CN110516521B - 指纹注册方法及其电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种指纹注册方法及其电子装置，其通过指纹感测器感测手指的指纹以产生指纹图像，处理单元判断手指接触指纹感测器的次数是否已达N次、或者所获得的合格指纹图像是否已达M张，当任一条件满足时，则停止感测指纹，并利用所获得的指纹图像来产生指纹注册信息，以完成指纹注册程序，藉由本发明，使用者无论使用螺旋式注册或按压注册，均能完成指纹注册程序。

Description

指纹注册方法及其电子装置

技术领域

本发明是关于生物特征的注册，特别是关于指纹的注册方法。

背景技术

指纹辨识为现今常用于电子装置上，作为使用者身份辨识的技术之一，使用者必须预先将至少一手指的指纹注册于电子装置中。当需要进行身份辨识时(例如解锁电子装置、开启特定应用程序、使用特定功能等)，电子装置感测使用者的指纹并与预先注册的指纹加以比对，以辨识使用者身份。

根据现有的指纹注册方法，使用者只能用一种特定的方法进行指纹的输入。常用的指纹注册方法为按压注册，需要使用者以手指的不同部位多次按压指纹感测器来获得多张指纹图像，以作为指纹注册信息，每一次的按压，产生一张指纹图像。采用按压注册通常所需的注册时间较长，但仍为目前较为常见且普遍使用的指纹注册方法。

发明内容

本发明提出一种指纹注册方法，能够允许使用者以不同的方式进行指纹注册。

为达到上述的发明目的，本发明所采用的技术手段为提供一种指纹注册方法，其经由一指纹感测器感测一手指的指纹以产生指纹图像，该方法包括以下步骤：

a.判断是否获得M张合格的指纹图像；

b.判断该手指接触指纹感测器的次数是否达到N次；以及

c.在进行步骤a与b之后，当步骤a或b的判断为是，该指纹感测器停止感测指纹，其中该M与N为大于1的正整数。

本发明另提供一种电子装置，其中包括：

一指纹感测器，用以感测一手指的指纹，获得一指纹图像；

一处理单元，该处理单元与该指纹感测器耦接，该处理单元执行以下步骤：

a.判断是否获得M张合格的指纹图像；

b.判断该手指接触指纹感测器的次数是否达到N次；以及

c.在进行步骤a与b之后，当步骤a或b的判断为是，该指纹感测器停止感测指纹，其中该M与N为大于1的正整数。

本发明的优点在于，藉由判断两种不同的指纹注册完成条件，让使用者无论采用螺旋式注册或按压注册均能完成指纹注册程序，有效提升使用上的便利性。

附图说明

图1为本发明的电子装置的方块示意图。

图2A为本发明的一实施例的流程图。

图2B为本发明的另一实施例的流程图。

图2C为本发明的又一实施例的流程图。

图3为本发明的指示的第一实施例示意图。

图4为本发明的指示的第二实施例示意图。

图5为本发明的指示的第三实施例示意图。

图6为本发明的指示的第四实施例示意图。

图7为本发明的指示的第五实施例示意图。

图8A至8C为本发明的显示一指示的第一实施例示意图。

图9A至9C为本发明的显示一指示的第二实施例示意图。

图10为手指以螺旋式注册获得的指纹图像示意图。

图11为手指以按压注册获得的指纹图像示意图。

其中，附图标记：

100指纹感测器示意位置 10指纹感测器

20显示器 30处理单元

714第四线段 715第五线段

716第六线段 721、731内部端点

722、732外围末端点 724、734方向记号

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

请参阅图1所示，根据本发明的一实施例，一电子装置包括一指纹感测器10、一显示器20、一处理单元30以及一储存媒体40，储存媒体40储存有处理单元30在进行指纹注册程序时所需要的程序码。处理单元30耦接指纹感测器10、显示器20及储存媒体40。指纹感测器10用以感测一手指的指纹。指纹感测器10的尺寸小于该手指。举例而言，目前指纹感测器10的尺寸为6mm*6mm至12mm*12mm，而手指大小约为20mm*20mm左右。指纹感测器10可以是光学式，或者是电容式，都可以适用于本发明。

