CN112674739B - 生物特征信息的检测装置、检测方法和电子设备 - Google Patents
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Abstract
一种生物特征信息的检测装置、检测方法和电子设备，能够实现多种生物特征信息的检测并降低电子设备的成本。一种生物特征信息的检测装置，用于设置在电子设备的显示屏的下方，该检测装置包括：检测模块，用于采集该显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像，该第一指纹图像的数据量大于该第二指纹图像的数据量，其中，该至少一帧第一指纹图像信号用于进行该用户的指纹检测，该多帧第二指纹图像用于获取光电容积脉搏波描记PPG信号以进行该用户呼吸频率的检测。
Description
技术领域
本申请涉及电子技术领域，并且更为具体地，涉及一种生物特征信息的检测装置、检测方法和电子设备。
背景技术
近年来，随着电子技术的快速发展，消费者对各种电子终端设备的功能需求增多，如何通过电子终端设备实时监测人体的生物特征信息，以便于用户随时了解其自身的身体状态，以起到预防疾病的作用，受到人们的广泛关注。例如，呼吸频率是一种形容每分钟呼吸的次数的医学术语，胸腔的一次起伏即为一次呼吸，每分钟的呼吸次数就是呼吸频率。呼吸频率是急性呼吸功能障碍的敏感指标，也是衡量人心脏功能好坏和气体交换是否正常的重要指标。
目前，在一些穿戴式电子设备，例如智能手表中，通过在电子设备表面设置脉搏波检测模块，以检测用户的脉搏波信号用于分析提取其中的呼吸频率信息。但该实施方式中，脉搏波检测模块设置在电子设备表面，影响电子设备的整体美观度，且单独设置脉搏波检测模块，也会额外增加电子设备的成本。另外，该脉搏波检测模块也仅能实现与脉搏波相关的生物特征检测，功能较为单一。
因此，提供一种生物特征信息的检测装置和检测方法，以实现多种生物特征信息的检测并降低其所在电子设备的成本，具有很大的应用前景以及市场价值。
发明内容
本申请提供一种生物特征信息的检测装置、检测方法和电子设备，能够实现多种生物特征信息的检测并降低电子设备的成本。
第一方面，提供一种生物特征信息的检测装置，用于设置在电子设备的显示屏的下方，该检测装置包括：检测模块，用于采集该显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像，该第一指纹图像的数据量大于该第二指纹图像的数据量，其中，该至少一帧第一指纹图像信号用于进行该用户的指纹检测，该多帧第二指纹图像用于获取光电容积脉搏波描记PPG信号以进行该用户呼吸频率的检测。
通过本申请实施例的技术方案，将检测模块设置于显示屏下方，且利用显示屏的显示单元作为激励光源，从而获得经过显示屏上方手指反射或散射后的指纹光信号，并基于该指纹光信号获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像，进而基于至少一帧第一指纹图像信号进行用户的指纹检测，基于多帧第二指纹图像获取PPG信号以进行用户呼吸频率的检测，从而实现检测装置的多种生物特征信息的检测。此外，相比于单独设置包括第一激励光源和第一光检测装置的脉搏波检测模块，以及单独设置第二激励光源和第二光检测装置的指纹检测模块的技术方案，本申请实施例的技术方案中，复用显示屏的显示单元作为指纹检测以及脉搏波检测的激励光源，能够降低生物特征信息的检测装置的成本。进一步地，实现指纹检测以及PPG检测的检测模块设置于显示屏下方，而非电子设备的表面或者其它区域，有利于提升电子设备的整体美观度。
此外，本申请实施例中，用于指纹检测的第一指纹图像的数据量大于用于呼吸频率检测的第二指纹图像的数据量，第一指纹图像的数据量大，有利于提高指纹检测的准确度，而第二指纹图像的数据量少，有利于提高第二指纹图像的传输速度以及第二指纹图像的采样率，进而提高PPG信号的质量，有利于提升呼吸频率检测的准确度。
在一些可能的实施方式中，该多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像用于形成该PPG信号的一个信号值，该PPG信号经过经验模态分解EMD后的多个本征模函数IMF以及该PPG信号的上包络线用于检测该用户的呼吸频率。
采用本申请实施例的技术方案，PPG信号的上包络线的起伏程度可以反映用户的呼吸变化，因此，根据多个IMF以及PPG信号的上包络线确定用户的呼吸频率信号，进而进行呼吸频率检测，可以得到较为准确的呼吸频率的检测结果。
在一些可能的实施方式中，该多个IMF与该PPG信号的上包络线的相关性用于确定该多个IMF中的至少一个目标IMF；该至少一个目标IMF用于重构形成呼吸频率信号；该呼吸频率信号的频谱图用于确定该用户的呼吸频率。
在一些可能的实施方式中，该检测模块包括：第一光检测器，包括：多个第一光检测单元形成的第一光检测阵列；在第一时段，该第一光检测阵列中的第一光检测区域用于采集该指纹光信号以获取该至少一帧第一指纹图像；在第二时段，该第一光检测阵列中的第二光检测区域用于采集该指纹光信号以获取该多帧第二指纹图像；其中，该第一光检测区域中第一光检测单元的数量大于该第二光检测区域中第一光检测单元的数量。
采用该申请实施例的技术方案，通过一个光检测器件，即第一光检测器即可实现指纹图像检测以及PPG信号检测两种功能，在提高用户体验的同时，进一步降低检测装置及其所在电子设备的整体成本。
在一些可能的实施方式中，该多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像的像素值之和或者平均值用于形成该PPG信号的一个信号值。
在一些可能的实施方式中，该第一光检测器还包括：运算单元，连接至该第一光检测阵列；该运算单元用于将该第二光检测区域中第一光检测单元检测的数据进行求和或求平均以形成多帧第二指纹图像中的每帧第二指纹图像；其中，该多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，该一个像素值用于形成PPG信号的一个信号值。
采用该实施方式，每帧第二指纹图像被处理为仅包括一个像素值，该处理后的每帧第二指纹图像用于传输至检测装置所在的电子设备的处理器中，可进一步处理形成PPG信号中的一个值。采用该实施方式，可以进一步提高第一光检测器与处理器之间的数据传输速度，便于进一步提高第二指纹图像的采样率。
在一些可能的实施方式中，该第一光检测器还包括：控制单元，连接至该第一光检测阵列；该控制单元用于配置该第二光检测区域中第一光检测单元同时开启，以采集该指纹光信号来获取该多帧第二指纹图像；其中，该多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，该一个像素值用于形成该PPG信号的一个信号值。
在一些可能的实施方式中，在该第一时段，该第一光检测区域用于以第一频率采集该指纹光信号，在该第二时段，该第二光检测区域用于以第二频率采集该指纹光信号，其中，该第一频率小于等于该第二频率。
在一些可能的实施方式中，该检测模块包括：第一光检测器，包括：多个第一光检测单元形成的第一光检测阵列；第二光检测器，包括：至少一个第二光检测单元形成的第二光检测阵列；在第一时段，该第一光检测阵列用于采集该指纹光信号以获取该至少一帧第一指纹图像；在第二时段，该第二光检测阵列用于采集该指纹光信号以获取该多帧第二指纹图像；其中，该第一光检测阵列中第一光检测单元的数量大于该第二光检测阵列中第二光检测单元的数量。
采用该申请实施例的技术方案，通过第一光检测器实现指纹图像检测功能，通过第二光检测器实现PPG信号检测，两个光检测器分别独立设置，便于分别对两个光检测器进行独立控制，且在出现故障时，便于分别进行维修。指纹图像检测和PPG信号检测功能相互独立，互不影响，在其中一个检测功能出现故障时，另一个检测功能仍能正常使用，从而进一步提高用户使用体验。
在一些可能的实施方式中，该多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，该一个像素值用于形成该PPG信号的一个信号值。
在该实施方式中，第二光检测器仅包括一个第二光检测单元，因此多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，该第二光检测器可以以较高的采样率采集指纹光信号以获取多帧第二指纹图像信号，且第二指纹图像的数据传输速度快。
在一些可能的实施方式中，在该第一时段，该第一光检测阵列用于以第一频率采集该指纹光信号，在该第二时段，该第二光检测阵列用于以第二频率采集该指纹光信号，其中，该第一频率小于等于该第二频率。
在一些可能的实施方式中，该第二时段大于第一预设阈值，且该第二频率大于第二预设阈值，以保证该PPG信号的信号质量。
在一些可能的实施方式中，该第一预设阈值为20秒，该第二预设阈值为100赫兹。
在一些可能的实施方式中，该检测模块还包括：第一光学组件，设置于该第一光检测器上方，包括滤光层和光路引导结构，该光路引导结构用于接收指纹光信号，并引导该指纹光信号至该第一光检测器。
在一些可能的实施方式中，该光路引导结构包括以下结构中的至少一个：准直层、光学透镜层、微透镜和至少一光阑层。
在一些可能的实施方式中，该检测模块连接至该电子设备的处理器，该处理器用于根据该至少一帧第一指纹图像信号进行该用户的指纹检测，并根据该多帧第二指纹图像获取PPG信号以进行该用户呼吸频率的检测。
