CN117671746A - 指纹检测方法、装置、芯片、存储介质、指纹模组及终端 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种指纹检测方法、装置、芯片、存储介质、指纹模组及终端，属于计算机技术领域。该方法包括：当指纹检测被触发时，控制红外传感器向待检测对象发射红外光；接收红外传感器基于红外光所产生的电压信号；本方案通过第一次检测，判断是否是活体。在根据电压信号和预设电压信号范围确定出待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器采集待检测对象的待检测图像；根据待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，指纹检测结果指示待检测图像是否是合格的活体指纹。本方案通过第二次检测，判断是否是合格指纹。两次检测和判断得到的指纹检测结果可以指示待检测图像是否是合格的活体指纹，提高了指纹检测的安全性。

Description

指纹检测方法、装置、芯片、存储介质、指纹模组及终端

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别涉及一种指纹检测方法、装置、芯片、存储介质、指纹模组及终端。

背景技术

随着信息技术和电子技术的发展，手指指纹作为身份识别的生物特征应用场景非常广，例如，可以应用在平板、手机、智能门锁等终端设备上。考虑到安全性，指纹防伪技术也越来越重要。

目前终端设备中的指纹检测系统进行指纹检测时，通常将采集到的指纹图像与用户提前录好的指纹图像进行匹配，若匹配，则确定指纹检测通过并进行设备解锁。但是这种指纹检测方式存在一定的安全隐患。基于这种指纹检测方式，其他人员可以提取用户的残留指纹，再利用明胶、硅胶或者橡胶等材料制作成与提取的指纹纹路一致的仿造指纹，利用仿造指纹即可完成指纹解锁过程，大大降低了指纹检测的安全性。

发明内容

本申请提供了一种指纹检测方法、装置、芯片、存储介质、指纹模组及终端，提高了指纹检测的安全性。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种指纹检测方法，所述方法包括：当指纹检测被触发时，控制红外传感器向待检测对象发射红外光；接收所述红外传感器基于所述红外光所产生的电压信号；在根据所述电压信号和预设电压信号范围确定出所述待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器采集所述待检测对象的待检测图像；根据所述待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，所述指纹检测结果指示所述待检测图像是否是合格的活体指纹。

第二方面，提供了一种指纹检测装置，所述装置包括：控制模块，用于当指纹检测被触发时，控制红外传感器向待检测对象发射红外光；接收模块，用于接收所述红外传感器基于所述红外光所产生的电压信号；控制模块，还用于在根据所述电压信号和预设电压信号范围确定出所述待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器采集所述待检测对象的待检测图像；确定模块，用于根据所述待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，所述指纹检测结果指示所述待检测图像是否是合格的活体指纹。

第三方面，提供了一种指纹检测芯片，所述指纹检测芯片包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述第一方面所述的方法。

第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的方法。

第五方面，提供了一种指纹模组，所述指纹模组包括指纹检测芯片、红外传感器和电容指纹传感器；所述指纹检测芯片分别与所述红外传感器和所述电容指纹传感器连接；指纹检测芯片，用于当指纹检测被触发时，控制所述红外传感器向待检测对象发射红外光；所述红外传感器，用于基于所述红外光产生电压信号，向所述指纹检测芯片发送所述电压信号；所述指纹检测芯片，还用于在根据所述电压信号和预设电压信号范围确定出所述待检测对象是活体的情况下，控制所述电容指纹传感器采集所述待检测对象的待检测图像；所述电容指纹传感器，用于向所述指纹检测芯片发送所述待检测图像；所述指纹检测芯片，还用于根据所述待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，所述指纹检测结果指示所述待检测图像是否是合格的活体指纹。

第六方面，提供了一种终端，所述终端包括上述第五方面所述的指纹模组。

第七方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的方法。

本申请实施例提供了一种指纹检测方法、装置、芯片、存储介质、指纹模组及终端，根据本申请提供的方案，当指纹检测被触发时，控制红外传感器向待检测对象发射红外光；接收红外传感器基于红外光所产生的电压信号；由于不同物体的按压，电压信号会有所差异，手指的皮肤颜色、表面光滑度和指纹纹路的凹凸特性等都会影响电压信号的强度，基于此，可以预先对活体手指按压所产生的电压信号进行测量，并以此设置预设电压信号范围。本方案通过第一次检测，判断是否是活体。在根据电压信号和预设电压信号范围确定出待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器采集待检测对象的待检测图像；根据待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，指纹检测结果指示待检测图像是否是合格的活体指纹。本方案通过第二次检测，判断是否是合格指纹。两次检测和判断得到的指纹检测结果可以指示待检测图像是否是合格的活体指纹，提高了指纹检测的安全性。

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他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种透明胶质仿造指纹的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种指纹检测方法的流程图；

图3是本申请实施例提供的一种红外传感器的工作原理示意图；

图4是本申请实施例提供的一种真实指纹图像的示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种指纹检测方法的流程图；

图6是本申请实施例提供的一种指纹活体二次检测的流程图；

图7是本申请实施例提供的一种指纹模组的电路结构示意图；

图8是本申请实施例提供的另一种指纹模组的电路结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种指纹模组的背面示意图；

