TWI604384B - 指紋辨識系統及其操作方法 - Google Patents

Description

指紋辨識系統及其操作方法

本發明是有關於一種指紋辨識系統，尤其是有關於一種可辨別指紋真偽之指紋辨識系統以及其操作方法。

每個人天生都具有不同的指紋，因此指紋具有極高的辨識度，又真人的指紋幾乎不可能偽造，因此指紋已成為新興的加密解鎖工具。而雖然真人的指紋具有上述之優點，但目前之辨識系統仍不足以完全辨識受測指紋之真偽，仍可能發生以偽造指紋成功解鎖的情況，因此如何有效的檢測受測指紋之真實性，即為目前指紋辨識系統之重要課題。

為了在指紋辨識時能有效辨別指紋真偽，本發明提出一種指紋辨識系統實施例，其包括：一指紋感測單元，是用以輸出多個第一指紋感測影像；一壓力感測單元設置於指紋感測單元的下方，係用以輸出多個第一感測壓力值；以及一中央處理單元，中央處理單元與指紋感測單元以及壓力感測單元電性耦接，是用以接收多個第一指紋感測影像以及對應之多個第一感測壓力值，並據以得到對應多個第一感測 壓力值之多個第一壓力亮度參數，並判斷多個第一壓力亮度參數之一亮度變化量是否等於或大於一亮度門檻值，若判斷為是，中央處理器判斷上述之多個第一指紋感測影像為真。

在其他實施例中，指紋辨識系統更可包括一儲存單元，儲存單元與中央處理單元電性耦接，係用以儲存中央處理單元由指紋感測單元輸出之多個第二指紋感測影像以及壓力感測單元對應輸出之多個第二感測壓力值而得的多個第二壓力亮度參數。

本發明更提出一種指紋辨識系統之操作方法實施例，指紋辨識系統包括一指紋感測單元、一壓力感測單元以及一中央處理單元，中央處理單元與指紋感測單元以及壓力感測單元電性耦接，指紋感測單元係用以輸出多個第一指紋感測影像，壓力感測單元設置於指紋感測單元下方，係用以輸出多個第一感測壓力值，指紋辨識系統之操作方法包括以下步驟：使指紋感測單元輸出多個第一指紋感測影像並使壓力感測單元對應輸出多個第一感測壓力值；使中央處理單元接收多個第一指紋感測影像以及多個第一感測壓力值並得到對應多個第一感測壓力值之多個第一壓力亮度參數；使中央處理單元判斷多個第一壓力亮度參數之一亮度變化量是否等於或大於一亮度門檻值；當判斷為是，多個第一指紋感測影像為真；當判斷為否，多個第一指紋感測影像為假。

在其他實施例中，指紋辨識系統更包括一儲存單元，與中央處理器電性耦接。指紋辨識系統之操作方法更包括：使指紋感測單元輸出多個第二指紋感測影像並使壓力感測單元對應輸出多個第二感測壓力值；使中央處理單元接收多個第二指紋感測影像以及多個第二感測壓力值並據以得到 對應多個第二感測壓力值的多個第二壓力亮度參數；使儲存單元儲存多個第二壓力亮度參數以及對應之該些第二感測壓力值。

在其他實施例中，指紋辨識系統之操作方法更包括：亮度門檻值為多個第二壓力亮度參數對應該些第二感測壓力值之一亮度變化量，且多個第二感測壓力值與多個第一感測壓力值相同。

綜以上所述，本發明之指紋辨識系統是根據使用者按壓指紋之壓力值與對應之指紋感測影像的亮度變化來判斷指紋之真偽，由於真實的指紋在不同壓力下會造成不同亮度分佈之感測影像，而此亮度分佈之特性並非其他偽造指紋可輕易複製的，因此本發明之指紋辨識系統可有效辨別待測指紋之真偽，提高指紋辨識系統之正確性。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明如下。

