TW201820103A - 光學詐欺偵測 - Google Patents

光學詐欺偵測 Download PDF

Info

Publication number
TW201820103A
TW201820103A TW106133707A TW106133707A TW201820103A TW 201820103 A TW201820103 A TW 201820103A TW 106133707 A TW106133707 A TW 106133707A TW 106133707 A TW106133707 A TW 106133707A TW 201820103 A TW201820103 A TW 201820103A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
image
optical
fingerprint
sensor
edge portion
Prior art date
Application number
TW106133707A
Other languages
English (en)
Inventor
芮那 尼爾森
Original Assignee
瑞典商指紋卡公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 瑞典商指紋卡公司 filed Critical 瑞典商指紋卡公司
Publication of TW201820103A publication Critical patent/TW201820103A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/20—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass
    • G07C9/22—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass in combination with an identity check of the pass holder
    • G07C9/25—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass in combination with an identity check of the pass holder using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voice recognition
    • G07C9/257—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass in combination with an identity check of the pass holder using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voice recognition electronically
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00—Pattern recognition
    • G06F18/20—Analysing
    • G06F18/25—Fusion techniques
    • G06F18/251—Fusion techniques of input or preprocessed data
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/70—Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/77—Processing image or video features in feature spaces; using data integration or data reduction, e.g. principal component analysis [PCA] or independent component analysis [ICA] or self-organising maps [SOM]; Blind source separation
    • G06V10/80—Fusion, i.e. combining data from various sources at the sensor level, preprocessing level, feature extraction level or classification level
    • G06V10/803—Fusion, i.e. combining data from various sources at the sensor level, preprocessing level, feature extraction level or classification level of input or preprocessed data
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1306—Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/1382—Detecting the live character of the finger, i.e. distinguishing from a fake or cadaver finger
    • G06V40/1394—Detecting the live character of the finger, i.e. distinguishing from a fake or cadaver finger using acquisition arrangements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/40—Spoof detection, e.g. liveness detection
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/20—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass
    • G07C9/22—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass in combination with an identity check of the pass holder
    • G07C9/25—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass in combination with an identity check of the pass holder using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voice recognition
    • G07C9/26—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass in combination with an identity check of the pass holder using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voice recognition using a biometric sensor integrated in the pass
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/30—Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass
    • G07C9/32—Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass in combination with an identity check
    • G07C9/37—Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass in combination with an identity check using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voice recognition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/66—Substation equipment, e.g. for use by subscribers with means for preventing unauthorised or fraudulent calling
    • H04M1/667—Preventing unauthorised calls from a telephone set
