TWI750604B - 光電式身份辨識系統 - Google Patents

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Abstract

一種光電式身份辨識系統，其光電特徵擷取裝置包括光電換能模組、光碼照明模組及光電特徵提取模組。利用特定身體部位在該光碼照明模組照射下，於光電換能模組所映射出的映射影像會致使多個光電換能元件產生不同電量的設計，可將該等光電換能元件分別對應該映射影像對應部位所輸出之電量轉換成特定特徵碼後再進行編碼，便可構成一個能夠用以識別身份的光電識別編碼。再加上用以控制光碼照明模組切換照度的光碼組設計，可使用以照射使用者以產生該映射影像的照明光線具有獨特光碼特性，所以可使本發明光電式身份辨識系統具有更佳使用安全性。

Description

光電式身份辨識系統
本發明是有關於一種身份辨識系統，特別是指一種光電式身份辨識系統。
在日常生活中，為了防範陌生人進闖入住家或辦公室，都會在門口設置門禁裝置，例如安裝傳統鎖具、電子鎖、感應鎖等，但這類鎖具容易因為鑰匙、解鎖晶片遺失或者是忘記密碼，而發生無法解鎖的窘境。有鑑於此，已有許多利用生物特徵作為門禁裝置之鑰匙的設計，例如指紋辨識、視網膜辨識與臉部辨識，都是非常創新且可大幅提高身份識別系統之安全性的生物特徵識別技術。
另一種創新且節能的身份識別技術，是使光影投射成像在多片太陽能板上，並將該等太陽能板對應該光影所產生的電量進行編碼以產生識別編碼，並據此來進行身份辨識，例如申請人先前開發的專利技術I578186，但其識別編碼技術仍有改進的空間。
因此，本發明的目的，即在提供一種可改善先前技術的至少一個缺點的光電式身份辨識系統。
於是，本發明光電式身份辨識系統，包含一個光電特徵擷取裝置。該光電特徵擷取裝置包括一個光電換能模組、一個光碼照明模組，及一個光電特徵擷取模組。
該光電換能模組包括多個陣列排列且能將光能轉換成電能輸出的光電換能元件，且該等光電換能元件能相配合映射出一特定身體部位的一個映射影像。該光碼照明模組可被驅動產生照射在該特定身體部位的照明光線。
該光電特徵擷取模組是訊號連接該光電換能模組與該光碼照明模組，並包括一個照明控制單元、一個電量量測單元，及一個光電特徵編碼單元。該照明控制單元內建有多個特徵提取模式，每一特徵提取模式設定有至少一光碼組，該至少一光碼組具有多個依序排列且分別代表特定照度的光碼。該照明控制單元會於其中一特徵提取模式被選擇時，控制該光碼照明模組依序產生對應之該至少一光碼組的每一光碼代表之照度的照明光線。該電量量測單元可測得每一光電換能元件產生的電量。該光電特徵編碼單元內建有多個分別對應不同電量範圍之特徵碼，可將每一光電換能元件被測得之電量轉換成對應之電量範圍的特徵碼，並將轉換得到的該等特徵碼彙整成一個光電識別編碼。
本發明的功效在於：透過所述特徵提取模式之光碼組的光碼設計，可使用以照射使用者以產生該映射影像的照明光線具有獨特光碼特性，使得本發明光電式身份辨識系統不易被破解，而具有更佳的使用安全性。
在本發明被詳細描述的前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1、2，本發明光電式身份辨識系統200的第一實施例，可用以對一位使用者之特定身體部位900進行身份識別，所述特定身體部位900可以是手部、臉部、腳部、軀體或其它身體部位，並可將此身份辨識功能應用於任何需要管控身份的電子設備700，例如應用於門禁系統、網路設備或電腦設備的登錄系統等。
該光電式身份辨識系統200包含一個光電特徵擷取裝置3，及一個訊號連接該光電特徵擷取裝置3的身份辨識裝置4。實施時，該光電特徵擷取裝置3可用以安裝在所述門禁系統的一個門體上或該門體旁的壁面上。該光電特徵擷取裝置3與該身份辨識裝置4間可採用有線通訊技術及/或無線通訊技術進行訊號連接，且所述無線通訊技術可以是無線網路技術或行動通訊網路技術，例如藍芽、ZigBee、wifi，以及4G與5G等行動通訊網路，且實施時，可將該身份辨識裝置4建構成雲端設備，可供該光電特徵擷取裝置3經由網際網路訊號連接。
