TWI517057B - 指紋辨識方法和裝置 - Google Patents

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TWI517057B TW103126149A TW103126149A TWI517057B TW I517057 B TWI517057 B TW I517057B TW 103126149 A TW103126149 A TW 103126149A TW 103126149 A TW103126149 A TW 103126149A TW I517057 B TWI517057 B TW I517057B
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Description

指紋辨識方法和裝置
本發明主要係有關於指紋辨識之技術，特別係有關於利用刷取方式註冊且以按壓方式比對之指紋辨識技術。
近年來，隨著科技的進步且由於密碼和卡片較容易遭盜用或遺失且安全性低，因此指紋辨識技術也越來越獲得重視。指紋辨識因為具有唯一性，不變性及十指皆可登錄驗証的多重性，且指紋影像取得容易，因此安全性及方便性都能被大幅提升，對於金融安全或資料保密也會變的更加有效。
傳統上之指紋辨識技術可分為刷取式或按壓式兩種方式。針對小面積之指紋感應裝置通常會以按壓方式註冊以及按壓方式比對之方式來進行指紋辨識。不過由於按壓面積過小，使得使用者常常需要按壓許多次才能註冊及/或辨識成功，因而造成使用者在使用上之感覺不佳。此外，在刷取式之指紋辨識技術中，會先對刷取資料之所有圖框(frame)來進行重建之動作以產生指紋之圖像(image)，並以此圖像作為註冊資料，再以圖像比圖像之方式進行指紋之辨識。然而，在重建指紋圖像之過程中，指紋之圖像容易產生形變(distortion)之問題，因而造成指紋辨識失敗之問題。
因此，如何解決小面積之指紋感應裝置之感應面 積太小之問題，以及不用再將刷取資料之圖框進行重建組圖之動作，以更加提升指紋辨識之速度，將是個值得研究之課題。
有鑑於上述先前技術之問題，本發明提供了藉由刷取方式註冊且以按壓方式比對之指紋辨識技術。
根據本發明之一實施例提供了一種指紋辨識方法。此方法包括：擷取複數刷取資料；根據上述刷取資料，產生複數註冊資料；擷取一按壓資料；以及比對上述按壓資料與上述複數註冊資料。
根據本發明之一實施例提供了一種指紋辨識裝置。此裝置包括：一指紋感測器，用以感測複數刷取資料，以及一按壓資料；以及一處理單元，根據上述刷取資料，產生複數註冊資料，以及比對上述按壓資料與上述複數註冊資料。
關於本發明其他附加的特徵與優點，此領域之熟習技術人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可根據本案實施方法中所揭露之執行聯繫程序之使用者裝置、系統、以及方法，做些許的更動與潤飾而得到。
100‧‧‧指紋辨識裝置
110‧‧‧指紋感測器
120‧‧‧處理單元
130‧‧‧儲存單元
400、500、600‧‧‧流程圖
第1圖係顯示根據本發明之實施例所述之指紋辨識裝置100之方塊圖。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之選取有效圖框之示意圖。
第3圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之選取有效圖 框之示意圖。
第4圖係根據本發明一實施例所述之指紋辨識方法之流程圖400。
第5圖係根據本發明一實施例所述之步驟S420之流程圖500。
第6圖係根據本發明另一實施例所述之指紋辨識方法之流程圖600。
本章節所敘述的是實施本發明之最佳方式，目的在於說明本發明之精神而非用以限定本發明之保護範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
第1圖係顯示根據本發明之實施例所述之指紋辨識裝置100之方塊圖。如第1圖所示，指紋辨識裝置100中包括了指紋感測器110、一處理單元120和一儲存單元130。在第1圖中之方塊圖，僅係為了方便說明本發明之實施例，但本發明並不以此為限。
根據本發明一實施例，指紋辨識裝置100係指一小面積且長型之感測器，其面積為n(寬)x m(高)，舉例而為，指紋辨識裝置100之面積可為144mm(毫米)x 64mm(毫米)，也就是說指紋辨識裝置100所擷取之指紋資料之每一圖框(frame)所包含之特徵點(minutiae)相當稀少，例如：小於5個特徵點。指紋辨識裝置100可用以擷取使用者之刷取動作所產生之指紋資料，且亦可用以擷取使用者之按壓動作。
