CN115620347A - 生物感测辨识系统及其感测装置与感测方法 - Google Patents

Abstract

一种生物感测辨识系统及其感测装置与感测方法，感测装置具有M条第一感测线，及N条第二感测线。感测方法包含讯号提供步骤，及扫描步骤。讯号提供步骤使处理模块依序对第一感测线中相邻的m条同步施加检测讯号。扫描步骤使处理模块依序对第二感测线中相邻的n条同步进行讯号扫描，使被扫描的n条第二感测线与被施予该检测讯号的m条第一感测线交会处形成感测画素，并感测取得每一个感测画素的电性讯号。m与n的至少一者大于1。本发明依据设定m、n值，使本发明通用于不同解析度需求领域。生物感测辨识系统包括感测装置及生物辨识装置。

Description

生物感测辨识系统及其感测装置与感测方法

技术领域

本发明涉及一种感测方法、装置与系统，特别是涉及一种用于人体生物特征的感测的感测方法、感测装置及生物感测辨识系统。

背景技术

目前的指纹感测器，包括多条沿x方向排列的讯号线，及多条沿一正交于该x方向的y方向排列的扫描线，及一与所述讯号线与所述扫描线讯号连接的处理单元。每一个扫描线与一条对应的所述讯号线的一交会处形成一感测画素。该处理单元沿x方向依序对每一个条所述讯号线施予讯号，并沿y方向依序对每一个条扫描线进行讯号扫描，以取得每一个感测画素的感测讯号。

然而，该指纹感测器用于不同用途时，所需要的指纹辨识精确度也有所差异。例如，用于居家大门感应锁的指纹感测器仅需依据指纹上的数十个特征点，即能进行辨识，所以该指纹感测器的解析度需求较低，也就是每一个感测画素的面积能相对较大；而用于金融业务的指纹感测器，相对就需要更多的特征点数量，以进行辨识，所以该指纹感测器的解析度需求较高，也就是每一个感测画素的面积相对较小；甚或是用于国防机密操作的指纹感测器，为了确保感测正确及避免人员被仿冒或盗用，至少需要依据指纹或掌纹上的数百个特征点，才能精确辨识，所以该指纹感测器的解析度需求又更高。

然而，目前的指纹感测器必须针对上述各种使用场合，配合开发设计不同解析度的指纹感测器，备料成本高，且各类解析度的指纹感测器仅具备单一解析度，此外指纹感测器也无法作为触控膜。因此，目前的指纹感测器，其用途范围相对较窄。

发明内容

因此，本发明的其中一目的，即在提供一种能够克服先前技术的至少一个缺点的感测方法。

该感测方法适用于对一人体生物特征进行感测，并适用于控制一感测装置的感测功能。该感测装置具有M条沿一第一方向排列设置的第一感测线，及N条沿一相交于该第一方向的第二方向排列设置且与所述第一感测线间隔相交的第二感测线，该感测方法包含一讯号解析步骤。

该讯号解析提供步骤，使一处理模块沿该第一方向依序对所述第一感测线中相邻的m条同步施加一检测讯号，并使该处理模块沿该第二方向依序对所述第二感测线中相邻的n条同步进行讯号扫描，使被扫描的每一个所述n条第二感测线与被施予该检测讯号的每一个所述m条第一感测线交会处形成一个感测画素，并感测取得每一个感测画素的一个电性讯号，M>m，N>n，且m与n的其中至少一者大于1。

本发明所述的感测方法，还包含一转换步骤，并适用于一生物辨识装置的一撷取单元，该转换步骤使该撷取单元将取得的所有感测画素的电性讯号处理转换成一个影像资料。

本发明所述的感测方法，在该讯号扫描步骤中，所述电性讯号为电容的电场变化量。

本发明所述的感测方法，该处理模块对所述第一感测线部分重复地施加该检测讯号。

本发明所述的感测方法，所述第二感测线部分重复地被扫描。

因此，本发明的另一目的，即在提供一种能够克服先前技术的至少一个缺点的感测装置。

该种感测装置，适用于对一人体生物特征进行感测，并包含一感测模块，及一处理模块。

该感测模块能用于对该人体部位进行感测，并包括一第一感测单元，及一第二感测单元。该第一感测单元包括M条沿一第一方向间隔排列的第一感测线。该第二感测单元包括N条沿一成角度于该第一方向的第二方向间隔排列的第二感测线，每一个第一感测线与所述第二感测线间隔成角度。

