TWI699710B - 可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法及資訊處理裝置 - Google Patents

可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法及資訊處理裝置 Download PDF

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Abstract

一種可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法，係應用於一資訊處理裝置，其包含以下步驟：使一觸控晶片在檢測到有手指觸摸後喚醒一應用處理器，同時給一指紋晶片發送一採圖座標和一採圖指令；使該指紋晶片在收到該採圖座標和該採圖指令後，將採到的一幀指紋圖像資料寫入一記憶單元之一第一區域中；以及使該觸控晶片從該記憶單元之所述第一區域中讀取該幀指紋圖像資料，利用其內部之一微控制器對該幀指紋圖像資料進行一影像處理演算法以提取一待比對特徵，以及將該待比對特徵與該記憶單元之一第二區域中所儲存的一範本特徵進行比較以判斷是否匹配，若是，則通知該應用處理器進行一解鎖程序。

Description

可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法及資訊處理裝置
本發明係有關一種指紋解鎖方法，尤指一種可在系統處於休眠狀態時快速解鎖指紋的方法。
請參照圖1，其繪示一習知智慧型手機之指紋解鎖電路之方塊圖。如圖1所示，該指紋解鎖電路包括一觸控晶片11、一記憶體單元11a、一指紋晶片12、一記憶體單元12a、一顯示驅動晶片13及一應用處理器14。
觸控晶片11係通過一內嵌MCU(微控制器)運行一觸控檢測演算法以檢測一觸控屏(未示於圖1中)上的電容變化值以判斷手指觸摸的位置，並將該位置上報給應用處理器14，其中，該觸控檢測演算法的韌體程式和其執行結果係儲存在記憶體單元11a中。請參照圖2，其繪示應用處理器14和觸控晶片11之一細部方塊圖。如圖2所示，觸控晶片11具有一中斷輸出介面11b、一IIC從介面11c、一微控制器11d及一SPI主介面11e；記憶體單元11a具有一SPI從介面11a1；以及應用處理器14具有一IIC主介面14a。在觸控晶片11中，IIC從介面11c係用以與IIC主介面14a通信；中斷輸出介面11b係用以上報中斷到應用處理器14以喚醒應用處理器14；微控制器11d係用以運行所述的觸控檢測演算法；SPI主介面11e係用以與SPI從介面11a1通信以讀取存放在記憶體單元11a中的一可執行檔，以供微控制器11d運行所述的觸控檢測演算法。
指紋晶片12係根據一指紋感測器對一手指指紋的谷、脊區域產生的電容、超聲波或光通量的變化信號產生一指紋圖像，並將該指紋圖像儲存在記憶體單元12a中，其中，對於光學式指紋感測器來說，一般需要在採圖位置產生一個高亮的背景圖像，亦即用強光照射手指以產生足夠的光通量。
顯示驅動晶片13係用來驅動該觸控屏之一畫素陣列，使該觸控屏顯示所需內容，包括文字、圖像、視頻等。
應用處理器14一般係採用ARM晶片的CPU，用以運行手機作業系統並控制其他晶片的行為，給其他晶片發送指令並接收返回值判斷其狀態，同時還負責進行資料處理與運算，其中，應用處理器14係通過IIC(inter-integrated circuit；積體電路間)匯流排與觸控晶片11通信，通過串列周邊介面（Serial Peripheral Interface，SPI），一種4線制全雙工的通信匯流排，與指紋晶片12通信，以及通過MIPI(mobile industry processor interface；移動行業處理器介面）匯流排與顯示驅動晶片13通信。
