一种电子设备及其指纹认证方法
【专利摘要】本发明公开了一种电子设备及其指纹认证方法。该方法包括参考指纹设定处理和权限认证处理。所述参考指纹设定处理包括：接收通过指纹采集单元发送来的第一指纹图像；基于映射函数对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像；保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像。所述--权限认证处理包括：接收通过指纹采集单元发送来的第二指纹图像；基于所述映射函数对所述第二指纹图像进行与所述参考指纹设定处理相同的变换以产生畸变后的第二指纹图像；通过比较所述产生畸变后的第二指纹图像和所述参考图像是来确定是否认证通过。本发明较好地避免用户的真实指纹被盗取或泄漏。
【专利说明】一种电子设备及其指纹认证方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电子设备领域，尤其涉及电子设备及其指纹认证方法。
【背景技术】
[0002]国际专利申请PCT/US2008/07573 (申请日2008.09.09， 申请人:苹果公司)的内容
通过引用包含于此。仅旨在便于读者更好地理解本发明的理念。
[0003]如该国际专利申请中所说明的那样，电子设备，尤其是便携式电子设备被用于保存个人信息。例如，用户可以使用蜂窝电话机、PDA、智能电话机、或者其它电子设备保存通信录、电子邮件、日历信息、文档和用户使用的其它信息。尽管信息不一定是机密的，但大多数用户不期望他们未经同意阅读这些信息。
[0004]防止未经授权人访问和查看电子设备中用户的个人信息的一种方法是能够启动设备功能或访问资源之前，要求电子设备的用户提供密码。然而，一旦密码或口令为人所知或盗取，电子设备中的数据容易泄密。此外，虽然输口令的方式多种多样，但一般仍然需要多次点击操作或其它较复杂操作才可得以完成，比较费事。
[0005]防止未经授权人访问和查看电子设备中用户的个人信息的另一种方法是通过采集用户的指纹来对用户进行认证。这要求用户预先采集用户指纹，作为参考指纹。当用户希望获得电子设备的访问权限或其中某个程序或文件的访问权限时，再次采集用户的指纹，再新采集到的指纹与参数指纹对比对，若相匹配，则认证通过。这种方法中，用户可以通过输入指纹来较便捷地获得认证。然而，这种方法却让用户担心一旦保存在电子设备中的指纹被盗取可能所带来的严重后果。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种较好地避免用户的真实指纹被盗取或泄漏的电子设备及其指纹认证方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电子设备的指纹认证方法。包括参考指纹设定处理和权限认证处理。所述参考指纹设定处理包括:接收通过指纹采集单元发送来的第一指纹图像；基于映射函数对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像；保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像；所述权限认证处理包括:接收通过指纹采集单元发送来的第二指纹图像；基于所述映射函数对所述第二指纹图像进行与所述参考指纹设定处理相同的变换以产生畸变后的第二指纹图像；通过比较所述产生畸变后的第二指纹图像和所述参考图像是来确定是否认证通过。
[0008]进一步，所述映射函数G可以为:G = I [(AXP)] mod 255或G = [(AXP)]mod 255，其中，P表示要进行变换的图像的各像素灰度值构成的矩阵汸为预设的变换矩阵，A的列数等于P的行数；[(AXP)]Mod 255表示将矩阵(AXP)的各个元素值的元素取整再按255取模；I I表示取绝对值。
[0009]进一步，所述映射函数G可以为P’ = [P]01G = AXP’，其中，P表示要进行变换的图像的各像素值构成的矩阵；[P] OI表示将P中各元素值二值化。
[0010]优选的，A的行数大于等于20，A中不为零的元素大于等于A中总元素数量的1/10。
[0011]优选的，A的行数大于等于P的列数或行数的1/3，A中不为零的元素大于等于A中总元素数量的1/2。
[0012]其中，所述参考指纹设定处理进一步可包括:接收通过指纹采集单元发送来的第一指纹图像；根据用户元输入的信息确定一加权值；根据所述加权值来调整并更新所述映射函数；基于更新后的所述映射函数对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像；保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像。
[0013]其中，所述参考指纹设定处理可进一步包括:接收通过指纹采集单元发送来的第一指纹图像；根据用户通过键盘或触摸屏输入的信息确定一加权值；根据所述加权值来调整所述映射函数；基于调整后的映射函数对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像；保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像。以及，所述权限认证处理可进一步包括:接收通过指纹采集单元发送来的第二指纹图像；根据用户通过键盘或触摸屏输入的信息确定一加权值；根据所述加权值获得所述调整后的映射函数；基于所述调整后的映射函数对所述第二指纹图像进行与所述参考指纹设定处理相同的变换以产生畸变后的第二指纹图像；通过比较所述产生畸变后的第二指纹图像和所述参考图像是来确定是否认证通过。
