TWI584201B

TWI584201B - 辨識裝置及辨識方法

Info

Publication number: TWI584201B
Application number: TW105124359A
Authority: TW
Inventors: 巫仁杰
Original assignee: 金佶科技股份有限公司
Priority date: 2016-07-17
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2017-05-21
Also published as: US20180018494A1; CN107622221B; CN107622221A; TWI594194B; US10019615B2; US20180018500A1; TW201804361A; TWI609339B; US10460146B2; TWM545307U; US20180018496A1; TW201810120A; CN107622223A; TW201804359A

Description

辨識裝置及辨識方法

本發明是有關於一種辨識裝置及辨識方法。

指紋辨識裝置可區分為光學式、電容式、超音波式及熱感式。以光學式的指紋辨識裝置為例，習知的指紋辨識裝置包括光組件及影像擷取元件。光組件用以傳輸光束。光組件例如為透鏡、稜鏡等。影像擷取元件用以擷取指紋的影像。影像擷取元件例如為電荷耦合元件（charge-coupled device；CCD）、互補金屬氧化物半導體元件（complementary metal oxide semiconductor；CMOS）等。

光學式指紋辨識的原理如下。手指的指紋是由多條不規則的波峰與波谷所組成。當手指按壓指紋辨識裝置時，波峰接觸指紋辨識裝置，而波谷不接觸指紋辨識裝置。波峰會直接將光束反射至影像擷取元件，進而形成亮區。同時間，照射至波谷的光束會在波谷內進行多次反射，之後才傳遞至影像擷取元件，進而形成暗區。藉此，對應指紋的波峰與波谷的光束於影像擷取元件的光接收面上形成為明暗交錯的條紋圖案，進而使影像擷取元件取得指紋影像。利用演算法計算對應指紋影像的資訊，便可進行使用者身份的辨識。

然而，習知的指紋辨識裝置使用定焦鏡頭（fixed-focus Lens）拍攝指紋影像。受限於鏡頭的光學設計，指紋辨識裝置只能偵測單一指紋影像。若根據指紋影像辨識使用者的身份，容易受到假手指的蒙騙，導致使指紋辨識裝置的使用安全性降低。

本發明提供一種指紋辨識裝置及辨識方法，使用安全性高。

本發明的辨識裝置，包括影像擷取元件、配置於影像擷取元件旁的至少一發光元件及配置於影像擷取元件上的變焦鏡頭。至少一發光元件能發出可見光與不可見光。變焦鏡頭的焦距能切換至第一焦距或第二焦距。至少一發光元件發出可見光且變焦鏡頭的焦距切換至第一焦距，以使影像擷取元件擷取手指的指紋影像。至少一發光元件發出不可見光且變焦鏡頭的焦距切換至第二焦距，以使影像擷取元件擷取手指的靜脈影像。

本發明的辨識方法，包括下列步驟：提供上述辨識裝置；令至少一發光元件發出可見光以照射手指，且令變焦鏡頭的焦距切換至第一焦距，以使影像擷取元件擷取手指的指紋影像；令至少一發光元件發出不可見光以照射手指，且令變焦鏡頭的焦距切換至第二焦距，以使影像擷取元件擷取手指的靜脈影像；驗證指紋影像、靜脈影像或其組合，並根據指紋影像的驗證結果、靜脈影像的驗證結果或其組合判斷手指的真偽。

在本發明的一實施例中，上述的辨識裝置更包括處理單元。處理單元與影像擷取元件電性連接。處理單元驗證指紋影像、靜脈影像或其組合，並根據指紋影像的驗證結果、靜脈影像的驗證結果或其組合判斷手指的真偽。

