CN1991860A

CN1991860A - 具有侦测毛细孔的指纹辨识系统及其方法

Info

Publication number: CN1991860A
Application number: CN 200510132554
Authority: CN
Inventors: 郭澎嘉
Original assignee: LIANJIE OPTRONICS CORP
Current assignee: LIANJIE OPTRONICS CORP
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-07-04

Abstract

本发明是揭露一种具有侦测毛细孔的指纹辨识系统及其方法，此系统包含指纹取像装置、毛细孔侦测单元、指纹侦测单元及辨识单元。指纹取像装置用以撷取一指纹影像，毛细孔侦测单元用以侦测此指纹影像的一毛细孔资料，指纹侦测单元用以侦测此指纹影像的一指纹纹路资料。辨识单元是根据毛细孔资料及指纹纹路资料的任一选择或组合，对此指纹影像与一预存指纹影像进行一比对动作。藉此，以提高指纹辨识的准确率。

Description

具有侦测毛细孔的指纹辨识系统及其方法

技术领域

本发明是有关于一种具有侦测毛细孔的指纹辨识系统及其方法，特别是有关于整合毛细孔侦测及指纹纹路侦测的具有侦测毛细孔的指纹辨识系统及其方法。

背景技术

目前，指纹辨识器逐渐普遍使用于电子产品上，用以保护电子产品内的资料。习知指纹辨识器的原理主要是将取像得到的指纹影像与记忆体内预存的指纹影像作比对。然而，此种单纯指纹影像比对的辨识方法，亟容易受到伪造指纹的蒙骗。例如，伪造者不难从盗取的指纹影像来复制一个橡胶假指纹。图1A、图1B所示的两个指纹影像，其中有一个为伪造指纹，而另一个才是真正的活体指纹；一般习知的指纹辨识器无法作此种真伪指纹的辨识。(事实上，图1A所示为真正活体指纹，而图1B则为伪造指纹。)。

为了辨识出此种伪造指纹，有人提出配合温度侦测的技术于习知的指纹辨识器内。使用温度侦测方式，不但增加系统的复杂性，使得指纹辨识器的体积增加；再者，伪造者也很容易藉由将伪造指纹施以温度后而蒙骗指纹辨识器。另外，也有人揭露一种高阶的指纹辨识器，其可以侦测出手指深层内部的微血管影像，用以和伪造指纹作区别。即使此种指纹辨识器可以辨识出真伪指纹，可是其系统复杂性、高成本、大体积，都与现行指纹辨识器趋向体积小、厚度薄的趋势背道而驰。除了可以应用于特殊应用装置或场合，此种微血管指纹辨识器并不适用于一般的电子产品当中。

此外，如果使用者的手指受伤，在指纹上留下伤痕，则习知的指纹辨识器亦容易辨识错误，使使用者无法开启受指纹辨识器保护的电子产品，造成使用者的不便。

有鉴于习知技艺的各项问题，为了能够兼顾解决，本发明人基于多年从事指纹辨识系统的研究开发与诸多实务经验，提出一种具有侦测毛细孔的指纹辨识系统及其方法，以作为改善上述缺点的实现方式与依据。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种整合毛细孔侦测及指纹纹路侦测的具有侦测毛细孔的指纹辨识系统及其方法，以提高指纹辨识的准确度，且可判断指纹的真伪，并同时具有低成本及结构简单的优点。

根据本发明的目的，提出一种具有侦测毛细孔的指纹辨识系统，包含一指纹取像装置、一毛细孔侦测单元、一指纹侦测单元及一辨识单元。指纹取像装置用以撷取一指纹影像，毛细孔侦测单元用以侦测此指纹影像的一毛细孔资料，指纹侦测单元用以侦测此指纹影像的一指纹纹路资料。辨识单元是根据毛细孔资料及指纹纹路资料的任一选择或组合，对此指纹影像与一预存指纹影像进行一比对动作。

此外，本发明更提出一种具有侦测毛细孔的指纹辨识方法，包含下列步骤：撷取一指纹影像；侦测该指纹影像的一毛细孔资料；侦测该指纹影像的一指纹纹路资料；根据该毛细孔资料及该指纹纹路资料的任一选择或组合，对该指纹影像与一预存指纹影像进行一比对动作。

