指纹感测区域分为划多个子区域；

从至少两个子区域分别获取感测信号，以得到指纹图像，

其中，在所述至少两个子区域中，至少包含两个不完全连续的子区 域，或者，在所述至少两个子区域中，至少包含两个完全不连续的子区 域。

可选地，还包括：根据所述至少两个子区域在所述指纹感测区域的 位置，将所述指纹图像和预存储的指纹图像比对，以确定指纹识别结果。

可选地，所述指纹感测区域为非连续的感测架构，所述非连续感测 架构由多个第一指纹感测区域组成。

可选地，将每个第一指纹感测区域划分为一个所述子区域。

可选地，所述指纹感测区域为连续的感测架构，对于所述多个子区 域，通过仅使能特定的子区域从所述从至少两个子区域分别获取感测信 号。

可选地，所述至少两个子区域包含：边缘之间的最大距离大于或等 于设定阈值的两个子区域。

可选地，所述指纹感测区域的类型包括电容式指纹感测区域、声波 式指纹感测区域和光学式指纹感测区域。

可选地，所述子区域具有相同的面积，形状包括长方形和正方形。

第二方面，本发明实施例提供一种指纹传感器，包括：指纹采集区， 所述指纹采集区包括至少一个第一区域和多个第二区域，所述指纹传感 器还包括多个指纹感测区域，多个所述指纹感测区域分别位于所述多个 第二区域下方，且所述至少一个第一区域下方均未设置所述指纹感测区 域。

可选地，所述多个第二区域互相平行。

可选地，所述多个第二区域环绕在所述至少一第一区域的周围。

可选地，所述多个第二区域位于所述至少一第一区域的四个角落。

可选地，所述多个指纹感测区分别为一电容式指纹感测区、声波式 指纹感测区或光学式指纹感测区。

可选地，所述多个指纹感测区域包括横条形和竖条形。

第三方面，本发明实施例提供一种指纹检测装置，包括信号处理电 路，所述信号处理电路根据上述任一项所述的指纹检测方法获取指纹图 像。

第四方面，本发明实施例提供一种指纹检测装置，其上设置有上述 任一项所述的指纹传感器和信号处理电路，所述信号处理电路根据上述 任一项所述的指纹检测方法获取指纹图像。

第五方面，本发明实施例提供一种移动终端，其上设置有上述任一 项所述的指纹检测装置。

根据本发明实施例，通过采用部分而非全部的子区域生成指纹图像， 以减少了需要采集的信号数量，进而减少信号处理电路的耗用时间，而 且，由于用于生成指纹图像的子区域中至少包含两个或者两个以上完全 不连续或者不完全连续的子区域，从而能够确保感测信号来自至少两个 分离的子区域，通过这种方式使得生成的指纹图像体现指纹上至少两个 分离位置的指纹特征，从而确保了生成的指纹图像包含指纹的多样化特 征。

附图说明

通过参照以下附图对本申请实施例的描述，本申请的上述以及其它 目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是电容式指纹传感器的工作原理示意图；

图2是电容式指纹传感器的信号处理电路的示意性电路图；

图3是本发明一实施例的指纹检测方法的流程图；

图4a和4b示出了本发明实施例的指纹检测装置中的指纹感测区 域的结构图；

图5a及图5b分别是本发明一实施例的非连续感测架构的指纹传 感器的分解图及一结合图；

图6a及图6b分别是本发明一实施例的非连续感测架构的指纹传 感器的分解图及一结合图；

图7a及图7b分别是本发明一实施例的非连续感测架构的指纹传 感器的分解图及一结合图；

图8a及图8b分别是本发明一实施例的连续感测架构的指纹传感 器的分解图及一结合图；

图9a及图9b分别是本发明一实施例的连续感测架构的指纹传感 器的分解图及一结合图；

图10a及图10b分别是本发明一实施例的连续感测架构的指纹传 感器的分解图及一结合图；

图11是移动终端的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本申请。在各个附图中，相同的元件 采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按 比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。本发明实施例提供一种 指纹检测方法，该指纹检测方法的流程图如图3所示。该指纹检测方法 包括以下步骤。

在步骤S01中，将指纹感测区域划分为多个子区域。指纹感测区域 包含全部的指纹感测区域。

在步骤S02中，从至少两个子区域分别获取感测信号，并据此得到 指纹图像。其中，在所述至少两个子区域中，至少包含两个不完全连续 的子区域，或者，在所述至少两个子区域中，至少包含两个完全不连续 的子区域。

