TWI761755B - 生物特徵採集與識別方法及利用其之生物特徵識別裝置和資訊處理裝置 - Google Patents

生物特徵採集與識別方法及利用其之生物特徵識別裝置和資訊處理裝置 Download PDF

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Abstract

本發明主要揭示一種生物特徵採集與識別方法。在應用本發明之方法的情況下，透過將多個點光源平移至少一次的0方式可令一屏下光學式生物特徵採集裝置的一光檢測器電路檢測至少二生物特徵光信號，使得後端的一生物特徵採集電路能夠自至該至少二生物特徵光信號之中取得複數個採集圖像，從而將該複數個採集圖像進一步處理成一生物特徵圖像模板。進行生物特徵匹配及身分認證時，該生物特徵採集電路自採集獲得的多個採集圖像之中提取點光源中心位置，藉以計算各所述採集圖像的一有效區域，接著自多個所述有效區域內提取出複數個特徵點，用於和所述生物特徵圖像模板進行生物特徵匹配，從而完成身分認證。

Description

生物特徵採集與識別方法及利用其之生物特徵識別裝置和資訊處理裝置
本發明係關於生物特徵辨識之技術領域，尤指使用複數個點光源照射一生物單元(例如:手指)以接獲得一生物特徵光信號的一種生物特徵採集與識別方法。
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’的一顯示面板的多個點光源照射一生物單元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。
圖2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3為習知的生物特徵(指紋)影像圖。如圖2與圖3所示，以觸控顯示屏幕3’的顯示面板31’的多個點光源32’照射一生物單元4’的一採集表面41’之時，各所述點光源32’於該採集表面41’皆具有一採集範圍321’。在光檢測器電路2’檢測該生物單元4’的一生物特徵光信號之後，後端的生物特徵採集電路1’將該生物特徵光信號還原成多個採集圖像。圖4顯示採用點光源採集方法之習知的生物特徵採集電路所採集的多個採集圖像的影像圖。如圖3與圖4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2倍。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’會先將各所述採集圖像5’進行縮小2倍，接著再將多個採集圖像5’拼接成一生物特徵圖像。
由圖2、圖3和圖4可發現，由於各所述點光源32’的光路受到限制，導致所採集到的多個所述採集圖像5’彼此之間不連續，且部分的採集圖像5’所攜載的生物特徵信息可能會不完整，從而造成最終拼接還原獲得的生物特徵圖像會與原採集表面41’所帶有的生物特徵影像有一定的差異度。應可理解，若以此不準確的生物特徵圖像作為用於進行身分認證之生物特徵圖像模板，將導致後續進行生物特徵辨識及/或身分認證之時無法順利完成匹配。
由上述說明可知，本領域亟需一種新式的生物特徵採集與識別方法。
本發明之一目的在於提供一種生物特徵採集與識別方法，其可使一屏下光學式生物特徵識別裝置更有效率地執行一生物特徵圖像模板之錄入程序及更加準確地完成一生物特徵匹配及身分識別程序。
本發明之另一目的在於提供一種生物特徵識別裝置，其可更有效率地執行一生物特徵圖像模板之錄入程序及更加準確地完成一生物特徵匹配及身分識別程序。
本發明之又一目的在於提供一種資訊處理裝置，其所內含的生物特徵識別裝置可更有效率地執行一生物特徵圖像模板之錄入程序及更加準確地完成一生物特徵匹配及身分識別程序。
為達成上述目的，本發明提出所述生物特徵採集與識別方法之一實施例，其係由一屏下光學式生物特徵識別裝置實現，該屏下光學式生物特徵識別裝置具有一光檢測器電路以及一生物特徵採集電路，且該生物特徵採集與識別方法包含一生物特徵採集與識別程序，其包括：
以一顯示面板的複數個點光源照射一生物單元的一採集表面，從而令該光檢測器電路檢測一生物特徵光信號；
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，同時自各所述採集圖像之中提取一光源中心位置；
以該生物特徵採集電路依據各所述光源中心位置計算各所述採集圖像的一有效區域；以及
以該生物特徵採集電路自多個所述有效區域內提取出複數個特徵點，從而對該複數個特徵點和該生物特徵圖像模板進行一生物特徵匹配。
在可能的實施例中，本發明之生物特徵採集與識別方法更包含一生物特徵圖像模板錄入程序，其包括：
在該顯示面板的該複數個點光源之中選擇多個點光源照射該生物單元的該採集表面，且令所述多個點光源平移至少一次，從而令該光檢測器電路檢測至少二所述生物特徵光信號；以及
以該生物特徵採集電路將至少二所述生物特徵光信號還原成複數個採集圖像，從而將該複數個採集圖像進一步處理成一生物特徵圖像模板。
在可能的實施例中，該生物單元可為手指、手掌、臉部或虹膜。
在可能的實施例中，該點光源可為有機發光二極體、次毫米發光二極體或微發光二極體。
在可能的實施例中，該點光源具有選自於由可見光波長範圍和非可見光波長範圍所組成的一波長範圍。
在一實施例中，各所述點光源於該採集表面上具有一採集範圍，且該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模板之前，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。
為達前述目的，本發明進一步提出一種生物特徵識別裝置，其係由如前述之屏下式光學式生物特徵識別裝置實現。
為達前述目的，本發明進一步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識別裝置，其中，該中央處理單元係用以接收該屏下光學式生物特徵識別裝置所提供的所述生物特徵圖像及/或識別結果。
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5顯示應用本發明之一種生物特徵採集與識別方法的一屏下式光學式生物特徵採集裝置的方塊圖，且圖6顯示應用本發明之生物特徵採集與識別方法的屏下式光學式生物特徵採集裝置的採集架構圖。本發明之生物特徵採集與識別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31的下方處。
圖7顯示本發明之一種生物特徵採集與識別方法的流程圖。本發明之生物特徵採集與識別方法主要包含一生物特徵圖像模板錄入程序以及一生物特徵識別與識別程序，其中該生物特徵圖像模板錄入程序包含步驟S1及步驟S2，且該生物特徵識別與識別程序包含步驟S3、步驟S4、步驟S5以及步驟S6。請再同時參閱圖8A與圖8B，其為本發明之生物特徵(指紋)影像圖。如圖8A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。
