TWM493115U

TWM493115U - 滑動式指紋影像處理裝置

Info

Publication number: TWM493115U
Application number: TW103217862U
Authority: TW
Inventors: Sheng-Hung Wu; Shih-Chieh Hsu
Original assignee: Metrics Technology Co Ltd J
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2015-01-01

Description

滑動式指紋影像處理裝置

【0001】

本創作係與影像處理裝置及影像處理方法有關，特別有關於滑動式指紋影像處理裝置及滑動式指紋影像處理方法。

【0002】

指紋辨識為當前最為普及的生物辨識技術。通過以指紋影像處理裝置擷取個人獨一無二的指紋資料，並作為金融帳戶或電子裝置的驗證密碼，可提升帳戶或裝置的安全性並可避免驗證密碼遭破解。

【0003】

另，由於半導體先進製程的進步，各式電子元件的尺寸得以不斷縮減，而使得單位面積可容納的電子元件的數量越來越多。然而，相同電子元件雖係以相同物理製造程序被製造，但由於製程變動的不確定性（如非理想效應（non-ideal effect）），相同電子元件所表現的特性未必相同，此即為電子元件的不匹配（miss match）現象。而於先進製程中，前述電子元件的不匹配現象更為嚴重。

【0004】

請參閱圖1A，為習知按壓式指紋影像處理裝置使用示意圖。如圖1A所示，習知按壓式指紋影像處理裝置1包括大尺寸的影像感測器10。當使用者欲輸入指紋影像時，需將手指11置於影像感測器10上方，以使影像感測器10對使用者的手指11的指紋進行影像擷取，並產生如圖1B所示之指紋影像12。

【0005】

然而，由於配備了大尺寸的影像感測器10，習知按壓式指紋影像處理裝置1不僅造價高昂，亦須佔用大量空間。因此，市面上有一種滑動式指紋影像處理裝置被提出。

【0006】

續請參閱圖2A，為習知滑動式指紋影像處理裝置使用示意圖。如圖2A所示，相較於習知按壓式指紋影像處理裝置1的影像感測器10，習知滑動式指紋影像處理裝置2的影像感測器20具有明顯較小的尺寸。當使用者欲輸入指紋影像時，需將手指11以特定方向（如由上而下）滑過影像感測器20上方，以使影像感測器20對使用者的手指的指紋進行連續影像擷取，並產生如圖2B所示之複數片段指紋影像22、24。接著，習知滑動式指紋影像處理裝置2拼接複數片段指紋影像22、24，以產生如圖1B所示之完整的指紋影像。

【0007】

另，為了提升習知滑動式指紋影像處理裝置2處理複數片段指紋影像22、24的速度，習知滑動式指紋影像處理裝置2可被設計為支援平行處理。

【0008】

續請同時參閱圖2B及圖2C，圖2C為習知滑動式指紋影像處理裝置架構圖。如圖2C所示，習知滑動式指紋影像處理裝置2包括影像感測器20、二訊號處理電路260、262及組合模組28。

【0009】

影像感測器20擷取片段指紋影像22後，將片段指紋影像22的上半部影像22A傳送至訊號處理電路260進行處理，並將片段指紋影像22的下半部影像22B傳送至訊號處理電路262進行處理。訊號處理電路260、262在處理完成後，分別傳送處理後的上半部影像22A及下半部影像22B至組合模組28。接著，組合模組28將上半部影像22A及下半部影像22B進行組合，以產生處理後的片段指紋影像22。並且，對其他片段指紋影像（如片段指紋影像24）亦重複進行上述處理，以使所有片段指紋影像皆經過影像訊號處理。

【0010】

然而，若訊號處理電路260、262具有前述電子元件的不匹配現象，將使得訊號處理電路260、262於處理後產生的上半部影像22A、24A及下半部影像22B、24B分別具有不同的特性，造成上半部影像22及下半部影像24的不匹配，而不利於後續拼接處理。