图10是本申请实施例提供的一种指纹模组的正面示意图。

图11是本申请实施例提供的一种指纹检测装置的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的一种指纹检测芯片的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

应当理解的是，本申请提及的“多个”是指两个或两个以上。在本申请的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，比如，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，比如，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。另外，为了便于清楚描述本申请的技术方案，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

在对本申请实施例进行详细地解释说明之前，先对本申请实施例的应用场景和相关技术予以说明。

当前由于缺少指纹活体检测技术，大部分的指纹传感器(可以集成在指纹检测系统上)都能被仿造指纹破解，仿造指纹如图1所示的一种透明胶质仿造指纹的示意图。因此，带有活体检测技术的指纹模组的研发很有必要。

本申请实施例提供了一种指纹检测方法，该方法可以由指纹检测芯片执行，进一步的，指纹检测芯片可以集成在指纹模组上，从而应用在电子设备(例如，平板、手机等终端)、门禁系统以及其他一些需要验证用户身份的设备系统中，对此本申请实施例不做限制。如图2所示，图2是本申请实施例提供的一种指纹检测方法的流程图，该指纹检测方法包括：

S101、当指纹检测被触发时，控制红外传感器向待检测对象发射红外光。

其中，待检测对象是指放置在电容指纹传感器上的对象，例如，待检测对象可以是用户的手指或其他物体。红外传感器包括红外发射器、红外接收器和转换电路，红外发射器用于发射红外光。

指纹检测可以通过指定操作触发，指定操作可以为待检测对象被放置在电容指纹传感器的操作、或者待检测对象对电容指纹传感器的按压操作等。指纹检测芯片检测到指定操作时，控制指纹检测被触发。

当用户将手指或其他物体(即，待检测对象)放置在电容指纹传感器上时，触发指纹检测流程。指纹检测芯片向红外传感器发送检测指令，红外传感器的红外发射器基于检测指令向待检测对象发射红外光。

S102、接收红外传感器基于红外光所产生的电压信号。

红外传感器包括红外发射器、红外接收器和转换电路。当指纹检测被触发时，指纹检测芯片控制红外传感器的红外发射器向待检测对象发射红外光，红外接收器基于红外光接收光电流信号，转换电路对光电流信号进行转换，得到电压信号。

红外传感的原理如图3所示，图3是本申请实施例提供的一种红外传感器的工作原理示意图，图3中包括电源Vcc1和电源Vcc2、接地端GND，电阻(Resistance)R1和电阻R2，图3中红外发射器L1、红外接收器Q1、电容(Capacitanc)C3，电容C3具有转换功能。红外光通过红外发射器L1漫射出去，通过红外接收器Q1接收回来，红外接收器Q1接收到红外光LED_IN是光电流信号，再通过转换电路(即，电容C3)将光电流信号转换为电压信号。本示例中红外发射器L1发射的红外光是呈球状发射，因此，不需要红外发射器L1和红外接收器Q1必须相对设置，也不需要红外发射器L1与待检测对象相对设置，即使待检测对象与红外发射器L1位于同一平面上，红外光也可发射到待检测对象上。不同的红外接收量，会产生不同的光电流信号，光电流信号转化为电压信号，单片机(相当于指纹检测芯片)接口检测电压信号，根据电压信号来判断是否有手指活体按压。

红外发射器可以是一个红外发光二极管(LED)，红外接收器可以是光敏检测元件或热敏检测元件。其中，光敏检测元件可以是红外光电二极管。红外光电二极管与普通光电二极管不同，它们仅检测红外辐射，红外光电二极管响应于红外LED产生的红外光，光电二极管的电阻和输出电压的变化与获得的红外光成正比。热敏检测元件可以是热敏电阻，热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路可以变成电压信号输出。

红外传感器的红外发射器所发射的红外光对人眼是不可见的，红外传感器属于光电传感器，相较于其他波长的光(例如，可见光、紫外线等)，红外光的波长较长。本示例本身就是为了捕捉手指的皮肤颜色、表面光滑度、指纹的纹路凹凸等这些细节所带来的微小变化，因此，采用红外传感器采集电压信息，灵敏度较高。

S103、在根据电压信号和预设电压信号范围确定出待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器采集待检测对象的待检测图像。

通过红外传感器检测待检测对象的电压信号，指纹检测芯片将检测到的电压信号与预设电压信号范围进行对比，以判断待检测对象是否为活体。示例性的，若电压信号在预设电压信号范围内，则待检测对象为活体。指纹检测芯片向电容指纹传感器发送采集指令，电容指纹传感器基于采集指令采集待检测对象的待检测图像。若用户是用手指按压在电容指纹传感器上，待检测对象是手指，则待检测图像是指纹图像；若用户采用其他部位按压在电容指纹传感器上，例如，用户采用手掌或胳膊按压，待检测对象是手掌或胳膊，则待检测图像是指纹图像之外的其他图像，即非指纹图像。

