CN112766085A - 一种生物特征识别装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种生物特征识别装置，用于对使用者进行基于三维数据的生物特征识别，生物特征识别装置包括：提示器，用于发出与预设的模板采集角度相关的提示信息；信息采集器，用于获取使用者脸部的三维数据；及处理器，控制提示器通过发出的提示信息提醒使用者将脸部朝向与信息采集器之间所成的角度调整为预设的模板采集角度，并在判断使用者当前的脸部朝向与预设的模板采集角度匹配时将通过信息采集器获取的使用者脸部的三维数据注册为识别模板。本申请还提供一种与生物特征识别装置相关的电子设备、识别模板注册方法及存储介质。

Description

一种生物特征识别装置及电子设备

技术领域

本申请属于生物特征识别领域，尤其涉及一种生物特征识别装置及电子设备。

背景技术

随着技术进步和人们生活水平不断地提高，越来越多的电子设备上设置有生物特征识别装置以识别用户的身份。特别是基于三维人脸数据的身份识别，可以有效地防止市面上大多数的伪造攻击，极大地提高了生物特征识别装置的安全性。三维人脸识别的准确度和效率依赖于注册时录入的识别模板的精度。然而，现有的生物特征识别装置在录入识别模板通常只有人脸正面这一个面向的三维数据，此种情况下所录入的识别模板的精度不足，会影响后续三维人脸识别的准确度和效率。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于提供一种生物特征识别装置及电子设备，以解决上述提出的技术问题。

本申请实施例提供一种生物特征识别装置，用于对使用者进行基于三维数据的生物特征识别以验证使用者的身份，所述生物特征识别装置包括：

提示器，用于发出与预设的模板采集角度相关的提示信息；

信息采集器，用于获取使用者脸部的三维数据；及

处理器，控制提示器通过发出的提示信息提醒使用者将脸部朝向与信息采集器之间所成的角度调整为预设的模板采集角度，并在判断所述使用者当前的脸部朝向与预设的模板采集角度匹配时将通过信息采集器获取的使用者脸部的三维数据注册为识别模板。

在某些实施例中，所述信息采集器具有一预设的基线，所述生物特征识别装置定义一参考面，所述基线位于该参考面内或垂直于该参考面，所述参考面内垂直所述基线指向生物特征识别装置外侧的方向定义为参考方向，所述使用者的脸部朝向在参考面上的投影与所述参考方向之间的夹角定义为使用者脸部朝向偏离所述参考方向的角度，所述模板采集角度定义为采集使用者识别模板时需要使用者脸部朝向偏离所述参考角度方向的角度。

在某些实施例中，若使用者脸部朝向偏离参考方向的角度与预设的模板采集角度之间的误差小于角度误差阈值，则认为此时使用者脸部朝向与预设的模板采集角度匹配，否则认为使用者的脸部朝向与预设的模板采集角度不匹配。

在某些实施例中，预设的模板采集角度包括左偏10度、左偏15度、左偏20度、左偏30度、左偏45度、右偏10度、右偏15度、右偏20度、右偏30度、右偏45度、上偏10度、上偏15度、上偏20度、上偏30度、上偏45度、下偏10度、下偏15度、下偏20度、下偏30度、或下偏45度，或者上述任意两个或多个的组合。

在某些实施例中，预设的角度误差阈值例如为1度、2度、3度、5度、或8度。

在某些实施例中，所述处理器根据获取的使用者脸部三维数据计算出使用者的脸部朝向。

在某些实施例中，所述处理器根据获取的使用者脸部三维数据计算出使用者的脸部朝向，所述处理器提取使用者脸部的特征点，连接所提取的脸部特征点以构建出相应的脸部参考面，并根据构建所述脸部参考面的脸部特征点的三维数据计算出所述脸部参考面的垂直向量作为使用者的脸部朝向。