【0011】

舉例來說，若訊號處理電路260所生成影像的顏色皆較深，訊號處理電路262所生成影像的顏色皆較淺。當以訊號處理電路260對片段指紋影像22、24的上半部影像22A、24A進行處理，並以訊號處理電路262對片段指紋影像22、24的下半部影像22B、24B進行處理，並將處理後的上半部影像22A、24A及處理後的下半部影像22B、24B組合後，將產生上半部較深（即上半部影像22A、24A顏色較深），下半部較淺（即下半部影像22B、24B顏色較淺）的處理後的片段指紋影像22、24。

【0012】

承上所述，當欲將處理後的片段指紋影像22、24拼接為完整的指紋影像12時，由於片段指紋影像22的下半部影像22B的顏色較淺，片段指紋影像24的上半部影像24A的顏色較深，片段指紋影像22、24將因為顏色的深淺差異而造成影像的不匹配，而無法進行拼接。

【0013】

如上所述，習知滑動式指紋影像處理裝置存在上述問題，而亟待更有效的方案被提出。

【0014】

本創作之主要目的，在於提供一種可有效打散片段指紋影像的不匹配現象的滑動式指紋影像處理裝置及滑動式指紋影像處理方法。

【0015】

為達上述目的，本創作提出一種滑動式指紋影像處理裝置，包括：擷取片段指紋影像的影像感測器；至少二訊號處理電路；電性連接影像感測器及訊號處理電路的第一切換控制器；及電性連接訊號處理電路的第二切換控制器。

【0016】

承上所述，其中第一切換控制器分割片段指紋影像為片段指紋子影像，並分散地傳輸片段指紋子影像至訊號處理電路以進行影像訊號處理；第二切換控制器重組訊號處理電路處理後的片段指紋子影像，以產生處理後的片段指紋影像。

【0017】

相較於先前技術，本創作可使所生成的片段指紋影像的顏色呈現均勻分佈，而利於後續拼接處理。

【0075】

1‧‧‧習知按壓式指紋影像處理裝置

【0076】

11‧‧‧手指

【0077】

10、20、300‧‧‧影像感測器

【0078】

12‧‧‧指紋影像

【0079】

2‧‧‧習知滑動式指紋影像處理裝置

【0080】

22、24‧‧‧片段指紋影像

【0081】

22A、24A‧‧‧上半部影像

【0082】

22B、24B‧‧‧下半部影像

【0083】

260、262、3041-304n‧‧‧訊號處理電路

【0084】

28‧‧‧組合模組

【0085】

3‧‧‧滑動式指紋影像處理裝置

【0086】

302‧‧‧第一切換控制器

【0087】

306‧‧‧第二切換控制器

【0088】

308‧‧‧判斷模組

【0089】

310‧‧‧拼接模組

【0090】

P0-P15‧‧‧像素

【0091】

S500-S508‧‧‧第一影像處理步驟

【0092】

S600-S612‧‧‧第二影像處理步驟

【0018】

圖1A為習知按壓式指紋影像處理裝置使用示意圖。

【0019】

圖1B為指紋影像示意圖。

【0020】

圖2A為習知滑動式指紋影像處理裝置使用示意圖。

【0021】

圖2B為片段指紋影像示意圖。

【0022】

圖2C為習知滑動式指紋影像處理裝置架構圖。

【0023】

圖3為本創作第一實施例的滑動式指紋影像處理裝置架構圖。

【0024】

圖4A為本創作第一實施例的片段指紋影像示意圖。

【0025】

圖4B為本創作第一實施例的片段指紋子影像示意圖。

【0026】

圖4C為本創作第二實施例的片段指紋子影像示意圖。

【0027】

圖5為本創作第一實施例的滑動式指紋影像處理方法流程圖。

【0028】

圖6為本創作第三實施例的滑動式指紋影像處理方法流程圖。

【0029】

於本說明書中，用語「影像」係指由對應至不同像素的複數電子訊號所構成的電子影像訊號。前述電子影像訊號可為類比訊號或數位訊號，並不加以限定。

【0030】

於本說明書中，用語「對影像進行影像處理（如分割、組合或其他影像訊號處理）」係表示對前述電子影像訊號執行對應前述影像處理的訊號處理。

【0031】

茲就本創作之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。

【0032】

首請參閱圖3，為本創作第一實施例的滑動式指紋影像處理裝置架構圖。如圖3所示，本創作揭露一種滑動式指紋影像處理裝置3，主要包括影像感測器300、第一切換控制器302、複數訊號處理電路3041-304n及第二切換控制器306。

