TWI796045B

TWI796045B - 節省記憶體的指紋影像產生方法及裝置

Info

Publication number: TWI796045B
Application number: TW110146520A
Authority: TW
Inventors: 施偉倫; 林吳維
Original assignee: 聯詠科技股份有限公司
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2023-03-11
Also published as: TW202225932A; US20240249548A1; TW202324056A; US11967168B2; TWI828534B; US20220189196A1; CN114627512A

Abstract

本發明揭示一種節省記憶體的指紋影像產生方法及裝置，該方法包含根據在曝光週期結束前從一指紋感測器陣列讀取的複數個第一類比感測信號，產生一原始資料大小的第一指紋影像。然後儲存由等於或小於該原始資料大小的一第一資料大小所表示的該第一指紋影像。在產生該原始資料大小的該第一指紋影像後，根據在該曝光週期期間從該指紋感測器陣列讀取的複數個第二類比感測信號產生該原始資料大小的一第二指紋影像。然後儲存由小於該原始資料大小的一已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。

Description

節省記憶體的指紋影像產生方法及裝置

本發明係關於指紋影像產生，尤其係關於一種節省記憶體、減少頻寬量以及改善指紋辨識處理效率之指紋影像產生方法及裝置。

生物特徵資料處理或生物特徵認證用於識別個人身分。每個人的生物特徵諸如指紋都是獨一無二的。

為了獲得更好的影像，指紋感測器陣列拍攝指紋影像。舉例來說，例如指紋感測器陣列具有270 x 270個感測像素，並且每一影像的資料量為270 x 270 x 12位元。因此，為了捕捉六張影像，儲存六張影像所需的靜態隨機存取記憶體（SRAM）大小為270 x 270 x 12位元乘 6、或6倍270 x 270 x 12位元資料。

不幸的是，此資料量會導致指紋採集速度變慢、頻寬需求過大以及資料傳輸大小增加。

因此，希望對指紋辨識系統進行改進，以提高指紋影像產生處理的效率。

本發明的一個目的是提供一種節省記憶體的指紋影像產生方法及裝置。

該指紋影像產生方法及裝置包括根據在曝光週期結束前從一指紋感測器陣列讀取的多個第一類比感測信號，產生一原始資料大小的第一指紋影像；儲存由等於或小於該原始資料大小的一第一資料大小所表示的該第一指紋影像；在產生該原始資料大小的該第一指紋影像後，根據在該曝光週期期間從該指紋感測器陣列讀取的複數個第二類比感測信號產生該原始資料大小的一第二指紋影像；以及儲存由小於該原始資料大小的一已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。

在本發明的一具體實施例中，用於節省記憶體的指紋影像產生方法更包含在產生該原始資料大小的該第二指紋影像後，根據在該曝光週期期間從該指紋感測器陣列讀取的複數個第三類比感測信號產生該原始資料大小的一第三指紋影像；以及儲存由小於該原始資料大小的該已壓縮資料大小所表示之該第三指紋影像。

在本發明的一具體實施例中，用於節省記憶體的指紋影像產生方法更包含藉由計算該原始資料大小的第一指紋影像與該原始資料大小的第二指紋影像間之差異影像，產生由該已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。

在本發明的一具體實施例中，該方法更包含儲存該原始資料大小的該第二指紋影像。

在本發明的一具體實施例中，該方法更包含在產生該原始資料大小的該第二指紋影像後，根據在該曝光週期期間從該指紋感測器陣列讀取的複數個第三類比感測信號產生該原始資料大小的一第三指紋影像；藉由計算該原始資料大小的第二指紋影像與該原始資料大小的第三指紋影像間之差異影像，產生由小於該原始資料大小的該已壓縮資料大小所表示之該第三指紋影像；以及儲存由該已壓縮資料大小所表示的該第三指紋影像。

在本發明的一具體實施例中，該方法更包含儲存該原始資料大小的該第一指紋影像；獲取該原始資料大小的第一指紋影像中的一第一參考像素資料，其中該第一參考像素資料為該原始資料大小的第一指紋影像中的該最小像素資料；以及藉由從該原始資料大小的第一指紋影像減去該第一參考像素資料，產生由小於該原始資料大小的該第一資料大小所表示之該第一指紋影像。

在本發明的一具體實施例中，該方法更包含儲存該原始資料大小的該第二指紋影像；獲取該原始資料大小的第二指紋影像中的一第二參考像素資料，其中該第二參考像素資料為該原始資料大小的第二指紋影像中的該最小像素資料；以及藉由從該原始資料大小的第二指紋影像減去該第二參考像素資料，產生由該已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。

在本發明的一具體實施例中，該方法更包含藉由從該原始資料大小的第二指紋影像減去該第一參考像素資料，產生由該已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。

在本發明的一具體實施例中，該方法更包含儲存該原始資料大小的該第一指紋影像；獲取該原始資料大小的第一指紋影像中的一第一參考像素資料，其中該第一參考像素資料為該原始資料大小的第一指紋影像中的該最小像素資料；以及藉由從該原始資料大小的第二指紋影像減去該第一參考像素資料，產生由小於該原始資料大小的該已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。