在某些实施例中，对两个不同脸部参考面分别计算出的脸部朝向和，再求两者向量之和得到的向量方向作为脸部朝向。

在某些实施例中，所述信息采集器根据结构光感测原理、飞行时间感测原理、双目视觉感测原理中一种或多种来获取深度信息。

本申请还提供一种电子设备，包括如上述实施例所述的生物特征识别装置，用于对使用者进行基于三维数据的生物特征识别以验证使用者的身份。

本申请所提供的生物特征识别装置、相应的识别模板注册方法、存储介质及电子设备通过提示使用者配合，以从多个不同的模板采集角度分别获取使用者脸部的三维数据注册为识别模板。不仅能补充从单一方向上采集的识别模板存在个别位置的三维数据缺失，而且对于相同位置从不同方向采集到的三维数据可以做出相互修正而获得更加准确的数值。所以，从不同方向采集使用者的脸部三维数据并将其融合所获取的识别模板具有更高的精度，有利于提高后续基于三维数据的身份识别的准确度和效率。

本申请实施例的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请实施例的实践了解到。

附图说明

图1是本申请一实施例提供的设置有生物特征识别装置的电子设备的结构示意图。

图2是图1中所述生物特征识别装置的功能模块示意图。

图3是图2中所述信息采集器另一实施例的功能模块示意图。

图4是本申请实施例提供的计算使用者脸部朝向偏离生物识别装置参考方向的原理图。

图5是本申请一实施例提供的使用者脸部朝向的计算原理图。

图6是本申请一实施例提供的使用者脸部朝向的计算原理图。

图7是本申请另一实施例提供的所述生物特征识别装置的功能模块示意图。

图8是本申请一实施例提供的识别模板注册方法流程图。

图9是本申请一实施例提供的计算使用者脸部朝向的方法流程图。

图10是本申请一实施例提供的判断使用者脸部朝向是否与预设识别模板采集角度匹配的方法流程图。

图11是本申请另一实施例提供的识别模板注册方法流程图。

具体实施例

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述，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或排列顺序。由此，限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述技术特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化连接；可以是机械连接，也可以是电连接或相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件之间的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施例或示例用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文仅对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复使用参考数字和/或参考字母，这种重复使用是为了简化和清楚地表述本申请，其本身不指示所讨论的各种实施例和/或设定之间的特定关系。此外，本申请在下文描述中所提供的各种特定的工艺和材料仅为实现本申请技术方案的示例，但是本领域普通技术人员应该意识到本申请的技术方案也可以通过下文未描述的其他工艺和/或其他材料来实现。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下文的描述中，提供许多具体细节以便能够充分理解本申请的实施例。然而，本领域技术人员应意识到，即使没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请之重点。

请参阅图1，为本申请实施例提供的设置有生物特征识别装置1的电子设备2的结构示意图。所述生物特征识别装置1用于对使用者进行基于三维数据的生物特征识别以验证使用者的身份。所述生物特征例如为但不限于：人脸、虹膜、指纹、静脉等。所述生物特征识别装置1可以安装在需要进行身份验证的电子设备2上以提供相应的身份验证的功能。所述电子设备2例如为但不限于：智能门锁、电脑、手机、交通工具、无人售货超市、或自助服务终端等。所述自助服务终端例如为银行的自动取款机(ATM)、设在银行或企业的大堂以及政府办事大厅内用于办理自助业主的触控式互动终端、设在超市出口的自助结账终端等。

请同时参阅图2，为本申请实施例提供的所述生物特征识别装置1的功能模块示意图。可选地，在一些实施例中，所述生物特征识别装置1包括信息采集器12、提示器14、处理器16及控制系统18。所述信息采集器12用于获取场景的深度信息，所述深度信息进行分析后可被用于身份识别或状态感知等。所述处理器16连接提示器14和信息采集器12，并通过执行控制系统18中的功能模块来控制提示器14和信息采集器12按照预设的方式采集与使用者身份特征相关的深度信息，并将其注册为用于使用者身份识别的识别模板。

例如，在一些实施例中，所述处理器16控制提示器14通过发出提示信息提醒使用者将脸部朝向与所述信息采集器12之间所成的角度调整为预设的模板采集角度。所述处理器16控制信息采集器12根据获取的使用者脸部三维数据计算出使用者的脸部朝向，并判断所述使用者当前的脸部朝向是否与预设的模板采集角度匹配。若所述使用者的脸部朝向与预设的模板采集角度匹配，所述处理器16控制信息采集器12采集使用者在当前脸部朝向下的脸部三维数据作为识别模板。

