TWI438701B - 指紋識別系統及方法 - Google Patents

Description

指紋識別系統及方法

本發明涉及一種身份識別系統及方法，特別涉及一種利用指紋識別用戶身份的系統及方法。

隨著社會的發展，人們對社會公共安全和個人的資訊安全提出了更高的要求，可靠高效的身份識別變得起來越重要。傳統的鑰匙、密碼、識別卡等安全驗證方法已不能滿足現代安全防範的需要。基於人體生理特徵的身份識別系統逐漸為社會所矚目。

生物識別技術是基於人體的生物特徵來進行身份驗證的技術。人體的生物特徵包括指紋、聲音、面孔、指紋、視網膜、掌紋等。生物識別的優勢在於方便和安全，生物識別技術被認為是網路安全和身份識別的未來方向。

指紋識別是目前對人體最不構成侵犯、方便、實用、可靠和價格便宜的一種技術手機，是最且有代表性和最有應用前景的生物識別技術。但是，目前大多指紋識別系統需對獲取到的指紋電壓信號的分佈圖像進行處理(例如，調整圖像色階、亮度等)後才去獲取相應的指紋特徵，從而導致所述指紋識別系統在識別用戶身份的過程需要很長時間。

鑒於以上內容，有必要提供一種指紋識別系統及方法，其無需對 獲取的指紋電壓信號的分佈圖做處理，從而提高身份識別的速度。

一種指紋識別系統，安裝於電子裝置中，所述之電子裝置包括觸控螢幕及記憶體，所述之記憶體中儲存有作為識別碼的各用戶的原始指紋的特徵點的特徵值，該系統包括：獲取模組，用於獲取待驗證身份的用戶按壓觸控螢幕產生的指紋電壓信號的分佈圖；特徵提取模組，用於在獲取的指紋電壓信號的分佈圖中提取待驗證指紋的特徵點，並計算所提取的待驗證指紋各特徵點的特徵值；及比對模組，用於比對所提取的待驗證指紋的特徵點的特徵值是否與記憶體中的識別碼相符，並在所提取的待驗證指紋的特徵點的特徵值與記憶體中的識別碼相符時確認該用戶透過身份驗證。

一種指紋識別方法，應用於電子裝置中，所述之電子裝置包括觸控螢幕及記憶體，該方法包括如下步驟：在所述之記憶體中儲存作為識別碼的各用戶的原始指紋的特徵點的特徵值；獲取待驗證身份的用戶按壓所述觸控螢幕產生的指紋電壓信號的分佈圖；在獲取的指紋電壓信號的分佈圖中提取待驗證指紋的特徵點，並計算所提取的待驗證指紋各特徵點的特徵值；比對所提取的待驗證指紋的特徵點的特徵值是否與記憶體中的識 別碼相符；及若所提取的待驗證指紋的特徵點的特徵值與記憶體中的識別碼相符，則確認該用戶透過身份驗證。

相較於習知技術，所述之指紋識別系統及方法可提高身份識別的速度。

1‧‧‧電子裝置

10‧‧‧指紋識別系統

100‧‧‧獲取模組

101‧‧‧特徵提取模組

102‧‧‧儲存模組

103‧‧‧比對模組

104‧‧‧警告模組

12‧‧‧觸控螢幕

14‧‧‧處理器

16‧‧‧記憶體

120‧‧‧ITO Film

124‧‧‧DOT

126‧‧‧ITO Glass

圖1係本發明指紋識別系統的較佳實施方式的運用環境及功能模組圖。

圖2係本發明利用的觸控螢幕的結構示意圖。

圖3發明指紋識別方法較佳實施方式的流程圖。

圖4本發明指紋識別系統的指紋電壓示意圖。

圖5本發明指紋識別系統的指紋特徵點座標圖。

圖6本發明指紋識別系統的指紋特徵點間的相對位置的示意圖。

參閱圖1所示，係本發明手機短信保密系統的功能模組及實施架構圖。手機短信保密系統10、20安裝於至少手機1、2中。所述手機短信保密系統10、20是一軟體程式段，藉由執行該程式段可以進行手機點對點的保密通信，即在短信發送端進行加密，在短信接收端進行解密以達到使機密短信只被有相關具有知情權的人閱讀的目的。

