TWI706331B - 指紋註冊方法及其電子裝置 - Google Patents

Abstract

本發明為一種指紋註冊方法及其電子裝置，其透過指紋感測器感測手指的指紋以產生指紋圖像，處理單元判斷手指接觸指紋感測器的次數是否已達N次、或者所獲得的合格指紋圖像是否已達M張，當任一條件滿足時，則停止感測指紋，並利用所獲得的指紋圖像來產生指紋註冊資訊，以完成指紋註冊程序，藉由本發明，使用者無論使用螺旋式註冊或按壓註冊，均能完成指紋註冊程序。

Description

指紋註冊方法及其電子裝置

本發明是關於生物特徵的註冊，特別是關於指紋的註冊方法。

指紋辨識為現今常用於電子裝置上，作為使用者身份辨識的技術之一，使用者必須預先將至少一手指的指紋註冊於電子裝置中。當需要進行身份辨識時(例如解鎖電子裝置、開啟特定應用程式、使用特定功能等)，電子裝置感測使用者的指紋並與預先註冊的指紋加以比對，以辨識使用者身份。

根據現有的指紋註冊方法，使用者只能用一種特定的方法進行指紋的輸入。常用的指紋註冊方法為按壓註冊，需要使用者以手指的不同部位多次按壓指紋感測器來獲得多張指紋圖像，以作為指紋註冊資訊，每一次的按壓，產生一張指紋圖像。採用按壓註冊通常所需的註冊時間較長，但仍為目前較為常見且普遍使用的指紋註冊方法。

本發明係提出一種指紋註冊方法，能夠允許使用者以不同的方式進行指紋註冊。

為達到上述之發明目的，本發明所採用的技術手段為提供一種指紋註冊方法，其經由一指紋感測器感測一手指的指紋以產生指紋圖像，該方法包括以下步驟：a.判斷是否獲得M張合格的指紋圖像；b.判斷該手指接觸指紋感測器的次數是否達到N次；以及c.在進行步驟a與b之後，當步驟a或b的判斷為是，該指紋感測器停止感測指紋，其中該M與N為大於1的正整數。

本發明另提供一種電子裝置，其中包括：一指紋感測器，用以感測一手指的指紋，獲得一指紋圖像；一處理單元，該處理單元與該指紋感測器耦接，該處理單元執行以下步驟：a.判斷是否獲得M張合格的指紋圖像；b.判斷該手指接觸指紋感測器的次數是否達到N次；以及c.在進行步驟a與b之後，當步驟a或b的判斷為是，該指紋感測器停止感測指紋，其中該M與N為大於1的正整數。

