KR101875349B1

KR101875349B1 - 지문 센서 및 그 보정 방법

Info

Publication number: KR101875349B1
Application number: KR1020177007213A
Authority: KR
Inventors: 슈 팡; 후이 후앙; 샤오춘 차이
Original assignee: 선전 구딕스 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2018-07-05
Also published as: US10643048B2; KR20170044683A; CN107358188A; CN104700070B; US20170185819A1; EP3182329A1; CN107358188B; CN104700070A; EP3182329B1; EP3182329A4; WO2016112737A1

Abstract

본 발명은 지문 센서 및 그 보정 방법을 공개하는 바, 상기 지문 센서는 손가락이 접촉되도록 제공되는 감지면을 구비하고, 복수개의 감지 유닛, 처리 유닛과 보정 유닛을 포함하며, 여기서, 감지 유닛은, 보정을 시작할 경우, 지문 신호를 감지하고 제1 데이터를 출력하기 위한 것이고; 처리 유닛은, 수학적 모형에 의하여 제1 데이터를 통하여 대응하는 감지 유닛의 신규 보정계수를 계산하기 위한 것이며; 보정 유닛은, 신규 보정계수에 의하여 대응하는 감지 유닛에 의해 출력된 제2 데이터를 보정하기 위한 것이다. 본 발명의 지문 센서는 자신의 물리적 특성이 변화가 발생될 경우 자적으로 보정계수를 수정할 수 있어, 제품의 리콜률을 감소하고 사용 수명을 연장하는 효과에 도달하고, 출하 전의 보정 절차를 생략하여 생산 난이도 및 생산 원가를 낮춘다.

Description

지문 센서 및 그 보정 방법{FINGERPRINT SENSOR AND CORRECTION METHOD THEREOF}

본 발명은 지문 인식 기술분야에 관한 것으로, 특히 지문 센서 및 그 방법에 관한 것이다.

지문은 손가락 표면 피부가 불균일한 요철로 형성된 무늬이다. 지문의 무늬는 유일성, 안정성인 특징을 구비하기에, 일반적으로 신분을 인식하기 위한 기초로서 이용된다. 지문 센서는 지문을 통해 신분을 인식하는 감지 센서이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 지문 센서는 지문감지 칩(10)과 접착제(30)에 의하여 지문감지 칩(10) 표면에 고정되는 커버(cover)(20)를 포함한다. 커버(20)는 지문감지 칩(10)을 보호하도록 구성되어 있다. 지문감지 칩(10)에 복수개의 감지 유닛(11)(픽셀)을 구비되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 감지 유닛(11)은 매트릭스로 배열되어 이루어지고, 감지 유닛(11)은 지문 신호를 감지하고 데이터를 출력하기 위한 것이며, 상기 지문 신호는 지문 무늬의 심도 정보(depth information)이다. 커버(20) 표면은 지문 센서의 감지면으로서, 손가락으로 감지면을 누를 경우, 모든 감지 유닛(11)에 의해 출력된 지문 무늬의 심도 정보로 이루어진 매트릭스가 바로 손가락의 무늬 정보이다.

실제 환경에서, 동일한 지문 센서에서의 상이한 감지 유닛(11)은 차이가 존재하고, 또한, 접착제(30)의 불균일성 및 이의 불순물, 커버(20)의 평탄도 등은 모두 각각의 감지 유닛(11) 사이에서의 응답의 불균일을 초래한다. 따라서, 지문 센서에 의해 출력된 데이터를 통해 정확한 지문 무늬 특징을 직접 획득하지 못한다. 대신에, 반드시 출력된 데이터에 대해 보정을 진행하여 이러한 불균일성을 제거해야 한다.

이로 인해, 선행기술에서의 방법은 출하하기 전에 지문 센서에 대해 1차 보정 동작을 진행하고, 보정 동작에서 말뚝 조정법(peg adjustment)을 사용한다. 이러한 방법은 감지 유닛(11)에 의해 출력된 데이터와 감지 유닛(11)의 입력 신호(즉 지문 무늬의 심도 정보)에 기반하여 선형 관계를 이루고, 감지 유닛(11)에 의해 출력된 데이터를 y로 설정하고, 감지 유닛(11)에 의해 입력된 신호를 x로 설정하면, 계수 k, b는 직선 방정식 y = kx+b를 만족시키므로, 직선 위의 두개 점 P1(x1,y1)과 P2(x2,y2)를 통하여 도 3에 도시된 바와 같은 직선 방정식을 얻을 수 있다.

말뚝 조정법의 구체적 과정은 하기와 같은 바, 먼저 지문 센서가 무부하 시에(즉 감지 센서의 감지면에 어떠한 물체도 누르지 않을 경우) 감지 유닛(11)에 의해 출력된 한 프레임의 데이터를 획득하고, 그 다음, 지문 센서 위에 하나의 평평한 금속 덩어리(50)를 놓을 경우 감지 유닛(11)에 의해 출력된 한 프레임의 데이터(도 4에 도시된 바와 같음)를 획득한다. 위에서 획득한 두 프레임의 데이터를 통해 각각의 감지 유닛(11)에 대하여 각각 하기와 같은 연립 방정식을 수립한다:

（1）

여기서, P1(x1,y1)은 무부하 시에 출력된 데이터이고, P2(x2,y2)는 금속 덩어리를 놓을 경우 출력된 데이터이다. 방정식을 풀면 하기와 같다:

（2）

이 밖에, 도 3에 도시된 바와 같이, x1은 무부하 시의 입력 신호 크기인 바, 즉 0이고; x2는 금속 덩어리를 놓을 경우의 입력 신호 크기이며, 1로 정의할 수 있다. 방정식(2)에 대입하면 하기와 같은 답을 구할 수 있다:

（3）

k, b 값을 구한 후, 하기와 같은 식을 통하여 출력된 데이터에 대해 보정을 진행할 수 있다:

여기서, N, M은 각각 지문 센서 중 감지 유닛(11)의 행수와 열수이고, y는 감지 유닛(11)에 의해 출력된 데이터이며, x는 보정 후의 데이터(즉 감지 유닛(11)의 입력 신호)이다.