图2A提供本发明的指纹注册方法的一个实施例。步骤S10是开始进行指纹注册的程序，在进行指纹注册的过程中，使用者经指纹感测器10输入一手指的指纹。指纹感测器10感测该手指而获得多张指纹图像，并且将多张指纹图像传送给处理单元30。在步骤S20中，处理单元30判断是否获得M张合格的指纹图像。合格的指纹图像被用来产生指纹注册信息，不合格的指纹图像则被抛弃。若步骤S20的判断为是，则进行步骤S40使指纹感测器10停止感测指纹。若步骤S20的判断为否，则持续进行步骤S20。在步骤S30中，处理单元30判断使用者的手指接触指纹感测器10的次数是否达到N次。若步骤S30的判断为是，则进行步骤S40。若步骤S30的判断为否，则持续执行步骤S30。上述的M及N为大于1的正整数，在一实施例中，M大于或等于N。

在步骤S40之后，便进行步骤S50，由处理单元30依据合格的指纹图像来产生指纹注册信息。在一实施例中，一张合格的指纹图像经过处理单元30的演算法处理之后，会产生一笔指纹注册信息。根据M张合格的指纹图像，处理单元30即产生M笔指纹注册信息。

当步骤S20或S30的判断为是，即表示指纹注册已经完成，因此可以使指纹感测器10停止感测指纹。处理单元30即根据已判断合格的指纹图像产生指纹注册信息。

在一实施例中，在进行步骤S10时，或进行步骤S10之前，可以提供一指示以提示使用者在进行指纹注册时，将手指以螺旋路径在该指纹感测器10上移动。在一实施例中，该指示为一视觉可见的指示。在电子装置进行指纹注册的操作时，处理单元30提供该指示给显示器20，并且使显示器20显示该指示，显示的方式可有以下多种不同实施态样，但不以此为限。在其他的实施例中，该指示亦可以是一声音指示。

在图3所示的实施例中，该指示是一组文字70，显示在显示器20上。该组文字70的内容可以是例如“请于指纹感测器上以螺旋方式移动手指”。

请参阅图4所示，在一实施例中，该指示为一螺旋状曲线71，显示于显示器20上，以提示使用者按照螺旋状曲线71来移动手指。在一实施例中，显示器20上可显示有指纹感测器示意位置100。

在其他的实施例中，该指示包括一螺旋状曲线以及一方向记号，该方向记号用于指示该螺旋状曲线的方向是由内而外或由外而内，以提示该使用者移动手指的方向。例如在图5中显示的指示720包括一螺旋状曲线72与一方向记号724。该方向记号724为一箭头，位于螺旋状曲线72的一端。方向记号724用以表示该螺旋状曲线72的内部端点721为起点，并以该螺旋状曲线72的外围末端点722为终点。或者，例如在图6中显示的指示730包括一螺旋状曲线73与一方向记号734。方向记号734位于螺旋状曲线73的一端。该方向记号734为一箭头，用以表示该螺旋状曲线73的外围末端点732为起点，并以该螺旋状曲线73的内部端点731为终点。

在图5中，指示720的方向是顺时针方向。在图7显示的实施例，指示740的方向则为逆时针方向。

在其他实施例中，该指示为一动画。以图4所示的螺旋状曲线71为例，显示器20显示该指示的方法是由内而外显示该螺旋状曲线71，或由外而内显示该螺旋状曲线71。如图8A至图8C所示，在显示该螺旋状曲线71时，是由内而外显示该螺旋状曲线71，举例而言，首先如图8A显示第一线段711，接着如图8B显示第一线段711及第二线段712，再接着如图8C显示第一线段711、第二线段712、及第三线段713，最后再如图7显示完整的螺旋状曲线71。

另一个实施例请参阅图9A至图9C配合图4所示，显示器20在显示该螺旋状曲线71时，是由外而内显示该螺旋状曲线71，举例而言，首先如图9A显示第四线段714，接着如图9B显示第四线段714及第五线段715，再接着如图9C显示第四线段714、第五线段715、及第六线段716，最后再如图4显示完整的螺旋状曲线71。

由于指纹感测器10的尺寸小于手指，指纹图像是手指的完整指纹的一部分的图像。倘若使用者依照上述的指示，将手指在该指纹感测器10上以螺旋式路径移动，则在手指于该指纹感测器10上移动的过程中，指纹感测器10对于手指进行多次的感测，获得多张指纹图像60如图10所示。倘若使用者采取按压注册，使用者的手指需要多次的接触该指纹感测器10并离开该指纹感测器10。每当手指接触指纹感测器10时，指纹感测器10对于手指50进行感测以获得指纹图像。因此在使用者进行该按压注册的程序时，指纹感测器10对于手指进行多次的感测，获得多张指纹图像61如图11所示。