根據本發明一實施例，在進行指紋辨識時，使用 者會先在指紋辨識裝置100上進行多次(3~4次)之刷取動作。刷取完後，指紋感測器110就會感測到多筆刷取資料，其中在每一刷取資料中都包含了複數圖框，且每一圖框之尺寸係根據指紋感測器110之尺寸來決定。接著，處理器120就會從指紋感測器110所感測到之每一刷取資料中選取出每一刷取資料所對應之註冊資料，以作為之後使用者指紋辨識使用。根據本發明一實施例，處理單元120選出註冊資料後，就會將註冊資料儲存在記憶單元130中。
根據本發明一實施例，在指紋辨識裝置100上所進行之多次之刷取動作分別係對應到不同刷取的方向，例如：刷一個米字形(刷四次)。透過不同方向之刷取，產生之註冊資料將可涵蓋不同方向之指紋資料，例如：若是以米字刷取之方式，可將手指按壓時所產生之按壓資料與註冊資料之間的角度限制於22.5度內。因此，當使用者進行指紋辨識，且手指按壓在指紋辨識裝置100上之按壓方向與上述複數刷取方向均不同時，由於所產生之註冊資料可涵蓋上述不同刷取方向之指紋資料，因此將可改善因為手指按壓時按壓方向角度的不同，所造成與註冊資料之資訊重疊涵蓋量太少而導致指紋辨識失敗之問題。
根據本發明一實施例，在指紋感測器110感測完刷取資料後，處理單元120從對應不同方向之每一刷取資料分別選取每一刷取資料所對應之複數有效圖框(frame)，以及根據每一刷取資料之有效圖框產生對應之一陣列，以作為註冊資料之一者。根據本發明一實施例，每一陣列可以數學式Si={Fi 1、 Fi 2、…、Fi N}表示，其中i表示第i次之刷取動作，若以米字形方式刷取，i之範圍就係1<=i<=4；Fi N則表示每一刷取資料之有效圖框，且由於Fi N係由一連續擷取動作所產生，因此相鄰圖框會具有較大之相似性，例如：Fi 1和Fi 2會具有較大之相似性。根據本發明一實施例，當一刷取資料所包含之有效圖框之數量小於一預設值時，處理單元120會判定該次刷取動作為無效之刷取動作。
根據本發明之一實施，處理單元120選取複數有效圖框係藉由比對刷取資料之圖框所包含之特徵點(minutiae)。在此實施例中，處理單元120會先將每一刷取資料之每一圖框中相似之特徵點分成不同群，再按順序比對每一圖框所出現之分群之特徵點。底下將以第2圖來做說明。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之選取有效圖框之示意圖。如第2圖所示，處理單元120將一刷取資料之圖框F1~F6中相似之特徵點分成A~E群，其中A群出現在圖框F1和F2，B群出現在圖框F1、F2和F3，C群出現在圖框F3、F4和F5，D群出現在F4和F5，E群出現在F5和F6。接著處理單元120會按順序比對每一圖框所出現之分群之特徵點，來選取可涵蓋最大資料涵蓋量之圖框作為註冊資料。首先，由於A群所出現之圖框已涵蓋在B群所出現之圖框內，因此處理單元120會由B群開始判斷起。處理單元120由B群特徵點可得知圖框F1、F2和F3係具有交集，圖框F1和圖框F4則不具有交集，即表示圖框F1和F3距離最遠且具有交集。因此，處理單元120就會選取圖框F1和F3為註冊資料。 接著，處理單元120由C群特徵點可得知圖框F3、F4和F5係具有交集，圖框F3和圖框F6則不具有交集，即表示圖框F3和F5距離最遠且具有交集。因此，處理單元120就會選取圖框F5為註冊資料(F3已選取)。處理單元120由D、E群特徵點可得知圖框F5和F6係具有交集，圖框F4和圖框F6則不具有交集。因此，處理單元120僅會選取圖框F5(已選取)為註冊資料。因此，處理單元120經過判斷後，就會選取圖框F1、F3、F5作為註冊資料，以達到最大資料涵蓋量。特別說明的是，本實施例僅係用以說明本發明，並非用以限制本發明，處理單元120亦可根據刷取資料不同特徵點之情況來選取作為註冊資料之圖框。
根據本發明另一實施例，處理單元120選取複數有效圖框係藉由比對刷取資料之圖框所包含之參考區域。處理單元120會先在刷取資料之圖框中選取複數個參考區域，再按順序比對每一圖框所出現之參考區域，以選取可涵蓋最大資料涵蓋量之圖框作為註冊資料。底下將以第3圖來做說明。
