TWI793448B - 電子裝置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本揭露提出一種電子裝置及其操作方法。電子裝置包括光學指紋感測器以及處理器。所述光學指紋感測器用以取得指紋影像。所述處理器耦接所述光學指紋感測器，並且分析所述指紋影像，以計算對應於所述指紋影像的顏色像素比例以及光反射率的至少其中之一。所述處理器依據所述顏色像素比例以及所述光反射率的至少其中之一來搜尋背景資料庫，以取得背景影像。所述處理器依據所述背景影像校正所述指紋影像，以取得校正後的指紋影像。

Description

電子裝置及其操作方法

本揭露是有關於一種裝置，且特別是有關於一種採用光學指紋感測技術的電子裝置及其操作方法。

對於大面積的光學指紋感測器而言，由於指紋感測器在感測指紋影像的過程中，須通過例如指紋感測器的鏡頭或準直器(Collimator)，以及例如面板的自發光層以及玻璃等多層材料以及複雜材質，因此導致容易因為指紋反射率不同而產生許多背景雜訊(Background noise)，例如摩爾紋(Moire)雜訊以及其他固定圖像雜訊(Fixed pattern noise，FPN)。

有鑑於此，本揭露提供一種電子裝置及其操作方法可產生良好的指紋感測影像。

本揭露的電子裝置包括光學指紋感測器以及處理器。所述光學指紋感測器用以取得指紋影像。所述處理器耦接所述光學 指紋感測器，並且分析所述指紋影像，以計算對應於所述指紋影像的顏色像素比例以及光反射率的至少其中之一。所述處理器依據所述顏色像素比例以及所述光反射率的至少其中之一來搜尋背景資料庫，以取得背景影像。所述處理器依據所述背景影像校正所述指紋影像，以取得校正後的指紋影像。

本揭露的操作方法適於具有光學指紋感測器以及背景資料庫的電子裝置。所述操作方法包括以下步驟：通過所述光學指紋感測器取得指紋影像；分析所述指紋影像，以計算對應於所述指紋影像的顏色像素比例以及光反射率的至少其中之一；依據所述顏色像素比例以及所述光反射率的至少其中之一來搜尋背景資料庫，以取得背景影像；以及依據所述背景影像校正所述指紋影像，以取得校正後的指紋影像。

基於上述，本揭露的電子裝置及其操作方法可預先建立有背景資料庫。當電子裝置進行指紋感測時，電子裝置可依據對應於當前指紋影像的顏色像素比例以及光反射率的至少其中之一來搜尋背景資料庫，而取得最適於當前感測情境的背景影像，並且依據此背景影像來消除或降低當前指紋影像的背景雜訊。

為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100:電子裝置

110:處理器

120:光學指紋感測器

130:面板

140:記憶體

142:背景資料庫

301_1~301_N:參考背景影像

302:背景影像

303:指紋影像

304:校正後的指紋影像

600:彩色均光板

601~604:人種光標

S210~S240、S410~S430、S510~S540、S710~S740:步驟

圖1是依照本揭露的一實施例的電子裝置的示意圖。

圖2是依照本揭露的一實施例的操作方法的流程圖。

圖3是依照本揭露的一實施例的背景影像以及指紋影像的示意圖。

圖4是依照本揭露的第一實施例的建立背景資料庫的流程圖。

圖5是依照本揭露的第二實施例的建立背景資料庫的流程圖。

圖6是依照本揭露的多個人種光標的示意圖。

圖7是依照本揭露的第三實施例的建立背景資料庫的流程圖。

為了使本揭露之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本揭露確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。