本發明的優點在於，藉由判斷兩種不同的指紋註冊完成條件，讓使用者無論採用螺旋式註冊或按壓註冊均能完成指紋註冊程序，有效提昇使用上的便利性。

100:指紋感測器示意位置

10:指紋感測器

20:顯示器

30:處理單元

40:儲存媒體

60、61:指紋圖像

70:文字

720、730、740:指示

71、72、73:螺旋狀曲線

711:第一線段

712:第二線段

713:第三線段

714:第四線段

715:第五線段

716:第六線段

721、731:內部端點

722、732:外圍末端點

724、734:方向記號

圖1為本發明之電子裝置的方塊示意圖。

圖2A為本發明之一實施例的流程圖。

圖2B為本發明之另一實施例的流程圖。

圖2C為本發明的又一實施例的流程圖。

圖3為本發明之指示的第一實施例示意圖。

圖4為本發明之指示的第二實施例示意圖。

圖5為本發明之指示的第三實施例示意圖。

圖6為本發明之指示的第四實施例示意圖。

圖7為本發明之指示的第五實施例示意圖。

圖8A至8C為本發明之顯示一指示的第一實施例示意圖。

圖9A至9C為本發明之顯示一指示的第二實施例示意圖。

圖10為手指以螺旋式註冊獲得的指紋圖像示意圖。

圖11為手指以按壓註冊獲得的指紋圖像示意圖。

請參閱圖1所示，根據本發明的一實施例，一電子裝置包括一指紋感測器10、一顯示器20、一處理單元30以及一儲存媒體40，儲存媒體40儲存有處理單元30在進行指紋註冊程序時所需要的程式碼。處理單元30耦接指紋感測器10、顯示器20及儲存媒體40。指紋感測器10用以感測一手指的指紋。指紋感測器10的尺寸小於該手指。舉例而言，目前指紋感測器10的尺寸為6mm*6mm至12mm*12mm，而手指大小約為20mm*20mm左右。指紋感測器10可以是光學式，或者是電容式，都可以適用於本發明。

圖2A提供本發明之指紋註冊方法的一個實施例。步驟S10是開始進行指紋註冊的程序，在進行指紋註冊的過程中，使用者經指紋感測器10輸入一手指的指紋。指紋感測器10感測該手指而獲得多張指紋圖像，並且將多張指紋圖像傳送給處理單元30。在步驟S20中，處理單元30判斷是否獲得M張合格的指紋圖像。合格的指紋圖像被用來產生指紋註冊資訊，不合格的指紋圖像 則被拋棄。若步驟S20的判斷為是，則進行步驟S40使指紋感測器10停止感測指紋。若步驟S20的判斷為否。則持續進行步驟S20在步驟S30中，處理單元30判斷使用者的手指接觸指紋感測器10的次數是否達到N次。若步驟S30的判斷為是，則進行步驟S40。若步驟S30的判斷為否，則持續執行步驟S30。上述的M及N為大於1的正整數，在一實施例中，M大於或等於N。

在步驟S40之後，便進行步驟S50，由處理單元30依據合格的指紋圖像來產生指紋註冊資訊。在一實施例中，一張合格的指紋圖像經過處理單元30的演算法處理之後，會產生一筆指紋註冊資訊。根據M張合格的指紋圖像，處理單元30即產生M筆指紋註冊資訊。

當步驟S20或S30的判斷為是，即表示指紋註冊已經完成，因此可以使指紋感測器10停止感測指紋。處理單元30即根據已判斷合格的指紋圖像產生指紋註冊資訊。

在一實施例中，在進行步驟S10時，或進行步驟S10之前，可以提供一指示以提示使用者在進行指紋註冊時，將手指以螺旋路徑在該指紋感測器10上移動。在一實施例中，該指示為一視覺可見的指示。在電子裝置進行指紋註冊的操作時，處理單元30提供該指示給顯示器20，並且使顯示器20顯示該指示，顯示的方式可有以下多種不同實施態樣，但不以此為限。在其他的實施例中，該指示亦可以是一聲音指示。

在圖3所示的實施例中，該指示是一組文字70，顯示在顯示器20上。該組文字70的內容可以是例如「請於指紋感測器上以螺旋方式移動手指」。

請參閱圖4所示，在一實施例中，該指示係為一螺旋狀曲線71，顯示於顯示器20上，以提示使用者按照螺旋狀曲線71來移動手指。在一實施例中，顯示器20上可顯示有指紋感測器示意位置100。

在其他的實施例中，該指示包括一螺旋狀曲線以及一方向記號，該方向記號用於指示該螺旋狀曲線的方向是由內而外或由外而內，以提示該使用者移動手指的方向。例如在圖5中顯示的指示720包括一螺旋狀曲線72與一方向記號724。該方向記號724為一箭頭，位於螺旋狀曲線72的一端。方向記號724用以表示該螺旋狀曲線72之內部端點721為起點，並以該螺旋狀曲線72之外圍末端點722為終點。或者，例如在圖6中顯示的指示730包括一螺旋狀曲線73與一方向記號734。方向記號734位於螺旋狀曲線73的一端。該方向記號734為一箭頭，用以表示該螺旋狀曲線73之外圍末端點732為起點，並以該螺旋狀曲線73之內部端點731為終點。