在一些可能的实施方式中，该处理器用于：采用经验模态分解EMD算法对该PPG信号进行分解，得到多个本征模函数IMF；根据该多个IMF以及该PPG信号的上包络线获取该用户的呼吸频率信号，以进行该用户的呼吸频率的检测。
在一些可能的实施方式中，该处理器用于：根据该多个IMF与该PPG信号的上包络线的相关性确定该多个IMF中的至少一个目标IMF；对该至少一个目标IMF进行重构形成该呼吸频率信号；根据该呼吸频率信号的频谱图确定该用户的呼吸频率。
第二方面，提供一种生物特征信息的检测方法，应用于设置在电子设备的显示屏的下方的生物特征信息的检测装置，该检测方法包括：采集该显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像，该第一指纹图像的数据量大于该第二指纹图像的数据量；传输该至少一帧第一指纹图像和该多帧第二指纹图像至处理器，该至少一帧第一指纹图像信号用于进行该用户的指纹检测，该多帧第二指纹图像用于获取光电容积脉搏波描记PPG信号以进行该用户呼吸频率的检测。
在一些可能的实施方式中，该多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像用于形成该PPG信号的一个信号值，该PPG信号经过经验模态分解EMD后的多个本征模函数IMF以及该PPG信号的上包络线用于检测该用户的呼吸频率。
在一些可能的实施方式中，该多个IMF与该PPG信号的上包络线的相关性用于确定该多个IMF中的至少一个目标IMF；该至少一个目标IMF用于重构形成呼吸频率信号；该呼吸频率信号的频谱图用于确定该用户的呼吸频率。
在一些可能的实施方式中，该检测装置包括：第一光检测器，该第一光检测器包括：多个第一光检测单元形成的第一光检测阵列；该采集该显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像，包括：在第一时段，该第一光检测阵列中的第一光检测区域采集该指纹光信号以获取该至少一帧第一指纹图像；在第二时段，该第一光检测阵列中的第二光检测区域采集该指纹光信号以获取该多帧第二指纹图像；其中，该第一光检测区域中第一光检测单元的数量大于该第二光检测区域中第一光检测单元的数量。
在一些可能的实施方式中，该多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像的像素值之和或者平均值用于形成该PPG信号的一个信号值。
在一些可能的实施方式中，该第一光检测阵列中的第二光检测区域采集该指纹光信号以获取该多帧第二指纹图像，包括：将该第二光检测区域中第一光检测单元检测的数据进行求和或求平均，以形成该多帧第二指纹图像；其中，该多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，该一个像素值用于形成该PPG信号的一个信号值。
在一些可能的实施方式中，该第一光检测阵列中的第二光检测区域采集该指纹光信号以获取该多帧第二指纹图像，包括：配置该第二光检测区域中第一光检测单元同时开启，以采集该指纹光信号来获取该多帧第二指纹图像；其中，该多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，该一个像素值用于形成该PPG信号的一个信号值。
在一些可能的实施方式中，该第一光检测阵列中的第一光检测区域采集该指纹光信号以获取该至少一帧第一指纹图像，包括：该第一光检测区域以第一频率采集该指纹光信号以获取该至少一帧第一指纹图像；该第一光检测阵列中的第二光检测区域采集该指纹光信号以获取该多帧第二指纹图像，包括：该第二光检测区域用于以第二频率采集该指纹光信号以获取该多帧第二指纹图像，其中，该第一频率小于等于该第二频率。
在一些可能的实施方式中，该检测装置包括：第一光检测器和第二光检测器，该第一光检测器包括：多个第一光检测单元形成的第一光检测阵列，该第二光检测器包括：至少一个第二光检测单元形成的第二光检测阵列；该采集该显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像，包括：在第一时段，该第一光检测阵列采集该指纹光信号以获取该至少一帧第一指纹图像；在第二时段，该第二光检测阵列采集该指纹光信号以获取该多帧第二指纹图像；其中，该第一光检测阵列中第一光检测单元的数量大于该第二光检测阵列中第二光检测单元的数量。
在一些可能的实施方式中，该多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，该一个像素值用于形成该PPG信号的一个信号值。
在一些可能的实施方式中，该第一光检测阵列采集该指纹光信号以获取该至少一帧第一指纹图像，包括：该第一光检测阵列以第一频率采集该指纹光信号以获取该至少一帧第一指纹图像；该第二光检测阵列采集该指纹光信号以获取该多帧第二指纹图像，包括：该第二光检测阵列以第二频率采集该指纹光信号以获取该多帧第二指纹图像，其中，该第一频率小于等于该第二频率。
在一些可能的实施方式中，该第二时段大于第一预设阈值，且该第二频率大于第二预设阈值，以保证该PPG信号的信号质量。
在一些可能的实施方式中，该第一预设阈值为20秒，该第二预设阈值为100赫兹。
第三方面，提供一种电子设备，包括：显示屏，以及第一方面或第一方面中任一种实施方式中的生物特征信息的检测装置，其中，该检测装置设置于该显示屏的下方。
在一些可能的实施方式中，该电子设备还包括处理器，该处理器用于：控制该检测装置中的检测模块采集该显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像；根据该至少一帧第一指纹图像信号进行该用户的指纹检测；根据该多帧第二指纹图像获取PPG信号以进行该用户呼吸频率的检测。
在一些可能的实施方式中，该处理器用于：采用经验模态分解EMD算法对该PPG信号进行分解，得到多个本征模函数IMF；根据该多个IMF以及该PPG信号的上包络线获取该用户的呼吸频率信号，以进行该用户的呼吸频率的检测。
在一些可能的实施方式中，该处理器用于：根据该多个IMF与该PPG信号的上包络线的相关性确定该多个IMF中的至少一个目标IMF；对该至少一个目标IMF进行重构形成该呼吸频率信号；根据该呼吸频率信号的频谱图确定该用户的呼吸频率。
采用本申请实施例提供的电子设备，在实现多种生物特征信息的检测的基础上，能够降低电子设备的成本。
附图说明
图1为本申请中生物特征信息的检测系统适用的一种电子设备的结构框图。
图2为本申请实施例提供的生物特征信息的检测装置适用的一种电子设备的正面示意图。
图3为图2所示的电子设备沿A-A’的部分剖面结构示意图。
图4为本申请实施例提供的一种检测模块的结构示意图。
图5为本申请实施例提供的另一检测模块的结构示意图。
图6为本申请实施例提供的一种PPG信号的示意图。
图7为本申请实施例提供的生物特征信息的检测装置适用的另一电子设备的结构示意图。
图8为本申请实施例提供的一种生物特征信息的检测方法的示意性流程框图。
图9为图8中步骤S340的一种示意性流程框图。
图10至图15示本申请实施例提供的部分波形示意图。
图16为本申请实施例提供的另一种生物特征信息的检测方法的示意性流程框图。
图17为本申请实施例提供的另一种生物特征信息的检测方法的示意性流程框图。
图18为本申请实施例提供的另一种生物特征信息的检测方法的示意性流程框图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应理解，本文中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围。
还应理解，在本申请的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
还应理解，本说明书中描述的各种实施方式，既可以单独实施，也可以组合实施，本申请实施例对此并不限定。
除非另有说明，本申请实施例所使用的所有技术和科学术语与本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请的范围。本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项的任意的和所有的组合。
本申请可适用于一种生物特征信息的检测系统，包括但不限于呼吸频率检测系统。该生物特征信息的检测系统可以应用于各种类型的电子设备，该电子设备可以为移动终端，包括但不限于是手机、智能可穿戴设备、平板电脑、移动医疗设备等等。
图1示出了本申请中生物特征信息的检测系统适用的一种电子设备的结构框图。
如图1所示，电子设备10可以包括总线110、处理器120、存储器130、输入/输出接口140、显示器150、通信接口160和生物特征信息的检测系统170。
总线110可以包括实现电子设备10中各部件之间传输通信(例如，控制消息或数据)的电路。作为示例，该总线110可包括：串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)通信总线，其用于实现生物特征信息的检测系统170与处理器120之间的数据通信。或者该总线110还可以包括其它类型的通信总线，本申请实施例对此不做具体限定。