그러나, 선행기술에서 지문 센서의 보정 방법은 이하와 같은 결점이 있다.

1. 반드시 출하 전에 1차 보정을 진행해야 하고, 보정 절차는 제품 원가를 높인다.

2. 보정에 대한 환경 요구가 높다. 즉 매우 평평한 금속 덩어리를 사용하여 보정을 진행해야 하고, 보정 시 지문 센서의 감지면에는 먼지 등과 같은 불순물이 있어서는 안 된다.

3. 지문 센서의 물리적 특성은 시간의 변화에 따라 변화가 발생되기에, 선행기술에서는 단지 출하 전에 1차 보정만 진행하고, 지문 센서의 물리적 특성이 변화가 발생될 경우, 이전에 보정하여 획득한 보정계수(즉 k, b 값)는 실효되어 지문 센서가 정상적으로 사용될 수 없게 되고, 제품의 사용 수명을 단축시킨다.

본 발명은, 사용 과정에서 지문 센서에 대하여 보정을 진행하고 자동으로 보정계수를 보정하여 제품의 리콜률을 감소하며 제품의 사용 수명을 연장하는 지문 센서 및 그 보정 방법을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

이상의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은, 손가락이 접촉되도록 제공되는 감지면을 구비하고, 복수개의 감지 유닛, 처리 유닛과 보정 유닛을 포함하는 지문 센서를 제시하는 바,

감지 유닛은, 보정을 시작할 경우, 지문 신호를 감지하고 제1 데이터를 출력하기 위한 것이고;

처리 유닛은, 수학적 모형에 의하여 상기 제1 데이터를 통하여 대응하는 감지 유닛의 신규 보정계수를 산출하기 위한 것이며; 그리고

처리 유닛은, 상기 신규 보정계수에 의하여 대응하는 감지 유닛에 의해 출력된 제2 데이터를 보정하기 위한 것이다.

동시에, 본 발명은, 복수개의 감지 유닛을 포함하는, 손가락이 접촉되도록 제공되는 감지면을 구비하 는지문 센서의 보정 방법을 제기하는 바,,

보정을 시작할 경우, 지문 신호를 감지하고, 각각의 감지 유닛에 의해 출력된 제1 데이터를 획득하는 단계 S10;

수학적 모형에 의하여 상기 제1 데이터를 통하여 대응하는 감지 유닛의 신규 보정계수를 산출하는 단계 S20; 및

상기 신규 보정계수에 의하여 대응하는 감지 유닛에 의해 출력된 제2 데이터를 보정하는 단계 S30을 포함한다.

본 발명이 제공하는 지문 센서는, 사용 과정에서 실제 손가락으로 누르는 것을 통해 발생되는 지문 신호를 감지하고 감지 유닛에 의해 출력된 데이터를 획득하여 보정계수를 산출함으로써, 사용 과정에서 수시로 보정 동작을 진행할 수 있고, 지문 센서의 물리적 특성이 변화가 발생될 경우, 자동으로 보정계수를 수정할 수 있음으로써, 제품의 리콜률을 감소하고 제품의 사용 수명을 연장하는 효과에 도달한다. 또한, 본 발명의 실시예의 지문 센서는 출하 전의 보정 절차를 간소화 또는 생략하여 생산 난이도 및 생산 원가를 낮춘다.

도 1은 지문 센서의 구조 모식도;
도 2는 감지 유닛의 배열 모식도;
도 3은 감지 유닛에 의해 출력된 데이터와 입력 신호의 함수관계 모식도;
도 4는 선행기술에서 지문 센서가 출하 전 보정을 진행하는 모식도;
도 5는 본 발명의 지문 센서의 모듈 모식도;
도 6은 본 발명의 지문 센서의 제1 실시예의 모듈 모식도;
도 7은 본 발명의 지문 센서의 제1 실시예에서 손가락으로 지문 센서를 누르는 모식도;
도 8은 본 발명의 지문 센서의 제1 실시예에서 손가락으로 여러 번 지문 센서를 누르는 모식도;
도 9는 본 발명의 지문 센서의 제2 실시예의 모듈 모식도;
도 10은 본 발명의 지문 센서의 제3 실시예의 모듈 모식도;
도 11은 본 발명의 지문 센서의 보정 방법의 제1 실시예의 흐름도;
도 12는 본 발명의 지문 센서의 보정 방법의 제2 실시예의 흐름도;
도 13는 본 발명의 지문 센서의 보정 방법의 제3 실시예의 흐름도.
본 발명의 목적의 실현, 기능 특징 및 장점은 실시예를 결부시켜, 첨부 도면을 참조하여 더 설명한다.

여기서 설명되는 구체적인 실시예는 단지 본 발명을 해석하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다.

도 5에서 제시하는 본 발명의 지문 센서의 모듈 모식도를 참조하여 보면, 상기 지문 센서는 손가락으로 누를 수 있도록 제공하는 감지면을 구비한다. 감지면에는 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같은 커버가 덮어져 있다. 상기 감지면은 진열 배열로 이루어진 복수개의 감지 유닛, 하나의 처리 유닛과 하나의 보정 유닛을 포함한다.

감지 유닛은, 보정을 시작할 경우, 지문 신호를 감지하고 제1 데이터를 출력하기 위한 것이다.

처리 유닛은, 수학적 모형에 의하여 제1 데이터를 통하여 대응하는 감지 유닛의 신규 보정계수를 산출하기 위한 것이다.