在本發明的一具體實施例中，該方法更包含將由該第一資料大小所表示的該第一指紋影像以及由該已壓縮資料大小所表示的該第二指紋影像傳輸到一後端處理器。

在本發明的一具體實施例中，該方法更包含將基於該原始資料大小的該第二指紋影像中的該最小像素資料產生的「已壓縮」參考像素資料傳輸到該後端處理器；以及將基於該原始資料大小的該第一指紋影像中的該最小像素資料產生的「已壓縮」參考像素資料傳輸到該後端處理器。

在本發明的一具體實施例中，用於節省記憶體的指紋影像產生方法更包含確定發生在一觸控螢幕上的一手指觸控事件之觸控位置，其中該觸控螢幕包含一觸控感測器陣列，該陣列包含複數個觸控感測電極，以及一指紋感測器陣列，該陣列包括複數個指紋感測像素；找出與大於或不小於一臨界值的複數個觸控感測資料相對應的多個觸控感測電極之位置；產生與基於該觸控位置確定的一指紋讀取區域相對應之一第一指紋影像；以及儲存該第一指紋影像的一部分，作為一有效指紋影像，其中該有效指紋影像的區域係根據與大於或不小於該臨界值的該觸控感測資料相對應的該等觸控感測電極之位置所確定。

在本發明的一具體實施例中，該方法更包含產生與基於一觸控位置確定的一指紋讀取區域相對應之一第一指紋影像；以及不儲存該第一指紋影像的一部分，該部分為不在預定數碼範圍內的複數個指紋感測資料。

在本發明的一具體實施例中，用於節省記憶體的指紋影像產生方法更包含儲存該第一指紋影像的其他部分，該部分為在該預定數碼範圍內的複數個指紋感測資料。

本發明的另一目的在於提供一種節省記憶體，例如靜態隨機存取記憶體（SRAM）的指紋影像產生方法。

根據本發明的一具體實施例之該指紋影像產生方法包含捕捉複數個指紋影像。第一指紋影像以原始資料大小捕捉。例如以270 x 270 x 12位元資料的原始資料大小捕捉該影像。

然後捕捉一第二影像。在一具體實施例中，從該第一影像資料中減去該第二影像資料（減去相同的位置），以獲得第一與第二影像之間的差異。當從第一張影像中減去第二張影像時，第一影像資料與第二影像資料之間的差將為正數。然後將第一影像與第二影像之間的差異值（又稱為差異影像）用來代表第二影像並儲存在用於第二影像資料的記憶體中，從而節省記憶體。

然後捕捉一第三影像。從該第三影像資料中減去該第二影像資料（減去相同的位置），以獲得第二與第三影像之間的差異。由於第三張影像的曝光時間比第二張影像久，因此當從第三張影像減去第二張影像時，第二張影像與第三張影像之間的差異值將為正數。

此處理係針對複數個指紋影像執行。例如，六個指紋影像。

以不同曝光時間長度所得的指紋影像之原始資料會比較接近。記憶體只儲存第一影像的原始資料大小，而所有其他則只儲存差異影像。

在本發明的具體實施例中，用於節省記憶體的指紋影像產生裝置包括一類比數位轉換器，用於根據在曝光週期結束前從一指紋感測器陣列讀取的多個第一類比感測信號以產生一原始資料大小的第一指紋影像；一記憶體，用於儲存由等於或小於該原始資料大小的一第一資料大小所表示的該第一指紋影像；該類比數位轉換器在產生該原始資料大小的該第一指紋影像後，還根據在該曝光週期期間從該指紋感測器陣列讀取的多個第二類比感測信號產生該原始資料大小的一第二指紋影像；以及該記憶體儲存由小於該原始資料大小的一已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。

在本發明的具體實施例中，用於節省記憶體的指紋影像產生裝置包括一觸控控制器，用於確定發生在一觸控螢幕上的一手指觸控事件觸控位置，其中該觸控螢幕包括一觸控感測器陣列，該陣列包括多個觸控感測電極，以及一指紋感測器陣列，該陣列包括多個指紋感測像素；該觸控控制器找出與大於或不小於一臨界的多個觸控感測資料相對應的觸控感測電極之位置；一指紋讀取電路，用於產生與基於該觸控位置確定一指紋讀取區域相對應的第一指紋影像；以及儲存該第一指紋影像的一部分，作為有效指紋影像，其中該有效指紋影像的面積係根據與大於或不小於該臨界的該觸控感測資料相對應的該觸控感測電極之位置所確定。

在本發明的具體實施例中，用於節省記憶體的指紋影像產生裝置包括一指紋讀取電路，用於產生與基於一觸控位置確定一指紋讀取區域相對應的第一指紋影像；該指紋讀取電路不儲存該第一指紋影像的一部分，該部分為不在預定數碼範圍內的多個指紋感測資料。