在圖5中，指示720的方向是順時針方向。在圖7顯示的實施例，指示740的方向則為逆時針方向。

在其他實施例中，該指示為一動畫。以圖4所示的螺旋狀曲線71為例，顯示器20顯示該指示的方法是由內而外顯示該螺旋狀曲線71，或由外而內顯示該螺旋狀曲線71。如圖8A至圖8C所示，在顯示該螺旋狀曲線71時，係由內而外顯示該螺旋狀曲線71，舉例而言，首先如圖8A顯示第一線段711，接著如圖8B顯示第一線段711及第二線段712，再接著如圖8C顯示第一線段711、第二線段712、及第三線段713，最後再如圖7顯示完整的螺旋狀曲線71。

另一個實施例請參閱圖9A至圖9C配合圖4所示，顯示器20在顯示該螺旋狀曲線71時，係由外而內顯示該螺旋狀曲線71，舉例而言，首先如圖9A顯示第四線段714，接著如圖9B顯示第四線段714及第五線段715，再接著如圖9C顯示第四線段714、第五線段715、及第六線段716，最後再如圖4顯示完整的螺旋狀曲線71。

由於指紋感測器10的尺寸小於手指，指紋圖像係手指之完整指紋的一部分的圖像。倘若使用者依照上述的指示，將手指在該指紋感測器10上 以螺旋式路徑移動，則在手指於該指紋感測器10上移動的過程中，指紋感測器10對於手指進行多次的感測，獲得多張指紋圖像60係如圖10所示。倘若使用者採取按壓註冊，使用者的手指需要多次的接觸該指紋感測器10並離開該指紋感測器10。每當手指接觸指紋感測器10時，指紋感測器10對於手指50進行感測以獲得指紋圖像。因此在使用者進行該按壓註冊的程序時，指紋感測器10對於手指進行多次的感測，獲得多張指紋圖像61係如圖11所示。

根據本發明的方法，當處理單元30判斷獲得M張有效指紋圖像或是手指接觸指紋感測器10的次數達到N次時，指紋感測器10即停止感測指紋。如果使用者進行指紋註冊的方式係以手指在指紋感測器10上螺旋式移動，處理單元30會先判斷已獲得M張有效指紋圖像(即步驟S30的判斷為是)而結束註冊程序。當使用者係採取按壓註冊的方式時，處理單元30可能會先判斷手指接觸指紋感測器10的次數已達到N次，而結束註冊程序。因此對於使用者而言，無論手指是以什麼樣的方式進行指紋的輸入，都可以順利的完成指紋註冊程序。換言之，本發明提供的方法，適用於至少兩種以上的指紋註冊的方式，使用者可以按照自己的習慣或喜好進行指紋註冊程序，因此本發明可提供使用者較佳的使用體驗。

圖2B提供本發明的另一實施例，其中除了步驟S30及S20更包括多個步驟。在步驟S10開始進行指紋註冊的程序之後，進行步驟S31。步驟S31是在判斷手指是否接觸指紋感測器10。在一實施例中，指紋感測器10為電容式指紋感測器，包括一感應陣列具有80條X方向感應電極以及80條Y方向感應電極。根據至少一條以上的感應電極(例如兩條X方向感應電極或兩條Y方向感應電極)的感應量，可以判斷是否有手指接觸該指紋感測器10。當有手指接觸該指紋感測器10時，指紋感測器10的一個輸出入接點(I/O)的電位從低電壓準 位拉到高電壓準位。該處理單元30根據該輸出入接點的電位可以知道有手指接觸該指紋感測器10，進而指示指紋感測器10進行指紋感測，以獲取指紋圖像。

在步驟S31判斷沒有手指接觸指紋感測器10之後，會再次進行步驟S31中，以持續地偵測是否有手指接觸指紋感測器10。當步驟S31判斷有手指接觸指紋感測器10時，分別進行步驟S11及步驟S32。在步驟S11中，處理單元30指示指紋感測器10感測使用者的手指獲得指紋圖像。指紋感測器10感測到的指紋圖像傳送給處理單元30以進行步驟S21。