    • H04M1/67—Preventing unauthorised calls from a telephone set by electronic means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Image Input (AREA)

Abstract

本發明大致關於認證電子裝置的使用者，所述電子裝置包括電容式指紋感測器以及與所述電容式指紋感測器並排設置的光學感測器。根據本發明，物體的至少第一部分的第一影像係使用電容式指紋感測器而獲取的，並且所述物體的至少第二部分的光學影像係使用光學感測器而獲取的，所述光學影像和所述第一影像係表示物體的相鄰部分。所述第一影像的邊緣部分係與所述光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配，其中所述邊緣部分表示在所述電容式指紋感測器和所述光學感測器之間的邊界處的物體。當匹配時，可以執行指紋認證程序。

Description

光學詐欺偵測
本發明大致關於一種用於認證電子裝置的使用者的方法，電子裝置包括電容式指紋感測器和光學感測器。本發明進一步大致關於對應的指紋感測器系統和電子裝置。
越來越多各種類型的生物識別的系統係被使用，為的是要使存取電子裝置提供更高的安全性，同時在可接受的水準下維持使用者便利性。特別是，指紋感測器由於其小型化、高性能和使用者接受度的緣故，已被成功地整合在此種裝置中。在各種可用的指紋感測原理(如電容式、光學式、熱...等)中，電容感測是最常用的，特別是在尺寸和功耗非常重要的應用中。
所有的電容式指紋感測器提供了一指示性測量，其代表在數個感測元件和放置在指紋感測器表面上的手指之間的電容。通常會使用指紋感測器來執行指紋影像的獲取，所述指紋感測器包括以二維方式設置的複數個感測元件，並且可以將基於區塊之技術應用於所述指紋感測器以獲取指紋影像，其中對感測電極的區塊循序地進行取樣。
與指紋感測器有關的問題之一係關於所謂的詐欺手指，其試圖模仿活體指紋，藉此欺騙指紋感測器。如果詐欺手指的詐騙成功，可能會不希望地批准未經授權的系統存取，或者可能批准未經授權的交易，這可能導致災難性的後果。此外，詐欺手指相當容易產生，這最終可能導致越來越多的詐騙嘗試，特別是隨著指紋感測器作為認證手段變得越來越普遍時。
因此，在提高與指紋感測器的認證的安全性方面需要改進。
鑑於現有技術的上述和其它缺點，本發明的目的是提供一種具有改進的認證安全性的指紋感測器。另一個目的是提供一種在指紋感測器系統中實施的對應方法。
根據本發明的一個方面，因此提供一種用於認證電子裝置的使用者的方法，所述電子裝置包括：電容式指紋感測器，其包括用於感測指紋圖案的感測元件之陣列，每一個感測元件具有設置在感測結構平面中的感測結構，所述電容式指紋感測器被配置為獲得使用者手指的第一部分的電容影像，以及光學感測器，其係與所述電容式指紋感測器與並排設置，所述光學感測器包括光學感測器單元的陣列，其係與所述感測結構平面中的所述感測結構的陣列相鄰設置，所述光學感測器被配置為獲得使用者的手指的第二部分的光學影像，所述第二部分和所述第一部分是相鄰部分，其中所述方法包括以下步驟：使用所述電容式指紋感測器獲取物體的至少第一部分的第一影像；使用所述光學感測器獲取所述物體的至少第二部分的光學影像，所述光學影像和所述第一影像表示所述物體的相鄰部分；將 所述第一影像的邊緣部分與所述光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配，所述第一影像的邊緣部分以及所述光學影像的邊緣部分表示在所述電容式指紋感測器和所述光學感測器之間的邊界處的物體，其中當存在匹配時，基於所述第一影像和所述光學影像中的至少一者以及複數個指紋註冊模板來執行指紋認證過程。
本發明基於以下實現：用於對詐欺偵測的影像進行匹配並不需要表示物體(例如，詐欺手指)重疊區域的影像。相反地，電容影像和光學影像的邊緣相匹配，致使更簡單的指紋感測系統而且不損害用於認證的安全性方面。因此，通過將電容式指紋感測器和光學感測器並排設置，以實現達成經獲取的電容式第一影像的邊緣部分與光學獲取的光學影像的匹配，來實現認證安全性的提高。換句話說，第一影像是電容影像。進一步認識到，電容式指紋感測器和光學感測器可以獲取在不同深度的詐欺或手指的影像。取決於詐欺和/或手指的光學特性和電特性，電容式感測器可以感測比光學感測器更深的結構，或者光學感測器可以感測比電容式感測器更深的結構。
執行指紋認證過程包括確定第一影像和光學影像中的至少一個的驗證表示。驗證表示係與使用者的儲存的註冊表示進行匹配。註冊表示係來自註冊影像而確定的，所述註冊影像係使用指紋感測器而獲取的。另外，光學影像也可以與第一影像一起用於註冊和驗證。因此，對於指紋認證，光學影像的驗證表示可以與基於指紋的光學註冊影像而形成的經儲存註冊表示進行比較。
在本申請的上下文中，指紋影像的“註冊表示”和/或“驗 證表示”可以是從指紋影像中所提取的任何資訊，這對於評估在不同時間獲取的指紋影像之間的相似性是有用的。例如，指紋影像的註冊/驗證表示可以包括指紋特徵(諸如所謂的細節(minutiae))的描述以及關於指紋特徵之間的位置關係的資訊。或者，指紋影像的表示可以是影像本身，也可以是影像的壓縮版本。例如，影像可以被二位元化(binarized)和/或骨架化(skeletonized)。相關領域的一般技術人員所熟知的是，從指紋影像中提取這種驗證表示或註冊表示的各種方式是眾所周知的。
光學感測器單元可以例如是光電二極體陣列，其被配置為對照在(strike)相應光電二極體的光學感測器區域的光信號進行感測。
光學感測器和電容式指紋感測器彼此相鄰設置，這使得緊湊的感測器結構成為可能。特定而言，光學感測器和電容式指紋感測器設置有彼此相鄰的光學感測器單元和電容感測元件。例如，感測元件的陣列中的感測結構的至少一部分具有相鄰的光學感測器單元，使得物體的相鄰部分的影像可以由光學感測器單元和相鄰感測元件獲取。
有利地，至少幾乎同時獲取第一影像和光學影像。
對第一影像的邊緣部分與光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配，係包括對影像中的特徵進行匹配，或者對從影像推導出的特徵進行匹配、或是對來自電容式指紋感測器和光學感測器的信號所推導出的特徵進行匹配。
根據本發明的一個實施例，光學感測器可以獲取一組光學影像，其包括在第一波長範圍所獲取的至少第一光學影像，以及在不同於第一波長範圍的第二波長範圍所獲取的第二光學影像；其中將所述第一影像 的邊緣部分與所述光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配的步驟包括：將所述第一影像的邊緣部分與該組光學影像中的光學影像的每一個的邊緣部分進行匹配。換句話說，光學影像是在多於一個波長處獲取的。針對每一個波長範圍執行邊緣部分的匹配。這有利地考慮了詐欺材料的不同光學特性，其可能不是活體手指特徵。例如，詐欺材料的吸收和反射特性可能不同於活體手指。藉此，實現了認證安全性的增強。在不同波長處獲取影像可以通過本領域已知的濾光方法或照明方法進行，例如通過基於反射或吸收光譜的方法。
不同波長範圍的波長可以是380nm至1100nm範圍內的任何波長。例如，不同的波長範圍可以在380nm至420nm的範圍內、或在780nm至950nm的範圍內，諸如約400nm、或約940nm、或約780nm。當然，允許偏離指定的波長，並且每一個指定的波長可以具有約10%的誤差容限(例如400nm±20nm)。波長範圍通常受到人手指皮膚的光譜特性的限制，或是受到光學感測器本身設定的光學限制。
該組光學影像中的光學影像可以有利地相對於該組光學影像中的一個光學影像進行正規化。例如，來自光學感測器的感測單元的輸出信號值(例如，“像素值”)可以相對於表示所述光學影像中的一光學影像的輸出信號值進行正規化。
根據本發明的實施例，所述方法可以進一步包括：確定第一影像的邊緣部分中的指紋特徵位置；基於指紋特徵位置，確定指紋特徵在該組光學影像的光學影像中的期望特徵位置；將所述光學影像中的所述期望特徵位置處的所述指紋特徵的表示彼此進行比較，所述表示由在不同波 長處獲取的所述光學影像形成，其中基於所述比較確定存在匹配，藉此可以執行指紋認證過程。換句話說，可以使用位於第一影像中的指紋特徵來確定在不同波長處獲取的光學影像中指紋特徵的期望位置。通過彼此比較光學影像中的期望位置處的指紋特徵，可以根據光學影像中的差異來確定是否存在詐欺。例如，詐欺材料的光學性質可能不同於活體手指的光學性質，藉此可以使用不同波長的光學影像中的差異來確定詐欺的存在。
根據一個實施例，可以包括：確定第一影像的邊緣部分中的一組脊部位置和一組谷部位置；基於所述第一影像中的脊部位置和谷部位置，確定在不同波長處獲取的每一個光學影像中的一組期望脊部位置和一組期望谷部位置；基於所述光學影像中的期望脊部位置和期望谷部位置處的輸出信號位準，針對在不同波長處獲取的每一個光學影像：確定所述光學影像中的該組期望脊部位置的平均脊部信號位準，並且確定所述光學影像中的該組期望谷部位置的平均谷部信號位準；計算正規化的平均脊部信號位準，所述正規化是相對於在所述波長中的一個波長處所確定的平均脊部信號中的一者，計算正規化的平均谷部信號位準，所述正規化是相對於在所述一個波長處所確定的平均谷部信號中的所述一者，對於所述不同波長中的每一者，將所述正規化的平均脊部信號位準與所述正規化的平均谷部信號位準進行比較，其中：基於所述比較，確定在所述第一影像的邊緣部分和所述光學影像的每一者的邊緣部分之間存在匹配。可以通過以下方式來確定所述期望位置：將一行感測結構(例如“像素”)與一行光學感測單元從所述電容手指感測器橫跨到所述光學感測器來進行匹配，所述行係正交於所述邊界，或者在一些實施方式中，在一個非正交的角度的情況 中，在電容側上的脊部係跟隨橫跨邊界。例如，像素的第5行具有一個脊部，光學感測器的第5行(或者如果感測單元的數量與電容式感測器的感測結構的數量不相同，則是光學感測單元的對應行)預期會表示一個脊部。正規化的平均脊部信號位準與正規化的平均谷部信號位準的比較，可以包括信號之間的差異、信號之間的比率、信號的相加...等。然而，為了確定第一影像的邊緣部分和每一個光學影像的邊緣部分之間存在匹配，對於在不同波長處的每一個影像所進行的比較，或任何其他類型的比較應當一致，亦即，差異應當相同。本領域技術人員知道“脊部”和“谷部”是已知的指紋特徵。
