TWI730589B - 光學式活體特徵檢測方法及利用其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運用屏下光學式生物特徵採集裝置之活體特徵檢測方法,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。在應用本發明之活體特徵檢測方法的情況下,所述屏下光學式生物特徵採集裝置除了能夠透過生物特徵採集與匹配已完成用戶身分認證之外,還可以透過檢測活體特徵的方式判斷受檢的生物特徵是否來自於一活體,從而使該屏下光學式生物特徵採集裝置不會受到含有生物特徵之複印品的欺騙。
Description
本發明係關於生物活體特徵之技術領域,尤指一種運用屏下光學式生物特徵採集裝置之活體特徵檢測方法。
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,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)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識別裝置的方塊圖,圖2顯示採用點光源採集方法之習知的屏下式光學式生物特徵採集裝置的架構圖。如圖1與圖2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’和一生物特徵採集與識別電路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31’的多個點光源32’照射一生物單元4’(例如手指或手掌)的情況下,該光檢測器陣列2’可取得對應於該生物單元4’之一生物特徵光信號。進一步地,後端的生物特徵採集與識別1’將該生物特徵光信號還原成多個採集圖像,從而進一步地將所述多個採集圖像處理成一生物特徵圖像,接著將該生物特徵圖像與預錄的一生物特徵圖像進行匹配,完成用戶身分識別。
實務經驗指出,在應用生物特徵識別實現用戶身份認證的過程中,B人員可以手持含有A人員之生物特徵的複印品成功欺騙運用生物特徵識別之身份辨識系統。舉例而言,B人員可以令印有B人員指紋的紙張、膠帶、照片、錄影片段、或3D列印品令身份辨識系統所具有之生物特徵採集裝置得以完成生物特徵採集與識別,藉此方式達到欺騙所述身份辨識系統之效果。
有鑑於此,一些智能手機利用前鏡頭配合遙測式體積變化描記圖法(Remote photoplethysmography, rPPG)或成像式體積變化描記圖法(Imaging photoplethysmography, iPPG)量測用戶的脈搏及/或心率等活體特徵,從而利用這些活體特徵達成活體檢測,避免智能手機所搭載的生物特徵採集與識別裝置受到假影像的欺騙。然而,rPPG或iPPG之技術需要很高運算量,因此只適用於含有具高速運算能力之處理晶片組的高階智能手機。
屏下超音波指紋檢測技術為具有高穿透性、高抗污漬能力且支持活體檢測之生物特徵採集與識別技術,其除了可以採集獲得3D指紋圖像之外,還可以進行脈搏檢測,達到活體識別的效果。可惜的是,必須要智能手機內部額外增設超音波收/發單元才能夠實現所述屏下超音波指紋檢測技術。
由上述說明可知,本領域亟需一種運用屏下光學式生物特徵採集裝置之活體特徵檢測方法。
本發明之一目的在於提供一種活體特徵檢測方法,其可藉由控制一屏下光學式生物特徵採集裝置的光源照射方式進行一生物特徵採集操作,以便於辨識一使用者的身分。
本發明之另一目的在於提供一種活體特徵檢測方法,其可在不增加硬體成本的情況下,有效獲取並辨識一使用者的生物特徵。
本發明之又一目的在於提供一種活體特徵檢測方法,其可判斷受檢的生物特徵是否來自於一活體,以避免資訊系統受到含有生物特徵之複印品的欺騙。
為達成上述目的,本發明提出所述活體特徵檢測方法的一實施例,其係利用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屏幕下方處;所述活體特徵檢測方法包括以下步驟:
(1)在一生物單元碰觸該顯示屏幕的情況下,令該生物單元所碰觸的該顯示屏幕之一屏幕區域不發光,從而採集該生物單元之一採集表面的輪廓;
(2)自所述屏幕區域內選擇N個點光源照射該採集表面, N至少為1;
(3)在該生物單元保持觸碰該顯示屏幕的情況下,連續採集M張生物特徵圖像,其中M為正整數,且各所述生物特徵圖像含有N個亮點;
(4)獲取各所述生物特徵圖像所含有之所述N個亮點的一平均亮點半徑,共取得M個所述平均亮點半徑;以及
(5)對M個所述平均亮點半徑執行一信號處理,從而獲得至少一活體特徵。
在可能的實施例中,該生物單元可為手指、手掌、或臉部。
在可能的實施例中,該點光源可為有機發光二極體(Organic light-emitting diode, OLED)、次毫米發光二極體(Mini LED)或微發光二極體(Micro LED)。