步驟S32是在判斷手指是否離開指紋感測器10，在一實施例中，處理單元30根據指紋感測器10傳來的圖像判斷手指是否離開。舉例來說，指紋感測器10產生的圖像包括80×80個(即6400個)感應值(或像素值)，處理單元30將這6400個感應值的總和與一門檻值相比較。如果該總和低於該門檻值，即表示手指已離開指紋感測器10。

當步驟S32判斷手指未離開指紋感測器10時，則回到步驟S31繼續偵測手指是否仍接觸指紋感測器10。從圖2B的流程圖可知，每一次判斷手指有接觸指紋感測器10，指紋感測器10就感測手指以擷取指紋圖像。因此，每一次手指接觸該指紋感測器10，指紋感測器10會產出1張以上的指紋圖像，手指接觸指紋感測器10的時間愈久，指紋感測器10產出愈多的指紋圖像。當步驟S32判斷手指離開指紋感測器10時，進行步驟S33。在步驟S33中，處理單元30將手指接觸指紋感測器的次數加1。步驟S33是在累計從開始進行指紋程序之後，指紋感測器10被接觸的次數。在步驟S30中，處理單元30根據步驟S33計算的結果，判斷手指接觸指紋感測器的次數是否達到N次。如果步驟S30的判斷為是，則進行步驟S40。在步驟S40中，指紋感測器10停止感測指紋。在一實施例中，當處理單元30判斷手指接觸指紋感測器的次數達到N次，便不再指示指紋 感測器10感測指紋，使得指紋感測器10停止感測指紋。如果步驟S30的判斷為否，則回到步驟S31，繼續偵測手指是否再次接觸指紋感測器10。

步驟S21是由處理單元30判斷步驟S11所獲得的指紋圖像是否合格，當指紋圖像被判斷為合格時，則進行步驟S22，將合格的指紋圖像的數量加1。當指紋圖像被判斷為不合格時，則進行步驟S23，將該指紋圖像拋棄，並且回到步驟S31，繼續判斷手指是否接觸指紋感測器10。在圖2B所示的實施例中，步驟S21包括步驟S211與S212。步驟S211是在判斷目前獲得的指紋圖像其前一張指紋圖像之間是否具有差異。步驟S211的一個實施例包括將一指紋圖像與其前一張指紋圖像進行相減的運算。舉例來說，指紋圖像的大小為80*80個像素。判斷第P張與其前一張(即第P-1張)的指紋圖像是否有差異的方法，是先將兩張指紋圖像進行轉換，以例如0~256的數值來表示每個像素的像素值。接下來將這兩張指紋圖像之各像素值相減可獲得6400(80*80)個差值，並且計算這6400個差值的總和。差值的總和被用來與一總和門檻值作比較，當差值的總和大於總和門檻值時，則判斷為前後兩張指紋圖像具有差異。在其他實施例中，亦可以將上述差值的總和除以6400，獲得一差值平均，並且將該差值平均與一平均門檻值相比較。當該差值平均大於平均門檻值時則判斷為前後兩張指紋圖像具有差異。

如果步驟S211的判斷結果為是，則繼續進行步驟S212。如果步驟S211的判斷結果為否，則進行步驟S23，將該指紋圖像拋棄，並且回到步驟S31，繼續判斷手指是否接觸指紋感測器10。在為進行指紋註冊的過程中，會希望儘可能獲得手指所有區域的指紋，藉由步驟S211，可以避免儲存多張相同的指紋圖像。如果一指紋圖像與其前一張指紋圖像之間具有差異，即表示這兩張的指紋圖像是對應手指的不同區域。