【0033】

影像感測器300用以感測使用者的指紋，以擷取片段指紋影像，其中片段指紋影像對應至使用者的指紋片段。具體而言，當使用者將手指置於影像感測器300上方時，影像感測器300可接收反射自使用者的手指的光線，並對光線進行光電轉換，以將光線轉換為電子影像訊號（即片段指紋影像），以完成擷取片段指紋影像。較佳地，影像感測器300係電荷耦合元件（Charge-coupled Device，CCD）或互補式金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS），且影像感測器300係灰階影像感測器（即影像感測器300僅可產生灰階影像），但不以此限定。接著，影像感測器300將片段指紋影像傳送至第一切換控制器302。

【0034】

於本創作之另一實施例中，滑動式指紋影像處理裝置3可進一步包括發光裝置(圖未式)，例如：LED燈或紅外線燈，並且發光裝置(圖未式)被設置於影像感測器300周圍。藉此，可增加來自使用者的手指的反射光線的強度，以使影像感測器300產生更為清晰的片段指紋影像。

【0035】

第一切換控制器302一端電性連接影像感測器300，另一端電性連接訊號處理電路3041-304n。第一切換控制器302自影像感測器300接收片段指紋影像，並依據預設的分割設定來分割片段指紋影像為具有預定尺寸（如8像素、4像素或1像素）的複數片段指紋子影像。接著，第一切換控制器302依據預設的傳輸順序，將複數片段指紋子影像分散地傳輸至複數訊號處理電路3041-304n。

【0036】

值得一提的是，此處所指的「分散地傳輸」，主要係將鄰近的片段指紋子影像打散並分別傳輸到不同的訊號處理電路3041-304n進行處理。藉此，本創作可有效將不匹配的片段指紋子影像均勻分布於完整的片段指紋影像中。

【0037】

於本創作之另一實施例中，第一切換控制器302包括切換模組（圖未示），用以將相鄰的片段指紋子影像分別傳送至不同的訊號處理電路3041-304n，但不以此為限。

【0038】

於本創作之另一實施例中，切換模組(圖未示)亦可依據片段指紋子影像於片段指紋影像中的排列順序，依序傳送片段指紋子影像至訊號處理電路3041-304n。

【0039】

訊號處理電路3041-304n係用以執行影像訊號處理。具體而言，訊號處理電路3041-304n分別自第一切換控制器302接收片段指紋子影像，並對片段指紋子影像進行影像訊號處理，以產生處理後的片段指紋子影像。訊號處理電路3041-304n分別於處理完成後，傳輸處理後的片段指紋子影像至第二切換控制器306。

【0040】

值得一提的是，本創作的訊號處理電路3041-304n的數量至少為2組（即n≧2），但並不限定訊號處理電路3041-304n的數量上限，本創作所屬技術領域中具有通常知識者可依實際需求，自行增減訊號處理電路3041-304n的數量。

【0041】

較佳地，訊號處理電路3041-304n係訊號放大器（amplifier）、類比／數位轉換器 (Analog-to-Digital converter，A/D converter) 、濾波器（filter）或上述元件之組合，但不以此為限。

【0042】

若訊號處理電路3041-304n為訊號放大器，則可增加片段指紋子影像（於本創作中，片段指紋子影像為電子影像訊號）的功率，以強化片段指紋子影像的訊號特徵。

【0043】

若訊號處理電路3041-304n為類比／數位轉換器，則可將片段指紋子影像自連續的類比訊號，轉換為離散的數位訊號，而可產生數位化的片段指紋子影像。

【0044】

若訊號處理電路3041-304n為濾波器，則可過濾片段指紋子影像的特定頻帶訊號（如高頻或低頻）。舉例來說，若訊號處理電路3041-304n為低通濾波器，則可過濾片段指紋子影像的高頻訊號，而使片段指紋子影像平滑化（smoothing）；若訊號處理電路3041-304n為高通濾波器，則可過濾片段指紋子影像的低頻訊號，而使片段指紋子影像銳化（sharpening）。