在可能的實施例中,所述信號處理可為快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform, FFT)、離散快速傅立葉轉換(Discrete Fourier Transform, DFT)或短時距傅立葉變換(Short-Time Fourier Transform, STFT)。
在可能的實施例中,所述信號處理可為奇異譜分析(Singular Spectrum Analysis, SSA)或正規化最小均方(Normalized Least Mean Square, NLMS)。
在可能的實施例中,各所述光源可以一單波長光或一多波長光照射該生物單元的該採集表面。
在可能的實施例中,該活體特徵可為心率(Heart rate, HR)、呼吸率(Respiratory rate, RR)或脈搏(Pulse)。
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,其係由如前述之屏下光學式生物特徵採集裝置實現。
另外,本發明亦提出一種資訊處理裝置,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至少一活體特徵的資料。
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3顯示應用本發明之一種活體特徵檢測方法的一屏下式光學式生物特徵採集裝置的方塊圖,且圖4顯示應用本發明之活體特徵檢測方法的屏下式光學式生物特徵採集裝置的採集架構圖。本發明之活體特徵檢測方法係應用於一屏下光學式生物特徵採集裝置之中,從而運用屏下光學式生物特徵採集裝置完成一活體特徵檢測,使該屏下光學式生物特徵採集裝置因具有活體識別功能而不會受到含有生物特徵的複印品之欺騙。如圖3與圖4所示,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顯示屏幕3的一顯示面板31的下方處。
圖5顯示本發明之一種生物特徵採集與識別方法的流程圖。如圖3、圖4與圖5所示,本發明之生物特徵採集與識別方法的流程係首先執行步驟S1:在一生物單元4碰觸該顯示屏幕3的情況下,令該生物單元4所碰觸的該顯示屏幕3之一屏幕區域不發光,從而採集該生物單元4之一採集表面的輪廓。接著,執行步驟S2與步驟S3,進以自所述屏幕區域內選擇N個點光源32照射該採集表面,從而在該生物單元4保持觸碰該顯示屏幕3的情況下,連續採集M張生物特徵圖像{A
1,A
2,…,A
M},其中M為正整數且N至少為1。值得說明的是,各所述生物特徵圖像含有N個亮點{D
M1,D
M2,…,D
MN}。
在可行的實施例中,所述該生物單元4為選自於由手指、手掌、與臉部所組成之群組的一種具生物特徵之生物部位。並且,在一實施例中,所述點光源可以是有機發光二極體(Organic light-emitting diode, OLED)、次毫米發光二極體(Mini LED)、或微發光二極體(Micro LED),其用以發出一單波長光或一多波長光照射該生物單元4的該採集表面。
圖6顯示利用本發明之活體特徵檢測方法所取得的M個生物特徵(指紋)圖像的影像圖。如圖6所示,所採集到的每張(第M張)生物特徵圖像6含有3個亮點61{D
M1,D
M2,…,D
M3},且圖6中的虛線圓係表示各所述亮點61皆具有一個亮點半徑{r
M1,r
M2,…,r
M3}。繼續地,方法流程係執行步驟S4:獲取各所述生物特徵圖像6所含有之所述N個亮點61的一平均亮點半徑,共取得M個所述平均亮點半徑{R
1,R
2,…,R
M}。圖7即顯示利用本發明之活體特徵檢測方法所取得之M個平均亮點半徑的資料曲線圖。
在獲得M個所述平均亮點半徑{R
1,R
2,…,R
M}的資料之後,方法流程最終執行步驟S5:對M個所述平均光圈半徑{R
1,R
2,…,R
M}執行一信號處理,從而獲得至少一活體特徵。在可行的實施例中,所述活體特徵可以是選自於由心率(Heart rate, HR)、呼吸率(Respiratory rate, RR)與脈搏(Pulse)所組成之群組的一種生理特徵。因此,本發明也不限定所述信號處理的類型,其可以是一頻域信號處理或一時域信號處理。以頻域信號處理而言,可以選用快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform, FFT)、離散快速傅立葉轉換(Discrete Fourier Transform, DFT)或短時距傅立葉變換(Short-Time Fourier Transform, STFT)。以時域信號處理而言,則可以選用奇異譜分析(Singular Spectrum Analysis, SSA)或正規化最小均方(Normalized Least Mean Square, NLMS)。
利用離散快速傅立葉轉換(DFT)完成對於M個所述平均光圈半徑{R
1,R
2,…,R