구체적으로, 지문 센서는 정상 모드와 보정 모드의 두 개 모드가 있다. 여기서, 정상 모드는 정상적으로 지문을 감지하고 감지 데이터를 출력하기 위한 것이고, 보정 모드는 지문 센서에 대하여 보정을 진행하고 보정계수를 획득하기 위한 것이다. 신규 보정계수는 신경망, 데이터 통계, 곡선 맞춤(Curve Fitting), 수학적 모형 등 방식을 통하여 산출하여 얻지만, 상기 방식에 한정되지 않는 바, 예를 들면 y=kx+b 선형 모델이다. 지문 센서는 하나의 모드 전환 유닛을 통해 모드 전환을 진행할 수 있다.

보정 유닛은, 신규 보정계수에 의하여 대응하는 감지 유닛에 의해 출력된 제2 데이터를 보정하기 위한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예로서, 감지 유닛은 지문 센서가 무부하 시에 출력하는 한 프레임의 데이터를 획득하기 위한 것이고, 또한 지문 센서가, 손가락으로 감지면의 상이한 위치를 누를 경우 출력하는 적어도 두 프레임의 데이터를 획득하기 위한 것이며, 이러한 데이터를 처리 유닛에 송신한다.

지문 센서를 보정 모드로 전환시킨 후, 감지 유닛은 지문 신호를 감지하고, 무부하 시에(즉 감지면에 어떠한 물체도 놀리우지 않을 경우) 출력되는 한 프레임의 제1 데이터를 획득한다. 모든 감지 유닛에 의해 출력된 제1 데이터가 바로 한 프레임의 데이터이다. 다음, 사용자로 하여금 손가락으로 감지면의 상이한 위치를 누르도록 프롬프팅(prompting)하고, 사용자가 매번 손가락으로 감지면을 노를 경우, 감지 유닛에 의해 출력된 한 프레임의 데이터를 획득하되, 즉 손가락으로 감지면을 몇 번 누르면, 몇 프레임의 데이터를 획득한다.

지문 능선부(즉 지문 돌출 부분)로 감지면을 누를 경우, 즉 감지 유닛을 누르면, 상기 감지 유닛에 의해 출력된 데이터는 최대치이다. 지문 고랑부(즉 지문 오목 부분)로 감지면을 누를 경우, 대응하는 감지 유닛에 의해 출력된 데이터는 하나의 비교적 작은 값이다. 예를 들면, 손가락으로 도 7에 도시된 바와 같은 방식으로 감지면을 누를 경우, 감지 유닛(11b, 11h, 11m, 11n, 11s)은 최대치를 출력하고, 기타 감지 유닛은 비교적 작은 값을 출력한다.

여러 번 누를 경우, 사용자의 손가락으로 매번 감지면을 누르는 위치, 각도는 모두 상이하므로, 사용자가 손가락으로 여러 번 지문 센서를 누른 후, 지문 센서의 각각의 감지 유닛은 모두 지문 능선부에 의해 눌릴 수 있다. 손가락으로 감지면을 누르는 차수, 즉 무부하 아닐 때에 획득한 프레임 수는 실제 수요에 의해 결정되고, 일반적으로 감지면이 클수록 획득해야 할 프레임 수가 많으며, 감지면이 작을 수록 획득해야 할 프레임 수는 적은데, 총괄적으로 말하면, 모든 감지 유닛이 모두 손가락 능선부에 의해 눌리는 것을 기준으로 한다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 손가락으로 5번 누른 후 각각의 감지 유닛은 모두 지문 능선부에 의해 눌렸고, 감지 유닛은 상응되게 다섯 프레임의 출력 데이터를 획득한다.

처리 유닛은 선택 서브 유닛과 제2 산출 서브 유닛을 포함하고, 선택 서브 유닛은 상기 적어도 두 프레임의 데이터 중에서 각각의 감지 유닛에 대응하는 최대치를 선택하기 위한 것이다. 제2 산출 서브 유닛은 감지 유닛의 신규 보정계수를 산출하기 위한 것이다.

구체적으로, 선택 서브 유닛은 무부하 아닐 때에 획득한 적어도 두 프레임의 데이터 중에서 각각의 감지 유닛이 대응하는 최대치를 선택하는 바, 즉 모든 감지 유닛이 모두 지문 능선부에 의하여 눌릴 경우 출력된 한 프레임의 데이터를 이루는 것에 해당되고, 이러한 한 프레임의 데이터는 선행기술에서 보정을 진행 시 평평한 금속 덩어리로 감지면을 누를 경우 감지 유닛에 의해 출력된 데이터와 근사하며, 이러한 한 프레임의 데이터와 무부하 시에 감지 유닛에 의해 출력된 한 프레임의 데이터로 1차 보정을 진행할 수 있다.

무부하 시에 하나의 감지 유닛에 의해 획득된 데이터를 Dmin으로 설정하고, 무부하 아닐 때에 감지 유닛에 의해 획득된 데이터의 최대치를 Dmax로 설정하며, 손가락으로 감지면을 Num번 누르고(Num는 상수이고, 구제적인 경우에 의해 결정됨), 복수개의 감지 유닛은 N행 M열 배열되어 이루어지게 설정하면,

이고, 여기서,

은 제i행 제j열의 감지 유닛에 의해 출력된 제Num프레임 데이터를 대표하며,

이고,

이다.

다음, 제2 산출 서브 유닛은

선형 모델에 따라 보정계수 k, b의 값을 산출한다:

.

지문 센서가 이전에 보정을 진행했거나 출하 시 초기 보정을 진행했고 저장 유닛에 보정계수가 저장되어 있으면, 금회 보정하여 획득한 보정계수를 신규 보정계수로 하여 기존 보정계수를 교체하고, 상기 신규 보정계수를 저장한다. 또는 기존 보정계수와 금회 보정하여 획득한 보정계수의 가중합을 구한 후 기존 보정계수를 교체하고, 이를 저장한다. 금회 보정하여 획득한 보정계수를

와

로 설정하고, 기존 보정계수를

와

로 설정하며, 신규 보정계수를 k와 b로 설정하고, 가중치를 0.8과 0.2로 설정하며, 가중치는 구체적인 경우에 따라 설정할 수 있는 바, 하기와 같다:

신구 보정계수의 가중합을 구한 후의 교체 방식은 집적적인 교체 방식에 비하여 보정계수의 산출의 수렴 속도를 빠르게 할 수 있고 시스템의 견고성을 향상시킨다.

