TWI723812B - 生物特徵採集方法以及利用該方法之生物特徵採集裝置和資訊處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明主要揭示一種生物特徵採集方法，其包括以下步驟：自一顯示面板的複數個點光源之中選擇多個點光源照射一生物單元的一採集表面，各所述點光源於該採集表面皆具有一採集範圍；以一光檢測器電路檢測該生物單元的一生物特徵光信號，且以該生物特徵採集電路將該生物特徵光信號還原成多個採集圖像；調節多個所述點光源而使其具有同一亮度值；調節多個所述點光源彼此之間的一間距使得各所述採集範圍彼此之間不重合；以及以一生物特徵採集電路將多個所述採集圖像進一步處理為一生物特徵圖像。透過調節多個所述發光源之發光亮度和彼此間距，本發明之方法令該生物特徵採集電路有效率地將該生物特徵光信號還原成一高品質生物特徵圖像。

Description

生物特徵採集方法以及利用該方法之生物特徵採集裝置和資訊處理裝置
本發明係關於生物特徵採集技術之相關領域，尤指使用複數個點光源照射一生物單元(例如:手指)以獲得一生物特徵光信號的一種生物特徵採集方法。
生物辨識技術(Biometric identification)係藉由採集人體固有的生理特徵作為個體生物的辨識依據，例如：虹膜(Iris)、臉部(Face)、聲紋(Voice)、與指紋(Fingerprint)等生理特徵。目前，市售的指紋辨識裝置分為光學式、壓力式、超音波式、與電容式。隨著全屏幕智能手機逐漸成為主流，屏下式光學式生物特徵(指紋、掌紋)辨識裝置已經廣泛地整合在全屏幕智能手機之中。
圖1顯示習知的一種屏下式光學式生物特徵採集裝置的方塊圖。如圖1所示，習知的屏下式光學式生物特徵採集裝置的構成主要包含一光檢測器電路2’和一生物特徵採集電路1’，其中該光檢測器陣列2’整合在智能手機的觸控顯示屏幕3’的下方處。在觸控顯示屏幕3’的一顯示面板發光且一生物單元4’(例如手指或手掌)按壓該觸控顯示屏幕3’的情況下，該生物特徵採集電路1’用以讀出該光檢測器電路2’所採集的該生物單元4’之一生物特徵光信號。進一步地，在將所述生物特徵光信號還原成一生物特徵(指紋/掌紋)圖像之後，接著進行生物認證或者識別。
光斑採集方法為習知的一種生物特徵採集方式。圖2顯示採用光斑採集方法之習知的生物特徵採集電路的架構圖，且圖3為習知的生物特徵(指紋)影像圖。如圖2與圖3所示，利用光斑採集方法所採得之生物特徵光信號為一光斑信號。並且，在配合使用光學輔助單元的情況下，所述生物特徵採集電路1’能夠把所述光斑信號進行1:1還原，從而獲得全圖亮度均勻的一採集圖像。其中，所述光學輔助單元為小孔(Pin hole)、透鏡或準直器。然而，因必須使用光學輔助單元之故，造成利用光斑採集方法之智能手機的觸控顯示屏幕3’具有一定的厚度且無法被薄型化。
點光源採集方法為習知的另一種生物特徵採集方式。圖4顯示採用點光源採集方法之習知的生物特徵採集電路的架構圖，且圖5為習知的生物特徵(指紋)影像圖。如圖4與圖5所示，依據光路原理，點光源採集方法所獲得之採集圖像的大小為採集範圍所圈選的生物特徵影像之2倍，且採集圖像具有中心亮而邊緣暗之特色。其中，圖5繪示有一虛線圓，用以表示所述採集範圍。
圖6為習知的點光源採集方法之一採集圖像。如圖6所示，點光源採集方法通常透過增強點光源亮度的方式以滿足大範圍對生物特徵進行圖像採集的需求。然而，透過前述方式所獲得之採集圖像卻反而丟失採集範圍的中心生物特徵信息(影像)。
圖7為習知的點光源採集方法之二採集圖像。如圖7所示，為了補回丟失的中心生物特徵信息，習知的點光源採集方法進一步採用連續至少兩次採集的方式以獲得至少二張採集圖像，接著再利用影像處理將至少二張採集圖像還原成一生物特徵圖像。應可理解，多次的生物特徵採集勢必要求使用者必須將其手指放置在觸控顯示屏幕3’之上一段時間，造成使用者的不便從而降低用戶體驗。另一方面，多次生物特徵採集還必須搭配影像拼接以將分次採集的所有採集圖像拼接成單一個生物特徵(指紋/掌紋)圖像，這也會造成後端處理器的運算負擔。