M}的該信號處理之後,圖8即顯示利用本發明之活體特徵檢測方法所取得之離散快速傅立葉轉換的輸出資料曲線圖。如圖8所示,菱形資料點表示在0.7至4Hz的範圍之振幅最大值,而將對應於該菱形資料點(振幅最大值)的頻率值乘上60之後(亦即f*60),即可獲得脈搏數。例如,圖8的菱形資料點所對應的頻率值約為1.125,如此則可進一步計算出脈搏數為1.125*60=67.5。應知道,正常人的脈搏數值為60-100 次/分。
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至少一活體特徵的資料。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運用屏下光學式生物特徵採集裝置之活體特徵檢測方法;並且,經由上述可得知本發明具有下列優點:
(1)本發明的活體特徵檢測方法可藉由控制一屏下光學式生物特徵採集裝置的光源照射方式進行一生物特徵採集操作,以便於辨識一使用者的身分。
(2)本發明的活體特徵檢測方法可在不增加硬體成本的情況下,有效獲取並辨識一使用者的生物特徵。
(3)本發明的活體特徵檢測方法可判斷受檢的生物特徵是否來自於一活體,以避免資訊系統受到含有生物特徵之複印品的欺騙。
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:顯示屏幕
31:顯示面板
32:點光源
4:生物單元
6:生物特徵圖像
61:亮點
步驟S1:在一生物單元碰觸該顯示屏幕的情況下,令該生物單元所碰觸的該顯示屏幕之一屏幕區域不發光,從而採集該生物單元之一採集表面的輪廓
步驟S2:自所述屏幕區域內選擇N個點光源照射該採集表面
步驟S3:在該生物單元保持觸碰該顯示屏幕的情況下,連續採集M張生物特徵圖像,其中M為正整數,且各所述生物特徵圖像含有N個亮點
步驟S4:獲取各所述生物特徵圖像所含有之所述N個亮點的一平均亮點半徑,共取得M個所述平均亮點半徑
步驟S5:對M個所述平均光圈半徑執行一信號處理,從而獲得至少一活體特徵
<習知>
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
4’:生物單元
圖1為習知的一種屏下式光學式生物特徵識別裝置的方塊圖;
圖2為採用點光源採集方法之習知的屏下式光學式生物特徵採集裝置的架構圖;
圖3為應用本發明之一種活體特徵檢測方法的一屏下式光學式生物特徵採集裝置的方塊圖;
圖4為應用本發明之活體特徵檢測方法的屏下式光學式生物特徵採集裝置的採集架構圖;
圖5為本發明之一種生物特徵採集與識別方法的流程圖;
圖6為利用本發明之活體特徵檢測方法所取得的M個生物特徵(指紋)圖像的影像圖;
圖7為利用本發明之活體特徵檢測方法所取得之M個平均亮點半徑的資料曲線圖;以及
圖8為利用本發明之活體特徵檢測方法所取得之離散快速傅立葉轉換的輸出資料曲線圖。
步驟S1:在一生物單元碰觸該顯示屏幕的情況下,令該生物單元所碰觸的該顯示屏幕之一屏幕區域不發光,從而採集該生物單元之一採集表面的輪廓
步驟S2:自所述屏幕區域內選擇N個點光源照射該採集表面
步驟S3:在該生物單元保持觸碰該顯示屏幕的情況下,連續採集M張生物特徵圖像,其中M為正整數,且各所述生物特徵圖像含有N個亮點
步驟S4:獲取各所述生物特徵圖像所含有之所述N個亮點的一平均亮點半徑,共取得M個所述平均亮點半徑
步驟S5:對M個所述平均光圈半徑執行一信號處理,從而獲得至少一活體特徵
Claims (10)
- 一種活體特徵檢測方法,其係利用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屏幕下方處;所述活體特徵檢測方法包括以下步驟:在一生物單元碰觸該顯示屏幕的情況下,令該生物單元所碰觸的該顯示屏幕之一屏幕區域不發光,從而採集該生物單元之一採集表面的輪廓;自所述屏幕區域內選擇N個點光源照射該採集表面,N至少為1;在該生物單元保持觸碰該顯示屏幕的情況下,連續採集M張生物特徵圖像,其中M為正整數,且各所述生物特徵圖像含有N個亮點;獲取各所述生物特徵圖像所含有之所述N個亮點的一平均亮點半徑,共取得M個所述平均亮點半徑;以及對M個所述平均亮點半徑執行一信號處理,從而獲得至少一活體特徵。
- 如申請專利範圍第1項所述之活體特徵檢測方法,其中,該生物單元為選自於由手指、手掌、與臉部所組成之群組的一種具生物特徵之生物部位。
- 如申請專利範圍第1項所述之活體特徵檢測方法,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。
- 如申請專利範圍第1項所述之活體特徵檢測方法,其中,所述信號處理為選自於由快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform,FFT)、離散快速傅立葉轉換(Discrete Fourier Transform,DFT)與短時距傅立葉變換(Short-Time Fourier Transform,STFT)所組成之群組的一種頻域信號處理。
- 如申請專利範圍第1項所述之活體特徵檢測方法,其中,所述信號處理為選自於由奇異譜分析(Singular Spectrum Analysis,SSA)與正規化最小均方(Normalized Least Mean Square,NLMS)所組成之群組的一種時域信號處理。
