CN114098668B - 一种活体检测方法和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种活体检测方法，可以精准测量出待测物为活体，能够有效避免误判的现象发生，该电子设备包括一个或多个处理器，一个或多个存储器，发光器。该方法具体包括：控制发光器发出第一光信号，并检测由第一光信号经过待测物的透射或反射后得到的第二光信号，将第二光信号转换为第一电信号，该第一电信号包括第一直流分量和第一交流分量。控制发光器输出第三光信号，并检测由第三光信号经过该待测物的透射或反射后得到的第四光信号，将第四光信号转换为第二电信号，该第二电信号包括第二直流分量和第二交流分量。响应于当第二直流分量相对于第一直流分量变化，与第二交流分量相对于第一交流分量变化成正比时，确定待测物为活体。

Description

一种活体检测方法和电子设备
技术领域
本发明实施例涉及电子设备领域，尤其涉及一种活体检测方法和电子设备。
背景技术
光电容积脉搏标记法(photo plethysmo graphy，PPG)是以光学的方式取得脉搏描记图，通常的实现方式为：LED发出的光照射到待测物后经过透射或反射的方式将光信号发射给光电转换器(photo-diode，PD)。PD将接收的光信号转换成电信号，并将所述电信号发送给PPG驱动芯片。PPG驱动芯片将电信号通过模拟数字转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)转换成PPG数字信号输出。现有的活体检测方法通常为在输出的PPG数字信号中的直流分量DC达到第一直流分量时，该PPG数字信号中的交流分量AC的幅值达到第一幅值，即可确定待测物为活体。
但是，PD接收的光容易掺杂固定频率的环境光，如日光灯的光、手机屏幕的光、手机闪光灯的光、电脑显示屏的光，等等。由于该环境光与LED发出的光叠加，所以，在对PPG数字信号经过固定频率采样时就会发生频谱混叠。若混叠进去的信号在心率频段内，并且交流分量AC的幅值满足第一幅值，则导致待测物可以测量出一些生理参数(如心率)，从而会将待测物误判成活体。因此，现有的活体检测方法不准确，存在误判的情况。
发明内容
本申请实施例提供的一种活体检测方法和电子设备，可以精准的测量出待测物为活体，能够有效避免误判的现象发生。
第一方面、本申请实施例提供的一种活体检测方法，应用于电子设备，电子设备包括：一个或多个处理器，一个或多个存储器，发光器。该方法包括：控制发光器输出第一光信号，并检测第二光信号，第二光信号为第一光信号经过待测物的透射或反射后得到的。将第二光信号转换为第一电信号，第一电信号包括第一直流分量和第一交流分量。控制发光器输出第三光信号，并检测第四光信号，第四光信号为第三光信号经过待测物的透射或反射后得到的。将第四光信号转换为第二电信号，第二电信号包括第二直流分量和第二交流分量。响应于当第二直流分量相对于第一直流分量变化，与第二交流分量相对于第一交流分量变化成正比时，确定待测物为活体。
其中，响应于当第二直流分量相对于第一直流分量变化，与第二交流分量相对于第一交流分量变化成正比时，确定待测物为活体，可以理解为：
若随着第二直流分量相对第一直流分量变大，第二交流分量相对第一交流分量也变大，则确定待测物为活体。当然，若第二直流分量相对第一直流分量变大，第二交流分量相对第一交流分量未变或变小，则确定待测物为非活体。
其中，电子设备可以为穿戴式电子设备，也可以为非穿戴式电子设备。示例性的：
穿戴设备可以为，可以为有线耳机、无线耳机(例如，TWS蓝牙耳机、颈挂式蓝牙耳机、头戴式蓝牙耳机)、智能手表、智能手环、智能眼镜、智能脚环、智能戒指、智能项链、增强现实技术(augmented reality，AR)设备、虚拟现实(virtual reality，VR)设备等，本申请对该穿戴设备的具体形式不做特殊限制。
非穿戴设备可以为医用的指夹式血氧仪、人脸识别设备(如人脸识别门禁或具有人脸识别的终端设备等)和具有指纹解锁功能的设备(如指纹打卡机和具有指纹解锁功能的移动端设备等)。
一种具体可实现方式中，控制发光器输出第一光信号，具体可实现为：控制发光器输出第五光信号，并检测第六光信号，第六光信号为第五光信号经过待测物的透射或反射后得到的。将第六光信号转换为第三电信号。调节发光器的驱动电流，使得第三电信号的数值调节至第一目标电信号对应的数值，从而使得发光器输出第一光信号。
一种具体可实现方式中，第一目标电信号可以根据电子设备中多种PPG驱动芯片输出的PPG数字信号确定的。具体为，本申请实施例将不同型号的PPG驱动芯片输出的PPG数字信号转换为同一的参数，如PD电流。那么，PPG驱动芯片供给发光器的驱动电流相同，发光器的发光强度相同，反射的光能量就相同，则将光转换为电流也就相同。这样就可以屏蔽不同型号PPG驱动芯片的差异，实现不同PPG驱动芯片输出信号的归一化处理。
一种可能的实现方式中，将第二光信号转换为第一电信号之前，方法还包括：确定第二光信号对应的电信号与第一目标电信号是否满足第一预设条件。若确定第二光信号对应的电信号与第一目标电信号满足第一预设条件，则将第二光信号转换为第一电信号。其中，确定第二光信号对应的电信号与第一目标电信号是否满足第一预设条件包括：确定第二光信号对应的电信号与第一目标电信号的偏差范围是否为[-10％，20％]。本申请实施例通过确定第二光信号对应的电信号与第一目标电信号是否满足第一预设条件，来确定是否将第二光信号转换为第一电信号，从而通过滤除不满足条件的情况，使活体检测结果更准确。
一种可能的实现方式中，响应于当第二直流分量相对于第一直流分量变化，与第二交流分量相对于第一交流分量变化成正比时，确定待测物为活体，包括：响应于当第二直流分量相对于第一直流分量变化，与第二交流分量相对于第一交流分量变化成正比，且第二交流分量的幅值与第一交流分量的幅值的比值在第一范围内时，确定待测物为活体。示例性的，第一范围为[1.4，+∞)。本申请实施例通过第二直流分量相对于第一直流分量变化，与第二交流分量相对于第一交流分量变化成正比，及第二交流分量的幅值与第一交流分量的幅值的比值在第一范围内，这两个条件满足的情况下，确定待测物为活体，使活体检测结果更准确。
一种可能的实现方式中，在确定待测物为活体之后，方法还包括：显示待测物为活体的检测信息；或者，执行心率检测操作；或者，执行睡眠检测操作。
一种可能的实现方式中，电子设备还包括PPG传感器；调节发光器的驱动电流，包括：响应于接收到的电流调节信号，遍历PPG传感器对应的各个数据通道，以确定第i时间段对应的数据通道，i为大于等于1的正整数。当数据通道的遍历操作未结束时，确定在第i时间段对应的数据通道的第三电信号。当第三电信号的电流值不等于第一目标电信号时，确定在第i+1时间段内的发光器的驱动电流值。
一种可能的实现方式中，调节发光器的驱动电流，还包括：当发光器的驱动电流的调节次数大于预设次数时，终止遍历各个数据通道的操作。
一种可能的实现方式中，在控制发光器输出第一光信号，并检测第二光信号之前，包括：确定电子设备是否处于静止的状态。当确定电子设备处于静止的状态时，控制发光器输出第一光信号，并检测第二光信号。通过在利用人体血流灌注的特性对待测物进行活体检测之前，需要确保用于进行活体检测的电子设备处于静止状态，从而确保活体检测的准确性。
一种可能的实现方式中，电子设备还包括一个或多个加速度传感器，确定电子设备是否处于静止的状态方法，包括：根据一个或多个加速度传感器采集的电子设备在第一维度上的第一加速度值与第一设定值的关系，以及电子设备在第二维度上的第二加速度值与第二设定值的关系，确定电子设备是否处于静止状态。
第二方面、提供一种电子设备，该电子设备包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器和发光器，存储器、发光器与处理器耦合，存储器用于存储计算机程序代码，计算机程序代码包括计算机指令，当处理器从存储器中读取计算机指令，以使得电子设备执行如下操作：控制发光器输出第一光信号，并检测第二光信号，第二光信号为第一光信号经过待测物的透射或反射后得到的。将第二光信号转换为第一电信号，第一电信号包括第一直流分量和第一交流分量。控制发光器输出第三光信号，并检测第四光信号，第四光信号为第三光信号经过待测物的透射或反射后得到的。将第四光信号转换为第二电信号，第二电信号包括第二直流分量和第二交流分量。响应于当第二直流分量相对于第一直流分量变化，与第二交流分量相对于第一交流分量变化成正比时，确定待测物为活体。
一种可能的实现方式中，电子设备还用于：控制发光器输出第五光信号，并检测第六光信号，第六光信号为第五光信号经过待测物的透射或反射后得到的。将第六光信号转换为第三电信号。调节发光器的驱动电流，使得第三电信号的数值调节至第一目标电信号对应的数值，从而使得发光器输出第一光信号。
一种可能的实现方式中，电子设备还用于：确定第二光信号对应的电信号与第一目标电信号是否满足第一预设条件。若确定第二光信号对应的电信号与第一目标电信号满足第一预设条件，则将第二光信号转换为第一电信号。其中，确定第二光信号对应的电信号与第一目标电信号是否满足第一预设条件包括：确定第二光信号对应的电信号与第一目标电信号的偏差范围是否为[-10％，20％]。
一种可能的实现方式中，电子设备还用于：响应于当第二直流分量相对于第一直流分量变化，与第二交流分量相对于第一交流分量变化成正比，且第二交流分量的幅值与第一交流分量的幅值的比值在第一范围内时，确定待测物为活体。示例性的，第一范围为[1.4，+∞)。
