CN110298289B - 材料识别方法、装置、存储介质和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种材料识别方法、装置、存储介质和电子设备；所述方法包括：接收材料识别指令，并根据材料识别指令发射超声波信号，接收超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据超声波信号和反射信号计算反射率，根据反射率计算目标物体的声阻抗，在预设材料数据库当中查找与目标物体的声阻抗匹配的材料信息。本申请实施例通过在电子设备当中设置超声波传感器，从而根据超声波信号计算目标物体的声阻抗，然后根据声阻抗确定上述目标物体的材料信息，步骤简单易操作，可以提升材料识别的效率。

Description

材料识别方法、装置、存储介质和电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备领域，具体涉及一种材料识别方法、装置、存储介质和电子设备。

背景技术

随着终端技术的发展，终端已经开始从以前简单地提供通话设备渐渐变成一个通用软件运行的平台。该平台不再以提供通话管理为主要目的，而是提供一个包括通话管理、游戏娱乐、办公记事、移动支付等各类应用软件在内的运行环境，随着大量的普及，已经深入至人们的生活、工作的方方面面。

目前，日常生活中，由于有些材料形态和颜色相近，无法用肉眼直接辨别，若要进一步识别，需要使用精密仪器分析内部微观结构从而推断材料成分构成，一些新型检测方法如X射线衍射法、核磁共振波谱法等虽然能够较为准确客观的得到材料成分组成但是也存在操作难度大、成本代价高、耗时过长等缺点。

发明内容

本申请实施例提供一种材料识别方法、装置、存储介质和电子设备，可以使用电子设备快速对材料进行识别，以提升材料识别的效率。

第一方面，本申请实施例提供一种材料识别方法，应用于电子设备，所述电子设备包括显示屏以及所述显示屏下方的超声波传感器，包括：

接收材料识别指令，并根据所述材料识别指令发射超声波信号；

接收所述超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据所述超声波信号和反射信号计算反射率；

根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗；

在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗匹配的材料信息。

第二方面，本申请实施例还提供了一种材料识别装置，应用于电子设备，所述电子设备包括显示屏以及所述显示屏下方的超声波传感器，包括：发射模块、接收模块、第一计算模块以及匹配模块；

所述发射模块，用于接收材料识别指令，并根据所述材料识别指令发射超声波信号；

所述接收模块，用于接收所述超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据所述超声波信号和反射信号计算反射率；

所述第一计算模块，用于根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗；

所述匹配模块，用于在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗匹配的材料信息。

第三方面，本申请实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述材料识别方法的步骤。

第四方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括显示屏以及所述显示屏下方的超声波传感器、处理器和存储器，所述存储器存储有多条指令，其特征在于，所述处理器加载所述存储器中的指令用于执行以下步骤：

接收材料识别指令，并根据所述材料识别指令发射超声波信号；

接收所述超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据所述超声波信号和反射信号计算反射率；

根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗；

在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗匹配的材料信息。

本申请实施例提供的材料识别方法可以接收材料识别指令，并根据材料识别指令发射超声波信号，接收超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据超声波信号和反射信号计算反射率，根据反射率计算目标物体的声阻抗，在预设材料数据库当中查找与目标物体的声阻抗匹配的材料信息。本申请实施例通过在电子设备当中设置超声波传感器，从而根据超声波信号计算目标物体的声阻抗，然后根据声阻抗确定上述目标物体的材料信息，步骤简单易操作，可以提升材料识别的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的电子设备的第一种结构示意图。

图2为本申请实施例提供的电子设备中的超声波传感器的剖视图。

图3为图1所示电子设备中的显示屏沿Q-Q方向的剖视图。

图4为本申请实施例提供的材料识别方法的一种流程示意图。

图5为本申请实施例提供的材料识别方法的另一种流程示意图。

图6为本申请实施例提供的材料识别装置的一种结构示意图。

图7为本申请实施例提供的材料识别装置的另一种结构示意图。

图8为本申请实施例提供的电子设备的另一种结构示意图。

图9为本申请实施例提供的电子设备的又一种结构示意图。

具体实施方式

请参照图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本申请的原理是以实施在一适当的运算环境中来举例说明。以下的说明是基于所例示的本申请具体实施例，其不应被视为限制本申请未在此详述的其它具体实施例。

在以下的说明中，本申请的具体实施例将参考由一部或多部计算机所执行的步骤及符号来说明，除非另有述明。因此，这些步骤及操作将有数次提到由计算机执行，本文所指的计算机执行包括了由代表了以一结构化型式中的数据的电子信号的计算机处理单元的操作。此操作转换该数据或将其维持在该计算机的内存系统中的位置处，其可重新配置或另外以本领域测试人员所熟知的方式来改变该计算机的运作。该数据所维持的数据结构为该内存的实体位置，其具有由该数据格式所定义的特定特性。但是，本申请原理以上述文字来说明，其并不代表为一种限制，本领域测试人员将可了解到以下所述的多种步骤及操作亦可实施在硬件当中。

本申请的原理使用许多其它泛用性或特定目的运算、通信环境或组态来进行操作。所熟知的适合用于本申请的运算系统、环境与组态的范例可包括(但不限于)手持电话、个人计算机、服务器、多处理器系统、微电脑为主的系统、主架构型计算机、及分布式运算环境，其中包括了任何的上述系统或装置。

