CN111291592A - 一种指纹识别方法及装置、存储介质和终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种指纹识别方法及装置、存储介质和终端。所述方法包括：待识别指纹触摸屏幕；当触摸传感单元感应到触摸信号时，控制单元发送显示驱动信号至显示单元，点亮显示单元中的一个或多个分立的点光源区域的像素；光电传感单元接收所述像素经待识别手指生理组织形成的散射光信号和所述像素经屏幕形成的全反射信号，并经信号分析和输出。使用本发明的技术方案，可以识别并判断出真假手指，提高了现有指纹识别系统的安全性与可靠性，并同时还保证和改善了指纹成像质量，大大提高了用户的体验度。

Description

一种指纹识别方法及装置、存储介质和终端

技术领域

本发明涉及一种指纹识别方法及装置、存储介质和终端。

背景技术

随着信息技术的快速发展，指纹识别技术逐渐成熟，广泛应用于移动终端(如手机、平板电脑等)、银行系统和考勤系统中。

然而，随着科技的进步，一些利用导电硅胶等其他材质制成的假指纹开始陆续出现，由于现有的指纹识别系统很难将仿真指纹膜与人活体指纹分辨开来，导致这些指纹识别系统的可靠性大大降低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新型的指纹识别方法及装置、存储介质和终端，使用本发明的技术方案，可以很容易地识别并判断出真假手指，提高了现有指纹识别系统的安全性与可靠性，并同时还保证和改善了指纹成像质量。

一方面，本发明提供一种指纹识别方法，包括：

待识别指纹触摸屏幕；

当触摸传感单元感应到触摸信号时，控制单元发送显示驱动信号至显示单元，点亮显示单元中的一个或多个分立的点光源区域的像素；和

光电传感单元接收所述像素经待识别手指生理组织形成的散射光信号和所述像素经屏幕形成的全反射信号，并经信号分析和输出。

可选的，所述光电传感单元接收所述像素经待识别手指生理组织形成的散射光信号和所述像素经屏幕形成的全反射信号，并经信号分析和输出，包括：当所述像素的入射角<全反射临界角θ时，光线经屏幕进入待识别手指生理组织内发生散射并一部分原路返回，形成散射光信号；所述光电传感单元接收所述散射光信号并经信号分析，输出心率血氧值。

可选的，所述方法还包括：根据所述心率血氧值判断待识别指纹是否为活体指纹。

可选的，所述散射光的波长>600nm，优选600～1000nm，更优选600～800nm。

可选的，所述光电传感单元接收所述像素经待识别手指生理组织形成的散射光信号和所述像素经屏幕形成的全反射信号，并经信号分析和输出，包括：当所述像素的入射角≥全反射临界角θ时发生全反射，形成反射光信号；所述光电传感单元接收所述全反射光信号并经信号分析，重建出完整的待识别指纹图像并输出。

可选的，所述方法还包括：判断所输出的待识别指纹图像与标准指纹图像是否一致。

可选的，当根据所述心率血氧值判断待识别指纹为活体指纹，和判断所输出的待识别指纹图像与标准指纹图像一致时，识别成功；否则，结束。

另一方面，本发明提供一种指纹识别装置，所述装置从上至下，依次包括：屏幕、触摸传感单元、显示单元、光电传感单元和控制单元，其中所述屏幕，用于使待识别指纹进行触摸；所述触摸传感单元，用于感应待识别指纹的触摸信号；所述显示单元，其上设有一个或多个分立的点光源区域的像素；所述光电传感单元，用于接收所述像素经待识别手指生理组织形成的散射光信号和所述像素经屏幕形成的全反射信号，并经信号分析和输出；所述控制单元，用于当触摸传感单元感应到触摸信号时，发送显示驱动信号至显示单元，点亮显示单元中的一个或多个分立的点光源区域的像素；。

可选的，当所述像素的入射角<全反射临界角θ时，光线经屏幕进入待识别手指生理组织内发生散射并一部分原路返回，形成散射光信号；所述光电传感单元接收所述散射光信号并经信号分析，输出心率血氧值。

可选的，当所述像素的入射角≥全反射临界角θ时发生全反射，形成反射光信号；所述光电传感单元接收所述全反射光信号并经信号分析，重建出完整的待识别指纹图像并输出。

本发明还提供一种终端，包括：上文所述的指纹识别装置。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行上文所述方法的步骤。