一种可能的实现方式中，电子设备还用于：显示待测物为活体的检测信息；或者，执行心率检测操作；或者，执行睡眠检测操作。
一种可能的实现方式中，电子设备还包括PPG传感器；电子设备还用于：响应于接收到的电流调节信号，遍历PPG传感器对应的各个数据通道，以确定第i时间段对应的数据通道，i为大于等于1的正整数。当数据通道的遍历操作未结束时，确定在第i时间段对应的数据通道的第三电信号。当第三电信号的电流值不等于第一目标电信号时，确定在第i+1时间段内的发光器的驱动电流值。
一种可能的实现方式中，电子设备还用于：当发光器的驱动电流的调节次数大于预设次数时，终止遍历各个数据通道的操作。
一种可能的实现方式中，电子设备还用于：确定电子设备是否处于静止的状态。当确定电子设备处于静止的状态时，控制发光器输出第一光信号，并检测第二光信号。
一种可能的实现方式中，电子设备还包括一个或多个加速度传感器，电子设备还用于：根据一个或多个加速度传感器采集的电子设备在第一维度上的第一加速度值与第一设定值的关系，以及电子设备在第二维度上的第二加速度值与第二设定值的关系，确定电子设备是否处于静止状态。
第三方面、提供一种装置，该装置包括控制单元、转换和确定单元，其中：
该控制单元用于控制发光器输出第一光信号，并检测第二光信号，第二光信号为第一光信号经过待测物的透射或反射后得到的；
该转换单元用于将第二光信号转换为第一电信号，第一电信号包括第一直流分量和第一交流分量；
该控制单元还用于控制发光器输出第三光信号，并检测第四光信号，第四光信号为第三光信号经过待测物的透射或反射后得到的；
该转换单元还用于将第四光信号转换为第二电信号，第二电信号包括第二直流分量和第二交流分量；
该确定单元用于响应于当第二直流分量相对于第一直流分量变化，与第二交流分量相对于第一交流分量变化成正比时，确定待测物为活体。
可以理解的，该装置具有实现上述方面及可能的实现方式中任一方法的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括至少一个与上述功能相对应的模块或单元。
第四方面、提供一种计算机可读存储介质，包括计算机指令，当计算机指令在终端上运行时，使得终端执行如上述方面及其中任一种可能的实现方式中所述的方法。
第五方面、提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如上述方面中及其中任一种可能的实现方式中所述的方法。
第六方面、提供一种芯片系统，包括处理器，当处理器执行指令时，处理器执行如上述方面中及其中任一种可能的实现方式中所述的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种PPG传感器的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种透射式PPG传感器中LED发射的光的透射光路示意图；
图4为本申请实施例提供的一种反射式PPG传感器中LED发射的光的反射光路示意图；
图5为本申请实施例提供的一种反射式PPG传感器中LED发射的光的反射光路的应用场景示意图；
图6为本申请实施例提供一种PPG传感器的环境光干扰示意图；
图7为本申请实施例提供的一种可乐瓶的活体检测结果示意图；
图8a为本申请实施例提供的PPG数字信号产生的示意图一；
图8b为本申请实施例提供的PPG数字信号产生的示意图二；
图9为本申请实施例提供的一种活体检测模块的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的一种电子设备中多种PPG驱动芯片输出的PPG数字信号未做归一化处理示意图；
图11为本申请实施例提供的一种电子设备中多种PPG驱动芯片输出的PPG数字信号做归一化处理示意图一；
图12为本申请实施例提供的一种电子设备中多种PPG驱动芯片输出的PPG数字信号做归一化处理示意图二；
图13为本申请实施例提供的一种智能手表的实际应用场景示意图；
图14a为本申请实施例提供的一种人脸识别设备的实际应用场景示意图一；
图14b为本申请实施例提供的一种人脸识别设备的实际应用场景示意图二；
图15为本申请实施例提供的又一种电子设备的结构示意图；
图16为本申请实施例提供的一种活体检测方法的流程示意图一；
图17为本申请实施例提供的一种活体检测方法的流程示意图二。
具体实施方式
在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
以下，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个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
图1示出了电子设备100的结构示意图。
电子设备100可以包括处理器110，存储器120，通用串行总线(universal serialbus，USB)接口130，充电管理模块140，电源管理模块141，电池142，传感器模块150，显示屏160天线1，以及无线通信模块170等。其中传感器模块150可以包括PPG传感器150A，加速度传感器150B，陀螺仪传感器150C等。
可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对电子设备100的具体限定。在本申请另一些实施例中，电子设备100可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。
处理器110可以包括一个或多个处理单元，例如：处理器110可以包括应用处理器(application processor，AP)，调制解调处理器，图形处理器(graphics processingunit，GPU)，图像信号处理器(image signal processor，ISP)，控制器，视频编解码器，数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，基带处理器，和/或神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)等。其中，不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或多个处理器中。
控制器可以根据指令操作码和时序信号，产生操作控制信号，完成取指令和执行指令的控制。
处理器110中还可以设置存储器，用于存储指令和数据。在一些实施例中，处理器110中的存储器为高速缓冲存储器。该存储器可以保存处理器110刚用过或循环使用的指令或数据。如果处理器110需要再次使用该指令或数据，可从所述存储器中直接调用。避免了重复存取，减少了处理器110的等待时间，因而提高了系统的效率。
在一些实施例中，处理器110可以包括一个或多个接口。接口可以包括集成电路(inter-integrated circuit，I2C)接口，集成电路内置音频(inter-integrated circuitsound，I2S)接口，脉冲编码调制(pulse code modulation，PCM)接口，通用异步收发传输器(universal asynchronous receiver/transmitter，UART)接口，移动产业处理器接口(mobile industry processor interface，MIPI)，通用输入输出(general-purposeinput/output，GPIO)接口，用户标识模块(subscriber identity module，SIM)接口，和/或通用串行总线(universal serial bus，USB)接口等。
可以理解的是，本发明实施例示意的各模块间的接口连接关系，只是示意性说明，并不构成对电子设备100的结构限定。在本申请另一些实施例中，电子设备100也可以采用上述实施例中不同的接口连接方式，或多种接口连接方式的组合。
存储器120可以用于存储计算机可执行程序代码，所述可执行程序代码包括指令。存储器120可以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。存储数据区可存储电子设备100使用过程中所创建的数据(比如音频数据，电话本等)等。此外，存储器120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，例如至少一个磁盘存储器件，闪存器件，通用闪存存储器(universal flash storage，UFS)等。处理器110通过运行存储在存储器120的指令，和/或存储在设置于处理器中的存储器的指令，执行电子设备100的各种功能应用以及数据处理。
充电管理模块140用于从充电器接收充电输入。其中，充电器可以是无线充电器，也可以是有线充电器。在一些有线充电的实施例中，充电管理模块140可以通过USB接口130接收有线充电器的充电输入。在一些无线充电的实施例中，充电管理模块140可以通过电子设备100的无线充电线圈接收无线充电输入。充电管理模块140为电池142充电的同时，还可以通过电源管理模块141为电子设备供电。