지문 센서가 이전에 보정을 진행하지 않았고, 금회 보정이 최초 보정이면, 금회에 획득한 보정계수를 지문 센서의 신규 보정계수로 하고 이를 저장한다.

지문 센서를 정상 모드로 전환시키고 지문 정보를 감지할 경우, 보정 유닛은 하기의 식에 따라 감지 유닛에 의해 출력된 데이터에 대하여 보정을 진행한다:

여기서, N, M은 각각 지문 센서 중 감지 유닛의 행수와 열수이고, y는 감지 유닛에 의해 출력된 제2 데이터이며, x는 신규 보정계수 보정을 거친 후의 데이터이다.

본 발명의 제1 실시예에서의 지문 센서는 손가락으로 감지면의 상이한 위치를 누를 경우 감지 유닛에 의해 출력된 적어도 두 프레임의 데이터를 획득하고 그 중에서 최대치를 선택하는 것을 통해 모든 감지 유닛이 모두 지문 능선부에 의해 눌릴 경우 출력된 한 프레임의 데이터를 이루며, 이러한 한 프레임의 데이터와 선행기술에서 보정을 진행 시 평평한 금속 덩어리로 감지면을 누를 경우 감지 유닛에 의해 출력된 데이터와 근사하고, 이러한 한 프레임의 데이터와 무부하 시에 감지 유닛에 의해 출력된 한 프레임의 데이터로 지문 센서에 대하여 1차 보정을 진행할 수 있으며, 보정계수를 획득한다. 본 발명의 실시예의 지문 센서는 사용 과정에서 수시로 보정 동작을 진행할 수 있고, 지문 센서의 물리적 특성이 변화가 발생될 경우 자동으로 보정계수를 수정할 수 있음으로써, 제품의 리콜률을 감소하고 제품의 사용 수명을 연장하는 효과에 도달한다. 또한, 본 발명의 실시예의 지문 센서는 출하 전의 보정 절차를 간소화 또는 생략하여 생산 난이도 및 생산 원가를 낮춘다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 지문 센서의 제2 실시예로서, 본 실시예에서, 처리 유닛은, 수학적 모형에 의하여 감지 유닛에 의해 출력된 제1 데이터와, 대응하는 기존 보정계수를 통하여 신규 보정계수를 산출하기 위한 제1 산출 서브 유닛을 포함한다.

여기서,

와

는 감지 유닛의 신규 보정계수이고,

와

는 감지 유닛의 기존 보정계수이며, y는 상기 감지 유닛에 의해 출력된 제1 데이터이고, Y는 모든 감지 유닛에 의해 출력된 제1 데이터가 이루는 이미지이며, F(Y)는 Y에 대하여 중앙값 필터링을 진행한 후의 대응하는 감지 유닛의 데이터이고, Avg(Y)는 Y에 대하여 평균치를 구한 후의 대응하는 감지 유닛의 데이터이며,

는 학습계수이고, 값을 취하는 범위는 [0, 1]이며,

이고,

는 감지 유닛이 기존 보정계수 보정을 거친 보정 후 얻은 데이터이다.

지문 센서를 정상 모드로 전환시킨 후, 지문 신호를 감지하면, 보정 유닛은 하기와 같은 식을 통하여 감지 유닛에 의해 출력된 데이터에 대해 보정을 진행한다:

본 발명의 제2 실시예에서의 지문 센서는 손가락으로 한번 눌러 얻은 한 프레임의 제1 데이터를 통해 기존 보정계수를 결부시켜 신규 보정계수를 산출하여 얻는다. 본 발명의 실시예의 지문 센서는 사용 과정에서 수시로 보정 동작을 진행할 수 있고, 지문 센서의 물리적 특성이 변화가 발생될 경우 자동으로 보정계수를 수정할 수 있음으로써, 제품의 리콜률을 감소하고 제품의 사용 수명을 연장하는 효과에 도달한다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 지문 센서의 제3 실시예와, 제1 실시예 및 제2 실시예의 구별점은 하나의 판정 유닛을 증가하는 것이다. 판정 유닛은, 보정 조건을 만족시키는 지의 여부를 판정하고, 보정 조건을 만족시키면, 보정 모드를 시작하여 보정 동작을 시작하기 위한 것이다. 보정 조건은 지문 센서의 최초 사용, 기 설정된 보정 시간에 달성, 보정 인스트럭션을 수신, 기존 보정계수 보정을 거친 보정 효과가 지정된 요구에 미달성에서 한 가지를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

판정 유닛이 지문 센서의 최초 작동을 검출하면, 보정 조건을 만족시키는 것으로 판정하고, 보정 모드를 시작한다.

선택적으로, 보정 시간을 설정할 수 있고, 판정 유닛이 기 설정된 보정 시간에 도달하는 것을 검출하면, 보정 조건을 만족시키는 것으로 판정되고, 보정 모드를 시작한다. 보정 시간은 구체적인 시각일 수 있는 바, 예를 들면 모월 모일 모시에 1차 보정을 진행하는 것으로 설정하고; 시간의 간격을 둘 수 있는 바, 예를 들면 3개월 한번씩 1차 보정을 진행하는 것으로 설정한다.

선택적으로, 기존 보정계수 보정을 거친 후의 효과를 평가할 수 있고, 판정 유닛이 상기 효과가 지정된 요구에 미달성하는 것으로 판정하면, 보정 조건을 만족시켜, 보정 모드를 시작한다. 기존 보정계수 보정을 거친 효과는 모든 감지 유닛에 의해 출력된 데이터가 기존 보정계수 보정을 거친 후의 제곱 평균 제곱근 오차 또는 이미지 광택도로 평가한다.