利用本發明可節省記憶體、減少傳輸時間並提高使用者體驗。

為了實現上述目的，本發明提供一種指紋影像產生指紋影像產生方法及裝置，用於節省記憶體、減少頻寬量以及改善指紋辨識處理效率。

相關申請案交叉參照

本申請案主張於2020年11月12提出的第63/124,103號美國臨時專利申請案之權益。上述專利申請案的全部內容在此通過引用方式併入，並成為本說明書的一部分。

為了促進對本發明目的、特徵和效果的理解，因此提供有關本發明實施方式的具體實施例以及附圖。在本發明實施例中，指紋影像產生方法是由指紋讀取電路進行或由包括指紋讀取電路的裝置來進行。以指紋讀取電路的觀點來看，本發明實施例的敘述中的第一指紋影像資料（又稱第一影像資料）和第一指紋影像（又稱第一影像）同義，或和第一指紋影像的影像資料（又稱第一影像的影像資料）同義；第二指紋影像資料（又稱第二影像資料）和第二指紋影像（又稱第二影像）同義，或和第二指紋影像的影像資料（又稱第二影像的影像資料）同義，以此類推。

請參閱圖1A，其為例示根據本發明具體實施例的指紋辨識系統之圖式，並且請參閱圖1B，其為根據本發明具體實施例的指紋讀取電路及指紋辨識系統之圖式。

指紋讀取電路100可具體實施為一單獨之積體電路晶片（integrated circuit ，IC），也可與顯示驅動電路和觸控電路整合成一個晶片，即指紋、觸控和顯示整合晶片（FTDI）220，用於驅動電子裝置的觸控螢幕，例如手機。實施為單晶片的指紋讀取電路可包括一記憶體例如SRAM以及微控制器。指紋感測器陣列210包括多個指紋感測器，可嵌入在觸控螢幕中或作為一獨立的指紋感測裝置，組裝設置在觸控螢幕上。指紋讀取電路100從指紋感測器獲取關於一指紋影像的指紋感測訊號，並將指紋感測訊號轉換為數位的指紋影像資料，這些資料傳送到後端處理器240，例如手機的系統應用處理器。後端處理器240根據多個影像進行影像處理，得到一或多個更清晰的指紋影像來進行指紋驗證，即驗證輸入指紋是否為使用者的註冊指紋。

例如，假設一個指紋影像的影像資料具有270 x 270 x 12位元的資料量（基於主動的指紋感測器陣列有270 x 270像素），並且在一個手指觸碰事件期間（從手指放到觸控螢幕上至手指離開觸控螢幕）內，指紋被影像採集六次。然後，指紋讀取電路就需要在SRAM 140中留出270 x 270 x 12位元x 6的空間來儲存這六個影像，從而造成相當大的SRAM 140使用量。

指紋讀取電路（ROIC）100另包括類比前端（AFE）通道110、類比數位轉換器（ADC）120、數位電路130和將指紋讀取電路 100連接到後端處理器240的序列週邊介面150。

請即參考圖2A，其為例示根據本發明之一具體實施例之用於指紋影像產生方法的時序控制方式，用來產生例如六張影像；請即參考圖2B，其為例示根據本發明之一具體實施例圖2A中的總數六張影像的第一影像之影像資料表；請即參考圖2C，其為例示根據本發明之一具體實施例圖2A中的總數六張影像的第二影像之影像資料表；以及請即參考圖2D，其為例示根據本發明具體實施例圖2A中的總數六張影像的第一影像減去第二影像之影像資料表。另外，請繼續參閱圖1A和圖1B。

在圖2A-2D所示的具體實施例中，指紋讀取電路100在連續曝光時段內多次獲取影像，並使用值差分或壓縮技術來儲存影像資料，以節省SRAM空間。

雖然指紋資料是在不同曝光時間獲得，但其應該具有非常密切相關的資料值。因此，對於第一影像資料之後獲得的其他影像，只儲存其與各自前幾張影像資料的差異值，以節省SRAM空間，並減少指紋感測器陣列210傳輸到諸如手機的應用處理器（AP）的後端處理器240的資料量，或換句話說，以節省傳輸頻寬。

例如，當第一影像資料的儲存資料量為270 x 270 x 12位元，而第二至第六影像之每一者的儲存資料量為270 x 270 x 10位元，亦即只儲存每一影像與其前一影像資料間之差異值，並可節省SRAM 140空間。

當指紋讀取電路100獲取第一影像時，其將第一影像的270 x 270 x 12位元完整資料儲存在SRAM 140中。

當指紋讀取電路100獲取第二影像時，會逐行計算獲得第二影像與第一影像間之差異值（亦即獲取兩張影像在相同指紋像素位置處的資料差異），並只將差異值儲存在SRAM 140中。由於在連續曝光時段內採集多個影像，而第二影像的曝光時間比第一影像的曝光時間長，因此將所述第二影像減去所述第一影像獲得一正碼。請即參考圖2B至圖2D中所示的表格為例，對於相同的像素位置，實際儲存在SRAM中的第二影像的左上像素的影像資料為279而不是1436。

在此具體實施例中，曝光時間越長，ADC產生的數碼越高（這是基於ADC所轉換的類比電壓因曝光時間越長而越大的情況）。另一方面，在曝光時間越長數碼越低的具體實施例中，差異值由影像(N)-影像(N-1)獲得。