步驟S212是在判斷指紋圖像的指紋密度D是否落在一容許範圍。指紋圖像60的指紋密度D可以有多種計算方式，在一些實施例中，是以指紋圖像的兩條對角線(或更多的直線)所涵蓋的紋峰(ridge)數目，紋谷(valley)數目，或者紋峰與紋谷交替的次數作為指紋密度。指紋密度D的容許範圍則可以由指紋感測器10在感測該手指所獲得的第1張指紋圖像的指紋密度D1來決定。舉例來說，指紋密度D1為10，則該容許範圍為10的一預設範圍(例如上下30%)之間，也就是7~13。一般來說，手指在指紋感測器10的快速移動容易產出變形的指紋圖像，不能用來產生指紋註冊資訊。由於這種變形的指紋圖像的指紋密度較低，因此藉由判斷指紋圖像的密度是否落在一容許範圍，可以排除變形的指紋圖像。

當步驟S212判斷為是時，即表示該指紋圖像為合格。接下來便進行步驟S22。如果步驟S212的判斷結果為否，則進行步驟S23將該指紋圖像拋棄，並且回到步驟S31，繼續判斷手指是否接觸指紋感測器10。步驟S22是在累計合格的指紋圖像的數量。步驟S20根據步驟S22計算的結果判斷是否已獲得M張合格的指紋圖像。在一實施例中，處理單元30將累計合格的指紋圖像的數量與一預設值M比較，以判斷合格的指紋圖像的數量是否達到預設值M。當步驟S20的判斷為是時，便進行步驟S40。當步驟S20的判斷為否，便回到步驟S31，繼續判斷手指是否接觸指紋感測器。

圖2B的步驟S21僅係一實施例，並無意限制本發明。在其他的實施例中(如圖2C所示)，步驟S211與S212的順序可以對調。或者，步驟S21可以加入更多的判斷條件。或者，步驟S21也可以減少判斷條件，例如，步驟S21只包括步驟S211與S212的其中之一。

在上述實施例的說明中，指紋感測器31主要被用來感測指紋及判斷是否有手指接觸，其他的步驟是由處理單元30進行，相應於圖2B或圖2C的 各個步驟的程式碼可以是儲存於儲存媒體40中，處理單元30藉由執行儲存媒體40中的程式碼實現各步驟。惟本發明並無意限制實施各個步驟的硬體。在其他的實施例中，如果指紋感測器30具有功能較強的微處理器，圖2A至圖2C的所有步驟或是部份需要運算的步驟，亦可以是由指紋感測器10來執行。

以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而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，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

Claims (27)