圖1是依照本揭露的一實施例的電子裝置的示意圖。參考圖1，電子裝置100包括處理器110、光學指紋感測器120、面板130以及記憶體140。處理器110耦接光學指紋感測器120、面板130以及記憶體140。記憶體140用以預先儲存背景資料庫142。在一實施例中，光學指紋感測器120可例如為屏下指紋感測器， 但本發明並不限於此。光學指紋感測器120可例如設置於面板130的指紋感測區下方。當使用者的手指放置於面板130的指紋感測區時，面板130可提供照明光至手指，並且光學指紋感測器120可感測並取樣手指的指紋，以提供指紋影像至處理器110。在本實施例中，處理器110可讀取記憶體140，以根據各種指紋的量子效率(Quantum Efficiency，QE)及/或光反射程度來取得對應於指紋影像的背景影像，並且利用此背景影像來校正指紋影像。值得注意的是，所述各種指紋的量子效率(Quantum Efficiency，QE)及/或光反射程度是反應於不同人種膚色或不同光反射率的指紋感測結果。

在本實施例中，電子裝置100可例如是手機、平板、電腦或智慧型手錶等具有指紋感測功能的電子裝置，本揭露並不加以限制。並且，面板130可例如是有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，OLED)顯示面板或其他類型的自發光顯示面板，本揭露亦不加以限制。

圖2是依照本揭露的一實施例的操作方法的流程圖。圖3是依照本揭露的一實施例的背景影像以及指紋影像的示意圖。參考圖1至圖3，當使用者的手指放置於圖1的面板130的指紋感測區時，面板130可提供照明光至手指，並且電子裝置100可執行以下步驟S210~S240來感測並且校正指紋影像。在步驟S210，處理器110可通過光學指紋感測器120取得指紋影像303。在步驟S220，處理器110可分析指紋影像303，以計算對應於指紋影像 303的顏色像素比例以及光反射率的至少其中之一。在本實施例中，顏色像素比例用於表示對應的人種膚色，並且光反射率用於表示對應手指的光反射程度。換言之，處理器110可透過分析指紋影像303，以判斷出當前感測對象(手指)的量子效率及/或光反射程度。

在步驟S230，處理器110可依據顏色像素比例以及光反射率的至少其中之一來搜尋背景資料庫142，以取得背景影像302。在本實施例中，背景資料庫142可預先儲存一個或多個參考背景影像301_1~301_N，其中N為大於0的正整數。參考背景影像301_1~301_N為分別對應於不同顏色像素比例以及不同光反射率的至少其中之一，並且處理器110可依據顏色像素比例以及光反射率的至少其中之一來取得對應於當前感測對象(手指)的背景影像302。在步驟S240，處理器110依據背景影像302校正指紋影像303，以取得校正後的指紋影像304。在本實施例中，處理器110可利用此背景影像來對指紋影像進行去背景雜訊處理。因此，本實施例的電子裝置100可取得具有良好去背景雜訊的校正後的指紋影像340。然而，關於背景資料庫142的建立方式以及參考背景影像301_1~301_N的取得方式將由以下多個實施例來詳細說明之。

圖4是依照本揭露的第一實施例的建立背景資料庫的流程圖。參考圖1、圖3以及圖4，背景資料庫142儲存的參考背景影像301_1~301_N可例如是對應於不同數位值(光反射率)的背景 影像。電子裝置100可執行以下步驟S410~S430來預先建立背景資料庫142。在步驟S410，電子裝置100可先通過光學指紋感測器120預先感測黑色面板，以取得初始數位值。在本實施例中，所述黑色面板可例如是完全貼附在面板130上，以使光學指紋感測器120可感測到反射率幾乎為0的初始數位值，其中所述數位值為類比至數位轉換器數位碼(Analog-to-Digital Converter code，ADC code)。在步驟S420，處理器110可依據所述初始數位值來校正設置在光學指紋感測器120當中的類比至數位轉換器。也就是說，本實施例的電子裝置100可先進行光學指紋感測器120的類比至數位轉換器的校正，以使電子裝置100於後續進行指紋感測時可取得正確的數位值。