以下将分别进行详细说明。

首先参考图1，图1为本申请实施例提供的电子设备的第一种结构示意图。电子设备10包括显示屏11、盖板12、中框13、电路板14、电池15以及后盖16。

其中，显示屏11可以安装在中框13上，并通过中框13连接至后盖16，以形成电子设备10的显示面，用于显示图像、文本等信息。同时，显示屏11可以作为电子设备10的前壳。其中，显示屏11可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)或有机发光二极管显示屏(Organic Light-Emitting Diode，OLED)。

盖板12可以安装在中框13上，并且盖板12覆盖所述显示屏11，以对显示屏11进行保护，防止显示屏11被刮伤或者被水损坏。其中，盖板12可以为透明玻璃盖板，从而用户可以透过盖板12观察到显示屏11显示的内容。可以理解的，盖板12可以为蓝宝石材质的玻璃盖板。

中框13可以为薄板状或薄片状的结构，也可以为中空的框体结构。中框13用于为电子设备10中的电子元件或功能组件提供支撑作用，以将电子设备中的电子元件、功能组件安装到一起。

其中，显示屏11、中框13以及后盖16可以共同形成电子设备10的壳体，用于容纳或安装电子设备的电子元件、功能组件等。例如，电子设备中的摄像头、受话器、电路板、传感器、电池等功能组件都可以安装到中框13上以进行固定。可以理解的，中框13的材质可以包括金属或塑胶。

电路板14可以安装在中框13上。电路板14可以为电子设备10的主板。电路板14上设置有接地点，以实现电路板14的接地。电路板14上可以集成有麦克风、扬声器、受话器、耳机接口、摄像头、加速度传感器、环境光传感器、陀螺仪以及处理器等功能组件中的一个或多个。同时，显示屏11可以电连接至电路板14。

电池15可以安装在中框13上。同时，电池15电连接至所述电路板14，以实现电池15为电子设备10供电。其中，电路板14上可以设置有电源管理电路。所述电源管理电路用于将电池15提供的电压分配到电子设备10中的各个电子元件。

后盖16可以一体成型。在后盖16的成型过程中，可以在后盖16上形成后置摄像头孔等结构。

可以理解的，所述电子设备10中可以设置有指纹识别传感器。本申请实施例中，所述指纹识别传感器通过超声波传感器来实现。所述超声波传感器可以设置在电子设备10内部，例如所述超声波传感器可以安装在电子设备10的显示屏11下方。

参考图2，图2为本申请实施例提供的电子设备10中的超声波传感器20的剖视图。

其中，超声波传感器20包括控制电路层21、负电极层22、压电材料层23、正电极层24以及固定层25。所述控制电路层21、负电极层22、压电材料层23、正电极层24以及固定层25依次层叠设置。

所述控制电路层21用于对超声波传感器20进行控制，例如控制超声波传感器20发射超声波信号以及控制超声波传感器20接收障碍物的反射信号。其中，所述控制电路层21可以包括多个薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)以及所述多个TFT之间的连接电路。

所述负电极层22与所述正电极层24构成所述压电材料层23的两个电极，从而可以通过所述负电极层22和所述正电极层24对所述压电材料层23施加电压。其中，所述正电极层24可以为银浆层。

所述压电材料层23用于产生超声波信号以及接收障碍物的反射信号。其中，所述压电材料层23包括压电材料，所述压电材料例如可以为压电陶瓷。

当在所述压电材料层23上施加交流电压时，例如在所述压电材料层23上施加高频震荡信号时，所述压电材料层23即可产生超声波信号，并向外界发射超声波信号。当所述压电材料层23上未施加电压时，所述压电材料层23可以接收外界障碍物反射的超声波信号，并将接收到的反射信号转换为相应的电信号，从而实现对反射信号的识别。

所述固定层25用于对超声波传感器20进行固定，以实现所述超声波传感器20在电子设备10中的安装。例如，所述固定层25可以为胶体层。

可以理解的，为了减少超声波传感器对电子设备内部空间的占用，或者为了增强超声波传感器发射到外界的超声波信号的强度，可以将超声波传感器集成到电子设备10的显示屏11中。

参考图3，图3为图1所示电子设备10中的显示屏11沿Q-Q方向的剖视图。其中，超声波传感器集成在显示屏11中。

显示屏11包括依次层叠设置的上玻璃基板11a、超声波传感器控制电路层11b、负电极层11c、发光层11d、压电材料层11e、正电极层11f、固定层11g以及下玻璃基板11h。其中，所述上玻璃基板11a、发光层11d、下玻璃基板11h用于实现显示屏的显示功能；所述超声波传感器控制电路层11b、负电极层11c、压电材料层11e、正电极层11f、固定层11g用于实现超声波传感器发射超声波信号以及接收反射信号的功能，从而实现超声波传感器在显示屏中的集成。

上玻璃基板11a、下玻璃基板11h作为显示屏11两侧的玻璃基板，为显示屏11的其它层状结构提供支撑作用，或者理解为显示屏11的其它层状结构可以设置在所述上玻璃基板11a和下玻璃基板11h上。发光层11d用于发光或者使光线透过，从而使得显示屏11显示信息。例如，当显示屏11为液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)时，所述发光层11d包括液晶层；当显示屏11为有机发光二极管显示屏(Organic Light-Emitting Diode，OLED)时，所述发光层11d包括有机发光层。