也就是说，该指纹检测方法将指纹子区域划分多个子区域，但是在 检测时，仅采用其中的至少两个不完全连续的子区域获取到的感测信号 生成指纹图像，或者仅采用其中的至少两个完全不连续的子区域获取到 的感测信号生成指纹图像。

在本实施例中，通过采用部分而非全部的子区域生成指纹图像，以 减少需要采集的信号数量，进而减少信号处理电路的耗用时间，有利于 提高采集效率，而且，为了确保生成的指纹图像体现指纹上至少两个位 置的指纹特征，用于生成指纹图像的多个子区域中至少包含两个不完全 连续的子区域或者至少两个完全不连续的子区域，从而，保证了生成的 指纹图像包含指纹的多样化特征。

在一些实施例中，上述指纹检测方法还包括：根据至少两个子区域 在指纹感测区域的位置，将指纹图像和预存储的指纹图像比对，以确定 指纹识别结果。图像之间的比对属于现有技术，这里就不再赘述。需要 强调的是，本实施例生成的指纹图像体现了指纹上至少两个位置的指纹 特征，根据多个不同位置的指纹特征生成的指纹图像更有利于指纹图像 的识别。

在一些实施例中，还可以将用于采集感测信号的子区域的序号提供 给信号处理电路，进而提供给数字处理模块，根据序号确定用于采集感 测信号的子区域在指纹感测区域的位置。

在一些实施例中，上述至少两个子区域包含：边缘之间的最大距离 大于或等于设定阈值的两个子区域。通过获取指纹上两个距离足够远的 位置上的指纹特征，从而有助于指纹特征的多样性。

在上述实施例中，将指纹感测区域划分为指纹子区域时，一般将其 划分为多个面积大小相同的子区域，子区域的形状可以为任意形状，在 实践中，优选长方形、正方形、条形、椭圆形、圆形等形状的子区域。

本发明实施例同时提供一种指纹检测装置。参见图4a，该指纹检测 装置包括前端的指纹感测区域10和后端的如图2所示的信号处理电路。 指纹感测区域用于采集感测信号。信号处理电路用于对感测信号进行放 大、偏移和模数转换，得到数字信号，并对数字信号进行处理得到指纹 图像。根据本发明实施例的指纹检测方法，该指纹检测装置还包括：将 指纹感测区域并划分为多个子区域，从至少两个子区域分别获取感测信 号，并据此得到指纹图像。其中，在至少两个子区域中，至少包含两个 不完全连续的子区域，或者，在至少两个子区域中，至少包含两个完全 不连续的子区域。

参考图4a，完全不连续的子区域如子区域11。也就是说，本实施例 可以从如图4a所示的子区域11上分别采集感测信号，以得到指纹图像。

继续参考图4b，50表示指纹感测区域。如图4b所示，指纹感测区 域50被划分为子区域51-55，51-54表示边缘位置首尾相连的子区域， 55表示中心位置的子区域，其中，51-52、52-53、53-54以及54-51之 间的关系分别为上文所述的两个不完全连续的子区域，51和55之间的 关系为两个完全连续的子区域，52和55的关系也为完全连续的子区域。

综上，本发明提供的指纹检测装置采用部分而非全部的子区域生成 指纹图像，以减少了需要采集的信号数量，进而减少信号处理电路的耗 用时间，而且，由于用于生成指纹图像的子区域中至少包含两个完全不 连续或者不完全连续的子区域，以确保感测信号来自至少两个分离的子 区域。通过这种方式使得生成的指纹图像体现指纹上至少两个分离的位 置的指纹特征，从而确保了生成的指纹图像包含指纹的多样化特征。

在上文中提及的指纹感测区域应包括所有的感测区域。如果采用感 应电极实现感测区域，则包括全部感应电极。这些感应电极可以构成一 个连续感测架构，也可以构成非连续感测架构。这里连续感测架构和非 连续感测架构均指采用硬件手段实现的“连续”和“非连续”。

对于连续感测架构，本发明所指的“将指纹感测区域划分为多个子 区域”是逻辑上(软件上)的划分，并且通过仅使能其中的至少两个子 区域实现仅从至少两个子区域获取感测信号。关于使能特定区域在下文 中会有详细描述。