电源管理模块141用于连接电池142，充电管理模块140与处理器110。电源管理模块141接收电池142和/或充电管理模块140的输入，为处理器110，内部存储器121，显示屏160和无线通信模块170等供电。电源管理模块141还可以用于监测电池容量，电池循环次数，电池健康状态(漏电，阻抗)等参数。在其他一些实施例中，电源管理模块141也可以设置于处理器110中。在另一些实施例中，电源管理模块141和充电管理模块140也可以设置于同一个器件中。
PPG传感器150A可以获取经过待测物透射或反射的光。在一些实施例中，PPG传感器150A可以接触人体组织，接收经人体组织透射或反射的光，并根据接收的光产生PPG数字信号。处理器110可以基于PPG传感器150A产生的PPG数字信号，实现活体检测功能。
加速度传感器150B可检测电子设备100在各个方向上(一般为三轴)加速度的大小。当电子设备100静止时可检测出重力的大小及方向。还可以用于识别电子设备姿态，应用于横竖屏切换，计步器等应用。
陀螺仪传感器150C可以用于确定电子设备100的运动姿态。在一些实施例中，可以通过陀螺仪传感器150C确定电子设备100围绕三个轴(即，x，y和z轴)的角速度。陀螺仪传感器150C可以用于拍摄防抖。示例性的，当按下快门，陀螺仪传感器150C检测电子设备100抖动的角度，根据角度计算出镜头模组需要补偿的距离，让镜头通过反向运动抵消电子设备100的抖动，实现防抖。陀螺仪传感器150C还可以用于导航，体感游戏场景。
电子设备100的无线通信功能可以通过天线1，无线通信模块170，调制解调处理器以及基带处理器等实现。
天线1用于发射和接收电磁波信号。电子设备100中的每个天线可用于覆盖单个或多个通信频带。不同的天线还可以复用，以提高天线的利用率。在另外一些实施例中，天线可以和调谐开关结合使用。
电子设备100通过GPU，显示屏160，以及应用处理器等实现显示功能。GPU为图像处理的微处理器，连接显示屏160和应用处理器。GPU用于执行数学和几何计算，用于图形渲染。处理器110可包括一个或多个GPU，其执行程序指令以生成或改变显示信息。
显示屏160用于显示图像，视频等。显示屏160包括显示面板。显示面板可以采用液晶显示屏(liquid crystal display，LCD)，有机发光二极管(organic light-emittingdiode，OLED)，有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体(active-matrixorganic light emitting diode的，AMOLED)，柔性发光二极管(flex light-emittingdiode，FLED)，Miniled，MicroLed，Micro-oLed，量子点发光二极管(quantum dot lightemitting diodes，QLED)等。在一些实施例中，电子设备100可以包括1个或N个显示屏160，N为大于1的正整数。
无线通信模块170可以提供应用在电子设备100上的包括无线局域网(wirelesslocal area networks，WLAN)(如无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi)网络)，蓝牙(bluetooth，BT)，全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)，调频(frequency modulation，FM)，近距离无线通信技术(near field communication，NFC)，红外技术(infrared，IR)等无线通信的解决方案。无线通信模块170可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。无线通信模块170经由天线1接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器110。无线通信模块170还可以从处理器110接收待发送的信号，对其进行调频，放大，经天线1转为电磁波辐射出去。
在一些实施例中，电子设备100的天线1和无线通信模块170耦合，使得电子设备100可以通过无线通信技术与网络以及其他设备通信。所述无线通信技术可以包括全球移动通讯系统(global system for mobile communications，GSM)，通用分组无线服务(general packet radio service，GPRS)，码分多址接入(code division multipleaccess，CDMA)，宽带码分多址(wideband code division multiple access，WCDMA)，时分码分多址(time-division code division multiple access，TD-SCDMA)，长期演进(longterm evolution，LTE)，BT，GNSS，WLAN，NFC，FM，和/或IR技术等。所述GNSS可以包括全球卫星定位系统(global positioning system，GPS)，全球导航卫星系统(global navigationsatellite system，GLONASS)，北斗卫星导航系统(beidou navigation satellitesystem，BDS)，准天顶卫星系统(quasi-zenith satellite system，QZSS)和/或星基增强系统(satellite based augmentation systems，SBAS)。
图2为本申请实施例提供的一种PPG传感器的结构示意图。如图2所示，PPG传感器150A可以包括PPG驱动芯片150A1、发光器(如LED)150A2和光电转换器PD 150A3。PPG驱动芯片150A1用于给LED 150A2设置驱动电流，以驱动LED 150A2发光。LED 150A2发出的光照射到待测物后经过透射或反射将光发射到PD 150A3。PD 150A3将接收的光转换成电信号发送给PPG驱动芯片150A1。PPG驱动芯片150A1将电信号通过模拟数字转换器(analog-to-digital converter，ADC)转换成PPG数字信号输出。其中，电信号可以包括光电流，即PD电流。
其中，PPG传感器分为两类，一类是透射式PPG传感器，另一类是反射式PPG传感器。
图3为本申请实施例提供的一种透射式PPG传感器中LED发射的光的透射光路示意图。如图3所示，透射式PPG传感器的特点是LED和光电转换器PD位于待测物的两侧，如，在待测物(如人体组织)的一侧放置透射式PPG传感器的LED，另一侧放置透射式PPG传感器的光电转换器PD，LED发光透过人体组织(如手指)。PD接收从人体组织透过的光，并将光转换成电信号。示例性的，透射式PPG传感器应用于医院常用的指夹式血氧仪。图4为本申请实施例提供的一种反射式PPG传感器中LED发射的光的反射光路示意图。如图4所示，反射式PPG传感器的特点是LED和光电转换器PD位于待测物的一侧，如，在待测物(如人体组织)的同一侧放置透射式PPG传感器的LED和光电转换器PD，LED发光进入人体组织，再经人体组织反射被PD接收，PD将光转换成电信号。示例性的，透射式PPG传感器应用于佩戴式检测产品，如手表、手环类检测产品。
以反射式PPG传感器为例，图5为本申请实施例提供的一种反射式PPG传感器中LED发射的光的反射光路的应用场景图。如图5所示，由于肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等对光的吸收基本不变，而血液是流动的，血液对光的吸收随着血液的流动有一定的变化。因此，光照射透过人体组织后再反射到PD会有一定的衰减。当PD将光信号转换成电信号时，可以把电信号分为直流分量DC和交流分量AC。PD将该电信号输入PPG驱动芯片输出的PPG数字信号也可分为直流分量DC和交流分量AC。
又由于PPG传感器的PD接收的光容易掺杂固定频率的环境光。该环境光可以包括如表1中所示的日光灯的光、手机屏幕的光、手机闪光灯的光、电脑显示屏的光，等等。图6为本申请实施例提供一种PPG传感器的环境光干扰示意图。如图6所示，该环境光与LED发出的光叠加，所以，对PPG数字信号经过固定频率采样时就会发生频谱混叠。若混叠进去的信号在心率频段内且交流分量AC的幅值满足第二幅值，则后续活体检测时会将待测物判断为活体，使得活体检测的不准确。例如，图7为本申请实施例提供的一种可乐瓶的活体检测结果示意图。如图7所示，对可乐瓶进行活体检测时误判可乐瓶为活体。
表1
光源 频率
日光灯 50.5Hz
手机屏幕 60Hz/120Hz
手机闪光灯 18.25Hz
电脑显示器 61.22Hz
发光鼠标 103Hz
智能手表屏幕 60.4Hz
由于活体具有人体血流灌注的特性，该人体血流灌注的特性，是指血液经由心脏的左心室收缩而挤压流入主动脉，随即传递到全身动脉。而动脉为富有弹性的结缔组织与肌肉所形成管路。当大量血液进入动脉将使动脉压力变大而使管径扩张，皮肤下的血管中血液容积会随即增加。这样，随着心脏的收缩和舒张，皮肤下的血液容积会增大和减少。
具体而言，图8a为本申请实施例提供的PPG数字信号产生的示意图一。如图8a所示，当心脏的左心室收缩致使大量血液进入动脉，将使动脉压力变大而使管径扩张，皮肤下的血管中血液容积会随即增加时，透射或反射的LED光强就会衰减。图8b为本申请实施例提供的PPG数字信号产生的示意图二。如图8b所示，当大量血液进入动脉将使动脉压力变大而使管径扩张，皮肤下的血管中血液容积会随即增加时，透射或反射的LED光强就会衰减。当心脏的左心室扩张致使进入动脉的血量减小，将使动脉压力变小而使管径收缩，皮肤下的血管中血液容积会随即减少时，透射或反射的LED光强就会增强。因此，当血液容积发生变化时，透射或反射的LED光强就会发生变化，PD接收到的光就会随之变化。