第3圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之選取有效圖框之示意圖。如第3圖所示，處理單元120在一刷取資料之圖框F1~F6中選取參考區域RA~RC，其中參考區域RA出現在圖框F1、F2、F3，並無出現在圖框F4，參考區域RB出現在圖框F3、F4、F5，並無出現在圖框F6，參考區域RC出現在圖框F5、F6。接著，處理單元120會按順序比對每一圖框所出現之參考區域，以選取可涵蓋最大資料涵蓋量之圖框作為註冊資料。處理單元120由參考區域RA可得知圖框F1、 F2、F3相重疊，F4則不重疊，即表示圖框F1和F3距離最遠且具有重疊之圖像(pattern)。因此，處理單元120就會選取圖框F1和F3為註冊資料。接著，處理單元120由參考區域RB則可得知圖框F3、F4、F5相重疊，F6則不重疊，即表示圖框F3和F5距離最遠且具有重疊之圖像。因此，處理單元120就會選取圖框F5為註冊資料(F3已選取)。接著，處理單元120由參考區域RC則可得知圖框F5、F6相重疊。因此，處理單元120僅會選取圖框F5(已選取)為註冊資料。因此，處理單元120經過判斷後，就會選取圖框F1、F3、F5作為註冊資料，以達到最大資料涵蓋量。特別說明的是，本實施例僅係用以說明本發明，並非用以限制本發明，處理單元120亦可根據刷取資料中不同參考區域之情況來選取作為註冊資料之圖框。
根據本發明另一實施例，指紋辨識裝置100更包括一提示單元(圖未顯示)，在指紋辨識裝置100上所進行之每次刷取動作，提示單元都會根據指紋感測器110所感測到之感測資訊，例如：使用者刷取之方向或刷取之位置，產生一提示資訊。根據本發明一實施例，提示資訊用以告知使用者目前刷取之方向是否正確，是否需要往左偏或往右偏。根據本發明一實施例，在使用者刷取一預設距離後，提示資訊會用以告知使用者先暫停刷取之動作，以讓指紋感測器110先感測一次指紋資料，指紋感測器110感測完後，使用者再繼續往下刷，又過了一既定距離，提示資訊會再告知使用者先暫停刷取之動作，以讓指紋感測器110再感測一次指紋資料。在此實施例中，每一刷取動作都會擷取多次(例如：至少4次)指紋資料，所擷取 之所有指紋資料就作為該次刷取動作所產生之註冊資料。根據本發明一實施例，提示資訊可以語音的方式告知使用者，亦可以顯示在一顯示單元(圖未顯示)之方式告知使用者。
在以刷取之動作完成指紋之註冊後，當使用者將手指按壓在指紋辨識裝置100時，指紋感測器110就會感測一按壓資料，並將按壓資料傳送給處理單元120。處理單元120就會進行按壓資料和註冊資料之比對。當按壓資料和其中一筆註冊資料比對成功，即表示使用者之指紋辨識成功。
第4圖係根據本發明一實施例所述之指紋辨識方法之流程圖400，此指紋辨識方法適用於指紋辨識裝置100。如第4圖所示，首先，在步驟S410，藉由指紋辨識裝置100擷取複數刷取資料。在步驟S420，藉由指紋辨識裝置100根據刷取資料，產生複數註冊資料。在步驟S430，藉由指紋辨識裝置100擷取一按壓資料。在步驟S440，藉由指紋辨識裝置100比對上述按壓資料與上述複數註冊資料。
第5圖係根據本發明一實施例所述之步驟S420之流程圖500。根據本發明一實施例，流程圖400所述之每一刷取資料係對應不同刷取方向。在此實施例中，步驟S420包括：在步驟S510，藉由指紋辨識裝置100從每一刷取資料分別選取複數有效圖框(frame)。在步驟S520，藉由指紋辨識裝置100根據每一刷取資料之有效圖框產生對應之一陣列，以作為上述註冊資料之一者。在此實施例中，選取有效圖框係藉由指紋辨識裝置100比對刷取資料之圖框所包含之特徵點，或藉由指紋辨識裝置100比對刷取資料之圖框所包含之參考區域。
第6圖係根據本發明另一實施例所述之指紋辨識方法之流程圖600，此指紋辨識方法適用於指紋辨識裝置100。如第6圖所示，首先，在步驟S610，藉由指紋辨識裝置100擷取複數刷取資料。在步驟S620，在擷取刷取資料期間，藉由指紋辨識裝置100產生之一感測資訊。在步驟S630，根據感測資訊，產生一提示資訊。在步驟S640，根據提示資訊，指示刷取資料之動作。在步驟S650，藉由指紋辨識裝置100根據擷取之刷取資料，產生複數註冊資料。在步驟S650，藉由指紋辨識裝置100擷取一按壓資料。在步驟S660，藉由指紋辨識裝置100比對按壓資料與複數註冊資料。
有別於傳統按壓註冊且按壓比對之方式，本發明所提出之指紋辨識方法，使用者可先用刷取的方式對指紋進行註冊，再以按壓之方式來進行指紋之辨識。此外，藉由本發明之不同實施例所提出之產生註冊資料之方法，刷取資料之圖框不需要先經過組圖之方式來進行重建以產生註冊資料。此外，本發明之不同實施例所提出之產生註冊資料之方法，亦可避免儲存過多無用的的資訊，因而提升指紋辨識之效率。