10‧‧‧指紋辨識系統

11‧‧‧指紋感測單元

12‧‧‧壓力感測單元

13‧‧‧中央處理單元

14‧‧‧儲存單元

△L‧‧‧亮度變化量

501,502,503,504,505,506,507,601,602,603,604,605,606,607,701,702,703,704,705‧‧‧步驟

圖1為本發明之指紋辨識系統實施例一示意圖。

圖2為本發明之指紋感測影像示意圖。

圖3為本發明之感測壓力值與壓力亮度參數之關係示意圖。

圖4為本發明之指紋辨識系統實施例二示意圖。

圖5為本發明指紋辨識系統實施例一之運作流程示意圖。

圖6為本發明指紋辨識方法之運作流程示意圖。

圖7為本發明指紋辨識系統另一運作流程示意圖。

請參閱圖1，圖1為本發明之指紋辨識系統10實施例一之示意圖，指紋辨識系統10包括一指紋感測單元11、一壓力感測單元12以及一中央處理單元13，指紋感測單元11與中央處理單元13電性耦接，是用以感測待測指紋並在使用者一次按壓指紋的時間內輸出多個第一指紋感測影像至中央處理單元13，其中指紋感測單元11可以為光學式指紋辨識裝置、電容式指紋辨識裝置或其他可輸出多個第一指紋感測影像之感測裝置。壓力感測單元12設置於指紋感測單元11下方並與中央處理單元13電性耦接，是用以在使用者將指紋按壓於指紋感測單元11時，根據使用者在一次按壓指紋的施力輸出多個第一感測壓力值至中央處理單元13。

中央處理單元13與指紋感測單元11以及壓力感測單元13電性耦接，係用以接收上述之多個第一指紋感測影像以及對應之多個第一感測壓力值，使每一第一指紋感測影像可對應至一個第一感測壓力值，如圖2所示。圖2中，每一個第一指紋感測影像之下標為對應之第一感測壓力值，因此，以圖2上排最左之第一指紋感測影像為例，其為使用者按壓指紋施力50g時所得到的指紋感測影像，而圖2上排最右之第一指紋感測影像即為使用者按壓指紋施力500g時所得到的指紋感測影像，且由圖2可以看出，施力越大的指紋感測影像具有較高的亮度，即圖2中使用者施力1500g之指紋感測影像之亮度明顯高於使用者施力50g時之指紋感測影像之亮度，這是因為當使用者施力越大時，指紋中凸起的指紋 峰會因為壓力而扁平，導致指紋峰與凹陷的指紋谷之間的差異變小，因此指紋感測單元11進行感測時會得到指紋峰與指紋谷差異較小的指紋感測影像，也就是得到亮度較高的指紋感測影像。

中央處理單元13更根據對應多個第一感測壓力值的多個第一指紋感測影像之亮度分佈得到對應該些第一感測壓力值之多個第一壓力亮度參數，也就是每一個第一感測壓力值所對應之第一指紋感測影像皆可轉換成一第一壓力亮度參數，如圖3所示，且隨著感測壓力值越大，第一壓力亮度參數之亮度會越高，也就是第一壓力亮度參數之亮度正比於對應之第一指紋感測影像，此外，不同感測壓力值之間的亮度差為亮度變化量△L。其中，中央處理單元13可先計算出每一個第一指紋感測影像中之亮度分佈，例如每一個第一指紋感測影像中對應每一個灰階值之畫素量，接著根據第一指紋感測影像中每一個灰階值之畫素量得到正比於亮度之第一壓力亮度參數，例如將第一指紋感測影像中之所有灰階值乘上對應之畫素量後相加以作為上述之第一壓力亮度參數。

而由於真實指紋之壓力亮度參數具有一定的變化量，因此當中央處理單元13辨識指紋真偽時，中央處理單元13可藉由判斷多個第一壓力亮度參數之間的亮度變化量△L是否等於或大於一亮度門檻值來判定待測指紋的真偽，例如：多個第一感測壓力值之範圍為50g-400g，而感測壓力值50g之壓力亮度參數與感測壓力值400g之壓力亮度參數之亮度差即為亮度變化量△L，中央處理單元13再判斷此亮度變化量△L是否大於或等於預設之亮度門檻值，也就是若亮度變化量△L等於或大於亮度門檻值，中央處理器13判斷接收的 多個第一指紋感測影像為真，即目前待測之指紋為真指紋；若亮度變化量△L小於亮度門檻值，中央處理器13判斷接收的多個第一指紋感測影像為假，也就是目前待測之指紋為假指紋。此外，為了使指紋辨識系統10更準確的辨認指紋的真偽，中央處理單元13更可判斷所接收之多個第一感測壓力值之最大值是否大於一第一感測壓力門檻值，例如最大之第一感測壓力值是否大於300g之第一感測壓力門檻值，以得到較高的亮度變化量△L，提升辨認指紋之正確度。