- 如申請專利範圍第1項所述之活體特徵檢測方法,其中,各 所述光源係以一單波長光或一多波長光照射該生物單元的該採集表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之活體特徵檢測方法,其中,該活體特徵為選自於由心率、呼吸率與脈搏所組成之群組的一種生理特徵。
- 一種生物特徵採集裝置,其係由如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之屏下光學式生物特徵採集裝置實現。
- 一種資訊處理裝置,其具有一中央處理單元如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之屏下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至少一活體特徵的資料。
- 如申請專利範圍第9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、一體式電腦、指紋式打卡裝置、和門禁裝置所組成之群組的一種電子裝置。
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---|---|---|---|---|
TWI810048B (zh) * | 2021-08-31 | 2023-07-21 | 日商樂天集團股份有限公司 | 欺詐檢測系統、欺詐檢測方法及程式產品 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101414351A (zh) * | 2008-11-03 | 2009-04-22 | 章毅 | 一种指纹识别系统及其控制方法 |
CN106716444A (zh) * | 2015-04-23 | 2017-05-24 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 多功能指纹传感器 |
CN108478206A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-09-04 | 北京邮电大学 | 运动状态下基于脉搏波的心率监测方法 |
CN109196525A (zh) * | 2017-07-18 | 2019-01-11 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 在用于屏上指纹感测的屏下光学传感器模块中拒绝假指纹图案的反欺骗感测 |
US20190087621A1 (en) * | 2017-08-09 | 2019-03-21 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junio | Ultrasonic biometric sensing device integrated with optics |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101414351A (zh) * | 2008-11-03 | 2009-04-22 | 章毅 | 一种指纹识别系统及其控制方法 |
CN106716444A (zh) * | 2015-04-23 | 2017-05-24 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 多功能指纹传感器 |
CN109196525A (zh) * | 2017-07-18 | 2019-01-11 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 在用于屏上指纹感测的屏下光学传感器模块中拒绝假指纹图案的反欺骗感测 |
US20190087621A1 (en) * | 2017-08-09 | 2019-03-21 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junio | Ultrasonic biometric sensing device integrated with optics |
CN108478206A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-09-04 | 北京邮电大学 | 运动状态下基于脉搏波的心率监测方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI810048B (zh) * | 2021-08-31 | 2023-07-21 | 日商樂天集團股份有限公司 | 欺詐檢測系統、欺詐檢測方法及程式產品 |
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