下面以應用為例。此範例中用於節省記憶體的指紋影像產生方法包含採集六種不同曝光時間長度的六張指紋影像。

第一影像以完整的270 x 270 x 12位元資料捕捉。

然後捕捉第二影像。從該第二影像中減去該第一影像（減去相同的位置的影像資料），以獲得第一與第二影像之間的差異。由於第二影像的曝光時間比第一影像久，因此當從第二影像減去第一影像時，第一影像與第二影像之間的差將為正數。

然後該方法獲得兩張影像中的相同像素位置處的資料差。如圖2B內所示，第一影像中左上像素的影像資料為1157。如圖2C所示，第二影像中左上像素的影像資料為1436。如圖2D所示，第二影像中左上像素的影像資料減去第一影像中左上像素的影像資料為279。雖然儲存第一影像的完整影像資料值1157，但僅儲存第一影像與第二影像之間的差異值（279）來代表第二影像的左上像素的資料。與資料值1436相比，資料值279是一個可以用較低資料解析度來表示的值，可以耗較少記憶體資源。指紋讀取電路100可進一步進行減去兩個最高有效位元（MSB）的操作，減去以12位元資料表示的279的兩個最高有效位元，產生以10位元資料表示的279。第二影像（至最後一張影像）的每個像素的資料也依相同方式來處理。這大幅減少指紋辨識系統所需的記憶體量，例如SRAM。

請即參考圖3A，該圖為例示根據本發明具體實施例用於指紋影像產生方法的時序控制方式，同圖2A所述時序控制方式。在圖3A中的第二影像和第三影像的控制時序被標記凸顯。請即參考圖3B，其為例示根據本發明具體實施例圖3A中總數六張影像的第二影像之影像資料表；請即參考圖3C，其為例示根據本發明具體實施例圖3A中總數六張影像的第三影像之影像資料表，請參考圖3D，其為例示根據本發明具體實施例圖3A中總數六張影像的第二影像減去第三影像之影像資料表；以及請即參考圖3E，其為例示根據本發明具體實施例的指紋影像產生方法流程之圖式。另外，請繼續參閱圖1A和圖1B。

當指紋讀取電路100獲取第三影像資料時，會逐行計算獲得第三影像與第二影像的影像資料間之差異值（亦即獲取兩個影像在相同指紋感測像素位置處的資料差異），並只將差異值儲存在SRAM 140中。由於在連續曝光時段內採集多個影像，而第三影像的曝光時間比第二影像的曝光時間長，因此將所述第三影像減去所述第二影像將獲得一正碼。請即參考圖2B至圖2D中所示的表格為例，對於相同的像素位置，實際儲存在SRAM中的第三影像之資料為10位元的280，其係由指紋讀取電路100削減原本12位元資料的兩個最高有效位元後產生的，而不是12位元的1716。請繼續參考圖1A, 1B。

該影像為逐列從指紋感測器陣列210中獲取；也就是說，指紋讀取電路100每次獲取一列像素的影像資料，就在行緩衝區141中儲存一列資料。由於第一影像沒有前面的影像，所以用原始資料大小完整儲存在SRAM 140中。

下面以應用為例。此範例中用於節省記憶體的指紋影像產生方法包含獲取六個不同曝光時間長度的六張指紋影像。

在範例中，獲取第三影像。從該第三影像中減去該第二影像（減去相同的位置），以獲得第二與第三影像之間的差異。由於第三影像的曝光時間比第二影像久，因此當從第三影像減去第二影像時，第二影像與第三影像之間的差將為正數。

對所有六張影像（影像一、影像二、影像三、影像四、影像五和影像六）執行此處理。

如圖3B所示，第二影像中左上像素的資料為1436。如圖3C所示，第三影像中左上像素的資料為1716。如圖3D所示，第三影像中左上像素的資料減去第二影像中左上像素的資料為280。由於只儲存轉換為較低解析度（例如12位元轉換為10位元）的第二和第三影像之間的差異（以10位元表示的280），指紋辨識系統所需的SRAM空間大幅減少。

由於指紋影像曝光時間不同，使得原始資料應該是接近的，所以只儲存差異，這樣可節省SRAM空間和頻寬（減少SPI發送給AP的資料量）。

例如，第一影像的資料尺寸或說資料量為270 x 270 x 12位元。第二影像為270 x 270 x 10位元（儲存差異，節省SRAM空間）。第三影像為270 x 270 x 10位元（儲存差異，節省SRAM空間）。第四影像為270 x 270 x 10位元（儲存差異，節省SRAM空間）。第五影像為270 x 270 x 10位元（儲存差異，節省SRAM空間）。第六影像為270 x 270 x 10位元（儲存差異，節省SRAM空間）。

在一個曝光時間以不同曝光時間長度所得的指紋影像之原始資料會比較接近。SRAM 140只儲存第一影像的原始資料大小，而對於所有其他影像，SRAM僅儲存每張影像和前一張影像的差異。假設是增量資料，則採用減法。

如前面關於圖2A至圖3D所描述，第一影像的完整指紋影像資料（1157）以原始資料解析度（12位元）去儲存，第二影像減去第一影像則儲存作為第二影像的指紋影像資料，並且第三影像減去第二影像的指紋影像資料（280）則儲存為第三影像的指紋影像資料。