在其他實施例中，指紋辨識系統10實施例更可包括一儲存單元14，如圖4所示，儲存單元14與上述之中央處理單元13電性耦接，因此在本實施例中，指紋辨識系統10更可預先儲存對應不同使用者之壓力亮度參數，以更精準的辨別指紋真偽。故在辨別指紋真偽前，使用者先使上述之指紋感測單元11根據使用者所按壓之指紋得到多個第二指紋感測影像，同時壓力感測單元12也得到多個第二感測壓力值，中央處理單元13即可根據上述之內容，從對應多個第二感測壓力值之多個第二指紋感測影像得到對應多個第二感測壓力值之多個第二壓力亮度參數，並使儲存單元14儲存該些對應多個第二感測壓力值之多個第二壓力亮度參數。此外，為了更精準進行指紋真偽的辨識，中央處理單元13可判斷多個第二感測壓力值之最大值是否超過一第二感測壓力門檻值，例如1000g，也就是判斷使用者按壓指紋之壓力值範圍是否夠廣，以包含分佈足夠之第二壓力亮度參數，避免出現儲存之第二壓力亮度參數範圍太窄而不足以比對之情況發生，例如：儲存單元14儲存了對應50g至500g之多個第二壓力亮度參數，然在進行指紋真偽的辨別時，使用者按壓了100g至 750g之多個第一指紋感測影像，因此得到多個第一壓力亮度參數，但儲存單元14因為僅儲存對應50g至500g之第二感測壓力值之多個第二壓力亮度參數，因此多個第二壓力亮度參數之亮度變化量無法與使用者按壓指紋而產生之多個第一壓力亮度參數之亮度變化量來比對。

在上述的實施例中，當中央處理單元13辨識指紋真偽時，中央處理單元13可根據使用者所按壓的多個第一感測壓力值，例如50g至300g，從儲存單元14中得到使用者預先儲存的第二感測壓力值50g以及300g所對應的第二壓力亮度參數，並將對應於第二感測壓力值50g以及300g的第二壓力亮度參數之間的亮度變化量△L設定為亮度門檻值。故若對應第一感測壓力值50g及300g的第一壓力亮度參數之間的亮度變化量△L等於或大於亮度門檻值，中央處理器13判斷接收的多個第一指紋感測影像為真，即目前待測之指紋為真指紋；若對應第一感測壓力值50g及300g的第一壓力亮度參數之間的亮度變化量△L小於亮度門檻值，中央處理器13判斷接收的多個第一指紋感測影像為假，也就是目前待測之指紋為假指紋。

根據上述內容，本發明可歸納出一指紋辨識系統10之操作方法，以下將配合圖1指紋辨識系統10實施例一以及圖5來說明。首先，使用者按壓指紋於該指紋感測單元11，指紋感測單元11據以輸出多個第一指紋感測影像，壓力感測單元12據以輸出多個對應第一指紋感測影像之多個第一感測壓力值(步驟501)；接著中央處理單元13接收多個第一指紋感測影像以及對應之多個第一感測壓力值，並計算每一個第一指紋感測影像中每一灰階所對應之畫素量(步驟502)；中央 處理單元13根據第一指紋感測影像中每一個灰階值之畫素量得到正比於亮度之第一壓力亮度參數(步驟503)；使中央處理單元13根據多個第一壓力亮度參數得到一亮度變化量，並判斷此亮度變化量是否等於或大於一亮度門檻值(步驟504)；若亮度變化量等於或大於亮度門檻值，中央處理單元13判斷多個第一指紋感測影像為真(步驟505)；若亮度變化量小於亮度門檻值，中央處理單元13判斷多個第一指紋感測影像為假(步驟506)。

其中，為了使指紋辨識系統10更準確的辨識指紋的真偽，指紋辨識系統10之操作方法在步驟503後更可包括：使中央處理單元13判斷該些第一感測壓力值之最大值是否大於一第一感測壓力門檻值，若判斷為是進行步驟504，若判斷為否，回到步驟501(步驟507)。