由上述說明可知，本領域亟需一種新穎的生物特徵採集方法。
本發明之一目的在於提供一種生物特徵採集方法，其可透過調節一顯示面板的多個發光源之發光亮度和彼此間距，令一屏下光學式生物特徵採集裝置有效率地將對應於一生物單元(例如手指)的一生物特徵光信號還原成一高品質生物特徵圖像。
本發明之另一目的在於提供一種屏下光學式生物特徵採集裝置，其可透過調節一顯示面板的多個發光源之發光亮度和彼此間距，有效率地將對應於一生物單元(例如手指)的一生物特徵光信號還原成一高品質生物特徵圖像。
本發明之又一目的在於提供一種資訊處理裝置，其內含之生物特徵採集裝置可透過調節一顯示面板的多個發光源之發光亮度和彼此間距，有效率地將對應於一生物單元(例如手指)的一生物特徵光信號還原成一高品質生物特徵圖像。
為達成上述目的，本發明提出所述生物特徵採集方法之一實施例，其係由一屏下光學式生物特徵採集裝置實現，該屏下光學式生物特徵採集裝置具有一光檢測器電路以及一生物特徵採集電路，且該光檢測器電路整合在一顯示面板下方處；其中，所述生物特徵採集方法包括以下步驟：
(1)自該顯示面板的複數個點光源之中選擇多個點光源照射一生物單元的一採集表面，各所述點光源於該採集表面皆具有一採集範圍；
(2)以該光檢測器電路檢測該生物單元的一生物特徵光信號，並以該生物特徵採集電路將該生物特徵光信號還原成多個採集圖像；
(3)調節多個所述點光源而使其具有同一亮度值，該亮度值使得各所述採集圖像的一圖像中心不飽和；
(4)調節多個所述點光源彼此之間的一間距，該間距使得各所述採集範圍彼此之間不重合；以及
(5)該生物特徵採集電路將多個所述採集圖像進一步處理為一生物特徵圖像。
在一實施例中，該生物單元為選自於由手指、手掌、臉部、與虹膜所組成之群組的一種具生物特徵之生物部位。
在一實施例中，該點光源為選自於由有機發光二極體(Organic light-emitting diode, OLED)、次毫米發光二極體(Mini LED)、和微發光二極體(Micro LED)所組成群組所選擇的一種發光元件。
在一實施例中，各所述採集圖像之範圍大小為該採集範圍的N倍，N至少為2。
在一實施例中，在將多個所述採集圖像進一步處理為所述生物特徵圖像之前，該生物特徵採集電路係以一光學縮小倍率對各所述採集圖像進行一圖像縮小處理，且該光學縮小倍率至少為2。
為達成上述目的，本發明進一步提出一種生物特徵採集裝置，其係由前述之屏下式光學式生物特徵採集裝置實現。
本發明同時提供一種資訊處理裝置，其具有一中央處理單元及如前述之屏下式光學式生物特徵採集裝置，其中，該中央處理單元係用以接收該屏下光學式生物特徵採集裝置所提供的所述生物特徵圖像。
在可能的實施例中，所述資訊處理裝置可為智能手機、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、智能手錶或門禁裝置。
為使  貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵、目的、與其優點，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
圖8顯示應用本發明之一種生物特徵採集方法的一屏下式光學式生物特徵採集裝置的方塊圖，且圖9顯示本發明之一種生物特徵採集方法的流程圖。本發明之生物特徵採集方法係應用於一屏下光學式生物特徵採集裝置之中，該屏下光學式生物特徵採集裝置具有一光檢測器電路2以及一生物特徵採集電路1，且該光檢測器電路2整合在智能手機的一觸控顯示屏幕3的一顯示面板的下方處。
圖10顯示採用本發明之生物特徵採集方法的生物特徵採集電路的架構圖。如圖8、圖9與圖10所示，本發明的方法首先執行步驟S1：自該顯示面板31的複數個點光源32之中選擇多個點光源32照射一生物單元4的一採集表面，各所述點光源32於該採集表面皆具有一採集範圍。圖11為本發明之生物特徵(指紋)影像圖。如圖11所示，在所述生物單元4為一手指的情況下，手指內面的指紋區域即為所述採集表面41。當然，所述生物單元4並不限定於手指。在可行的實施例中，該生物單元為選自於由手指、手掌、臉部、與虹膜所組成之群組的一種具生物特徵之生物部位。