제곱 평균 제곱근 오차=

이미지 광택도=

여기서, N, M은 각각 지문 센서 중 감지 유닛의 행수와 열수이고, y는 감지 유닛에 의해 출력된 데이터이며,

는 감지 유닛이 기존 보정계수 보정을 거친 후의 데이터이고, f는 모든 감지 유닛의 보정 후의 데이터 이미지이며,

이다. 제곱 평균 제곱근 오차 또는 이미지 광택도가 기 설정된 임계값보다 클 경우 보정 효과는 지정된 요구에 미달성하는 것으로 판정된다.

이 외에, 사용자는 수동으로 보정 모드를 시작할 수도 있다. 예를 들면, 사용자는 메뉴 옵션, 기능 또는 가상 버튼, 터치 인스트럭션, 기 설정된 손동작 등 보정 인스트럭션을 송신한다. 판정 유닛이 상기 보정 지령을 수신한 후, 보정 조건을 만족시키는 것으로 판정되고, 보정 모드를 가능하게 한다.

선택적으로, 판정 유닛은 현재의 모드를 판정하는 것을 통해 보정 조건을 만족하는 여부를 판정할 수도 있다. 예를 들면, 현재 보정 모드에 있다는 것을 검출하면, 보정 조건을 만족시키는 것으로 판정된다.

상기 열거된 예를 제외한 이외 기타 보정 조건을 설정하여 보정 모드를 시작할 수도 있다는 것으로 이해할 수 있고 여기서 더 반복하여 서술하지 않는다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 지문 센서의 보정 방법을 제시한 제1 실시예에서, 지문 센서는 손가락이 접촉되도록 제공되는 감지면을 구비하고, 상기 감지면은 복수개의 감지 유닛을 포함하며, 상기 교정 방법은 하기와 같은 단계들을 포함한다.

단계 S100: 보정 모드로 전환하는 단계.

본 실시예에서, 지문 센서는 정상 모드와 보정 모드의 두 개 모드를 구비한다. 여기서, 정상 모드는 정상적인 지문 감지를 진행하고 감지 데이터를 출력하기 위한 것이고, 보정 모드는 지문 센서에 대하여 보정을 진행하고 보정계수를 획득하기 위한 것이다. 지문 센서가 보정 모드로 전환된 후, 보정 동작을 진행하기 시작한다.

단계 S110: 지문 센서가 무부하 시에 감지 유닛에 의해 출력된 한 프레임의 데이터를 획득한다.

지문 센서는 손가락으로 누르도록 제공되는 감지면을 구비한다. 상기 감지면에는 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같은 커버가 덮어져 있다. 지문 센서는 복수개의 진열 배열로 이루어진 감지 유닛을 포함한다. 상기 감지 유닛은 지문 신호를 감지하고 데이터를 출력하기 위한 것이다. 보정을 시작한 후, 지문 센서는 자동으로 지문 센서가 무부하 시에(즉 감지면을 어떠한 물체도 누르지 않을 경우) 모든 감지 유닛에 의해 출력된 한 프레임의 데이터를 획득한다.

단계 S120: 손가락으로 감지면의 상이한 위치를 누를 시 감지 유닛에 의해 출력된 적어도 두 프레임의 데이터를 획득한다.

지문 센서는 사용자로 하여금 손가락으로 감지면의 상이한 위치를 누르도록 프롬프팅할 수 있고, 사용자의 손가락으로 매번 감지면을 누르면, 모든 감지 유닛에 의해 출력된 한 프레임의 데이터를 획득하되, 즉 손가락으로 감지면을 몇 번 누르면, 몇 프레임의 제2 데이터를 획득한다.

실제 사용 과정에서, 사용자의 손가락으로 매 번 감지면을 누르는 위치, 각도는 모두 상이하므로, 사용자가 손가락으로 여러 번 지문 센서를 누른 후, 지문 센서의 각각의 감지 유닛은 모두 지문 능선부에 눌릴 수 있다. 손가락으로 감지면을 누르는 차수, 즉 데이터의 프레임 수는 실제 수요에 의해 결정되고, 일반적으로 감지면이 클수록 획득해야 할 프레임 수는 많으며, 감지면이 작을수록 획득해야 할 프레임 수는 적은데, 총괄적으로 말하면, 모든 감지 유닛이 모두 손가락 능선부에 의해 눌리우는 것을 기준으로 한다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 손가락으로 5번 누른 후 각각의 감지 유닛은 모두 지문 능선부에 의해 접눌리웠고, 상응되게 감지 유닛에 의해 출력된 다섯 프레임의 데이터를 획득한다.

단계 S130: 상기 적어도 두 프레임의 데이터에서 각각의 감지 유닛에 대응하는 최대치를 선택한다.

지문 센서는 각각의 감지 유닛에 의해 출력된 적어도 두 프레임의 데이터에서 최대치를 선택하는 바, 모든 감지 유닛이 모두 지문 능선부에 의해 눌릴 경우 출력된 한 프레임의 데이터를 이루어지는 것에 해당되고, 이러한 한 프레임의 데이터와 선행기술에서 보정을 진행할 시 평평한 금속 덩어리로 감지면을 누를 경우 감지 유닛에 의해 출력된 데이터와 근사하며, 이러한 한 프레임의 데이터와 무부하 시의 한 프레임의 데이터를 통해 1차 보정을 진행할 수 있다.

무부하 시의 데이터를 Dmin으로 설정하고, 손가락으로 누를 때의 최대치를 Dmax로 설정하며, 손가락으로 감지면을 Num번 누르고(Num는 상수이고, 구체적인 경우에 의해 결정됨), 복수개의 감지 유닛은 N행 M열로 배열되어 이루어지게 설정하면,

이고, 여기서,

은 제i 행 제j 열의 감지 유닛에 의해 출력된 제Num 프레임의 데이터를 대표하며,

이고,

이다.

단계 S140: 감지 유닛의 신규 보정계수를 산출한다.

= 대응하는 최대치 - 무부하 시에 출력된 데이터이고,

= 무부하 시에 출력된 데이터이다.