所述超声波传感器控制电路层11b用于对集成在显示屏11中的超声波传感器进行控制，例如控制超声波传感器发射超声波信号以及控制超声波传感器接收障碍物的反射信号。可以理解的，所述超声波传感器控制电路层11b可以用于控制所述压电材料层11e产生超声波信号或者接收障碍物的反射信号。

所述负电极层11c、正电极层11f构成所述压电材料层11e的两个电极，从而对所述压电材料层11e施加电压。其中，所述正电极层11f可以为银浆层。

所述压电材料层11e用于产生超声波信号以及接收障碍物的反射信号。其中，所述压电材料层11e包括压电材料，所述压电材料例如可以为压电陶瓷。

所述固定层11g用于对超声波传感器进行固定。例如，所述固定层11g用于将所述正电极层11f固定在所述下玻璃基板11h上。

其中，所述超声波传感器控制电路层11b、负电极层11c、压电材料层11e、正电极层11f、固定层11g也可以参考上文中对控制电路层21、负电极层22、压电材料层23、正电极层24以及固定层25的描述。

可以理解的，显示屏11还可以包括一个或多个偏光片、一个或多个彩色滤光片、一个或多个显示屏驱动电极、一个或多个显示屏控制电路等结构。所述偏光片、彩色滤光片、显示屏驱动电极、显示屏控制电路也用于实现显示屏的显示功能。例如，所述偏光片用于对显示屏发出的光线进行偏振，所述彩色滤光片用于对显示屏发出的光线进行色彩过滤，所述显示屏驱动电极用于向显示屏输入数据信号、扫描信号等驱动信号，所述显示屏控制电路用于对显示屏进行控制。其中，所述显示屏控制电路可以包括多个TFT以及所述多个TFT之间的连接电路。

其中，显示屏11中的超声波传感器控制电路层11b和显示屏控制电路还可以替换为一个控制电路，也即超声波传感器的控制电路和显示屏的控制电路共用一个控制电路。从而，可以避免在显示屏内部设置多个控制电路，可以提高显示屏内部的布局空间利用率。

例如，可以通过所述超声波传感器控制电路层11b既实现对超声波传感器的控制，又实现对显示屏的控制。其中，所述超声波传感器控制电路层11b可以通过分区来实现对超声波传感器和显示屏的共同控制，也即所述超声波传感器控制电路层11b中的一部分电路用于实现对超声波传感器的控制，另一部分电路用于实现对显示屏的控制。

参考图4，图4为本申请实施例提供的材料识别方法的一种流程示意图，其中，上述材料识别方法应用于电子设备，所述电子设备包括显示屏以及所述显示屏下方的超声波传感器，包括以下步骤：

步骤101，接收材料识别指令，并根据材料识别指令发射超声波信号。

电子设备在接收到材料识别指令后，根据材料识别指令控制超声波传感器发射超声波信号，在一实施例中，上述超声波传感器可以包括超声波信号发射器和超声波信号接收器，在接收到材料识别指令后，电子设备控制信号发射器发送超声波信号。

在一实施例中，上述材料识别指令可以根据用户操作生成，比如用户点击屏幕当中的“识别”按钮，电子设备生成材料识别指令，从而控制信号发射器发射超声波信号。

在一实施例中，上述材料识别指令还可以由电子设备自动生成，举例来说，当用户通过指纹识别来解锁终端时，由于传统的指纹识别技术都是提取用户的指纹然后进行匹配，若匹配成功则进行解锁，然而这种解锁方式可以用诸如打印纸指纹、衣服上的残留指纹、硅胶指纹等进行造假，由于这些非法指纹并非人体的真正指纹，这些指纹的载体(如打印纸、衣服、硅胶)也不可能像人体的手指一样，因此还可以在进行指纹识别时进行材料识别，以判断是否为活体指纹。即，当接收到用户指纹时，可以自动生成上述料识别指令，并控制信号发射器发射超声波信号。

步骤102，接收超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据超声波信号和反射信号计算反射率。

其中，电子设备的超声波传感器发射超声波信号后，上述超声波信号在接触到障碍物时，经所述障碍物反射并产生反射信号，该障碍物即为需要识别材料的目标物体。然后电子设备根据发射点初始超声波信号以及接收到的反射信号计算反射率。

在一实施例中，上述反射率为反射的超声波信号的辐射能量占初始超声波信号辐射能量的比例，可以用百分比表示。比如，可以获取初始超声波信号的信号强度以及反射信号的信号强度，从而计算反射率。其中，上述信号强度可以用振幅表示，振幅可以反映能量的大小，超声波在经过不同的材料反射时，其被材料吸收的能量不相同，被吸收的越多，反射信号的能量就越少。因此通过获取初始超声波信号的振幅以及反射信号的振幅，即可计算反射率。

比如，超声波传感器中的信号发射器发射的初始超声波信号的振幅为100μm，在发射后经目标物体反射后被电子设备中的信号接收器接收到的反射信号的幅值为60μm，因此计算可得反射率为60％。