在本發明的一實施例中，上述的至少一發光元件包括能發出可見光的第一發光元件以及能發出不可見光的第二發光元件。

在本發明的一實施例中，上述的辨識裝置更包括電路板。影像擷取元件配置於電路板上且與電路板電性連接。

在本發明的一實施例中，上述的辨識裝置更包括本體。影像擷取元件、至少一發光元件以及變焦鏡頭配置於本體中。

在本發明的一實施例中，上述的辨識裝置更包括透光壓板。透光壓板配置於本體上，且遮蔽影像擷取元件、至少一發光元件以及變焦鏡頭。

在本發明的一實施例中，若判斷手指的真，則上述的辨識方法更包括：根據指紋影像、靜脈影像或其組合，辨識擁有手指的使用者的身份。

在本發明的一實施例中，驗證上述的指紋影像為真且驗證上述的靜脈影像為真，方判斷手指為真。

在本發明的一實施例中，在擷取並驗證指紋影像後，擷取並驗證靜脈影像。

在本發明的一實施例中，根據上述的靜脈影像的驗證結果而不根據指紋影像的驗證結果，判斷手指的真偽。

在本發明的一實施例中，在擷取並驗證靜脈影像後，擷取並驗證指紋影像。

在本發明的一實施例中，根據上述的指紋影像的驗證結果而不根據上述的靜脈影像的驗證結果，判斷手指的真偽。

基於上述，本發明一實施例的辨識裝置利用能發出可見光與不可見光的至少一發光元件以及變焦鏡頭，擷取手指的指紋影像與手指的靜脈影像。根據指紋影像的驗證結果、靜脈影像的驗證結果或其組合能夠提高判斷手指真偽的正確性，進而提升辨識裝置的使用安全，降低遭假手指蒙騙的機率。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明一實施例的辨識裝置的示意圖。請參照圖1，辨識裝置100包括影像擷取元件110、至少一發光元件121、122及變焦鏡頭130。在本實施例中，辨識裝置100可進一步包括電路板140。影像擷取元件110配置於電路板140上且與電路板140電性連接。影像擷取元件110例如為互補金屬氧化物半導體元件（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）或電荷耦合元件（Charge-coupled Device，CCD），但本發明不以此為限，在其他實施例中，影像擷取元件110也可為其他適當的元件。

至少一發光元件121、122配置於影像擷取元件110旁，且能發出可見光L1與不可見光L2。舉例而言，在本實施例中，至少一發光元件121、122可包括第一發光元件121與第二發光元件122。第一發光元件121能發出可見光L1。可見光L1用以做為照射手指F的指紋F1的光源。第二發光元件122能發出不可見光L2。不可見光L2用以做為照射手指F的靜脈F2的光源。可見光L1的波長範圍包括350奈米（nm）～760奈米（nm），不可見光L2的波長範圍包括760奈米（nm）～1100奈米（nm），但本發明不以此為限。在本實施例中，第一發光元件121與第二發光元件122可配置於電路板140上且與電路板140電性連接。電路板140能控制至少一發光元件121、122何時發出可見光L1、何時發出不可見光L2，但本發明不以此為限。

變焦鏡頭130配置於影像擷取元件110上。變焦鏡頭130的焦距能切換至第一焦距D1或第二焦距D2，其中第一焦距D1與第二焦距D2不同。在本實施例中，變焦鏡頭130可與電路板140電性連接。電路板140能控制變焦鏡頭130的焦距何時切換至第一焦距D1、何時切換至第二焦距D2，但本發明不以此為限。

在本實施例中，辨識裝置100還包括本體150。電路板140、影像擷取元件110、至少一發光元件121、122及變焦鏡頭130可配置於本體150中。辨識裝置100還包括透光壓板160。透光壓板160配置於本體150上，且遮蔽電路板140、影像擷取元件110、至少一發光元件121、122及變焦鏡頭130。本體150與透光壓板160可圍出容置空間R。電路板140、影像擷取元件110、至少一發光元件121、122及變焦鏡頭130可位於容置空間R中。