在步驟S430，處理器110可通過光學指紋感測器120預先多次感測分別操作在不同亮度的白光均光板，以取得參考背景影像301_1~301_N以及對應的多個數位值來建立背景資料庫142。在本實施例中，所述白光均光板可例如是完全貼附在面板130上，以使光學指紋感測器120可隨著所述白光均光板的亮度調整，例如依序調整亮度為10%、20%~100%，來感測模擬為不同反射率結果的參考背景影像301_1~301_N及其對應的多個數位值。因此，如圖2的步驟S220、S230，處理器110可計算當前指紋影像303的光反射率，並且處理器110可依據此光反射率所換算的數位值來搜尋參考背景影像301_1~301_N當中具有相應的數位值(光反射率)的背景影像302。因此，本實施例的電子裝置100的處理器 110可利用具有相應的光反射率的背景影像302來對當前取得的指紋影像303進行去背景雜訊處理，而有效地取得校正後的指紋影像304。

圖5是依照本揭露的第二實施例的建立背景資料庫的流程圖。圖6是依照本揭露的多個人種光標的示意圖。參考圖1、圖3、圖5以及圖6，背景資料庫142儲存的參考背景影像301_1~301_N可例如是對應於不同顏色像素比例(不同人種膚色)的背景影像。電子裝置100可執行以下步驟S510~S540來預先建立背景資料庫142。在步驟S510，處理器110可先通過光學指紋感測器120預先感測不同人種膚色的多個顏色樣板。在本實施例中，所述多個顏色樣板可例如是具有分別對應於不同人種膚色的多種顏色的一個或多個矽膠板，並且所述一個或多個矽膠板可例如是逐一完全貼附在面板130上，以使光學指紋感測器120可同時或分別感測對應於不同人種膚色的所述多種顏色的感測結果。在步驟S520，處理器110比較所述多個顏色樣板的感測結果以及多個顏色樣板的真實顏色數值來計算顏色誤差參數。在步驟S530，處理器110依據顏色誤差參數進行光學指紋感測器120的色彩校正。在本實施例中，處理器110可例如透過建立色彩校正矩陣(Color correction matrix)來校正感測器的感測結果與待測物的誤差。也就是說，本實施例的電子裝置100可先進行光學指紋感測器120的色彩校正，以使電子裝置100於後續進行指紋感測時可取得指紋影像的正確的色彩資訊。

在步驟S540，電子裝置100可通過光學指紋感測器120預先感測不同的多個人種光標(light pattern)，以取得分別對應於多個人種光標的不同的多個顏色像素比例的多個參考背景影像301_1~301_N來建立背景資料庫142。在本實施例中，所述多個人種光標是指依據多個不同的人類種族皮膚顏色所定義的特定圖標。在本實施例中，所述多個人種光標可由彩色均光板或由顏色色卡提供。舉例而言，所述多個人種光標可由如圖6所示的彩色均光板600提供，並且彩色均光板600可分區且同時或分時地顯示對應於不同的多種人種膚色的多個人種光標601~604，以取得不同人種膚色的每一個的顏色像素比例。所述顏色像素比例包括第一顏色像素比例以及第二顏色像素比例。所述第一顏色像素比例可為所述指紋影像的紅色像素平均值除以所述指紋影像的綠色像素平均值(R/G)，並且所述第二顏色像素比例可為所述指紋影像的藍色像素平均值除以所述指紋影像的所述綠色像素平均值(B/G)。

對此，由於不同人種膚色所對應的各顏色像素比例並不相同，因此本實施例的電子裝置100可對顯示為多個人種膚色的彩色均光板進行感測，而取得多個人種膚色分別對應的多個參考背景影像301_1~301_N來建立背景資料庫142。因此，如圖2的步驟S220、S230，處理器110可計算當前指紋影像303的顏色像素比例，並且處理器110可依據此顏色像素比例來搜尋參考背景影像301_1~301_N當中具有相應的顏色像素比例的背景影像302。因此，本實施例的電子裝置100的處理器110可利用具有相 應的顏色像素比例的背景影像302來對當前取得的指紋影像303進行去背景雜訊處理，而有效地取得校正後的指紋影像304。

圖7是依照本揭露的第三實施例的建立背景資料庫的流程圖。參考圖1、圖3、圖5以及圖7，背景資料庫142儲存的參考背景影像301_1~301_N可例如是對應於不同顏色像素比例(不同人種膚色)且對應於不同數位值(光反射率)的背景影像。電子裝置100可執行以下步驟S710~S740來預先建立背景資料庫142。然而，本實施例的步驟S710~S730如同上述圖5實施例的步驟S510~S530，以先進行光學指紋感測器120的色彩校正，以使電子裝置100於後續進行指紋感測時可取得指紋影像的正確的色彩資訊。因此，本實施例的不多加贅述步驟S710~S730，而請參照上述圖5實施例的說明。