在其他实施例中，上述发射的超声波信号还可以包括不同频率的多个超声波信号。由于在实际应用当中，不同频率的超声波在介质中的传输波长不同，不同材质对不同频率超声波的吸收率也不一样。因此可以以初始信号强度发射多个不同频率的超声波信号，然后分别接收多个反射信号，并获取多个反射信号的信号强度值，然后根据多个反射信号的信号强度值与发射超声波信号的初始信号强度值计算反射率，以提升计算的准确性。也即接收所述超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据所述超声波信号和反射信号计算反射率，包括：

接收所述多个超声波信号经目标物体反射所产生的多个反射信号；

计算所述多个反射信号的第一信号强度；

根据所述第一信号强度与所述多个超声波信号的第二信号强度计算反射率。

其中，上述第二信号强度值为信号发射器发射超声波信号的初始信号强度值。在一实施例中，在获取到上述多个反射信号的信号强度值后，可以计算平均信号强度值，然后通过该平均信号强度值与初始信号强度值计算反射率。

步骤103，根据反射率计算目标物体的声阻抗。

在实际使用当中，用户使用电子设备对准要进行识别的目标物体进行材料识别，而上述目标物体与电子设备当中超声波传感器之间的角度也会影响到声阻抗的计算，因此在一实施例当中，还可以在计算目标物体的声阻抗之前，获取该目标物体与超声波传感器之间的偏移角度，然后根据该偏移角度以及反射率计算目标物体的声阻抗，可以进一步提升计算声阻抗的准确性。

比如，在接收到超声波经过目标物体反射后的反射信号后，根据该反射信号确定该目标物体的位置信息，从而根据位置信息计算该目标物体与超声波传感器之间的偏移角度，其中，上述偏移角度可以为目标物体中心与超声波传感器中心连接线与电子设备显示屏所位于平面的夹角。

步骤104，在预设材料数据库当中查找与目标物体的声阻抗匹配的材料信息。

在获取到目标物体的声阻抗后，可以在预先设置的预设材料数据库当中查找与上述声阻抗相匹配的预设材料，并获取该预设材料的材料信息，该材料信息可以包括材料属性。因此，本申请实施例可以预先设置一个预设材料数据库，该预设材料数据库当中包括多种常见材料以及该材料对应的声抗阻参数，进一步的，上述预设材料数据库当中还可以包括预设材料属性信息，该属性信息可以包括注入名称、密度、硬度、熔点、延展性、导热性、导电性等等，以供用户详细了解上述目标物体的材料信息。

其中，上述预设材料数据库可以以表格的形式存储在电子设备的存储器当中，下表1当中包含了常见物体的声阻抗。

种类	ρ(g/cm3)	σ	纵波声速	横波声速	声阻抗z
						铝	2.7	0.34	6260	3080	1.69
铁	7.7	0.28	5850-5900	3230	4.50
						铸铁	6.9-7.3		3500-5600	2200-3200	2.5-4.2
钢	7.8	0.28	5880-5950	3230	4.53
						铜	8.9	0.35	4700	2260	4.18
有机玻璃	1.18	0.324	2730	1460	0.32
						聚苯乙烯	1.05	0.341	2340-2350	1150	0.25
环氧树脂	1.1-1.25		2400-2900	1100	0.27-0.36
						尼龙	1.1-1.2		1800-2200		0.198-0.264

表1

进一步的，由于在对目标物体进行材料识别时，该目标物体的纯度可能不高，因此测得的声阻抗就可能存在偏差，此时在上述预设材料数据库当中可能并未匹配成功。因此在一实施例中，在步骤103得到所述目标物体的声阻抗后，还可以在该预设材料数据库当中查找声阻抗最接近的预设材料，并获取该预设材料的材料信息。

其中，考虑到可能存在一些不同的物质的声阻抗接近，再结合材料纯度等因此，就会导致材料识别出现错误的情况。因此在一实施例当中，还可以在得到所述目标物体的声阻抗后，在预设材料数据库当中查找声阻抗与上述目标物体的声阻抗相似度较高(比如两个声阻抗的差值小与预设范围)的多个预设材料，然后可以进一步获取目标物体的图像信息，比如通过摄像头拍摄，然后根据图像信息在服务器中与多个预设材料的图像分别进行对比，以确定上述多个预设材料中的目标材料，并获取该目标材料的材料信息。在其他实施例当中，还可以在得到上述多个预设材料后，获取多个预设材料的材料信息，并将材料信息显示至设备屏幕，以供用户查看。

在实际应用当中，以手机为例，上述材料数据库可以存储在手机当中，当需要检测物质的材料时打开相应的功能，并对准上述物质，通过手机当中设置的超声波传感器发射超声波，然后接收反射信号并根据反射信号计算反射率，再结合手机显示屏表面玻璃的阻抗，可以计算出所要测试物质的阻抗。最后在手机里存储的材料数据库当中进行声阻值匹配，即可知道物质的材料，例如识别玩具的材质，最后可以将识别结果通过手机屏幕呈现给用户。