圖1的辨識裝置100用以辨識生物特徵（例如：指紋、靜脈等）並降低遭假手指蒙騙的機率。以下利用圖1、圖2、圖3、圖4、圖5及圖6舉例說明之。

圖2為本發明一實施例的辨識方法的流程示意圖。請參照圖1及圖2，在圖2的實施例中，首先，可進行步驟S110，令第一發光元件121發出可見光L1以照射手指F，且令變焦鏡頭130的焦距切換至第一焦距D1。此時，手指F的指紋F1實質上位於變焦鏡頭130的第一焦平面P1，被指紋F1反射的可見光L1可穿過變焦鏡頭130，以成像於影像擷取元件110的光接收面，進而使影像擷取元件110擷取手指F的指紋F1影像。在本實施例中，辨識裝置100可進一步包括處理單元170。處理單元170與影像擷取元件110電性連接。處理單元170例如為電路板140上的晶片，但本發明不以此為限。接著，可進行步驟S120，驗證指紋F1影像是否為真。詳言之，處理單元170能比對影像擷取元件110擷取的指紋F1影像與預存的指紋影像。若影像擷取元件110擷取的指紋F1與預存的指紋影像不相對應，則驗證指紋F1影像為偽，而判斷手指F為偽。

若影像擷取元件110擷取的指紋F1與預存的指紋影像相對應，則驗證指紋F1影像為真，接著，進行步驟S130，令第二發光元件122發出不可見光L2以照射手指F，且令變焦鏡頭130的焦距切換至第二焦距D2。此時，手指F的靜脈F2實質上位於變焦鏡頭130的第二焦平面P2，被靜脈F2反射的不可見光L2可穿過變焦鏡頭130，以成像於影像擷取元件110的光接收面，進而使影像擷取元件110擷取手指F的靜脈F2影像。接著，進行步驟S140，驗證靜脈F2影像是否為真。詳言之，處理單元170能比對影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像。若影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像不對應，即驗證靜脈F2為偽，而判斷手指F為偽。藉此，即便之前，於步驟S120，遭假手指蒙騙，而誤判手指F的指紋F1影像為真，仍可識破手指F為偽。換言之，利用圖1的辨識裝置100與圖2所示的辨識方法，不易遭假手指蒙騙，而增加辨識裝置100的使用安全性。若於步驟S140，驗證靜脈F2影像也為真（即影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像對應），則進行步驟S150，根據指紋F1影像、靜脈F2影像或其組合，辨識使用者（即手指F的擁有者）的身份。

圖3為本發明另一實施例的辨識方法的流程示意圖。請參照圖1及圖3，在圖3的實施例中，首先，可進行步驟S210，令第二發光元件122發出不可見光L2以照射手指F，且令變焦鏡頭130的焦距切換至第二焦距D2。此時，手指F的靜脈F2實質上位於變焦鏡頭130的第二焦平面P2，被靜脈F2反射的不可見光L2可穿過變焦鏡頭130，以成像於影像擷取元件110的光接收面，進而使影像擷取元件110擷取手指F的靜脈F2影像。接著，進行步驟S220，驗證靜脈F2影像是否為真。詳言之，處理單元170能比對影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像。若影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像不對應，即驗證靜脈F2為偽，而判斷手指F為偽。若影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像對應，則驗證靜脈F2為真，接著，進行步驟S230，令第一發光元件121發出可見光L1以照射手指F，且令變焦鏡頭130的焦距切換至第一焦距D1。此時，手指F的指紋F1實質上位於變焦鏡頭130的第一焦平面P1，被指紋F1反射的可見光L1可穿過變焦鏡頭130，以成像於影像擷取元件110的光接收面，進而使影像擷取元件110擷取手指F的指紋F1影像。接著，可進行步驟S240，驗證指紋F1影像是否為真。詳言之，處理單元170能比對影像擷取元件110擷取的指紋F1影像與預存的指紋影像。若影像擷取元件110擷取的指紋F1影像與預存的指紋影像不相對應，則驗證指紋F1影像為偽，而判斷手指F為偽。於步驟S240，若影像擷取元件110擷取的指紋F1與預存的指紋影像相對應，則驗證指紋F1影像為真，而判斷手指F為真。接著，可進行步驟S150，根據指紋F1影像、靜脈F2影像或其組合，辨識使用者的身份。類似地，圖3的辨識方也具有安全性高、不易受到假手指蒙騙的優點。