该处理模块包括一设定单元、一扫描单元，及一读取单元。该设定单元用于被操作以设定一预定数值m及一预定数值n，该扫描单元用于沿该第一方向，依序对所述第一感测线中相邻的m条同步施加一检测讯号，及沿该第二方向依序对所述第二感测线中相邻的n条同步进行讯号扫描，使被扫描的每一个所述n条第二感测线与被施予该检测讯号的每一个所述m条第一感测线交会处形成一个感测画素。该读取单元感测取得每一个感测画素的一个电性讯号，M>m，N>n，m与n的其中至少一者大于1。

本发明所述的感测装置，m不等于n。

本发明所述的感测装置，m等于n。

本发明所述的感测装置，该感测模块还包括一设置在该第一感测单元与该第二感测单元间的介电膜，每一个电性讯号为一电容的电场变化量。

因此，本发明的又一目的，即在提供一种能够克服先前技术的至少一个缺点的生物感测辨识系统。

该生物感测辨识系统包含前述的感测装置，及一生物辨识装置。

该生物辨识装置包含一撷取单元。该撷取单元用于执行将所述电性讯号转换为一影像资料。

本发明所述的生物感测辨识系统，该生物辨识装置还包括一用于分析取得该影像资料中存在的所有生理特征点的转换单元。

本发明所述的生物感测辨识系统，该生物辨识装置还包括一辨识单元，该辨识单元储存有一特征点资料，且会根据该特征点资料分析判断该转换单元取得的所述生理特征点是否相符。

本发明的功效在于：本发明的感测方法，能依据所设定的m值与n值，控制所述感测画素的数量密度，进而控制感测解析度。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是一功能方块图，说明本发明生物感测辨识系统的一实施例；

图2是一不完整的俯视示意图，说明该实施例的一感测模块；

图3是一类似图2的视图，说明该感测模块的另一具体例；

图4是一类似图2的视图，说明该感测模块的又另一具体例；及

图5是一流程图，说明本发明感测方法的一实施例。

具体实施方式

在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图1与图2，本发明生物感测辨识系统的一实施例，适用于对一人体生物特征进行感测与辨识。该生物感测辨识系统包含一感测装置1，及一生物辨识装置2。该人体部位能为一指头或一手掌。在本实施例中，该生物特征为指纹。

该感测装置1适用于对该生物特征进行感测，并包括一感测模块11，及一处理模块12。

该感测模块11能用于对该生物特征进行感测，并包括由下而上层叠的一基板111、一第一感测单元112、一介电膜113，及一第二感测单元114。该第一感测单元112包括M条设置在该基板111上并沿一第一方向L1间隔排列的第一感测线115，且每一个第一感测线115是沿一正交于该第一方向L1的第二方向L2延伸。该介电膜113整面性地覆盖于所述第一感测线115。该第二感测单元114包括N条设置在该介电膜113顶面并沿该第二方向L2间隔排列的第二感测线116。每一个第二感测线116是沿该第一方向L1延伸，而通过该介电膜113与所述第一感测线115上下间隔且正交。所述第一感测线115与所述第二感测线116能以透明导电材料、导电金属材料或导电合金材料制成。

该处理模块12包括一设定单元121、一扫描单元122，及一读取单元123。在本实施例中，该处理模块12为一与该感测模块11讯号连接的感测晶片(Sensing IC)。

该设定单元121能供操作以设定一预定数值m，及设定一预定数值n。

该扫描单元122能被控制启动而沿该第一方向L1，依序对所述第一感测线115中相邻的m条同步施加一检测讯号，并同步沿该第二方向L2，依序对所述第二感测线116中相邻的n条同步进行讯号扫描，使得被扫描之每一个组所述n条第二感测线116与被施予该检测讯号的每一个组所述m条第一感测线115的多个交会处区域共同形成一个感测画素117。其中，M>m，N>n，m与n的其中至少一者大于1，且M、N、m、n都是正整数(如果以数学逻辑符号来表示，为M、N、m、n∈Z⁺)。