在一实施例中，结合本申请实施例提供的材料识别方法还可以判断物质是否变质。比如，先选取所要测试的物质，然后通过材料识别方法对当前物质进行测试，若计算出当前物质的声阻值与实际材料不符，则判断为变质。具体可以预设一个预设范围，在得到当前物质的声阻值后判断与实际材料的声阻值之间的差值是否在上述预设范围内，若否，则确定该物质变质。

在一实施例中，结合本申请实施例提供的材料识别方法还可以对多个物质进行鉴定，比如针对两个外形相同，但是内部材质未知的物体，通过比对二者的声阻值，若两者的声阻值差值在预设的范围内，则确定为同一种材质。举例来说，可以通过已知的真金和未知的金属对比，判断未知金属是否为真金。

由上可知，本申请实施例可以接收材料识别指令，并根据材料识别指令发射超声波信号，接收超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据超声波信号和反射信号计算反射率，根据反射率计算目标物体的声阻抗，在预设材料数据库当中查找与目标物体的声阻抗匹配的材料信息。本申请实施例通过在电子设备当中设置超声波传感器，从而根据超声波信号计算目标物体的声阻抗，然后根据声阻抗确定上述目标物体的材料信息，步骤简单易操作，可以提升材料识别的效率。

根据上一实施例的描述，以下将进一步地来说明本申请的材料识别方法。

请参阅图5，图5为本申请实施例提供的另一种材料识别方法的流程示意图，所述方法应用于电子设备，所述电子设备包括显示屏以及所述显示屏下方的超声波传感器，包括以下步骤：

步骤201，接收材料识别指令，并根据材料识别指令发射超声波信号。

电子设备在接收到材料识别指令后，根据材料识别指令控制超声波传感器发射超声波信号，在一实施例中，上述超声波传感器可以包括超声波信号发射器和超声波信号接收器，在接收到材料识别指令后，电子设备控制信号发射器发送超声波信号。

步骤202，接收超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据超声波信号和反射信号计算反射率。

其中，电子设备的超声波传感器发射超声波信号后，上述超声波信号在接触到障碍物时，经所述障碍物反射并产生反射信号，该障碍物即为需要识别材料的目标物体。然后电子设备根据发射点初始超声波信号以及接收到的反射信号计算反射率。

在一实施例中，上述反射率为反射的超声波信号的辐射能量占初始超声波信号辐射能量的比例，可以用百分比表示。比如，可以获取初始超声波信号的信号强度以及反射信号的信号强度，从而计算反射率。其中，上述信号强度可以用振幅表示，振幅可以反映能量的大小，超声波在经过不同的材料反射时，其被材料吸收的能量不相同，被吸收的越多，反射信号的能量就越少。因此通过获取初始超声波信号的振幅以及反射信号的振幅，即可计算反射率。

步骤203，获取显示屏材料的声阻抗。

在一实施例中，由于上述显示屏包括上玻璃基板、超声波传感器控制电路层、负电极层、发光层、压电材料层、正电极层、固定层以及下玻璃基板，所以需要获取上基板玻璃的声阻抗，具体可以先确定上述上基板玻璃的材料，然后在预先设置的预设材料数据库当中查找该上基板玻璃对应的声阻抗。其中，上述上基板玻璃的材质可以为钢化玻璃、石英玻璃、光学玻璃等等材料中的一种，在此不再赘述。

步骤204，根据反射率以及显示屏材料的声阻抗计算目标物体的声阻抗。

在获取到反射率以及显示屏材料的声阻抗之后，可以根据以下公式计算所述目标物体的声阻抗：

其中，η为反射率，Z₁为所述显示屏材料的声阻抗，Z₂为所述目标物体的声阻抗。上述公式经变形后得到：

计算后即可得到目标物体的声阻抗。

步骤205，根据超声波信号计算反射信号的延迟时间。

在实际使用当中，不同材料的对超声波的反射信号强度、反射时间延迟等指标都可能会有不同，所以若只是根据声阻抗来查找材料信息可能会存在误差。因此在预设材料数据库当中查找材料信息之前，还可以进一步获取反射信号的延迟时间。在一实施例中，该延迟时间可以为发射超声波信号与接收到反射信号之间的时间间隔，具体可以在发射超声波信号时控制计时器开始计时，当接收到反射信号后停止计时，此时计时器上记录的时间即为上述反射信号的延迟时间。

步骤206，在预设材料数据库当中查找与目标物体的声阻抗以及延迟时间匹配的材料信息。

在获取到目标物体的声阻抗以及延时时间后，可以在预先设置的预设材料数据库当中查找与上述声阻抗与延迟时间相匹配的预设材料，并获取该预设材料的材料信息，该材料信息可以包括材料属性。因此，本申请实施例可以预先设置一个预设材料数据库，该预设材料数据库当中包括多种常见材料以及该材料对应的声抗阻以及延迟时间参数，进一步的，上述预设材料数据库当中还可以包括预设材料属性信息，该属性信息可以包括注入名称、密度、硬度、熔点、延展性、导热性、导电性等等，以供用户详细了解上述目标物体的材料信息。