可选地，在一些实施例中，所述深度信息包括使用者与生物特征识别装置1或电子设备2之间的距离和使用者脸部的三维数据。通过对使用者脸部三维数据的逻辑运算可实现使用者脸部的三维重建，以构造出使用者脸部的三维点云。所述生物特征识别装置1通过匹配和分析所获取的使用者脸部的三维数据与预设的识别模板之间的差异可以进行身份识别。所述使用者脸部的三维数据可通过所述信息采集器12对使用者的脸部进行三维扫描而获得，并可将其注册为使用者的识别模板以便后续身份识别时使用。因扫描的是三维数据，仅从单一方向进行采集所获取的三维数据的密度和精度都较低，而从多个不同方向分别采集三维数据，不仅能补充从单一方向上采集不到的位置的三维数据，而且对于相同位置从不同方向采集到的三维数据可以相互修正而获得更加准确的数值。所以，从不同方向采集使用者的脸部三维数据并将其融合所获取的识别模板具有更高的精度，有利于提高后续基于三维数据的身份识别的准确度和效率。

此外，在一些实施例中，所述信息采集器12还可以采用红外光线进行三维数据的采集和识别，使得即使在黑暗环境中也能准确地获取使用者脸部的三维数据，具有较好的适应性和稳定性。而且，因人体皮肤对红外光的反射和吸收存在差异，所述信息采集器12还能用于分辨真实的人体皮肤与伪造的人脸模型或人脸照片，提高身份识别的可靠性。

所述生物特征识别装置1还可以包括存储介质13及电源15。所述信息采集器12、处理器16、电源15、存储介质13及控制系统18之间可以通过总线相互连接以互相传输数据和信号。

所述电源15可以通过连接市电并进行对应的适配处理后为电子设备2的各个部件提供电力。所述电源15也可以包括电池等储能元件，以通过电池为各个部件提供电力。

所述存储介质13包括但不限于闪存(Flash Memory)、带电可擦写可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable read only memory,EEPROM)、可编程只读存储器(Programmable read only memory,PROM)、以及硬盘。所述存储介质13用于存储注册的使用者识别模板、进行深度计算所需要的结构光参考图像、注册过程中产生的中间数据、用于实现识别和控制功能的计算机软件代码等。

可选地，在一些实施例中，所述存储介质13、电源15、和/或处理器16也可以设置在所述电子设备2中，本申请对此不做具体限定。

所述信息采集器12用于获取使用者的深度信息。所述信息采集器12可以包括与所采用的一种或多种三维感测原理对应的一组或多组元器件。

可选地，在一些实施例中，所述信息采集器12包括发射单元122和接收单元124。所述发射单元122用于发出光信号照射使用者。所述接收单元124用于接收反射回来的光信号以获取使用者的深度信息。

可选地，在一些实施例中，若根据结构光感测原理获取深度信息，则所述发射单元122发出的光信号为结构光光束，所述接收单元124例如为图像传感器，用于接收反射回来的光信号以获取使用者的结构光图像。通过将所获取的使用者结构光图像与预设的结构光参考图像进行比较分析即可得到使用者的深度信息。

可选地，在一些实施例中，若根据飞行时间(Time of Flight,TOF)感测原理获取深度信息，则所述发射单元122发出的光信号为光脉冲，所述接收单元124用于接收反射回来的光信号。通过计算分析所述光信号的发出时刻与接收时刻的时间差以得出使用者的深度信息。

可选地，在一些实施例中，如图3所示，若根据双目视觉感测原理来获取深度信息，则所述信息采集器12至少包括第一接收单元126和第二接收单元128。所述第一接收单元126和第二接收单元128分别为位于不同角度的两个图像传感器，以分别从不同角度获取使用者图像。通过对不同角度所获取使用者图像的分析可以得出使用者的深度信息。

可选地，在一些实施例中，所述控制系统18包括一个或多个功能模块180，所述功能模块180包括但不限于设置模块181、提示模块182、脸部朝向计算模块183、深度信息获取模块184、判断模块185及注册模块186。所述功能模块180可以是固化在对应存储介质13内的韧体或者是存储在存储介质13内的计算机软件代码。所述功能模块180由对应的一个或多个处理器16执行以控制相关部件来实现对应的功能，例如：信息保护功能。

可以理解的是，在其他一些实施例中，所述控制系统18中的一个或多个功能模块180的对应功能也可以通过硬件来实现，例如可用下列硬件中的任一项或者其中多项的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路、具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)等。