而且，由于活体具有人体血流灌注的特性，在对活体进行活体检测时，无论PPG传感器的PD接收的光是否掺杂固定频率的环境光，当血液容积发生变化时，透射或反射的LED光强就会发生变化，PD接收到的光就会随之变化。由于PD接收到的光会随之变化。因此，PD将接收的光转换成电信号发送给PPG驱动芯片，PPG驱动芯片再将该电信号通过模拟数字转换器转换成PPG数字信号，该PPG数字信号的交流分量AC会随着直流分量DC变化成正比变化。
为了提高活体检测的准确性，防止误判的现象发生，因此本申请实施例利用人体血流灌注的特性，当监测到与环境光频谱混叠的PPG数字信号的交流分量AC随着直流分量DC变大而变大时，可确定待测物为活体。
为了确保活体检测的准确性，因此在本申请实施例利用人体血流灌注的特性对待测物进行活体检测之前，需要确保用于进行活体检测的电子设备处于静止状态。因此，本申请实施例提供一种能够实现静止状态检测的电子设备。该电子设备可以包括上述的PPG传感器150A、一个或多个加速度传感器和活体检测模块。在PPG传感器150A的输出端电连接活体检测模块的一输入端，活体检测模块的输出端与PPG传感器150A的输入端电连接。活体检测模块的另一输入端与加速度传感器电连接，加速度传感器与PPG传感器150A设置在同一部件上。其中，活体检测模块用于分析加速度传感器采集的电子设备的加速度值，来判断电子设备是否处于静止状态。活体检测模块还用于在电子设备处于静止的情况下，通过分析PPG传感器150A输出的PPG数字信号的直流分量DC和AC交流分量，来判断待测物是否为活体。
具体而言，活体检测模块在检测到电子设备处于静止状态下，向PPG传感器150A发送第一电流调节信号，PPG传感器150A根据第一电流调节信号调节驱动电流，以调节PD电流至第一PD电流，此时，活体检测模块提取PPG传感器输出的第一PPG数字信号的第一直流分量DC1和第一交流分量AC1。活体检测模块在检测到电子设备处于静止状态下，向PPG传感器150A发送第二电流调节信号，PPG传感器150A根据第二电流调节信号调节驱动电流，以调节PD电流至第二PD电流，此时，活体检测模块提取PPG传感器输出的第二PPG数字信号的第二直流分量DC2和第二交流分量AC2。活体检测模块确定第二交流分量AC2相对第一交流分量AC1的变化，是随着第二直流分量DC2相对第一直流分量DC1的变化成正比变化，即可确定待测物为活体。也就是说，若随着第二直流分量DC2相对第一直流分量DC1变大，第二交流分量AC2相对第一交流分量AC1也变大，则活体检测模块确定待测物为活体。当然，若第二直流分量DC2相对第一直流分量DC1变大，第二交流分量AC2相对第一交流分量AC1未变或变小，则活体检测模块确定待测物为非活体。
具体的，图9为本申请实施例提供的一种活体检测模块的结构示意图，该活体检测模块被包括于本申请实施例提供的电子设备100当中。如图9所示，活体检测模块900可以包括：静止检测单元901、PPG调光单元902、滤波器903、信号提取单元904和活体检测单元905。静止检测单元901根据加速度传感器采集的电子设备在各个维度上的加速度值与各个设定值的关系，确定电子设备是否处于静止状态。也就是说，加速度传感器采集的电子设备在第一维度上的第一加速度值与第一设定值的关系，以及电子设备在第二维度上的第二加速度值与第二设定值的关系，确定电子设备是否处于静止状态。示例性的，若加速度传感器在第一维度上采集的第一加速度值大于第一设定值，且加速度传感器在第二维度上采集的第二加速度值大于第二设定值，则静止检测单元901确定电子设备处于非静止状态；若第一加速度值小于等于第一设定值，和/或，第二加速度值小于等于第二设定值，则静止检测单元901确定电子设备处于静止状态。当然，还存在其他情况，本申请实施例不再一一列举。
在确定电子设备为静止状态后，PPG调光单元902向PPG传感器150A发送第一电流调节信号，PPG传感器150A的PPG驱动芯片根据第一电流调节信号，调节PPG传感器150A的发光器的驱动电流的电流值，控制发光器输出第一光信号，第一光信号经过待测物的透射或反射后得到第二光信号。光电转换器PD采集第二光信号。PPG传感器150A将第二光信号转换为第一电信号，该第一电信号可以为第一PPG数字信号。该第一PPG数字信号可以是滤波器903接收PPG传感器输出的信号，并对该信号进行滤波处理得到的。滤波器903将第一PPG数字信号发送给信号提取单元904。信号提取单元904提取第一PPG数字信号的第一直流分量DC1和第一交流分量AC1，并发送给活体检测单元905。PPG调光单元902向PPG传感器150A发送第二电流调节信号，PPG传感器150A的PPG驱动芯片根据第二电流调节信号，调节PPG传感器150A的发光器的驱动电流的电流值，控制发光器输出第三光信号，第三光信号经过待测物的透射或发射后得到第四光信号。光电转换器PD采集第四光信号。PPG传感器150A将第四光信号转换为第二电信号，该第二电信号可以为第二PPG数字信号。该第二PPG数字信号可以是滤波器903接收PPG传感器输出的信号，并对该信号进行滤波处理得到的。滤波器903将第二PPG数字信号发送给信号提取单元904。信号提取单元904提取第二PPG数字信号的第二直流分量DC2和第二交流分量AC2，并发送给活体检测单元905。活体检测单元905确定第二交流分量AC2相对第一交流分量AC1的变化，是随着第二直流分量DC2相对第一直流分量DC1的变化成正比变化，即可确定待测物为活体。
可选的，在本申请另一些实施例中，由于PPG调光单元通常直接以PPG驱动芯片输出的PPG数字信号的直流分量DC为基准，来调节LED灯的驱动电流，使得PPG驱动芯片输出的PPG数字信号在直流分量DC达到预设的目标值，这样就可以给活体检测单元提供一个稳定的PPG数字信号。但是，同一产品不同批次采用的PPG驱动芯片的型号不同，导致采用不同型号的PPG驱动芯片输出的PPG数字信号的直流分量DC和交流分量AC的范围不同，如表2所示。
表2
芯片型号 PPG数字信号范围
第一型号驱动芯片 -2<sup>23</sup>～2<sup>23</sup>-1
第二型号驱动芯片 -2<sup>31</sup>～2<sup>31</sup>-1
图10为本申请实施例提供的一种电子设备中多种PPG驱动芯片输出的PPG数字信号未做归一化处理示意图。如图10所示，活体检测模块对不同型号的PPG驱动芯片输出的PPG数字信号进行活体检测分析时，活体检测算法需要满足各个型号的PPG驱动芯片(如图10中的第一型号驱动芯片和第二型号驱动芯片)输出的PPG数字信号，使得算法实现较复杂。
为了减少算法实现复杂度，图11为本申请实施例提供的一种电子设备中多种PPG驱动芯片输出的PPG数字信号做归一化处理示意图一。如图11所示，本申请实施例将不同型号的PPG驱动芯片输出的PPG数字信号转换为同一的参数，如PD电流。那么，PPG驱动芯片供给LED的驱动电流相同，LED的发光强度相同，反射到PD的光能量就相同，则PD将光转换为电流也就相同。这样就可以屏蔽不同型号PPG驱动芯片的差异，实现不同PPG驱动芯片输出信号的归一化处理。其中图11所示的仅仅涉及到三种型号不同的驱动芯片的归一化处理，在本申请实施例中还可以包括更多数量的不同型号的驱动芯片的归一化处理，本申请对此不加以限制。
示例性的，图12为本申请实施例提供的一种电子设备中多种PPG驱动芯片输出的PPG数字信号做归一化处理示意图二。如图12所示，以产品采用第一型号或第二型号的PPG驱动芯片为例，以PD电流作为基准，将不同PPG驱动芯片的输出信号都转换为PD电流。由于转换为相同的物理量，所以转换后的PD电流的DC和AC范围相同。
其中，第一型号驱动芯片的PD电流转换公式为：
Figure BDA0002659943100000111
其中，DCoffsetnow1为PPG数据通道设置的直流偏置，ADCppg1为PPG数据通道的PPG传感器的数据，Gainnow1为PPG数据通道设置的增益值，PDnow1为PPG数据通道的PD电流。
第二型号驱动芯片的PD电流转换公式为：
PDnow2＝1.4916×ADCppg2×10-3(nA)
其中，ADCppg2为PPG数据通道的PPG传感器的数据，PDnow2为PPG数据数据通道的PD电流。
在本申请实施例中，为了简化活体检测算法，使得活体检测算法适用于各种型号的PPG驱动芯片，采用统一的参数对各种型号的PPG驱动芯片输出的PPG数字信号进行调节，如该参数可以为第一目标电信号，该第一目标电信号可以为目标PD电流。该目标PD电流的数值范围可以取上述第一型号驱动芯片的PD电流的数值范围与第二型号驱动芯片的PD电流的数值范围的交集。示例性的，目标PD电流的电流值在第一电流值范围内，第一电流值范围可以为(0,2000]nA；或者，目标PD电流的电流值在第二电流值范围内，第二电流值范围(2000,4000]nA。