선택된 최대치

와

을,

선형 모델에 의하여 산출하여 보정계수 k, b를 획득한다:

.

단계 S150: 기존 보정계수가 있는 지의 여부를 판정한다.

지문 센서가 이전에 보정을 진행했거나 출하 시 초기 보정을 진행했고 저장 유닛에 보정계수가 저장되어 있으면, 단계 S160에 진입하고; 지문 센서가 이전에 보정을 진행하지 않았고 금회 보정이 최초 보정이며, 기존 보정계수가 존재하지 않으면, 단계 S170에 진입한다.

단계 S160: 금회 보정하여 획득한 보정계수를 신규 보정계수로 하여 기존 보정계수를 교체한다.

기존 보정계수가 있을 경우, 지문 센서는 금회 보정하여 획득한 보정계수를 신규 보정계수로 하여 기존 보정계수를 교체하고 상기 신규 보정계수를 저장한다.

일부 실시예에서, 신규 보정계수와 기존 보정계수의 가중합을 구하고, 산출 결과를 신규 보정계수로 하여 기존 보정계수를 교체하며, 이를 저장한다. 금회 보정하여 획득한 보정계수를

와

로 설정하고, 기존 보정계수를

와

.

신구 보정계수의 가중합을 구한 후의 교체 방식은 집적적인 교체 방식에 비하면 보정계수의 산출 수렴 속도를 빠르게 할 수 있고 시스템의 견고성을 향상시킨다.

단계 S170: 금회 보정하여 획득한 보정계수를 직접 지문 센서의 보정계수로 한다.

기존 보정계수가 없을 경우, 지문 센서는 금회 획득한 보정계수를 직접 지문 센서의 보정계수로 하고 이를 저장한다.

이로써 보정은 완성된다. 지문 센서가 정상 모드로 전환되어 지문 정보를 감지할 경우, 하기와 같은 식에 의해 감지 유닛에 의해 출력된 데이터에 대하여 보정을 진행한다:

일부 실시예에서, 단계 S130에서 최대치를 선택한 후 단계 S110을 수행하여 무부하 시의 데이터를 획득할 수도 있다.

본 발명의 실시예는 손가락으로 감지면의 상이한 위치를 누를 경우 감지 유닛에 의해 출력된 적어도 두 프레임의 데이터를 획득하고 그 중에서 최대치를 선택하는 것을 통해 모든 감지 유닛이 모두 지문 능선부에 의해 눌릴 경우 출력된 한 프레임의 데이터를 이루며, 이러한 한 프레임의 데이터와 선행기술에서 보정을 진행 시 평평한 금속 덩어리로 감지면을 누를 경우 감지 유닛에 의해 출력된 데이터와 근사하고, 이러한 한 프레임의 데이터와 무부하 시에 감지 유닛에 의해 출력된 한 프레임의 데이터는 지문 센서에 대하여 1차 보정을 진행할 수 있고, 보정계수를 획득한다. 본 발명의 실시예의 지문 센서는 사용 과정에서 수시로 보정 동작을 진행할 수 있고, 지문 센서의 특성이 변화가 발생될 경우 보정계수를 자동으로 수정할 수 있음으로써, 제품의 리콜률을 감소하고 제품의 사용 수명을 연장하는 효과에 도달한다. 또한, 본 발명의 실시예의 지문 센서는 출하 전의 보정 절차를 간소화 또는 생략하여 생산 난이도 및 생산 원가를 낮춘다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 지문 센서의 보정 방법을 제시하는 제2 실시예에서, 교정 방법은 하기와 같은 단계들을 포함한다:

단계 S200: 보정 모드로 전환하는 단계.

단계 S210: 보정을 시작할 경우, 지문 신호를 감지하고 각각의 감지 유닛에 의해 출력된 제1 데이터를 획득하는 단계.

단계 S220: 수학적 모형에 의하여 제1 데이터와, 대응하는 감지 유닛의 기존 보정계수를 통하여 대응하는 감지 유닛의 신규 보정계수를 산출하는 단계.

여기서,

와

는 감지 유닛의 신규 보정계수이고,

와

는 학습계수이고 값을 취하는 범위는 [0, 1]이며,

이고,

단계 S230: 기존 보정계수가 있는 지의 여부를 판정한다.

지문 센서가 이전에 보정을 진행했거나 출하 시 초기 보정을 진행했고 저장 유닛에 보정계수가 저장되어 있으면, 단계 S240에 진입하고; 지문 센서가 이전에 보정을 진행하지 않았고 금회 보정이 최초 보정이며, 기존 보정계수가 존재하지 않으면, 단계 S250에 진입한다.

단계 S240: 금회 보정하여 획득한 보정계수를 신규 보정계수로 하여 기존 보정계수를 교체한다.

와

로 설정하고, 기존 보정계수를

와

.

단계 S250: 금회 보정하여 획득한 보정계수를 직접 지문 센서의 보정계수로 한다.

단계 S260: 상기 신규 보정계수에 의하여 대응하는 감지 유닛에 의해 출력된 제2 데이터를 보정한다.

지문 센서가 정상 모드로 전환되어 지문 정보를 감지할 경우, 하기와 같은 식에 의해 감지 유닛에 의해 출력된 데이터에 대하여 보정을 진행한다:

단계 S230, S240, S250는 각각 단계 S150, S160, S170와 일일이 대응되고 같으므로 여기서 더 반복하여 서술하지 않는다.

본 실시예는 손가락으로 한번 눌러 제1 데이터를 얻는 것을 통하여, 기존 보정계수를 결부시켜 신규 보정계수를 산출하여 얻는다. 본 발명의 실시예의 지문 센서는 사용 과정에서 수시로 보정 동작을 진행할 수 있고, 지문 센서의 특성이 변화가 발생될 경우 보정계수를 자동으로 수정할 수 있음으로써, 제품의 리콜률을 감소하고 제품의 사용 수명을 연장하는 효과에 도달한다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 지문 센서의 보정 방법을 제시하는 제3 실시예에서, 보정 방법은 하기와 같은 단계들을 포함한다:

단계 S300: 보정 조건을 만족시키는 지의 여부를 판정한다.