如圖1所示，係本發明指紋識別系統較佳實施方式的運用環境及功能模組圖。所述之指紋識別系統10安裝並運行在電子裝置1中 。所述之電子裝置1可以是手機、PDA(personal digital assistant，個人數位助理)、掌上遊戲機、數碼相機或掌上電腦等可擕式電子裝置，也可以是固定的門禁系統。

所述之電子裝置1還包括觸控螢幕12、處理器14以及記憶體16。所述之觸控螢幕12通常包括電阻式或電容式觸控螢幕等。在本較佳實施例中，所述觸控螢幕12是電阻式觸控螢幕，如圖2所示。電阻式觸控螢幕12的觸控面板由ITO Film120和ITO Glass126所組成，中間由DOT124所隔開，在ITO Film和ITO Glass之間通入5V的電壓，透過手指或觸控筆去觸碰ITO Film形成凹陷然後下層的ITO Glass接觸而產生電壓的變化，再經由A/D轉換器(圖中未示出)轉為數位訊號的指紋電壓信號，所述指紋電壓信號的分佈圖如圖4所示。目前，電阻式觸控螢幕有四線式或五線式。四線電阻式線路XY軸分別分佈在ITO Film和ITO Glass，當ITO Film被嚴重刮傷時將會形成斷路，而造成觸控面板無法操作。五線式是四線式觸控面板的改良型，整個電場均勻的建立在ITO Glass，上層ITO Film純粹為一導體，所以當ITO Film遭到刮傷時只有該處無法使用其他部分依然可以動作。但是，當下層ITO Glass也被刮傷時則會造成觸控面板的故障，因此為了提高指紋電壓信號的分佈圖的解析度，可透過在觸控面板上增加ITO Film120的數量，即將四線式或五線式改為多線式，例如560線式。

在本較佳實施方式中，所述之觸控螢幕12用於當用戶按壓該觸控螢幕12產生指紋電壓信號的分佈圖，如圖4所示。

所述之記憶體16可內置於所述電子裝置1，還可以是獨立的外部儲存卡，如SM卡(Smart Media Card，智慧媒體卡)、SD卡( Secure Digital Card，安全數位卡)等。所述之記憶體16用於儲存各類資料，包括利用所述觸控螢幕12獲取的指紋電壓信號的分佈圖、利用所述之指紋識別系統10對獲取的指紋電壓信號的分佈圖中提取的特徵點及特徵值等。

所述處理器14用於執行所述電子裝置1中的作業系統及各應用程式。

所述之指紋識別系統10主要包括獲取模組100、特徵提取模組101、儲存模組102及比對模組103。

所述之獲取模組100與所述之觸控螢幕12相連，用於獲取的用戶按壓所述觸控螢幕12產生的指紋電壓信號的分佈圖，所述指紋電壓信號的分佈圖如圖4所示。

所述之特徵提取模組101，用於在原始指紋電壓信號中提取原始指紋的特徵點，並計算所提取的原始指紋各特徵點的特徵值。其中，所述之原始指紋的特徵點包括主特徵點與次特徵點，所述之特徵點的特徵值包括，但不限於，特徵點數量、特徵點座標、特徵點的形狀及特徵點距離。

如圖4所示為指紋結構的簡單示意圖。其中，圓圈42和方框40部分的指紋即為所提取的原始指紋特徵點。方框40部分的指紋為指紋主特徵點，包括回圈形狀紋路和三角形狀的紋路。圓圈42部分的指紋為指紋輔特徵點，包括指紋斷線點和指紋分叉點。

在其他實施例中，也可僅選擇一種紋路，例如，將回圈形狀紋路為主特徵點；也可僅選擇一種紋路，例如，將分叉點做為輔特徵點。

所述之特徵提取模組101計算原始指紋各特徵點的座標。提取原始指紋的主特徵點和次特徵點後，在各主特徵點和次特徵點上建立座標圖，然後根據該座標圖可以計算出原始指紋各特徵點的座標。所述提取的原始指紋各特徵點的座標如圖5所示，在該圖5中原始指紋的主特徵點的數量為2，次特徵點的數量為17。

所述之特徵提取模組101計算原始指紋各特徵點的形狀。如圖6所示，所述之特徵提取模組101將每個特徵點與其距離最近的特徵點相連，連接後得到圖形就是原始指紋的特徵點的形狀。此外，還可根據所計算出的各特徵點的座標，計算出各特徵點之間的距離。