根据本发明的方法，当处理单元30判断获得M张有效指纹图像或是手指接触指纹感测器10的次数达到N次时，指纹感测器10即停止感测指纹。如果使用者进行指纹注册的方式是以手指在指纹感测器10上螺旋式移动，处理单元30会先判断已获得M张有效指纹图像(即步骤S30的判断为是)而结束注册程序。当使用者采取按压注册的方式时，处理单元30可能会先判断手指接触指纹感测器10的次数已达到N次，而结束注册程序。因此对于使用者而言，无论手指是以什么样的方式进行指纹的输入，都可以顺利的完成指纹注册程序。换言之，本发明提供的方法，适用于至少两种以上的指纹注册的方式，使用者可以按照自己的习惯或喜好进行指纹注册程序，因此本发明可提供使用者较佳的使用体验。

图2B提供本发明的另一实施例，其中除了步骤S30及S20更包括多个步骤。在步骤S10开始进行指纹注册的程序之后，进行步骤S31。步骤S31是在判断手指是否接触指纹感测器10。在一实施例中，指纹感测器10为电容式指纹感测器，包括一感应阵列具有80条X方向感应电极以及80条Y方向感应电极。根据至少一条以上的感应电极(例如两条X方向感应电极或两条Y方向感应电极)的感应量，可以判断是否有手指接触该指纹感测器10。当有手指接触该指纹感测器10时，指纹感测器10的一个输出入接点(I/O)的电位从低电压电平拉到高电压电平。该处理单元30根据该输出入接点的电位可以知道有手指接触该指纹感测器10，进而指示指纹感测器10进行指纹感测，以获取指纹图像。

在步骤S31判断没有手指接触指纹感测器10之后，会再次进行步骤S31中，以持续地检测是否有手指接触指纹感测器10。当步骤S31判断有手指接触指纹感测器10时，分别进行步骤S11及步骤S32。在步骤S11中，处理单元30指示指纹感测器10感测使用者的手指获得指纹图像。指纹感测器10感测到的指纹图像传送给处理单元30以进行步骤S21。

步骤S32是在判断手指是否离开指纹感测器10，在一实施例中，处理单元30根据指纹感测器10传来的图像判断手指是否离开。举例来说，指纹感测器10产生的图像包括80×80个(即6400个)感应值(或像素值)，处理单元30将这6400个感应值的总和与一门槛值相比较。如果该总和低于该门槛值，即表示手指已离开指纹感测器10。

当步骤S32判断手指未离开指纹感测器10时，则回到步骤S31继续检测手指是否仍接触指纹感测器10。从图2B的流程图可知，每一次判断手指有接触指纹感测器10，指纹感测器10就感测手指以撷取指纹图像。因此，每一次手指接触该指纹感测器10，指纹感测器10会产出1张以上的指纹图像，手指接触指纹感测器10的时间愈久，指纹感测器10产出愈多的指纹图像。当步骤S32判断手指离开指纹感测器10时，进行步骤S33。在步骤S33中，处理单元30将手指接触指纹感测器的次数加1。步骤S33是在累计从开始进行指纹程序之后，指纹感测器10被接触的次数。在步骤S30中，处理单元30根据步骤S33计算的结果，判断手指接触指纹感测器的次数是否达到N次。如果步骤S30的判断为是，则进行步骤S40。在步骤S40中，指纹感测器10停止感测指纹。在一实施例中，当处理单元30判断手指接触指纹感测器的次数达到N次，便不再指示指纹感测器10感测指纹，使得指纹感测器10停止感测指纹。如果步骤S30的判断为否，则回到步骤S31，继续检测手指是否再次接触指纹感测器10。

步骤S21是由处理单元30判断步骤S11所获得的指纹图像是否合格，当指纹图像被判断为合格时，则进行步骤S22，将合格的指纹图像的数量加1。当指纹图像被判断为不合格时，则进行步骤S23，将该指纹图像抛弃，并且回到步骤S31，继续判断手指是否接触指纹感测器10。在图2B所示的实施例中，步骤S21包括步骤S211与S212。步骤S211是在判断目前获得的指纹图像与其前一张指纹图像之间是否具有差异。步骤S211的一个实施例包括将一指纹图像与其前一张指纹图像进行相减的运算。举例来说，指纹图像的大小为80*80个像素。判断第P张与其前一张(即第P-1张)的指纹图像是否有差异的方法，是先将两张指纹图像进行转换，以例如0～256的数值来表示每个像素的像素值。接下来将这两张指纹图像的各像素值相减可获得6400(80*80)个差值，并且计算这6400个差值的总和。差值的总和被用来与一总和门槛值作比较，当差值的总和大于总和门槛值时，则判断为前后两张指纹图像具有差异。在其他实施例中，亦可以将上述差值的总和除以6400，获得一差值平均，并且将该差值平均与一平均门槛值相比较。当该差值平均大于平均门槛值时则判断为前后两张指纹图像具有差异。