圖4為本發明再一實施例的辨識方法的流程示意圖。請參照圖1及圖4，在圖4的實施例中，首先，可進行步驟S310，令第一發光元件121發出可見光L1以照射手指F，且令變焦鏡頭130的焦距切換至第一焦距D1。此時，手指F的指紋F1實質上位於變焦鏡頭130的第一焦平面P1，被指紋F1反射的可見光L1可穿過變焦鏡頭130，以成像於影像擷取元件110的光接收面，進而使影像擷取元件110擷取手指F的指紋F1影像。接著，可進行步驟S320，驗證指紋F1影像是否為真。詳言之，處理單元170能比對影像擷取元件110擷取的指紋F1影像與預存的指紋影像。若影像擷取元件110擷取的指紋F1影像與預存的指紋影像相對應，則驗證指紋F1影像為真，而判斷手指F為真。接著，進行步驟S330，根據指紋F1影像，辨識使用者的身份。

若於步驟S320，驗證指紋F1影像為偽，即影像擷取元件110擷取的指紋F1影像與預存的指紋影像不相對應，則進行步驟S340，令第二發光元件122發出不可見光L2以照射手指F，且令變焦鏡頭130的焦距切換至第二焦距D2。此時，手指F的靜脈F2實質上位於變焦鏡頭130的第二焦平面P2，被靜脈F2反射的不可見光L2可穿過變焦鏡頭130，以成像於影像擷取元件110的光接收面，進而使影像擷取元件110擷取手指F的靜脈F2影像。接著，進行步驟S350，驗證靜脈F2影像是否為真。詳言之，處理單元170能比對影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像。若影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像對應，即驗證靜脈F2為真，而判斷手指F為真。接著，進行步驟S330，根據靜脈F2影像辨識使用者的身份。於步驟S350，若影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈不對應，即驗證靜脈F2為偽，則判斷手指F為偽。值得一提的是，圖4的辨識方法特別適用於無指紋或指紋波谷淺的使用者。詳言之，若於步驟S320，因使用者無指紋或指紋波谷淺而誤判指紋F1影像為偽，則利用切換至靜脈辨識的方式（即進行步驟S340、S350），仍可正確判斷手指F是否為真，進而辨識使用者的身份。

圖5為本發明一實施例的辨識方法的流程示意圖。請參照圖1及圖5，在圖5的實施例中，首先，進行步驟S410，令第二發光元件122發出不可見光L2以照射手指F，且令變焦鏡頭130的焦距切換至第二焦距D2。此時，手指F的靜脈F2實質上位於變焦鏡頭130的第二焦平面P2，被靜脈F2反射的不可見光L2可穿過變焦鏡頭130，以成像於影像擷取元件110的光接收面，進而使影像擷取元件110擷取手指F的靜脈F2影像。接著，進行步驟S420，驗證靜脈F2影像是否為真。詳言之，處理單元170能比對影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像。若影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像對應，即驗證靜脈F2為真，而判斷手指F為真。接著，進行步驟S430，根據靜脈F2影像，辨識使用者的身份。

若於步驟S420，驗證靜脈F2為偽，即影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像不對應，則進行步驟S440，令第一發光元件121發出可見光L1以照射手指F，且令變焦鏡頭130的焦距切換至第一焦距D1。此時，手指F的指紋F1實質上位於變焦鏡頭130的第一焦平面P1，被指紋F1反射的可見光L1可穿過變焦鏡頭130，以成像於影像擷取元件110的光接收面，進而使影像擷取元件110擷取手指F的指紋F1影像。接著，可進行步驟S450，驗證指紋F1影像是否為真。詳言之，處理單元170能比對影像擷取元件110擷取的指紋F1影像與預存的指紋影像。若影像擷取元件110擷取的指紋F1與預存的指紋影像相對應，則驗證指紋F1影像為真，而判斷手指F為真。接著，進行步驟S330，根據指紋F1影像，辨識使用者（即手指F的擁有者）的身份。