本发明还提供一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上文所述方法的步骤。

根据本发明的技术方案，可以快速地识别判断出待识别指纹是否为活体指纹，并通过判断所输出的待识别指纹图像与标准指纹图像是否一致，迅速得出匹配结果，大大提高了用户的体验度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明的实施例进行简单说明，但所述附图并非对本发明实施方案的限制。

图1为本发明一个实施方案的指纹识别方法的流程示意图；

图2为本发明一个实施方案的光学指纹成像示意图；

图3为本发明的指纹识别装置的简单示意图；

图4为本发明一个实施方案的显示单元中的多个分立的点光源区域的阵列示意图；

图5为本发明一个实施方案的像素的示意图。

具体实施方式

如背景技术所言，在日常生活中，指纹识别已逐渐成为当前很多终端的标配，广泛用于终端的唤醒(开锁)、费用支付和用户识别(例如考勤)。然而，市场上开始出现一些利用导电硅胶等其他材质制成的假指纹，严重干扰了人们的日常生活和工作。为此，本发明提供一种新型的指纹识别方法及装置、存储介质和终端。使用本发明的技术方案，可以很容易地识别并判断出真假手指，提高了现有指纹识别系统的安全性与可靠性，并同时还保证和改善了指纹成像质量。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方案做详细地说明。

实施例1

参看图1和图2，为本发明一个实施方案的指纹识别方法的流程示意图和其光学指纹成像示意图。所述方法包括：S101，待识别指纹F触摸屏幕10；S102，当触摸传感单元20感应到触摸信号时，控制单元50发送显示驱动信号至显示单元30，点亮显示单元30中的一个或多个分立的点光源区域的像素；和S103，光电传感单元30接收所述像素经待识别手指生理组织形成的散射光信号和所述像素经屏幕形成的全反射光信号，并经信号分析和输出。

在本发明的一个非限制性实施方案中，所述S103，光电传感单元30接收所述像素经待识别手指生理组织形成的散射光信号和所述像素经屏幕形成的全反射光信号，并经信号分析和输出，包括：当显示单元30中的像素点O’发光至待识别指纹F与屏幕10的触摸点A’时，由于入射角<全反射临界角θ，光线进入手指皮肤并发生散射且一部分原路返回，形成散射光信号(即当光照射透过待识别指纹生理组织后一部分被吸收，另一部分散射到光电传感单元40时，光照有一定的衰减)。研究发现，肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等对光的吸收是基本不变的(前提是测量部位没有大幅度的运动)，但是血液不同，由于动脉里有血液的流动，那么对光的吸收自然也有所变化，其中进入待识别手指生理组织中的绿光(约530nm)～黄光(约570nm)大部分会被红细胞吸收，而红光和接近IR的光(例如波长>600nm，优选在600～1000nm，更优选在600～800nm范围内的光)相比其他波长的光更容易穿过待识别手指生理组织但一部分发生散射原路返回。因此，本发明采用光电传感单元40来接收所述散射光信号并经信号分析，输出心率血氧值。

在本发明的一个非限制性实施方案中，所述S103，光电传感单元30接收所述像素经待识别手指生理组织形成的散射光信号和所述像素经屏幕形成的全反射光信号，并经信号分析和输出，还包括：当显示单元30中的像素点O发光至待识别指纹F与屏幕10的触摸点A时，入射角≥全反射临界角θ，发生全反射，产生全反射光信号；所述光电传感单元40接收所述全反射光信号并经信号分析，重建出完整的待识别指纹图像并输出。

在本发明的一个非限制性实施方案中，所述方法还包括S1041，根据所述心率血氧值判断待识别指纹是否为活体指纹。所述心率血氧值包括心率值和血氧饱和度。当检测到所述待识别指纹的心率值落入第一预设阈值范围(例如60～100次/分钟，针对正常人群)时，判断所述待识别指纹为活体指纹；否则，结束。当检测到所述待识别指纹的血氧饱和度落入第二预设阈值范围(例如94～100％，针对正常人群)时，判断所述待识别指纹为活体指纹；否则，结束。当然，在某些特殊情况下，由于个别个体自身的生理特性，其心率值和血氧饱和度可能稍低于或稍高于上述阈值范围，但是只要误差范围在±20％内，原则上也可以判定所述待识别指纹为活体指纹。