另外，圖3為利用圖1之指紋解鎖電路進行指紋識別操作之一示意圖。如圖3所示，其指紋識別操作主要包括指紋錄入和圖像識別兩個部分。在指紋錄入的部分包括：指紋圖像採集，係通過一指紋感測方式（包括但不限於光學、超聲波、電學方式）得到一錄入指紋的圖像；指紋圖像增強，用以對該錄入指紋的圖像進行一圖像處理操作，包括但不限於增強、去噪、濾波等操作，以獲得一第一增強指紋圖像；指紋圖像特徵提取，用以依該第一增強指紋圖像提取一第一特徵；以及指紋圖像特徵存儲，用以儲存該第一特徵。在圖像識別的部分則包括：指紋圖像採集，係通過所述的指紋感測方式得到一待辨識指紋的圖像；指紋圖像增強，用以對該待辨識的圖像進行所述的圖像處理操作以獲得一第二增強指紋圖像；指紋圖像特徵提取，用以依該第二增強指紋圖像提取一第二特徵；以及指紋圖像特徵匹配，用以依該第一特徵比對該第二特徵以判斷是否能夠解鎖。
具體而言，圖3所示之螢幕指紋解鎖技術包括：當觸控晶片11檢測到手指觸摸或手勢時，通過IIC上報手指座標到應用處理器14；應用處理器14收到手指座標後，通過MIPI發送點屏指令到顯示驅動晶片13，使螢幕在對應位置顯示一指紋背景圖片；接下來應用處理器14通過SPI給指紋晶片12發送採圖座標和採圖指令，待指紋採集完畢後，讀取指紋圖像；採圖完成後，應用處理器14讀取指紋圖像資料並進行演算法處理，包括增強、去噪以及特徵提取。之後將提取到的特徵(所述第二特徵)與範本中的特徵(所述第一特徵)進行比對，以判斷是否解鎖。
另外，為延長手機等移動設備的可操作時間，系統會在一段時間沒有操作後進入休眠狀態。由於應用處理器14的耗電較大，因此其會在系統休眠後進入低功耗休眠模式，此時主晶片底層的通訊介面（包括但不限於IIC、SPI、MIPI）都將停止工作，只有等待應用處理器14先被喚醒後才能重新開啟工作。
基於上述原因，一般智慧型手機在休眠狀態下的解鎖方式為：觸控晶片11檢測到手指觸摸後，會先喚醒應用處理器14，待應用處理器14被喚醒後再繼續進行後續的指紋採集和辨識操作。也就是說，一般智慧型手機在休眠狀態下的指紋採集和辨識操作會受限於應用處理器14的喚醒時間，如果應用處理器14的喚醒時間較長，例如在一些中低性能的主控平臺上，有時從手指按壓到螢幕解鎖總時間約為700~800ms，則用戶會有較差的操作體驗。
因此，本領域亟需一種新穎的指紋解鎖模式。
本發明之一目的在於提供一種可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法，其可在系統處於休眠模式時，利用觸控晶片執行指紋識別演算法以在不須依賴應用處理器的情況下，提供快速指紋解鎖的功能。
本發明之另一目的在於提供一種可於休眠狀態快速解鎖指紋的資訊處理裝置，其可在系統處於休眠模式時，利用觸控晶片執行指紋識別演算法以在不須依賴應用處理器的情況下，提供快速指紋解鎖的功能。
為達到前述之目的，一種可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法乃被提出，其係應用於一資訊處理裝置，且其包含以下步驟：
使一觸控晶片在檢測到有手指觸摸後喚醒一應用處理器，同時給一指紋晶片發送一採圖座標和一採圖指令；
使該指紋晶片在收到該採圖座標和該採圖指令後，將採到的一幀指紋圖像資料寫入一記憶單元之一第一區域中；以及
使該觸控晶片從該記憶單元之所述第一區域中讀取該幀指紋圖像資料，利用其內部之一微控制器對該幀指紋圖像資料進行一影像處理演算法以提取一待比對特徵，以及將該待比對特徵與該記憶單元之一第二區域中所儲存的一範本特徵進行比較以判斷是否匹配，若是，則通知該應用處理器進行一解鎖程序。
在一實施例中，該記憶單元係一快閃記憶體。
在一實施例中，當該資訊處理裝置處於亮屏解鎖階段，其解鎖程序包括：
該觸控晶片在檢測到有手指觸摸後將一手指座標上報給該應用處理器；以及
該應用處理器在收到該手指座標後給該指紋晶片發送一所述採圖指令並讀取該指紋晶片所獲得的圖像資料，對該圖像資料進行所述的影像處理演算法以得到一所述待比對特徵並將其與該範本特徵進行比對以判斷是否匹配，若匹配則進行一亮屏解鎖程序。
為達上述目的，本發明進一步提出一種資訊處理裝置，其包括一指紋解鎖電路及一觸控屏，該指紋解鎖電路包括一顯示驅動晶片、一觸控晶片、一記憶單元、一指紋晶片及一應用處理器以執行一可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法，該方法包含以下步驟：