在一些实施例中，电容指纹传感器为玻璃基的指纹传感器。电容指纹传感器包括玻璃基板，红外传感器设置在玻璃基板的下面。本方案应用的是玻璃基的指纹传感器(Sensor)，有很好的透光性，红外传感器可以集成到指纹Sensor下面，一起作用，可以准确检测是否是活体按压。基于此，当待检测对象放置在玻璃基板上时，红外传感器可以透过玻璃基板向待检测对象发射红外光，从而实现活体检测和图像识别的结合方案。

示例性的，以待检测对象是手指为例，电容指纹传感器的实现原理如下：电容指纹传感器上有N个面积相同的小电容器极板，N为正整数，手指可以看作一个大的电容器极板，当手指接触电容指纹传感器时，就形成了N个小电容器，它们的电容值取决于指纹到小电容器极板的距离。指纹的“嵴”凸起，距离极板近，电容大；指纹的“峪”凹下，距离极板远，电容小。在放电过程中，由于电容值不同，嵴放电较慢，峪放电较快。基于指纹上一条条高低起伏的纹路，由电容指纹传感器检测电容值并转换成电信号，从而采集到指纹图像。电容指纹传感器是利用指纹的电容差异来进行识别，其电极会感知指纹的电容变化，通过测量电容值来提取指纹特征，不依赖于光线或声波的传播，对污垢、水分和划痕的抵抗能力较强。可以捕捉到更多的细节和特征。

本示例中，电压信号可以是电压值或者与电压值相关的频率信息等电信号参数，只要是能够反映待检测对象的特征(包括活体或仿造等物体)即可，相对应的，预设电压信号范围可以是电压值的范围，或者与电压值相关的频率信息的变化范围，对此本申请实施例不做限制。

需要说明的是，由于不同物体的按压，电压信号会有所差异，手指的皮肤颜色、表面光滑度和指纹纹路的凹凸特性等都会影响电压信号的强度。不局限于手指，对于活体生物的其他部位，其皮肤颜色、表面光滑度和指纹纹路对电压信号的影响，也不同于其他非生物的物体(例如，仿造手指)对电压信号的影响。由于每个人的皮肤、纹路、光滑度的差异，其对应的电压信号不是完全相同的，会有一定的波动范围，即人体对应的电压信号不是某个确定的数值，而是具有一定的范围，基于此，可以预先对活体手指按压所产生的电压信号进行测量，从而预先设置预设电压信号范围，即，在预设电压信号范围内的可以判断待检测为活体。本申请实施例中预设电压信号范围由本领域技术人员根据大量的实验阈值进行适当设置，只要能够包含大量的活体手指对应的电压信号，并且排除其他非生物对应的电压信号即可，本申请实施例不做限制。

S104、根据待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，指纹检测结果指示待检测图像是否是合格的活体指纹。

预设指纹图像特征指示预先设置的一个或多个基准指纹图像，用于判断待检测图像是否合格，预设指纹图像特征可以由用户预先注册在指纹检测芯片中。

将待检测图像与预设指纹图像特征进行对比，若待检测对象为活体、且待检测图像与预设指纹图像特征对应，则检测通过，指纹检测结果指示待检测图像是合格的活体指纹。

需要说明的是，上述检测通过，是在根据检测到的电压信息与预设电压信号范围进行对比，以及根据待检测图像与预设指纹图像特征进行对比的基础上，进行判断是否通过的，即只有同时满足待检测对象为活体、且待检测图像与预设指纹图像特征对应这两个条件，检测才能通过，只满足其中一个条件时，检测是不能通过的。

进一步的，本申请实施例提供的指纹检测方法，为了提高指纹检测的安全性，先进行活体检测。在判断按压在电容指纹传感器的表面是活体之后，再进行指纹检测，也就是说在判断不是活体的情况下不再进行指纹检测。由于防伪指纹能够通过指纹检测，相较于先进行指纹检测、再进行活体检测的方案，在第一次活体检测过程中就排除了防伪指纹，无需进行第二次指纹检测，提高了指纹检测效率。

本申请实施例通过硬件检测设备(包括红外传感器、电容指纹传感器和指纹检测芯片)，以及软件算法用两次检测判断(一次检测判断是否是活体，一次检测判断是否是合格指纹)的技术，解决了电容式指纹传感器的活体检测的技术问题，有效防范仿造指纹的破解，提高指纹检测的安全性。

下面从硬件检测设备和软件算法两个方面进行说明。硬件检测设备包括红外传感器、电容指纹传感器和指纹检测芯片，指纹检测芯片是用于执行软件算法检测、以及判断是否是活体以及是否是合格指纹。其中，红外传感器采集按压的光信号(即电压信号)，软件算法检测是否是活体按压。电容指纹传感器是玻璃Sensor，在指纹图像采集时，通过玻璃Sensor采集待检测图像，通过软件算法检测提取图像特征，并判断是否是真实的指纹图像(即，判断是否是合格指纹)。综上，软件算法检测分为两部分，一部分是读取红外传感器的电压信号，对电压信号用算法初步分析是否是活体按压。另一部分是对采集的图像进行特征提取和分析，判断是不是真实的手指指纹图像，人体的手指指纹图像会有清晰的凹凸纹路，如图4所示，图4是本申请实施例提供的一种真实指纹图像的示意图。