附图说明：

图1A为真正活体指纹的影像图；

图1B为伪造指纹的影像图；

图2为本发明的具有侦测毛细孔的指纹辨识系统的方块示意图；

图3为本发明的具有侦测毛细孔的指纹辨识系统的较佳实施例的方块示意图；

图4为本发明的毛细孔侦测单元的较佳实施例的方块示意图；

图5A为指纹影像图；

图5B为经过数位影像处理的指纹影像图；

图5C为经过数位影像处理的指纹影像图；

图5D为3×3的二维遮罩参数的示意图；

图5E为4×4的二维遮罩参数的示意图；

图6为本发明的具有侦测毛细孔的指纹辨识系统的另一较佳实施例的方块示意图；

图7为本发明的指纹螺旋图样的示意图；

图8为本发明的具有侦测毛细孔的指纹辨识方法的步骤流程图；

图9为本发明的具有侦测毛细孔的指纹辨识方法的较佳实施例的步骤流程图；

图号说明：

20：指纹辨识系统； 21：指纹取像装置；

22：毛细孔侦测单元； 23：指纹纹路侦测单元；

24：辨识单元； 25：指纹影像；

251：毛细孔资料； 252：指纹纹路资料；

30：指纹辨识系统； 31：数位相机；

32：微处理器； 321：指纹侦测单元；

322：辨识单元； 323：毛细孔侦测单元；

33：记忆体； 331：毛细孔侦测程式；

332：毛细孔侦测参数； 333：指纹纹路侦测程式；

334：指纹纹路侦测参数； 335：辨识程式；

336：预设指纹影像； 338：指纹纹路资料；

40：毛细孔侦测单元； 41：影像处理单元；

42：毛细孔位置搜寻单元； 421：毛细孔侦测参数；

422：毛细孔资料； 43：毛细孔位置判断单元；

44：指纹影像； 45：已处理的指纹影像；

60：指纹辨识系统； 61：数位相机；

62：微处理器； 621：辨识单元；

622：毛细孔侦测单元； 63：记忆体；

631：毛细孔侦测程式； 632：毛细孔侦测参数；

633：辨识程式； 634：预设指纹影像；

64：指纹影像； 65：毛细孔资料；

66：毛细孔； 67：螺旋状图样；

S81-S84：步骤流程； S91-S95：步骤流程。

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的具有侦测毛细孔的指纹辨识系统及其方法。

请参阅图2，其为本发明的具有侦测毛细孔的指纹辨识系统的方块示意图。图中，指纹辨识系统20包含一指纹取像装置21、一毛细孔侦测单元22、一指纹侦测单元23及一辨识单元24。指纹取像装置21用以撷取一指纹影像25。毛细孔侦测单元22用以侦测指纹影像25的一毛细孔资料251。指纹侦测单元23用以侦测指纹影像25的一指纹纹路资料252。辨识单元24是根据毛细孔资料251及指纹纹路资料252的任一选择或组合，对指纹影像25与一预存指纹影像进行一比对动作。

此外，辨识单元24视需要可根据毛细孔资料251以判断指纹影像25的真伪，且辨识单元24视需要可根据毛细孔资料251，或根据指纹纹路资料252，或同时根据毛细孔资料251及指纹纹路资料252，对指纹影像25与一预存指纹影像进行比对。毛细孔资料251包含一毛细孔位置2511或一毛细孔形状2512，毛细孔资料251包含一毛细孔位置或一毛细孔形状。

上述的指纹取像装置21较佳的是光源、光学元件及影像感测元件的组合，或是一数位相机。而此光源较佳的是一发光二极体，此光学元件较佳的是一菱镜，此影像感测元件较佳的电荷耦合感测器(CCD)或互补性氧化金属半导体元件(CMOS)。毛细孔侦测单元22、指纹侦测单元23及辨识单元24可以使用软体方式、硬体方式、或者软硬体组合方式来达成。其中，以使用软体方式为例，毛细孔侦测单元22较佳的是由微处理器执行一毛细孔侦测程式的软体方式实现或一影像处理晶片，指纹侦测单元23较佳的是由微处理器执行一指纹纹路侦测程式的软体方式实现或一影像处理晶片，辨识单元24较佳的是由微处理器执行一辨识程式的软体方式实现或一影像辨识晶片。上述的毛细孔侦测程式、指纹纹路侦测程式及辨识程式可利用微处理器的多工程序平行处理，亦或依照一固定顺序依序执行。

请参阅图3，其为本发明的具有侦测毛细孔的指纹辨识系统的较佳实施例的示意图。图中，指纹辨识系统30包含一数位相机31、一微处理器32、一记忆体33、一指纹侦测单元321、一辨识单元322及一毛细孔侦测单元323，其中，指纹侦测单元321、辨识单元322及毛细孔侦测单元323以软体方式实现。记忆体33储存一毛细孔侦测程式331、一毛细孔侦测参数332、一指纹纹路侦测程式333、一指纹纹路侦测参数334、一辨识程式335及一预设指纹影像336。数位相机31撷取一指纹影像34，并传送至微处理器32。微处理器32自记忆体33读取指纹纹路侦测程式333及指纹纹路侦测参数334，并执行指纹纹路侦测程式333以根据指纹纹路侦测参数334计算出指纹影像34的指纹纹路资料338。接着，微处理器32自记忆体33读取辨识程式335及预设指纹影像336，并执行辨识程式334，根据指纹纹路资料338对指纹影像34及预设指纹影像336进行一比对动作。继之，微处理器32自记忆体33读取毛细孔侦测程式331及毛细孔侦测参数334，并执行毛细孔侦测程式331以根据毛细孔侦测参数334计算出指纹影像34的毛细孔资料。藉由毛细孔资料可判断出此指纹影像34的真伪。