所述设置模块181用于预先设置在进行模板注册过程中需要用到的各种参数信息。所述参数信息包括但不限于预设的模板采集角度、用于判断是否匹配模板采集角度的角度误差阈值、进行深度信息计算所需要的参考图像以及提示信息。所述参数信息可以存储在所述存储介质13内。可以理解的是，所述参数信息可以在出厂前由生产商预先设置，也可以在产品使用过程中由用户自行设置或进行调整。

如图4所示，所述信息采集器12具有一预设的基线，所述信息采集器12的发射单元122和接收单元124沿所述基线排布。所述生物特征识别装置1可定义一水平参考面H，所述基线在该水平参考面H内。所述水平参考面H内垂直所述基线L指向生物特征识别装置1外侧方向定义为参考方向R。所述使用者的脸部朝向F在水平参考面H上的投影F1与所述参考方向R之间的夹角α定义为使用者脸部朝向偏离所述参考方向的角度。所述模板采集角度定义为采集使用者识别模板时需要使用者脸部朝向偏离所述参考角度方向的角度。若使用者脸部朝向偏离参考方向的角度与预设的模板采集角度之间的误差小于角度误差阈值，则认为此时使用者脸部朝向与预设的模板采集角度匹配，可以开始采集识别模板。

可以理解的是，上述定义的水平参考面H用于判断使用者脸部朝向与沿水平方向的模板采集角度是否匹配。根据类似的原理，所述生物特征识别装置1也可以定义垂直于所述基线L的竖直参考面(图未示)以判断使用者脸部朝向与沿竖直方向的模板采集角度是否匹配。

可选地，在一些实施例中，预设的模板采集角度包括左偏10度、左偏15度、左偏20度、左偏30度、左偏45度、右偏10度、右偏15度、右偏20度、右偏30度、右偏45度、上偏10度、上偏15度、上偏20度、上偏30度、上偏45度、下偏10度、下偏15度、下偏20度、下偏30度、下偏45度等，或者上述任意两个或多个的组合。预设的角度误差阈值例如为1度、2度、3度、5度、或8度等。

所述提示模块182用于控制提示器14提醒使用者将脸部朝向调整为与预设的模板采集角度相匹配。可选地，在一些实施例中，所述提示器14可以为喇叭和/或显示屏，所述提示模块182控制提示器14以声音、文字或图像等形式发出提示信息，以提醒使用者配合调整脸部朝向。例如：在开始注册时发出“请向左偏”、“请向右偏”、或“请向上偏”等提醒，在判断出使用者脸部朝向不匹配时发出“请再向左偏”或“请往回偏”等，在判断出使用者脸部朝向匹配时发出“请保持”等。

所述脸部朝向计算模块183用于根据获取的使用者脸部三维数据计算出使用者的脸部朝向F。可选地，在一些实施例中，如图5所示，所述脸部朝向计算模块183提取出所述使用者脸部的特征点，并获取所述脸部特征点的三维数据，连接所提取的脸部特征点以构建出相应的脸部参考面，并根据构建所述脸部参考面的脸部特征点的三维数据计算出所述脸部参考面的垂直向量作为所述脸部朝向F的向量。可选地，所述脸部特征点可以设置为但不限于左眼、右眼、鼻尖、嘴角，所述左/右眼睛也可以是对应的眼角。

所述脸部朝向计算模块183在计算使用者脸部朝向F时连接的使用者脸部特征点的数量可以为三个以上，但要满足用于构建脸部参考面的脸部特征点位于同一平面上，以使得所构建的脸部参考面为平面。可选地，在一些实施例中，所述脸部朝向计算模块183可通过连接使用者脸部的三个特征点来构建脸部参考面。例如：如图5所示，所述左眼、右眼和左边嘴角构成一脸部参考面，计算所述脸部参考面的垂直向量即可以得到使用者的脸部朝向F。

可以理解的是，选取不同的脸部特征点去构造脸部参考面所计算出来的脸部朝向F会稍有差别。可选地，在一些实施例中，如图6所示，也可以对两个不同脸部参考面分别计算出的脸部朝向F1和F2，再求两者向量之和得到的向量方向作为脸部朝向F。以此类推，也可以将多个不同脸部特征点对应构造的多个脸部参考面的垂直向量依次相加而得到最终的脸部朝向F。