請參考圖3A至圖3E，圖3F為例示根據本發明之一具體實施例的指紋感測器電路圖。

當獲取第二影像時，由於指紋感測訊號感測到的電壓（圖3F，Vout，又稱感測電壓）比獲取第一影像時感測到的電壓低，因此指紋讀取電路100根據感測電壓產生的數碼小於第一影像中的相同指紋像素的數碼。因此，需要檢索記憶體，例如SRAM 140中對應至第一影像資料中的一列數碼，然後減去對應至第二影像資料的一列數碼，以獲得差異值儲存在SRAM 140中。

從第二影像開始，只將連續兩個影像中的任意兩對應列的數碼間之差異值儲存在SRAM 140中。

指紋讀取電路100將第一影像的完整資料和隨後多個影像獲得的差異值經由序列週邊介面（SPI介面）150傳輸到後端處理器240（諸如手機的AP）。如圖3F所示，一行的指紋感測器陣列210或稱為指紋感測器電路，包含複數個指紋感測器電路，其經由相同感測線輸出感測電壓。Vout與指紋讀取電路100為電連接。

指紋感測器陣列210中的多行處的選擇信號Sel也是圖2A和圖3A中所示時序圖中的G1-Gn。 [0001] 請即參考圖3G，其為例示根據本發明之一具體實施例的面板之指紋閘極驅動器陣列（GOA）（在圖1A內標示為FPR GOA電路300）之電路圖。上述面板是觸控螢幕的觸控顯示面板，FPR GOA電路300為指紋掃描電路。

FPR GOA電路300接收由指紋讀取電路100輸出的STV信號和時脈信號Ck1/Ck1b和Ck2/Ck2b。STV信號根據時脈信號Ck1/Ck1b進行移位，然後根據時脈信號Ck2/Ck2b產生指紋感測器陣列210的多行處之選擇信號Sel，亦即圖2A和圖3A中所示時序圖中的G1-Gn。

請即參考圖4A，其包括根據本發明之一具體實施例例示之用於一第一影像、一第二影像、一第三影像、所述第一影像減去所述第一影像的最小像素資料值、所述第二影像減去所述第二影像的最小像素資料值、以及所述第三影像減去所述第三影像的最小像素資料值之影像資料表格；以及請即參考圖4B，其為例示指紋影像產生方法流程之圖式。另外，請繼續參閱圖1A和圖1B。

由於所有像的背景值都非常接近，因此在將影像資料儲存到SRAM 140之前，可從每個影像的資料中減去最小數碼。但是，需要對應記錄每個影像的最小數碼。

如此，對於每個指紋像素，每張影像資料的12位元原始資料就可用10位元加上該張影像資料的最小數碼來表示，從而節省SRAM的使用空間。在圖4A所示的表格中，下方表格中的資料顯示實際儲存的每張影像資料。

首先，當前的Image N儲存在一行緩衝區141中，其可為SRAM 140中臨時儲存資料的區域。在將下一張影像資料儲存到行緩衝區141之前，獲取當前影像像素資料的最小值（亦即最小數碼或最小像素資料）。然後，在將當前影像資料儲存在SRAM 140內之前，從當前影像的每個像素資料中減去最小像素值，以減少所需的SRAM空間。

指紋讀取電路100將所有影像的最小像素資料和差異值資料經由序列週邊介面150傳輸給AP，並且AP可根據儲存的最小像素資料和差異值復原影像資料。

下面以應用為例。此範例中用於節省記憶體的指紋影像產生方法包含採集不同曝光時間長度的複數指紋影像。

在此範例中，該方法包含以下內容。由於每一影像的背景值較接近，所以在儲存到SRAM 140之前記錄每一影像的最小原始資料值，並剪切每一影像的最小原始資料。

例如，原始資料的2的12次方可表示為2至10次方+最小原始資料，這樣可減少SRAM的所需儲存空間，並且資料可在序列週邊介面（SPI）150發送給應用程式（AP）後即可復原。圖4中以粗體顯示的下方表格表示實際儲存的資料。

例如，捕捉第一影像。在第一影像中，確定最小像素值為716，發生在中下像素。然後，從第一影像的每個像素資料中減去716並儲存。由於716為最小像素值，使得此影像資料經減法後的結果為0。

然後，捕捉第二影像。在第二影像中，確定最小像素值為986，仍是發生在中下像素。然後，從第二影像的每個像素資料中減去986並儲存。例如，右下像素的原始影像資料為1035，此影像資料經減法後結果為49。

然後，捕捉第三影像。在第三影像中，確定最小像素值為1231，仍是發生在中下像素。然後，從第三影像的每個像素資料中減去1231並儲存。例如，右上像素的原始影像資料為1403，此影像資料經減法後結果為172。

此處理針對所有複數個捕捉到的影像重複執行。

請即參考圖5A，其包括根據本發明之一具體實施例例示之用於一第一影像、一第二影像、一第三影像、所述第一影像減去所述第一影像的最小像素資料值、所述第二影像減去所述第二影像的最小像素資料值、以及所述第三影像減去所述第三影像的最小像素資料值之影像資料表格；以及請即參考圖5B，其為例示指紋影像產生方法流程之圖式。另外，請繼續參閱圖1A和圖1B。