请参阅图4，其为图3所示的毛细孔侦测单元的较佳实施例的方块示意图。图中，毛细孔侦测单元40包含一影像处理单元41、一毛细孔位置搜寻单元42及一毛细孔位置判断单元43。影像处理单元41接收一指纹影像44，并对指纹影像44进行一数位影像处理，产生一已处理的指纹影像45。其中，已处理的指纹影像45的毛细孔特征比指纹影像44的毛细孔特征更为明显。毛细孔位置搜寻单元42根据一毛细孔侦测参数421，以搜寻出已处理的指纹影像45的毛细孔资料422。毛细孔资料422可包含毛细孔的位置，毛细孔的形状或毛细孔的面积。毛细孔位置判断单元43根据毛细孔资料422，可判断出指纹影像44为真正活体指纹的影像或是伪造指纹的影像。

上述的数位影像处理较佳的是提高对比度(contrastenhancement或thresholding)的方法来增强指纹影像。在提高对比度时，首先需要决定出一个临界值(threshold)，再将大于该临界值的影像像素(pixel)值设为一较高值，以及将小于该临界值的影像像素值设为一较低值，以产生已处理的指纹影像45，如图5A及图5B所示。图5A显示指纹影像44，图5B则显示已处理的指纹影像45。于图5B中，黑色的部分即代表指纹的峰部，白色部分即代表指纹的谷部，而位于黑色区域中的颗粒形状即为毛细孔。虽然本发明实施例使用对比度提高的数位影像处理技术，然而也可以使用其它的数位处理技术，只要是可以让毛细孔影像与指纹影像彼此间产生具可区别性(辨识性)者即可。

上述的毛细孔侦测参数421较佳的是一二维遮罩参数(mask)，可为3×3或4×4的二维遮罩参数，如图5D及图5E所示。利用二维遮罩参数，逐一与处理后影像进行比对运算，例如使用逻辑的及运算(AND)。当提高对比的指纹影像的某一区域与遮罩数值相符合时，即可初步得出毛细孔形状或位置，藉此，以搜寻出已处理的指纹影像45的毛细孔。此外，毛细孔位置搜寻单元42亦可对已处理的指纹影像45使用影像扩散处理(dilation)及影像侵噬处理(erosion)，以使毛细孔与指纹纹理的影像分离，如图5C所示。接着，再计算处理过的指纹影像上相连的白色图素。因为毛细孔的影像为一点状的白色像素团51(Pixel Blob)，而指纹纹里的影像为一螺旋状的白色像素团或是一线状的白色像素团52，两者的面积有明显的差异，因此可设定毛细孔侦测参数421为一面积临界值(Blob area threshold)，低于面积临界值的像素团可视为毛细孔，藉此，以搜寻出已处理的指纹影像45的毛细孔。除了上述两种毛细孔位置搜寻单元42的实施方式外，亦可使用其它数位影像技术，只要是可以侦测、找寻出毛细孔者即可。

最后，毛细孔位置判断单元43的判断原理如下所述。如果毛细孔位于指纹谷部，也就是图5B中，已处理的指纹影像45的白色区域，这些毛细孔是无法由指纹取像装置取得影像的。根据这样的一个现象，如果现在有人于伪造假指纹上面制造一些假毛细孔，例如洒上一些细粉粒，则此种假指纹所取得的影像中，影像的白色区域中也会取得类似毛细孔的图样；此时，即可判定指纹影像44为伪造指纹的影像。反之，若于已处理的指纹影像45的黑色区域中侦测到毛细孔，且于白色区域侦测不到毛细孔，则可判定指纹影像44为真正活体指纹的影像。

此外，图4所述的影像处理单元41亦可配置于图2所述指纹取像装置21，也就是说，指纹取像装置21本身即具有一数位影像处理功能(称为前置处理，以别于图4中的影像处理单元41是于后续才进行处理)，用以取得一个对比度较高的指纹影像，而且此种前置处理往往可以采用硬体方式来达成，例如使用具有影像处理功能的数位相机，或光学效率较好的棱镜、透镜、或感测器等等，藉此，以达到较快的处理速度。