如果步骤S211的判断结果为是，则继续进行步骤S212。如果步骤S211的判断结果为否，则进行步骤S23，将该指纹图像抛弃，并且回到步骤S31，继续判断手指是否接触指纹感测器10。在为进行指纹注册的过程中，会希望尽可能获得手指所有区域的指纹，藉由步骤S211，可以避免储存多张相同的指纹图像。如果一指纹图像与其前一张指纹图像之间具有差异，即表示这两张的指纹图像是对应手指的不同区域。

步骤S212是在判断指纹图像的指纹密度D是否落在一容许范围。指纹图像60的指纹密度D可以有多种计算方式，在一些实施例中，是以指纹图像的两条对角线(或更多的直线)所涵盖的纹峰(ridge)数目，纹谷(valley)数目，或者纹峰与纹谷交替的次数作为指纹密度。指纹密度D的容许范围则可以由指纹感测器10在感测该手指所获得的第1张指纹图像的指纹密度D1来决定。举例来说，指纹密度D1为10，则该容许范围为10的一预设范围(例如上下30％)之间，也就是7～13。一般来说，手指在指纹感测器10的快速移动容易产出变形的指纹图像，不能用来产生指纹注册信息。由于这种变形的指纹图像的指纹密度较低，因此藉由判断指纹图像的密度是否落在一容许范围，可以排除变形的指纹图像。

当步骤S212判断为是时，即表示该指纹图像为合格。接下来便进行步骤S22。如果步骤S212的判断结果为否，则进行步骤S23将该指纹图像抛弃，并且回到步骤S31，继续判断手指是否接触指纹感测器10。步骤S22是在累计合格的指纹图像的数量。步骤S20根据步骤S22计算的结果判断是否已获得M张合格的指纹图像。在一实施例中，处理单元30将累计合格的指纹图像的数量与一预设值M比较，以判断合格的指纹图像的数量是否达到预设值M。当步骤S20的判断为是时，便进行步骤S40。当步骤S20的判断为否，便回到步骤S31，继续判断手指是否接触指纹感测器。

图2B的步骤S21仅是一实施例，并无意限制本发明。在其他的实施例中(如图2C所示)，步骤S211与S212的顺序可以对调。或者，步骤S21可以加入更多的判断条件。或者，步骤S21也可以减少判断条件，例如，步骤S21只包括步骤S211与S212的其中之一。

在上述实施例的说明中，指纹感测器10主要被用来感测指纹及判断是否有手指接触，其他的步骤是由处理单元30进行，相应于图2B或图2C的各个步骤的程序码可以是储存于储存媒体40中，处理单元30藉由执行储存媒体40中的程序码实现各步骤。惟本发明并无意限制实施各个步骤的硬件。在其他的实施例中，如果指纹感测器10具有功能较强的微处理器，图2A至图2C的所有步骤或是部份需要运算的步骤，亦可以是由指纹感测器10来执行。

以上所述仅是本发明的实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (23)

1.一种指纹注册方法，其特征在于，其经由一指纹感测器感测一手指的指纹以产生指纹图像，该方法包括以下步骤：

a.判断是否获得M张合格的该指纹图像；

b.判断该手指接触该指纹感测器的次数是否达到N次；以及

c.在进行步骤a与b之后，当步骤a或b的判断为是，该指纹感测器停止感测指纹，其中该M与N为大于1的正整数；

其中，在该步骤c之前更包括：

d.判断该指纹感测器所产生的该指纹图像是否合格；

e.累计合格的该指纹图像的数量；以及

f.累计该手指接触该指纹感测器的次数；

其中，该步骤e的计算结果，是用于进行该步骤a的判断，若该步骤a的判断结果为否，则重复该步骤d与步骤e，该步骤f的计算结果，是用于进行该步骤b的判断；

其中，在该步骤d中，判断该指纹图像合格的步骤包括：

d2.判断该指纹图像的指纹密度落在一容许范围；

其中，该容许范围是以该指纹感测器在感测该手指所获得的第1张指纹图像的指纹密度来决定，该指纹密度指该第1张指纹图像中的纹峰数目、纹谷数目或者纹峰与纹谷交替的次数，以排除变形的指纹图像。

