TW202032424A - 指紋識別方法及裝置、儲存介質和終端 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種指紋識別方法及裝置、儲存介質和終端，該指紋識別方法包括：待識別指紋觸控式螢幕；當觸摸感測單元感應到觸摸信號時，控制單元發送顯示驅動信號至顯示單元，點亮顯示單元中的一個或多個分立的點光源區域的像素；光電感測單元接收該像素經待識別手指生理組織形成的散射光信號和該像素經螢幕形成的全反射信號，並經信號分析和輸出，使用本發明的技術方案，可以識別並判斷出真假手指，提高了現有指紋識別系統的安全性與可靠性，並同時還保證和改善了指紋成像品質，大大提高了用戶的體驗度。

Description

指紋識別方法及裝置、儲存介質和終端

本發明涉及影像處理技術領域，尤其涉及一種指紋識別方法及裝置、儲存介質和終端。

隨著資訊技術的快速發展，指紋識別技術逐漸成熟，廣泛應用於移動終端（如手機、平板電腦等）、銀行系統和考勤系統中。

然而，隨著科技的進步，一些利用導電矽膠等其他材質製成的假指紋開始陸續出現，由於現有的指紋識別系統很難將模擬指紋膜與人活體指紋分辨開來，導致這些指紋識別系統的可靠性大大降低。

因此，針對上述問題，本發明提供一種新型的指紋識別方法及裝置、儲存介質和終端，使用本發明的技術方案，可以很容易地識別並判斷出真假手指，提高了現有指紋識別系統的安全性與可靠性，並同時還保證和改善了指紋成像品質。

於是，本發明所提供的指紋識別方法由一指紋識別裝置執行，該指紋識別方法包含：當該指紋識別裝置感應到一觸摸信號時，該指紋識別裝置產生一顯示驅動信號，且該指紋識別裝置點亮本身的一個或多個分立的點光源區域的像素；及該指紋識別裝置接收該像素經由該觸摸信號對應的一待識別手指生理組織形成的散射光信號，及該像素通過該指紋識別裝置後形成的全反射信號。

可選地，該指紋識別裝置接收該像素經待識別手指生理組織形成的散射光信號和該像素經該指紋識別裝置形成的全反射信號，並經信號分析和輸出，包括：當該像素的入射角小於全反射臨界角θ時，光線經該指紋識別裝置進入待識別指紋生理組織內發生散射並一部分原路返回，形成散射光信號，該指紋識別裝置接收該散射光信號，並對該散射光信號進行信號分析，以獲得心率血氧值。

可選地，該方法還包含：該指紋識別裝置根據該心率血氧值判斷待識別指紋是否為活體指紋。

可選地，該散射光的波長大於600nm。

可選地，該指紋識別裝置接收該像素經待識別手指生理組織形成的散射光信號和該像素經該指紋識別裝置形成的全反射信號，並經信號分析和輸出，包括：當該像素的入射角不小於全反射臨界角θ時發生全反射，形成反射光信號；該指紋識別裝置接收該全反射光信號並經信號分析，重建出完整的待識別指紋影像。

可選地，該方法還包含：該指紋識別裝置判斷所輸出的待識別指紋影像與標準指紋影像是否一致。

可選地，當該指紋識別裝置根據該心率血氧值判斷待識別指紋為活體指紋，和判斷所輸出的待識別指紋影像與標準指紋影像一致時，識別成功；否則，辨識失敗。

另一方面，本發明提供一種指紋識別裝置，包含：一螢幕、一觸摸感測單元、一顯示單元、一光電感測單元，和一控制單元，該螢幕用於使待識別指紋進行觸摸，該觸摸感測單元用於感應待識別指紋的觸摸信號，該顯示單元其上設有一個或多個分立的點光源區域的像素，該光電感測單元用於接收該像素經待識別手指生理組織形成的散射光信號和該像素經螢幕形成的全反射信號，並經信號分析和輸出，該控制單元用於當觸摸感測單元感應到觸摸信號時，發送顯示驅動信號至顯示單元，點亮顯示單元中的一個或多個分立的點光源區域的像素。