根據上述內容，本發明更可歸納出一指紋辨識方法。請參閱圖6，首先，感測多個第一指紋感測影像以及多個第一感測壓力值(步驟601)；計算每一個第一指紋感測影像中每一灰階所對應之畫素量(步驟602)；根據每一個第一指紋感測影像中每一灰階所對應之畫素量得到對應多個第一感測壓力值之多個第一壓力亮度參數(步驟603)；根據多個第一壓力亮度參數得到一亮度變化量，並判斷此亮度變化量是否等於或大於一亮度門檻值(步驟604)；若亮度變化量等於或大於亮度門檻值，判斷多個第一指紋感測影像為真(步驟605)；若亮度變化量小於亮度門檻值，判斷多個第一指紋感測影像為假(步驟606)。

指紋辨識方法在步驟603後更可包括：判斷該些第一感測壓力值之最大值是否大於一第一感測壓力門檻值， 若判斷為是進行步驟604，若判斷為否，回到步驟601(步驟607)。

除了上述之操作方法，本發明更可在辨別指紋真偽前進行建檔之流程，如圖7所示，使指紋辨識系統10更可準確的判別指紋真偽。其步驟包括：指紋感測單元11根據使用者所按壓之指紋輸出多個第二指紋感測影像，壓力感測單元12輸出多個第二感測壓力值(步驟701)；中央處理單元13計算每一個第二指紋感測影像中每一灰階所對應之畫素量(步驟702)；接著中央處理單元13根據每一個第二指紋感測影像中每一灰階所對應之畫素量得到對應多個第二感測壓力值之多個第二壓力亮度參數(步驟703)；判斷多個第二感測壓力值之最大值是否大於一第二感測壓力門檻值，若判斷為是，進行步驟705，若判斷為否，回到步驟701(步驟704)；將對應於多個第二感測壓力值之多個第二壓力亮度參數儲存於儲存單元14(步驟705)。因此當指紋辨識系統10進行指紋辨識時，可選擇相同於多個第一感測壓力值之多個第二感測壓力值所對應的多個第二壓力亮度參數，並將多個第二壓力亮度參數之亮度變化量設定為亮度門檻值，以更精準的進行指紋辨識。

綜以上所述，由於真實的指紋在不同壓力下會造成不同亮度分佈之感測影像，而此亮度分佈之特性並非其他偽造指紋可輕易複製的，因此本發明之指紋辨識系統根據使用者按壓指紋之壓力值與對應之指紋感測影像的亮度變化來判斷指紋之真偽，可有效提高指紋辨識系統之正確性。

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，任何熟習此技術者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍 當視後付之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧指紋辨識系統

11‧‧‧指紋感測單元

12‧‧‧壓力感測單元

13‧‧‧中央處理單元

Claims (14)