本發明之說明書所揭露之方法和演算法之步驟，可直接透過執行一處理器直接應用在硬體以及軟體模組或兩者之結合上。一軟體模組(包括執行指令和相關數據)和其它數據可儲存在數據記憶體中，像是隨機存取記憶體(RAM)、快閃記憶體(flash memory)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可規化唯讀記憶體(EPROM)、電子可抹除可規劃唯讀記憶體(EEPROM)、暫存器、硬碟、可攜式應碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、DVD 或在此領域習之技術中任何其它電腦可讀取之儲存媒體格式。一儲存媒體可耦接至一機器裝置，舉例來說，像是電腦/處理器(為了說明之方便，在本說明書以處理器來表示)，上述處理器可透過來讀取資訊(像是程式碼)，以及寫入資訊至儲存媒體。一儲存媒體可整合一處理器。一特殊應用積體電路(ASIC)包括處理器和儲存媒體。一用戶設備則包括一特殊應用積體電路。換句話說，處理器和儲存媒體以不直接連接用戶設備的方式，包含於用戶設備中。此外，在一些實施例中，任何適合電腦程序之產品包括可讀取之儲存媒體，其中可讀取之儲存媒體包括和一或多個所揭露實施例相關之程式碼。在一些實施例中，電腦程序之產品可包括封裝材料。
本說明書中所提到的「一實施例」或「實施例」，表示與實施例有關之所述特定的特徵、結構、或特性是包含根據本發明的至少一實施例中，但並不表示它們存在於每一個實施例中。因此，在本說明書中不同地方出現的「在一實施例中」或「在實施例中」詞組並不必然表示本發明的相同實施例。
以上段落使用多種層面描述。顯然的，本文的教示可以多種方式實現，而在範例中揭露之任何特定架構或功能僅為一代表性之狀況。根據本文之教示，任何熟知此技藝之人士應理解在本文揭露之各層面可獨立實作或兩種以上之層面可以合併實作。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧指紋辨識裝置
110‧‧‧指紋感測器
120‧‧‧處理單元
130‧‧‧儲存單元

Claims (13)

  1. 一種指紋辨識方法，包括：擷取複數刷取資料；根據上述刷取資料，產生複數註冊資料；擷取一按壓資料；以及比對上述按壓資料與上述複數註冊資料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之指紋辨識方法，其中每一上述刷取資料對應不同刷取方向。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之指紋辨識方法，更包括：從每一上述刷取資料分別選取複數有效圖框(frame)；以及根據每一上述刷取資料之上述有效圖框產生對應之一陣列，以作為上述註冊資料之一者。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之指紋辨識方法，其中選取上述有效圖框係藉由比對上述刷取資料之圖框所包含之特徵點。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之指紋辨識方法，其中選取上述有效圖框係藉由比對上述刷取資料之圖框所包含之參考區域。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之指紋辨識方法，更包括：在擷取上述刷取資料期間產生之一感測資訊；根據上述感測資訊，產生一提示資訊；以及根據上述提示資訊，指示刷取資料之動作。
  7. 一種指紋辨識裝置，包括：一指紋感測器，用以感測複數刷取資料，以及一按壓資料； 以及一處理單元，根據上述刷取資料，產生複數註冊資料，以及比對上述按壓資料與上述複數註冊資料。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之指紋辨識裝置，其中每一上述刷取資料對應不同刷取方向。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之指紋辨識裝置，其中上述處理單元從每一上述刷取資料分別選取複數有效圖框，以及根據每一上述刷取資料之上述有效圖框產生對應之一陣列，以作為上述註冊資料之一者。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之指紋辨識裝置，其中上述處理單元選取複數有效圖框係藉由比對上述刷取資料之圖框所包含之特徵點。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之指紋辨識裝置，其中上述處理單元選取複數有效圖框係藉由比對上述刷取資料之圖框所包含之參考區域。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之指紋辨識裝置，更包括：一提示單元，用以根據上述指紋感測器感測上述刷取資料期間，上述處理器所產生之一感測資訊，產生一提示資訊，以指示刷取資料之動作。
  13. 如申請專利範圍第7項所述之指紋辨識裝置，更包括：一儲存單元，用以儲存上述註冊資料。
TW103126149A 2014-03-07 2014-07-31 指紋辨識方法和裝置 TWI517057B (zh)

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