本申请实施例提供了一种电容指纹传感器的活体检测技术，把电容指纹传感器和红外传感器集成到一颗指纹模组中，从而通过待检测图像，以及因为手指皮肤颜色和光滑度导致红外信号强度(即，电压信号)有差异的特性来验证生物活体，最终识别并拒绝仿造指纹，提高了指纹检测的安全性。而且，电容指纹传感器、红外传感器分别与指纹检测芯片连接，电容指纹传感器和红外传感器在结构上完全不影响各自的功能，提高了器件复用性，无需添加新的器件，降低了电路复杂度。

本申请实施例采用活体检测与指纹验证相结合，当同时满足待检测对象为活体且待检测图像与预设指纹图像特征对应这两个条件时，检测才能通过，降低了指纹检测芯片被仿造指纹欺骗通过的风险，提高了指纹检测的安全性。

根据本申请提供的方案，当指纹检测被触发时，控制红外传感器向待检测对象发射红外光；接收红外传感器基于红外光所产生的电压信号；由于不同物体的按压，电压信号会有所差异，手指的皮肤颜色、表面光滑度和指纹纹路的凹凸特性等都会影响电压信号的强度，基于此，可以预先对活体手指按压所产生的电压信号进行测量，并以此设置预设电压信号范围。本方案通过第一次检测，判断是否是活体。在根据电压信号和预设电压信号范围确定出待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器采集待检测对象的待检测图像；根据待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，指纹检测结果指示待检测图像是否是合格的活体指纹。本方案通过第二次检测，判断是否是合格指纹。两次检测和判断得到的指纹检测结果可以指示待检测图像是否是合格的活体指纹，提高了指纹检测的安全性。

在一些实施例中，如图5所示，图5是本申请实施例提供的另一种指纹检测方法的流程图，该指纹检测方法包括S201-S204。

S201、当指纹检测被触发时，控制红外传感器向待检测对象发射红外光，并控制红外补强器向待检测对象发射红外补强光。

在本申请实施例中，在原有红外传感器的基础上，增加一个红外补强器，红外补强器可以理解成是另一个红外发射器，红外补强器也可以称为LED补强器，增加LED补强器可以增加光的信号强度，也就是增加红外光的强度。当指纹检测被触发时，指纹检测芯片向红外传感器发送检测指令，红外传感器基于检测指令向待检测对象发射红外光。同时，指纹检测芯片还向红外补强器发送发射指令，红外补强器基于发射指令向待检测对象发射红外光。

S202、接收红外传感器基于红外光和红外补强光所产生的电压信号。

在一些实施例中，红外传感器包括红外接收器、转换电路和用于发射红外光的红外发射器；电压信号是通过转换电路将红外接收器基于红外光和红外补强光接收的光电流信号进行转换得到的。

当指纹检测被触发时，控制红外传感器的红外发射器向待检测对象发射红外光，以及控制红外补强器向待检测对象发射红外补强光，红外接收器基于红外光和红外补强光接收光电流信号，转换电路对光电流信号进行转换，得到电压信号。

红外光和红外补强光发射到待检测物体上，由于待检测物体的存在，红外接收器接收到的基于红外光和红外补强光的光电流信号会存在一定的偏差，不同的待检测物体，带来的偏差也有所不同，相对应的，转换电路对光电流信号进行转换得到的电压信号也会有所不同，基于此，可以判断是否是活体按压。本示例中由于增加了LED补强器，增加了发射的红外光的光信号强度，有效提高了活体按压检测的精度，从而提高活体检测的准确度。

S203、在根据电压信号和预设电压信号范围确定出待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器采集待检测对象的待检测图像。

S204、根据待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，指纹检测结果指示待检测图像是否是合格的活体指纹。

S203和S204的实现过程和所达到的技术效果可以参见上述S103和S104的描述，在此不再赘述。

本示例中，当触发指纹检测时，LED补强器与红外传感器的红外发射器均向待检测对象发射红外光，红外传感器的红外接收器采集按压的光信号(即，光电流信号)，红外传感器的转换电路对光电流信号进行转换得到电压信号。指纹检测芯片基于电压信号软件检测是否是活体按压。

本方案中电容指纹传感器采用的是玻璃基的指纹Sensor，有很好的透光性，红外传感器和LED补强器可以集成到指纹Sensor下面，一起作用，可以准确检测是否是活体按压。此外，电容指纹传感器、红外传感器和LED补强器，结构上完全不影响各自的功能，提高了器件复用性，降低了电路复杂度。

本示例中的关键点包括以下两点：一个是电容指纹传感器、红外传感器和LED补强器的结构设计，另一个是两次检测：一次检测是否是活体，一次检测是否是合格指纹。

本方案提供的指纹检测方案解决了仿造指纹的真伪问题，并考虑到电容式指纹的特点、安全性、指纹的功能性以及生成成本等因素，将电容指纹传感器、红外传感器和LED补强器集成到一颗指纹模组中，从而通过待检测图像，以及因为手指皮肤颜色和光滑度导致红外信号强度(即，电压信号)有差异的特性，来验证生物活体，即，验证用户的真实身份，识别并拒绝仿造指纹，提高了指纹检测的安全性。