值得一提的是，圖5的辨識方法特別適用於靜脈F2特殊而不易辨識的使用者。詳言之，若於步驟S420，因使用者的靜脈F2特殊而誤判靜脈F2為偽，則利用切換至指紋F1辨識的方式（即進行步驟S440、S450），仍可正確判斷手指F是否為真，進而辨識使用者的身份。

圖6為本發明另一實施例的辨識方法的流程示意圖。請參照圖1及圖6，在圖6的實施例中，為快速地辨識使用者的身份。辨識裝置100可切換至指紋F1辨識模式或靜脈F2辨識模式。詳言之，切換至指紋F1辨識模式時，可進行步驟S510，令第一發光元件121發出可見光L1以照射手指F，且令變焦鏡頭130的焦距切換至第一焦距D1。此時，手指F的指紋F1實質上位於變焦鏡頭130的第一焦平面P1，被指紋F1反射的可見光L1可穿過變焦鏡頭130，以成像於影像擷取元件110的光接收面，進而使影像擷取元件110擷取手指F的指紋F1影像。接著，可進行步驟S520，驗證指紋F1影像是否為真。詳言之，處理單元170能比對影像擷取元件110擷取的指紋F1影像與預存的指紋影像。若影像擷取元件110擷取的指紋F1影像與預存的指紋影像相對應，則判斷手指F為真。接著，進行步驟S530，根據指紋F1影像，辨識使用者的身份。切換至靜脈F2辨識模式時，可進行步驟S540，令第二發光元件122發出不可見光L2以照射手指F，且令變焦鏡頭130的焦距切換至第二焦距D2。此時，手指F的靜脈F2實質上位於變焦鏡頭130的第二焦平面P2，被靜脈F2反射的不可見光L2可穿過變焦鏡頭130，以成像於影像擷取元件110的光接收面，進而使影像擷取元件110擷取手指F的靜脈F2影像。接著，進行步驟S550，驗證靜脈F2影像是否為真。詳言之，處理單元170能比對影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像。若影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像對應，即驗證靜脈F2為真，進而判斷手指F為真。接著，進行步驟S530，根據靜脈F2影像，辨識使用者的身份。若影像擷取元件110擷取的靜脈F2影像與預存的靜脈影像不對應，即驗證靜脈F2為偽，而判斷手指F為偽。

綜上所述，本發明一實施例的辨識裝置利用能發出可見光與不可見光的至少一發光元件以及變焦鏡頭，擷取手指的指紋影像與手指的靜脈影像。根據指紋影像的驗證結果、靜脈影像的驗證結果或其組合能夠提高判斷手指真偽的正確性，進而提升辨識裝置的使用安全，降低遭假手指蒙騙的機率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧辨識裝置 110‧‧‧影像擷取元件 121、122‧‧‧發光元件 130‧‧‧變焦鏡頭 140‧‧‧電路板 150‧‧‧本體 160‧‧‧透光壓板 170‧‧‧處理單元 D1‧‧‧第一焦距 D2‧‧‧第二焦距 F‧‧‧手指 F1‧‧‧指紋 F2‧‧‧靜脈 L1‧‧‧可見光 L2‧‧‧不可見光 P1‧‧‧第一焦平面 P2‧‧‧第二焦平面 S110～S150、S210～S250、S310～S350、S410～S450、S510～S550‧‧‧步驟 R‧‧‧容置空間

圖1為本發明一實施例的辨識裝置的示意圖。圖2為本發明一實施例的辨識方法的流程示意圖。圖3為本發明另一實施例的辨識方法的流程示意圖。圖4為本發明再一實施例的辨識方法的流程示意圖。圖5為本發明一實施例的辨識方法的流程示意圖。圖6為本發明另一實施例的辨識方法的流程示意圖。