为了使得PPG传感器的光电转换器PD输出电信号达到第一目标电信号，进而使得活体检测模块来进行生物活体检测和分析。本申请具体可实现为，通过PPG调光单元调节LED的驱动电流，电子设备控制发光器输出第五光信号，第五光信号经过待测物的透射或反射后得到第六光信号。光电转换器PD采集第六光信号。PPG传感器将第六光信号转换为第三电信号，该第三电信号可以为PPG驱动芯片对应的PPG数据通道的PD电流的电流值。根据第三电信号与第一目标电信号的差值，继续调节发光器的驱动电流，直至第三电信号成为第一目标电信号，使得发光器输出第一光信号。
如上所述，涉及到调节驱动电流电流，使得PPG传感器的光电转换器PD输出电信号达到第一目标电信号，进而使得活体检测模块来进行生物活体检测和分析。可选的，在本申请另一些实施例中，电子设备根据电流调节信号调节驱动电流的电流值具体可实现为：
步骤1、响应于接收到的电流调节信号，电子设备遍历PPG传感器的PPG驱动芯片对应的各个PPG数据通道，以确定第i时间段对应的PPG数据通道。
其中，PPG驱动芯片对应的各个PPG数据通道，可以指预先为PPG驱动芯片配置N个PPG数据通道，N为大于1的正整数。示例性的，PPG驱动芯片配置有8个PPG数据通道。
而一个采样周期可以采集多个数据通道的数据，可以理解为，一个数据通道对应一个采样周期中的一个时间段。一个PPG数据通道用于控制一个PPG传感器的LED灯和其对应的PD。
其中，电子设备遍历PPG传感器的PPG驱动芯片对应的各个PPG数据通道，可以理解为，电子设备按照各个PPG数据通道的序号顺序遍历各个PPG数据通道。例如，从第1个PPG数据通道开始遍历，至第N个PPG数据通道结束遍历。
步骤2、电子设备判断该PPG数据通道的遍历操作是否结束。若判断该PPG数据通道的遍历操作未结束，则执行步骤3；若电子设备判断该PPG数据通道的遍历操作结束，则电子设备终止执行调节驱动电流的操作。
其中，电子设备从第1个PPG数据通道遍历至第N个PPG数据通道，即可确定该PPG数据通道的遍历操作结束。
步骤3、电子设备确定在第i时间段对应的PPG数据通道的PD电流。
步骤4、电子设备判断该PD电流的电流值是否位于第一电流值范围内。若判断该PD电流的电流值不在第一电流值范围内，则执行步骤5；若电子设备判断该PD电流的电流值在第一电流值范围内，则执行步骤2。
其中，第一电流值范围可以为根据实际需求设定，本申请实施例不做具体限定。
步骤5、电子设备确定在第i+1时间段内的LED的驱动电流值，并继续执行遍历各个PPG数据通道的操作，及执行将LED的驱动电流的调节次数加1的操作。
当所述调节次数超过预设次数时，结束本次PPG调光流程；当所述调节次数未超过预设次数时，继续重复进行前述的各个步骤(即步骤1至步骤5)以实现PPG调光流程。
可选的，在本申请一种实施例中，当LED的驱动电流的调节次数大于预设次数时，电子设备终止遍历各个PPG数据通道的操作。
其中，LED的驱动电流的表达式可以如下：
Figure BDA0002659943100000121
经换算后得到：
Figure BDA0002659943100000122
其中，PDt为预设值，该预设值为调节驱动电流以达到的目标PD电流值，PDo为在第i时间段对应的PPG数据通道的PD电流，Ii为在第i时间段内LED的驱动电流值，Ii+1为在第i+1时间段内LED的驱动电流值，K为转化系数，通常设置为1，K也可以为其他数值，本申请实施例对此不加以限定。
可选的，在本申请另一些实施例中，为了使活体检测结果更准确，通过PPG调光单元调节LED的驱动电流，使PPG驱动芯片对应的PPG数据通道的PD电流的电流值在第一电流值范围内，此时，信号提取单元提取PPG驱动芯片输出的PPG数字信号的第一交流分量AC1的幅值。信号提取单元提取完PPG数字信号的第一直流分量DC1和第一交流分量AC1后，PPG调光单元继续通过PPG调光单元调节LED的驱动电流，使PPG驱动芯片对应的PPG数据通道的光电流的电流值在第二电流值范围内，此时，信号提取单元提取PPG驱动芯片输出的PPG数字信号的第二交流分量AC2的幅值。活体检测单元确定第二交流分量AC2相对第一交流分量AC1的变化，是随着第二直流分量DC2相对第一直流分量DC1的变化成正比变化，且活体检测单元计算第二交流分量AC2的幅值与第一交流分量AC1的幅值的比值在第一范围内，确定所述待测物为活体。其中，第一范围可以为[1.4，+∞)。示例性的，活体检测单元确定第二交流分量AC2相对第一交流分量AC1的变化，是随着第二直流分量DC2相对第一直流分量DC1的变化成正比变化，且根据所述计算的比值确定活体检测结果的可信等级。其中，若所述活体检测结果的可信等级为中级及其以上，则活体检测单元确定待测物为活体。
示例性的，如表3所示，若第二交流分量AC2的幅值与第一交流分量AC1的幅值的比值可以为[2，+∞)则活体检测单元确定活体检测结果的可信等级为高级，即可确定待测物为活体。若第二交流分量AC2的幅值与第一交流分量AC1的幅值的比值可以为[1.4，2)，则活体检测单元确定活体检测结果的可信等级为中级，即可确定待测物为活体。若第二交流分量AC2的幅值与第一交流分量AC1的幅值的比值可以为(-∞，1.4)，则活体检测单元确定活体检测结果的可信等级为低级，即可确定待测物为非活体，或无法确定待测物对否是活体。
表3
第二交流分量AC2的幅值与第一交流分量AC1的幅值的比值 可信等级
大于等于2 高
大于或等于1.4但小于2 中
小于1.4 低
可选的，在本申请另一些实施例中，为了使活体检测结果更准确，在活体检测单元通过计算第二交流分量AC2的幅值与第一交流分量AC1的幅值的比值，从而根据所述计算的比值确定活体检测结果的可信等级之前，活体检测单元计算第三电信号与第一目标电信号满足第一预设条件，进而决定是否进行前文所述的活体检测操作。其中，该第一预设条件可以包括第三电信号与第一目标电信号的偏差范围可以为[-10％，20％]。示例性的，活体检测单元计算当前PPG数字信号对应的PD电流与目标PD电流值的偏差范围，其中所述当前PPG数字信号对应的PD电流值与目标PD电流值的偏差范围A的计算方式为：
Figure BDA0002659943100000131
示例性的，如表4所示，若当前PPG数字信号对应的PD电流与目标PD电流值的偏差范围可以为(-∞，10％)，则其对应的可信等级为高级，则活体检测单元执行活体检测操作；若当前PPG数字信号对应的PD电流与目标PD电流值的偏差范围可以为[10％，20％)，则其对应的可信等级为中级，则活体检测单元执行活体检测操作；若当前PPG数字信号对应的PD电流值的偏差范围可以为[20％，+∞)，则其对应的可信等级为低级，则活体检测单元不执行活体检测操作。
表4
当前PPG数字信号对应的PD电流值与目标PD电流值的偏差范围 可信等级
小于10％ 高
大于等于10％但小于20％ 中
大于等于20％ 低
可选的，在本申请的一些实施例中，上述的电子设备中可以不设置加速度传感器。当电子设备需要执行活体检测操作前，电子设备通过语音信息或者文字、图案等方式发出提示信息，如提示用户“请保持电子设备处于静止状态”。电子设备可以在提示信息发出的预定时间段后执行活体检测操作，也可以响应用户根据提示信息执行的相应操作(如摇动电子设备的操作、点击电子设备的操作等)，执行活体检测操作。具体实施时可以根据实际设置，本申请实施例不做具体限定。其中预定时间段可以为5秒等，本申请对此不加以限制。
可选的，在本申请的一些实施例中，上述的电子设备确定待测物为活体之后，该电子设备可以显示待测物为活体的检测信息。该电子设备可以通过语音信息或者文字、图案等方式在显示屏上显示。例如，在电子设备的显示屏上显示“待测物为活体”的文字。或者，该电子设备可以执行心率检测操作，该心率检测操作可以为现有技术中任意一种能够实现的心率检测的操作，本申请实施例不做具体限定。再或者，该电子设备可以执行睡眠检测操作，该睡眠检测操作也可以为现有技术中任意一种能够实现的睡眠检测的操作，本申请实施例不做具体限定。当然，上述电子设备并不局限于上述列举的三种业务操作，还可进行其他的业务操作，具体实施时可以根据实际设置，本申请实施例不做具体限定。
可选的，在本申请的一些实施例中，上述的电子设备例如可以为穿戴设备。本申请实施例中，提出了一种活体检测方法，穿戴设备中设置的加速度传感器，用于检测穿戴设备的加速度值，穿戴设备中活体检测模块的静止检测单元根据加速度传感器采集的电子设备在各个维度上的加速度值与各个设定值的关系，确定穿戴设备是否处于静止状态。在穿戴设备处于静止状态的情况下，活体检测模块的PPG调光单元向穿戴设备中设置的PPG传感器发送第一电流调节信号，PPG传感器根据第一电流调节信号调节LED的驱动电流，以调节PD电流至第一目标PD电流，此时，活体检测模块的信号提取单元提取PPG传感器输出的第一PPG数字信号的第一直流分量DC1和第一交流分量AC1。活体检测模块的PPG调光单元向PPG传感器发送第二电流调节信号，PPG传感器根据第二电流调节信号调节驱动电流，以调节PD电流至第二目标PD电流，此时，活体检测模块的信号提取单元提取PPG传感器输出的第二PPG数字信号的第二直流分量DC2和第二交流分量AC2。活体检测模块的活体检测单元确定第二交流分量AC2相对第一交流分量AC1的变化，是随着第二直流分量DC2相对第一直流分量DC1的变化成正比变化，即可确定待测物为活体。