下面，将说明本申请实施例在一个实际的应用场景中的示例性应用。如图6所示，图6是本申请实施例提供的一种指纹活体二次检测的流程图，该指纹检测方法包括以下步骤。

S301、电容指纹传感器表面有物体按压。

该方法是由电容指纹传感器的表面有物体(即，待检测对象)按压触发。实际应用中，电容指纹传感器在休眠模式下进行低功耗扫描，检测电容值，当有物体按压时，由单片机(即，指纹检测芯片)根据检测到的电容值判断表面有物体按压，从而执行本方案。

S302、红外传感器检测到电压信号变化。

S303、红外传感器中转换电路采用红外检测算法计算信号值。

红外传感器包括红外发射器、红外接收器和转换电路，红外发射器向待检测对象发射红外光，红外接收器基于红外光接收光电流信号，转换电路对光电流信号进行转换，得到电压信号。

S304、指纹检测芯片判断是否是活体按压。

根据电压信号和预设电压信号范围判断待检测对象是否是活体，完成第一次活体按压检测。若是，则执行S305，若否，则退出。

S305、电容指纹传感器采集待检测图像。

指纹检测芯片控制电容指纹传感器采集待检测图像。

S306、指纹检测芯片采用图像算法检测图像特征。

S307、指纹检测芯片判断是否是合格的指纹图像。

对待检测图像进行特征提取，并与预设指纹图像特征进行对比，判断待检测图像是否是合格的指纹图像，完成第二次手指图像检测。若是，则执行S308，若否，则退出。

S308、输出指纹图像。

通过上述S301-S307判断按压在电容指纹传感器上的物体是否是合格的活体指纹。在判断出该物体是合格的活体指纹之后，还可以输出该物体对应的指纹图像，以便用于其他流程。

本示例应用电压信号算法处理手指按压检测(对应于S304中第一次活体按压检测)，应用指纹算法处理指纹图像(对应于S307中人体指纹图像检测，第二次检测是否是合格指纹)。以上技术结合使用，很好实现了电容式指纹传感器活体检测的技术。通过第一次判断是否是活体，第二次判断是否是合格指纹，以上两个判断步骤，可以基本排除仿造指纹，提高了指纹检测安全性。

在一些实施例中，在上述S101或S201之前，该指纹检测方法还包括指纹检测触发的步骤：接收电容指纹传感器在休眠模式下检测到的电容变化信号；其中，电容变化信号是由待检测对象按压在电容指纹传感器的表面上产生的，指纹传感器在休眠模式下的功耗低于工作模式下的功耗，待检测图像是电容指纹传感器在工作模式下采集的；当电容变化信号不满足预设电容范围时，触发指纹检测。

电容指纹传感器包括玻璃基板，电容指纹传感器在休眠模式下低功耗扫描玻璃基板上某一区域(例如，中心区域或某一预设区域)上的电容变化信号，并将低功耗下的电容变化信号传输给指纹检测芯片。当待检测对象放置在玻璃基板上时，由指纹检测芯片判断出电容变化信号不满足预设电容范围(例如，电容变化信号没有位于预设电容范围)，说明玻璃基板上具有按压物体(即，待检测对象)，由此触发指纹检测流程。

其中，电容指纹传感器包括低功耗模式(对应于休眠模式)和正常模式(对应于工作模式)，休眠模式下的功耗低于工作模式下的功耗。电容指纹传感器在休眠模式下扫描玻璃基板上某一区域上的电容变化信号，并将电容变化信号传输给指纹检测芯片。电容指纹传感器在工作模式下扫描玻璃基板上整个区域上的电容变化信号，再由电容指纹传感器的其他单元将电容变化信号转换成图像，从而完成采集待检测图像，并将待检测图像发送给指纹电容传感器。

需要说明的是，预设电容范围是根据玻璃基板上没有物体按压时的电容变化信号确定的。

在本申请实施例中，待检测对象按压在电容指纹传感器的表面上，产生电容变化信号，电容指纹传感器在休眠模式下检测到该电容变化信号，由指纹检测芯片判断出电容变化信号不满足预设电容范围时，触发指纹检测。在休眠模式下，电容指纹传感器可以每个预设时间段(例如，1秒、3秒等)对玻璃基板上某一区域(例如，中心区域)进行扫描，无需对玻璃基板上整个区域进行扫描，也无需实时检测电容变化信号，降低了功耗。

在一些实施例中，上述S104还可以通过以下步骤实现。对待检测图像进行特征提取，得到待检测图像特征；根据待检测图像特征与预设指纹图像特征进行对比，根据对比结果确定指纹检测结果。

采用图像检测算法对待检测图像进行特征提取，得到待检测图像特征，待检测图像特征可以是向量的形式表示，预设指纹图像特征是采用图像检测算法预先对用户的真实手指图像进行特征提取得到的。计算待检测图像特征与预设指纹图像特征之间的向量相似度，对比结果可以是向量相似度。当向量相似度大于预设相似度时，指纹检测结果指示待检测图像是合格的活体指纹。当向量相似度小于或等于预设相似度时，指纹检测结果指示待检测图像不是合格的活体指纹。