在此具體實施例中，在將多個影像（包括第一影像）儲存到SRAM 140之前，該方法首先從每一影像資料中減去第一影像的最小像素資料。

如此，對於每個指紋像素，每個影像的12位元原始資料就可用10位元加上第一影像的最小像素值來表示，從而節省SRAM的使用空間。在圖5A所示的表格中，下方表格中的資料顯示實際儲存的每個影像之資料。

首先，完整的第一影像儲存在一個行緩衝區141中，其可為SRAM 140中臨時儲存資料的區域。在將第二影像存入SRAM緩衝區142之前，獲取第一影像的像素資料最小值（亦即最小像素資料），並且SRAM緩衝區142中的第一影像的最小像素資料儲存在SRAM 140中。然後，從第二影像的每個像素資料中減去第一影像的最小像素資料，然後這個經處理的第二影像（也就是差異影像）的資料解析度可以降低，以減少所需的SRAM空間。

指紋讀取電路100將第一影像的最小像素資料以及代表第二影像至最後一張影像的多個差異影像由序列週邊介面150傳輸給AP，AP可根據儲存的最小像素資料和差異影像來復原影像資料。

請即參考圖6A，其為例示指紋讀取電路100的感測區域之圖式；請即參考圖6B，其為例示指紋感測器陣列210之圖式；請即參考圖6C，其為根據本發明之一具體實施例之圖6B中被標記突顯的觸控電極之近視圖。另外，請繼續參閱圖1A和圖1B。

指紋讀取電路100能夠感測到的區域（亦即圖6A中實線框起來的區域）通常比能夠清晰獲取的指紋要大。由於指紋並非始終完全壓印，並且在指紋外圍施加的壓力相對於施加在指紋中央區域的壓力較小，因此指紋印跡通常在其邊界處不清晰。

在此具體實施例中，指紋具有根據觸控感測值確定的有效區域，如圖6A中虛線框出的區域並具有上、下、左和右邊界。有效指紋區域資料與指紋感測線區域和指紋掃描線區域有關。例如，觸控控制器235判斷哪個觸控感測電極輸出的觸控感測值大於預設值，並因此決定有效指紋區域。並且，將有效指紋區域的資料傳輸到指紋讀取電路100。

感應指紋時，指紋讀取電路只將有效指紋區域內的指紋影像指紋資料存入SRAM 140，有效指紋區域外的指紋影像指紋資料（諸如上圖中介於實線和虛線之間的區域）不儲存在SRAM 140中，以節省SRAM空間。無效指紋區域的資料也不會傳輸到後端處理器240，以節省指紋讀取電路內的SRAM和傳輸資料到AP的時間，從而縮短解鎖時間，提升使用者體驗。

圖6B例示具有1080*1920像素解析度的18 x 32觸控電極陣列之範例。在對應於一觸控電極的觸控感測區域中，有60個顯示像素。在指紋感測器的解析度與顯示解析度相同之情況下，觸控電極上對應的觸控感測區域也有60個指紋感測像素。

圖6B中以標記突顯的觸控電極輸出一感測值，其表示已發生觸控。突顯區塊對應於觸控區域。但最大觸控感測值不必然位於觸控區域的中心。

較大的觸控感測值表示該區域感測到的指紋影像指紋非常清晰。對於後端處理器240，指紋驗證可根據部分但比較清晰的指紋影像進行，而且不必然是完整的指紋影像。

在從觸控感測電路獲得觸控電極的觸控感測值後，觸控控制器235可根據關鍵值判斷哪些觸控電極偵測到發生觸控。例如，圖6B中以網點紋底突顯的多個觸控電極具有對應於圖6C中以網點紋底突顯的觸控感測值。由於圖6C中突顯的所有觸控感測值大於關鍵值60，則確定發生觸控。

此外，觸控控制器235判斷哪些觸控電極的觸控感測值大於預設值，將觸控感測值大於預設值的觸控電極所對應之區域作為有效指紋區域。預設值會影響有效指紋區域的區域大小。例如，當預設值為150時，圖6B的外側虛線包圍之9個觸控電極所對應的區域（座標X=11~13，Y=15~17）為有效指紋區域。或者，當預設值為100時，圖6B的內側虛線包圍之4個觸控電極所對應的區域（座標X=11~12，Y=15~16）為有效指紋區域。

由於對應至一觸控電極的觸控感測區域包括60個指紋感測像素，並且如果需要相對較小的有效指紋區域，則觸控控制器235可計算來決定有效指紋區域是否從第601條（=10* 60+1）指紋感測線向右水平延伸至第720條（=12*60）指紋感測線，並從第841條（14*60+1）指紋掃描線向下垂直延伸至第960條（=16*60）指紋掃描線，以具有120*120指紋感測像素的區域，並將上述有效指紋區域的資訊傳輸給指紋讀取電路。在感測指紋時，即使指紋讀取電路開啟200個感測通道（連接200條感測線）和200條掃描線（數量僅作說明），其也只能將指紋資料儲存在SRAM的有效指紋區域中，而有效指紋區域外的指紋資料不儲存在SRAM中，以節省SRAM空間。在本發明另一實施例中，指紋讀取電路可以只開啟其中對應於較小的有效指紋區域的120個感測通道（連接120條感測線），而不是開啟所有的感測通道，去接收感測訊號。