1. 一種指紋辨識系統，其包括：一指紋感測單元，係用以輸出多個第一指紋感測影像；一壓力感測單元，設置於該指紋感測單元下方，係用以輸出多個第一感測壓力值；以及一中央處理單元，與該指紋感測單元以及該壓力感測單元電性耦接，係用以接收該些第一指紋感測影像以及對應之該些第一感測壓力值，並據以得到對應該些第一感測壓力值之多個第一壓力亮度參數，並判斷該些第一感測壓力值之最大值是否大於一第一感測壓力門檻值，當判斷為否，使該指紋感測單元繼續輸出該些第一指紋感測影像並使該壓力感測單元對應輸出該些第一感測壓力值，當判斷為是，判斷該些第一壓力亮度參數之一亮度變化量是否等於或大於一亮度門檻值，若判斷為是，該中央處理器判斷該些第一指紋感測影像為真。
2. 如請求項1所述之指紋辨識系統，其中，更包括一儲存單元，與該中央處理單元電性耦接，係用以儲存該中央處理單元由該指紋感測單元輸出之多個第二指紋感測影像以及該壓力感測單元對應輸出之多個第二感測壓力值而得的多個第二壓力亮度參數。
3. 如請求項2所述之指紋辨識系統，其中，該亮度門檻 值為該些第二壓力亮度參數對應該些第二感測壓力值之一亮度變化量。
4. 如請求項3所述之指紋辨識系統，該些第二感測壓力值與該些第一感測壓力值相同。
5. 如請求項1所述之指紋辨識系統，其中，該指紋感測單元為光學式指紋辨識裝置、電容式指紋辨識裝置或其他可輸出該些第一指紋感測影像之感測裝置。
6. 一種指紋辨識系統之操作方法，該指紋辨識系統包括一指紋感測單元、一壓力感測單元以及一中央處理單元，該中央處理單元與該指紋感測單元以及該壓力感測單元電性耦接，該指紋感測單元，係用以輸出多個第一指紋感測影像，該壓力感測單元，設置於該指紋感測單元下方，係用以輸出多個第一感測壓力值，該指紋辨識系統之操作方法包括以下步驟：使該指紋感測單元輸出該些第一指紋感測影像並使該壓力感測單元對應輸出該些第一感測壓力值；使該中央處理單元接收該些第一指紋感測影像以及該些第一感測壓力值並得到對應該些第一感測壓力值之多個第一壓力亮度參數；使該中央處理單元判斷該些第一感測壓力值之最大值是否大於一第一感測壓力門檻值；當判斷為否，使該指紋感測單元繼續輸出該些第一指紋感測影像並使該壓力感測單元對應輸出該些第一 感測壓力值；當判斷為是，使該中央處理單元判斷該些第一壓力亮度參數之一亮度變化量是否等於或大於一亮度門檻值；當判斷為是，該些第一指紋感測影像為真；以及當判斷為否，該些第一指紋感測影像為假。
7. 如請求項6所述之指紋辨識系統之操作方法，其中，該指紋辨識系統更包括一儲存單元，與該中央處理器電性耦接。
8. 如請求項7所述之指紋辨識系統之操作方法，更包括：使該指紋感測單元輸出多個第二指紋感測影像並使該壓力感測單元對應輸出多個第二感測壓力值；使該中央處理單元接收該些第二指紋感測影像以及該些第二感測壓力值並據以得到對應該些第二感測壓力值的多個第二壓力亮度參數；以及使該儲存單元儲存該些第二壓力亮度參數以及對應之該些第二感測壓力值。
9. 如請求項8所述之指紋辨識系統之操作方法，更包括：使該中央處理單元判斷該些第二感測壓力值之最大值是否大於一第二感測壓力門檻值；當判斷為是，使該儲存單元儲存該些第二壓力亮度參 數以及對應之該些第二感測壓力值；以及當判斷為否，使該指紋感測單元根據該指紋繼續輸出該些第二指紋感測影像並使該壓力感測單元對應輸出該些第二感測壓力值。
10. 如請求項8所述之指紋辨識系統之操作方法，其中，該亮度門檻值為該些第二壓力亮度參數對應該些第二感測壓力值之一亮度變化量，該些第二感測壓力值與該些第一感測壓力值相同。
11. 一種指紋辨識方法，其包括：感測多個第一指紋感測影像以及對應之多個第一感測壓力值；根據該些第一指紋感測影像以及該些第一感測壓力值得到對應該些第一感測壓力值之多個第一壓力亮度參數；判斷該些第一感測壓力值之最大值是否大於一第一感測壓力門檻值；當判斷為否，繼續輸出該些第一指紋感測影像並對應輸出該些第一感測壓力值；當判斷為是，判斷該些第一壓力亮度參數之一亮度變化量是否等於或大於一亮度門檻值；當判斷為是，該些第一指紋感測影像為真；以及當判斷為否，該些第一指紋感測影像為假。
12. 如請求項11所述之指紋辨識方法，更包括： 輸出多個第二指紋感測影像並對應輸出多個第二感測壓力值；根據該些第二指紋感測影像以及該些第二感測壓力值得到對應該些第二感測壓力值之多個第二壓力亮度參數；以及儲存該些第二壓力亮度參數以及對應之該些第二感測壓力值。
13. 如請求項12所述之指紋辨識方法，更包括：判斷該些第二感測壓力值之最大值是否大於一第二感測壓力門檻值；當判斷為是，儲存該些第二壓力亮度參數以及對應之該些第二感測壓力值；以及當判斷為否，繼續輸出該些第二指紋感測影像並對應輸出該些第二感測壓力值。
14. 如請求項12所述之指紋辨識方法，其中，該亮度門檻值為該些第二壓力亮度參數對應該些第二感測壓力值之一亮度變化量，該些第二感測壓力值與該些第一感測壓力值相同。