使該觸控晶片在檢測到有手指觸摸後喚醒該應用處理器，同時給該指紋晶片發送一採圖座標和一採圖指令；
使該指紋晶片在收到該採圖座標和該採圖指令後，將採到的一幀指紋圖像資料寫入該記憶單元之一第一區域中；以及
使該觸控晶片從該記憶單元之所述第一區域中讀取該幀指紋圖像資料，利用其內部之一微控制器對該幀指紋圖像資料進行一影像處理演算法以提取一待比對特徵，以及將該待比對特徵與該記憶單元之一第二區域中所儲存的一範本特徵進行比較以判斷是否匹配，若是，則通知該應用處理器進行一解鎖程序。
在一實施例中，該記憶單元係一快閃記憶體。
在一實施例中，當該資訊處理裝置處於亮屏解鎖階段，其解鎖程序包括：
該觸控晶片在檢測到有手指觸摸後將一手指座標上報給該應用處理器；以及
該應用處理器在收到該手指座標後給該指紋晶片發送一所述採圖指令並讀取該指紋晶片所獲得的圖像資料，對該圖像資料進行所述的影像處理演算法以得到一所述待比對特徵並將其與該範本特徵進行比對以判斷是否匹配，若匹配則進行一亮屏解鎖程序。
在一實施例中，該顯示驅動晶片係和該觸控晶片整合成一觸控顯示驅動整合 晶片。
在一實施例中，該顯示驅動晶片係和該指紋晶片整合成一指紋顯示驅動整合 晶片。
在可能的實施例中，所述之資訊處理裝置可為一智慧型手機或一可攜式電腦。
請參照圖4，其繪示用以實現本發明之可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法之一資訊處理裝置之一實施例方塊圖。如圖4所示，一資訊處理裝置100，可為一智慧型手機或一可攜式電腦，包括一指紋解鎖電路110及一觸控屏120，指紋解鎖電路110包括一顯示驅動晶片111、一觸控晶片112、一指紋晶片113、一記憶單元1123及一應用處理器114，其中，觸控晶片112及指紋晶片113均與記憶單元1123耦接，且記憶單元1123可為一快閃記憶體。
顯示驅動晶片111係用以驅動觸控屏120之一畫素陣列，使觸控屏120顯示所需內容，包括文字、圖像、視頻等。
觸控晶片112，具有一微控制器，係通過檢測觸控屏120上的電容變化值判斷手指觸摸的位置，且其具有一第一指紋識別功能單元112a。
指紋晶片113係根據觸控屏120之一指紋感測器(未示於圖中)對一手指指紋的谷、脊區域產生的電容、超聲波或光通量的變化信號產生一指紋圖像。
應用處理器114，可為採用ARM晶片的CPU，係用以運行手機作業系統並控制其他晶片的行為，給其他晶片發送指令並接收返回值判斷其狀態，同時還負責進行資料處理與運算，其中，應用處理器114係通過IIC(inter-integrated circuit；積體電路間)匯流排與觸控晶片112通信，通過串列周邊介面（Serial Peripheral Interface，SPI）與指紋晶片113通信，以及通過MIPI(mobile industry processor interface；移動行業處理器介面）匯流排與顯示驅動晶片111通信，且其具有一第二指紋識別功能單元114a。
請參照圖5，其繪示本發明之可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法之一實施例流程圖。如圖5所示，該可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法包含以下步驟：觸控晶片112檢測到有手指觸摸後喚醒應用處理器114，同時給指紋晶片113發送採圖座標和採圖指令(步驟a)；指紋晶片113收到命令後，將採到的一幀指紋圖像資料寫入記憶單元1123之一第一區域中(步驟b)；以及觸控晶片112從記憶單元1123之所述第一區域中讀取該幀指紋圖像資料，利用該微控制器對該幀指紋圖像資料執行一影像處理演算法以提取一待比對特徵，以及將該待比對特徵與記憶單元1123之一第二區域中所儲存的一範本特徵進行比較以判斷是否匹配，若是，則通知應用處理器114進行一解鎖程序(步驟c)。
具體而言，圖4的資訊處理裝置可在出廠配置階段將觸控晶片112所需執行的韌體程式寫入記憶單元1123之一第三區域中，俾以在開機配置階段使觸控晶片112能夠從記憶單元1123之所述第三區域中讀取該韌體程式。