在步驟S740，電子裝置100可通過光學指紋感測器120預先多次感測分別操作在不同的多個亮度以及不同的多個顏色像素比例的彩色均光板，以取得分別對應於不同的多個亮度以及不同的多個顏色像素比例的多個參考影像背景301_1~301_N來建立背景資料庫142。舉例而言，如圖6所示的彩色均光板600可分區且同時顯示對應於不同的多種人種膚色的多個人種光標601~604，以取得不同人種膚色的每一個的顏色像素比例。並且，彩色均光板600可例如是完全貼附在面板130上，以使光學指紋感測器120還可隨著彩色均光板600的亮度調整，例如依序調整亮度為10%、20%~100%，來感測模擬為對應於不同的多種人種膚 色的多個不同反射率結果的參考背景影像301_1~301_N及其對應的多個顏色像素比例以及多個數位值。因此，如圖2的步驟S220、S230，處理器110可計算當前指紋影像303的顏色像素比例以及光反射率，並且處理器110可依據此顏色像素比例先決定特定的人種膚色，在依據光反射率所換算的數位值來搜尋參考背景影像301_1~301_N當中對應於顏色像素比例(特定的人種膚色)且具有相應的數位值(光反射率)的背景影像302。因此，本實施例的電子裝置100的處理器110可利用具有相應的光反射率的背景影像302來對當前取得的指紋影像303進行去背景雜訊處理，而有效地取得校正後的指紋影像304。

綜上所述，本揭露的電子裝置及其操作方法可預先建立有背景資料庫。所述背景資料庫的多個參考背景影像可對應於不同的多個顏色像素比例以及不同的多個光反射率的至少其中之一，以使本揭露的電子裝置可依據對應於當前指紋影像的顏色像素比例以及光反射率的至少其中之一來搜尋背景資料庫，而取得最適於感測對象的人種膚色或光反射率的背景影像，並且依據此背景影像來有效地消除或降低指紋影像當中的背景雜訊。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。指紋影像的背景雜訊。

100:電子裝置

110:處理器

120:光學指紋感測器

130:面板

140:記憶體

142:背景資料庫

Claims (20)