在另一實施例中，可以包括以下步驟：確定所述第一影像的邊緣部分中的一組谷部位置；基於所述第一影像中的谷部位置，確定在不同波長處獲取的所述光學影像中的一組期望谷部位置；基於所述光學影像中的所述期望谷部位置處的輸出信號位準，針對在不同波長處獲取的每一個光學影像：針對所述光學影像中的該組期望谷部位置的第一子集來確定第一平均谷部信號位準，針對所述光學影像中的該組期望谷部位置的第二子集來確定第二平均谷部信號位準；以及針對所述第一平均谷部信號來計算第一正規化的平均谷部信號位準，所述正規化是相對於在所述波長中的一個波長處所確定的平均谷部信號中的相應者，針對所述第二平均谷部信號來計算第二正規化的平均谷部信號位準，所述正規化是相對於在所述波長中的所述一個波長處所確定的平均谷部信號中的所述相應者，對於所述不同波長中的每一者，將所述第一正規化的平均谷部信號位準與所述第二正規化的平均谷部信號位準進行比較，其中：基於所述比較，確定在所述 第一影像的邊緣部分和所述光學影像的每一者的邊緣部分之間存在匹配。
根據一個實施例，可以包括以下步驟：確定所述第一影像的邊緣部分中的一組脊部位置；基於所述第一影像中的脊部位置，確定在不同波長處獲取的所述光學影像中的一組期望脊部位置；基於所述光學影像中的所述期望脊部位置處的輸出信號位準，針對在不同波長處獲取的每一個光學影像：針對所述光學影像中的該組期望脊部位置的第一子集來確定第一平均脊部信號位準，針對所述光學影像中的該組期望脊部位置的第二子集來確定第二平均脊部信號位準；以及針對所述第一平均脊部信號來計算第一正規化的平均脊部信號位準，所述正規化是相對於在所述波長中的一個波長處所確定的平均脊部信號中的相應者，並且針對所述第二平均脊部信號來計算第二正規化的平均脊部信號位準，所述正規化是相對於在所述一個波長處所確定的平均脊部信號中的所述相應者；對於所述不同波長中的每一個，將所述第一正規化的平均脊部信號位準與所述第二正規化的平均脊部信號位準進行比較，其中：基於所述比較，確定在所述第一影像的邊緣部分和所述光學影像的每一者的邊緣部分之間存在匹配。
在本發明的一個實施例中，所述匹配可以包括：將所述第一影像的邊緣部分中的圖案與所述光學影像中的邊緣部分中的圖案進行比較，其中：基於圖案的所述比較來確定是否可能拼接所述第一影像與所述光學影像，其中：當所述拼接成功時，確定在所述第一影像的邊緣部分與所述光學影像的邊緣部分之間存在匹配。
影像的拼接是將第一影像(即，所述第一影像)和光學影像(即，所述光學影像)組合成單一影像的過程。這要求影像在影像之間的 邊界處匹配，這因此對獲取影像的位置設置了一些限制。電容式指紋感測器和光學感測器可以並排設置，使得在可能進行拼接的情況下，第一影像的邊緣部分和光學影像的邊緣部分實現影像的幾乎無縫拼接。較佳地，針對正規化的影像執行拼接，換句話說，相對於光學影像對電容影像進行正規化，或者對電容影像對光學影像進行正規化。
根據本發明的一個實施例，所述方法可以進一步包括：確定第一輸出信號位準，其係來自所述電容式指紋感測器的與邊界相鄰之感測元件，所述邊界係相鄰於所述光學感測器，所述光學感測器係配置為獲取所述第一影像的邊緣部分，確定第二輸出信號位準，其係來自於與電容式指紋的在所述邊界上的感測元件相鄰之光學感測器單元，所述邊界係介於所述電容式指紋感測器與所述光學感測器之間，所述光學感測器單元係配置為獲取所述光學影像的邊緣部分，確定從所述第一影像的邊緣部分橫跨到所述光學影像、或是從所述光學影像橫跨到所述第一影像的邊緣部分之所述輸出信號位準的導數，其中：當所述導數的量值小於臨界值時，確定在所述第一影像的邊緣部分和所述光學影像的邊緣部分之間存在匹配。
第一輸出信號位準可以例如是電壓信號，其指示感測結構與物體之間的電容耦合的強度。第二輸出信號可以是電壓信號，其指示所測量的光學信號的強度。輸出信號位準指示來自相應感測元件和光學感測單元的影像貢獻。每一個感測元件和光學感測單元可以被認為是對整個影像(第一表示影像和光學影像)有貢獻的“像素”。導數係經由以下函數來確定的：感測元件輸出信號相對於陣列中的感測元件計數或位置之函數，以及光學感測器單元輸出信號相對於陣列中的光學感測器單元計數或位置 之函數。所述導數包括橫跨第一影像和光學影像之間的邊界的函數之導數。可以藉由使用不同種類的詐欺材料經由實證研究來確定臨界值。
有利地，在確定導數之前，可以包括相對於所述第二輸出信號位準對所述第一輸出信號位準進行正規化，或相對於所述第一輸出信號位準對所述第二輸出信號位準進行正規化。
電容式指紋感測器可以是二維感測器，光學感測器可以是一維感測器。
根據第二方面，提供了一種指紋感測系統，其包括：電容式指紋感測器，其包括用於感測指紋圖案的感測元件的陣列，每一個感測元件具有設置在感測結構平面中的感測結構，所述電容式指紋感測器被配置為獲得使用者手指的第一部分的電容指紋影像；光學感測器，包括與感測結構平面中的感測結構陣列相鄰排列的光學感測器單元陣列，光學感測器被配置為獲得所述使用者的手指的第二部分，所述第二部分和所述第一部分是相鄰部分，所述指紋感測系統被配置為：使用所述電容式指紋感測器來獲取物體的至少第一部分的第一影像；使用所述光學指紋感測器獲取所述物體的至少第二部分的光學影像，所述光學影像和所述第一影像表示所述物體的相鄰部分；將所述第一影像和所述光學影像提供給控制單元，所述控制單元被配置為：使所述第一影像的邊緣部分與所述光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配，所述第一影像的邊緣部分和所述光學影像的邊緣部分表示電容式指紋感測器與光學感測器之間的邊界，其中當存在匹配時，基於第一影像以及複數個指紋註冊模板來執行指紋認證過程。
根據本發明的實施例，電容式指紋感測器的感測元件的陣列 可以是二維陣列，並且光學感測器的光學感測器單元的陣列可以是沿著陣列的邊緣設置的一維陣列的感測元件。
根據本發明的實施例，所述光學感測器的光學感測器單元的陣列可以被設置以使得，所述在感測結構平面中所述電容式指紋感測器的感測元件的陣列係被光學感測器單元包圍。換句話說，所述光學感測器單元係排列成陣列，其係沿著所述感測結構平面中的感測結構的陣列之所有邊緣。這有利地使得能夠將所述第一影像的複數個邊緣部分與所述光學影像的複數個邊緣部分進行匹配，這提高了偵測詐欺的能力，藉此可以進一步提高認證的安全性。
在本發明的一個實施例中，所述光學感測器裝置可以包括發光裝置，其係被配置成照明物體，其中所述光學感測器單元被配置為響應於所述發光裝置的所述照明來偵測所述光學影像。發光裝置可以例如是發光二極體或另一種基於半導體的發光裝置。在一個示例實施例中，複數個發光二極體產生具有一定波長範圍的組合光信號。光信號被用於照明手指(或物體)，使得所述光學感測器單元能夠通過透射或反射光譜來偵測光學影像。來自發光二極體的光信號可以用光導組件予以引導到手指或物體。
由發光二極體發射的光的波長可以是在308nm至1100nm之間的範圍內的任何波長。例如，光信號的波長可以在380nm至420nm的範圍內，或在780nm至950nm的範圍內，諸如約400nm、或約940nm、或約780nm。當然，指定波長的偏離係允許的，並且每一個指定波長可以具有約10%的誤差容限(例如400nm±20nm)。
本發明的這個第二方面提供了與以上關於本發明的前述方 面所討論之類似的優點。
根據本發明的第三方面，提供了一種電子裝置，包括根據前述方面的指紋感測系統以及控制單元。所述控制單元被配置為：控制所述電容式指紋感測器以獲取物體的至少一部分的第一影像；控制所述光學指紋感測器以獲取所述物體的至少一部分的光學影像，所述光學影像和所述第一影像表示所述物體的相鄰部分；將所述第一影像的邊緣部分與所述光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配，所述第一影像的邊緣部分以及所述光學影像的邊緣部分表示所述電容式指紋感測器與所述光學感測器之間的邊界，其中當存在匹配時，基於所述第一影像以及複數個指紋註冊模板來執行指紋認證過程。
所述電子裝置可以是行動電話。
本發明的第三方面提供了與以上關於本發明的前述方面所討論之類似的優點。
根據本發明的第四方面，提供了一種包括電腦可讀媒體的電腦程式產品，所述電腦可讀媒體上儲存有用於控制電子裝置的電腦程式手段，所述電子裝置包括：控制單元；電容式指紋感測器，其包括用於感測指紋圖案的感測元件的陣列，每一個感測元件具有設置在感測結構平面中的感測結構，所述電容式指紋感測器被配置為獲得使用者手指的第一部分的電容指紋影像；以及光學感測器，其包括光學感測器單元的陣列，該光學感測器單元的陣列係配置成與所述感測結構平面中的感測結構的陣列相鄰，所述光學感測器被配置為獲得所述使用者手指的第二部分的光學影像，所述第二部分和所述第一部分是相鄰部分，其中所述電腦程式產品包 括：用於控制所述電容式指紋感測器以獲取物體的至少一部分的第一影像之代碼；用於控制所述光學指紋感測器以獲取所述物體的至少一部分的光學影像之代碼，所述光學影像和所述第一影像表示所述物體的相鄰部分；用於將所述第一影像的邊緣部分與所述光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配之代碼，所述第一影像的邊緣部分以及所述光學影像的邊緣部分表示所述電容式指紋感測器與所述光學感測器之間的邊界；以及用於當存在匹配時基於所述第一影像以及複數個指紋註冊模板來執行指紋認證過程之代碼。