該光電特徵擷取裝置3包括一個光電換能模組31、一個光碼照明模組32、一個光電特徵擷取模組33，及一個顯示面板34。該顯示面板34是觸控顯示器，可被驅動顯示影像以及進行觸控操作，由於類型眾多，因此不再詳述。
該光電換能模組31具有多個矩陣排列並可分別進行光電反應發電的光電換能元件311，該等光電換能元件311能相配合映射出位於其前方之該使用者的特定身體部位900的一個映射影像800。在本第一實施例中，所述光電換能元件311為太陽能晶片。
該光碼照明模組32具有多個間隔設置在該光電換能模組31周圍的光碼照明單元321。每一光碼照明單元321可被驅動產生用以照向位於該光電換能模組31前方之該特定身體部位900的照明光線，且每一光碼照明單元321可被控制切換產生多種不同照度的照明光線，所述照明光線可使該特定身體部位900於該等光電換能元件311映射出該映射影像800。
在本第一實施例中，共設置四個光碼照明單元321，該等光碼照明單元321為發光二極體（LED），且左右對稱地上下間隔設置在該光電換能模組31的左右兩側，但實施時，在本發明之其它實施態樣中，該等光碼照明單元321類型與佈設方式不以此為限。
該光電特徵擷取模組33訊號連接該光電換能模組31與該光碼照明模組32，包括一個照明控制單元331、一個電量量測單元332，及一個光電特徵編碼單元333。
該照明控制單元331儲存有多個特徵提取模式，每一特徵提取模式設定有該光碼照明模組32中預定要被驅動發出所述照明光線之所有光碼照明單元321的一個照明順序，及每一光碼照明單元321對應的一個光碼組。該照明順序例如但不限於具有三個排序，而每一排序被設定要發出照明光線的光碼照明單元321數量為m個，m大於等於1，也就是說，該照明順序的每一排序要被驅動發光的光碼照明單元321數量可被設定一個、兩個，或更多個。
每一個光碼照明單元321被設定之該光碼組具有多個依序排列且分別對應特定照度的光碼，在本第一實施例中，每一光碼組具有八個光碼，例如但不限於『32012301』，其中，光碼『0』、『1』、『2』，及『3』是分別代表四種不同照明光線的照度。但實施時，每一光碼組的光碼數量與光碼形式都不以此為限。
該照明控制單元331會於該顯示面板34顯示出一個識別啟動介面（圖未示），且會於該識別啟動介面顯示出該等特徵提取模式以供選擇操作。該照明控制單元331會於其中一個特徵提取模式被選擇啟動時，根據對應之該照明順序依序控制每一排序被設定的所有光碼照明單元321產生所述照明光線，且會根據每一光碼照明單元321被設定之該光碼組的該等光碼，控制該光碼照明單元321依序產生每一光碼對應之照度的照明光線。
配合參閱圖3，以控制其中一個光碼照明單元321產生前述光碼組『32012301』之光碼排列的照明光線為例，該光碼照明單元321針對每一光碼對應產生的照明光線，會使該身體特定部位900之各個區域產生不同之明暗亮度分佈，進而使得映射在該等光電換能元件311的映射影像800對應產生不同的明暗變化。
當有多個光碼照明單元321被依序控制啟動時，由於該等光碼照明單元321之分佈位置不同，所以產生之照明光線會從不同角度照射於該特定身體部位900，使得該特定身體部位900之各個區域會分別產生不同之明暗亮度分佈，進而使得往後反射於各個光電換能元件311的光線強度出現差異，也就是說，不同光碼照明單元321產生之照明光線，會使得該光電換能模組31映射出之該映射影像800的各個部位分別呈現出不同的明暗亮度分佈。
該電量量測單元332會於該照明控制單元331控制該光碼照明模組32發出照明光線期間被同步觸發啟動，會於該照明控制單元331控制其中一個光碼照明單元321產生其中一個光碼代表之照度的照明光線時，同步測得每一光電換能元件311的該電量。