所述判断模块185用于根据预设的模板采集角度和角度误差阈值判断使用者当前的脸部朝向是否与预设的模板采集角度匹配。例如，在一些实施例中，所述判断模块185计算出脸部朝向偏离所述参考方向的角度，并将其与预设的模板采集角度之间的差别与预设的角度误差阈值比较，若小于角度误差阈值则认为使用者的脸部朝向与预设的模板采集角度匹配，否则认为使用者的脸部朝向与预设的模板采集角度不匹配。

所述深度信息获取模块184用于控制所述信息采集器12获取使用者的深度数据，并分析处理所述信息采集器12采集的深度数据以获取使用者的深度信息。可选地，在一些实施例中，所述深度信息包括使用者与生物特征识别装置1或电子设备2之间的距离以及使用者脸部的三维数据。其中，获取所述深度信息的方法根据所述信息采集器12采用的三维感测原理而定。例如：在一些实施例中，所述信息采集器12采用结构光感测原理，向场景所在空间投射结构光光束，例如：非规则排布的散斑光束，再获取所述结构光光束在场景所在空间内形成的结构光图像。所述深度信息获取模块184通过计算所获取的结构光图像与预设的参考图像之间的畸变值来获取使用者脸部或场景空间的深度信息。在其他一些实施例中，所述信息采集器12采用TOF原理，以特定频率/时间周期向使用者或其所在空间发射光脉冲，再接收使用者或其所在空间对应反射回来的光脉冲。所述深度信息获取模块184通过计算光脉冲从发射到被接收所需的时间差值来获取使用者或其所在空间的深度信息。在其他一些实施例中，所述信息采集器12和所述深度信息获取模块184也可以采用双目视觉感测原理来获取使用者或其所在空间的深度信息。

所述注册模块186用于将沿预设的模板采集角度采集的使用者脸部三维数据保存为使用者的识别模板并生成相应的模板标签以用于区别。所述模板标签包括用于区分所述识别模板的必要信息，例如：某某使用者沿某某方向采集的模板。

可选地，在一些实施例中，如图7所示，所述控制系统18还包括一融合模块188。所述融合模块188用于将沿多个不同模板采集角度分别获取的识别模板融合为一个新的识别模板。例如，所述融合模块188识别出不同识别模板中的相同特征点，比如但不限于人脸的五官：眉毛、眼睛、耳朵、鼻子、嘴巴等。所述融合模板以所述相同特征点为参考基准将不同的识别模板进行融合，比如：不同识别模板中部分位置缺失的三维数据进行相互补充，对于相同位置的多组三维数据可利用平均运算相关算法进行处理以得到更准确的数值。经过所述融合得到的识别模板具有精度更好的三维数据，有利于提高识别模板的识别准确度和效率。可以理解的是，经融合得到的识别模板可通过所述注册模块186保存并生成相应的标签。

请一并参阅图8和图2，本申请实施例还提供一种生物特征识别装置1的识别模板注册方法，用于控制一生物特征识别装置将以预设的模板采集角度获取使用者的脸部三维数据注册为用于识别使用者身份的识别模板。所述识别模板注册方法包括如下步骤：

步骤S101，发出模板采集角度的相关提示信息。

可选地，在一些实施例中，在接收到开始注册的指令后，所述处理器16通过执行提示模块182以控制所述提示器14发出与模板采集角度相关的提示，以提醒使用者将脸部朝向调整为与预设的模板采集角度相匹配。所述提示信息可以但不限于以声音、文字或图像等形式发出。例如：在开始注册时发出“请向左偏”、“请向右偏”、或“请向上偏”等提醒，在判断出使用者脸部朝向不匹配时发出“请再向左偏”或“请往回偏”等，在判断出使用者脸部朝向匹配时发出“请保持”等。

步骤S102，获取使用者脸部的三维数据。

可选地，在一些实施例中，所述处理器16通过执行深度信息获取模块184以控制信息采集器12获取使用者脸部的三维数据。其中，获取使用者脸部三维数据所采用的三维感测原理包括但不限于结构光感测原理、TOF原理、双目视觉感测原理。