对于非连续架构的指纹阵列，本发明所指的“将指纹感测区域划分 为多个子区域”则可以同时包括软件手段和硬件手段实现的划分。

下面具体介绍通过非连续架构和连续架构的指纹传感器的结构。

参考图5a及图5b，其分别是本发明一实施例的非连续感测架构的 指纹传感器的分解图及结合图。如图5a及图5b所示，该实施例包括指 纹采集区20及多个指纹感测区30，其中，指纹采集区20包括至少一个 第一区域21及多个第二区域22，多个指纹感测区30分别位于一个第二 区域22下方且互相平行，且至少一第一区域21下方均未设置指纹感测 区30，只以采集所述多个第二区域22上的多个局部指纹特征。另外， 在本实施例中，指纹感测区30是一横条形或一竖条形的感测区域，且可 为一电容式指纹感测区、一声波式指纹感测区或一光学式指纹感测区。

参考图6a及图6b，其分别是本发明一实施例的非连续感测架构的 指纹传感器的分解图及一结合图。如图6a及图6b所示，该实施例包括 一指纹采集区20及多个指纹感测区30，其中，指纹采集区20包括至少 一第一区域21及多个第二区域22，多个指纹感测区30分别位于一个第 二区域22下方，且所述多个第二区域22是环绕在所述至少一个第一区 域21的周围，只以采集所述多个第二区域22上的多个局部指纹特征。 另外，在此实施例中，指纹感测区30是一横条形或一竖条形的感测区域， 且可为一电容式指纹感测区、一声波式指纹感测区或一光学式指纹感测 区。

另外，参考图7a及图7b，其分别是本发明具非连续感测架构的指 纹传感器之另一实施例的分解图及一结合图。如图7a及图7b所示，该 实施例包括一指纹采集区20及四个指纹感测区30，其中，指纹采集区 20包括一个第一区域21及四个第二区域22，各指纹感测区30均位于一 个第二区域22下方，且所述四个第二区域22是位在所述第一区域21 的四个角落，只以采集在所述四个第二区域22上的四个局部指纹特征。 另外，在此实施例中，指纹感测区30是一横条形或一竖条形的感测区域， 且可为一电容式指纹感测区、一声波式指纹感测区或一光学式指纹感测 区。

根据上述实施例，当使用者的一手指按压在指纹采集区20时，即可 透过对所述多个第二区域22采集到的多个局部指纹特征进行指纹比对， 以提高指纹识别率。

另外，在可选的实施例中，本发明可经由一指纹阵列中只使能特定 区域而产生所述的感测区域。

参考图8a及图8b，其分别是本发明的连续感测架构的指纹传感器 的分解图及一结合图。如图8a及图8b所示，该实施例包括一指纹采集 区20及一指纹阵列40，其中，指纹采集区20包括一个第一区域21及 互相平行的两个第二区域22，指纹阵列40在每个第二区域22下方各有 一个被使能的指纹感测区41，且指纹阵列40在第一区域21下方的区域 未被使能。依此，不仅可获得更多的指纹特征以提高指纹识别率，且可 节省不必要的采样时间。另外，在此实施例中，指纹阵列40可为一电容 式指纹阵列、一声波式指纹阵列或一光学式指纹阵列。

参考图9a及图9b，其分别是本发明的连续感测架构的指纹传感器 的分解图及一结合图。如图9a及图9b所示，该实施例包括一个指纹采 集区20及一指纹阵列40，其中，指纹采集区20包括一个第一区域21 及环绕在第一区域21周围的四个第二区域22，指纹阵列40在每个第二 区域22下方各有一个被使能的指纹感测区41，且指纹阵列40在第一区 域21下方的区域未被使能。依此，不仅可获得更多的指纹特征以提高指 纹识别率，且可节省不必要的采样时间。另外，在此实施例中，指纹阵 列40为一电容式指纹阵列、一声波式指纹阵列或一光学式指纹阵列。

另外，请参考图10a及图10b，其分别是本发明具连续感测架构的 指纹传感器之另一实施例的分解图及一结合图。如图9a及图9b所示， 该实施例包括一指纹采集区20及一指纹阵列40，其中，指纹采集区20 包括一个第一区域21及位在第一区域21的四个角落的四个第二区域22， 指纹阵列40在各第二区域22下方各有一个被使能的指纹感测区41，且 指纹阵列40在第一区域21下方的区域未被使能。依此，不仅可获得更 多的指纹特征以提高指纹识别率，且可节省不必要的采样时间。另外， 在此实施例中，指纹阵列40为一电容式指纹阵列、一声波式指纹阵列或 一光学式指纹阵列。