請參考圖7A，其為例示根據本發明之一具體實施例之指紋捕捉區域和類比數位轉換器（ADC）的數碼（code）分佈之圖式；以及請即參考圖7B，其為例示根據本發明具體實施例之指紋和ADC數碼分佈之圖式。

指紋資料的有效數值範圍定義在高於指紋資料範圍的中間數碼（例如數碼2000）一預定範圍與低於指紋資料範圍的中間數碼一預定範圍之間，如圖7A所例示ADC數碼分佈圖中所示實線框的區域。假設12位元ADC數碼具有0~4095的全範圍，則對應至指紋脊部和指紋谷底的ADC數碼將落在1800至2200（數碼2000+/-200）的範圍內。也就是說，下面ADC數碼分佈圖中對應至實線框外區域的數碼0~1800和數碼2200~4095不在指紋資料的有效數值範圍內，則代表指紋影像資料的可忽略數值範圍。

指紋讀取電路100根據接收到的感測電壓計算以獲得相應的ADC數碼。如果獲得的ADC數碼落在可忽略數值範圍內，其則不會將其儲存在SRAM 140中，以節省SRAM空間。如此，指紋讀取電路只將有效數值範圍內的指紋影像指紋資料傳輸到後端處理器240，而忽略的指紋影像指紋資料不傳輸，進一步節省資料傳輸所需的時間，增強使用者體驗。

以在強光下採集的指紋影像為例，指紋資料的有效數值範圍大約介於數碼1100至2400之間。這是因為指紋資料的有效數值範圍與指紋感測陣列曝光期間的光照強度有關。實際上，指紋資料的有效數值範圍不會分布於ADC數碼全範圍（例如12位元ADC中的數碼0~4095）的中間值。

在本發明的一具體實施例中，該方法包含從270 x 270 x 12位元原始資料大小去除兩最高有效位元（MSB），以產生270 x 270 x 10位元的壓縮影像資料大小。

在本發明的一具體實施例中，多個具體實施例的組合用來實施用於本發明節省記憶體的指紋影像產生方法。

儘管已借助於多個特定具體實施例描述本發明，但是熟習該項技藝者可在不悖離本發明範疇和精神的情況下，對其進行多種修改和變型。

100:指紋讀取電路 110:通道 120:類比數位轉換器 130:數位電路 140:記SRAM 150:序列週邊介面 210:指紋感測器陣列 220:晶片 235:觸控控制器 240:後端處理器 300:FPR GOA電路

圖1A為例示根據本發明之一具體實施例的指紋辨識系統之圖式。

圖1B為例示根據本發明具體實施例的指紋讀取電路與指紋辨識系統之圖式。

圖2A為例示根據本發明之一具體實施例之用於指紋影像產生方法的時序控制圖之圖式，以產生六個影像為例。

圖2B為例示根據本發明之一具體實施例之圖2A中的總共六個影像的第一影像之影像資料表格。

圖2C為例示根據本發明之一具體實施例之圖2A中的總共六個影像的第二影像之指紋影像資料表格。

圖2D為例示根據本發明之一具體實施例之圖2A中的總共六個影像的第二影像減去第一影像之影像資料表格。

圖3A同圖2A，為例示根據本發明之一具體實施例之用於指紋影像產生方法的時序控制圖之圖式，圖3A標記了第二影像和第三影像的控制時序。

圖3B為例示根據本發明之一具體實施例之圖3A中的總共六個影像的第二影像之影像資料表格。

圖3C為例示根據本發明之一具體實施例之圖3A中的總共六個影像的第三影像之影像資料表格。

圖3D為例示根據本發明之一具體實施例之圖3A中的總共六個影像的第三影像減去第二影像之影像資料表格。

圖3E為例示根據本發明之一具體實施例之指紋影像產生方法的流程之圖式。

圖3F為例示根據本發明具體實施例的指紋感測器電路圖

圖3G為例示根據本發明具體實施例的面板之指紋閘極驅動器陣列（GOA）電路（在圖1A內標示為FPR GOA電路）之圖式。

圖4A包括根據本發明之一具體實施例例示之用於一第一影像、一第二影像、一第三影像、所述第一影像減去所述第一影像的最小像素資料值、所述第二影像減去所述第二影像的最小像素資料值、以及所述第三影像減去所述第三影像的最小像素資料值之影像資料表格。

圖4B為例示根據本發明之一具體實施例的指紋影像產生方法流程之圖式。

圖5A包括根據本發明之一具體實施例例示之用於一第一影像、一第二影料、一第三影像、所述第一影像減去所述第一影像的最小像素資料值、所述第二影像減去所述第二影像的最小像素資料值、以及所述第三影像減去所述第三影像的最小像素資料值之影像資料表格。