处理器120可以包括一种或者多种类型的数据处理器，用于执行数据处理。作为示例，该处理器120可为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)或者其它类型的处理器，本申请实施例对此不做具体限定。
存储器130可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器。其可以存储电子设备10中与其它功能部件有关的指令或数据。
输入/输出接口140可以用于接收从用户或外部设备输入的指令或数据，然后传输至电子设备10中的其他功能部件，或者可以将电子设备10中的其他功能部件产生的指令或数据输出给用户或外部设备。
显示器150可以包括例如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示器或者是其它类型的显示器。显示器150可以为用户显示各种类型的内容，例如文本、图像、视频、图标等等。进一步地，显示器150可以包括触摸屏，用户可以通过触摸屏输入相关的指令信息。
通信接口160可以用于实现电子设备10与外部设备，例如网络服务器或者其它电子设备之间的通信。作为示例，通信接口160可以通过无线或有线通信连接到通信网络，与外部设备进行通信。其中，无线通信包括但不限于是蜂窝通信或者是短距离通信。有线通信包括但不限于是通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)、高清多媒体接口(HighDefinition Multimedia Interface，HDMI)、推荐标准232(RS-232)或者其它通信方式中的至少一种。
生物特征信息的检测系统170用于实现检测用户的生物特征信息，该生物特征信息包括但不限于是：用户的指纹、心率、呼吸频率、血氧饱和度、血压等参数信息，其可以通过测试经过用户手指后的光信号，并从中获取指纹图像、脉搏波等生物特征信号，换言之，本申请实施例中的生物特征信息检测系统170可以用于检测用户的生物特征信号，基于对生物特征信号的计算分析，得到一种或者多种用户的生物特征信息。
在一些实施例中，电子设备10可以省略以上部件中的至少一个部件，或者可以进一步包括其他部件，此处不再详细赘述。
具体地，本申请实施例涉及一种生物特征信息的检测装置，其可以应用于图1中的生物特征信息检测系统170，并设置于图1中的电子设备10中。并且更为具体地，本申请实施例涉及的生物特征信息的检测装置可设置于显示屏下方，而不占用电子设备的表面空间，有利于实现电子设备的全面屏设计且提升电子设备的整体美观度。
作为示例，图2和图3示出了本申请实施例的生物特征信息的检测装置200可以适用的电子设备10的示意图，其中图3为电子设备10的正面示意图，图3为图1所示的电子设备10沿A-A’的部分剖面结构示意图。
如图3所示，在本申请实施例中，检测装置200用于设置于上述显示屏170下方，该生物特征信息的检测装置200包括：
检测模块210，用于接收显示屏170的光信号111经过显示屏170上方的用户的手指180反射或散射后的指纹光信号112以获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像，该第一指纹图像的数据量大于该第二指纹图像的数据量，其中，至少一帧第一指纹图像信号用于进行用户的指纹检测和/或指纹识别，多帧第二指纹图像用于获取脉搏波信号以进行用户呼吸频率的检测。
如图2和图3所示，用户手指180可按压于显示屏170中的显示区域。作为一种可选的实施例，显示屏170可以采用具有自发光显示单元的显示屏，比如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。以采用OLED显示屏为例，检测模块210可以利用OLED显示屏170中位于手指180按压区域的显示单元(即OLED光源)来作为光学指纹检测的激励光源。当手指180按压在显示屏170中的显示区域时，显示屏170向手指180发出光束111，该光111在手指180的表面发生反射形成反射光或者经过手指180内部散射而形成散射光，在相关专利申请中，为便于描述，上述反射光和散射光统称为反射光。由于指纹的脊(ridge)与谷(valley)对于光的反射能力不同，因此，来自指纹脊的反射光和来自指纹谷的反射光具有不同的光强，该反射光即为指纹光信号112，其中包括了指纹脊和指纹谷的指纹信息，该指纹光信号112穿过显示屏170后，被位于显示屏170下方的检测模块210接收，可以进一步形成指纹图像信号。
此外，当用户手指180按压于显示屏170中的显示区域时，检测模块210还可以利用OLED显示屏170中位于手指180按压区域的显示单元(即OLED光源)来作为脉搏波检测的激励光源。当激励光源发射光束111照射到手指180的表面，每次心跳时，血管的收缩和扩张都会影响光的透射、反射或者散射。当光线透过皮肤组织然后再反射后，光信号会有一定的衰减。像肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织对光的吸收是基本不变的(若测量部位没有大幅度的运动)，但是动脉会不同，由于动脉里有血液的脉动，那么对光的吸收自然也会有所变化。因此，经过手指反射、透射或者散射后的指纹光信号112的光强会随时间变化而变化，该指纹光信号112穿过显示屏170后，被位于显示屏170下方的检测模块210接收，还可以进一步形成脉搏波信号，或者，下文中，该脉搏波信号也可称为光电容积脉搏波描记(PhotoPlethysmography，PPG)信号。
进一步地，上述PPG信号可以用于用户的多种生物特征信息的检测，该生物特征信息包括但不限于是用户的呼吸频率、心率、血压、血氧等，本申请实施例对此不做具体限定。通过分析研究PPG信号中的特征，提取其中包含的生物特征信息，可便于用户随时了解其自身的身体状态，为心血管系统相关疾病的早期诊断和预防提供帮助。
通过本申请实施例的技术方案，将检测模块设置于显示屏下方，且利用显示屏的显示单元作为激励光源，从而获得经过显示屏上方手指反射或散射后的指纹光信号，并基于该指纹光信号获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像，进而基于至少一帧第一指纹图像信号进行用户的指纹检测，基于多帧第二指纹图像获取PPG信号以进行用户呼吸频率的检测。因此，相比于单独设置包括第一激励光源和第一光检测装置的脉搏波检测模块，以及单独设置第二激励光源和第二光检测装置的指纹检测模块的技术方案，本申请实施例的技术方案中，复用显示屏的显示单元作为指纹检测以及脉搏波检测的激励光源，能够降低生物特征信息的检测装置的成本。进一步地，实现指纹检测以及PPG检测的检测模块设置于显示屏下方，而非电子设备的表面或者其它区域，有利于提升电子设备的整体美观度。
此外，本申请实施例中，用于指纹检测的第一指纹图像的数据量大于用于呼吸频率检测的第二指纹图像的数据量，第一指纹图像的数据量大，有利于提高指纹检测的准确度，而第二指纹图像的数据量少，有利于提高第二指纹图像的传输速度以及第二指纹图像的采样率，进而提高PPG信号的质量，有利于提升呼吸频率检测的准确度。
为了实现第一指纹图像的数据量大于第二指纹图像的数据量，可以采用如下多种实施方式中的任意一种实施方式。
可选地，作为实施方式1：
图4示出了一种检测模块210的结构示意图。
如图4所示，检测模块210包括第一光检测器211，该第一光检测器211包括：多个第一光检测单元2111形成的第一光检测阵列，该第一光检测单元2111具体可包括光电二极管(Photodiode，PD)或者其它类型的光检测器件，用于对应接收上述指纹光信号112，并通过光电转换效应将该指纹光信号转换为对应的指纹图像信号。可以理解的是，在本申请实施例中，该第一光检测器211还可以包括用于与第一光检测阵列电连接的其它辅助电路，用于控制该第一光检测阵列的工作以及读取并传输第一光检测阵列产生的指纹图像信号，该第一光检测阵列以及其辅助电路可以在通过半导体工艺制作在一个芯片(Die)，比如光学成像芯片或者光学成像传感器。
在第一时段，上述第一光检测器211中，第一光检测阵列中的第一光检测区域用于采集指纹光信号112以获取至少一帧第一指纹图像。在第二时段，第一光检测阵列中的第二光检测区域用于采集指纹光信号112后以获取多帧第二指纹图像。
具体地，上述第一光检测区域的面积大于上述第二光检测区域的面积，或者说，第一光检测区域中第一光检测单元2111的数量大于第二光检测区域中第一光检测单元2111的数量。可选地，上述第一光检测区域包括第一光检测阵列中的全部第一光检测单元2111，而上述第二光检测区域仅包括第一光检测阵列中的部分第一光检测单元2111。
在本申请实施例中，可通过第一光检测区域和第二光检测区域直接检测得到第一指纹图像和第二指纹图像，第一光检测区域中第一光检测单元2111的数量大于第二光检测区域中第一光检测单元2111的数量，即第一指纹图像中的像素数量大于第二指纹图像中的像素数量，以实现第一指纹图像的数据量大于第二指纹图像的数据量。
可选地，作为一种可选的实施方式，上述多帧第二指纹图像可传输至检测装置200所在的电子设备的处理器，或者传输至检测装置200中的处理器，该处理器用于对该多帧第二指纹图像中的每帧第二指纹图像进行求和或者求平均运算，以形成PPG信号中的一个值。