本發明的這個第四方面提供了與以上關於本發明的前述方面所討論的類似的優點。
利用電容式指紋感測器，偵測到一測量，其指示感測元件的陣列中的每一個感測元件與接觸指紋感測器表面的手指(或物體)表面之間的電容耦合。在指紋中對應於脊部位置處的感測元件比起在指紋中對應於谷部位置處的感測元件呈現與手指更強的電容耦合。一維感測器和二維感測器皆是可能的並且落在本發明的範疇內。此外，電子裝置可以有利地是行動電話。然而，其他電子裝置當然是可以想像的，例如平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦...等。
光學感測器可以有利地是光學指紋感測器，其係被配置為獲取表示使用者指紋的至少一部分之光學影像。
在本發明的上下文中，“指紋影像”的表達應該廣義地解釋，並且包括手指的指紋的常規“視覺影像”，及當使用指紋感測器獲取時與手指有關的一組測量。另外，“控制單元”的表達應該被理解為包括 任何類型的計算裝置，例如ASIC、微處理器...等。還應該理解的是，這樣的控制單元的實際實現可以被劃分為複數個裝置/電路。
總之，本發明一般關於認證電子裝置的使用者，所述電子裝置包括電容式指紋感測器，以及與電容式指紋感測器並排設置的光學感測器。根據本發明，物體的至少第一部分的第一影像係使用電容式指紋感測器來獲取的，並且物體的至少第二部分的光學影像係使用光學感測器來獲取的，光學影像和第一影像係表示物體的相鄰部分。所述第一影像的邊緣部分係與所述光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配，其中所述邊緣部分表示在電容式指紋感測器和光學感測器之間的邊界的物體。當匹配時，可以執行指紋認證程序。
當研究隨附的申請專利範圍和以下描述時，本發明的進一步的特徵和優點將變得顯而易見。本領域技術人員認識到，在不脫離本發明的範疇的情況下，可以組合本發明的不同特徵來建立除了以下描述的實施例之外的實施例。
8‧‧‧感測元件
11‧‧‧手指
13‧‧‧保護性介電層
17‧‧‧金屬板/感測結構/感測板
18‧‧‧電荷放大器
19‧‧‧激勵信號提供電路
21‧‧‧選擇開關
24‧‧‧運算放大器
25‧‧‧第一輸入(負輸入)
26‧‧‧第二輸入(正輸入)
27‧‧‧輸出
29‧‧‧反饋電容器
30‧‧‧重設電路/開關
33‧‧‧讀出線路
36‧‧‧多工器
37‧‧‧取樣保持電路
38‧‧‧類比轉數位轉換器
50‧‧‧光學感測單元
51‧‧‧光電二極體
52‧‧‧放大器級
53‧‧‧運算放大器
54‧‧‧反饋電阻器
55‧‧‧讀出線路
56‧‧‧電壓源
60‧‧‧發光裝置
100‧‧‧行動電話
101‧‧‧指紋感測器
102‧‧‧指紋感測器
103‧‧‧光學感測器
104‧‧‧顯示單元
106‧‧‧觸碰螢幕介面
202‧‧‧感測元件
203‧‧‧光學感測單元
400‧‧‧指紋感測系統
402‧‧‧第一影像
403‧‧‧光學影像
404‧‧‧邊緣部分
405‧‧‧邊緣部分
408‧‧‧線
601‧‧‧脊部
602‧‧‧脊部
605‧‧‧光學信號
701‧‧‧詐欺
706‧‧‧電容影像
707‧‧‧第一影像部分
708‧‧‧光學影像
709‧‧‧光學影像部分
710‧‧‧線
712‧‧‧脊部
713‧‧‧邊界
714‧‧‧虛線框
901‧‧‧電容影像
902‧‧‧光學影像
902a‧‧‧光學影像
902b‧‧‧光學影像
902c‧‧‧光學影像
904‧‧‧脊部位置
904'‧‧‧脊部位置
904"‧‧‧脊部位置
905‧‧‧谷部位置
905'‧‧‧谷部位置
905"‧‧‧谷部位置
906‧‧‧期望脊部位置
906'‧‧‧期望脊部位置
906"‧‧‧期望脊部位置
906a‧‧‧期望位置
906a'‧‧‧期望位置
906a"‧‧‧期望位置
906b‧‧‧期望位置
906b'‧‧‧期望位置
906b"‧‧‧期望位置
906c‧‧‧期望位置
906c'‧‧‧期望位置
906c"‧‧‧期望位置
907‧‧‧期望谷部位置
907'‧‧‧期望谷部位置
907"‧‧‧期望谷部位置
907a‧‧‧期望位置
907a'‧‧‧期望位置
907a'‧‧‧期望位置
907b‧‧‧期望位置
907b'‧‧‧期望位置
907b"‧‧‧期望位置
907c‧‧‧期望位置
907c'‧‧‧期望位置
907c"‧‧‧期望位置
908‧‧‧邊界
根據以下詳細描述和附圖將容易地理解本發明的各個方面，包括其特定特徵和優點，在附圖中：圖1示意性地例示了根據本發明的電子裝置，其係以行動電話的形式，行動電話包括整合的指紋感測器；圖2示意性地顯示了包括在圖1的電子裝置中的指紋感測器陣列；圖3是根據本發明實施例的方法步驟的流程圖；圖4a-圖4c概念性地例示了根據本發明的示例實施例的指紋感測系統； 圖5是指紋感測器的一部分的示意性橫截面；圖6概念性地例示了附接到活體手指的詐欺之電容式感測和光學感測；圖7概念性地例示了具有邊界光學影像的第一影像的表示；圖8概念性地例示了橫跨影像之間的邊界之來自光學感測單元和電容式感測元件的輸出信號的導數；圖9a-圖9b概念性地例示了本發明的實施例；以及圖10是根據本發明實施例的方法步驟的流程圖。
現在將在下文參考附圖而對本發明進行更完整的說明，在附圖中例示了本發明的當前較佳實施例。然而，本發明可以以許多不同的形式來實施，並且不應被解釋為受限於在此所闡述的實施例；相反地，提供這些實施例是為了徹底和完整性，並將本發明的範疇完整傳達給本領域技術人員。相似的元件符號在全文中指示相似的元件。
現在看到附圖，特別是圖1，其中示意性地例示了根據本發明的電子裝置，其係以行動電話100的形式，該行動電話100具有整合的指紋感測器101以及具有觸碰螢幕介面106的顯示單元104。在此實施例中，指紋感測器102和顯示單元104一起設置在行動電話100的前側。指紋感測器101可以是，例如，被用於解鎖行動電話100和/或用於使用行動電話100來實施授權交易...等。指紋感測器101當然也可以放置於行動電話100的背側。
較佳地，對於本領域技術人員顯而易見的是，圖1所示的行動電話100還包括用於WLAN/Wi-Fi通信的第一天線、用於電信通信的第 二天線、麥克風、揚聲器、和電話控制單元。其他硬體元件當然可能包括在手機中。還應該注意的是，本發明可以適用於任何其他類型的可攜式電子裝置，例如膝上型電腦、遙控器、平板電腦、或是以當前或未來類似地方式配置的任何其他類型的裝置。
參考圖2，其概念性地例示了指紋感測器101的稍微放大的視圖。指紋感測器101包括電容式指紋感測器102，所述電容式指紋感測器102被配置為包括大量的感測元件，較佳地被設置為二維陣列。二維陣列可以具有取決於計劃而實施的尺寸，並且在一個實施例中是使用160×160像素。其他尺寸當然是可能的，並且在本發明的範疇內，包括了比上述實例更少像素之二維陣列。在圖2中，單一感測元件係由元件符號202指示(也被表示為像素)。此外，光學感測器103係與電容式指紋感測器102並排設置，所述光學感測器103包括光學感測單元203(僅一個被編號)的陣列。在這個概念圖中，光學感測器103包括光學感測器單元203的一維陣列。然而，所述光學感測器同樣可以包括光學感測器單元203的二維陣列。
現在參考圖3，其顯示根據本發明實施例的方法步驟的流程圖。在第一步驟S302中，使用電容式指紋感測器來獲取物體的至少一部分的第一影像。在第二步驟S304中，使用光學感測器來獲取所述物體的光學影像。光學影像是所述物體的至少一部分的影像。光學影像和第一影像是表示物體的相鄰部分。接下來在S306中，將第一影像的邊緣部分與光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配，所述邊緣部分表示在電容式指紋感測器和光學感測器之間的邊界處的物體。如果所述邊緣部分匹配(S308)，則在步驟S310中，至少基於第一影像和複數個指紋註冊模板來執行指紋認證過 程。此外，在步驟S310中，光學影像也可以用於認證過程，在這種情況下，將光學影像信號和電容影像的驗證表示與光學影像信號和電容影像的註冊表示進行比較。另外，可以進一步包括在不同波長處獲取一組光學影像，並對每一個波長進行匹配，藉此必須針對每一個波長找到匹配。
可以以不同的方式來執行邊緣部分的匹配，其中一些參考圖6-圖9的描述。
圖4a-圖4b概念性地例示了根據本案實施例的指紋感測系統400。圖4a和圖4b的區別在於，在圖4a中，電容式指紋感測器和光學感測器被保護性介電層13覆蓋。指紋感測系統400包括感測元件的陣列5，其中一個被表示為202。感測元件包括設置在感測結構平面中的感測結構(參見圖5)。指紋感測系統進一步包括光學感測器103，其包括光學感測單元203的陣列(僅一個被編號)。光學感測單元203的陣列係與電容式指紋感測器的感測元件202並排設置。通過這種並排配置，電容式指紋感測器102和光學感測器103可以獲得物體的影像，例如手指指紋，其表示物體的相鄰部分，如在圖4c中概念性例示。