본 실시예는 보정 조건을 설정하는 것을 통해 보정 모드를 시작한다. 지문 센서의 최초 사용이 검출될 경우, 또는 기 설정된 보정 시간에 도달되는 것이 검출될 경우, 또는 보정 인스트럭션을 수신할 경우, 또는 기존 보정계수 보정을 거친 효과가 지정된 요구에 미달성될 경우, 보정 조건을 만족시키는 것으로 판정되고 보정 모드를 시작하며, 단계 S310에 진입하여 보정 동작을 시작한다. 보정 조건을 만족시키지 못하는 것으로 판정될 경우, 검출과 판정을 계속하여 진행한다.

여기서, 지문 센서를 최초로 사용할 경우, 기본 보정 모드를 디폴트로 시작하도록 설정할 수 있다. 선택적으로, 보정 시간을 설정할 수 있고, 보정 시간은 구체적인 시각일 수 있는 바, 예를 들면 모월 모일 모시에 1차 보정을 진행하는 것으로 설정하고; 시간의 간격을 둘 수 있는 바, 예를 들면 3개월 한번씩 1차 보정을 진행하는 것으로 설정한다. 또한, 사용자는 메뉴 옵션, 기능 또는 가상 버튼, 터치 인스트럭션, 기 설정된 손동작 등 보정 인스트럭션을 송신하고 수동으로 보정 모드를 시작할 수 있다.

선택적으로, 기존 보정계수 보정을 거친 후의 효과를 평가할 수 있다. 판정 유닛이 상기 효과가 지정된 요구에 미달성하는 것으로 판정하면, 보정 조건을 만족시켜, 보정 모드를 시작한다. 기존 보정계수 보정을 거친 효과는 모든 감지 유닛에 의해 출력된 데이터가 기존 보정계수 보정을 거친 후의 제곱 평균 제곱근 오차 또는 이미지 광택도로 평가한다.

제곱 평균 제곱근 오차=

이미지 광택도=

상기 열거된 예를 제외한 이외 기타 보정 조건을 설정하여 보정 기능을 실행할 수도 있다는 것으로 이해할 수 있고 여기서 더 반복하여 서술하지 않는다.

선택적으로, 지문 센서는 현재의 모드를 판정하는 것을 통해 보정 조건을 만족시키는 지의 여부를 판정할 수도 있다. 예를 들면, 현재 보정 모드에 있다는 것을 검출하면, 보정 조건을 만족시키는 것으로 판정된다.

단계 S310: 보정을 시작할 경우, 지문 신호를 감지하고 각각의 감지 유닛에 의해 출력된 제1 데이터를 획득한다.

단계 S320: 수학적 모형에 의하여 제1 데이터를 통하여 대응하는 감지 유닛의 신규 보정계수를 산출한다.

단계 S330: 기존 보정계수가 있는 지의 여부를 판정한다.

기존 보정계수가 있으면, 단계 S340에 진입하고; 그렇지 않으면, 단계 S350에 진입한다.

단계 S340: 금회 보정하여 획득한 보정계수를 신규 보정계수로 하여 기존 보정계수를 교체한다.

와

로 설정하고, 기존 보정계수를

와

.

단계 S350: 금회 보정하여 획득한 보정계수를 직접 지문 센서의 보정계수로 한다.

단계 S360: 신규 보정계수에 의하여 대응하는 감지 유닛에 의해 출력된 제2 데이터를 보정한다.

설명해야 할 점은, 상기 실시예가 제공하는 지문 센서는 보정을 진행 시, 단지 상기 각 기능 모듈의 분할로 예를 들어 설명할 뿐, 실제 응용에서, 상기 기능 분배는 수요에 따라 상이한 기능 모듈에 의해 완성될 수 있다. 이 외에, 상기 실시예가 제공하는 지문 센서와 지문 센서의 보정 방법의 실시예는 동일한 구상에 속하고, 방법 실시예에서의 기술적 특징은 지문 센서의 실시예에서 모두 대응되게 적용된다.

본 기술분야의 통상의 기술자는 상기 실시예를 실현하는 방법 중의 전부 또는 부분적인 단계를 프로그램을 통해 련된 하드웨어를 제어하여 완성할 수 있고, 상기의 프로그램은 하나의 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장될 수 있으며, 상기 저장 매체는 ROM/RAM, 자기 디스크, 광 디스크 등일 수 있다.

이상 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 보호 범위를 한정하지 않는다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 범위와 실질을 벗어나지 않는 기초 상에서 다양한 변형된 해결수단으로 본 발명을 실현할 수 있다. 예를 들어 하나의 실시예의 특징은 다른 하나의 실시예에 응용되어 또 다른 하나의 실시예를 얻을 수 있다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 진행된 모든 보정, 균등한 교체와 개선 등은 반드시 본 발명의 보호 범위 내에 속해야 한다.

Claims

손가락이 접촉되도록 제공되는 감지면을 구비하는 지문 센서로서, 상기 감지면은 복수개의 감지 유닛을 포함하고, 상기 지문 센서는 처리 유닛과 보정 유닛을 더 포함하되,
상기 감지 유닛은, 보정을 시작할 경우, 지문 신호를 감지하고 제1 데이터를 출력하도록 구성되고;
상기 처리 유닛은, 수학적 모형에 의하여, 상기 제1 데이터를 통하여 대응하는 감지 유닛의 신규 보정계수를 산출하도록 구성되며; 그리고
상기 보정 유닛은, 상기 신규 보정계수에 의하여, 대응하는 감지 유닛에 의해 출력된 제2 데이터를 보정하도록 구성되고,
상기 처리 유닛은 수학적 모형에 의하여 상기 제1 데이터와, 대응하는 감지 유닛의 기존 보정계수를 통하여 대응하는 감지 유닛의 신규 보정계수를 산출하기 위한 제1 산출 서브 유닛을 포함하고,