在本实施例的其中一具体例中，m＝2，且n＝1，则每一个感测画素117由两条所述第一感测线115及一条所述第二感测线116的所述交会处区域形成。在本实施例的另一具体例中，m＝2，且n＝2，则每一个感测画素117由两条所述第一感测线115与两条所述第二感测线116的所述交会处区域形成(如图3所示)。在本实施例的又另一具体例中，m＝2，且n＝3，则每一个感测画素117由两条所述第一感测线115与三条所述第二感测线116的所述交会处区域形成(如图4所示)。

该读取单元123感测取得每一个感测画素117的一个电性讯号。实施上，每一个感测画素117的电性讯号为每一个组m条第一感测线115，及与其交会的每一个组n条第二感测线116，并配合该介电膜113所形成的电容的电场变化量。

该生物辨识装置2包括一撷取单元21、一转换单元22，及一辨识单元23。在本实施例中，该生物辨识装置2为一能将一电讯号转换为一影像并辨识的IC(integratedcircuit)。

该撷取单元21能将来自该读取单元123的所述感测画素117的电性讯号转换拼凑出一影像资料，并传送至该转换单元22。于本实施例中，所述影像资料为一指纹影像。该转换单元22能通过影像分析技术并利用演算法分析取得该影像资料中存在的所有生理特征点。该辨识单元23储存有一特征点资料，且能根据该特征点资料，利用演算法比对分析判断该转换单元22取得的所述生理特征点与该特征点资料是否相符。

参阅图1、图2、图5，本发明该生物感测辨识系统用于进行生物特征辨识所执行的一感测方法的一实施例，包括一讯号扫描步骤S1、一转换步骤S2，及一辨识步骤S3。

首先，执行该讯号扫描步骤S1。利用该感测装置1的该处理模块12，沿着该第一方向L1依序对该感测模块11的第一感测线115中相邻的m条，同步施加一检测讯号。其中，M>m。

同时，同步使该处理模块12沿着该第二方向L2，依序对该感测模块11的第二感测线116中相邻的n条同步进行讯号扫描。此时，被扫描的每一个组所述n条第二感测线116，及被施予该检测讯号的每一个组所述m条第一感测线115的所述交会处区域，会共同形成一个所述感测画素117。接着，使该处理模块12感测取得每一个感测画素117的一个电性讯号。其中，N>n，且m与n的其中至少一者大于1。在本实施例的一些具体实施方式中，m不等于n；在本实施例的另一些具体实施方式中，m等于n。

更详细地说，该检测讯号可以依序施加于第1～m条、第(1+t)～(m+t)条、第(1+2t)～(m+2t)条第一感测线115、……，直到该检测讯号施加最后一条所述第一感测线115。其中，t≦m。在t＜m时，该检测讯号会部分重复地施加于所述第一感测线115，在t＝m时，该检测讯号不会重复施加于所述第一感测线115。此外，并同步依序扫描第1～n条、第(1+s)～(n+s)条、第(1+2s)～(n+2s)条第二感测线116、…，直到全部第二感测线116完成扫描。其中，s≦n。在s＜n时，所述第二感测线116会被部分重复扫描，在s＝n时，所述第二感测线116不会被重复扫描。以下举例说明。

假设M＝99，N＝99，在本实施例的其中一具体例的一变化态样中，控制m＝2，n＝1，t＝2，s＝1，并利用该处理模块12，使得该检测讯号可以依序施加于第1～2条(也就是第1～2条同时施加该检测讯号)、第3～4条、第5～6条、…、第98～99条第一感测线115，且该处理模块12还依序对该感测模块11的第1条、第2条、第3条、…、第99条第二感测线116同步进行讯号扫描，而对每一个第一感测线115与每一个第二感测线116不重复施加讯号与扫描。在本实施例的该具体例的另一变化态样中，控制m＝2，且n＝1，且t＝1，s＝1，使得该检测讯号可以依序施加于第1～2条、第2～3条、第3～4条、…、第98～99条第一感测线115，且该处理模块12还依序对该感测模块11的第1条、第2条、第3条、…、第99条第二感测线116同步进行讯号扫描，而对所述第一感测线115部分重复地施加讯号。