該光電特徵編碼單元333內建有多個分別對應不同電量範圍之特徵碼，並可將每一光電換能元件311每次被測得之該電量轉換成對應電量範圍的一個特徵碼，且會將該光碼照明模組32完成一個照明順序的照明後所得到的所有特徵碼編排成一個光電識別編碼，並發送一個夾帶有該光電識別編碼與對應之該特徵提取模式的身份識別資訊至該身份辨識裝置4進行身份識別。由於將多個特徵碼編排處理成該光電識別編碼的方式眾多，且非本發明改良重點，因此不再詳述。
該身份辨識裝置4包括一個資料庫41、一個註冊模組43，及一個身份辨識模組42。該資料庫41儲存有多個光電識別編碼，及多個分別與該等光電識別編碼關聯綁定的特徵提取模式。
該註冊模組43可供操作以進行身份註冊，該註冊模組43包括一個特徵模式設定單元431，及一個註冊單元432。該特徵模式設定單元431可於該顯示面板34顯示出一個模式設定介面（圖未示），該模式設定介面可供操作設定該照明順序之每一排序要被驅動的所有光碼照明單元321，以及設定每一光碼照明單元321對應之該光碼組的該等光碼，且會彙整該模式設定介面被設定之該照明順序與該等光碼組以建立一個特徵提取模式。
該註冊單元432會於一個特徵提取模式建立後，將該特徵提取模式傳送儲存於該照明控制單元331，並驅使該照明控制單元331根據該特徵提取模式控制該光碼照明模組32作動，此時，使用者可將其特定身體部位擺置於該光電換能模組31前方，以便於該光電換能模組31映射出該映射影像800。該註冊單元432會將該光電特徵編碼單元333對應產生之該光電識別編碼與該特徵提取模式關聯綁定，並儲存於該資料庫41，就完成該特定身體部位的註冊。實施時，還可將該光電識別編碼與進行身份識別經常使用的一些識別設定關聯綁定，例如權限管控、時間管控與網路流量管控等，但實施時不以此為限。
該身份辨識模組42可接收識別該身份識別資訊，會於比對判斷該身份識別資訊夾帶之該光電識別編碼與該特徵提取模式，分別與該資料庫41儲存之相關聯的一個光電識別編碼與一個特徵提取模式相符時，產生一個驗證通過訊號，例如將該驗證通過訊號傳送至所述門禁系統，藉以驅動該門禁系統解鎖或上鎖。
本發明光電式身份辨識系統200使用時，該光電特徵擷取模組33會於該顯示面板34顯示出其已儲存的多個特徵提取模式以供選擇，當使用者要進行身份識別時，需操作與其身份對應或由其所建立的特徵提取模式，並將要用以進行識別之特定身體部位900擺置於該光電換能模組31前方，使該特定身體部位900在該光電換能模組31映射產生該映射影像800。例如使手掌於該光電換能模組31映射出該映射影像800，且實施時，也可透過其它輔具使該特定身體部位900穩定地定位在該光電換能模組31前方特定距離處，但實施時不以此為限。
接著，該光電特徵擷取模組33會根據被選擇之特徵提取模式控制該光碼照明模組32發光，並將該等光電換能元件311在該光碼照明模組32發光期間所得到的所有特徵碼彙整編排成對應該特定身體部位900的該光電識別編碼，並產生具有該光電識別編碼與該特徵提取模式的身份識別資訊。
該身份辨識裝置4會接收識別該身份識別資訊，並於該身份識別資訊與該資料庫41儲存之相關聯的一個特徵提取模式與光電識別編碼對應時，判斷身份驗證通過，而對應產生該驗證通過訊號。
在本第一實施例中，是使該電量量測單元332於該照明控制單元331控制其中一個光碼照明單元321產生其中一個光碼代表之照度的照明光線時，同步測得每一光電換能元件311的該電量，進而使該光電特徵編碼單元333會同步對每一光電換能元件311被測得的電量產生一個特徵碼。以一個光碼組具有八個光碼為例，會針對每一個光電換能元件311產生八個特徵碼。
但實施時，在本發明之另一實施態樣中，也可改為使該電量量測單元332會於該照明控制單元331控制每一光碼照明單元321產生對應之該光碼組的該等光碼對應的照度的照明光線時，每間隔n個光碼才對每一光電換能元件311進行一次電量量測，n大於等於2。以n等於2，且一個光碼組具有八個光碼為例，針對每一個光電換能元件311只會量測四次電量，而會對應產生四個特徵碼。