【0045】

第二切換控制器306電性連接複數訊號處理電路3041-304n，並自訊號處理電路3041-304n分別接收處理後的片段指紋子影像。接著，第二切換控制器306依據第一切換控制器302分割片段指紋子影像時所使用的分割設定，重組處理後的片段指紋子影像，以產生處理後的片段指紋影像。

【0046】

值得一提的是，第一切換控制器302與第二切換控制器306係對應設置。第一切換控制器302係依據預設的分割設定將片段指紋影像分割為複數片段指紋子影像，並且依據預設的傳輸順序傳輸片段指紋子影像；第二切換控制器306則依據第一切換控制器302所使用的分割設定來重組複數片段指紋子影像。藉此，本創作可將片段指紋影像分割以進行平行影像訊號處理，並於處理完成後再進行重組，而可有效減少執行影像訊號處理所需時間。

【0047】

於本創作之另一實施例中，滑動式指紋影像處理裝置3進一步包括判斷模組308，電性連接第二切換控制器302及影像感測器300。判斷模組308可主動判斷指紋擷取是否已完成，並於判斷指紋擷取未完成時，傳送影像擷取訊號至影像感測器300以擷取下一個片段指紋影像。

【0048】

於本創作之另一實施例中，滑動式指紋影像處理裝置3進一步包括拼接模組310，電性連接第二切換控制器306。拼接模組310可自第二切換控制器306接收複數處理後的片段指紋影像，並拼接所有處理後的片段指紋影像，以產生完整的指紋影像。藉此，本創作可產生並輸出完整的指紋影像至外部。

【0049】

值得一提的是，由於本創作所生成的片段指紋影像的顏色呈現均勻分佈，因此可有效避免拼接模組310拼接片段指紋影像失敗。

【0050】

續請參閱圖4A到圖4C，用以說明第一切換控制器302如何依據預設的分割設定來將一個片段指紋影像分割為複數片段指紋子影像，並依據預設的傳輸順序分散地傳輸複數片段指紋子影像。圖4A為本創作第一實施例的片段指紋影像示意圖，圖4B為本創作第一實施例的片段指紋子影像示意圖，圖4C為本創作第二實施例的片段指紋子影像示意圖。

【0051】

如圖4A所示，於本實施例中，片段指紋影像包括16個像素P0-P15。換句話說，每張片段指紋影像的尺寸皆為16像素。

【0052】

前述分割設定可為欲生成的片段指紋子影像的數量或尺寸。舉例來說，若分割設定為生成4組片段指紋子影像，並且滑動式指紋影像處理裝置3包括2個訊號處理電路3041、3042，則第一切換控制器302可將一個片段指紋影像分割為如圖4B所示之4組片段指紋子影像。本實施例中，像素P0、P1、P4、P5構成第1組片段指紋子影像，像素P2、P3、P6、P7構成第2組片段指紋子影像，像素P8、P9、P12、P13構成第3組片段指紋子影像，像素P10、P11、P14、P15構成第4組片段指紋子影像。

【0053】

若傳輸順序為相鄰的片段指紋子影像傳送至不同的訊號處理電路，則第一切換控制器302可將第1、3組片段指紋子影像傳送至訊號處理電路3041，並將第2、4組片段指紋子影像傳送至訊號處理電路3042。

【0054】

於另一例子中，分割設定為使片段指紋子影像的尺寸為1像素，並且滑動式指紋影像處理裝置3包括4個訊號處理電路3041、3042、3043、3044。於此實施例中，第一切換控制器302可將一個片段指紋影像分割為如圖4C所示之16組片段指紋子影像，並且各片段指紋子影像的尺寸為1像素。

【0055】

若傳輸順序為依像素排列順序傳送複數片段指紋子影像，則第一切換控制器302可依像素P0-P15的排列順序，分散地傳送複數片段指紋子影像至訊號處理電路3041、3042、3043、3044。即，將像素P0傳送至訊號處理電路3041，將像素P1傳送至訊號處理電路3042，將像素P3傳送至訊號處理電路3043，將像素P4傳送至訊號處理電路3044，將像素P5傳送至訊號處理電路3041...以此類推。