可選地，當該像素的入射角小於全反射臨界角θ時，光線經螢幕進入待識別手指生理組織內發生散射並一部分原路返回，形成散射光信號；該光電感測單元接收該散射光信號並經信號分析，輸出心率血氧值。

可選地，當該像素的入射角不小於全反射臨界角θ時發生全反射，形成反射光信號；該光電感測單元接收該全反射光信號並經信號分析，重建出完整的待識別指紋影像並輸出。

本發明還提供一種終端，包含：上文該的指紋識別裝置。

本發明還提供一種電腦可讀儲存介質，該儲存介質儲存有電腦指令，該電腦指令運行時執行上文該方法的步驟。

本發明還提供一種終端，包括記憶體和處理器，該記憶體上儲存有能夠在該處理器上運行的電腦指令，該處理器運行該電腦指令時執行上文該方法的步驟。

根據本發明的技術方案，可以快速地識別判斷出待識別指紋是否為活體指紋，並通過判斷所輸出的待識別指紋影像與標準指紋影像是否一致，迅速得出匹配結果，能夠很容易地識別並判斷出真假手指，提高了現有指紋識別系統的安全性與可靠性，並同時還保證和改善了指紋成像品質，大大提高了用戶的體驗度。

如背景技術所言，在日常生活中，指紋識別已逐漸成為當前很多終端的標配，廣泛用於終端的喚醒（開鎖）、費用支付和用戶識別（例如考勤）。然而，市場上開始出現一些利用導電矽膠等其他材質製成的假指紋，嚴重干擾了人們的日常生活和工作。為此，本發明提供一種新型的指紋識別方法及裝置、儲存介質和終端。使用本發明的技術方案，可以很容易地識別並判斷出真假手指，提高了現有指紋識別系統的安全性與可靠性，並同時還保證和改善了指紋成像品質。

為使本發明的上述目的、特徵和有益效果能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方案做詳細地說明。

實施例1

參看圖1和圖2，為本發明一個實施方案的指紋識別方法的流程示意圖和其光學指紋成像示意圖。該方法包含：S101，提供一待識別指紋F觸控式螢幕幕10；S102，當觸摸感測單元20感應到觸摸信號時，控制單元50發送顯示驅動信號至顯示單元30，點亮顯示單元30中的一個或多個分立的點光源區域的像素；和S103，光電感測單元30接收該像素經待識別手指生理組織形成的散射光信號和該像素經螢幕形成的全反射光信號，並經信號分析和輸出。

在本發明的一個非限制性實施方案中，該S103，光電感測單元30接收該像素經待識別手指生理組織形成的散射光信號和該像素經螢幕形成的全反射光信號，並經信號分析和輸出，包括：當顯示單元30中的像素點O’發光至待識別指紋F與螢幕10的觸摸點A’時，由於入射角小於全反射臨界角θ，光線進入手指皮膚並發生散射且一部分原路返回，形成散射光信號（即當光照射透過待識別指紋生理組織後一部分被吸收，另一部分散射到光電感測單元40時，光照有一定的衰減）。研究發現，肌肉、骨骼、靜脈和其他連接組織等對光的吸收是基本不變的（前提是測量部位沒有大幅度的運動），但是血液不同，由於動脈裡有血液的流動，那麼對光的吸收自然也有所變化，其中進入待識別手指生理組織中的綠光（波長約530nm）~黃光（波長約570nm）大部分會被紅細胞吸收，而紅光和接近IR的光（例如波長大於600nm，優選在600~1000 nm，更優選在600~800 nm範圍內的光）相比其他波長的光更容易穿過待識別手指生理組織但一部分發生散射原路返回。因此，本發明採用光電感測單元40來接收該散射光信號並經信號分析，輸出心率血氧值。

在本發明的一個非限制性實施方案中，該S103，光電感測單元30接收該像素經待識別手指生理組織形成的散射光信號和該像素經螢幕形成的全反射光信號，並經信號分析和輸出，還包括：當顯示單元30中的像素點O發光至待識別指紋F與螢幕10的觸摸點A時，入射角不小於全反射臨界角θ，發生全反射，產生全反射光信號；該光電感測單元40接收該全反射光信號並經信號分析，重建出完整的待識別指紋影像並輸出。