100‧‧‧辨識裝置

110‧‧‧影像擷取元件

121、122‧‧‧發光元件

130‧‧‧變焦鏡頭

140‧‧‧電路板

150‧‧‧本體

160‧‧‧透光壓板

170‧‧‧處理單元

D1‧‧‧第一焦距

D2‧‧‧第二焦距

F‧‧‧手指

F1‧‧‧指紋

F2‧‧‧靜脈

L1‧‧‧可見光

L2‧‧‧不可見光

P1‧‧‧第一焦平面

P2‧‧‧第二焦平面

R‧‧‧容置空間

Claims

一種辨識裝置，包括：一影像擷取元件；至少一發光元件，配置於該影像擷取元件旁，且能發出一可見光與一不可見光；以及一變焦鏡頭，配置於該影像擷取元件上，該變焦鏡頭的焦距能切換至一第一焦距或一第二焦距，其中，該至少一發光元件發出該可見光且該變焦鏡頭的焦距切換至該第一焦距，以使該影像擷取元件擷取一手指的一指紋影像；該至少一發光元件發出該不可見光且該變焦鏡頭的焦距切換至該第二焦距，以使該影像擷取元件擷取該手指的一靜脈影像。
如申請專利範圍第1項所述的辨識裝置，更包括：一處理單元，與該影像擷取元件電性連接，該處理單元驗證該指紋影像、該靜脈影像或其組合，並根據該指紋影像的驗證結果、該靜脈影像的驗證結果或其組合判斷該手指的真偽。
如申請專利範圍第1項所述的辨識裝置，其中該至少一發光元件包括：一第一發光元件，能發出該可見光；以及一第二發光元件，能發出該不可見光。
如申請專利範圍第1項所述的辨識裝置，更包括：一電路板，該影像擷取元件配置於該電路板上且與該電路板電性連接。
如申請專利範圍第1項所述的辨識裝置，更包括：一本體，該影像擷取元件、該至少一發光元件以及該變焦鏡頭配置於該本體中。
如申請專利範圍第5項所述的辨識裝置，更包括：一透光壓板，配置於該本體上，且遮蔽該影像擷取元件、該至少一發光元件以及該變焦鏡頭。
一種辨識方法，包括：提供一辨識裝置，該辨識裝置包括一影像擷取元件、配置於該影像擷取元件旁的至少一發光元件以及配置於該影像擷取元件上的一變焦鏡頭，其中，該至少一發光元件能發出一可見光與一不可見光，該變焦鏡頭的焦距能切換至一第一焦距或一第二焦距；令該至少一發光元件發出該可見光以照射一手指，且令該變焦鏡頭的焦距切換至該第一焦距，以使該影像擷取元件擷取該手指的一指紋影像；令該至少一發光元件發出該不可見光以照射該手指，且令該變焦鏡頭的焦距切換至該第二焦距，以使該影像擷取元件擷取該手指的一靜脈影像；驗證該指紋影像、該靜脈影像或其組合，並根據該指紋影像的驗證結果、該靜脈影像的驗證結果或其組合判斷該手指的真偽。
如申請專利範圍第7項所述的辨識方法，其中若判斷該手指為真，則該辨識方法更包括：根據該指紋影像、該靜脈影像或其組合，辨識擁有該手指的一使用者的身份。
如申請專利範圍第7項所述的辨識方法，其中驗證該指紋影像為真且驗證該靜脈影像為真，方判斷該手指為真。
如申請專利範圍第7項所述的辨識方法，其中在擷取並驗證該指紋影像後，擷取並驗證該靜脈影像。
如申請專利範圍第10項所述的辨識方法，其中根據該靜脈影像的驗證結果而不根據該指紋影像的驗證結果，判斷該手指的真偽。
如申請專利範圍第7項所述的辨識方法，其中在擷取並驗證該靜脈影像後，擷取並驗證該指紋影像。
如申請專利範圍第12項所述的辨識方法，其中根據該指紋影像的驗證結果而不根據該靜脈影像的驗證結果，判斷該手指的真偽。