另外，在錄入指紋範本階段，觸控晶片112會在檢測到手指觸摸操作後將手指座標上報應用處理器114，應用處理器114在收到該手指座標後會給指紋晶片113發送採圖指令，待指紋晶片113依該手指座標採集完一指紋圖像後會通知應用處理器114，應用處理器114會讀取指紋晶片113中的所述指紋圖像，對所述指紋圖像執行一影像處理演算法以計算出該範本特徵，並將該範本特徵儲存到一唯讀記憶體中且同時將該範本特徵通過觸控晶片112存入記憶單元1123之所述第二區域中。
另外，在亮屏解鎖階段，當系統處於工作狀態時，觸控晶片112會在檢測到有手指觸摸後將手指座標上報給應用處理器114，應用處理器114在收到該手指座標後會給指紋晶片113發送採圖指令並讀取指紋晶片113所獲得的圖像資料，對該圖像資料進行所述的影像處理演算法以得到一待比對特徵，以及將該待比對特徵與該範本特徵進行比對以判斷是否匹配，若匹配則進行一亮屏解鎖程序。
另外，在可能的實施例中，顯示驅動晶片111可和觸控晶片112整合成一TDDI(touch and display driver integration；觸控顯示驅動整合) 晶片，或指紋晶片113可和顯示驅動晶片111整合成一FDDI(fingerprint and display driver integration；指紋顯示驅動整合) 晶片。
另外，請參照圖6，其繪示本發明之可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法在休眠狀態下進行指紋解鎖所花費的處理時間。由圖6可看出本發明所花費的時間為268ms，遠短於上述習知技術所需的時間(700~800ms)。
依上述的說明可知，本發明可提供以下的優點：
1.本發明的可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法可在系統處於休眠模式時，利用觸控晶片執行指紋識別演算法以在不須依賴應用處理器的情況下，提供快速指紋解鎖的功能。
2.本發明的可於休眠狀態快速解鎖指紋的資訊處理裝置可在系統處於休眠模式時，利用觸控晶片執行指紋識別演算法以在不須依賴應用處理器的情況下，提供快速指紋解鎖的功能。
本發明所揭示者，乃較佳實施例之一種，舉凡局部之變更或修飾而源於本發明之技術思想而為熟習該項技藝知人所易於推知者，俱不脫本發明之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。
11:觸控晶片
11a:記憶體單元
11a1:SPI從介面
11b:中斷輸出介面
11c:IIC從介面
11d:微控制器
11e:SPI主介面
12:指紋晶片
12a:記憶體單元
13:顯示驅動晶片
14:應用處理器
14a:IIC主介面
100:資訊處理裝置
110:指紋解鎖電路
111:顯示驅動晶片
112:觸控晶片
113:指紋晶片
1123:記憶單元
112a:第一指紋識別功能單元
114:應用處理器
114a:第二指紋識別功能單元
120:觸控屏
步驟a:觸控晶片檢測到有手指觸摸後喚醒應用處理器，同時給指紋晶片發送採圖座標和採圖指令
步驟b:指紋晶片收到命令後，將採到的一幀指紋圖像資料寫入記憶單元之一第一區域中
步驟c:觸控晶片從記憶單元之所述第一區域中讀取該幀指紋圖像資料，利用該微控制器對該幀指紋圖像資料執行一影像處理演算法以提取一待比對特徵，以及將該待比對特徵與記憶單元之一第二區域中所儲存的一範本特徵進行比較以判斷是否匹配，若是，則通知應用處理器進行一解鎖程序
為進一步揭示本發明之具體技術內容，首先請參閱圖式，其中： 圖1繪示一習知智慧型手機之指紋解鎖電路之方塊圖； 圖2繪示圖1之指紋解鎖電路之應用處理器和觸控晶片之一細部方塊圖； 圖3為利用圖1之指紋解鎖電路進行指紋識別操作之一示意圖； 圖4繪示用以實現本發明之可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法之一資訊處理裝置之一實施例方塊圖； 圖5繪示本發明之可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法之一實施例流程圖；以及 圖6繪示本發明之可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法在休眠狀態下進行指紋解鎖所花費的處理時間。