可选地，作为另一种可选的实施方式，如图4所示，本申请实施例中，第一光检测器211中可包括运算单元2112，该运算单元2112连接至上述第一光检测阵列，在每帧第二指纹图像的采集过程中，该运算单元2112用于将上述第一光检测阵列的第二光检测区域中全部第一光检测单元检测得到的数据进行求和或求平均，每帧第二指纹图像被处理为仅包括一个像素值，该处理后的每帧第二指纹图像用于传输至检测装置200所在的电子设备的处理器，或者检测装置200中的处理器，可进一步处理形成PPG信号中的一个值。采用该实施方式，可以进一步提高第一光检测器2111与处理器之间的数据传输速度，便于进一步提高第二指纹图像的采样率。
可选地，作为第三种可选的实施方式，如图4所示，本申请实施例中，第一光检测器211中可包括控制单元2113，该控制单元2113连接至上述第一光检测阵列，该控制单元2113用于配置上述第一光检测阵列中第二光检测区域中的全部第一光检测单元同时开启，以采集指纹光信号112并获取多帧第二指纹图像。此时，第二光检测区域中全部的第一光检测单元可等同于一个大的光检测单元，第二光检测区域检测得到多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像仅包括一个像素值，该一个像素值用于形成PPG信号的一个信号值。
在本申请实施例中，第二检测区域采集获取的每帧第二指纹图像均只包括一个像素值，该每帧第二指纹图像用于传输至检测装置200所在的电子设备的处理器，或者检测装置200中的处理器，可进一步处理形成PPG信号中的一个值。采用该实施方式，可以进一步提高第一光检测器2111与处理器之间的数据传输速度，便于进一步提高第二指纹图像的采样率。
可选地，在上述第一时段，第一光检测区域的工作频率为第一频率，即第一光检测区域以第一频率f1采集指纹光信号112，在第一时段t1内，形成t1/f1帧第一指纹图像信号，该t1/f1帧第一指纹图像信号中的一帧或者多帧第一指纹图像信号用于进行指纹检测和/或指纹识别。在第二时段，第二光检测区域的工作频率为第二频率，即第二光检测区域以第二频率f2采集指纹光信号112，在第二时段t2内，形成t2/f2帧第二指纹图像信号，该t2/f2帧第二指纹图像信号用于形成PPG信号。其中，第一频率f1小于等于第二频率f2，且第一时段t1小于第二时段t2。
作为示例，本申请实施方式中，上述第二频率f2大于等于100Hz，上述第二时段t2大于等于20s。
具体地，保证第二频率f2大于一定的预设阈值，例如第二频率f2大于等于100Hz，可以保证采集的第二指纹图像信号的准确性，且保证第二时段t2大于一定的预设阈值，第二时段t2大于等于20s，可以保证采集到足够帧数的第二指纹图像信号以形成第二时段t2内的PPG信号，能够提高基于该PPG信号检测的生物特征信息的准确度。
另外，在本申请实施例中，第一光检测区域的面积大于上述第二光检测区域的面积，可以使得大面积的第一光检测区域用于检测大面积的指纹图像，从而提高指纹检测的准确性，小面积的第二光检测区域用于检测PPG信号，在保证PPG信号准确性的基础上，降低第二光检测区域的曝光时间，且减少数据传输时间，在兼顾第一光检测器的检测性能的基础上，降低其功耗并提高其检测效率。
在上文申请实施例中，在不同时段，第一光检测器211中的不同光检测区域用于检测指纹光信号，以形成指纹图像信号和PPG信号。采用该申请实施例的技术方案，通过第一光检测器211即可实现指纹图像检测以及PPG信号检测两种功能，从而使得本申请实施例中的生物特征信息的检测装置200能够实现指纹检测以及呼吸频率检测等多种生物特征信息的检测，向用户提供多种生物特征信息，在提高用户体验的同时，降低了检测装置200及其所在电子设备的整体成本。
可选地，在本申请实施例中，如图4所示，该检测模块210还包括第一光学组件212，该第一光学组件212可以设置在第一光检测器211的第一光检测阵列的上方，其可以具体包括滤光层(Filter)、导光层或光路引导结构以及其他光学元件，该滤光层可以用于滤除穿透手指的环境光，例如，该滤光层可为红外滤光层，用于滤除红外波段的环境光信号。而该导光层或光路引导结构主要用于从手指表面反射回来的反射光导引至该第一光检测阵列进行光学检测。
在具体实现上，第一光学组件212可以与第一光检测器211封装于同一个部件。例如，第一光学组件212可以与第一光检测器211封装在同一个光学成像芯片中，也可以将第一光学组件212设置在第一光检测器211所在的芯片外部，例如将第一光学组件212贴合在芯片上方，或者将第一光学组件212的部分元件集成在上述芯片之中。
其中，该第一光学组件212的导光层或者光路引导结构有多种实现方案，比如，该导光层可以具体为在半导体硅片制作而成的准直器(Collimator)层，其具有多个准直单元或者微孔阵列，该准直单元可以具体为小孔，从手指反射回来的指纹光信号112中，垂直入射到准直单元的光线可以穿过并被其下方的第一光检测单元2111接收，而入射角度过大的光线在准直单元内部经过多次反射被衰减掉，因此每一个第一光检测单元2111基本只能接收到其正上方的指纹纹路反射回来的反射光，从而第一光检测器211便可以检测出手指的指纹图像信号。
在另一种实施例中，导光层或者光路引导结构也可以为光学透镜(Lens)层，其具有一个或多个透镜单元，比如一个或多个非球面透镜组成的透镜组，其用于将从手指反射回来的反射光汇聚到其下方的第一光检测器211的由第一光检测单元2111形成的第一光检测阵列，以使得该第一光检测阵列可以基于该反射光进行成像，从而得到手指的指纹图像。可选地，该光学透镜层在透镜单元的光路中还可以形成有针孔，该针孔可以配合光学透镜层扩大光学指纹装置的视场，以提高光学指纹装置130的指纹成像效果。
在其他实施例中，导光层或者光路引导结构也可以具体采用微透镜(Micro-Lens)层，该微透镜层具有由多个微透镜形成的微透镜阵列，其可以通过半导体生长工艺或者其他工艺形成在第一光检测器211的第一光检测阵列上方，并且每一个微透镜可以分别对应于该第一光检测阵列的其中一个或多个第一光检测单元2111。并且，该微透镜层和该第一光检测阵列之间还可以形成其他光学膜层，比如介质层或者钝化层，更具体地，该微透镜层和该第一光检测阵列之间还可以包括具有至少一层光阑层，该至少一层光阑层的每层光阑层中形成有与微透镜和第一光检测单元2111对应的小孔，该至少一层光阑层可以阻挡相邻微透镜和第一光检测单元2111之间的光学干扰，且至少一层光阑层中的小孔可形成特定方向的导光通道，用于将经微透镜会聚后的特定方向的光信号传输引导至与该微透镜对应的第一光检测单元2111中。可以理解的是，若微透镜对应于一个第一光检测单元2111，则该微透镜与该第一光检测单元2111之间至少一层光阑层中形成一个方向的导光通道；而若微透镜对应于多个第一光检测单元2111，则该微透镜与该第一光检测单元2111之间至少一层光阑层中形成多个方向的导光通道。
应当理解，上述光路引导结构的几种实现方案可以单独使用也可以结合使用，比如，可以在准直器层或者光学透镜层下方进一步设置微透镜层。当然，在准直器层或者光学透镜层与微透镜层结合使用时，其具体叠层结构或者光路可能需要按照实际需要进行调整。
可选地，如图4所示，该检测模块210还包括第一电路板213，该第一电路板213设置在第一光检测器211的下方。第一光检测器211可以通过胶层粘接在第一电路板213上，并通过电连接装置与第一电路板213实现电连接。该第一电路板213包括但不限于是印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)、柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)、软硬结合板或者是其它类型的电路板，该电连接装置包括但不限于金属线、电连接器、或者是其它类型的电连接装置，本申请实施例对此不做具体限定。
第一光检测器211可以通过第一电路板213实现与其他外围电路或者其他电学元件的电性互连和信号传输。比如，第一光检测器211可以通过第一电路板213接收其所在电子设备的处理器的控制信号，并且还可以通过第一电路板213将指纹图像信号输出给其所在电子设备的处理器。
可选地，作为实施例2：
图5示出了另一种检测模块210的结构示意图。
如图5所示，检测模块210可包括上述第一光检测器211以及第二光检测器214，该第二光检测器214与上述第一光检测器211一起设置于显示屏170下方。上述第一光检测器211用于采集指纹光信号112以获取至少一帧第一指纹图像；而第二光检测器214用于采集指纹光信号112以获取多帧第二指纹图像。
可选地，该第二光检测器214的结构可与上述第一光检测器211的结构类似，具体地，该第二光检测器214可包括：至少一个第二光检测单元2141形成的第二光检测阵列，例如，第二光检测器214可仅包括一个第二光检测单元2141。此外，可选地，如图5所示，该第二光检测器214可设置于上述第一电路板215上，或者其下方也可单独设置第二电路板。在本申请实施例中，第二光检测单元2141和第二光检测器214的相关技术方案可参见上文第一光检测单元2111和第一光检测器211的相关描述，此处不再赘述。
具体地，第一光检测器211中的第一光检测单元2111的数量大于第二光检测器214中的第二光检测单元2141的数量，可以使得第一指纹图像中的像素值的数量大于第二指纹图像中的像素值的数量，从而使得第一指纹图像的数据量大于第二指纹图像的数据量。