【0056】

於另一例子中，第一切換控制器302可依據另一傳輸順序分散地傳送複數片段指紋子影像至訊號處理電路3041-304n。具體而言，第一切換控制器302可將片段指紋影像劃分為複數群組，並且各群組所包括的像素的數量與訊號處理電路3041-304n的數量相同。接著，第一切換控制器302將各群組的第一個像素傳送至第一個訊號處理電路3041，將各群組的第二個像素傳送至第二個訊號處理電路3042，將各群組的第三個像素傳送至第三個訊號處理電路3043...以此類推。

【0057】

舉例來說，若滑動式指紋影像處理裝置3包括4個訊號處理電路3041、3042、3043、3044。於此實施例中，第一切換控制器302將片段指紋影像劃分為四個群組，並且每個區域包括4個像素。例如像素P0、P1、P4、P5為第一群組，像素P2、P3、P6、P7為第二群組，像素P8、P9、P12、P13為第三群組，像素P10、P11、P14、P15為第四群組。接著，將各群組的第一個像素（即像素P0、P2、P8、P10）傳送至第一個訊號處理電路3041，將各群組的第二個像素（即像素P1、P3、P9、P11）傳送至第二個訊號處理電路3042，將各群組的第三個像素（即像素P4、P6、P12、P14）傳送至第三個訊號處理電路3043，將各群組的第四個像素（即像素P5、P7、P13、P15）傳送至第四個訊號處理電路3044。

【0058】

通過前述的分割設定與傳輸順序，本創作可有效打散各訊號處理電路所處理的像素的位置，進而打散片段指紋影像的不匹配現象。

【0059】

續請參閱圖5，為本創作第一實施例的滑動式指紋影像處理方法流程圖。本實施例的滑動式指紋影像處理方法主要係由圖3的滑動式指紋影像處理裝置3來加以實現。

【0060】

步驟S500：擷取片段指紋影像。其中片段指紋影像對應至使用者的指紋片段。具體而言，影像感測器300對使用者的指紋進行影像擷取，以產生片段指紋影像並傳送至第一切換控制器302。

【0061】

步驟S502：分割片段指紋影像為複數片段指紋子影像。具體而言，第一切換控制器302係依據預設的分割設定將一個片段指紋影像分割為複數片段指紋子影像，其中分割設定可為欲生成的片段指紋子影像的數量或尺寸。若分割設定為欲生成的片段指紋子影像的數量，則較佳需大於訊號處理電路3041-304n的數量；若分割設定為欲生成的片段指紋子影像的尺寸，則較佳為1像素，但不以此為限。

【0062】

步驟S504：分散地傳輸片段指紋子影像至訊號處理電路3041-304n。具體而言，第一切換控制器302依據預設的傳輸順序，將複數片段指紋子影像分散地傳輸至訊號處理電路3041-304n。較佳地，傳輸順序為將相鄰的片段指紋子影像傳送至不同的訊號處理電路3041-304n，或為片段指紋子影像於片段指紋影像中的排列順序，但不以此為限。

【0063】

步驟S506：對片段指紋子影像執行影像訊號處理。較佳地，訊號處理電路3041-304n分別對接收的片段指紋子影像執行訊號放大處理、類比/數位訊號轉換處理或濾波處理等影像訊號處理，並將處理後的片段指紋子影像傳送至第二切換控制器306，但不以此為限。

【0064】

步驟S508：重組處理後的片段指紋子影像。具體而言，第二切換控制器306由訊號處理電路3041-304n接收處理後的片段指紋子影像，並依據步驟S502中的分割設定重組複數處理後的片段指紋子影像，以產生處理後的片段指紋影像。