依據本發明之設計，所述生物特徵採集與識別方法的流程係首先執行步驟S1：在該顯示面板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41。如圖8A所示，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。進一步地，步驟S1還令所述多個點光源32平移至少一次(如圖8B所示)，從而令該光檢測器電路2檢測至少二生物特徵光信號。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。值得說明的是，所述點光源32所發出的用以進行生物特徵(指紋)採集的偵測光，且該偵測光可為一可見光或一非可見光。更詳細地說明，所述偵測光具有選自於由可見光波長範圍(380nm-750nm)和非可見光波長範圍(750nm-1100nm)所組成的一波長範圍。舉例而言，點光源32所發出的偵測光為一波長為550nm的可見光，或一波長為850nm的近紅外光(Near Infrared, NIR)。
方法流程接著執行步驟S2：以該生物特徵採集電路1將至少二所述生物特徵光信號還原成複數個採集圖像，從而將該複數個採集圖像進一步處理成一生物特徵圖像模板。圖9A和圖9B顯示利用本發明之生物特徵採集與識別方法所採集的多個採集圖像的影像圖，且圖9C為利用本發明之生物特徵採集與識別方法所獲得之生物特徵圖像模板。在對照圖8A的情況下，應可發現圖9A所示多個採集圖像5為利用未平移之多個點光源32照射採集表面41後所採集而出。另一方面，在對照圖8B的情況下，亦可發現圖9B所示多個採集圖像5為利用平移一次之多個點光源32照射採集表面41後所採集而出。最終，生物特徵採集電路2即利用其具有的至少一指紋圖像運算函式將圖9A和圖9B的多各所述採集圖像5拼接成如圖9C所示之單一生物特徵圖像6，此生物特徵圖像作為用於進行後續之生物特徵匹配和身分識別的一模板。
補充說明的是，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6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。
在完成步驟S1和步驟S2之後，本發明之生物特徵採集與識別方法接著便可以開始進行生物特徵識別與識別程序。如圖5、圖6與圖7所示，方法流程係先執行步驟S3：以該顯示面板31的多個所述點光源32照射該生物單元4的該採集表面41，從而令該光檢測器電路2檢測一個所述生物特徵光信號。接著，於步驟S4之中，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5，同時自各所述採集圖像5之中提取一光源中心位置。繼續地，於步驟S5之中，以該生物特徵採集電路1依據各所述光源中心位置計算各所述採集圖像5的一有效區域5a。
圖10A顯示利用本發明之生物特徵採集與識別方法所採集的多個採集圖像的影像圖，圖10B為對應於多個所述採集圖像的多個有效區域的影像圖。其中，圖10A所示之多個採集圖像5係在完成前述步驟S4之後獲得，且圖10B所示之多個有效區域5a係在完成前述步驟S5之後獲得。最終，方法流程係執行步驟S6：以該生物特徵採集電路1自多個所述有效區域5a內提取出複數個特徵點，從而對該複數個特徵點和該生物特徵圖像6之模板(如圖9C所示)進行一生物特徵匹配。
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識別裝置，其中，該中央處理單元係用以接收該屏下光學式生物特徵識別裝置所提供的所述生物特徵圖像及/或識別結果。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與識別方法；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與識別方法可使一屏下光學式生物特徵識別裝置更有效率地執行一生物特徵圖像模板之錄入程序及更加準確地完成一生物特徵匹配及身分識別程序。
(2)本發明的生物特徵識別裝置可更有效率地執行一生物特徵圖像模板之錄入程序及更加準確地完成一生物特徵匹配及身分識別程序。
(3)本發明的資訊處理裝置所內含的生物特徵識別裝置可更有效率地執行一生物特徵圖像模板之錄入程序及更加準確地完成一生物特徵匹配及身分識別程序。
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 5a:有效區域 6:生物特徵圖像 步驟S1:在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，且令所述多個點光源平移至少一次，從而令該光檢測器電路檢測至少二生物特徵光信號 步驟S2:以該生物特徵採集電路將至少二所述生物特徵光信號還原成複數個採集圖像，從而將該複數個採集圖像進一步處理成一生物特徵圖像模板 步驟S3:以該顯示面板的多個所述點光源照射該生物單元的該採集表面，從而令該光檢測器電路檢測一所述生物特徵光信號 步驟S4: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，同時自各所述採集圖像之中提取一光源中心位置 步驟S5:以該生物特徵採集電路依據各所述光源中心位置計算各所述採集圖像的一有效區域 步驟S6:以該生物特徵採集電路自多個所述有效區域內提取出複數個特徵點，從而對該複數個特徵點和該生物特徵圖像模板進行一生物特徵匹配
＜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 321’:採集範圍 4’:生物單元 41’:採集表面 5’:採集圖像
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為採用點光源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所採集的多個採集圖像的影像圖； 圖5為應用本發明之一種生物特徵採集與識別方法的一屏下式光學式生物特徵採集裝置的方塊圖； 圖6為應用本發明之生物特徵採集與識別方法的屏下式光學式生物特徵採集裝置的採集架構圖； 圖7為本發明之一種生物特徵採集與識別方法的流程圖； 圖8A為本發明之生物特徵(指紋)影像圖； 圖8B為本發明之生物特徵(指紋)影像圖； 圖9A為利用本發明之生物特徵採集與識別方法所採集的多個採集圖像的影像圖； 圖9B為利用本發明之生物特徵採集與識別方法所採集的多個採集圖像的影像圖； 圖9C為利用本發明之生物特徵採集與識別方法所獲得之生物特徵圖像模板； 圖10A為利用本發明之生物特徵採集與識別方法所採集的多個採集圖像的影像圖；以及 圖10B為對應於多個所述採集圖像的多個有效區域的影像圖。
2:光檢測器電路
31:顯示面板
32:點光源
4:生物單元