在本發明的一個非限制性實施方案中，該方法還包括S1041，根據該心率血氧值判斷待識別指紋是否為活體指紋。該心率血氧值包括心率值和血氧飽和度。當檢測到該待識別指紋的心率值落入第一預設閾值範圍（例如60~100次/分鐘，針對正常人群）時，判斷該待識別指紋為活體指紋；否則，結束。當檢測到該待識別指紋的血氧飽和度落入第二預設閾值範圍（例如94%~100%，針對正常人群）時，判斷該待識別指紋為活體指紋；否則，結束。當然，在某些特殊情況下，由於個別個體自身的生理特性，其心率值和血氧飽和度可能稍低於或稍高於上述閾值範圍，但是只要誤差範圍在±20%內，原則上也可以判定該待識別指紋為活體指紋。

在本發明的一個非限制性實施方案中，該方法還包括S1042，判斷所輸出的待識別指紋影像與標準指紋影像是否一致。

在本發明的一個非限制性實施方案中，該方法還包括S105，當根據該心率血氧值判斷待識別指紋為活體指紋，和判斷所輸出的待識別指紋影像與標準指紋影像一致時，識別成功；否則，辨識失敗。

實施例2

參看圖3，為本發明的指紋識別裝置的簡單示意圖。該指紋識別裝置從上至下，依次包括：螢幕10、觸摸感測單元20、顯示單元30、光電感測單元40和控制單元50。其中該螢幕10，用於使待識別指紋進行觸摸；該觸摸感測單元，用於感應待識別指紋的觸摸信號；該顯示單元30，其上設有一個或多個分立的點光源區域的像素；該光電感測單元40，用於接收該像素經待識別手指生理組織形成的散射光信號和該像素經螢幕10形成的全反射信號，並經信號分析和輸出；該控制單元50，用於當觸摸感測單元20感應到觸摸信號時，發送顯示驅動信號至顯示單元30，點亮顯示單元30中的一個或多個分立的點光源區域的像素。

在本發明的一個非限制性實施方案中，該顯示單元30中的多個分立的點光源區域的像素呈陣列排列且間隔有不發光像素點，該點光源區域包含有多個像素點（參看圖4）。多個分立的點光源區域可以對螢幕10的多個區域進行照亮，而後經過其表面形成的全反射光信號被感測單元30接收，這樣就可以獲取到多個區域的影像，提高了影像獲取效率。同時點光源區域包含有多個像素，滿足成像的照明亮度要求，可以實現對螢幕上的待識別指紋影像的採集，確保採集後的指紋影像的可用性。

在本發明的一個非限制性實施方案中，該點光源有多種排列方式，例如呈拓撲結構排列，優選為均勻排列，即點光源兩兩之間的距離都相等，這樣每個點光源反射後的影像都相同，方便後續的影像處理。排列的具體形式可以為橫向排列、縱向排列、橫向縱向交叉排列、環狀排列、單點排列、多點排列、直線排列、平行線排列、圓環排列、虛線排列或平行虛線排列。橫向縱向交叉排列即多個點光源構成多個平行的橫排和多個平行的縱排（如圖4所示）。

點光源的間距決定成像品質，為了避免成像之間的重疊，相鄰兩個點光源的間距滿足光電感測單元40接收到的點光源全反射影像不接觸、不重複的條件。優選地，點光源的間距可以是在相鄰兩個點光源的全反射影像不接觸、不重複的條件下取最小值。這個最小值可以藉由人工多次試驗獲取，如在不同的點光源的間距下獲取點光源全反射影像，而後查看到反射影像滿足不接觸、不重複的條件中點光源間距的最小值。而後這個最小值可以預先設置在運行本發明的記憶體上。點光源的間距在實際中會受到顯示單元30與螢幕10的間距影響，兩者的間距成正比關係，在實際應用中，一個產品的螢幕硬體參數一般不會改變，對於這些特定的螢幕，採用人工多次試驗獲取的方式更為直接和方便。