【0065】

續請參閱圖6，為本創作第三實施例的滑動式指紋影像處理方法流程圖。本實施例的滑動式指紋影像處理方法主要係由圖3的滑動式指紋影像處理裝置3來加以實現。

【0066】

步驟S600：擷取片段指紋影像。

【0067】

步驟S602：分割片段指紋影像為複數片段指紋子影像。

【0068】

步驟S604：分散地傳輸片段指紋子影像至訊號處理電路3041-304n。

【0069】

步驟S606：對片段指紋子影像執行影像訊號處理。

【0070】

步驟S608：重組處理後的片段指紋子影像。

【0071】

步驟S608：判斷指紋擷取是否完成。具體而言，判斷模組308可依據當前所獲得的片段指紋影像的數量或片段指紋影像中是否包括使用者的手指，來判斷指紋擷取是否完成。若判斷模組308判斷指紋擷取尚未完成，則跳至步驟S600，並發送影像擷取訊號至影像感測器300，以控制影像感測器300擷取下一張片段指紋影像。若判斷模組308判斷指紋擷取已完成，則執行步驟S612。

【0072】

步驟S612：拼接所有處理後的片段指紋影像，以產生完整的指紋影像。具體而言，拼接模組310比對各片段指紋影像的影像邊界，並分別將影像邊界相符的複數片段指紋影像拼接在一起，以產生指紋影像。

【0073】

本創作經由使用第一切換控制器來分割及分散地傳輸複數片段指紋子影像，並使用第二切換控制器來重組複數片段指紋子影像以產生片段指紋影像，可有效打散片段指紋影像的不匹配現象，使所生成的片段指紋影像的顏色呈現均勻分佈，而利於後續拼接處理。

【0074】

以上所述僅為本創作之較佳具體實例，非因此即侷限本創作之專利範圍，故舉凡運用本創作內容所為之等效變化，均同理皆包含於本創作之範圍內，合予陳明。

3‧‧‧滑動式指紋影像處理裝置

300‧‧‧影像感測器

3041-304n‧‧‧訊號處理電路

302‧‧‧第一切換控制器

306‧‧‧第二切換控制器

308‧‧‧判斷模組

310‧‧‧拼接模組

Claims

【第1項】

一種滑動式指紋影像處理裝置，包括：
一影像感測器，擷取一片段指紋影像；
至少二訊號處理電路；
一第一切換控制器，電性連接該影像感測器及該些訊號處理電路，分割該片段指紋影像為複數片段指紋子影像，並分散地傳輸該些片段指紋子影像至該些訊號處理電路以進行影像訊號處理；及
一第二切換控制器，電性連接該些訊號處理電路，重組該些訊號處理電路處理後的該些片段指紋子影像，以產生處理後的該片段指紋影像。
【第2項】

如請求項1所述之滑動式指紋影像處理裝置，其中該影像感測器係電荷耦合元件（CCD）影像感測器或互補式金屬氧化物半導體（CMOS）影像感測器。
【第3項】

如請求項2所述之滑動式指紋影像處理裝置，其中該些片段指紋子影像的數量大於該些訊號處理電路的數量。
【第4項】

如請求項3所述之滑動式指紋影像處理裝置，其中該第一切換控制器包括一切換模組，該切換模組將相鄰的該些片段指紋子影像分別傳送至不同的該些訊號處理電路。
【第5項】

如請求項3所述之滑動式指紋影像處理裝置，其中該些片段指紋子影像的尺寸為1像素。
【第6項】

如請求項5所述之滑動式指紋影像處理裝置，其中該第一切換控制器包括一切換模組，該切換模組依據該些片段指紋子影像於該片段指紋影像中的一排列順序，依序傳送該些片段指紋子影像至該些訊號處理電路。
【第7項】

如請求項4所述之滑動式指紋影像處理裝置，其中該些訊號處理電路係訊號放大器。
【第8項】

如請求項4所述之滑動式指紋影像處理裝置，其中該些訊號處理電路係類比/數位轉換器。
【第9項】

如請求項7所述之滑動式指紋影像處理裝置，其中該滑動式指紋影像處理裝置更包括一判斷模組，電性連接該第二切換控制器及該影像感測器，於判斷指紋擷取未完成時，傳送一影像擷取訊號至該影像感測器以擷取另一片段指紋影像。
【第10項】

如請求項9所述之滑動式指紋影像處理裝置，其中該滑動式指紋影像處理裝置更包括一拼接模組，電性連接該第二切換控制器，接收複數處理後的該片段指紋影像並進行拼接，以產生一完整的指紋影像。