可选地，作为一种可选的实施方式，第二光检测器214仅包括一个第二光检测单元2141，此时，该第二光检测器214可以以较高的采样率采集指纹光信号112以获取多帧第二指纹图像信号，其中，每帧第二指纹图像信号仅包括一个像素值，因而第二指纹图像的数据传输速度快。
可选地，作为另一种可选的实施方式，第二光检测器214也可包括多个第二光检测单元2141，多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括多个像素值，该多帧第二指纹图像可传输至检测装置200所在的电子设备的处理器，或者检测装置200中的处理器，该处理器用于对该多帧第二指纹图像中的每帧第二指纹图像进行求和或者求平均运算，以形成PPG信号中的一个值。
可选地，在第三种实施方式，若第二光检测器214包括多个第二光检测单元2141，第二光检测器214还可包括运算单元，该运算单元连接至上述第二光检测阵列，在每帧第二指纹图像采集过程中，该运算单元用于将上述第二光检测阵列中全部第二光单检测单元检测得到的数据进行求和或求平均得到每帧第二指纹图像，因此，每帧第二指纹图像被处理为仅包括一个像素值，该处理后的每帧第二指纹图像用于传输至检测装置200所在的电子设备的处理器，或者检测装置200中的处理器中，可进一步处理形成PPG信号中的一个值。
或者，在第四种实施方式中，若第二光检测器214包括多个第二光检测单元2141，该第二光检测器214还可包括控制单元，该控制单元连接至上述第二光检测阵列，该控制用于配置第二光检测阵列中的全部第二光检测单元同时开启，以采集指纹光信号112并获取多帧第二指纹图像。此时，第二光检测阵列中全部的第二光检测单元可等同于一个大的光检测单元，类似于上文第二光检测阵列仅包括一个第二光检测单元的情况，第二光检测阵列检测得到多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像仅包括一个像素值，该一个像素值用于形成PPG信号的一个信号值。
可选地，第一光检测器211的工作频率为第一频率，即第一光检测器211中的第一光检测阵列以第一频率f1采集指纹光信号112，在第一时段t1内，形成t1/f1帧第一指纹图像信号，该t1/f1帧第一指纹图像信号中的一帧或者多帧第一指纹图像信号用于进行指纹检测和/或指纹识别。第二光检测器214的工作频率为第二频率，即第二光检测器214中的第二光检测阵列以第二频率f2采集指纹光信号112，在第二时段t2内，形成t2/f2帧第二指纹图像信号，该t2/f2帧第二指纹图像信号用于形成PPG信号。其中，第一频率f1小于等于第二频率f2，且第一时段t1小于第二时段t2。
作为示例，本申请实施方式中，上述第二频率f2大于等于100Hz，上述第二时段t2大于等于20s。
在上文申请实施例中，检测模块210包括第一光检测器211和第二光检测器214，其中，第一光检测器211用于获取至少一帧第一指纹图像信号，而第二光检测器214用于获取多帧第二指纹图像信号，以形成PPG信号。采用该申请实施例的技术方案，通过第一光检测器211实现指纹图像检测功能，通过第二光检测器实现PPG信号检测，两个光检测器分别独立设置，便于分别对两个光检测器进行独立控制，且在出现故障时，便于分别进行维修。指纹图像检测和PPG信号检测功能相互独立，互不影响，在其中一个检测功能出现故障时，另一个检测功能仍能正常使用，从而进一步提高用户使用体验。
可以理解的是，在上述图4和图5所示的实施方式中，第一时段和第二时段为不同时段，在第一时段，用户手指180按压于显示屏170上时，检测装置200和显示屏170所在的电子设备执行指纹检测功能，检测模块210用于采集指纹光信号112以获取至少一帧第一指纹图像。在第二时段，用户手指180按压于显示屏170上时，电子设备执行呼吸频率检测功能，检测模块210用于采集指纹光信号112以获取多帧第二指纹图像。
可选地，在第二时段之前，检测装置200所在的电子设备可接收用户输入的指示信息，该指示信息用于指示开始执行呼吸频率检测功能。进一步地，显示屏170中的局部区域发光，以在显示屏170中显示光斑，用户手指180按压于该光斑上。更进一步地，在第二时段内，检测模块210以获取多帧第二指纹图像。可选地，电子设备可通过判断获取的第二指纹图像的帧数来判断是否提示用户继续按压，以使得多帧第二指纹图像用于形成满足一定要求的PPG信号。
可选地，在第一时段显示屏170向用户手指180发射的光信号可与在第二时段显示屏170向用户手指180发射的光信号不同。作为示例，在第一时段，显示屏170用于向用户手指发射白光信号，在第二时段，显示屏170用于向用户手指发射绿光信号。采用该实施方式，可以使得强度较大的白光信号用于形成质量较佳的第一指纹图像，以提高指纹检测的准确度，另外，血液对绿光信号的吸收程度最高，因此，绿光信号形成的第二指纹图像可以得到质量较佳的PPG信号，以提高呼吸频率检测的准确度。当然，第一时段和第二时段内，显示屏170也可以向用户手指180发射其它不同类型的光信号或者也可向用户手指180发射相同的光信号，本申请实施例对此不做具体限定。
还可以理解的是，在上述图4和图5所示的实施方式中，t2/f2帧第二指纹图像信号中，每帧第二指纹图像信号的全部像素值用于处理形成PPG信号中的一个信号值，t2/f2帧第二指纹图像信号用于形成t2/f2个信号值，以形成PPG信号。作为示例，每帧第二指纹图像信号的全部像素值之和，或者全部像素值的平均值，又或者是全部像素值的最大值用于处理形成PPG信号中的一个信号值。
或者，在其它情况下，上述图4所示的实施方式中，第一光检测器211的第一光检测阵列中第一光检测区域和第二光检测区域在同一时段采集指纹光信号112以获取至少一帧第一指纹图像以及多帧第二指纹图像。可以理解的是，若第二光检测区域为第一光检测区域中的局部区域，则第二指纹图像为第一指纹图像中的局部区域图像。
上述图5所示的实施方式中，第一光检测器211中的第一光检测阵列和第二光检测器214中的第二光检测阵列在同一时段采集指纹光信号112以获取至少一帧第一指纹图像以及多帧第二指纹图像。此时，检测装置200能在同一时段获取第一指纹图像以及第二指纹图像，并在同一时段完成指纹检测和呼吸频率检测的功能。
示意性的，图6示出了一种PPG信号的示意图。
如图6所示，由于人体中血液流动的影响，PPG信号的幅值随时间呈现高低起伏变化。需要说明的是，图6中的PPG信号为上述t2/f2个信号值经过滤波、去噪等信号处理后形成的PPG信号，该PPG信号可以为上述t2/f2个信号值形成的信号中的交流(AlternatingCurrent，AC)分量。
上文中，生物特征信息的检测装置200中包括的检测模块210用于检测指纹光信号，具体地，检测模块210中包括第一光检测器211，或者，检测模块210中包括第一光检测器211以及第二光检测器214，该光检测器用于接收指纹光信号并进行光电转换以获取第一指纹图像信号和第二指纹图像信号。
图7示出了本申请中检测装置200所在电子设备10的另一种的结构示意图。
如图7所示，在本申请实施例中，电子设备10除了包括检测装置200以外，还包括处理器120，该处理器120电连接至上述检测装置200中的检测模块210，具体地，可电连接至检测模块210中的第一光检测器211，或者，也可电连接至检测模块210中的第一光检测器211和第二光检测器214，该处理器120被配置为接收上述检测模块210检测的指纹图像信号，并根据该指纹图像信号进行多种生物特征信息的检测。
可以理解的是，除了上述电子设备10中的处理器120被配置为接收检测模块210检测的指纹图像信号，并根据该指纹图像信号进行多种生物特征信息的检测之外，在另一些实施方式中，检测装置200还包括微处理器，该微处理器电连接至检测模块210，该微处理器被配置为接收上述检测模块210检测的指纹图像信号，并根据该指纹图像信号进行多种生物特征信息的检测。
图8示出了一种检测装置200所在电子设备的处理器120或者检测装置200中的微处理器作为执行主体，被配置执行的一种生物特征信息的检测方法300的示意性流程框图。
如图8所示，该检测方法300包括：
S310：控制检测模块采集指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像信号；
S320：接收至少一帧第一指纹图像，并根据该至少一帧第一指纹图像进行指纹检测和/或指纹识别；
S330：接收多帧第二指纹图像信号，并基于该多帧第二指纹图像信号处理得到PPG信号；
S340：根据该PPG信号进行用户的呼吸频率的检测。
作为示例，在步骤S310中，在第一时段，控制检测模块采集指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像，在第二时段，控制检测模块采集指纹光信号以获取多帧第二指纹图像信号。
具体地，控制检测模块采集指纹光信号获取第一指纹图像和第二指纹图像的过程，可以参见上文中第一光检测器和第二光检测器的执行的相关过程，可以理解的是，上文中第一光检测器和第二光检测器的图像采集功能可由处理器控制执行。
作为示例，在步骤S320中，处理器接收由检测模块210发送的至少一帧第一指纹图像信号，可选地，处理器可直接对该至少一帧第一指纹图像信号中的一帧或者多帧第一指纹图像信号进行指纹检测和/或指纹识别，或者，处理器也可对该至少一帧第一指纹图像信号进行数字图像处理后，再进行指纹检测和/或指纹识别。可选地，该数字图像处理过程包括但不限于括：合并(binning)，滤波(filtering)等数字图像处理过程，本申请实施例对此不做具体限定。