在本发明的一个非限制性实施方案中，所述方法还包括S1042，判断所输出的待识别指纹图像与标准指纹图像是否一致。

在本发明的一个非限制性实施方案中，所述方法还包括S105，当根据所述心率血氧值判断待识别指纹为活体指纹，和判断所输出的待识别指纹图像与标准指纹图像一致时，识别成功；否则，结束。

实施例2

参看图3，为本发明的指纹识别装置的简单示意图。所述指纹识别装置从上至下，依次包括：屏幕10、触摸传感单元20、显示单元30、光电传感单元40和控制单元50。其中所述屏幕10，用于使待识别指纹进行触摸；所述触摸传感单元，用于感应待识别指纹的触摸信号；所述显示单元30，其上设有一个或多个分立的点光源区域的像素；所述光电传感单元40，用于接收所述像素经待识别手指生理组织形成的散射光信号和所述像素经屏幕10形成的全反射信号，并经信号分析和输出；所述控制单元50，用于当触摸传感单元20感应到触摸信号时，发送显示驱动信号至显示单元30，点亮显示单元30中的一个或多个分立的点光源区域的像素。

在本发明的一个非限制性实施方案中，所述显示单元30中的多个分立的点光源区域的像素呈阵列排列且间隔有不发光像素点，所述点光源区域包含有多个像素点(参看图4)。多个分立的点光源区域可以对屏幕10的多个区域进行照亮，而后经过其表面形成的全反射光信号被传感单元30接收，这样就可以获取到多个区域的图像，提高了图像获取效率。同时点光源区域包含有多个像素，满足成像的照明亮度要求，可以实现对屏幕上的待识别指纹图像的采集，确保采集后的指纹图像的可用性。

在本发明的一个非限制性实施方案中，所述点光源有多种排列方式，例如呈拓扑结构排列，优选为均匀排列，即点光源两两之间的距离都相等，这样每个点光源反射后的图像都相同，方便后续的图像处理。排列的具体形式可以为横向排列、纵向排列、横向纵向交叉排列、环状排列、单点排列、多点排列、直线排列、平行线排列、圆环排列、虚线排列或平行虚线排列。横向纵向交叉排列即多个点光源构成多个平行的横排和多个平行的纵排(如图4所示)。

点光源的间距决定成像质量，为了避免成像之间的重叠，相邻两个点光源的间距满足光电传感单元40接收到的点光源全反射图像不接触、不重复的条件。优选地，点光源的间距可以是在相邻两个点光源的全反射图像不接触、不重复的条件下取最小值。这个最小值可以通过人工多次试验获取，如在不同的点光源的间距下获取点光源全反射图像，而后查看到反射图像满足不接触、不重复的条件中点光源间距的最小值。而后这个最小值可以预先设置在运行本发明的存储器上。点光源的间距在实际中会受到显示单元30与屏幕10的间距影响，两者的间距成正比关系，在实际应用中，一个产品的屏幕硬件参数一般不会改变，对于这些特定的屏幕，采用人工多次试验获取的方式更为直接和方便。

正如上文所述，本发明将多个像素点合并在一起，形成一个总体亮度满足成像要求的合成点光源。同时，点光源的外形也会影响成像质量，优选地，所述点光源区域为类圆形。由于实际上，每个像素都是方形，多个像素的组合没办法形成一个标准的圆形，只能是接近圆形的类圆形。类圆形的像素点确定可以以某个像素点为中心画圆，圆内的像素点可以全部作为类圆形的像素点，圆周上的像素点可以设定一个预设面积占比值，如果圆周像素点在圆内的面积占像素点总面积的比大于预设面积占比值，则将该像素点作为点光源类圆形的像素点。圆的大小决定了点光源的光线强度以及光线传感器是否能够获取到较高质量的图像，圆太小，则点光源区域太小，就会产生光线不足，圆太大，点光源区域太大，又会影响成像质量。不同的显示面板同样也会有不同的光源强度，则不同的显示面板的点光源区域大小也会不同。对于某一种特定的图像成像获取结构，点光源区域大小同样可以采用人工多次试验的方式获取，点光源区域大小可以由小到大依次点亮，而后光线传感器获取到图像数据后，人工筛选出满足成像质量的最小点光源区域。

在本发明的一个非限制性实施方案中，优选的实际点光源的尺寸和形状如图5所示(每一网格代表一个像素，光源位置以白色显示)，中间为7pixel*7pixel的矩形，矩形每一边中间有三个pixel的突出，可以实现较好的成像质量。优选的光源的颜色为绿色、红色或这两种颜色之间与其他颜色的任意颜色的组合，这样的颜色可以避免外界光线的干扰。