Claims (10)

  1. 一種生物特徵採集與識別方法，其係由一屏下光學式生物特徵識別裝置實現，該屏下光學式生物特徵識別裝置具有一光檢測器電路以及一生物特徵採集電路，且該生物特徵採集與識別方法包含一生物特徵圖像模板錄入程序，其包括：在一顯示面板的複數個點光源中選擇多個點光源照射一生物單元的一採集表面，且令所述多個點光源平移至少一次，從而令該光檢測器電路依次檢測一第一生物特徵光信號與一第二生物特徵光信號；以及以該生物特徵採集電路將該第一生物特徵光信號還原成N個第一採集圖像，且將該第二生物特徵光信號還原成N個第二採集圖像，N為正整數，從而將N個所述第一採集圖像和N個所述第二採集圖像進一步處理成一個完整生物特徵圖像模板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之生物特徵採集與識別方法，更包含一生物特徵採集與識別程序，其包括：以該顯示面板的該複數個點光源照射該生物單元的該採集表面，從而令該光檢測器電路檢測一生物特徵光信號；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，同時自各所述採集圖像之中提取一光源中心位置；以該生物特徵採集電路依據各所述光源中心位置計算各所述採集圖像的一有效區域；以及以該生物特徵採集電路自多個所述有效區域內提取出複數個特徵點，從而對該複數個特徵點和一生物特徵圖像模板進行一生物特徵匹配。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之生物特徵採集與識別方法，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。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之生物特徵採集與識別方法，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。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之生物特徵採集與識別方法，其中，該點光源具有選自於由可見光波長範圍和非可見光波長範圍所組成的一波長範圍。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之生物特徵採集與識別方法，其中，各所述點光源於該採集表面上具有一採集範圍，且該採集圖像之範圍大小為該採集範圍的N倍，N至少為2。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之生物特徵採集與識別方法，其中，在將多個所述採集圖像進一步處理為所述生物特徵圖像模板之前，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。
  8. 一種生物特徵識別裝置，其係由如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之屏下式光學式生物特徵識別裝置實現。
  9. 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1至7項中任一項所述之屏下式光學式生物特徵識別裝置，其中，該中央處理單元係用以接收該屏下光學式生物特徵識別裝置所提供的所述生物特徵圖像及/或識別結果。
  10. 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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