와
는 상기 감지 유닛의 신규 보정계수이고,
와
는 상기 감지 유닛의 기존 보정계수이며, y는 상기 감지 유닛에 의해 출력된 제1 데이터이고, Y는 모든 감지 유닛에 의해 출력된 제1 데이터가 이루는 이미지이며, F(Y)는 Y에 대하여 중앙값 필터링(median filtering)을 실행한 후의 대응하는 감지 유닛의 데이터이고, Avg(Y)는 Y에 대하여 평균치를 구한 후의 대응하는 감지 유닛의 데이터이며,
는 학습계수(learning factor)이고, 값을 취하는 범위는 [0, 1]이며,
이고,
는 감지 유닛이 기존 보정계수 보정을 거친 보정 후 얻은 데이터인, 지문 센서.
제1항에 있어서, 보정계수를 저장하기 위한 저장 유닛을 더 포함하되, 상기 지문 센서에 기존 보정계수가 저장되어 있을 경우, 신규 보정계수로 기존 보정계수를 교체하거나 신규 보정계수와 기존 보정계수의 가중합을 구한 후 기존 보정계수를 교체하는, 지문 센서.
제2항에 있어서, 상기 지문 센서의 최초 사용, 기 설정된 보정 시간에 달성, 보정 인스트럭션을 수신, 기존 보정계수 보정을 거친 보정 효과가 지정된 요구에 미달성 중 한 가지 이상을 포함하는 보정 조건을 만족시키는 지의 여부를 판정하기 위한 판정 유닛을 더 포함하는, 지문 센서.
제3항에 있어서, 상기 기존 보정계수 보정을 거친 보정 효과는 모든 감지 유닛에 의해 출력된 데이터가 기존 보정계수 보정을 거친 보정 후의 제곱 평균 제곱근 오차 또는 이미지 광택도로 평가하고, 상기 제곱 평균 제곱근 오차 또는 이미지 광택도가 기 설정된 임계값보다 클 경우, 지정된 요구에 미달성하는, 지문 센서.
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제1항에 있어서, 상기 보정 유닛은 구체적으로
을 산출하기 위한 것이고,
와
는 감지 유닛의 신규 보정계수이며,
는 감지 유닛에 의해 출력된 제2 데이터이고,
는 감지 유닛이 신규 보정계수 보정을 거친 보정 후 얻은 데이터인, 지문 센서.
지문 센서의 보정 방법으로서,
상기 지문 센서는 손가락이 접촉되도록 제공되는 감지면을 포함하고, 상기 감지면은 복수개의 감지 유닛을 포함하되, 상기 방법은,
보정을 시작할 경우, 지문 신호를 감지하고, 각각의 감지 유닛에 의해 출력된 제1 데이터를 획득하는 단계 S10;
수학적 모형에 의하여 상기 제1 데이터를 통해 대응하는 감지 유닛의 신규 보정계수를 산출하는 단계 S20; 및
상기 신규 보정계수에 의하여 대응하는 감지 유닛에 의해 출력된 제2 데이터를 보정하는 단계 S30을 포함하고,
상기 단계 S20은 구체적으로,
수학적 모형에 의하여 상기 제1 데이터와, 대응하는 감지 유닛의 기존 보정계수를 통하여 대응하는 감지 유닛의 신규 보정계수를 산출하는 것이고,

와
는 감지 유닛의 신규 보정계수이고,
와
는 감지 유닛의 기존 보정계수이며, y는 상기 감지 유닛에 의해 출력된 제1 데이터이고, Y는 모든 감지 유닛에 의해 출력된 제1 데이터가 이루는 이미지이며, F(Y)는 Y에 대하여 중앙값 필터링을 실행한 후의 대응하는 감지 유닛의 데이터이고, Avg(Y)는 Y에 대하여 평균치를 구한 후의 대응하는 감지 유닛의 데이터이며,
는 학습계수이고, 값을 취하는 범위는 [0, 1]이며,
이고,
는 감지 유닛이 기존 보정계수 보정을 거친 보정 후 얻은 데이터인, 지문 센서의 보정 방법.
제8항에 있어서, 상기 단계 S20 이후, 단계 S30 이전에, 상기 지문 센서에 기존 보정계수가 저장되어 있을 경우, 신규 보정계수로 기존 보정계수를 교체하거나 신규 보정계수와 기존 보정계수의 가중합을 구한 후 기존 보정계수를 교체하는 단계를 더 포함하는, 지문 센서의 보정 방법.
제9항에 있어서, 상기 단계 S10 이전에, 상기 지문 센서의 최초 사용, 기 설정된 보정 시간에 달성, 보정 인스트럭션을 수신, 또는 기존 보정계수 보정을 거친 보정 효과가 지정된 요구에 미달성을 포함하는 보정 조건을 만족시키는 지의 여부를 판정하고, 보정 조건을 만족시킬 경우 단계 S10을 수행하는 단계를 더 포함하는, 지문 센서의 보정 방법.
제10항에 있어서, 상기 기존 보정계수 보정을 거친 보정 효과는 모든 감지 유닛에 의해 출력된 데이터가 기존 보정계수 보정을 거친 보정 후의 제곱 평균 제곱근 오차 또는 이미지 광택도로 평가하고, 상기 제곱 평균 제곱근 오차 또는 이미지 광택도가 기 설정된 임계값보다 클 경우, 지정된 요구에 미달성하는, 지문 세서의 보정 방법.
삭제
삭제
제8항에 있어서,
상기 단계 S30은 구체적으로,
공식
에 따라 상기 제2 데이터를 보정하는 것이고,
와
는 감지 유닛의 신규 보정계수이며,
는 감지 유닛에 의해 출력된 제2 데이터이고,
는 감지 유닛이 신규 보정계수 보정을 거친 보정 후 얻은 데이터인, 지문 센서의 보정 방법.