正如上文所述，本發明將多個像素點合併在一起，形成一個總體亮度滿足成像要求的合成點光源。同時，點光源的外形也會影響成像品質，優選地，該點光源區域為類圓形。由於實際上，每個像素都是方形，多個像素的組合沒辦法形成一個標準的圓形，只能是接近圓形的類圓形。類圓形的像素點確定可以以某個像素點為中心畫圓，圓內的像素點可以全部作為類圓形的像素點，圓周上的像素點可以設定一個預設面積占比值，如果圓周像素點在圓內的面積占像素點總面積的比大於預設面積占比值，則將該像素點作為點光源類圓形的像素點。圓的大小決定了點光源的光線強度以及光線感測器是否能夠獲取到較高品質的影像，圓太小，則點光源區域太小，就會產生光線不足，圓太大，點光源區域太大，又會影響成像品質。不同的顯示面板同樣也會有不同的光源強度，則不同的顯示面板的點光源區域大小也會不同。對於某一種特定的影像成像獲取結構，點光源區域大小同樣可以採用人工多次試驗的方式獲取，點光源區域大小可以由小到大依次點亮，而後光線感測器獲取到影像資料後，人工篩選出滿足成像品質的最小點光源區域。

在本發明的一個非限制性實施方案中，優選的實際點光源的尺寸和形狀如圖5所示（每一網格代表一個像素，光源位置以白色顯示），中間為7pixels * 7pixels的矩形，矩形每一邊中間有三個pixel的突出，可以實現較好的成像品質。優選的光源的顏色為綠色、紅色或這兩種顏色之間與其他顏色的任意顏色的組合，這樣的顏色可以避免外界光線的干擾。

在本發明的一個非限制性實施方案中，該光電感測單元40接收該全反射光信號並經信號分析，重建出完整的待識別指紋影像並輸出。

該光電感測單元40除了接收上述的全反射信號之外，還同時接收由於入射角小於全反射臨界角θ，光線經螢幕10進入待識別手指生理組織發生散射並一部分原路返回所形成的散射光信號（具體原理細節參看上文，此處不再贅述），並經信號分析，輸出心率血氧值。

關於該指紋識別裝置的工作原理、工作方式的更多內容，可以參照文的相關描述，這裡不再贅述。

進一步地，本發明還提供一種終端，包括上文該的指紋識別裝置。

進一步地，本發明還提供一種電腦可讀儲存介質，該儲存介質儲存有電腦指令，該電腦指令運行時執行上文該方法的步驟。優選地，該儲存介質可以包括諸如非揮發性（non-volatile）記憶體或者非暫態（non-transitory）記憶體等電腦可讀儲存介質。該儲存介質可以包括ROM、RAM、磁片或光碟等。

進一步地，本發明還提供一種終端，包括記憶體和處理器，該記憶體上儲存有能夠在該處理器上運行的電腦指令，該處理器運行該電腦指令時執行上文該方法的步驟。該終端包括但不限於：個人電腦、伺服器、通用電腦、專用電腦、網路設備、嵌入式設備、可程式化設備、智慧移動終端（例如手機、IPAD、POS機等）、智慧家居設備（例如智慧指紋鎖等）、穿戴式智慧設備、車載智慧設備、指紋識別裝置如指紋打卡機/考勤機等。

需要說明的是，儘管在本文中已經對上述各實施例進行了描述，但並非因此限制本發明的專利保護範圍。因此，基於本發明的創新理念，對本文所述實施例進行的變更和修改，或利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，直接或間接地將以上技術方案運用在其他相關的技術領域，均包括在本發明的專利保護範圍之內。

S101~S105:步驟 θ:全反射臨界角 10:螢幕 20:觸摸感測單元 30:顯示單元 40:光電感測單元 50:控制單元 A:觸摸點 A’ :觸摸點 F :待識別指紋 O :像素點 O’:像素點