步骤S103，计算使用者的脸部朝向。

可选地，所述处理器16通过执行脸部朝向计算模块183以根据所获取的使用者脸部的三维数据计算出使用者的脸部朝向。

如图9所示，在一些实施例中，所述步骤S103可以包括如下分步骤：

步骤S1031，提取出所述使用者脸部特征点的三维数据。可选地，在一些实施例中，所述处理器16通过执行脸部朝向计算模块183从所获取的使用者脸部三维数据中提取出脸部特征点的三维数据。可选地，所述脸部特征点可以设置为但不限于左眼、右眼、鼻尖、嘴角，所述左/右眼睛也可以是对应的眼角。

步骤S1032，连接所提取的脸部特征点以构建出相应的脸部参考面。可选地，在一些实施例中，所述处理器16通过执行脸部朝向计算模块183连接所提取的使用者脸部特征点，以构建出相应的脸部参考面。在此步骤中，所连接的使用者脸部特征点的数量也可以为三个以上，但需要满足用于构建脸部参考面的脸部特征点需要位于同一平面上，以使得所构建的脸部参考面为平面。可选地，在一些实施例中，可通过连接使用者脸部的三个特征点来构建脸部参考面。例如：如图4所示，所述左眼、右眼和左边嘴角构成一脸部参考面，计算所述脸部参考面的垂直向量即可以得到使用者的脸部朝向F。

步骤S1033，计算出所述脸部参考面的垂直向量作为所述脸部朝向F的向量。可选地，在一些实施例中，所述处理器16通过执行脸部朝向计算模块183163根据构建脸部参考面的脸部特征点的三维数据计算出所述脸部参考面的垂直向量，以作为所述脸部朝向F的向量。

可以理解的是，选取不同的脸部特征点去构造脸部参考面所计算出来的脸部朝向F会稍有差别。可选地，在一些实施例中，也可以对两个不同脸部参考面分别计算出的脸部朝向F，再求两者向量之和得到的向量方向作为脸部朝向F。以此类推，也可以将多个不同脸部特征点对应构造的多个脸部参考面的垂直向量依次相加而得到最终确定的脸部朝向F。

步骤S104，判断使用者的脸部朝向是否与预设的模板采集角度匹配。

可选地，在一些实施例中，所述处理器16通过执行判断模块185比较计算出的使用者当前的脸部朝向与预设的模板采集角度以判断使用者当前的脸部朝向是否与预设的模板采集角度匹配。

如图10所示，在一些实施例中，所述步骤S104还可以包括如下分步骤：

步骤S1041，请一并参阅图4，计算使用者当前脸部朝向偏离所述参考方向的角度。可选地，所述处理器16通过执行判断模块185以计算出使用者脸部朝向在水平参考面上的投影与参考方向R之间的夹角作为使用者脸部朝向偏离参考方向的角度。

步骤S1042，计算使用者当前的脸部朝向偏离参考方向的角度与预设的模板采集角度之间的差异。可选地，所述处理器16通过执行判断模块185以计算使用者脸部朝向偏离参考方向的角度与预设的模板采集角度之间的差异。

步骤S1043，根据预设的角度误差阈值判断使用者当前的脸部朝向是否与预设的模板采集角度匹配。

可选地，所述处理器16通过执行判断模块185比较使用者脸部朝向偏离参考方向角度与预设的模板采集角度之间的差异是否大于角度误差阈值，若大于或等于则判断使用者当前脸部朝向与预设的模板采集角度不匹配，若小于则判断使用者当前的脸部朝向与预设的模板采集角度匹配。预设的角度误差阈值例如为1度、2度、3度、5度、或8度等。

可选地，在一些实施例中，若判断出所述使用者当前的脸部朝向与预设的模板采集角度不匹配，则执行步骤S101：发出模板采集角度的相关提示信息。

步骤S105，将在使用者当前脸部朝向下获取的脸部三维数据注册为识别模板。

可选地，在一些实施例中，若判断所述使用者当前的脸部朝向与预设的模板采集角度匹配，则所述处理器16通过执行注册模块186以将沿预设的模板采集角度采集的使用者脸部三维数据保存为使用者的识别模板，并生成相应的模板标签以区别所述识别模板。