由上可知，本申请实施例可以接收材料识别指令，并根据材料识别指令发射超声波信号，接收超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据超声波信号和反射信号计算反射率，获取显示屏材料的声阻抗，根据反射率以及显示屏材料的声阻抗计算目标物体的声阻抗，根据超声波信号计算反射信号的延迟时间，在预设材料数据库当中查找与目标物体的声阻抗以及延迟时间匹配的材料信息，本申请实施例通过在电子设备当中设置超声波传感器，从而根据超声波信号计算目标物体的声阻抗，然后根据声阻抗确定上述目标物体的材料信息，步骤简单易操作，可以提升材料识别的效率。

为了便于更好的实施本申请实施例提供的材料识别方法，本申请实施例还提供了一种基于上述材料识别方法的装置。其中名词的含义与上述材料识别方法中相同，具体实现细节可以参考方法实施例中的说明。

请参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种材料识别装置的结构示意图，该材料识别装置30应用于电子设备，所述电子设备包括显示屏以及所述显示屏下方的超声波传感器，包括：发射模块301、接收模块302、第一计算模块303以及匹配模块304；

所述发射模块301，用于接收材料识别指令，并根据所述材料识别指令发射超声波信号。

电子设备在接收到材料识别指令后，根据材料识别指令控制超声波传感器发射超声波信号，在一实施例中，上述超声波传感器可以包括超声波信号发射器和超声波信号接收器，在接收到材料识别指令后，电子设备控制信号发射器发送超声波信号。

所述接收模块302，用于接收所述超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据所述超声波信号和反射信号计算反射率。

在一实施例中，上述反射率为反射的超声波信号的辐射能量占初始超声波信号辐射能量的比例，可以用百分比表示。比如，可以获取初始超声波信号的信号强度以及反射信号的信号强度，从而计算反射率。其中，上述信号强度可以用振幅表示，振幅可以反映能量的大小，超声波在经过不同的材料反射时，其被材料吸收的能量不相同，被吸收的越多，反射信号的能量就越少。因此通过获取初始超声波信号的振幅以及反射信号的振幅，即可计算反射率。

比如，超声波传感器中的信号发射器发射的初始超声波信号的振幅为100μm，在发射后经目标物体反射后被电子设备中的信号接收器接收到的反射信号的幅值为60μm，因此计算可得反射率为60％。

所述第一计算模块303，用于根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗。

在实际使用当中，用户使用电子设备对准要进行识别的目标物体进行材料识别，而上述目标物体与电子设备当中超声波传感器之间的角度也会影响到声阻抗的计算，因此在一实施例当中，还可以在计算目标物体的声阻抗之前，获取该目标物体与超声波传感器之间的偏移角度，然后根据该偏移角度以及反射率计算目标物体的声阻抗，可以进一步提升计算声阻抗的准确性。

所述匹配模块304，用于在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗匹配的材料信息。

在获取到目标物体的声阻抗后，可以在预先设置的预设材料数据库当中查找与上述声阻抗相匹配的预设材料，并获取该预设材料的材料信息，该材料信息可以包括材料属性。因此，本申请实施例可以预先设置一个预设材料数据库，该预设材料数据库当中包括多种常见材料以及该材料对应的声抗阻参数，进一步的，上述预设材料数据库当中还可以包括预设材料属性信息，该属性信息可以包括注入名称、密度、硬度、熔点、延展性、导热性、导电性等等，以供用户详细了解上述目标物体的材料信息。

在一实施例中，请参阅图7，图7为本申请实施例提供的另一种材料识别装置的结构示意图，其中，所述第一计算模块303可以包括：获取子模块3031和计算子模块3032；

所述获取子模块3031，用于获取所述显示屏材料的声阻抗；

所述计算子模块3032，用于根据所述反射率以及所述显示屏材料的声阻抗计算所述目标物体的声阻抗。

在一实施例中，上述材料识别装置30还可以包括：第二计算模块305；

所述第二计算模块305，用于在所述第一计算模块303根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗之后，根据所述超声波信号计算所述反射信号的延迟时间；

所述匹配模块304，具体用于在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗以及所述延迟时间匹配的材料信息。

由上可知，本申请实施例提供的材料识别装置30可以接收材料识别指令，并根据材料识别指令发射超声波信号，接收超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据超声波信号和反射信号计算反射率，根据反射率计算目标物体的声阻抗，在预设材料数据库当中查找与目标物体的声阻抗匹配的材料信息。本申请实施例通过在电子设备当中设置超声波传感器，从而根据超声波信号计算目标物体的声阻抗，然后根据声阻抗确定上述目标物体的材料信息，步骤简单易操作，可以提升材料识别的效率。

本申请还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现方法实施例提供的材料识别方法。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括显示屏以及所述显示屏下方的超声波传感器、处理器和存储器，所述存储器存储有多条指令，所述处理器加载所述存储器中的指令用于执行以下步骤：

接收材料识别指令，并根据所述材料识别指令发射超声波信号；

接收所述超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据所述超声波信号和反射信号计算反射率；

根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗；

在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗匹配的材料信息。

在本申请又一实施例中还提供一种电子设备，该电子设备可以是智能手机、平板电脑等设备。如图8所示，电子设备400包括处理器401、存储器402。其中，处理器401与存储器402电性连接。

处理器401是电子设备400的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或加载存储在存储器402内的应用程序，以及调用存储在存储器402内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体监控。