1. 一種電子裝置，包括：光學指紋感測器，用以取得指紋影像；以及處理器，耦接所述光學指紋感測器，並且分析所述指紋影像，以計算對應於所述指紋影像的顏色像素比例以及光反射率的至少其中之一，其中所述處理器依據所述顏色像素比例以及所述光反射率的至少其中之一來搜尋背景資料庫，以取得背景影像，並且所述處理器依據所述背景影像校正所述指紋影像，以取得校正後的指紋影像。
2. 如請求項1所述的電子裝置，其中所述處理器依據所述指紋影像的所述顏色像素比例以及透過所述光反射率所計算的數位值的至少其中之一來搜尋所述背景資料庫的多個參考背景影像，以取得所述背景影像，其中所述數位值為類比至數位轉換器數位碼。
3. 如請求項2所述的電子裝置，其中所述光學指紋感測器預先多次感測分別操作在不同亮度的白光均光板，以取得所述多個參考背景影像以及對應的多個數位值來建立所述背景資料庫。
4. 如請求項2所述的電子裝置，其中所述光學指紋感測器預先感測黑色面板，以取得初始數位值，並且所述處理器依據 所述初始數位值來校正所述光學指紋感測器的類比至數位轉換器。
5. 如請求項2所述的電子裝置，其中所述光學指紋感測器預先感測不同的多個人種光標或多種顏色色卡，以取得分別對應於所述多個人種光標或所述多種顏色色卡的不同的多個顏色像素比例的所述多個參考背景影像來建立所述背景資料庫。
6. 如請求項5所述的電子裝置，其中所述多個人種光標由彩色均光板提供。
7. 如請求項6所述的電子裝置，其中所述光學指紋感測器還預先多次感測分別操作在不同的多個亮度以及不同的所述多個顏色像素比例的所述彩色均光板，以取得分別對應於不同的所述多個亮度以及不同的所述多個顏色像素比例的所述多個參考背景影像來建立所述背景資料庫。
8. 如請求項6所述的電子裝置，其中所述彩色均光板的多個分區同時或分時顯示所述多個人種光標。
9. 如請求項5所述的電子裝置，其中所述光學指紋感測器預先感測不同人種類型的多個顏色樣板，並且所述處理器比較所述多個顏色樣板的感測結果以及所述多個顏色樣板來計算顏色誤差參數，並且所述處理器依據顏色誤差參數進行所述光學指紋感測器的顏色校正。
10. 如請求項1所述的電子裝置，其中所述顏色像素比例包括第一顏色像素比例以及第二顏色像素比例， 其中所述第一顏色像素比例為所述指紋影像的紅色像素平均值除以所述指紋影像的綠色像素平均值，並且所述第二顏色像素比例為所述指紋影像的藍色像素平均值除以所述指紋影像的所述綠色像素平均值。
11. 一種操作方法，適於具有光學指紋感測器以及背景資料庫的電子裝置，其中所述操作方法包括：通過所述光學指紋感測器取得指紋影像；分析所述指紋影像，以計算對應於所述指紋影像的顏色像素比例以及光反射率的至少其中之一；依據所述顏色像素比例以及所述光反射率的至少其中之一來搜尋背景資料庫，以取得背景影像；以及依據所述背景影像校正所述指紋影像，以取得校正後的指紋影像。
12. 如請求項11所述的操作方法，其中取得所述背景影像的步驟包括：依據所述指紋影像的所述顏色像素比例以及透過所述光反射率所計算的數位值的至少其中之一來搜尋所述背景資料庫的多個參考背景影像，以取得所述背景影像，其中所述數位值為類比至數位轉換器數位碼。
13. 如請求項12所述的操作方法，包括：通過所述光學指紋感測器預先多次感測分別操作在不同亮度的白光均光板，以取得所述多個參考背景影像以及對應的多個數 位值來建立所述背景資料庫。
14. 如請求項12所述的操作方法，包括：通過所述光學指紋感測器預先感測黑色面板，以取得初始數位值；以及依據所述初始數位值來校正所述光學指紋感測器的類比至數位轉換器。
15. 如請求項12所述的操作方法，包括：通過所述光學指紋感測器預先感測不同的多個人種光標或多種顏色色卡，以取得分別對應於所述多個人種光標或所述多種顏色色卡的不同的多個顏色像素比例的所述多個參考背景影像來建立所述背景資料庫。
16. 如請求項15所述的操作方法，其中所述多個人種光標由彩色均光板提供。
17. 如請求項16所述的操作方法，其中建立所述背景資料庫的步驟還包括：通過所述光學指紋感測器還預先多次感測分別操作在不同的多個亮度以及不同的所述多個顏色像素比例的所述彩色均光板，以取得分別對應於不同的所述多個亮度以及不同的所述多個顏色像素比例的所述多個參考背景影像來建立所述背景資料庫。
18. 如請求項16所述的操作方法，其中所述彩色均光板的多個分區同時或分時顯示所述多個人種光標。
19. 如請求項15所述的操作方法，還包括： 通過所述光學指紋感測器還預先感測不同人種類型的多個顏色樣板；比較所述多個顏色樣板的感測結果以及所述多個顏色樣板來計算顏色誤差參數；以及依據顏色誤差參數進行所述光學指紋感測器的顏色校正。
20. 如請求項11所述的操作方法，其中所述顏色像素比例包括第一顏色像素比例以及第二顏色像素比例，其中所述第一顏色像素比例為所述指紋影像的紅色像素平均值除以所述指紋影像的綠色像素平均值，並且所述第二顏色像素比例為所述指紋影像的藍色像素平均值除以所述指紋影像的所述綠色像素平均值。

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