可选的，在本申请另一些实施例中，为了节省资源，在穿戴设备中设置工作状态检测模块和工作模式切换模块，在工作状态检测模块检测到PPG传感器的LED发出的光未经透射或未经反射返给光电转换器PD时，确定穿戴设备未执行活体检测操作，即穿戴设备处于休息状态。此时，工作模式切换模块将穿戴设备切换至待机模式或省电模式。在工作状态检测模块检测到PPG传感器的LED发出的光经透射或经反射返给光电转换器PD时，确定穿戴设备执行活体检测操作，即穿戴设备处于活体检测状态。此时，工作模式切换模块将穿戴设备切换至工作模式。
示例性的，本申请实施例中的穿戴设备可以为有线耳机、无线耳机(例如，TWS蓝牙耳机、颈挂式蓝牙耳机、头戴式蓝牙耳机)、智能手表、智能手环、智能眼镜、智能脚环、智能戒指、智能项链、增强现实技术(augmented reality，AR)设备、虚拟现实(virtualreality，VR)设备等，本申请对该穿戴设备的具体形式不做特殊限制。
可选的，在本申请实施例中，以穿戴设备是智能手表为例，该智能手表能还可以实现睡眠检测、心率检测等。其中所述智能手表可以执行活体检测的流程，活体检测的原理和步骤可以参照前文中其他实施例的内容，此处不再赘述。可选的，当智能手表确定待测物为活体时，智能手表可进行其他的业务操作，比如睡眠检测、心率检测等；当智能手表确定待测物为非活体时，智能手表可以切换至待机模式或省电模式，或者，智能手表可以终止执行睡眠检测或心率检测的操作。例如，图13为本申请实施例提供的一种智能手表的实际应用场景示意图。如图13所示，用户将智能手表1301放置在桌子1302上，智能手表1301采用本申请实施例的活体检测方法确定桌子1302为非活体。此时，智能手表1301可以将其运行模式切换成待机模式或省电模式。
可选的，在本申请另一些实施例中，上述的电子设备可以为非穿戴设备。例如，非穿戴设备可以为医用的指夹式血氧仪、人脸识别设备(如人脸识别门禁或具有人脸识别的终端设备等)和具有指纹解锁功能的设备(如指纹打卡机和具有指纹解锁功能的移动端设备等)。
以非穿戴设备为人脸识别设备，且该人脸识别设备为具有人脸识别功能的移动设备为例。人脸识别设备的活体检测原理和步骤可以参照前文中其他实施例的内容，在此不再赘述。在确定所识别的主体为活体的情况下，人脸识别设备的图像采集模块采集人脸图像，人脸识别设备的人脸识别模块根据图像采集模块采集的人脸图像，及预先存储的目标人脸图像及其与用户名的对应关系，识别用户的身份。否则，在确定所识别的主体为非活体的情况下，人脸识别设备不执行人脸图像的采集、识别等操作。
当然，上述人脸识别设备中也可以未设置加速度传感器。具体的，图14a为本申请实施例提供的一种人脸识别设备的实际应用场景示意图一。如图14a所示，当人脸识别设备需要执行活体检测操作前，人脸识别设备通过语音信息或者文字、图案等方式发出提示信息。如，该人脸识别设备可以在显示屏上显示人脸图像采集区域，并在人脸图像处于人脸图像采集区域上时，人脸识别设备提示用户“请保持人脸识别设备处于静止状态”。人脸识别设备可以在提示信息发出的预定时间段后执行活体检测操作。其中预定时间段可以为5秒等，本申请对此不加以限制。例如，图14b为本申请实施例提供的一种人脸识别设备的实际应用场景示意图二。如图14b所示，在上述提示信息发后，可以在人脸识别设备的显示屏上显示“保持5s”、“活体检测”等提示信息，并执行活体检测操作。
以非穿戴设备是指纹打卡机为例，指纹打卡机的活体检测原理和步骤可以参照前文中其他实施例的内容，在此不再赘述。本申请实施例通过指纹打卡机可以确定进行指纹打卡的物体是否为活体。若指纹打卡机确定该物体为活体，则指纹打卡机的图像采集模块采集指纹图像，指纹打卡机的指纹识别模块根据图像采集模块采集的指纹图像，及预先存储的目标指纹图像及其与用户名的对应关系，识别打卡人的身份。否则指纹打卡机将不进行指纹图像的采集和识别。通过本申请实施例所涉及的方法，可以确定指纹图像为人体的指纹图像，而不是非活体指纹，从而提高活体检测的精度。
可选的，在本申请另一些实施例中，为了减少穿戴设备的负担，加快活体检测效率，如图15所示，在穿戴设备1501中设置ACC加速度传感器15011和PPG传感器15012(150A)，在穿戴设备之外的终端设备1502中设置活体检测模块15021。即，可以将穿戴设备采集的相关传感器数据，发送至终端设备处，由终端设备进行处理和判断，从而确定穿戴设备当前检测的物体是否为活体。其中关于活体检测相关原理和步骤可以参照前文中其他实施例的内容，此处不再赘述。其中，穿戴设备1501与终端设备1502可以采用有线方式进行数据传输，也可以采用无线方式进行数据传输。其中，有线方式和无线方式均可采用现有的实现方案，本发明实施例不做具体限定。
以下实施例所涉及的技术方案可以在具有图1、图2、图9和图15所示硬件结构中实现。
图16为本申请实施例提供的一种活体检测方法流程的示意图，所述活体检测方法适用于本申请实施例所提及的电子设备、穿戴设备等。如图16所示，该活体检测方法包括：
S1601、电子设备在静止的状态下，响应于第一电流调节信号，控制发光器输出第一光信号，并检测由第一光信号经过待测物的透射或反射后所得到的第二光信号。
可选的，在本申请实施例中，S1601步骤之前还可以包括电子设备进行静止状态检测的流程。其中，电子设备的加速度传感器采集的电子设备在各个维度上的加速度值与各个设定值的关系，确定电子设备是否处于静止状态。静止状态检测的具体内容可以详见上述实施例中的阐述，在此不再赘述。
其中，电子设备可以采用PPG传感器的发光器(如LED)输出第一光信号，PPG传感器的PD采集第二光信号，该第二光信号为第一光信号经过待测物的透射或反射后得到的。本步骤S1601具体可包括步骤S1611：即在确定电子设备为静止状态后，电子设备控制发光器输出第五光信号，并检测第六光信号，该第六光信号为第五光信号经过待测物的透射或反射后得到的。将第六光信号转换为第三电信号，第三电信号可以为光电转换器PD输出的PD电流。电子设备根据第三电信号与第一目标电信号的差值，调节发光器的驱动电流，将第三电信号的数值调节成为第一目标电信号对应的数值，使得发光器输出第一光信号。该第一光信号经过待测物的透射或反射后得到第二光信号，并由PD采集。
示例性的，第三电信号为第一PD电流，第一目标电信号为第一目标PD电流。其中，第一目标PD电流可以人为设定，例如，第一目标PD电流的取值范围可以为(0,2000]nA，则电子设备将第一PD电流的数值调节至第一目标PD电流的数值，即将第一PD电流的数值调节为2000nA。其中，本申请对于第一目标PD电流的具体参数值不加以限定。
S1602、电子设备根据第二光信号，确定第二光信号对应的电信号与第一目标电信号是否满足第一预设条件。若第二光信号对应的电信号与第一目标电信号满足第一预设条件，则执行S1603；若第三电信号与第一目标电信号不满足第一预设条件，则执行步骤S1604、电子设备不执行活体检测操作。其中，确定第二光信号对应的电信号与第一目标电信号是否满足第一预设条件包括：确定第二光信号对应的电信号与第一目标电信号的偏差范围是否为[-10％，20％]。
S1603、电子设备将第二光信号转换为第一电信号，该第一电信号包括第一直流分量和第一交流分量。
该第一电信号可以为第一PPG数字信号。
本步骤中，电子设备获取第一目标PD电流对应的第一PPG数字信号，并提取第一PPG数字信号的第一直流分量和第一交流分量。
示例性的，若第一PD电流与第一目标PD电流的偏差范围可以为[-10％，10％]，则其对应的可信等级为高级，则电子设备的信号提取单元提取PPG驱动芯片输出的第一目标PD电流对应的第一PPG数字信号的第一直流分量和第一交流分量；若第一PD电流与第一目标PD电流的偏差范围为[10％，20％]，则其对应的可信等级为中级，则电子设备的信号提取单元提取PPG驱动芯片输出的第一目标PD电流对应的第一PPG数字信号的第一直流分量和第一交流分量。例如，信号提取单元提取PPG驱动芯片输出的第一PPG数字信号的第一交流分量AC1的幅值。
S1604、电子设备不执行活体检测操作。
示例性的，若第一PD电流与第一目标PD电流的偏差范围为[20％，+∞)，则其对应的可信等级为低级，则电子设备的活体检测单元不执行活体检测操作。
S1605、电子设备继续调节LED的驱动电流，控制发光器输出第三光信号，并检测第四光信号。
其中，电子设备可以采用PPG传感器的发光器(如LED)输出第三光信号，PPG传感器的PD采集第四光信号，该第四光信号为第三光信号经过待测物的透射或反射后得到的。
本步骤具体可实现为，在电子设备的信号提取单元提取完第一PPG数字信号的第一直流分量DC1和第一交流分量AC1后，PPG调光单元继续通过PPG调光单元调节LED的驱动电流。电子设备的PPG调光单元向PPG传感器发送第二电流调节信号，PPG传感器的PPG驱动芯片根据第二电流调节信号调节驱动电流的电流值，以调节LED发出的第三光信号，进而调节LED发出的第三光信号经过待测物的透射或反射后得到第四光信号，并由PD采集。
本步骤具体可实现为：S1610，在确定电子设备为静止状态后，电子设备控制发光器输出第七光信号，并检测第八光信号，该第八光信号为第七光信号经过待测物的透射或反射后得到的。将第八光信号转换为第四电信号，第四电信号可以为光电转换器PD输出的PD电流。电子设备根据第四电信号与第二目标电信号的差值，调节发光器的驱动电流，将第四电信号的数值调节成为第二目标电信号对应的数值，使得发光器输出第三光信号。该第三光信号经过待测物的透射或反射后得到第四光信号，并由PD采集。