可选地，如图11所示，所述步骤S105后还进一步包括：

步骤S106，将从不同模板采集角度注册的多个识别模板融合为一个新的识别模板。

可选地，在一些实施例中，所述处理器16通过执行融合模块188以将沿多个不同模板采集角度分别获取的识别模板融合为一个新的识别模板。例如，所述融合模块188识别出不同识别模板中的相同特征点，比如但不限于人脸的五官：眉毛、眼睛、耳朵、鼻子、嘴巴等。所述融合模板以所述相同特征点为参考基准将不同的识别模板进行融合，比如：不同识别模板中部分位置缺失的三维数据进行相互补充，对于相同位置的多组三维数据可利用平均运算相关算法进行处理以得到更准确的数值。

本申请所提供的生物特征识别装置1及对应的识别模板注册方法通过提示使用者配合，以从多个不同的模板采集角度分别获取使用者脸部的三维数据注册为识别模板。不仅能补充从单一方向上采集的识别模板存在个别位置的三维数据缺失，而且对于相同位置从不同方向采集到的三维数据可以做出相互修正而获得更加准确的数值。所以，从不同方向采集使用者的脸部三维数据并将其融合所获取的识别模板具有更高的精度，有利于提高后续基于三维数据的身份识别的准确度和效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“某些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施例的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储介质(RAM)，只读存储介质(ROM)，可擦除可编辑只读存储介质(EPROM或闪速存储介质)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储介质中。

应当理解，本申请的实施例的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施例中，多个步骤或方法可以用存储在存储介质中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施例中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物特征识别装置，其特征在于，用于对使用者进行基于三维数据的生物特征识别以验证使用者的身份，所述生物特征识别装置包括：

提示器，用于发出与预设的模板采集角度相关的提示信息；

信息采集器，用于获取使用者脸部的三维数据；及

处理器，控制提示器通过发出的提示信息提醒使用者将脸部朝向与信息采集器之间所成的角度调整为预设的模板采集角度，并在判断所述使用者当前的脸部朝向与预设的模板采集角度匹配时将通过信息采集器获取的使用者脸部的三维数据注册为识别模板。

2.如权利要求1所述的生物特征识别装置，其特征在于：

所述信息采集器具有一预设的基线，所述生物特征识别装置定义一参考面，所述基线位于该参考面内或垂直于该参考面，所述参考面内垂直所述基线指向生物特征识别装置外侧的方向定义为参考方向，所述使用者的脸部朝向在参考面上的投影与所述参考方向之间的夹角定义为使用者脸部朝向偏离所述参考方向的角度，所述模板采集角度定义为采集使用者识别模板时需要使用者脸部朝向偏离所述参考角度方向的角度。

3.如权利要求2所述的生物特征识别装置，其特征在于：若使用者脸部朝向偏离参考方向的角度与预设的模板采集角度之间的误差小于角度误差阈值，则认为此时使用者脸部朝向与预设的模板采集角度匹配，否则认为使用者的脸部朝向与预设的模板采集角度不匹配。

4.如权利要求2所述的生物特征识别装置，其特征在于：预设的模板采集角度包括左偏10度、左偏15度、左偏20度、左偏30度、左偏45度、右偏10度、右偏15度、右偏20度、右偏30度、右偏45度、上偏10度、上偏15度、上偏20度、上偏30度、上偏45度、下偏10度、下偏15度、下偏20度、下偏30度、或下偏45度，或者上述任意两个或多个的组合。

5.如权利要求3所述的生物特征识别装置，其特征在于：预设的角度误差阈值例如为1度、2度、3度、5度、或8度。

6.如权利要求1所述的生物特征识别装置，其特征在于：所述处理器根据获取的使用者脸部三维数据计算出使用者的脸部朝向。

7.如权利要求6所述的生物特征识别装置，其特征在于：所述处理器根据获取的使用者脸部三维数据计算出使用者的脸部朝向，所述处理器提取使用者脸部的特征点，连接所提取的脸部特征点以构建出相应的脸部参考面，并根据构建所述脸部参考面的脸部特征点的三维数据计算出所述脸部参考面的垂直向量作为使用者的脸部朝向。

8.如权利要求7所述的生物特征识别装置，其特征在于：对两个不同脸部参考面分别计算出的脸部朝向和，再求两者向量之和得到的向量方向作为脸部朝向。

9.如权利要求1所述的生物特征识别装置，其特征在于：所述信息采集器根据结构光感测原理、飞行时间感测原理、双目视觉感测原理中一种或多种来获取深度信息。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至9中任意一项所述的生物特征识别装置，用于对使用者进行基于三维数据的生物特征识别以验证使用者的身份。

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