2.如权利要求1所述的指纹注册方法，其特征在于，在步骤d中，判断该指纹图像合格的步骤包括：

d1.判断该指纹图像与其前一张该指纹图像之间具有差异。

3.如权利要求1所述的指纹注册方法，其特征在于，该步骤f包括当该手指接触到该指纹感测器并离开该指纹感测器时，计数为1次。

4.如权利要求1所述的指纹注册方法，其特征在于，M大于或等于N。

5.如权利要求1所述的指纹注册方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

提供一第一指示，该第一指示用以提示使用者将该手指以螺旋路径在该指纹感测器上移动。

6.如权利要求5所述的指纹注册方法，其特征在于，该第一指示包含一组文字。

7.如权利要求5所述的指纹注册方法，其特征在于，该第一指示包含一螺旋状曲线。

8.如权利要求7所述的指纹注册方法，其特征在于，该第一指示更包括一方向记号，该方向记号用于指示该螺旋状曲线的方向是由内而外或由外而内，以提示该使用者移动该手指的方向。

9.如权利要求7所述的指纹注册方法，其特征在于，显示该第一指示的方法是由内而外显示该螺旋状曲线，或由外而内显示该螺旋状曲线。

10.如权利要求1所述的指纹注册方法，其特征在于，当该手指以螺旋路径在该指纹感测器上移动以进行该指纹注册时，会先获得该步骤a判断为是的结果。

11.如权利要求1所述的指纹注册方法，其特征在于，因应每一次该手指接触该指纹感测器，该指纹感测器产出1张以上的指纹图像。

12.一种电子装置，其特征在于，包括：

一指纹感测器，用以感测一手指的指纹，获得一指纹图像；以及

一处理单元，该处理单元与该指纹感测器耦接，该处理单元执行以下步骤：

a.判断是否获得M张合格的该指纹图像；

b.判断该手指接触该指纹感测器的次数是否达到N次；以及

c.在进行步骤a与b之后，当步骤a或b的判断为是，该指纹感测器停止感测指纹，其中该M与N为大于1的正整数；

其中，在该步骤c之前更包括：

d.判断该指纹感测器所产生的该指纹图像是否合格；

e.累计合格的该指纹图像的数量；以及

f.累计该手指接触该指纹感测器的次数；

其中，该步骤e的计算结果，是用于进行该步骤a的判断，若该步骤a的判断结果为否，则重复该步骤d与步骤e，该步骤f的计算结果，是用于进行该步骤b的判断；

其中，该处理单元在执行步骤d中，判断该指纹图像合格的步骤包括：

d2.判断该指纹图像的指纹密度落在一容许范围；

其中，该容许范围是以该指纹感测器在感测该手指所获得的第1张指纹图像的指纹密度来决定，该指纹密度指该第1张指纹图像中的纹峰数目、纹谷数目或者纹峰与纹谷交替的次数，以排除变形的指纹图像。

13.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，该处理单元所执行的步骤d中，判断该指纹图像合格的步骤包括：

d1.判断该指纹图像与其前一张该指纹图像之间具有差异。

14.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，该处理单元所执行的步骤f包括当该手指接触到该指纹感测器并离开该指纹感测器时，计数为1次。

15.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，M大于或等于N。

16.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，该处理单元进一步执行以下步骤：

提供一第一指示，该第一指示用以提示使用者将该手指以螺旋路径在该指纹感测器上移动。

17.如权利要求16所述的电子装置，其特征在于，该第一指示包含一组文字。

18.如权利要求16所述的电子装置，其特征在于，该第一指示包含一螺旋状曲线。

19.如权利要求18所述的电子装置，其特征在于，该第一指示更包括一方向记号，该方向记号用于指示该螺旋状曲线的方向是由内而外或由外而内，以提示该使用者移动该手指的方向。

20.如权利要求18所述的电子装置，其特征在于，该处理单元显示该第一指示的方法是由内而外显示该螺旋状曲线，或由外而内显示该螺旋状曲线。

21.如权利要求16至19中任一项所述的电子装置，其特征在于，进一步包含一显示器，该显示器与该处理单元耦接，该处理单元提供所述指示给该显示器，该显示器显示所述指示。

22.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，当该手指以螺旋路径在该指纹感测器上移动以进行该指纹注册时，该处理单元会先获得该步骤a判断为是的结果。

23.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，因应每一次该手指接触该指纹感测器，该指纹感测器产出1张以上的指纹图像。