1. 一種指紋註冊方法，其經由一指紋感測器感測一手指的指紋以產生指紋圖像，該方法包括以下步驟：a.判斷是否獲得M張合格的該指紋圖像；b.判斷該手指接觸該指紋感測器的次數是否達到N次；以及c.在進行步驟a與b之後，當步驟a或b的判斷為是，該指紋感測器停止感測指紋，其中該M與N為大於1的正整數。
2. 如請求項1所述之指紋註冊方法，其中更包括：d.判斷該指紋感測器所產生的該指紋圖像是否合格；e.累計合格的該指紋圖像的數量；以及f.累計該手指接觸該指紋感測器的次數；其中，該步驟e的計算結果，係用於進行該步驟a的判斷，若該步驟a的判斷結果為否，則重覆該步驟d與步驟e，該步驟f的計算結果，是用於進行該步驟b的判斷。
3. 如請求項2所述之指紋註冊方法，其中在步驟d中，判斷該指紋圖像合格的步驟包括：d1.判斷該指紋圖像與其前一張該指紋圖像之間具有差異。
4. 如請求項2或3所述之指紋註冊方法，其中在步驟d中，判斷該指紋圖像合格的步驟包括：d2.判斷該指紋圖像的指紋密度落在一容許範圍。
5. 如請求項2所述之指紋註冊方法，其中該步驟f包括當該手指接觸到該指紋感測器並離開該指紋感測器時，計數為1次。
6. 如請求項1所述之指紋註冊方法，其中M大於或等於N。
7. 如請求項1所述之指紋註冊方法，進一步包括以下步驟： 提供一第一指示，該第一指示用以提示使用者將該手指以螺旋路徑在該指紋感測器上移動。
8. 如請求項7所述之指紋註冊方法，其中該第一指示包含一組文字。
9. 如請求項7所述之指紋註冊方法，其中該第一指示包含一螺旋狀曲線。
10. 如請求項9所述之指紋註冊方法，其中該第一指示更包括一方向記號，該方向記號用於指示該螺旋狀曲線的方向是由內而外或由外而內，以提示該使用者移動該手指的方向。
11. 如請求項9所述之指紋註冊方法，其中顯示該第一指示的方法是由內而外顯示該螺旋狀曲線，或由外而內顯示該螺旋狀曲線。
12. 如請求項1所述之指紋註冊方法，其中當該手指係以螺旋路徑在該指紋感測器上移動以進行該指紋註冊時，會先獲得該步驟a判斷為是的結果。
13. 如請求項1所述之指紋註冊方法，其中因應每一次該手指接觸該指紋感測器，該指紋感測器產出1張以上的指紋圖像。
14. 一種電子裝置，其中包括：一指紋感測器，用以感測一手指的指紋，獲得一指紋圖像；以及一處理單元，該處理單元與該指紋感測器耦接，該處理單元執行以下步驟：a.判斷是否獲得M張合格的該指紋圖像；b.判斷該手指接觸該指紋感測器的次數是否達到N次；以及c.在進行步驟a與b之後，當步驟a或b的判斷為是，該指紋感測器停止感測指紋，其中該M與N為大於1的正整數。
15. 如請求項14所述之電子裝置，其中該處理單元更包括執行以下步驟：d.判斷該指紋感測器所產生的該指紋圖像是否合格；e.累計合格的該指紋圖像的數量；以及f.累計該手指接觸該指紋感測器的次數；其中，該步驟e的計算結果，係用於進行該步驟a的判斷，若該步驟a的判斷結果為否，則重覆該步驟d與步驟e，該步驟f的計算結果，是用於進行該步驟b的判斷。
16. 如請求項14所述之電子裝置，其中該處理單元所執行之步驟d中，判斷該指紋圖像合格的步驟包括：d1.判斷該指紋圖像與其前一張該指紋圖像之間具有差異。
17. 如請求項15或16所述之電子裝置，其中該處理單元在執行步驟d中，判斷該指紋圖像合格的步驟包括：d2.判斷該指紋圖像的指紋密度落在一容許範圍。
18. 如請求項15所述之電子裝置，其中該處理單元所執行之步驟f包括當該手指接觸到該指紋感測器並離開該指紋感測器時，計數為1次。
19. 如請求項14所述之電子裝置，其中M大於或等於N。
20. 如請求項14所述之電子裝置，該處理單元進一步執行以下步驟：提供一第一指示，該第一指示用以提示使用者將該手指以螺旋路徑在該指紋感測器上移動。
21. 如請求項20所述之電子裝置，其中該第一指示包含一組文字。
22. 如請求項20所述之電子裝置，其中該第一指示包含一螺旋狀曲線。
23. 如請求項22所述之電子裝置，其中該第一指示更包括一方向記號，該方向記號用於指示該螺旋狀曲線的方向是由內而外或由外而內，以提示該使用者移動該手指的方向。
24. 如請求項22所述之電子裝置，其中該處理單元顯示該第一指示的方法是由內而外顯示該螺旋狀曲線，或由外而內顯示該螺旋狀曲線。
25. 如請求項20至23中任一項所述之電子裝置，其進一步包含一顯示器，該顯示器與該處理單元耦接，該處理單元提供所述指示給該顯示器，該顯示器顯示所述指示。
26. 如請求項14所述之電子裝置，其中當該手指係以螺旋路徑在該指紋感測器上移動以進行該指紋註冊時，該處理單元會先獲得該步驟a判斷為是的結果。
27. 如請求項14所述之電子裝置，其中因應每一次該手指接觸該指紋感測器，該指紋感測器產出1張以上的指紋圖像。

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