圖4c概念性地例示了並排設置的電容式指紋感測器102的表示以及光學感測器103的表示，並且為了說明的目的將指紋重疊，其覆蓋了電容式感測器102和光學感測器103的部分。在包括光學感測單元203(參見圖4a-圖4b)的光學感測器103和具有感測元件203(參見圖4a-4b)的電容式指紋感測器102之間的邊界係由粗框線408表示。物體的至少一部分(在這種情況下為手指指紋)的第一影像402(在線408內)係藉由電容式指紋感測器102的感測元件202來獲取的。物體的至少第二部分的光 學影像403係藉由光學感測器103的光學感測單元203來獲取的。第一影像402和光學影像403是物體的相鄰部分的表示。
仍然參考圖4c(結合圖4a-4b)，在匹配步驟中所使用的影像402、403的邊緣部分是第一影像402的邊緣部分404和光學影像403的相鄰邊緣部分405，其中邊緣部分表示在電容式指紋感測器和光學感測器之間的邊界處(即，在相鄰的感測元件202和光學感測單元203之間的邊界處)的物體。
圖5是圖2中的指紋感測器101的一部分沿著圖4a中的線A-A'截取的示意性橫截面，其中手指11放置在頂部保護性介電層13的頂部上，頂部保護性介電層13覆蓋感測器陣列5和光學感測單元50。參考圖5，指紋感測裝置101包括激勵信號提供電路19，其經由導電手指驅動結構(未在圖5中顯示)電連接到手指、複數個感測元件8、以及光學感測單元50，其包括發光裝置60。
如圖5示意性地例示，每一個感測元件8包括導電感測結構，在此是以頂部保護性介電層13下方的金屬板17的形式、電荷放大器18、以及選擇電路，在此被功能性地例示為簡單的選擇開關21，用於允許選擇/啟用感測元件8。
電荷放大器18包括至少一個放大器級，在此示意性地例示為運算放大器(op amp)24，其具有連接到感測結構17的第一輸入(負輸入)25、連接到感測器接地或另一參考電位的第二輸入(正輸入)26、以及輸出27。另外，電荷放大器18包括連接在第一輸入25和輸出27之間的反饋電容器29、以及重設電路，在此功能上被圖示為開關30，用於允許反饋電 容器29的可控放電。電荷放大器18可以通過操作重設電路30來進行重設，以對反饋電容器29放電。
對於負反饋配置中的運算放大器24通常情況下，第一輸入25處的電壓跟隨第二輸入26處的電壓。取決於特定的放大器配置，第一輸入25處的電位可以與第二輸入26處的電位實質相同，或者第一輸入25處的電位與第二輸入26處的電位輸入之間有實質的固定偏置。在圖5的配置中，電荷放大器的第一輸入25係虛擬接地。
當藉由激勵信號提供電路19而將時變電位提供至手指11時，感測結構17與手指11之間出現對應的時變電位差。
手指11與感測結構17之間的電位差的上述變化係導致電荷放大器18的輸出27上的感測電壓信號Vs。
當所指出的感測元件8被選擇用於感測時，選擇開關21係閉合以將感測信號提供至讀出線路33。讀出線路33(其可以是圖4a中的感測器陣列5的列或行的共同讀出線路)在圖5中係例示為連接到多工器36。如圖5中示意性例示，來自感測器陣列5的其他列/行的附加讀出線路也可以連接到多工器36。
此外，示意性地例示了光學感測單元50。光學感測單元包括1個光學感測器，此處以由電壓源56供電的光電二極體51、包括運算放大器53的放大器級52和反饋電阻器54的形式。運算放大器在這種情況下被配置成如上所述的負反饋配置。光學感測單元50的輸出通過與光學感測單元共用的讀出線路55而連接到多工器36。此外，發光二極體60形式的發光裝置可以被設置為以用於透射或反射光譜學的特定波長照明物體，在 本示例中為手指11。可以通過合適類型的光導(諸如光纖)從發光裝置60引導出光。
多工器36的輸出係串聯連接到取樣保持電路37和類比轉數位轉換器38，用於取樣源自感測元件8和光學感測單元的類比信號並予以轉換為在感測器2上的手指11的指紋圖案(例如，第一影像和光學影像)的數位表示。
在圖5中，手指11係顯示為連接到激勵電路19，用於在手指11和感測器陣列5的感測板17之間提供期望電位差。應該注意的是，通過改變相對於電子裝置(諸如行動電話100，其中包括指紋感測裝置2)的接地位準之指紋感測裝置的接地位準，可以替代地提供期望電位差。
圖6概念性地例示了附接到活體手指11之詐欺701的電容感測和光學感測。電容式指紋感測器的示意性感測元件202被排置成陣列，並且光學感測單元203係與感測元件202並排設置。電容感測元件202的感測結構與詐欺701(經由保護性介電層，未例示)接觸。在這個特定的例子中，詐欺的屬性係使得，電容式指紋感測器感測到在詐欺701和感測結構之間的電容耦合。藉此，電容式指紋感測器所捕獲的輸出指紋影像係表示詐欺701的表面影像。相反地，包括光學感測單元203的光學感測器係捕獲光學影像。在這種情況下，光學影像可以包括關於詐欺後面的手指的資訊，因為光學信號605可以通過詐欺701而行進。例如，如果詐欺701是透明的或至少部分透明的(在可見波長範圍內)，則光學影像將包括關於在詐欺701背後之手指11的指紋的資訊。對於可見光範圍以外的波長，可以使用透射或反射光譜。自然地，透射或反射光譜也可以用於可見光波長 範圍。據此，光學感測器單元203和電容式指紋感測器元件202係獲取在相應感測器表面相距不同距離處(例如，詐欺手指組合的不同深度)的影像。對於詐欺材料的一些屬性，電容式感測器可以至少部分地感測詐欺後面的手指，並且光學感測器可以感測詐欺手指。因此，電容式感測器和光學感測器感測來自相應感測區域於不同深度處的結構。
進一步參考圖6，如圖6所示，設置在活體手指上的詐欺701指紋自然地造成詐欺701的脊部601(或谷部)相較於活體手指11的脊部602(或谷部)具有偏移(△x)，因為詐欺701指紋和活體手指11的指紋不匹配。因此，如果將由光學感測器成像之活體手指11的指紋的一部分與由電容式指紋感測器成像之詐欺701的指紋進行比較，則它們在電容式指紋感測器和光學感測器之間的邊界處將不匹配，並從在邊界處的影像間存有這種差異可以得出結論：存在了詐欺。
一種確定利用電容式指紋感測器獲得的電容影像以及利用光學感測器獲得的光學影像是否匹配的方法係試圖將影像(第一影像和光學影像)拼接在一起。如果詐欺不存在，則電容式指紋感測器和光學感測器兩者都可成像出活體手指指紋，影像將可能拼接在一起以形成活體指紋的組合影像。如果影像組合在一起，組合的影像可以用於註冊和/或驗證。相反地，如果在活體手指上設置了詐欺，則光學影像不能與電容影像進行拼接(見圖6)，因為影像不匹配。圖7例示了具有邊界光學影像708的電容影像706的表示。如圖7所示，因為由電容式指紋感測器(未例示)感測到的指紋圖案係與由光學感測器(未例示)感測到的指紋圖案不相關，所以電容影像706不能與光學影像708進行拼接。例如，聚焦於虛線框714 內的影像708和影像706，可以看出，在影像之間的邊界處，光學影像部分709中的圖案與電容式第一影像部分707中的圖案不匹配。可以例如通過以下方式執行拼接：經由在電容影像706的邊緣處進行電容影像(或光學影像)的影像處理以找到諸如脊部或谷部的特徵，並且試圖將與光學影像708中的對應特徵進行匹配。
此外，仍然參考圖7，可以嘗試對在不同波長處所獲取的光學影像來執行拼接。因此，可以在不同的波長處獲取一組光學影像。例如，該組光學影像可以包括在第一波長範圍獲取的至少第一光學影像和在不同於第一波長範圍的第二波長範圍獲取的第二光學影像。為了確定在第一影像706和包括影像708的光學影像之間存在匹配，每一個光學影像都需要具有與電容影像706的邊緣部分相匹配的邊緣部分。現在將參考圖8並結合圖7來描述根據本發明實施例的偵測詐欺的另一個例子。
在參考圖8和圖7描述的示例性實施例中，在橫跨影像之間的邊界處，來自電容式指紋感測器的感測元件的輸出信號位準的導數係與來自光學感測器單元的輸出信號位準的導數相比較。信號位準可以例如是從感測元件和光學感測器單元輸出的電壓位準。舉例而言，圖8中例示了沿著圖7中的假想線710的輸出信號位準的導數。線710與由光學感測器所成像之指紋的脊部712對齊。光學感測器側的輸出信號位準相對恆定，因此造成導數接近零或在零附近波動。在光學影像和電容影像之間的邊界713處，由於電容影像706(或影像部分707)中沒有脊部712，導數突然改變。這造成導數的量值大於臨界值dth，其指出影像不匹配，這表示存在詐欺，藉此不執行指紋認證。相反地，橫跨邊界713上的導數的量值小於 臨界值dth時，可以確定在第一影像的邊緣部分和光學影像的邊緣部分之間存在匹配。臨界值dth是使用已知的詐欺材料進行實證而確定的。可以用一組光學影像中的每一個光學影像或該組光學影像中的單一光學影像來執行關於圖8描述的實施例。在使用複數個光學影像的情況下，根據所描述的方法，每一個光學影像必須被確定為與電容影像匹配，以使全部的匹配為成功，亦即，對於從電容影像到相應光學影像的每一個轉變中的導數必須低於臨界值。
圖10是根據本發明實施例的方法步驟的流程圖。在第一步驟S1001中，在第一影像的邊緣部分中確定指紋特徵位置。隨後在S1003，基於指紋特徵位置，確定該組光學影像的每一個光學影像中的指紋特徵之期望特徵位置。在光學影像中的期望特徵位置處的指紋特徵的表示可以被彼此比較(S1005)，由在不同波長處獲取的光學影像來形成這些表示。基於所述比較，可以確定S1007存在匹配，藉此可以執行指紋認證過程。圖9a-圖9b將要描述圖10中所示的方法步驟的一種可能的實現。