圖5B為例示根據本發明之一具體實施例的指紋影像產生方法流程之圖式。

圖6A為例示要由根據本發明具體實施例的指紋讀取電路讀出指紋感測訊號的區域之圖式。

圖6B為例示根據本發明之一具體實施例的一觸控電極陣列之圖式。

圖6C為例示根據本發明之一具體實施例之圖6B中突出顯示的觸控電極之放大圖。

圖7A為例示根據本發明之一具體實施例之指紋影像和類比數位轉換器（ADC）數碼分佈之圖式。

圖7B為例示根據本發明之一具體實施例的指紋和ADC數碼分佈之圖式。

100:指紋讀取電路

210:指紋感測器陣列

220:晶片

235:觸控控制器

240:後端處理器

300:FPR GOA電路

Claims

一種用於節省記憶體的指紋影像產生方法，該方法包含：根據在曝光週期結束前從一指紋感測器陣列讀取的複數個第一類比感測信號，產生一原始資料大小的第一指紋影像；儲存由等於或小於該原始資料大小的一第一資料大小所表示的該第一指紋影像；根據在該曝光週期期間從該指紋感測器陣列讀取的複數個第二類比感測信號產生該原始資料大小的該第一指紋影像後，產生該原始資料大小的一第二指紋影像；以及儲存由小於該原始資料大小的一已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。
如請求項1所述之用於節省記憶體的指紋影像產生方法，該方法更包含：根據在該曝光週期期間從該指紋感測器陣列讀取的複數個第三類比感測信號產生該原始資料大小的該第二指紋影像後，產生該原始資料大小的一第三指紋影像；以及儲存由小於該原始資料大小的該已壓縮資料大小所表示之該第三指紋影像。
如請求項1所述之用於節省記憶體的指紋影像產生方法，該方法更包含：藉由計算該原始資料大小的第一指紋影像與該原始資料大小的第二指紋影像間之差異影像，產生由該已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。
如請求項3所述之用於節省記憶體的指紋影像產生方法，該方法更包含：儲存該原始資料大小的該第二指紋影像。
如請求項4所述之用於節省記憶體的指紋影像產生方法，該方法更包含：根據在該曝光週期期間從該指紋感測器陣列讀取的複數個第三類比感測信號產生該原始資料大小的該第二指紋影像後，產生該原始資料大小的一第三指紋影像；藉由計算該原始資料大小的第二指紋影像與該原始資料大小的第三指紋影像間之差異影像，產生由小於該原始資料大小的該已壓縮資料大小所表示之該第三指紋影像；以及儲存由該已壓縮資料大小所表示的該第三指紋影像。
如請求項1所述之用於節省記憶體的指紋影像產生方法，該方法更包含：儲存該原始資料大小的該第一指紋影像；獲取該原始資料大小的第一指紋影像中的一第一參考像素資料，其中該第一參考像素資料為該原始資料大小的第一指紋影像中的該最小像素資料；以及藉由從該原始資料大小的第一指紋影像減去該第一參考像素資料，產生由小於該原始資料大小的該第一資料大小所表示之該第一指紋影像。
如請求項6所述之用於節省記憶體的指紋影像產生方法，該方法更包含：儲存該原始資料大小的該第二指紋影像；獲取該原始資料大小的第二指紋影像中的一第二參考像素資料，其中該第二參考像素資料為該原始資料大小的第二指紋影像中的該最小像素資料；以及藉由從該原始資料大小的第二指紋影像減去該第二參考像素資料，產生由該已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。
如請求項6所述之用於節省記憶體的指紋影像產生方法，該方法更包含：藉由從該原始資料大小的第二指紋影像減去該第一參考像素資料，產生由該已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。
如請求項1所述之用於節省記憶體的指紋影像產生方法，該方法更包含：儲存該原始資料大小的該第一指紋影像；獲取該原始資料大小的第一指紋影像中的一第一參考像素資料，其中該第一參考像素資料為該原始資料大小的第一指紋影像中的該最小像素資料；以及藉由從該原始資料大小的第二指紋影像減去該第一參考像素資料，產生由小於該原始資料大小的該已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。
如請求項1所述之用於節省記憶體的指紋影像產生方法，該方法更包含：將由該第一資料大小所表示的該第一指紋影像以及由該已壓縮資料大小所表示的該第二指紋影像傳輸到一後端處理器。
如請求項10所述之用於節省記憶體的指紋影像產生方法，該方法更包含：將基於該原始資料大小的該第一指紋影像中的該最小像素資料產生的一第一已壓縮參考像素資料傳輸到該後端處理器；以及將基於該原始資料大小的該第二指紋影像中的該最小像素資料產生的一第二已壓縮參考像素資料傳輸到該後端處理器。
一種節省記憶體的指紋影像產生裝置，該裝置包括：一類比數位轉換器，用於根據在曝光週期結束前從一指紋感測器陣列讀取的多個第一類比感測信號，產生一原始資料大小的第一指紋影像；一記憶體，用於儲存由等於或小於該原始資料大小的一第一資料大小所表示的該第一指紋影像；該類比數位轉換器根據在該曝光週期從該指紋感測器陣列讀取的多個第二類比感測信號產生該原始資料大小的該第一指紋影像後，產生該原始資料大小的一第二指紋影像；以及該記憶體儲存由小於該原始資料大小的一已壓縮資料大小所表示之該第二指紋影像。