參閱圖2、4、5，本發明光電式身份辨識系統200之第二實施例與該第一實施例之差異在於：該光電特徵擷取裝置3的設計。為方便說明，以下將僅針對本第二實施例與該第一實施例差處進行描述。
在本第二實施例中，該光電特徵擷取裝置3包括一個光電換能模組31、一個光碼照明模組32、一個光電特徵擷取模組33、一個顯示面板34，及一個設置在該光電換能模組31前方的鏡頭模組35。其中，該光碼照明模組32、該光電特徵擷取模組33與該顯示面板34之功能設計大致與第一實施例相同，不再詳述。
該光電換能模組31為例如但不限於CCD與CMOS等影像感測器，該等光電換能元件311即分別為所述影像感測器中用以構成畫素陣列的多個畫素。該鏡頭模組35可用以將其前方影像聚焦映射在該光電換能模組31，也就是在該光電換能模組31映射產生該映射影像（圖未示）。該鏡頭模組35是由多數光學鏡片（圖未示）構成，為現有技術且類型眾多，因此不再詳述。
透過以CCD與CMOS等影像感測器作為該光電換能模組31的設計，同樣可透過將每一光電換能元件（畫素）311針對所映射之該映射影像區域所產生之電量轉換成特定特徵碼，並將針對所有光電換能元件（畫素）311產生的所有特徵碼進行編碼，就可得到能夠用以識別該使用者身份的光電識別編碼。
綜上所述，由於每一個人的身體各部位的輪廓都不一樣，所以可利用特定身體部位900在特定之照明光線照射下，於該光電換能模組31所映射出的映射影像800會致使該等光電換能元件311分別產生不同電量的設計，將該等光電換能元件311分別對應該映射影像800各部位所輸出之電量轉換成特定特徵碼後再進行編碼，便可構成一個能夠用以識別該使用者身份的光電識別編碼，再加上該等特徵提取模式所設定之該等照明順序與該等光碼組的設計，可使用以照射使用者以產生該映射影像800的照明光線具有獨特光碼特性，所以本發明光電式身份辨識系統200不易被破解，而具有更佳的使用安全性。此外，實施時，還可將該等光電換能元件311產生之電量另外儲存使用，是一種非常創新且節能的識別系統設計，因此，確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
200:光電式身份辨識系統 3:光電特徵擷取裝置 31:光電換能模組 311:光電換能元件 32:光碼照明模組 321:光碼照明單元 33:光電特徵擷取模組 331:照明控制單元 332:電量量測單元 333:光電特徵編碼單元 34:顯示面板 35:鏡頭模組 4:身份辨識裝置 41:資料庫 42:身份辨識模組 43:註冊模組 431:特徵模式設定單元 432:註冊單元 700:電子設備 800:映射影像 900:特定身體部位
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明光電式身份辨識系統的一個第一實施例的架構示意圖； 圖2是該第一實施例的功能方塊圖； 圖3是該第一實施例的一個示意圖，示意說明一個光碼照明單元產生一個光碼組之八個光碼對應之照度的照明光線時，一特定身體部位在該光電換能模組映射出之該映射影像變化； 圖4是本發明光電式身份辨識系統的一個第二實施例的該光電特徵擷取裝置前視示意圖；及 圖5是該第二實施例之不完整的側剖示意圖，示意說明一個鏡頭模組與一個光電換能模組的相對位置關係。
200:光電式身份辨識系統
3:光電特徵擷取裝置
31:光電換能模組
311:光電換能元件
32:光碼照明模組
321:光碼照明單元
33:光電特徵擷取模組
331:照明控制單元
332:電量量測單元
333:光電特徵編碼單元
34:顯示面板
4:身份辨識裝置
41:資料庫
42:身份辨識模組
43:註冊模組
431:特徵模式設定單元
432:註冊單元

Claims (9)