在本发明的一个非限制性实施方案中，所述光电传感单元40接收所述全反射光信号并经信号分析，重建出完整的待识别指纹图像并输出。

所述光电传感单元40除了接收上述的全反射信号之外，还同时接收由于入射角<全反射临界角θ，光线经屏幕10进入待识别手指生理组织发生散射并一部分原路返回所形成的散射光信号(具体原理细节参看上文，此处不再赘述)，并经信号分析，输出心率血氧值。

关于所述指纹识别装置的工作原理、工作方式的更多内容，可以参照文的相关描述，这里不再赘述。

进一步地，本发明还提供一种终端，包括上文所述的指纹识别装置。

进一步地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行上文所述方法的步骤。优选地，所述存储介质可以包括诸如非挥发性(non-volatile)存储器或者非瞬态(non-transitory)存储器等计算机可读存储介质。所述存储介质可以包括ROM、RAM、磁盘或光盘等。

进一步地，本发明还提供一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上文所述方法的步骤。所述终端包括但不限于：个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端(例如手机、IPAD、POS机等)、智能家居设备(例如智能指纹锁等)、穿戴式智能设备、车载智能设备、指纹识别装置如指纹打卡机/考勤机等。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (14)

1.一种指纹识别方法，其特征在于，包括：

待识别指纹触摸屏幕；

当触摸传感单元感应到触摸信号时，控制单元发送显示驱动信号至显示单元，点亮显示单元中的一个或多个分立的点光源区域的像素；和

光电传感单元接收所述像素经待识别手指生理组织形成的散射光信号和所述像素经屏幕形成的全反射信号，并经信号分析和输出。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，当所述像素的入射角<全反射临界角θ时，光线经屏幕进入待识别指纹生理组织内发生散射并一部分原路返回，形成散射光信号，所述光电传感单元接收所述散射光信号并经信号分析，输出心率血氧值。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述散射光的波长>600nm，优选600～1000nm，更优选600～800nm。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，当所述像素的入射角≥全反射临界角θ时发生全反射，形成反射光信号；所述光电传感单元接收所述全反射光信号并经信号分析，重建出完整的待识别指纹图像并输出。

5.根据权利要求2的方法，其特征在于，还包括：根据所述心率血氧值判断待识别指纹是否为活体指纹。

6.根据权利要求4的方法，其特征在于，还包括：判断所输出的待识别指纹图像与标准指纹图像是否一致。

7.根据权利要求1-6任一项的方法，其特征在于，当根据所述心率血氧值判断待识别指纹为活体指纹，和判断所输出的待识别指纹图像与标准指纹图像一致时，识别成功；否则，结束。

8.一种指纹识别装置，其特征在于，所述装置从上至下，依次包括：屏幕、触摸传感单元、显示单元、光电传感单元和控制单元，其中

所述屏幕，用于使待识别指纹进行触摸；

所述触摸传感单元，用于感应待识别指纹的触摸信号；

所述显示单元，其上设有一个或多个分立的点光源区域的像素；

所述光电传感单元，用于接收所述像素经待识别手指生理组织形成的散射光信号和所述像素经屏幕形成的全反射信号，并经信号分析和输出；

所述控制单元，用于当触摸传感单元感应到触摸信号时，发送显示驱动信号至显示单元，点亮显示单元中的一个或多个分立的点光源区域的像素。

9.根据权利要求8的装置，其特征在于，当所述像素的入射角<全反射临界角θ时，光线经屏幕进入待识别指纹生理组织内发生散射并一部分原路返回，形成散射光信号；所述光电传感单元接收所述散射光信号并经信号分析，输出心率血氧值。

10.根据权利要求8的装置，其特征在于，当所述像素的入射角≥全反射临界角θ时发生全反射，形成反射光信号；所述光电传感单元接收所述全反射光信号并经信号分析，重建出完整的待识别指纹图像并输出。

11.根据权利要求8-10任一项的方法，其特征在于，当根据所述心率血氧值判断待识别指纹为活体指纹，和判断所输出的待识别指纹图像与标准指纹图像一致时，识别成功；否则，结束。

12.一种终端，其特征在于，包括：权利要求8-10任一项所述的指纹识别装置。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

14.一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，其特征在于，所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

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