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一流程示意圖，說明本發明指紋識别方法的一實施方案； 圖2是一示意圖，說明關於本發明的光學指紋成像的一實施方案； 圖3是一示意圖，說明本發明的一指紋識別裝置； 圖4是一陣列示意圖，說明關於本發明的一顯示單元中的多個分立的點光源區域的實施方案； 圖5是一示意圖，說明關於本發明的像素的實施方案。

S101~S105:步驟

Claims (15)

1. 一種指紋識別方法，由一指紋識別裝置執行，該指紋識別方法包含： 當該指紋識別裝置感應到一觸摸信號時，該指紋識別裝置產生一顯示驅動信號，且該指紋識別裝置點亮本身的一個或多個分立的點光源區域的像素；及 該指紋識別裝置接收該像素經由該觸摸信號對應的一待識別手指生理組織形成的散射光信號，及該像素通過該指紋識別裝置後形成的全反射信號。
2. 如請求項1所述的指紋識別方法，其中，當該像素的入射角小於全反射臨界角θ時，光線經該指紋識別裝置進入待識別指紋生理組織內發生散射並一部分原路返回，形成散射光信號，該指紋識別裝置接收該散射光信號，並對該散射光信號進行信號分析，以獲得心率血氧值。
3. 如請求項1所述的指紋識別方法，其中，該散射光的波長大於600nm。
4. 如請求項2所述的指紋識別方法，其中，該散射光的波長大於600nm。
5. 如請求項1所述的指紋識別方法，其中，當該像素的入射角不小於全反射臨界角θ時發生全反射，形成反射光信號；該指紋識別裝置接收該全反射光信號，並對該全反射光信號進行信號分析，重建出完整的待識別指紋影像。
6. 如請求項2所述的指紋識別方法，還包含以下步驟：該指紋識別裝置根據該心率血氧值判斷待識別指紋是否為活體指紋。
7. 如請求項5所述的指紋識別方法，還包含以下步驟：該指紋識別裝置判斷所輸出的待識別指紋影像與標準指紋影像是否一致。
8. 如請求項1~7任一項所述的指紋識別方法，其中，當該指紋識別裝置根據該心率血氧值判斷待識別指紋為活體指紋，和判斷所輸出的待識別指紋影像與標準指紋影像一致時，識別成功；否則，辨識失敗。
9. 一種指紋識別裝置，包含： 一螢幕，用於使待識別指紋進行觸摸； 一觸摸感測單元，用於感應待識別指紋的觸摸信號； 一顯示單元，其上設有一個或多個分立的點光源區域的像素； 一光電感測單元，用於接收該像素經待識別手指生理組織形成的散射光信號和該像素經螢幕形成的全反射信號，並經信號分析和輸出；及 一控制單元，用於當觸摸感測單元感應到觸摸信號時，發送顯示驅動信號至顯示單元，點亮顯示單元中的一個或多個分立的點光源區域的像素。
10. 如請求項9所述的指紋識別裝置，其中，當該像素的入射角小於全反射臨界角θ時，光線經螢幕進入待識別指紋生理組織內發生散射並一部分原路返回，形成散射光信號；該光電感測單元接收該散射光信號並經信號分析，輸出心率血氧值。
11. 如請求項9所述的指紋識別裝置，其中，當該像素的入射角不小於全反射臨界角θ時發生全反射，形成反射光信號；該光電感測單元接收該全反射光信號並經信號分析，重建出完整的待識別指紋影像並輸出。
12. 如請求項9~11任一項所述的指紋識別裝置，其中，當根據該心率血氧值判斷待識別指紋為活體指紋，和判斷所輸出的待識別指紋影像與標準指紋影像一致時，識別成功；否則，辨識失敗。
13. 一種終端，包括：請求項9~11任一項所述的指紋識別裝置。
14. 一種電腦可讀儲存介質，該儲存介質儲存有電腦指令，該電腦指令運行時執行請求項1~8任一項所述的指紋識別方法的步驟。
15. 一種終端，包括記憶體和處理器，該記憶體上儲存有能夠在該處理器上運行的電腦指令，其中，該處理器運行該電腦指令時執行請求項1~8任一項所述的指紋識別方法的步驟。

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