进一步地，可基于至少一帧第一指纹图像信号进行指纹检测和/或指纹识别，具体地，根据指纹图像进行指纹检测和/或指纹识别的具体算法可采用相关技术中的任意算法实现，本申请实施例对此也不做具体论述。
对于步骤S330，在本申请实施例中，在预设时段内，例如上文中的第二时段t2内，接收多帧第二指纹图像信号，该多帧第二指纹图像信号中的每帧第二指纹图像信号用于形成PPG信号中的一个信号值。具体地，多帧第二指纹图像信号形成第二时段t2内随时间变化的多个信号值，以形成第二时段t2内的PPG信号。
对于步骤S340，可以理解的是，除了根据该PPG信号进行用户的呼吸频率的检测以外，还可以根据该PPG进行用户的血压、血氧、心率等其它生物特征信息。
可选地，在一些实施方式中，可采用经验模态分解(Empirical ModeDecomposition，EMD)算法对PPG信号进行分解，得到多个本征模函数(Intrinsic ModeFunction，IMF)，并根据该多个IMF以及PPG信号的上包络线获取用户的呼吸频率信号，以进行用户的呼吸频率的检测。
具体地，采用本申请实施例的技术方案，PPG信号的上包络线的起伏程度可以反映用户的呼吸变化，因此，根据多个IMF以及PPG信号的上包络线确定用户的呼吸频率信号，进而进行呼吸频率检测，可以得到较为准确的呼吸频率的检测结果。
或者，在其它实施方式中，也可采用其他算法对PPG信号进行处理得到用户的呼吸频率信号，或者采用EMD算法确定得到多个IMF后，直接基于多个IMF处理得到用户的呼吸频率信号，本申请实施例对根据PPG信号检测用户的呼吸频率的具体算法不做限定。
图9示出了上述步骤S340的一种示意性流程框图。
如图9所示，上述步骤S340可包括：
S341：采用经验模态分解EMD算法对PPG信号进行分解，得到该PPG信号的多个本征模函数IMF；
S342：根据多个IMF与PPG信号的上包络线的相关性，确定多个IMF中的至少一个目标IMF；
S343：根据该至少一个目标IMF，重构得到呼吸频率信号；
S344：对该呼吸频率信号进行傅里叶变换，得到呼吸频率信号的频谱图；
S345：根据该频谱图确定用户的呼吸频率。
具体地，在上述步骤S341中，PPG信号表示为s(t)，采用EMD算法对PPG信号进行分解，得到多个IMF的过程包括：
(1)令x(t)＝s(t)；
(2)找出信号x(t)所有的极大值和极小值；
(3)利用插值法对所有的极大值处理，拟合形成x(t)的上包络线emax(t)，利用插值法对所有的极小值处理，拟合形成x(t)的下包络线emin(t)；
(4)计算上下包络线的均值m(t)＝(emax(t)-emin(t))/2，并计算s(t)与m(t)的差值d(t)＝s(t)-m(t)＝x(t)-m(t)；
(5)判断d(t)是否为IMF；
(6)若不是，令x(t)＝d(t)，重复执行上述步骤(2)至步骤(5)，直至确定di(t)为第一个IMF；
(7)计算s(t)与di(t)的余量ri(t)＝s(t)-di(t)，令x(t)＝ri(t)，重复执行上述步骤(2)至步骤(6)，确定第二个IMF。依次类推，可确定PPG信号的多个IMF。
具体地，上述步骤(5)中，判断d(t)是否为IMF，需要判断d(t)是否满足IMF信号的两个条件：(1)在整个数据段内，极值点的个数和过零点的个数必须相等或相差最多不能超过一个。(2)在任意时刻，由局部极大值点形成的上包络线和由局部极小值点形成的下包络线的平均值为零，即上、下包络线相对于时间轴局部对称。若d(t)同时满足上述两个条件，则认为d(t)是IMF，否则，d(t)不是IMF。
此外，采用EMD算法对某信号进行分解，得到多个IMF的过程还可以参见相关技术中的相关方案，此处不再具体赘述。
具体地，在上述步骤S342中，确定多个IMF中每个IMF与PPG信号的上包络线的相关性，该相关性用于衡量每个IMF与上包络线“像不像”。可选地，可通过确定IMF与上包络线的协方差或者说相关系数，确定IMF与上包络线的相关性。
对于信号X和Y，其协方差定义为：Cov(X，Y)＝E[(X–E(X))(Y–E(Y))]，该公式可以描述为：(信号X减X期望)乘以(信号Y减Y期望)的期望。
对于信号X和Y，其相关系数定义为：Corr(X，Y)＝Cov(X，Y)/σXσY；也就是说用X、Y的协方差除以X和Y的标准差，即可得到信号X和Y的相关系数。
可选地，在本申请实施例中，多个IMF中，若某一IMF与上包络线的协方差或者相关系数大于等于预设阈值，则可确定该IMF与上包络线相似性较大，该IMF为目标IMF；反之，若某一IMF与上包络线的协方差或者相关系数小于预设阈值，则可确定该IMF与上包络线相似性较小，该IMF不为目标IMF。
可以理解的是，除了上文中利用信号的协方差或者相关系数确定IMF与上包络线之间的相关性以外，还可以采用相关技术中其它用于确定信号之间相关性或者相似性的参数确定IMF与上包络线之间的相关性，本申请实施例对此不做具体限定。
对于上述步骤S343，将上述步骤S342中判断得到的至少一个目标IMF中，其中的至少部分目标IMF进行重构，得到呼吸频率信号。优选地，将上述步骤S342中判断得到的全部目标IMF进行重构，得到呼吸频率信号。具体地，全部目标IMF中，第i个目标IMF可表示为imfi，呼吸频率信号f(t)可表示为f(t)＝∑imfi。
对于上述步骤S344和步骤S345，对上述呼吸频率信号f(t)进行傅里叶变换，得到呼吸频率信号f(t)的频谱图，根据频谱图中幅值最大值，确定该幅值最大值对应的频率点为用户每秒的呼吸频率(呼吸次数)，进而确定用户每分钟的呼吸频率(呼吸次数)。
作为示例，图10至图15示出了上述步骤S340中部分波形示意图。
图10中示出了PPG信号的上包络线；
图11至图13示出了PPG信号的第一IMF、第二IMF以及第三IMF，其中，第二IMF和第三IMF通过相关性计算后，确定为上述目标IMF。
图14示出了上述第二IMF与第三IMF重构后的呼吸频率信号。
图15示出了图14经过傅里叶变化后得到的频谱图。
由图15可以看出，在该频谱图中，幅值最大值对应的频率点约为0.3Hz左右，即用户每秒的呼吸频率(呼吸次数)约在0.3次左右，则用户每分钟的呼吸频率(呼吸次数)约在18次左右。
除了上述申请实施例提供的一种以处理器作为执行主体的生物特征信息的检测方法300外，本申请实施例还提供一种以上述检测装置200作为执行主体的生物特征信息的检测方法400。应理解，下文中检测方法400的实施例与上述检测装置200的实施例相互对应，类似的描述可以参照上文装置实施例。
图16示出了本申请实施例提供的一种检测方法400的示意性流程框图。
如图16所示，该生物特征信息的检测方法400应用于设置在电子设备的显示屏的下方的生物特征信息的检测装置，该检测方法400包括：
S410：采集显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像，第一指纹图像的数据量大于第二指纹图像的数据量；
S420：传输至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像至处理器，至少一帧第一指纹图像信号用于进行用户的指纹检测，多帧第二指纹图像用于获取光电容积脉搏波描记PPG信号以进行用户呼吸频率的检测。
可选地，本申请实施例中的处理器可以为上文中的电子设备中的处理器120或者检测装置200中的微处理器，用于在执行上述检测方法300。
在一些可能的实施方式中，多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像用于形成PPG信号的一个信号值，PPG信号经过经验模态分解EMD后的多个本征模函数IMF以及PPG信号的上包络线用于检测用户的呼吸频率。
在一些可能的实施方式中，多个IMF与PPG信号的上包络线的相关性用于确定多个IMF中的至少一个目标IMF；至少一个目标IMF用于重构形成呼吸频率信号；呼吸频率信号的频谱图用于确定用户的呼吸频率。
在一些可能的实施方式中，检测装置包括：第一光检测器，第一光检测器包括：多个第一光检测单元形成的第一光检测阵列；
图17示出了本申请实施例提供的另一种检测方法400的示意性流程框图。
如图17所示，上述步骤S410可包括：
S411：在第一时段，第一光检测阵列中的第一光检测区域采集指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像；
S412：在第二时段，第一光检测阵列中的第二光检测区域采集指纹光信号以获取多帧第二指纹图像。
在本申请实施例中，第一光检测区域中第一光检测单元的数量大于第二光检测区域中第一光检测单元的数量。
在一些可能的实施方式中，多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像的像素值之和或者平均值用于形成PPG信号的一个信号值。
在一些可能的实施方式中，第一光检测器还包括：运算单元，在上述步骤S412中，还可以包括：运算单元将第二光检测区域中第一光检测单元检测的数据进行求和或求平均，以形成多帧第二指纹图像，其中，多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，一个像素值用于形成PPG信号的一个信号值。