参阅图3，在本实施例的另一具体例的一变化态样中，控制m＝2，且n＝2，且t＝2，s＝2，该检测讯号可以依序施加于第1～2条、第3～4条、第5～6条、…、第98～99条第一感测线115，且该处理模块12还依序对该感测模块11的第1～2条(同时扫描第1～2条)、第3～4条、第5～6条、…、第98～99条第二感测线116同步进行讯号扫描，而对每一个第一感测线115与每一个第二感测线116不重复施加讯号与扫描。在另一变化态样中，控制m＝2，且n＝2，且t＝1，s＝1，使得该检测讯号可以依序施加于第1～2条、第2～3条、第3～4条、…、第98～99条第一感测线115，且该处理模块12还依序对该感测模块11的第1～2条、第2～3条、第3～4条、…、第98～99条第二感测线116同步进行讯号扫描，而对所述第一感测线115与所述第二感测线116部分重复地施加讯号与扫描。因此，若以上述部分重复方式进行讯号扫描，由于扫描次数仅比所述第二感测线116的数目少1，所以与现有的每次扫描一条感测线的方式相比，扫描次数及解析度相当，但因为部分重复扫瞄，却能达到降低杂讯与强化讯号功能。

参阅图4，在本实施例的又另一具体例的一变化态样中，控制m＝2，n＝3，且t＝2，s＝3，使得该检测讯号可以依序施加于第1～2条、第3～4条、第5～6条、…、第98～99条第一感测线115，且该处理模块12还依序对该感测模块11的第1～3条、第4～6条、第7～9条、…、第97～99条第二感测线116同步进行讯号扫描，而对每一个第一感测线115与每一个第二感测线116不重复施加讯号与扫描。在另一变化态样中，控制m＝2，且n＝3，且t＝1，s＝1，使得该检测讯号可以依序施加于第1～2条、第2～3条、第3～4条、…、第98～99条第一感测线115，且该处理模块12还依序对该感测模块11的第1～3条、第2～4条、第3～5条、…、第97～99条第二感测线116同步进行讯号扫描，而对所述第一感测线115与所述第二感测线116部分重复地施加讯号与扫描。或在又另一变化态样中，n＝3且s＝2时，则仅有一条第二感测线116重复，而是依序对第1～3条、第3～5条、第5～7条、…等同步进行讯号扫描。类似地，此变化态样也能操作在施加讯号于第一感测线115的过程。

由上述说明可以理解，该讯号扫描步骤S1(如图5)利用m与n的其中至少一者大于1的设计，能调降解析度，以利降低处理讯号的负荷量。特别地，若在该讯号扫描步骤s1中，还重复对感测线施加讯号与扫描，对于降低杂讯与强化讯号的功效显著；若适当调整感测线部分重复扫瞄的数量时，更可让解析度不减少太多的情况下，达到降低杂讯与强化讯号的效果。

参阅图1、图2、图5，而后，执行一转换步骤S2。利用该撷取单元21，将该处理模块12所取得的所有感测画素117的电性讯号处理转换成一个影像资料。

最后，在该转换步骤S2后进行一辨识步骤S3。该辨识步骤S3是先利用该生物辨识装置2的该转换单元22，分析并取得该影像资料中所存在的所有生理特征点；再利用该生物辨识装置2的辨识单元23，根据所储存的特征点资料，分析并判断所述生理特征点与该特征点资料是否相符。

在本实施例中，所述生理特征点为所述指纹特征点。如果所述指纹特征点与该特征点资料彼此能互相符合，表示该指纹能对应事先储存于该生物辨识系统的指纹资料；如果无法互相符合，表示该指纹无法对应事先储存的指纹资料。