本示例中，指纹检测芯片可以集成在指纹模组上，指纹模组应用于终端。预设指纹图像特征可以是一个用户的真实手指图像特征，适用于终端是手机的场景，也可以是多个用户的真实手指图像特征，适用于终端是打卡机的场景。

需要说明的是，图像检测算法包括但不限于深度学习算法、局部二值模式(LocalBinary Patterns，LBP算法)、HOG特征提取算法(Histogram of Oriented Gradient)、尺度不变特征变换(Scale-invariant feature transform，SIFT算子)等，对此本申请实施例不做限制。向量相似度可以由本领域技术人员根据实际情况进行适当设置，例如，向量相似度设置为80％、90％、85％等，只要能够保证指纹检测结果的准确性即可，对此本申请实施例不做限制。

在本申请实施例中，通过对待检测图像进行特征提取，得到待检测图像特征，进而与预设指纹图像特征进行对比，通过特征提取，特征之间相似度计算的步骤确定指纹检测结果，从而判断出待检测图像是否是合格的活体指纹。提高了指纹检测的安全性。

基于上述实施例提供的指纹检测方法，本申请实施例提供一种指纹模组，如图7所示，图7是本申请实施例提供的一种指纹模组的电路结构示意图。指纹模组包括指纹检测芯片10、红外传感器20和电容指纹传感器30；指纹检测芯片10分别与红外传感器20和电容指纹传感器30连接；指纹检测芯片10，用于当指纹检测被触发时，控制红外传感器20向待检测对象发射红外光；红外传感器20，用于基于红外光产生电压信号，向指纹检测芯片10发送电压信号；指纹检测芯片10，还用于在根据电压信号和预设电压信号范围确定出待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器30采集待检测对象的待检测图像；电容指纹传感器30，用于向指纹检测芯片10发送待检测图像；指纹检测芯片10，还用于根据待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，指纹检测结果指示待检测图像是否是合格的活体指纹。

根据本申请提供的方案，当指纹检测被触发时，指纹检测芯片10控制红外传感器20向待检测对象发射红外光，红外传感器20基于红外光产生电压信号，向指纹检测芯片10发送电压信号。指纹检测芯片10根据电压信号和预设电压信号范围判断待检测对象是否是活体，由于不同物体的按压，电压信号会有所差异，手指的皮肤颜色、表面光滑度和指纹纹路的凹凸特性等都会影响电压信号的强度，基于此，可以预先对活体手指按压所产生的电压信号进行测量，并以此设置预设电压信号范围，通过第一次检测，判断是否是活体。在判断出是活体的情况下，控制电容指纹传感器30采集待检测对象的待检测图像；电容指纹传感器30向指纹检测芯片10发送待检测图像；指纹检测芯片10根据待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，指纹检测结果指示待检测图像是否是合格的活体指纹。通过第二次检测，判断是否是合格指纹。两次检测和判断得到的指纹检测结果可以指示待检测图像是否是合格的活体指纹，提高了指纹检测的安全性。并且，红外传感器20和电容指纹传感器30在结构上完全不影响各自的功能，提高了器件复用性，降低了电路复杂度。

在一些实施例中，基于图7，如图8所示，图8是本申请实施例提供的另一种指纹模组的电路结构示意图，指纹模组还包括红外补强器40，红外补强器40与指纹检测芯片10连接；红外传感器20包括红外发射器21、红外接收器22和转换电路23，指纹检测芯片10与红外发射器21连接，红外接收器22通过转换电路23与指纹检测芯片10连接；指纹检测芯片10，还用于当指纹检测被触发时，控制红外发射器21向待检测对象发射红外光，并控制红外补强器40向待检测对象发射红外补强光；红外接收器22，用于基于红外光和红外补强光生成光电流信号；转换电路23，用于对光电流信号进行转换，得到电压信号，并向指纹检测芯片10发送电压信号；指纹检测芯片10，还用于在根据电压信号和预设电压信号范围确定出待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器30采集待检测图像。

本示例在图7的基础上，增加了红外补强器40。当指纹检测被触发时，指纹检测芯片10控制红外发射器21向待检测对象发射红外光，以及控制红外补强器40向待检测对象发射红外补强光，红外接收器22基于红外光和红外补强光生成光电流信号；转换电路23对光电流信号进行转换，得到电压信号，并向指纹检测芯片10发送电压信号。指纹检测芯片10在根据电压信号和预设电压信号范围确定出待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器30采集待检测图像，电容指纹传感器30向指纹检测芯片10发送待检测图像，指纹检测芯片10根据待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果。通过增加一个红外补强器40，增加了发射的红外光的光信号强度，有效提高了活体按压检测的精度，从而提高活体检测的准确度。

