CN110348251B - 具有唯一光学标记的电子设备、电子设备识别方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有唯一光学标记的电子设备、电子设备识别方法及系统，电子设备包括：壳体；设置在所述壳体上的光学模组，用于向外发射出光学图案，所述光学图案具有唯一性；处理器，与所述光学模组连接并用于执行：控制所述光学模组向外发射所述光学图案；或，接收所述光学图案并将所述光学图案作为所述电子设备的唯一光学标记。通过在电子设备中设置光学模组，光学模组向外发射出具有唯一性的光学图案，由于光学图案具备易采集、易识别的特点，因此具备唯一光学标记的电子设备相对于传统的软件标记或者硬件标记码而言，其安全性更高、更易识别。

Description

具有唯一光学标记的电子设备、电子设备识别方法及系统

技术领域

本发明涉及电子及光学元器件制造技术领域，尤其涉及一种具有唯一光学标记的电子设备、电子设备识别方法及系统。

背景技术

安全性一直是用户对电子设备的基本要求之一，比如在电子设备在执行解锁、支付等应用时，使用预先设置好的数字密码、手势密码、生物密码(指纹、人脸等生物特征)可以进行解锁或支付。但往往这种单一的密码方式容易受到破解，比如在第一台电子设备上输入密码后且该密码被第一台电子设备记录进加密文件后，可以利用第一台电子设备记录的加密文件去解锁第二台电子设备。

为了解决这一问题，现有技术在电子设备中设置硬件标记码，比如国际身份码IME或序列码SN，在电子设备出厂时将唯一的硬件标记码写进该设备的内存中。在今后的解锁等安全性应用中，通过调用该硬件标记码则可以唯一确定该台设备，再结合软件密码进行解锁，由此来避免多台设备之间的安全性问题。

尽管如此，像IME或者SN等硬件标记码，其实质还是软件，通过改写内存仍可以进行破解，并非实质意义上的硬件密码。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供一种具有唯一光学标记的电子设备、电子设备识别方法及系统。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种具有唯一光学标记的电子设备，包括：壳体；设置在所述壳体上的光学模组，用于向外发射出光学图案，所述光学图案具有唯一性；处理器，与所述光学模组连接并用于执行：控制所述光学模组向外发射所述光学图案；或，接收所述光学图案并将所述光学图案作为所述电子设备的唯一光学标记。

在本发明的一种实施例中，所述光学模组包括：光源，用于发射光束；光学元件，接受所述光束并进行调制以向外发射出所述光学图案；所述光学图案包括不规则随机排列斑点图案；所述光学模组包括单个光源或至少两个子光源组成的光源阵列；所述光源阵列的所述至少两个子光源是不规则图案排列，和/或，所述子光源被分成至少两个组，每个所述组被独立控制；所述至少两个子光源的发光属性不同。

本发明又提供一种电子设备识别方法，包括以下步骤：S1：向外发射光学图案，所述光学图像具有唯一性；S2：所述光学图案被接收并与预先存储的图案进行比对，以对电子设备进行识别。

在本发明的又一种实施例中，所述光学图案包括不规则随机排列斑点图案；不同的所述光学图案的密度、强度中的至少一项不同；所述光学图案在连续两次识别中不同。

本发明再提供一种电子设备识别系统，包括：第一电子设备，用于向外发射光学图案，所述光学图像具有唯一性；第二电子设备，用于接收所述光学图案，并与预先存储的图案进行比对，以对所述第一电子设备进行识别。

本发明的有益效果为：提供一种具有唯一光学标记的电子设备、装置及电子设备识别方法，通过在电子设备中设置光学模组，光学模组向外发射出具有唯一性的光学图案，由于光学图案具备易采集、易识别的特点，因此具备该唯一光学标记的电子设备相对于传统的软件标记或者硬件标记码而言，其安全性更高、更易识别。

附图说明

图1(a)是本发明实施例中一个具有唯一光学标记的电子设备的结构示意图。

图1(b)是本发明实施例中又一个具有唯一光学标记的电子设备的结构示意图。

图2是本发明实施例中光学模组的结构示意图。

图3是本发明实施例中光源的结构示意图。

图4是本发明实施例中电子设备识别系统的结构示意图。

图5是本发明实施例中电子设备识别方法的示意图。

其中，100-壳体，101-光学模组，201-底座，202-光源，203-支架，204-光学元件，205-光学图案，301-基底，302-子光源。

具体实施方式

为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1所示的是根据本发明一个实施例的电子设备示意图。图1(a)与图1(b)分别是电子设备两个不同截面的示意图。电子设备包括壳体100以及光学模组101，壳体100可以由任意材料组成，比如金属、塑料等，用于支撑电子设备中的一些器件，比如显示屏、处理器、电阻、电容、光学模组101等。光学模组101设置在壳体100上，并且在壳体100上对应的位置设置有开孔，光学模组101发射光学图案并从开孔中出射。光学模组101与电子设备中的处理器连接并受其控制，比如在处理器控制下向外发射光学图案。