圖9a概念性地例示了本發明的一個實施例。在圖9中，例示了(部分)光學影像902與(部分)電容影像901的邊界相鄰。為了確定電容影像901是否與光學影像902匹配，在電容影像901的邊緣部分中找到指紋特徵位置，在這種情況下，在指紋中確定脊部位置904和谷部位置905。基於位置904和905，可以找到光學影像902中的指紋特徵的期望位置，例如通過使用合適的影像處理來例如追隨從電容影像901到光學影像902的脊部或谷部。或者，如圖9所示，將脊部位置904和谷部位置905橫跨邊界908外推到光學影像902。因此，在光學影像902中，對應於與電 容影像901側之電容式感測器上被發現脊部位置904的感測結構(例如，像素)相鄰的光學感測單元(例如，像素)的位置，係被確定為在光學影像中之脊部的期望位置906。類似地，在光學影像902中，對應於與電容影像901側之電容式感測器上被發現谷部位置905的感測結構(例如，像素)相鄰的光學感測單元(例如，像素)的位置，係被確定為在光學影像中之谷部的期望位置907。在一個或多個光學影像中的一組期望脊部位置906、906'、906"(在此僅例示三個作為示例，可以使用多於三個期望位置)，係基於一組脊部位置904、904'、904"(在此僅例示三個作為示例，可以使用多於三個的期望位置)而被確定。此外，基於在電容影像901中的一組谷部位置905、905'、905"(未被全部編號以避免混淆附圖)，確定光學影像中的一組期望谷部位置907、907'、907"(未被全部編號以避免混亂的圖)。
如圖9a所示，獲取不同波長的一組光學影像902a-c。可以在每一個光學影像902a-c中確定期望位置906a-c、906'a-c、906"a-c、和907a-c、907'a-c、907"a-c。從期望位置906a-c、906'a-c、906"a-c、和907a-c、907'a-c、907"a-c，可以確定對應於脊部和谷部的每一個影像902a-c中的信號位準。對於影像902、902a-c中的每一者，可以基於該組期望脊部位置和基於期望谷部位置來確定平均脊部信號位準和平均谷部信號位準。換句話說，可以針對在第一波長處獲取的光學影像902a來確定第一平均脊部信號位準，可以針對在第二波長處獲取的光學影像902a來確定第二平均脊部信號位準，以及可以針對在第三波長處獲取的光學影像902a來確定第三平均脊部信號位準...等。此外，可以針對在第一波長處獲取的光學影像902a來確定第一平均谷部信號位準，可以針對在第二波長處獲取的光學影像902a 來確定第二平均谷部信號位準，以及可以針對在第三波長處獲取的光學影像902a來確定第三平均谷部信號位準...等。平均脊部信號和平均谷部信號隨後相對於從所述波長中的一個波長獲得的平均脊部信號和平均谷部信號進行正規化(圖9b)。換句話說，對於每一個光學影像902、902a-c，正規化的平均脊部信號位準係相對於第一、第二、或第三平均脊部信號中之一者來確定的。此外，正規化的平均谷部信號位準係相對於第一、第二、或第三平均谷部信號中與正規化的平均脊部信號位準的正規化情況下相同的該一者來確定的。
進一步參考圖9a-圖9b，針對每一個波長，將正規化的平均谷部信號位準與正規化的平均脊部信號位準進行比較。正規化的平均波谷部信號位準與正規化的平均脊部信號位準之間的差異，可以指示詐欺或活體手指的存在。所述差異(例如相減)可以例如與一臨界值進行比較，所述臨界值係經過已知的詐欺材料和活體手指進行實證所確定的。可替代地或另外地，應當針對不同波長進行比較(在誤差範圍內)，來確定活體手指的存在而沒有詐欺(即，第一影像與光學影像匹配)。如果比較結果不一致，則表示存在詐欺。工作原理是基於，活體手指可能在不同的波長處具有已知的吸收，這是難以用詐欺材料來模仿的。此外，在存在詐欺的情況下，因為詐欺材料在不同波長下具有不同吸收率的關係，在不同波長處的光學影像包括來自詐欺和手指的資訊之不同比率。例如，在活體手指的情況下，僅有一種結構來進行光學成像，此種結構即是活體指紋圖案。在詐欺材料與手指相結合的情況下，詐欺材料在一定波長會被吸收係決定了活體手指透過詐欺材料的“可見性”。可見性將隨著波長而有所不同，因此在存在 詐欺的情況下，比較結果也會有所偏差。
在一個實施例中，對於每一個波長，將正規化的平均谷部信號與另一個正規化的平均谷部信號進行比較。換句話說，可以比較谷部與谷部而不是比較山與谷部。以類似的方式，也可以比較脊部與脊部。例如，對於每一個波長，可以從期望谷部位置907、907'、907"的子集之信號輸出值的子集中確定第一和第二平均谷部信號位準。之後，這些第一和第二平均谷部信號位準可相對於所述波長中的一個波長的平均谷部信號位準以及期望位置的相應子集進行正規化。將第一正規化的谷部脊部信號位準和第二正規化的平均谷部信號位準進行比較，可以以類似相對於如脊部-谷部情況所述的方式來確定第一影像的邊緣部分和每一個光學影像的邊緣部分之間是否存在匹配。
應該注意的是，在附圖中，為了清楚起見，所描繪的實施例中的感測元件尺寸和光學發送單元尺寸是經過放大的。
控制單元可以包括微處理器、微控制器、可程式化數位信號處理器或其他可程式化裝置。控制單元還可以或者替代地包括專用積體電路、可程式化閘陣列、或可程式化陣列邏輯、可程式化邏輯裝置、或者數位信號處理器。在控制單元包括可程式化裝置(諸如上述的微處理器、微控制器、或可程式化數位信號處理器)的情況下，所述處理器可以進一步包括電腦可執行代碼，其係控制可程式化裝置的操作。應該理解的是，由控制單元(或者通常被討論為“處理電路”)所提供的全部或者一些部分功能可以至少部分與指紋感測器整合，或者可以是電子裝置的一部分。
本公開內容的控制功能可以使用現有的電腦處理器或通過 用於適當系統的專用電腦處理器來實現，為了此目的或另一目的而合併，或者通過有線系統來實現。在本公開的範疇內的實施例包括程式產品，其包括用於攜帶或具有儲存在其上的機器可執行指令或數據結構的機器可讀媒體。這種機器可讀媒體可以是任何可用的媒體，其可以被通用或專用電腦或具有處理器的其他機器存取。作為示例，這樣的機器可讀媒體可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM、或其他光盤儲存器，磁盤儲存器或其他磁儲存裝置，或者可以用於攜帶或儲存機器可執行指令或數據結構形式的期望程式代碼，並且可以由通用或專用電腦或具有處理器的其他機器存取。當通過網絡或其他通信連接(硬連線、無線或硬連線或無線連接)將資訊傳輸或提供到機器時，機器將連接正確地視為機器可讀媒體。因此，任何這樣的連接都被適當地稱為機器可讀媒體。以上的組合也包括在機器可讀媒體的範圍內。機器可執行指令包括例如使通用電腦，專用電腦或專用處理機器執行某一功能或一組功能的指令和數據。
儘管這些圖可能顯示了一個序列，但這些步驟的順序可能與所描述的不同。也可以同時執行或者部分同時執行兩個或更多個步驟。這種變化將取決於所選擇的軟體和硬體系統以及設計者的選擇。所有這些變化都在本公開的範疇內。同樣，軟體實現可以用標準的程式化技術用基於規則的邏輯和其他邏輯完成各種連接步驟，處理步驟，比較步驟和決定步驟來完成。此外，即使已經參考具體的示例性實施例描述了本發明，但是對於本領域的技術人員來說，許多不同的改變，修改等將變得顯而易見。
另外，通過對附圖、公開內容和隨申請專利範圍的研究，本領域技術人員在實踐要求保護的本發明時可以理解和實現對所公開的實施 例的變型。此外，在申請專利範圍中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，並且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。

Claims (22)

  1. 一種用於認證電子裝置的使用者的方法，所述電子裝置包括：電容式指紋感測器，其包括用於感測指紋圖案的感測元件陣列，每一個感測元件具有設置在感測結構平面中的感測結構，所述電容式指紋感測器被配置為獲得使用者手指的第一部分的電容影像，以及光學感測器，其係與所述電容式指紋感測器並排設置，所述光學感測器包括光學感測器單元的陣列，其係與所述感測結構平面中的所述感測結構陣列相鄰設置，所述光學感測器被配置為獲得所述使用者手指的第二部分的光學影像，所述第二部分和所述第一部分是相鄰部分，其中所述方法包括以下步驟：使用所述電容式指紋感測器獲取物體的至少第一部分的第一影像；使用所述光學感測器獲取所述物體的至少第二部分的光學影像，所述光學影像和所述第一影像表示所述物體的相鄰部分；將所述第一影像的邊緣部分與所述光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配，所述第一影像的所述邊緣部分以及所述光學影像的所述邊緣部分表示在所述電容式指紋感測器和所述光學感測器之間的邊界處的所述物體，其中當存在匹配時，基於所述第一影像和所述光學影像中的至少一者以及複數個指紋註冊模板來執行指紋認證過程。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其包括：使用所述光學感測器獲取一組光學影像，其包括在第一波長範圍所獲取的至少第一光學影像，以及在不同於所述第一波長範圍的第二波長範圍 所獲取的第二光學影像；其中將所述第一影像的所述邊緣部分與所述光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配的所述步驟包括：將所述第一影像的所述邊緣部分與該組光學影像中的所述光學影像的每一個的邊緣部分進行匹配。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的方法，其進一步包括：相對於該組光學影像中的所述光學影像的一個，對該組光學影像進行正規化。