在本实施例中，电子设备400中的处理器401会按照如下的步骤，将一个或一个以上的应用程序的进程对应的指令加载到存储器402中，并由处理器401来运行存储在存储器402中的应用程序，从而实现各种功能：

接收材料识别指令，并根据所述材料识别指令发射超声波信号；

接收所述超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据所述超声波信号和反射信号计算反射率；

根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗；

在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗匹配的材料信息。

在一实施例中，在根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗时，所述处理器用于执行以下步骤：

获取所述显示屏材料的声阻抗；

根据所述反射率以及所述显示屏材料的声阻抗计算所述目标物体的声阻抗。

在一实施例中，在根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗之后，所述处理器还用于执行以下步骤：

根据所述超声波信号计算所述反射信号的延迟时间；

在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗匹配的材料信息，包括：

在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗以及所述延迟时间匹配的材料信息。

在一实施例中，所述超声波信号包括不同频率的多个超声波信号；

在接收所述超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据所述超声波信号和反射信号计算反射率时，所述处理器用于执行以下步骤：

接收所述多个超声波信号经目标物体反射所产生的多个反射信号；

获取所述多个反射信号的第一信号强度；

根据所述第一信号强度与所述多个超声波信号的第二信号强度计算反射率。

在一实施例中，根据以下公式计算所述目标物体的声阻抗：

其中，η为反射率，Z₁为所述显示屏材料的声阻抗，Z₂为所述目标物体的声阻抗。

请参阅图9，电子设备400可以包括控制电路，该控制电路可以包括存储和处理电路41。该存储和处理电路41可以存储器，例如硬盘驱动存储器，非易失性存储器(例如闪存或用于形成固态驱动器的其它电子可编程只读存储器等)，易失性存储器(例如静态或动态随机存取存储器等)等，本申请实施例不作限制。存储和处理电路41中的处理电路可以用于控制电子设备400的运转。该处理电路可以基于一个或多个微处理器，微控制器，数字信号处理器，基带处理器，功率管理单元，音频编解码器芯片，专用集成电路，显示驱动器集成电路等来实现。

存储和处理电路41可用于运行电子设备400中的软件，例如互联网浏览应用程序，互联网协议语音(Voice over Internet Protocol,VOIP)电话呼叫应用程序，电子邮件应用程序，媒体播放应用程序，操作系统功能等。这些软件可以用于执行一些控制操作，例如，基于照相机的图像采集，基于环境光传感器的环境光测量，基于接近传感器的接近传感器测量，基于诸如发光二极管的状态指示灯等状态指示器实现的信息显示功能，基于触摸传感器的触摸事件检测，与在多个(例如分层的)显示器上显示信息相关联的功能，与执行无线通信功能相关联的操作，与收集和产生音频信号相关联的操作，与收集和处理按钮按压事件数据相关联的控制操作，以及电子设备400中的其它功能等，本申请实施例不作限制。

电子设备400还可以包括输入-输出电路42。输入-输出电路42可用于使电子设备400实现数据的输入和输出，即允许电子设备400从外部设备接收数据和也允许电子设备400将数据从电子设备400输出至外部设备。输入-输出电路42可以进一步包括传感器43。传感器43可以包括环境光传感器，基于光和电容的接近传感器，触摸传感器(例如，基于光触摸传感器和/或电容式触摸传感器，其中，触摸传感器可以是触控显示屏的一部分，也可以作为一个触摸传感器结构独立使用)，加速度传感器，和其它传感器等。

输入-输出电路42还可以包括一个或多个显示器，例如显示器44。显示器44可以包括液晶显示器，有机发光二极管显示器，电子墨水显示器，等离子显示器，使用其它显示技术的显示器中一种或者几种的组合。显示器44可以包括触摸传感器阵列(即，显示器44可以是触控显示屏)。触摸传感器可以是由透明的触摸传感器电极(例如氧化铟锡(ITO)电极)阵列形成的电容式触摸传感器，或者可以是使用其它触摸技术形成的触摸传感器，例如音波触控，压敏触摸，电阻触摸，光学触摸等，本申请实施例不作限制。

电子设备400还可以包括音频组件45。音频组件45可以用于为电子设备400提供音频输入和输出功能。电子设备400中的音频组件45可以包括扬声器，麦克风，蜂鸣器，音调发生器以及其它用于产生和检测声音的组件。

通信电路46可以用于为电子设备400提供与外部设备通信的能力。通信电路46可以包括模拟和数字输入-输出接口电路，和基于射频信号和/或光信号的无线通信电路。通信电路46中的无线通信电路可以包括射频收发器电路、功率放大器电路、低噪声放大器、开关、滤波器和天线。举例来说，通信电路46中的无线通信电路可以包括用于通过发射和接收近场耦合电磁信号来支持近场通信(Near Field Communication，NFC)的电路。例如，通信电路46可以包括近场通信天线和近场通信收发器。通信电路46还可以包括蜂窝电话收发器和天线，无线局域网收发器电路和天线等。

电子设备400还可以进一步包括电池，电力管理电路和其它输入-输出单元47。输入-输出单元47可以包括按钮，操纵杆，点击轮，滚动轮，触摸板，小键盘，键盘，照相机，发光二极管和其它状态指示器等。