在受到多個所述點光源32的照射後，所述採集表面41之上具有對應各個點光源32的多個採集範圍321。補充說明的是，在可行的實施例中，該點光源32可以是一有機發光二極體(Organic light-emitting diode, OLED)、一次毫米發光二極體(Mini LED)、或一微發光二極體(Micro LED)。換句話說，觸控顯示屏幕3的顯示面板31可為一OLED顯示面板、一Mini LED顯示面板或一Micro LED顯示面板。
本發明的方法接著執行步驟S2：以該光檢測器電路2檢測該生物單元4的一生物特徵光信號，且以該生物特徵採集電路1將該生物特徵光信號還原成多個採集圖像。圖12顯示利用本發明之生物特徵採集方法所採集的多個採集圖像的影像圖。如圖10、圖11與圖12所示，依據光路及光學成像原理，該生物特徵採集電路1所採集到的各所述採集圖像5之範圍大小為該採集範圍321的N倍，N至少為2。因此，在將多個所述採集圖像5進一步處理為一生物特徵圖像之前，生物特徵採集電路1會以一光學縮小倍率對各所述採集圖像5進行一圖像縮小處理，且該光學縮小倍率至少為2。
為了使得各採集圖像5所攜載的生物特徵信息皆能夠被有效利用，本發明的方法必須接著執行步驟S3：調節多個所述點光源32而使其具有同一亮度值，該亮度值使得各所述採集圖像5的一圖像中心不飽和。換句話說，在步驟S3被執行的情況下，不會因為特定的一個或兩個點光源32被過分增強其亮度，從而導致部分的採集圖像5之圖像中心的生物特徵信息丟失。另一方面，為了利於令各所述採集圖像5所攜載的生物特徵信息不彼此重複，方法流程必須接著執行步驟S4：調節多個所述點光源32彼此之間的一間距d LS(如圖11所示)，該間距d LS使得各所述採集範圍321彼此之間不重合。
觀察圖11可發現，經過間距調節程序之後(亦即，步驟S4)，相鄰任三個點光源32的三條連線可以組成一正三角形，且相鄰任四個點光源32的四條連線可以組成一菱形或一平行四邊形。最終，本發明的方法執行步驟S5：該生物特徵採集電路1將多個所述採集圖像5進一步處理為一生物特徵圖像。
依上述的說明，本發明可進一步提供一種資訊處理裝置，其具有一中央處理單元及如前述之屏下式光學式生物特徵採集裝置，其中，該中央處理單元係用以接收該屏下光學式生物特徵採集裝置所提供的所述生物特徵圖像。另外，在可能的實施例中，所述資訊處理裝置可為智能手機、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、智能手錶或門禁裝置。
如此，上述已完整且清楚地說明本發明之一種生物特徵採集方法；並且，經由上述可得知本發明具有下列優點：
(1)本發明的生物特徵採集方法可透過調節一顯示面板的多個發光源之發光亮度和彼此間距，令一屏下光學式生物特徵採集裝置有效率地將對應於一生物單元(例如手指)的一生物特徵光信號還原成一高品質生物特徵圖像。
(2)本發明的屏下光學式生物特徵採集裝置可透過調節一顯示面板的多個發光源之發光亮度和彼此間距，有效率地將對應於一生物單元(例如手指)的一生物特徵光信號還原成一高品質生物特徵圖像。
(3)本發明的資訊處理裝置的生物特徵採集裝置可透過調節一顯示面板的多個發光源之發光亮度和彼此間距，有效率地將對應於一生物單元(例如手指)的一生物特徵光信號還原成一高品質生物特徵圖像。
必須加以強調的是，前述本案所揭示者乃為較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
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。