基于图7和图8，本申请实施例提供了指纹模组的器件分布示意图，如图9所示，图9是本申请实施例提供的一种指纹模组的背面示意图，如图10所示，图10是本申请实施例提供的一种指纹模组的正面示意图。电容指纹传感器30(图中以指纹玻璃sensor示出)包括相互连接的玻璃基板和指纹传感部件，图9中红外发射器21、红外补强器40、红外接收器22以及指纹传感部件位于同一平面上，红外发射器21、红外补强器40、红外接收器22设置在玻璃基板下面。实际应用中，待检测对象按压在玻璃基板(图10中正面示出的下半部分)上，红外发射器21发射的红外光及红外补强器40发射的红外补强光均是呈球状发射，红外光和红外补强光可以发射到待检测对象上。红外发射器21、红外补强器40、红外接收器22作为整体设置在绿色电路板上，玻璃基板与绿色电路板之间可以通过黄色的铜箔胶粘贴。柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)排线是可在一定程度内弯曲的连接线组，FPC排线一端连接在玻璃基板上，另一端连接在指纹玻璃sensor在背面的电路板(图9中指纹传感部件)上。

需要说明的是，图9和图10仅是示例性对指纹模组中红外发射器、红外补强器、红外接收器以及电容指纹传感器的其中一种分布位置(红外发射器21、红外补强器40、红外接收器22以及指纹传感部件位于同一平面上，红外发射器21、红外补强器40、红外接收器22设置在玻璃基板下面)进行说明，并不构成对各个器件的实际大小和实际产品的限制。此外，指纹模组中红外发射器、红外补强器、红外接收器以及电容指纹传感器也可以采用其他的分布方式，对此本申请实施例不做限制。

在一些实施例中，电容指纹传感器30为玻璃基的指纹传感器。

电容指纹传感器30包括玻璃基板，红外传感器20和红外补强器40设置在玻璃基板的下面。玻璃基的指纹传感器具有很好的透光性，红外传感器20和红外补强器40可以集成到玻璃基板的下面，一起作用，可以准确检测是否是活体按压。基于此，当待检测对象放置在玻璃基板上时，红外传感器20和红外补强器40可以透过玻璃基板向待检测对象发射红外光，从而实现活体检测和图像识别的结合方案。

在一些实施例中，电容指纹传感器30，还用于在休眠模式下检测电容变化信号；其中，电容变化信号是由待检测对象按压在电容指纹传感器30的表面上产生的；指纹传感器在休眠模式下的功耗低于工作模式下的功耗，待检测图像是电容指纹传感器30在工作模式下采集的；指纹检测芯片10，还用于当电容变化信号不满足预设电容范围时，触发指纹检测。

在一些实施例中，指纹检测芯片10，还用于对待检测图像进行特征提取，得到待检测图像特征；根据待检测图像特征与预设指纹图像特征进行对比，根据对比结果确定指纹检测结果。

需要说明的是，上述实施例提供的指纹模组与指纹检测方法实施例属于同一构思，上述实施例中指纹检测芯片、红外传感器、红外补强器和电容指纹传感器的具体工作过程及带来的技术效果，可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

基于上述任一实施例所述的指纹模组，本申请实施例提供了一种终端，终端包括指纹模组。

其中，终端可以是一个通用计算机设备或一个专用计算机设备。在具体实现中，终端可以是台式机、便携式电脑、网络服务器、掌上电脑、移动手机、平板电脑、无线终端设备、通信设备或嵌入式设备，本申请实施例不限定终端的类型。本领域技术人员可以理解，在此仅仅是终端的举例，并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，比如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。

基于上述实施例中图2-图6提供的指纹检测方法，图11是本申请实施例提供的一种指纹检测装置的结构示意图。该装置可以由软件、硬件或者两者的结合实现成为指纹检测芯片的部分或者全部，即，指纹检测装置110应用于指纹检测芯片。参见图11，该指纹检测装置110包括：控制模块1101，用于当指纹检测被触发时，控制红外传感器向待检测对象发射红外光；接收模块1102，用于接收红外传感器基于红外光所产生的电压信号；控制模块1101，还用于在根据电压信号和预设电压信号范围确定出待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器采集待检测对象的待检测图像；确定模块1103，用于根据待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，指纹检测结果指示待检测图像是否是合格的活体指纹。

可选地，控制模块1101，还用于当指纹检测被触发时，控制红外传感器向待检测对象发射红外光，并控制红外补强器向待检测对象发射红外补强光；

接收模块1102，还用于接收红外传感器基于红外光和红外补强光所产生的电压信号。

可选地，红外传感器包括红外接收器、转换电路和用于发射红外光的红外发射器；电压信号是通过转换电路将红外接收器基于红外光和红外补强光接收的光电流信号进行转换得到的。

可选地，指纹检测装置110还包括触发模块1104；

接收模块1102，还用于接收电容指纹传感器在休眠模式下检测到的电容变化信号；其中，电容变化信号是由待检测对象按压在电容指纹传感器的表面上产生的，指纹传感器在休眠模式下的功耗低于工作模式下的功耗，待检测图像是电容指纹传感器在工作模式下采集的；

触发模块1104，用于当电容变化信号不满足预设电容范围时，触发指纹检测。

可选地，确定模块1103，用于对待检测图像进行特征提取，得到待检测图像特征；根据待检测图像特征与预设指纹图像特征进行对比，根据对比结果确定指纹检测结果。

需要说明的是，上述实施例提供的指纹检测装置在检测指纹时，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。