在一个实施例中，电子设备还可以包括相机，相机与处理器连接，当光学模组101向外发射光学图案时，处理器可以控制相机同步工作以采集光学图案，并且接收该光学图案以进行进一步的处理，比如识别。

为了让电子设备具备唯一性，将其包含的光学模组101所发射的光学图案具备唯一性，即每一台电子设备所发射的光学图案均不相同，由此可以在硬件上确保每台电子设备的唯一性。由于光学图案具备易采集、易识别的特点，因此具备该唯一光学标记的电子设备相对于传统的软件标记或者硬件标记码而言，其安全性更高、更易识别。

原则上，光学模组101所发射的光学图案可以任意形式的图案化光束，比如二维编码图案、条纹图案、相位图案等。在一个实施例中，为了降低功耗或者便于识别，光学图案为斑点图案，优选地，为不规则随机排列斑点图案，通过不规则且随机的斑点图案以确保每台电子设备的唯一性，另外由于斑点图案在亮度上明暗相间，这样也便于识别。在一种实施例中，不规则随机排列斑点图案的密度、强度中的至少一项可以变化。

光学模组101设置在电子设备上的相对位置在此不做限定，可以根据实际需要进行设置，比如设置在正面、背面、侧面，同时即可以设置在面的边缘也可以设置在面的中间等。

在一个实施例中，电子设备10包括显示屏、环境光/接近传感器、相机、处理器、麦克风、射频及基带处理器、接口、存储器、电池、MEMS传感器、音频装置等器件，不同的单元之间可以通过电路连接实现数据传输与信号通讯。这里仅以一个实施例的组成结构进行说明，在其他实施例中，电子设备也可以包含更少的结构或者包含更多的其他组成结构。电子设备可以是手机、电脑、游戏机、平板、电视、可穿戴设备等。

处理器用于对整个电子设备进行整体控制，处理器可以是单个的处理器也可以包含多个处理器单元，比如由不同功能的处理器单元组成。在一些实施例中，处理器也可以是集成片上系统(SOC)，包含中央处理单元、片上存储器、控制器、通信接口等。在一些实施例中，处理器为应用处理器AP，比如移动应用处理器，主要负责电子设备中除通信外其他功能的实现，例如文本处理、图像处理、人脸识别等。

显示屏用于在处理器的控制下显示图像以将应用等呈现给用户，另外显示屏也可以包含触控功能，此时显示器也作为人机交互接口，用于接收用户的输入。一般地，为了保护显示屏不受损坏，在显示屏表面还会设置盖板，比如玻璃盖板保护罩等。

麦克风用于接收语音信息，可以用来实现与用户的语音交互。

射频及基带处理器负责电子设备的通讯功能，比如接收及翻译语音或文字等信号以实现远程用户之间的信息交流。

接口用于使得电子设备与外部进行连接，以进一步实现数据传输、电力传输等功能，接口由处理器中的通信接口来控制。接口可以包括USB接口、WIFI接口等。

存储器用于保存数据，比如应用程序数据、系统数据、处理器在执行过程中保存的临时代码和数据。存储器可以由单个或多个存储器组成，其可以是RAM、FLASH等任何可用于保存数据的存储器形式。可以理解的是，存储器即可以作为电子设备的一部分，也可以独立于电子设备存在，比如云端存储器，其保存的数据可以通过接口等与电子设备通信。应用程序如人脸识别应用一般被保存在非易失性可读存储介质中，当执行该应用时，处理器将从该存储介质中调用相应的程序来执行，具体的人脸识别将在后文阐述。

环境光/接近传感器，其可以是集成的单一传感器也可以是独立的环境光传感器以及接近传感器。其中环境光传感器用来获取电子设备所处当前环境的光照信息，在一个实施例中，基于该光照信息可以实现屏幕亮度的自动调整以提供对人眼更加舒适的显示亮度；接近传感器可以测量是否有物体靠近电子设备，基于此可以实现一些功能，比如在接听电话时当人脸足够靠近时关闭屏幕的触控功能防止误触。在一些实施例中，接近传感器还可以快速判断人脸与电子设备之间的大致距离。

电池用于提供电力。扬声器用于实现语音输出。

MEMS传感器用于获取电子设备当前的状态信息，比如位置、方向、加速度、重力等，因此MEMS传感器可以包含加速度计、重力计、陀螺仪等传感器。在一个实施例中，MEMS传感器可以用来激活一些人脸识别应用，比如当用户拿起电子设备时，MEMS传感器可以获取这一变化，同时将这一变化传输到处理器，处理器调用存储器的人脸识别应用程序以进行人脸识别应用。