＜本發明＞ 1:生物特徵採集電路 2:光檢測器電路 3:觸控顯示屏幕 31:顯示面板 32:點光源 321:採集範圍 4:生物單元 41:採集表面 5:採集圖像 步驟S1:自該顯示面板的複數個點光源之中選擇多個點光源照射一生物單元的一採集表面，各所述點光源於該採集表面皆具有一採集範圍 步驟S2:以該光檢測器電路檢測該生物單元的一生物特徵光信號，且以該生物特徵採集電路將該生物特徵光信號還原成多個採集圖像 步驟S3:調節多個所述點光源而使其具有同一亮度值，該亮度值使得各所述採集圖像的一圖像中心不飽和 步驟S4:調節多個所述點光源彼此之間的一間距，該間距使得各所述採集範圍彼此之間不重合 步驟S5:該生物特徵採集電路將多個所述採集圖像進一步處理為一生物特徵圖像
＜習知＞ 1’:指紋檢測電路 2’:光檢測器電路 3’:觸控顯示屏幕 4’:生物單元
圖1為習知的一種屏下式光學式生物特徵採集裝置的方塊圖； 圖2為採用光斑採集方法之習知的生物特徵採集電路的架構圖； 圖3為習知的生物特徵(指紋)影像圖； 圖4為採用點光源採集方法之習知的生物特徵採集電路的架構圖； 圖5為習知的生物特徵(指紋)影像圖； 圖6為習知的點光源採集方法之一採集圖像； 圖7為習知的點光源採集方法之二採集圖像； 圖8為應用本發明之一種生物特徵採集方法的一屏下式光學式生物特徵採集裝置的方塊圖； 圖9為本發明之一種生物特徵採集方法的流程圖； 圖10為採用本發明之生物特徵採集方法的生物特徵採集電路的架構圖； 圖11為本發明之生物特徵(指紋)影像圖；以及 圖12為利用本發明之生物特徵採集方法所採集的多個採集圖像的影像圖。
1:生物特徵採集電路
2:光檢測器電路
3:觸控顯示屏幕
4:生物單元

Claims (6)

  1. 一種生物特徵採集方法，其應用於一屏下光學式生物特徵採集裝置之中，該屏下光學式生物特徵採集裝置具有一光檢測器電路以及一生物特徵採集電路，且該光檢測器電路整合在一顯示面板下方處，且該顯示面板之上表面與該光檢測器電路之間未設有小孔、透鏡或準直器；其中，所述生物特徵採集方法包括以下步驟：該屏下光學式生物特徵採集裝置自該顯示面板的複數個點光源之中選擇多個點光源照射一生物單元的一採集表面，各所述點光源於該採集表面皆具有一採集範圍；該屏下光學式生物特徵採集裝置以該光檢測器電路檢測該生物單元的一生物特徵光信號，且以該生物特徵採集電路將該生物特徵光信號還原成多個採集圖像；該屏下光學式生物特徵採集裝置調節多個所述點光源而使其具有同一亮度值，該亮度值使得各所述採集圖像的一圖像中心不飽和；該屏下光學式生物特徵採集裝置調節多個所述點光源彼此之間的一間距，該間距使得各所述採集範圍彼此之間不重合；以及該生物特徵採集電路以一光學縮小倍率對各所述採集圖像進行一圖像縮小處理，該光學縮小倍率至少為2，再將縮小後的圖像的整體進一步處理為一生物特徵圖像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之生物特徵採集方法，其中，該生物單元為選自於由手指、手掌、臉部、與虹膜所組成之群組的一種具生物特徵之生物部位。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之生物特徵採集方法，其中，該點光源為選自於由有機發光二極體、次毫米發光二極體和微發光二極體所組成群組所選擇的一種發光元件。
  4. 一種生物特徵採集裝置，其係由如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之屏下式光學式生物特徵採集裝置實現以執行所述之生物特徵採集方法。
  5. 一種資訊處理裝置，其具有一中央處理單元及如申請專利範圍第4項所述之生物特徵採集裝置，其中，該中央處理單元係用以接收該生物特徵採集裝置所提供的所述生物特徵圖像。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之資訊處理裝置，其係選自於由智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、和一體式電腦所組成之群組的一種電子裝置。
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