用户可以通过输入-输出电路42输入命令来控制电子设备400的操作，并且可以使用输入-输出电路42的输出数据以实现接收来自电子设备400的状态信息和其它输出。

具体实施时，以上各个模块可以作为独立的实体来实现，也可以进行任意组合，作为同一或若干个实体来实现，以上各个模块的具体实施可参见前面的方法实施例，在此不再赘述。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读存储介质中，如存储在终端的存储器中，并被该终端内的至少一个处理器执行，在执行过程中可包括如材料识别方法的实施例的流程。其中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read OnlyMemory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本申请实施例提供的一种材料识别方法、装置、存储介质和电子设备进行了详细介绍，其各功能模块可以集成在一个处理芯片中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种材料识别方法，应用于电子设备，所述电子设备包括显示屏以及所述显示屏下方的超声波传感器，其特征在于，包括以下步骤：

接收材料识别指令，并根据所述材料识别指令发射超声波信号；

接收所述超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据所述超声波信号的振幅和反射信号的振幅计算反射率；

根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗；

在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗相似度满足预设条件的多个预设材料，获取所述目标物体的图像信息，根据所述图像信息在所述多个预设材料中确定目标材料，并获取所述目标材料的材料信息；

将所述目标材料的声阻抗与所述目标材料对应的实际材料的声阻抗进行对比，若所述目标材料的声阻抗与所述实际材料的声阻抗的差值大于预设阈值，则确定所述目标材料为变质材料。

2.根据权利要求1所述的材料识别方法，其特征在于，根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗，包括：

获取所述显示屏材料的声阻抗；

根据所述反射率以及所述显示屏材料的声阻抗计算所述目标物体的声阻抗。

3.根据权利要求1所述的材料识别方法，其特征在于，在根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗之后，所述方法还包括：

根据所述超声波信号计算所述反射信号的延迟时间；

在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗匹配的材料信息，包括：

在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗以及所述延迟时间匹配的材料信息。

4.根据权利要求1所述的材料识别方法，其特征在于，所述超声波信号包括不同频率的多个超声波信号；

接收所述超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据所述超声波信号的振幅和反射信号的振幅计算反射率，包括：

接收所述多个超声波信号经目标物体反射所产生的多个反射信号；

获取所述多个反射信号的第一信号强度；

根据所述第一信号强度与所述多个超声波信号的第二信号强度计算反射率。

5.根据权利要求2所述的材料识别方法，其特征在于，根据以下公式计算所述目标物体的声阻抗：

其中，η为反射率，Z₁为所述显示屏材料的声阻抗，Z₂为所述目标物体的声阻抗。

6.一种材料识别装置，应用于电子设备，所述电子设备包括显示屏以及所述显示屏下方的超声波传感器，其特征在于，包括：发射模块、接收模块、第一计算模块、匹配模块以及确定模块；

所述发射模块，用于接收材料识别指令，并根据所述材料识别指令发射超声波信号；

所述接收模块，用于接收所述超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据所述超声波信号的振幅和反射信号的振幅计算反射率；

所述第一计算模块，用于根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗；

所述匹配模块，用于在预设材料数据库当中查找与上述目标物体的声阻抗相似度满足预设条件的多个预设材料，获取所述目标物体的图像信息，根据所述图像信息在所述多个预设材料中确定目标材料，并获取所述目标材料的材料信息；

所述确定模块，用于将所述目标材料的声阻抗与所述目标材料对应的实际材料的声阻抗进行对比，若所述目标材料的声阻抗与所述实际材料的声阻抗的差值大于预设阈值，则确定所述目标材料为变质材料。

7.根据权利要求6所述的材料识别装置，其特征在于，所述第一计算模块包括：获取子模块和计算子模块；

所述获取子模块，用于获取所述显示屏材料的声阻抗；

所述计算子模块，用于根据所述反射率以及所述显示屏材料的声阻抗计算所述目标物体的声阻抗。

8.根据权利要求6所述的材料识别装置，其特征在于，所述装置还包括：第二计算模块；

所述第二计算模块，用于在所述第一计算模块根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗之后，根据所述超声波信号计算所述反射信号的延迟时间；

所述匹配模块，具体用于在预设材料数据库当中查找与所述目标物体的声阻抗以及所述延迟时间匹配的材料信息。

9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述方法的步骤。

10.一种电子设备，包括显示屏以及所述显示屏下方的超声波传感器、处理器和存储器，所述存储器存储有多条指令，其特征在于，所述处理器加载所述存储器中的指令用于执行以下步骤：

接收材料识别指令，并根据所述材料识别指令发射超声波信号；

接收所述超声波信号经目标物体反射所产生的反射信号，并根据所述超声波信号的振幅和反射信号的振幅计算反射率；

根据所述反射率计算所述目标物体的声阻抗；

在预设材料数据库当中查找与上述目标物体的声阻抗相似度满足预设条件的多个预设材料，获取所述目标物体的图像信息，根据所述图像信息在所述多个预设材料中确定目标材料，并获取所述目标材料的材料信息；

将所述目标材料的声阻抗与所述目标材料对应的实际材料的声阻抗进行对比，若所述目标材料的声阻抗与所述实际材料的声阻抗的差值大于预设阈值，则确定所述目标材料为变质材料。

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