  1. 一種光電式身份辨識系統，包含一個光電特徵擷取裝置，該光電特徵擷取裝置包括：一個光電換能模組，包括多個陣列排列且能將光能轉換成電能輸出的光電換能元件，且該等光電換能元件能相配合映射出一特定身體部位的一個映射影像；一個光碼照明模組，具有多個間隔設置在該光電換能模組周圍，且可被各別控制啟動以產生照射在該特定身體部位的照明光線的光碼照明單元；及一個光電特徵擷取模組，訊號連接該光電換能模組與該光碼照明模組，並包括，一個照明控制單元，內建有多個特徵提取模式，每一特徵提取模式設定有該光碼照明模組中預定要被驅動發出照明光線之所有光碼照明單元的照明順序，及每一光碼照明單元對應之一個光碼組，每一光碼組具有多個依序排列且分別代表特定照度的光碼，該照明控制單元會於其中一特徵提取模式被選擇時，依該照明順序依序驅動對應之所有光碼照明單元，並控制每一光碼照明單元依序產生對應之該光碼組的每一光碼代表之照度的照明光線一個電量量測單元，可測得每一光電換能元件產生的電量，及一個光電特徵編碼單元，內建有多個分別對應不同電量範圍之特徵碼，可將每一光電換能元件被 測得之電量轉換成對應之電量範圍的特徵碼，並將轉換得到的該等特徵碼彙整成一個光電識別編碼。
  2. 如請求項1所述的光電式身份辨識系統，其中，每一特徵提取模式之該照明順序的每一排序是同時對應m個光碼照明單元，m大於等於1，該照明控制單元會於其中一個特徵提取模式被選擇時，控制該照明順序之每一排序對應之每一光碼照明單元依序產生對應之該光碼組的每一光碼代表之照度的照明光線。
  3. 如請求項2所述的光電式身份辨識系統，其中，每一特徵提取模式之該照明順序的每一排序被設定的所有光碼照明單元是對應相同的光碼組。
  4. 如請求項2所述的光電式身份辨識系統，其中，每一特徵提取模式之該照明順序的每一排序被設定的所有光碼照明單元分別對應的該等光碼組互不相同。
  5. 如請求項1至4任一項所述的光電式身份辨識系統，其中，該電量量測單元會於該照明控制單元控制其中一個光碼照明單元產生其中一個光碼代表之照度的照明光線時，同步測得每一光電換能元件的該電量。
  6. 如請求項1至4任一項所述的光電式身份辨識系統，其中，該電量量測單元會於該照明控制單元控制每一光碼照明單元產生對應之該光碼組的該等光碼對應的照度的照明光線時，每間隔n個光碼才對每一光電換能元件進行一次電量量測，n大於等於2。
  7. 如請求項1至4任一項所述的光電式身份辨識系統，還包 含一個訊號連接該光電特徵擷取裝置的身份辨識裝置，該身份辨識裝置包括一個儲存有多個已註冊之光電識別編碼的資料庫，及一個身份辨識模組，該身份辨識模組可於識別出該光電特徵擷取裝置輸出之該光電識別編碼與該資料庫儲存之其中一個光電識別編碼對應時，產生一個驗證通過訊號。
  8. 如請求項7所述的光電式身份辨識系統，其中，該資料庫儲存之每一光電識別編碼會與一個特徵提取模式關聯綁定，該身份辨識模組是於該照明控制單元被選擇之該特徵提取模式與對應產生之該光電識別編碼，同時與該資料庫中相關聯的其中一個特徵提取模式與其中一個光電識別編碼對應時，才產生該驗證通過訊號。
  9. 如請求項8所述的光電式身份辨識系統，其中，該光電特徵擷取裝置還包括一個顯示面板，該身份辨識裝置還包括一個註冊模組，該註冊模組包括一個特徵模式設定單元，及一個註冊單元，該特徵模式設定單元具有一個用以顯示在該顯示面板，且用以供操作設定該照明順序之每一排序對應之所有光碼照明單元，以及設定每一光碼照明單元對應之該光碼組的該等光碼的模式設定介面，且會彙整該模式設定介面被設定之該照明順序與該等光碼組以建立一個特徵提取模式，該註冊單元會將設定完成之該特徵提取模式傳送儲存於該照明控制單元，並同時觸發該照明控制單元根據該特徵提取模式控制該光碼照明模組作動，且觸發該光電特徵編碼單元產生對應之 該光電識別編碼，並將該特徵提取模式與該光電識別編碼關聯綁定，且儲存於該資料庫。
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