相机用于采集图像，在一些应用中，比如自拍应用执行时，处理器控制相机采集图像，并将图像传输到显示器进行显示。在一些实施例中，比如基于人脸识别的解锁程序，当解锁程序激活时，相机采集图像，处理器对图像进行处理，包括人脸检测与识别，并根据识别结果执行解锁任务。相机可以是单个相机也可以是多个相机；在一些实施例中，相机即可以包含用于采集可见光信息的RGB相机、灰度相机，也可以包含采集不可见光信息的红外、紫外相机等；在一些实施例中，相机可以包含光场相机、广角相机、长焦相机、深度相机等。

在一个实施例中，当光学模组101向外发射光学图案时，处理器可以控制相机同步工作以采集光学图案，并且接收该光学图案以进行进一步的处理，比如识别。相机可以设置在电子设备的任意位置，比如前置平面(与显示屏所在平面相同)的顶端或底端等、后置平面等位置。

图2是根据本发明一个实施例的光学模组的示意图。光学模组101由底座201、光源202、支架203以及光学元件204组成。底座201用于支撑光源202、支架203以及光学元件204等，除了支撑作用，其也可以提供电路连接以实现供电或数据传输功能。光源202用于发射光束，光束进一步被光学元件204调制后向外发射光学图案205，光学元件204被安装在支架203上。

光源202可以包含单个光源或者至少两个子光源组成的光源阵列，比如边发射激光发射器或者垂直腔面激光发射器(VCSEL)，又比如可以是VCSEL阵列光源，在该阵列光源上设置由多个VCSEL子光源组成的阵列，具体见图3。光源可以是LED光源、激光光源等光源，根据需要可以被设置成发射相应波长的光束，比如可见光、红外光、紫外光等。

光学元件204用于接收来自光源202的光束后，并对其进行调制，比如折射、衍射、反射等调制，以向外发射出光学图案205。在一个实施例中，光学元件204包括透镜或透镜组，用于将光源发射出的光束进行折射以产生扩散、聚焦或准直作用；在一个实施例中，光学元件204包括衍射光学元件DOE，用于将光源发射出的光束进行衍射以实现分束、扩束、改变出射角度等功能，比如将单个光束分束成多个光束并改变出射角度以产生较大视场角的斑点图案；在一个实施例中，光学元件204包括掩膜板，用于将光源发射出的光束调制以产生相应掩膜图案的光学图案；在一个实施例中，光学元件204可以包括多种光学器件，比如同时包含透镜、DOE、掩膜板等光学器件中的至少两种，以实现更精细的功能。

图3是根据本发明一个实施例的光源示意图。光源202包括基底301以及设置在基底301上的至少两个子光源302，比如基底301为半导体衬底，子光源302为VCSEL光源。子光源302以不规则图案排列在基底301上，由此所发出的光束也为不规则排列，再通过光学元件204后更有利于产生唯一光学图案，比如不规则随机排列斑点图案。

在一个实施例中，至少两个子光源被分成至少两个组，每个组被独立控制，极限情况下即可以对每个子光源进行独立控制。

在一个实施例中，至少两个子光源拥有不同的发光属性，比如发光面积、发光波长、发光强度等属性。

可以理解的是，为了让电子设备产生唯一光学标记，可以至少通过以下方式中的至少一项来实现：

(1)通过让光源阵列的排列形式具备唯一性。一种方式是在制造时就让每台电子设备的光源阵列排列唯一；另一种方式是在工作时让光源阵列中发光子光源所组成的排列唯一，即通过随机开启部分子光源的形式保证唯一；除了光源排列之外，还可以通过设置光源的属性让其唯一；

(2)让光学元件对光源光束的调制作用具备唯一性；

(3)其他合适的方式。

如图4所示，本发明还提供一种电子设备识别系统，包括：

第一电子设备，用于向外发射光学图案，所述光学图像具有唯一性；

第二电子设备，用于接收所述光学图案，并与预先存储的图案进行比对，以对所述第一电子设备进行识别。

可以理解的是，在一种实施例中，第二电子设备可以同时是第一电子设备，也可以是不同于第一电子设备的其他电子设备。

可以理解的是，电子设备识别系统还包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如发射光学图案程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现系统识别方法实施例中的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各系统实施例中各单元的功能。

本发明的系统仅仅是示例性的，所述计算机程序还可以被其他方式分割成一个或多个单元，所述一个或者多个单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述电子设备识别系统中的执行过程。

所述电子设备识别系统可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述电子设备识别系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是电子设备识别系统的示例，并不构成对电子设备识别系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电子设备识别系统备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述电子设备识别系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备识别系统的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述电子设备识别系统的各种功能。所述存储器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手机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，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、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。

所述电子设备识别系统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，本发明实现本发明实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现本发明各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