综上所述，本发明能依据所设定的m值与n值，控制该感测装置1所产生的感测画素117的数量，进而控制该生物感测辨识系统的感测装置1的解析度。当需要该感测装置1为低解度时，可设定m、n值相对较大；当需要该感测装置1为高解度时，可设定m、n值相对较小。由于本发明能通过调整所设定的m、n值来达成控制解析度的目的，所以可使同一感测模块11，通用于不同解析度需求的生物感测辨识系统。另一方面，在指纹质量不良时，将该感测装置1控制调整为低解析度，能形成相对大面积的感测画素区域，产生较明确的影像资料。此外，若该感测装置1控制调整为低解析度时，还能作为应用于手机或平板等3C产品的仅需辨识出手指至少一特征点或轮廓以表示手指位置的触控膜。再者，由于能将m值或n值控制调整为大于1，除了能降低杂讯及提高讯号强度外，在其中一条第一感测线115或第二感测线116断讯时，由于仍能取得所述感测画素的电性讯号，能避免该影像资料有黑线。所以确实能达成本发明的目的。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (12)

1.一种感测方法，适用于对人体生物特征进行感测，并适用于控制感测装置的感测功能，该感测装置具有M条沿第一方向排列设置的第一感测线，及N条沿相交于该第一方向的第二方向排列设置且与所述第一感测线间隔相交的第二感测线，其特征在于，该感测方法包含以下步骤：

讯号扫描步骤，使处理模块沿该第一方向依序对所述第一感测线中相邻的m条同步施加检测讯号，并使该处理模块沿该第二方向依序对所述第二感测线中相邻的n条同步进行讯号扫描，使被扫描的每一个所述n条第二感测线与被施予该检测讯号的每一个所述m条第一感测线交会处形成感测画素，并感测取得每一个感测画素的一个电性讯号，M>m，N>n，且m与n的其中至少一者大于1。

2.根据权利要求1所述的感测方法，其特征在于：所述感测方法还包含转换步骤，并适用于生物辨识装置的撷取单元，该转换步骤使该撷取单元将取得的所有感测画素的电性讯号处理转换成影像资料。

3.根据权利要求1所述的感测方法，其特征在于：在该讯号扫描步骤中，所述电性讯号为电容的电场变化量。

4.根据权利要求1所述的感测方法，其特征在于：该处理模块对所述第一感测线部分重复地施加该检测讯号。

5.根据权利要求1所述的感测方法，其特征在于：所述第二感测线部分重复地被扫描。

6.一种感测装置，适用于对人体生物特征进行感测，其特征在于：并包含：

感测模块，能用于对该生物特征进行感测，并包括第一感测单元，及第二感测单元，该第一感测单元包括M条沿第一方向间隔排列的第一感测线，该第二感测单元包括N条沿相交于该第一方向的第二方向间隔排列的第二感测线，每一个第一感测线与所述第二感测线间隔相交；及

处理模块，包括设定单元、扫描单元，及读取单元，该设定单元用于被操作以设定预定数值m及预定数值n，该扫描单元用于沿该第一方向，依序对所述第一感测线中相邻的m条同步施加检测讯号，及沿该第二方向依序对所述第二感测线中相邻的n条同步进行讯号扫描，使被扫描的每一个所述n条第二感测线与被施予该检测讯号的每一个所述m条第一感测线交会处形成感测画素，该读取单元感测取得每一个感测画素的电性讯号，M>m，N>n，m与n的其中至少一者大于1。

7.根据权利要求1所述的感测装置，其特征在于：m不等于n。

8.根据权利要求1所述的感测装置，其特征在于：m等于n。

9.根据权利要求6所述的感测装置，其特征在于：该感测模块还包括设置在该第一感测单元与该第二感测单元间的介电膜，每一个电性讯号为电容的电场变化量。

10.一种生物感测辨识系统，其特征在于，包含：

如权利要求6到权利要求9中的任一项所述的感测装置，及

生物辨识装置，包含撷取单元，该撷取单元用于执行将所述电性讯号转换为影像资料。

11.根据权利要求10所述的生物感测辨识系统，其特征在于：该生物辨识装置还包括用于分析取得该影像资料中存在的所有生理特征点的转换单元。

12.根据权利要求11所述的生物感测辨识系统，其特征在于：该生物辨识装置还包括辨识单元，该辨识单元储存有特征点资料，且会根据该特征点资料分析判断该转换单元取得的所述生理特征点是否相符。

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