步驟a:觸控晶片檢測到有手指觸摸後喚醒應用處理器，同時給指紋晶片發送採圖座標和採圖指令
步驟b:指紋晶片收到命令後，將採到的一幀指紋圖像資料寫入記憶單元之一第一區域中
步驟c:觸控晶片從記憶單元之所述第一區域中讀取該幀指紋圖像資料，利用該微控制器對該幀指紋圖像資料執行一影像處理演算法以提取一待比對特徵，以及將該待比對特徵與記憶單元之一第二區域中所儲存的一範本特徵進行比較以判斷是否匹配，若是，則通知應用處理器進行一解鎖程序

Claims (7)

  1. 一種可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法，係應用於一資訊處理裝置，其包含以下步驟：使一觸控晶片在檢測到有手指觸摸後喚醒一應用處理器，同時給一指紋晶片發送一採圖座標和一採圖指令；使該指紋晶片在收到該採圖座標和該採圖指令後，將採到的一幀指紋圖像資料寫入一記憶單元之一第一區域中；以及使該觸控晶片從該記憶單元之所述第一區域中讀取該幀指紋圖像資料，利用其內部之一微控制器對該幀指紋圖像資料進行一影像處理演算法以提取一待比對特徵，以及將該待比對特徵與該記憶單元之一第二區域中所儲存的一範本特徵進行比較以判斷是否匹配，若是，則通知該應用處理器進行一解鎖程序；其中，當該資訊處理裝置處於亮屏解鎖階段，其解鎖程序包括：該觸控晶片在檢測到有手指觸摸後將一手指座標上報給該應用處理器；以及該應用處理器在收到該手指座標後給該指紋晶片發送一所述採圖指令並讀取該指紋晶片所獲得的圖像資料，對該圖像資料進行所述的影像處理演算法以得到一所述待比對特徵並將其與該範本特徵進行比對以判斷是否匹配，若匹配則進行一亮屏解鎖程序。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法，其中該記憶單元係一快閃記憶體。
  3. 一種資訊處理裝置，其包括一指紋解鎖電路及一觸控屏，該指紋解鎖電路包括一顯示驅動晶片、一觸控晶片、一記憶單元、一指紋晶片及一應用處理器以執行一可於休眠狀態快速解鎖指紋的方法，該方法包含以下步驟：使該觸控晶片在檢測到有手指觸摸後喚醒該應用處理器，同時給該指紋晶片發送一採圖座標和一採圖指令；使該指紋晶片在收到該採圖座標和該採圖指令後，將採到的一幀指紋圖像資料寫入該記憶單元之一第一區域中；以及 使該觸控晶片從該記憶單元之所述第一區域中讀取該幀指紋圖像資料，利用其內部之一微控制器對該幀指紋圖像資料進行一影像處理演算法以提取一待比對特徵，以及將該待比對特徵與該記憶單元之一第二區域中所儲存的一範本特徵進行比較以判斷是否匹配，若是，則通知該應用處理器進行一解鎖程序；其中，當該資訊處理裝置處於亮屏解鎖階段，其解鎖程序包括：該觸控晶片在檢測到有手指觸摸後將一手指座標上報給該應用處理器；以及該應用處理器在收到該手指座標後給該指紋晶片發送一所述採圖指令並讀取該指紋晶片所獲得的圖像資料，對該圖像資料進行所述的影像處理演算法以得到一所述待比對特徵並將其與該範本特徵進行比對以判斷是否匹配，若匹配則進行一亮屏解鎖程序。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之資訊處理裝置，其中該記憶單元係一快閃記憶體。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之資訊處理裝置，其中該顯示驅動晶片係和該觸控晶片整合成一觸控顯示驅動整合晶片。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之資訊處理裝置，其中該顯示驅動晶片係和該指紋晶片整合成一指紋顯示驅動整合晶片。
  7. 如申請專利範圍第3至6項中任一項所述之資訊處理裝置，其係一智慧型手機或一可攜式電腦。
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