示例性的，第四电信号为第二PD电流，第二目标电信号为第二目标PD电流。其中，第二目标PD电流可以人为设定，例如，第二目标PD电流的取值范围可以为(2000,4000]nA，则电子设备将第二PD电流的数值调节至第二目标PD电流的数值，即将第二PD电流的数值调节为4000nA。其中，本申请对于第二目标PD电流的本申请对其具体参数值不加以限定。
S1606、电子设备根据第四光信号，确定第四光信号对应的电信号与第二目标电信号是否满足第二预设条件。若第四光信号对应的电信号与第二目标电信号满足第二预设条件，则执行S1607；若第四光信号对应的电信号与第二目标电信号不满足第二预设条件，则S1608、电子设备不执行活体检测操作。其中，确定第四光信号对应的电信号与第二目标电信号是否满足第二预设条件包括：确定第四光信号对应的电信号与第二目标电信号的偏差范围是否为[-10％，20％]。
S1607、电子设备将第四光信号转换为第二电信号，该第二电信号包括第二直流分量和第二交流分量。
该第二电信号可以为第二PPG数字信号。
本步骤中，电子设备获取第二目标PD电流对应的第二PPG数字信号，并提取第二PPG数字信号的第二直流分量和第二交流分量。
示例性的，若第二PD电流与第二目标PD电流的偏差范围为[-10％，10％]，则其对应的可信等级为高级，则电子设备获取第二目标PD电流对应的第二PPG数字信号，并提取第二PPG数字信号的第二直流分量和第二交流分量；若第二PD电流与第二目标PD电流值的偏差范围为[10％，20％]，则其对应的可信等级为中级，则电子设备获取第二目标PD电流对应的第二PPG数字信号，并提取第二PPG数字信号的第二直流分量和第二交流分量。例如，信号提取单元提取PPG驱动芯片输出的第二PPG数字信号的第二交流分量AC2的幅值。
S1608、电子设备不执行活体检测操作。
示例性的，若第二PD电流与第二目标PD电流的偏差范围为[20％，+∞)，则其对应的可信等级为低级，则电子设备的活体检测单元不执行活体检测操作。
S1609、电子设备响应于当第二直流分量相对于第一直流分量变化，与第二交流分量相对于第一交流分量变化成正比，且第二交流分量的幅值与第一交流分量的幅值的比值在第一范围内时，确定待测物为活体。
也就是说，电子设备确定第二直流分量相对于第一直流分量变化，与第二交流分量AC2相对于第一交流分量AC1变化成正比，并且计算第二交流分量AC2的幅值与第一交流分量AC1的幅值的比值，并根据所述计算的比值确定活体检测结果的可信等级。其中，若所述活体检测结果的可信等级为中级及其以上，则电子设备确定待测物为活体。
示例性的，若第二交流分量AC2的幅值与第一交流分量AC1的幅值的比值大于等于2，则活体检测单元确定活体检测结果的可信等级为高级，即可确定待测物为活体。若第二交流分量AC2的幅值与第一交流分量AC1的幅值的比值大于或等于1.4但小于2，则活体检测单元确定活体检测结果的可信等级为中级，即可确定待测物为活体。若第二交流分量AC2的幅值与第一交流分量AC1的幅值的比值小于1.4，则活体检测单元确定活体检测结果的可信等级为低级，即可确定待测物为非活体，或无法确定待测物对否是活体。
可选的，在本申请一些实施例中，在确定待测物为活体之后，电子设备还可以显示所述待测物为活体的检测信息；或者，执行心率检测操作；或者，执行睡眠检测操作。
在一些实施例中，如图17所示，上述S1611或上述S1610，对应可实现为S1701至S1705所包括的流程和步骤，其中具体包括：
S1701、响应于接收到的电流调节信号，电子设备遍历PPG传感器的PPG驱动芯片对应的各个PPG数据通道，以确定第i时间段对应的PPG数据通道。
其中，PPG驱动芯片对应的各个PPG数据通道，可以指预先为PPG驱动芯片配置N个PPG数据通道，N为大于1的正整数。示例性的，PPG驱动芯片配置有8个PPG数据通道。
而一个采样周期可以采集多个数据通道的数据，可以理解为，一个数据通道对应一个采样周期中的一个时间段。一个PPG数据通道用于控制一个LED灯和其对应的PD。
其中，电子设备遍历PPG传感器的PPG驱动芯片对应的各个PPG数据通道，可以理解为，电子设备按照各个PPG数据通道的序号顺序遍历各个PPG数据通道。例如，从第1个PPG数据通道开始遍历，至第N个PPG数据通道结束遍历。
S1702、电子设备判断该PPG数据通道的遍历操作是否结束。若判断该PPG数据通道的遍历操作未结束，则执行S1703；若电子设备判断该PPG数据通道的遍历操作结束，则电子设备终止执行调节驱动电流的操作。
其中，电子设备从第1个PPG数据通道遍历至第N个PPG数据通道，即可确定该PPG数据通道的遍历操作结束。
S1703、电子设备确定在第i时间段对应的PPG数据通道的PD电流。
S1704、电子设备判断该PD电流的电流值是否位于第一电流值范围内。若判断该PD电流的电流值不在第一电流值范围内，则执行S1705；若电子设备判断该PD电流的电流值在第一电流值范围内，则执行S1702。其中在本申请实施例中，第一电流值范围可以为[1000，5000]nA。
其中，第一电流值范围可以为根据实际需求设定，本申请实施例不做具体限定。
S1705、电子设备确定在第i+1时间段内的LED的驱动电流值，并继续执行遍历各个PPG数据通道的操作，及执行将LED的驱动电流的调节次数加1的操作。
当所述调节次数超过预设次数时，结束本次PPG调光流程；当所述调节次数未超过预设次数时，继续重复进行前述的各个步骤(即步骤S1701至步骤S1705)以实现PPG调光流程。
可选的，在本申请一种实施例中，当LED的驱动电流的调节次数大于预设次数时，电子设备终止遍历各个PPG数据通道的操作。其中预设次数可以根据实际情况进行设定，比如5次，当LED驱动电流的调节次数大于等于4次时，电子设备结束本次PPG调光流程。
本申请实施例还提供一种芯片系统，该芯片系统包括至少一个处理器和至少一个接口电路。处理器和接口电路可通过线路互联。例如，接口电路可用于从其它装置(例如存储器)接收信号。又例如，接口电路可用于向其它装置(例如处理器)发送信号。示例性的，接口电路可读取存储器中存储的指令，并将该指令发送给处理器。当所述指令被处理器执行时，可使得电子设备执行上述实施例中的穿戴设备执行的各个步骤。当然，该芯片系统还可以包含其他分立器件，本申请实施例对此不作具体限定。
本申请实施例还提供一种装置，该装置包含在电子设备中，该装置具有实现上述实施例中任一方法中电子设备行为的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括至少一个与上述功能相对应的模块或单元。例如，检测模块或单元、以及确定模块或单元等。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括计算机指令，当计算机指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行如上述实施例中任一方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如上述实施例中任一方法。
可以理解的是，上述终端等为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，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，本申请实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域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发明实施例的范围。
本申请实施例可以根据上述方法示例对上述终端等进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本发明实施例中对模块的划分是示意性的，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。
通过以上的实施方式的描述，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，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。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。
在本申请实施例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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述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，本申请实施例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该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该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)或处理器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：快闪存储器、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、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，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种活体检测方法，应用于电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