请参阅图6，为本发明的具有侦测毛细孔的指纹辨识系统的另一较佳实施例的方块示意图。指纹辨识系统60包含一数位相机61、一微处理器62、一记忆体63、一辨识单元621及一毛细孔侦测单元622，其中，辨识单元621及毛细孔侦测单元622以软体方式实现。记忆体63储存一毛细孔侦测程式631、一毛细孔侦测参数632、一辨识程式633及一预设指纹影像634。数位相机61撷取一指纹影像64，并传送至微处理器62。微处理器62自记忆体63读取毛细孔侦测程式631及毛细孔侦测参数632，并执行毛细孔侦测程式631以根据毛细孔侦测参数632计算出指纹影像64的毛细孔资料65，并藉由毛细孔资料65判断出此指纹影像64的真伪，若指纹影像64为真正活体指纹的影像，则微处理器62自记忆体63读取辨识程式633及预设指纹影像64，并执行辨识程式633，根据毛细孔资料65对指纹影像64及预设指纹影像634进行一比对动作。其中，辨识程式633根据毛细孔资料65，对每一个毛细孔66做选择性连接，以产生一螺旋状图样67，如图7所示，接着，根据螺旋状图样67对指纹影像64及预设指纹影像634进行一比对动作。

请参阅图8，其为本发明的具有侦测毛细孔的指纹辨识方法的步骤流程图。图中，此方法的流程由开始展开，继之，步骤S81是撷取一指纹影像。接着，步骤S82是侦测此指纹影像的一毛细孔资料。步骤S83是侦测此指纹影像的一指纹纹路资料。最后，步骤S84是根据毛细孔资料及指纹纹路资料的任一选择或组合，对此指纹影像与一预存指纹影像进行一比对动作。

请参阅图9，其为本发明的具有侦测毛细孔的指纹辨识方法的较佳实施例的步骤流程图。图中，此方法的流程由开始展开，继之，步骤S91是使用一数位相机模组以撷取一指纹影像，并传送至一微处理器。接着，步骤S92是藉由微处理器执行一指纹纹路侦测程式，并根据一指纹纹路侦测参数以计算出此指纹影像的指纹纹路资料。步骤S93是藉由微处理器执行一辨识程式，并根据指纹纹路资料对此指纹影像及一预设指纹影像进行一比对动作。步骤S94是确认此指纹影像是否符合预设指纹影像。接着，步骤S95是如果此指纹影像符合预设指纹影像，则微处理器执行一毛细孔侦测程式，并根据一毛细孔侦测参数以判断此指纹影像是否为真正活体指纹的影像。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的申请专利范围中。

Claims

1、一种具有侦测毛细孔的指纹辨识系统，包含：

一指纹取像装置，用以撷取一指纹影像；

一毛细孔侦测单元，用以侦测该指纹影像的一毛细孔资料；

一指纹侦测单元，用以侦测该指纹影像的一指纹纹路资料；

一辨识单元，是根据该毛细孔资料及该指纹纹路资料的任一选择或组合，对该指纹影像与一预存指纹影像进行一比对动作。

2、如申请专利范围第1项所述的指纹辨识系统，其特征在于，该辨识单元更根据该毛细孔资料以判断该指纹影像的真伪。

3、如申请专利范围第1项所述的指纹辨识系统，其特征在于，该毛细孔资料包含一毛细孔位置或一毛细孔形状。

4、如申请专利范围第1项所述的指纹辨识系统，其特征在于，该指纹取像装置包含一光源、一光学元件及一影像感测元件。

5、如申请专利范围第1项所述的指纹辨识系统，其特征在于，该毛细孔侦测单元包含一影像处理单元、一毛细孔位置搜寻单元及一毛细孔位置判断单元。

6、如申请专利范围第5项所述的指纹辨识系统，其特征在于，该影像处理单元用以增强该指纹影像中的毛细孔图样，以产生一已处理的指纹影像。

7、如申请专利范围第5项所述的指纹辨识系统，其特征在于，该毛细孔位置搜寻单元根据一毛细孔侦测参数，搜寻该已处理的指纹影像，以产生该毛细孔资料，且该毛细孔资料包含一毛细孔位置。

8、如申请专利范围第7项所述的指纹辨识系统，其特征在于，该毛细孔位置判断单元用以判断该毛细孔位置是否正确。

9、一种具有侦测毛细孔的指纹辨识方法，包含下列步骤：

撷取一指纹影像；

侦测该指纹影像的一毛细孔资料；

侦测该指纹影像的一指纹纹路资料；

根据该毛细孔资料及该指纹纹路资料的任一选择或组合，对该指纹影像与一预存指纹影像进行一比对动作。

10、如申请专利范围第9项所述的具有侦测毛细孔的指纹辨识方法，其特征在于，更包含根据该毛细孔资料以判断该指纹影像的真伪。

11、如申请专利范围第9项所述的具有侦测毛细孔的指纹辨识方法，其特征在于，该毛细孔资料包含一毛细孔位置或一毛细孔形状。