本发明实施例同时提供一种指纹检测装置，其上设置有上述的指纹 传感器和信号处理电路，所述信号处理电路根据本发明实施例的指纹检 测方法获取指纹图像。

此外，本发明实施例同时提供一种移动终端，其上设置有指纹传感 器。如图11所示，移动终端9上设置有指纹检测装置，该指纹检测装置 的表面如91所示的椭圆形，并且裸露在外。在此条件下，该指纹检测装 置可以设置在移动终端的正面、背面或侧面的任意位置从而使得该移动 终端具有指纹识别能力。尤其是，指纹检测装置还可以设置在移动终端的显示屏下，通过屏幕打孔方式裸露指纹采集区。指纹检测装置的表面 可以是任意形状，实践中多根据需求情况选定指纹检测装置的安装位置 和表面的形状，保证用户按压感测区域的合理有效。指纹检测装置还包 括信号处理电路，所述信号处理电路执行上述的指纹检测方法获取指纹 图像。

本申请实施例虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权 利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以 做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求 所界定的范围为准。

本申请实施例虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权 利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以 做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求 所界定的范围为准。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本 领域技术人员而言，本申请可以有各种改动和变化。凡在本申请的精神 和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的 保护范围之内。

Claims (17)

1.一种指纹检测方法，包括：

将指纹感测区域分为多个子区域；

从至少两个子区域分别得到指纹图像，

其中，在所述至少两个子区域中，至少包含两个不完全连续的子区域，或者，在所述至少两个子区域中，至少包含两个完全不连续的子区域。

2.根据权利要求1所述的指纹检测方法，还包括：根据所述至少两个子区域在所述指纹感测区域的位置，将所述指纹图像和预存储的指纹图像比对，以确定指纹识别结果。

3.根据权利要求1所述的指纹检测方法，其中，所述指纹感测区域为非连续的感测架构，所述非连续感测架构由多个第一指纹感测区域组成。

4.根据权利要求3所述的指纹检测方法，其中，将每个第一指纹感测区域作为一个所述子区域。

5.根据权利要求1所述的指纹检测方法，其中，所述指纹感测区域为连续的感测架构，对于所述多个子区域，通过仅使能特定的子区域从所述从至少两个子区域分别获取感测信号。

6.根据权利要求1所述的指纹检测方法，其中，所述至少两个子区域包含：边缘之间的最大距离大于或等于设定阈值的两个子区域。

7.根据权利要求1所述的指纹传感器，其中，所述指纹感测区的类型包括电容式指纹感测区域、声波式指纹感测区域和光学式指纹感测区域。

8.根据权利要求1至7任一项所述的指纹检测方法，其中，所述子区域具有相同的面积，形状包括长方形和正方形。

9.一种指纹传感器，包括：指纹采集区，所述指纹按压区包括至少一个第一区域和多个第二区域，所述指纹传感器还包括多个指纹感测区域，所述多个指纹感测区域分别位于所述多个第二区域下方，且所述至少一个第一区域下方均未设置所述指纹感测区域。

10.根据权利要求9所述的指纹传感器，其中，所述多个第二区域互相平行。

11.根据权利要求9所述的指纹传感器，其中，所述多个第二区域环绕在所述至少一个第一区域的周围。

12.根据权利要求9所述的指纹传感器，其中，所述多个第二区域位于所述至少一个第一区域的四个角落。

13.根据权利要求9所述的指纹传感器，其中，所述多个指纹感测区的类型包括电容式指纹感测区、声波式指纹感测区和光学式指纹感测区。

14.根据权利要求9所述的指纹传感器，其中，所述多个指纹感测区域包括横条形和竖条形。

15.一种指纹检测装置，包括信号处理电路，所述信号处理电路根据权利要求1-8任一项所述的指纹检测方法获取指纹图像。

16.一种指纹检测装置，其上设置有如权利要求9至14任一项所述的指纹传感器和信号处理电路，所述信号处理电路根据权利要求1-8任一项所述的指纹检测方法获取指纹图像。

17.一种移动终端，其上设置有如权利要求15-16任一项所述的指纹检测装置。