在一些可能的实施方式中，第一光检测器还包括：控制单元，在上述步骤S412中，还可以包括：控制单元配置第二光检测区域中第一光检测单元同时开启，以采集指纹光信号来获取多帧第二指纹图像；其中，多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，一个像素值用于形成PPG信号的一个信号值。
在一些可能的实施方式中，在上述步骤S411中，第一光检测区域以第一频率采集指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像；在上述步骤S412中，第二光检测区域用于以第二频率采集指纹光信号以获取多帧第二指纹图像，其中，第一频率小于等于第二频率。
在一些可能的实施方式中，检测装置包括：第一光检测器和第二光检测器，第一光检测器包括：多个第一光检测单元形成的第一光检测阵列，第二光检测器包括：至少一个第二光检测单元形成的第二光检测阵列；
图18示出了本申请实施例提供的另一种检测方法400的示意性流程框图。
如图18所示，上述步骤S410可包括：
S413：在第一时段，第一光检测阵列采集指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像；
S414：在第二时段，第二光检测阵列采集指纹光信号以获取多帧第二指纹图像。
其中，第一光检测阵列中第一光检测单元的数量大于第二光检测阵列中第二光检测单元的数量。
在一些可能的实施方式中，多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，一个像素值用于形成PPG信号的一个信号值。
在一些可能的实施方式中，上述步骤S413可以包括：第一光检测阵列以第一频率采集指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像；上述步骤S414可以包括：第二光检测阵列以第二频率采集指纹光信号以获取多帧第二指纹图像，其中，第一频率小于等于第二频率。
在一些可能的实施方式中，第二时段大于第一预设阈值，且第二频率大于第二预设阈值，以保证PPG信号的信号质量。
在一些可能的实施方式中，第一预设阈值为20秒，第二预设阈值为100赫兹。
除了上述申请实施例提供的生物特征信息的检测装置200、生物特征信息的检测方法300和检测方法400以外，本申请还提供一种电子设备，该电子设备可以包括上述任一种实施例中的生物特征信息的检测装置200。
该电子设备可以为任意具有显示屏的电子设备，可选地，该显示屏可以为上文中的显示屏170，其中，生物特征信息的检测装置200设置于该显示屏170下方。
可选地，在本申请实施例中，检测装置200可以以任意方式设置于显示屏170下方，作为示例，在一些实施方式中，检测装置200可通过胶层固定连接于显示屏170下方，或者，在另一些实施方式中，检测装置200可通过支架固定连接于显示屏170下方，又或者，在另一些实施方式中，检测装置200还可通过固定设置于电子设备的中框，从而设置于显示屏170下方，本申请实施例对检测装置200在显示屏170下方的设置方式不做具体限定。
可以理解的是，在本申请实施例中，为了保证显示屏170的显示效果，显示屏170的下表面一般设置有遮光层，为了实现指纹光信号112穿过显示屏170被检测装置200中的检测模块210接收，遮光层中需设置开窗，且检测模块210对应设置于该开窗下方，以使得检测模块210能够接收从开窗中穿过的指纹光信号112。
可选地，本申请实施例中的电子设备还可包括上述申请实施例中的处理器120。
可选地，该处理器120可用于执行上文中生物特征信息的检测方法300。
应理解，本申请实施例的处理器或者处理单元可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，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。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。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。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
可以理解，本申请实施例的检测装置和/或电子设备还可以包括存储器，存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。应注意，本文描述的系统和方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应所述理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能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，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者所述技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，所述计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (31)
1.一种生物特征信息的检测装置，其特征在于，用于设置在电子设备的显示屏的下方，所述检测装置包括：
检测模块，用于在第一时段采集所述显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像；以及用于在第二时段采集所述显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取多帧第二指纹图像，所述第一指纹图像的数据量大于所述第二指纹图像的数据量，其中，所述至少一帧第一指纹图像信号用于进行所述用户的指纹检测，所述多帧第二指纹图像用于获取光电容积脉搏波描记PPG信号以进行所述用户的呼吸频率的检测；
其中，在所述第一时段，所述显示屏发出的所述光信号为白光信号，在所述第二时段，所述显示屏发出的所述光信号为绿光信号；
所述多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像用于形成所述PPG信号的一个信号值，所述PPG信号经过经验模态分解EMD后的多个本征模函数IMF以及所述PPG信号的上包络线用于检测所述用户的呼吸频率；
所述多个IMF与所述PPG信号的上包络线的相关性用于确定所述多个IMF中的至少一个目标IMF；
所述至少一个目标IMF用于重构形成呼吸频率信号；
所述呼吸频率信号的频谱图用于确定所述用户的呼吸频率。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测模块包括：
第一光检测器，包括：多个第一光检测单元形成的第一光检测阵列；
在第一时段，所述第一光检测阵列中的第一光检测区域用于采集所述指纹光信号以获取所述至少一帧第一指纹图像；
在第二时段，所述第一光检测阵列中的第二光检测区域用于采集所述指纹光信号以获取所述多帧第二指纹图像；
其中，所述第一光检测区域中第一光检测单元的数量大于所述第二光检测区域中第一光检测单元的数量。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像的像素值之和或者平均值用于形成所述PPG信号的一个信号值。
4.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述第一光检测器还包括：
运算单元，连接至所述第一光检测阵列；
所述运算单元用于将所述第二光检测区域中第一光检测单元检测的数据进行求和或求平均以形成所述多帧第二指纹图像中的每帧第二指纹图像；
其中，所述多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，所述一个像素值用于形成所述PPG信号的一个信号值。
5.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述第一光检测器还包括：
控制单元，连接至所述第一光检测阵列；
所述控制单元用于配置所述第二光检测区域中第一光检测单元同时开启，以采集所述指纹光信号来获取所述多帧第二指纹图像；
其中，所述多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，所述一个像素值用于形成所述PPG信号的一个信号值。
6.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，在所述第一时段，所述第一光检测区域用于以第一频率采集所述指纹光信号，在所述第二时段，所述第二光检测区域用于以第二频率采集所述指纹光信号，其中，所述第一频率小于等于所述第二频率。
7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测模块包括：
第一光检测器，包括：多个第一光检测单元形成的第一光检测阵列；
第二光检测器，包括：至少一个第二光检测单元形成的第二光检测阵列；
在第一时段，所述第一光检测阵列用于采集所述指纹光信号以获取所述至少一帧第一指纹图像；
在第二时段，所述第二光检测阵列用于采集所述指纹光信号以获取所述多帧第二指纹图像；