  4. 根據申請專利範圍第2項所述的方法，其包括：確定所述第一影像的所述邊緣部分中的指紋特徵位置；基於所述指紋特徵位置，確定指紋特徵在該組光學影像的所述光學影像中的期望特徵位置；將所述光學影像中的所述期望特徵位置處的所述指紋特徵的表示彼此進行比較，所述表示係由在不同波長處獲取的所述光學影像形成，其中：基於所述比較確定存在匹配，藉此可以執行指紋認證過程。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述的方法，其包括：確定所述第一影像的所述邊緣部分中的一組脊部位置和一組谷部位置；基於所述第一影像中的所述脊部位置和所述谷部位置，確定在不同波長處獲取的所述光學影像的每一個光學影像中的一組期望脊部位置和一組期望谷部位置；基於所述光學影像中的所述期望脊部位置和所述期望谷部位置處的輸出信號位準，針對在不同波長處獲取的每一個光學影像： 確定所述光學影像中的該組期望脊部位置的平均脊部信號位準，以及確定所述光學影像中的該組期望谷部位置的平均谷部信號位準，計算正規化的平均脊部信號位準，所述正規化是相對於在所述波長中的一個波長處所確定的所述平均脊部信號中的一者，以及計算正規化的平均谷部信號位準，所述正規化是相對於在所述波長中的所述一個波長處所確定的所述平均谷部信號中的所述一者；對於所述不同波長中的每一者，將所述正規化的平均脊部信號位準與所述正規化的平均谷部信號位準進行比較，其中：基於所述比較，確定在所述第一影像的所述邊緣部分和所述光學影像的每一者的所述邊緣部分之間存在匹配。
  6. 根據申請專利範圍第4項所述的方法，其包括：確定所述第一影像的所述邊緣部分中的一組谷部位置；基於所述第一影像中的所述谷部位置，確定在不同波長處獲取的所述光學影像中的一組期望谷部位置；基於所述光學影像中的所述期望谷部位置處的輸出信號位準，針對在不同波長處獲取的每一個光學影像：針對所述光學影像中的該組期望谷部位置的第一子集來確定第一平均谷部信號位準，針對所述光學影像中的該組期望谷部位置的第二子集來確定第二平均谷部信號位準；以及針對所述第一平均谷部信號來計算第一正規化的平均谷部信號位 準，所述正規化是相對於在所述波長中的一個波長處所確定的所述平均谷部信號中的相應者，針對所述第二平均谷部信號來計算第二正規化的平均谷部信號位準，所述正規化是相對於在所述波長中的所述一個波長處確定的所述平均谷部信號中的所述相應者，對於所述不同波長中的每一者，將所述第一正規化的谷部脊部信號位準與所述第二正規化的平均谷部信號位準進行比較，其中：基於所述比較，確定在所述第一影像的所述邊緣部分和所述光學影像的每一者的所述邊緣部分之間存在匹配。
  7. 根據申請專利範圍第4項所述的方法，其包括：確定所述第一影像的所述邊緣部分中的一組脊部位置；基於所述第一影像中的所述脊部位置，確定在不同波長處獲取的所述光學影像中的一組期望脊部位置；基於所述光學影像中的所述期望脊部位置處的輸出信號位準，針對在不同波長處獲取的每一個光學影像：針對所述光學影像中的該組期望脊部位置的第一子集來確定第一平均脊部信號位準，針對所述光學影像中的該組期望脊部位置的第二子集來確定第二平均脊部信號位準；以及針對所述第一平均脊部信號來計算第一正規化的平均脊部信號位準，所述正規化是相對於在所述波長中的一個波長處所確定的所述平均脊部信號中的所述相應者，並且 針對所述第二平均脊部信號來計算第二正規化的平均脊部信號位準，所述正規化是相對於在所述波長中的所述一個波長處所確定的所述平均脊部信號中的所述相應者；對於所述不同波長中的每一個，將所述第一正規化的脊部信號位準與所述第二正規化的平均脊部信號位準進行比較，其中：基於所述比較，確定在所述第一影像的所述邊緣部分和所述光學影像的每一者的所述邊緣部分之間存在匹配。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述匹配包括：將所述第一影像的所述邊緣部分中的圖案與至少一個光學影像中的每一者的所述邊緣部分中的圖案進行比較，其中：基於圖案的所述比較來確定是否可能拼接所述第一影像與所述至少一個光學影像中的每一者，其中：當所述拼接成功時，確定在所述第一影像的所述邊緣部分與所述至少一個光學影像中的每一者的所述邊緣部分之間存在匹配。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述的方法，其中，當拼接成功時：基於組合驗證影像以及所述複數個指紋註冊模板來執行所述指紋認證過程，該組合驗證影像係通過將所述第一影像與所述至少一個光學影像之一者拼接而形成，其中所述指紋註冊模板基於拼接的電容和光學註冊影像。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述匹配包括：確定第一輸出信號位準，其係來自所述電容式指紋感測器的與所述邊界相鄰之感測元件，所述邊界係相鄰於所述光學感測器的，所述光學感測器係配置為獲取所述第一影像的所述邊緣部分， 確定第二輸出信號位準，其係來自於與電容式指紋的在所述邊界上的感測元件相鄰之光學感測器單元，所述邊界係介於所述電容式指紋感測器與所述光學感測器之間的所述邊界處，所述光學感測器單元係配置為獲取所述光學影像的所述邊緣部分，確定從所述第一影像的所述邊緣部分橫跨到所述光學影像、或是從所述光學影像橫跨到所述第一影像的所述邊緣部分之所述輸出信號位準的導數，其中：當所述導數的量值小於臨界值時，確定在所述第一影像的所述邊緣部分和所述光學影像的所述邊緣部分之間存在匹配。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述的方法，其進一步包括：在確定所述導數之前，相對於所述第二輸出信號位準對所述第一輸出信號位準進行正規化，或相對於所述第一輸出信號位準對所述第二輸出信號位準進行正規化。
  12. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述電容式指紋感測器是二維感測器，並且所述光學感測器是一維感測器。
  13. 一種指紋感測系統包括：電容式指紋感測器，其包括用於感測指紋圖案的感測元件陣列，每一個感測元件具有設置在感測結構平面中的感測結構，所述電容式指紋感測器被配置為獲得使用者手指的第一部分的電容指紋影像，光學感測器，其包括光學感測器單元陣列，其係與所述感測結構平面中的所述感測結構陣列相鄰排列，所述光學感測器被配置為獲得所述使用者手指的第二部分的光學影像，所述第二部分和所述第一部分是相鄰部分， 所述指紋感測系統被配置為：使用所述電容式指紋感測器獲取物體的至少第一部分的第一影像；使用所述光學指紋感測器獲取所述物體的至少第二部分的光學影像，所述光學影像和所述第一影像表示所述物體的相鄰部分；提供所述第一影像和所述光學影像到控制單元，所述控制單元被配置為：將所述第一影像的邊緣部分與所述光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配，所述第一影像的所述邊緣部分和所述光學影像的所述邊緣部分表示在所述電容式指紋感測器與所述光學感測器之間的邊界，其中當存在匹配時，基於所述第一影像和所述光學影像中的至少一者以及複數個指紋註冊模板來執行指紋認證過程。
  14. 根據申請專利範圍第13項所述的指紋感測系統，其中所述電容式指紋感測器的所述感測元件陣列是二維陣列，並且所述光學感測器的所述光學感測器單元陣列是一維陣列，其係沿著所述感測元件陣列之邊緣進行排列。
  15. 根據申請專利範圍第13項所述的指紋感測系統，其中所述光學感測器的所述光學感測器單元陣列被設置以使得，所述電容式指紋感測器的所述感測元件陣列係被所述感測結構平面中的光學感測器單元包圍。
  16. 根據申請專利範圍第13項所述的指紋感測系統，其中，所述光學感測器裝置包括發光裝置，其係配置為照明所述物體，其中所述光學感測器單元被配置為響應於所述發光裝置的所述照明來偵測所述光學影像。
  17. 根據申請專利範圍第13項所述的指紋感測系統，其中所述光學感測器被配置為通過反射光譜或透射光譜來獲得所述光學影像。
  18. 根據申請專利範圍第13項所述的指紋感測系統，其中所述光學感測器單元包括光電二極體
  19. 根據申請專利範圍第13項所述的指紋感測系統，其係配置為執行申請專利範圍第1項的步驟。
  20. 一種電子裝置，其包括：申請專利範圍第13項所述的指紋感測系統，以及所述控制單元，其中所述控制單元被配置為：控制所述電容式指紋感測器以獲取物體的至少一部分的第一影像；控制所述光學指紋感測器以獲取所述物體的至少一部分的光學影像，所述光學影像和所述第一影像表示所述物體的相鄰部分；將所述第一影像的邊緣部分與所述光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配，所述第一影像的所述邊緣部分以及所述光學影像的所述邊緣部分表示所述電容式指紋感測器與所述光學感測器之間的邊界，其中當存在匹配時，基於所述第一影像和所述光學影像中的至少一者以及複數個指紋註冊模板來執行指紋認證過程。
  21. 根據申請專利範圍第20項所述的電子裝置，其中，所述電子裝置是手機。
  22. 一種包括電腦可讀媒體的電腦程式產品，所述電腦可讀媒體上儲存有用於控制電子裝置的電腦程式手段，所述電子裝置包括： 控制單元；電容式指紋感測器，其包括用於感測指紋圖案的感測元件陣列，每一個感測元件具有設置在感測結構平面中的感測結構，所述電容式指紋感測器被配置為獲得使用者手指的第一部分的電容指紋影像；以及光學感測器，其包括光學感測器單元陣列，該光學感測器單元陣列係配置成與所述感測結構平面中的所述感測結構陣列相鄰，所述光學感測器被配置為獲得所述使用者手指的第二部分的光學影像，所述第二部分和所述第一部分是相鄰部分，其中所述電腦程式產品包括：用於控制所述電容式指紋感測器以獲取物體的至少一部分的第一影像之代碼；用於控制所述光學指紋感測器以獲取所述物體的至少一部分的光學影像之代碼，所述光學影像和所述第一影像表示所述物體的相鄰部分；用於將所述第一影像的邊緣部分與所述光學影像的至少一個邊緣部分進行匹配之代碼，所述第一影像的所述邊緣部分以及所述光學影像的所述邊緣部分表示所述電容式指紋感測器與所述光學感測器之間的邊界；以及用於當存在匹配時基於所述第一影像和所述光學影像中的至少一者以及複數個指紋註冊模板來執行指紋認證過程之代碼。