所述之儲存模組102，用於將特徵提取模組101所提取的原始指紋各特徵點以及所計算的各特徵點的特徵值儲存至記憶體16，作為電子裝置1識別各用戶身份的識別碼。所述記憶體16中儲存有一組或者多組識別碼以識別一個或者多個用戶的身份。

當需要驗證用戶身份時，所述之獲取模組100還用於獲取待驗證身份的用戶按壓所述之觸控螢幕12產生的指紋電壓信號的分佈圖，該電壓信號分佈圖如圖4所示，為便於描述，下文將待驗證身份的用戶的指紋統稱為“待驗證指紋”。

所述之特徵提取模組101，用於在獲取的指紋電壓信號的分佈圖中提取待驗證指紋的特徵點，並計算所提取的待驗證指紋各特徵點的特徵值。其中，所述之待驗證指紋的特徵點的提取方法與原始指紋特徵點的提取方法相同，所述之待驗證指紋的特徵點的特徵值的計算方法與原始指紋特徵點的特徵值的計算方法相同。

所述之比對模組103，用於比對所述之待驗證指紋特徵點的特徵值是否與記憶體16中的識別碼相符。若所述記憶體16儲存多組識別碼，則判斷所述之待驗證指紋特徵點的特徵值是否與其中一組識別碼相符。

其中，比對標準可以根據特徵值的各參數進行設置，例如，比對標準包括，但不限於如下細項：細項一，當待驗證指紋的主特徵點與作為識別碼的其中一個原始指紋的主特徵點的座標相同，則可確認所述待驗證指紋的主特徵點與該原始指紋的主特徵點相同；細項二，當待驗證指紋的次特徵點的數量達到該原始指紋的次特徵點數量的六成以上，則可認為待驗證指紋與該原始指紋在次特徵點的數量上相符；細項三，當待驗證指紋的各次特徵點的座標與該原始指紋的各次特徵點的座標有六成以上相同，則可認為待驗證指紋與該原始指紋在次特徵點的座標上相符。上述比對標準的細項可根據實際要求進行設置、新增、減少或者修改。

所述之比對模組103，還用於當所述之待驗證指紋的特徵點的特徵值滿足比對標準的各細項時，確認該待驗證指紋的特徵點的特徵值與識別碼相符，並確認該用戶透過身份識別。

所述指紋識別系統10進一步包括警告模組104，用於當該待驗證指紋的特徵點與識別碼不符時發出警告通知，如語音提示或文字提示。

如圖3所示，係本發明指紋識別方法較佳實施方式的流程圖。首先，步驟S300，所述之獲取模組100獲取用戶按壓所述之觸控螢幕12產生的指紋電壓信號，所述指紋電壓信號的分佈圖如圖4所示。

步驟S301，所述之特徵提取模組101在獲取的指紋電壓信號中提取原始指紋的特徵點，並計算所提取的原始指紋各特徵點的特徵值。其中，所述之原始指紋的特徵點包括主特徵點與次特徵點，所述之特徵點的特徵值包括，但不限於，特徵點數量、特徵點座標、特徵點的形狀及特徵點距離。

步驟S302，所述之儲存模組102將所提取的原始指紋各特徵點以及所計算的各特徵點的特徵值儲存至記憶體16內，作為電子裝置1識別各用戶身份的識別碼。

步驟S303，所述之獲取模組100獲取待驗證身份的用戶的指紋電壓信號的分佈圖。

步驟S304，所述之特徵提取模組101在獲取的指紋電壓信號的分佈圖中提取待驗證指紋的特徵點，並計算所提取的待驗證指紋各特徵點的特徵值。其中，所述之待驗證指紋的特徵點的提取方法與原始指紋特徵點的提取方法相同，所述之待驗證指紋的特徵點的特徵值的計算方法與原始指紋特徵點的特徵值的計算方法相同。

步驟S305，所述比對模組103比對所述之待驗證指紋特徵點的特徵值是否與記憶體16中的識別碼相符。若所述記憶體16中儲存多組識別碼，則判斷所述之待驗證指紋特徵點的特徵值是否與其中一組識別碼相符。如果不符，則發出警告以進行提示並結束流程；相反地，若相符，則進入步驟S306，確認該用戶透過身份驗證。

以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照 以上較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換都不應脫離本發明技術方案的精神和範圍。綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1‧‧‧電子裝置

10‧‧‧指紋識別系統

100‧‧‧獲取模組

101‧‧‧特徵提取模組

102‧‧‧儲存模組

103‧‧‧比對模組

104‧‧‧警告模組

12‧‧‧觸控螢幕

14‧‧‧處理器

16‧‧‧記憶體

Claims (7)