其中，所述第一光检测阵列中第一光检测单元的数量大于所述第二光检测阵列中第二光检测单元的数量。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，所述一个像素值用于形成所述PPG信号的一个信号值。
9.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，在所述第一时段，所述第一光检测阵列用于以第一频率采集所述指纹光信号，在所述第二时段，所述第二光检测阵列用于以第二频率采集所述指纹光信号，其中，所述第一频率小于等于所述第二频率。
10.根据权利要求6或9所述的检测装置，其特征在于，所述第二时段大于第一预设阈值，且所述第二频率大于第二预设阈值，以保证所述PPG信号的信号质量。
11.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述第一预设阈值为20秒，所述第二预设阈值为100赫兹。
12.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述检测模块还包括：
第一光学组件，设置于所述第一光检测器上方，包括滤光层和光路引导结构，所述光路引导结构用于接收指纹光信号，并引导所述指纹光信号至所述第一光检测器。
13.根据权利要求12所述的检测装置，其特征在于，所述光路引导结构包括以下结构中的至少一个：准直层、光学透镜层、微透镜和至少一光阑层。
14.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：处理器，所述检测模块连接至所述处理器，所述处理器用于根据所述至少一帧第一指纹图像信号进行所述用户的指纹检测，并根据所述多帧第二指纹图像获取PPG信号以进行所述用户呼吸频率的检测。
15.根据权利要求14所述的检测装置，其特征在于，所述处理器用于：
采用经验模态分解EMD算法对所述PPG信号进行分解，得到多个本征模函数IMF；
根据所述多个IMF以及所述PPG信号的上包络线获取所述用户的呼吸频率信号，以进行所述用户的呼吸频率的检测。
16.根据权利要求15所述的检测装置，其特征在于，所述处理器用于：
根据所述多个IMF与所述PPG信号的上包络线的相关性确定所述多个IMF中的至少一个目标IMF；
对所述至少一个目标IMF进行重构形成所述呼吸频率信号；
根据所述呼吸频率信号的频谱图确定所述用户的呼吸频率。
17.一种生物特征信息的检测方法，其特征在于，应用于设置在电子设备的显示屏的下方的生物特征信息的检测装置，所述检测方法包括：
在第一时段，采集所述显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像；在第二时段，采集所述显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取多帧第二指纹图像，所述第一指纹图像的数据量大于所述第二指纹图像的数据量；
传输所述至少一帧第一指纹图像和所述多帧第二指纹图像至处理器，所述至少一帧第一指纹图像信号用于进行所述用户的指纹检测，所述多帧第二指纹图像用于获取光电容积脉搏波描记PPG信号以进行所述用户呼吸频率的检测；
其中，在所述第一时段，所述显示屏发出的所述光信号为白光信号，在所述第二时段，所述显示屏发出的所述光信号为绿光信号；
所述多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像用于形成所述PPG信号的一个信号值，所述PPG信号经过经验模态分解EMD后的多个本征模函数IMF以及所述PPG信号的上包络线用于检测所述用户的呼吸频率；
所述多个IMF与所述PPG信号的上包络线的相关性用于确定所述多个IMF中的至少一个目标IMF；
所述至少一个目标IMF用于重构形成呼吸频率信号；
所述呼吸频率信号的频谱图用于确定所述用户的呼吸频率。
18.根据权利要求17所述的检测方法，其特征在于，所述检测装置包括：第一光检测器，所述第一光检测器包括：多个第一光检测单元形成的第一光检测阵列；
所述采集所述显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像，包括：
在第一时段，所述第一光检测阵列中的第一光检测区域采集所述指纹光信号以获取所述至少一帧第一指纹图像；
在第二时段，所述第一光检测阵列中的第二光检测区域采集所述指纹光信号以获取所述多帧第二指纹图像；
其中，所述第一光检测区域中第一光检测单元的数量大于所述第二光检测区域中第一光检测单元的数量。
19.根据权利要求18所述的检测方法，其特征在于，所述多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像的像素值之和或者平均值用于形成所述PPG信号的一个信号值。
20.根据权利要求18所述的检测方法，其特征在于，所述第一光检测阵列中的第二光检测区域采集所述指纹光信号以获取所述多帧第二指纹图像，包括：
将所述第二光检测区域中第一光检测单元检测的数据进行求和或求平均，以形成所述多帧第二指纹图像；
其中，所述多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，所述一个像素值用于形成所述PPG信号的一个信号值。
21.根据权利要求18所述的检测方法，其特征在于，所述第一光检测阵列中的第二光检测区域采集所述指纹光信号以获取所述多帧第二指纹图像，包括：
配置所述第二光检测区域中第一光检测单元同时开启，以采集所述指纹光信号来获取所述多帧第二指纹图像；
其中，所述多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，所述一个像素值用于形成所述PPG信号的一个信号值。
22.根据权利要求18所述的检测方法，其特征在于，所述第一光检测阵列中的第一光检测区域采集所述指纹光信号以获取所述至少一帧第一指纹图像，包括：
所述第一光检测区域以第一频率采集所述指纹光信号以获取所述至少一帧第一指纹图像；
所述第一光检测阵列中的第二光检测区域采集所述指纹光信号以获取所述多帧第二指纹图像，包括：
所述第二光检测区域用于以第二频率采集所述指纹光信号以获取所述多帧第二指纹图像，其中，所述第一频率小于等于所述第二频率。
23.根据权利要求17所述的检测方法，其特征在于，所述检测装置包括：第一光检测器和第二光检测器，所述第一光检测器包括：多个第一光检测单元形成的第一光检测阵列，所述第二光检测器包括：至少一个第二光检测单元形成的第二光检测阵列；
所述采集所述显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像，包括：
在第一时段，所述第一光检测阵列采集所述指纹光信号以获取所述至少一帧第一指纹图像；
在第二时段，所述第二光检测阵列采集所述指纹光信号以获取所述多帧第二指纹图像；
其中，所述第一光检测阵列中第一光检测单元的数量大于所述第二光检测阵列中第二光检测单元的数量。
24.根据权利要求23所述的检测方法，其特征在于，所述多帧第二指纹图像中每帧第二指纹图像包括一个像素值，所述一个像素值用于形成所述PPG信号的一个信号值。
25.根据权利要求23所述的检测方法，其特征在于，所述第一光检测阵列采集所述指纹光信号以获取所述至少一帧第一指纹图像，包括：
所述第一光检测阵列以第一频率采集所述指纹光信号以获取所述至少一帧第一指纹图像；
所述第二光检测阵列采集所述指纹光信号以获取所述多帧第二指纹图像，包括：
所述第二光检测阵列以第二频率采集所述指纹光信号以获取所述多帧第二指纹图像，其中，所述第一频率小于等于所述第二频率。
26.根据权利要求22或25所述的检测方法，其特征在于，所述第二时段大于第一预设阈值，且所述第二频率大于第二预设阈值，以保证所述PPG信号的信号质量。
27.根据权利要求26所述的检测方法，其特征在于，所述第一预设阈值为20秒，所述第二预设阈值为100赫兹。
28.一种电子设备，其特征在于，包括：显示屏，以及
如权利要求1至13中任一项所述的生物特征信息的检测装置，其中，所述检测装置设置于所述显示屏的下方。
29.根据权利要求28所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括处理器，所述处理器用于：
控制所述检测装置中的检测模块采集所述显示屏发出的光信号经过用户的手指反射或散射后的指纹光信号以获取至少一帧第一指纹图像和多帧第二指纹图像；
根据所述至少一帧第一指纹图像信号进行所述用户的指纹检测；
根据所述多帧第二指纹图像获取PPG信号以进行所述用户呼吸频率的检测。
30.根据权利要求29所述的电子设备，其特征在于，所述处理器用于：
采用经验模态分解EMD算法对所述PPG信号进行分解，得到多个本征模函数IMF；
根据所述多个IMF以及所述PPG信号的上包络线获取所述用户的呼吸频率信号，以进行所述用户的呼吸频率的检测。
31.根据权利要求30所述的电子设备，其特征在于，所述处理器用于：
根据所述多个IMF与所述PPG信号的上包络线的相关性确定所述多个IMF中的至少一个目标IMF；
对所述至少一个目标IMF进行重构形成所述呼吸频率信号；
根据所述呼吸频率信号的频谱图确定所述用户的呼吸频率。
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