上述实施例中的各功能单元、模块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。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请实施例的保护范围。

上述实施例提供的指纹检测装置与指纹检测方法实施例属于同一构思，上述实施例中单元、模块的具体工作过程及带来的技术效果，可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

基于上述实施例提供的指纹检测方法，图12为本申请实施例提供的一种指纹检测芯片的结构示意图，如图12所示，指纹检测芯片120(对应于上述指纹检测芯片10)包括：处理器1201、存储器1202以及存储在存储器1202中并可在处理器1201上运行的计算机程序1203，处理器1201执行计算机程序1203时实现上述实施例中的指纹检测方法中的步骤。

处理器1201可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，处理器1201还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，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、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者也可以是任何常规的处理器。

存储器1202在一些实施例中可以是指纹检测芯片120的内部存储单元，比如指纹检测芯片120的硬盘或内存。存储器1202在另一些实施例中也可以是指纹检测芯片120的外部存储设备，比如指纹检测芯片120上配备的插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、安全数字(Secure Digital，SD)卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器1202还可以既包括指纹检测芯片120的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器1202用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据以及其他程序等。存储器1202还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本申请实施例还提供了一种指纹检测芯片，该指纹检测芯片包括：至少一个处理器、存储器以及存储在该存储器中并可在该至少一个处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各个方法实施例中的步骤。

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，本申请实现上述方法实施例中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。该计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory，只读光盘)、磁带、软盘和光数据存储设备等。本申请提到的计算机可读存储介质可以为非易失性存储介质，换句话说，可以是非瞬时性存储介质。

应当理解的是，实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过软件、硬件、固件或者其任意结合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。该计算机指令可以存储在上述计算机可读存储介质中。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

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。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种指纹检测方法，其特征在于，所述方法包括：

当指纹检测被触发时，控制红外传感器向待检测对象发射红外光；

接收所述红外传感器基于所述红外光所产生的电压信号；

在根据所述电压信号和预设电压信号范围确定出所述待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器采集所述待检测对象的待检测图像；

根据所述待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，所述指纹检测结果指示所述待检测图像是否是合格的活体指纹。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当指纹检测被触发时，所述方法还包括：

当指纹检测被触发时，控制所述红外传感器向所述待检测对象发射红外光，并控制红外补强器向所述待检测对象发射红外补强光；

所述接收所述红外传感器基于所述红外光所产生的电压信号，包括：

接收所述红外传感器基于所述红外光和所述红外补强光所产生的电压信号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述红外传感器包括红外接收器、转换电路和用于发射所述红外光的红外发射器；所述电压信号是通过转换电路将所述红外接收器基于所述红外光和所述红外补强光接收的光电流信号进行转换得到的。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收所述电容指纹传感器在休眠模式下检测到的电容变化信号；

其中，所述电容变化信号是由所述待检测对象按压在所述电容指纹传感器的表面上产生的，所述指纹传感器在所述休眠模式下的功耗低于工作模式下的功耗，所述待检测图像是所述电容指纹传感器在所述工作模式下采集的；

当所述电容变化信号不满足预设电容范围时，触发所述指纹检测。

5.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，包括：

对所述待检测图像进行特征提取，得到待检测图像特征；

根据所述待检测图像特征与所述预设指纹图像特征进行对比，根据对比结果确定所述指纹检测结果。

6.一种指纹检测装置，其特征在于，所述装置包括：

控制模块，用于当指纹检测被触发时，控制红外传感器向待检测对象发射红外光；

接收模块，用于接收所述红外传感器基于所述红外光所产生的电压信号；

控制模块，还用于在根据所述电压信号和预设电压信号范围确定出所述待检测对象是活体的情况下，控制电容指纹传感器采集所述待检测对象的待检测图像；

确定模块，用于根据所述待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，所述指纹检测结果指示所述待检测图像是否是合格的活体指纹。

7.一种指纹检测芯片，其特征在于，所述指纹检测芯片包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的方法。

8.一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存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的方法。

9.一种指纹模组，其特征在于，所述指纹模组包括指纹检测芯片、红外传感器和电容指纹传感器；所述指纹检测芯片分别与所述红外传感器和所述电容指纹传感器连接；

指纹检测芯片，用于当指纹检测被触发时，控制所述红外传感器向待检测对象发射红外光；

所述红外传感器，用于基于所述红外光产生电压信号，向所述指纹检测芯片发送所述电压信号；

所述指纹检测芯片，还用于在根据所述电压信号和预设电压信号范围确定出所述待检测对象是活体的情况下，控制所述电容指纹传感器采集所述待检测对象的待检测图像；

所述电容指纹传感器，用于向所述指纹检测芯片发送所述待检测图像；

所述指纹检测芯片，还用于根据所述待检测图像和预设指纹图像特征，确定指纹检测结果，所述指纹检测结果指示所述待检测图像是否是合格的活体指纹。

10.一种终端，其特征在于，所述终端包括如权利要求9所述的指纹模组。