一个或多个存储器；
发光器；
所述方法包括：
控制所述发光器输出第一光信号，并检测第二光信号，所述第二光信号为所述第一光信号经过待测物的透射或反射后得到的；
将所述第二光信号转换为第一电信号，所述第一电信号包括第一直流分量和第一交流分量；
控制所述发光器输出第三光信号，并检测第四光信号，所述第四光信号为所述第三光信号经过所述待测物的透射或反射后得到的；
将所述第四光信号转换为第二电信号，所述第二电信号包括第二直流分量和第二交流分量；
响应于当所述第二直流分量相对于所述第一直流分量变化，与所述第二交流分量相对于所述第一交流分量变化成正比时，确定所述待测物为活体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述发光器输出第一光信号，包括：
控制所述发光器输出第五光信号，并检测第六光信号，所述第六光信号为所述第五光信号经过所述待测物的透射或反射后得到的；
将所述第六光信号转换为第三电信号；
调节所述发光器的驱动电流，使得所述第三电信号的数值调节至第一目标电信号对应的数值，从而使得所述发光器输出所述第一光信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述第二光信号转换为第一电信号之前，所述方法还包括：
确定所述第二光信号对应的电信号与所述第一目标电信号是否满足第一预设条件；
若确定所述第二光信号对应的电信号与所述第一目标电信号满足所述第一预设条件，则将所述第二光信号转换为第一电信号；
其中，所述确定所述第二光信号对应的电信号与所述第一目标电信号是否满足所述第一预设条件包括：确定所述第二光信号对应的电信号与所述第一目标电信号的偏差范围是否为[-10％，20％]。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，响应于当所述第二直流分量相对于所述第一直流分量变化，与所述第二交流分量相对于所述第一交流分量变化成正比时，确定所述待测物为活体，包括：
响应于当所述第二直流分量相对于所述第一直流分量变化，与所述第二交流分量相对于所述第一交流分量变化成正比，且所述第二交流分量的幅值与所述第一交流分量的幅值的比值在第一范围内时，确定所述待测物为活体。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一范围为[1.4，+∞)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在确定所述待测物为活体之后，所述方法还包括：
显示所述待测物为活体的检测信息；或者，
执行心率检测操作；或者，
执行睡眠检测操作。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电子设备还包括PPG传感器，所述调节所述发光器的驱动电流，包括：
响应于接收到的电流调节信号，遍历所述PPG传感器对应的各个数据通道，以确定第i时间段对应的数据通道，i为大于等于1的正整数；
当所述数据通道的遍历操作未结束时，确定在第i时间段对应的数据通道的所述第三电信号；
当所述第三电信号的电流值不等于所述第一目标电信号时，确定在第i+1时间段内的发光器的驱动电流值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调节所述发光器的驱动电流，还包括：
当所述发光器的驱动电流的调节次数大于预设次数时，终止遍历所述各个数据通道的操作。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，在控制所述发光器输出第一光信号，并检测第二光信号之前，包括：
确定所述电子设备是否处于静止的状态；
当确定所述电子设备处于静止的状态时，控制所述发光器输出第一光信号，并检测第二光信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电子设备还包括一个或多个加速度传感器，所述确定所述电子设备是否处于静止的状态方法，包括：
根据所述一个或多个加速度传感器采集的所述电子设备在第一维度上的第一加速度值与第一设定值的关系，以及所述电子设备在第二维度上的第二加速度值与第二设定值的关系，确定所述电子设备是否处于静止状态。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器和发光器，所述存储器、所述发光器与所述处理器耦合，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，当所述处理器从所述存储器中读取所述计算机指令，以使得所述电子设备执行如下操作：
控制所述发光器输出第一光信号，并检测第二光信号，所述第二光信号为所述第一光信号经过待测物的透射或反射后得到的；
将所述第二光信号转换为第一电信号，所述第一电信号包括第一直流分量和第一交流分量；
控制所述发光器输出第三光信号，并检测第四光信号，所述第四光信号为所述第三光信号经过所述待测物的透射或反射后得到的；
将所述第四光信号转换为第二电信号，所述第二电信号包括第二直流分量和第二交流分量；
响应于当所述第二直流分量相对于所述第一直流分量变化，与所述第二交流分量相对于所述第一交流分量变化成正比时，确定所述待测物为活体。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还用于：
控制所述发光器输出第五光信号，并检测第六光信号，所述第六光信号为所述第五光信号经过所述待测物的透射或反射后得到的；
将所述第六光信号转换为第三电信号；
调节所述发光器的驱动电流，使得所述第三电信号的数值调节至第一目标电信号对应的数值，从而使得所述发光器输出所述第一光信号。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还用于：
确定所述第二光信号对应的电信号与所述第一目标电信号是否满足第一预设条件；
若确定所述第二光信号对应的电信号与所述第一目标电信号满足所述第一预设条件，则将所述第二光信号转换为第一电信号；
其中，所述确定所述第二光信号对应的电信号与所述第一目标电信号是否满足所述第一预设条件包括：确定所述第二光信号对应的电信号与所述第一目标电信号的偏差范围是否为[-10％，20％]。
14.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还用于：
响应于当所述第二直流分量相对于所述第一直流分量变化，与所述第二交流分量相对于所述第一交流分量变化成正比，且所述第二交流分量的幅值与所述第一交流分量的幅值的比值在第一范围内时，确定所述待测物为活体。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其特征在于，所述第一范围为[1.4，+∞)。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还用于：
显示所述待测物为活体的检测信息；或者，
执行心率检测操作；或者，
执行睡眠检测操作。
17.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括PPG传感器，所述电子设备还用于：
响应于接收到的电流调节信号，遍历所述PPG传感器对应的各个数据通道，以确定第i时间段对应的数据通道，i为大于等于1的正整数；
当所述数据通道的遍历操作未结束时，确定在第i时间段对应的数据通道的所述第三电信号；
当所述第三电信号的电流值不等于所述第一目标电信号时，确定在第i+1时间段内的发光器的驱动电流值。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还用于：
当所述发光器的驱动电流的调节次数大于预设次数时，终止遍历所述各个数据通道的操作。
19.根据权利要求11-18任一项所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还用于：
确定所述电子设备是否处于静止的状态；
当确定所述电子设备处于静止的状态时，控制所述发光器输出第一光信号，并检测第二光信号。
20.根据权利要求19所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括一个或多个加速度传感器，所述电子设备还用于：
根据所述一个或多个加速度传感器采集的所述电子设备在第一维度上的第一加速度值与第一设定值的关系，以及所述电子设备在第二维度上的第二加速度值与第二设定值的关系，确定所述电子设备是否处于静止状态。
21.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括计算机指令，当所述计算机指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如权利要求1-10中任一项所述的方法。
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