具体唯一光学标记的电子设备或装置可以通过该光学标记被其他设备唯一识别，在一个实施例中，其他设备包括可以采集该光学标记的器件，比如相机。在进行识别时，首先由该电子设备发射光学图案，其次由其他设备中采集并接收该光学图案，最后将该光学图案与预先存储的图案进行比对以对该电子设备进行识别。

在一个实施例中，以上的识别可以作为整个识别过程中的一个环节，比如对于支付应用，可以先通过对光学标记进行电子设备识别，识别通过后再执行进一步的支付应用。

如图5所示，一种电子设备识别方法，包括以下步骤：

S1：向外发射光学图案，所述光学图像具有唯一性；

S2：所述光学图案被接收并与预先存储的图案进行比对，以对电子设备进行识别。

可以理解的是，如上所述光学图案包括不规则随机排列斑点图案；不同的所述光学图案的密度、强度中的至少一项不同。所述光学图案在连续两次识别中不同。

可以理解的是，将光学图案所预先存储的图案进行比对时，根据光学图案的特性可以采用任意比对方式。比如当光学图案是随机斑点图案时，预先存储的图案也可以是随机斑点图案，通过相似度计算算法进行比对，当二者相似度超过一定阈值，比如90％时，则认为比对通过。再比如当光学图案是二维编码时，预先存储的图案还可以是具有一定语义的符号，比对过程可以先通过一定的解码算法对光学图案进行解码，并将解码出的语义含义与预先存在的语义含义进行比对，二者一致时则比对通过。可以理解的是，比对方式不限于此，任何可以实现的图案对比方式均可以应用到本发明的方法中。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有唯一光学标记的电子设备，其特征在于，包括：

壳体；

设置在所述壳体上的光学模组，包括光源和光学元件，用于向外发射出光学图案，所述光源是单个光源或者至少两个子光源组成的光源阵列；每一台所述电子设备所发射的所述光学图案具有唯一性；同一台所述电子设备所发射的所述光学图案在连续两次识别中不同；通过以下方式中的至少一项来实现所述光学图案具有唯一性：所述光源的光源阵列的排列形式具备唯一性；设置所述光源的属性唯一；所述光学元件对光源光束的调制作用具备唯一性；

电子设备的处理器，与所述光学模组连接并用于执行：

控制所述光学模组向外发射所述光学图案；

或，接收所述光学图案并将所述光学图案作为所述电子设备的唯一光学标记，

或，接收所述光学图案并将所述光学图案，并与预先存储的图案进行比对，对所述电子设备进行识别。

2.如权利要求1所述的具有唯一光学标记的电子设备，其特征在于，所述光学模组包括：

光源，用于发射光束；

光学元件，接受所述光束并进行调制以向外发射出所述光学图案。

3.如权利要求1或2任一所述的具有唯一光学标记的电子设备，其特征在于，所述光学图案包括不规则随机排列斑点图案。

4.如权利要求1所述的具有唯一光学标记的电子设备，其特征在于，所述光学模组包括单个光源或至少两个子光源组成的光源阵列。

5.如权利要求4所述的具有唯一光学标记的电子设备，其特征在于，所述光源阵列的所述至少两个子光源是不规则图案排列；和/或，所述子光源被分成至少两个组，每个所述组被独立控制。

6.如权利要求4所述的具有唯一光学标记的电子设备，其特征在于，所述至少两个子光源的发光属性不同。

7.一种电子设备识别方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一所述的具有唯一光学标记的电子设备，包括以下步骤：

S1：向外发射光学图案，所述光学图像具有唯一性；通过以下方式中的至少一项来实现所述光学图案具有唯一性：光源的光源阵列的排列形式具备唯一性；设置光源的属性唯一；光学元件对光源光束的调制作用具备唯一性；

S2：所述光学图案被接收并与预先存储的图案进行比对，以对电子设备进行识别。

8.如权利要求7所述的电子设备识别方法，其特征在于，所述光学图案包括不规则随机排列斑点图案；不同的所述光学图案的密度、强度中的至少一项不同。

9.一种电子设备识别系统，其特征在于，包括：

第一电子设备，用于向外发射光学图案，每一台所述电子设备所发射的所述光学图像具有唯一性；同一台所述电子设备所发射的所述光学图案在连续两次识别中不同；通过以下方式中的至少一项来实现所述光学图案具有唯一性：光源的光源阵列的排列形式具备唯一性；设置光源的属性唯一；光学元件对光源光束的调制作用具备唯一性；所述光源是单个光源或者至少两个子光源组成的光源阵列；

第二电子设备，用于接收所述光学图案，并与预先存储的图案进行比对，以对所述第一电子设备进行识别；

所述第二电子设备是所述第一电子设备，或是不同于所述第一电子设备的其他电子设备。

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