1. 一種指紋識別系統，安裝於電子裝置中，所述之電子裝置包括觸控螢幕及記憶體，所述之記憶體中儲存有作為識別碼的各用戶的原始指紋的特徵點的特徵值，該系統包括：獲取模組，用於獲取待驗證身份的用戶按壓觸控螢幕產生的指紋電壓信號的分佈圖；特徵提取模組，用於在獲取的指紋電壓信號的分佈圖中提取待驗證指紋的特徵點，並計算所提取的待驗證指紋各特徵點的特徵值，所述之原始指紋特徵點的特徵值和待驗證指紋特徵點的特徵值均包括特徵點數量、特徵點座標、特徵點的形狀及特徵點距離；及比對模組，用於比對所提取的待驗證指紋的特徵點的特徵值是否與記憶體中的識別碼相符，並在所提取的待驗證指紋的特徵點的特徵值與記憶體中的識別碼相符時確認該用戶透過身份驗證。
2. 如申請專利範圍第1項所述之指紋識別系統，所述之獲取模組還用於獲取原始指紋電壓信號的分佈圖；及所述之特徵提取模組還用於在原始指紋電壓信號的分佈圖中提取原始指紋的特徵點，並計算所提取的原始指紋各特徵點的特徵值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之指紋識別系統，該系統還包括儲存模組，用於將所提取的各原始指紋的特徵點以及所計算的各原始指紋的特徵點的特徵值儲存至記憶體，作為識別各用戶身份的識別碼。
4. 如申請專利範圍第1項所述之指紋識別系統，所述之比對模組所依據的比對標準包括一個或者多個如下細項：當待驗證指紋的主特徵點與作為識別碼的其中一個原始指紋的主特徵點 的座標相同，則可確認所述待驗證指紋的主特徵點與該原始指紋的主特徵點相同；當待驗證指紋的次特徵點的數量達到該原始指紋的次特徵點數量的六成以上，則可認為待驗證指紋與該原始指紋在次特徵點的數量上相符；及當待驗證指紋的各次特徵點的座標與該原始指紋的各次特徵點的座標有六成以上相同，則可認為待驗證指紋與該原始指紋在次特徵點的座標上相符。
5. 一種指紋識別方法，應用於電子裝置中，所述之電子裝置包括觸控螢幕及記憶體，該方法包括如下步驟：在所述之記憶體中儲存作為識別碼的各用戶的原始指紋的特徵點的特徵值；獲取待驗證身份的用戶按壓觸控螢幕產生指紋電壓信號的分佈圖；在獲取的指紋電壓信號的分佈圖中提取待驗證指紋的特徵點，並計算所提取的待驗證指紋各特徵點的特徵值，所述之原始指紋特徵點的特徵值和待驗證指紋特徵點的特徵值均包括特徵點數量、特徵點座標、特徵點的形狀及特徵點距離；比對所提取的待驗證指紋的特徵點的特徵值是否與記憶體中的識別碼相符；及若所提取的待驗證指紋的特徵點的特徵值與記憶體中的識別碼相符，則確認該用戶透過身份驗證。
6. 如申請專利範圍第5項所述之指紋識別方法，所述之儲存作為識別碼的各用戶的原始指紋的特徵點的特徵值包括步驟：獲取相應的原始指紋電壓信號的分佈圖；在原始指紋電壓信號的分佈圖中提取原始指紋的特徵點，並計算所提取的原始指紋特徵點的特徵值；及 將所提取的原始指紋的特徵點以及所計算的原始指紋的特徵點的特徵值儲存至記憶體，作為識別各用戶身份的識別碼。
7. 如申請專利範圍第5項所述之指紋識別方法，所述之比對步驟所依據的比對標準包括一個或者多個如下細項：當待驗證指紋的主特徵點與作為識別碼的其中一個原始指紋的主特徵點的座標相同時，則可確認所述待驗證指紋的主特徵點與該原始指紋的主特徵點相同；當待驗證指紋的次特徵點的數量達到該原始指紋的次特徵點數量的六成以上，則可認為待驗證指紋與該原始指紋在次特徵點的數量上相符；及當待驗證指紋的各次特徵點的座標與該原始指紋的各次特徵點的座標有六成以上相同，則可認為待驗證指紋與該原始指紋在次特徵點的座標上相符。