TW106133707A 2016-11-23 2017-09-29 光學詐欺偵測 TW201820103A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1651526 2016-11-23
SE1651526-4 2016-11-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201820103A true TW201820103A (zh) 2018-06-01

Family

ID=61724921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106133707A TW201820103A (zh) 2016-11-23 2017-09-29 光學詐欺偵測

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9934421B1 (zh)
TW (1) TW201820103A (zh)
WO (1) WO2018097778A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8485442B2 (en) 2009-07-02 2013-07-16 Biometric Payment Solutions Electronic transaction verification system with biometric authentication
CN104881195B (zh) * 2015-06-18 2018-03-27 京东方科技集团股份有限公司 一种阵列基板的驱动方法
TWI591545B (zh) * 2016-06-30 2017-07-11 指紋影像偵測裝置及其方法
EP3627380B1 (en) * 2018-09-24 2023-09-06 Idemia Identity & Security France A method of verifying the acquisition of an individual's biometric data
CN113486864B (zh) * 2018-12-13 2023-09-12 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹识别装置、方法和电子设备
JP2021114170A (ja) * 2020-01-20 2021-08-05 ソニーグループ株式会社 センシング装置、方法及びプログラム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9725571D0 (en) 1997-12-04 1998-02-04 Philips Electronics Nv Electronic apparatus comprising fingerprint sensing devices
US8073204B2 (en) 2007-12-31 2011-12-06 Authentec, Inc. Hybrid multi-sensor biometric identification device
US8907897B2 (en) 2009-06-16 2014-12-09 Intel Corporation Optical capacitive thumb control with pressure sensor
KR101376228B1 (ko) 2013-07-17 2014-04-01 실리콘 디스플레이 (주) 광학식 및 정전용량방식으로 지문인식이 가능한 지문인식센서
US9465930B2 (en) * 2014-08-29 2016-10-11 Dropbox, Inc. Fingerprint gestures
US10732771B2 (en) * 2014-11-12 2020-08-04 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Fingerprint sensors having in-pixel optical sensors
TWI592854B (zh) 2014-12-18 2017-07-21 指紋卡公司 使用觸控感測器資料的指紋認證
KR101923335B1 (ko) * 2015-11-02 2019-02-27 선전 구딕스 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드 지문 위조 방지 광 감지를 갖는 다기능 지문 센서
US9934419B2 (en) * 2016-02-23 2018-04-03 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Package structure, electronic device and method for manufacturing package structure

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018097778A1 (en) 2018-05-31
US9934421B1 (en) 2018-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201820103A (zh) 光學詐欺偵測
US10970516B2 (en) Systems and methods for biometric recognition
US9646193B2 (en) Fingerprint authentication using touch sensor data
EP3657381B1 (en) Fingerprint recognition apparatus and method, and terminal device
Raghavendra et al. A low-cost multimodal biometric sensor to capture finger vein and fingerprint
US10430638B2 (en) Systems and methods for spoof detection relative to a template instead of on an absolute scale
US9076048B2 (en) Biometric identification, authentication and verification using near-infrared structured illumination combined with 3D imaging of the human ear
US11017204B2 (en) Systems and methods for spoof detection based on local binary patterns
JPWO2005069212A1 (ja) 生体情報による認証装置
US11288488B2 (en) Method of a fingerprint sensing system of enabling authentication of a user based on fingerprint data
US10380408B2 (en) Method of detecting fraud
EP3635620B1 (en) Fingerprint authentication method and system for rejecting spoof attempts
Oduah et al. Towards a high-precision contactless fingerprint scanner for biometric authentication
EP3642759B1 (en) Method of enrolling a fingerprint
KR20170136692A (ko) 위조 지문에 대한 보안성이 향상된 휴대용 보안인증기의 인증방법
US10176362B1 (en) Systems and methods for a gradient-based metric for spoof detection
TWI429818B (zh) 電子鎖裝置
KR101792011B1 (ko) 남녀 식별구분하여 지문과 지정맥을 동시에 인증하는 다면 입체 촬영장치
WO2022032479A1 (zh) 指纹识别方法、装置和终端设备
KR102529156B1 (ko) 생체정보를 이용한 다중 안전 잠금 기능을 구비하는 해킹방지용 금융 거래 중계 시스템의 처리 방법
KR20170136370A (ko) 가짜지문에 대한 보안성이 향상된 휴대용 보안인증기
Kanhangad Biometric identification using contact-free 3D hand scans