[0014]其中，所述参考指纹设定处理可进一步包括:接收通过指纹采集单元发送来的第一指纹图像；接收用户输入的数值；根据所述用户输入的数值和预设的矩阵C来确定矩阵A ;基于所述映射函数G对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像；保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像。
[0015]优选的，所述变换为非仿射变换。
[0016]根据本发明的另一方面，还提供了一种电子设备，其特征在于，包括:指纹采集单元，采集用户进行设置时输入的指纹图像，作为第一指纹图像，以及采集用户进行认证时输入的第二指纹图像；存储单元，保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像；处理单元，在用户进行设置时基于映射函数对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像，以及，在要进行权限认证时，基于所述映射函数对所述第二指纹图像进行与所述参考指纹设定处理相同的变换以产生畸变后的第二指纹图像，通过比较所述产生畸变后的第二指纹图像和所述参考图像是来确定是否认证通过。
[0017]与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点:较好地避免用户的真实指纹被盗取、泄漏或破解。此外，还可以充分利用较成熟的图像匹配技术来进行权限认证以节约开发者工作量。
[0018]本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】[0019]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1示出根据本发明实施例的电子设备的结构示意图；
图2示出根据本发明一实施例的电子设备的指纹认证方法的参考指纹设定处理的流程图；
图3示出根据本发明一实施例的电子设备的权限认证处理流程图；
图4示出根据本发明一实施例的电子设备的指纹认证方法的参考指纹设定处理的流程图。
【具体实施方式】
[0020]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0021]另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0022]图1示出根据本发明实施例的电子设备的结构示意图。该电子设备包括处理单元12、存储单元13、输入单元14和指纹采集单元11。
[0023]指纹采集单元11用于采集用户的指纹图像。输入单元14用于向用户显示各种信息，处理单元12用于对指纹采集单元11采集的指纹进行变换以得到产生畸变后的指纹图像。存储单元13存储该产生畸变后的指纹图像。
[0024]其中，指纹采集单元11可进一步包括棱镜111、光栅113、光学镜组112和图像传感器114。用户的手指I放在棱镜111的上表面，通过棱镜的反射面(图1中的棱镜111的右侧表面)反射后，穿过光栅113后，通过光学镜组112折射至图像传感器114。
[0025]指纹采集单元11采集用户进行设置时输入的指纹图像作为第一指纹图像。存储单元13，保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像。处理单元12在用户进行设置时基于映射函数对第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像。
[0026]指纹采集单元11采集用户进行认证时输入的第二指纹图像。然后，处理单元12在要进行权限认证时，基于映射函数对第二指纹图像进行与参考指纹设定处理相同的变换以产生畸变后的第二指纹图像，通过比较产生畸变后的第二指纹图像和参考图像是来确定是否认证通过。
[0027]下面将结合电子设备的指纹认证方法来进一步说明电子设备各部件的连接关系级作用。根据本发明的电子设备的指纹认证方法包括参考指纹设定处理和权限认证处理和所权限认证处理。参考指纹设定处理用于采集用来作比对的参考指纹，权限认证处理将用户输入的指纹与该参考指纹进行比对以以判断用户是否为合法用户。
[0028]图2示出根据本发明一实施例的电子设备的指纹认证方法的参考指纹设定处理的流程图。下面详细说明实施例中参考指纹设定处理的各步骤。
[0029]步骤210，指纹采集单元11将其采集到的第一指纹图像发送至处理单元12。[0030]不失一般的，用户可在购买新的电子设备后通过该参考指纹设定处理来设备指纹，也可以根据需要在任意时间修改用来作为权限认证时的比较基准的参考指纹。
[0031]参考图1，用户手指I的指纹图像通过棱镜111等元件最终进入图像传感单元114，图像传感单元114采集用户的该指纹图像，作为第一指纹图像。然后，指纹采集单元11将第一指纹图像发送至处理单元12。
[0032]步骤220，处理单元12接收通过指纹采集单元发送来的第一指纹图像。
[0033]步骤230，处理单元12基于映射函数对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像。
[0034]例如，映射函数G可以表示为:
G = I [(AXP)] mod 255 或 G = | [(AXP)] | mod 255，其中，
P表示要进行变换的图像的各像素值构成的矩阵，像素值可以为例如灰度值表示。
[0035]矩阵P的行数与列数分别对应于图像以像素表示的高度与宽度。
[0036]A为预设的变换矩阵，A的列数等于P的行数，A中各元素均为实数。
[0037][(AXP)IMod 255表示将矩阵(AXP)的各个元素值取整再按255取模；
I表示取绝对值。
[0038]再如，映射函数G还可以表示为:
P，= [P]01
G = AXP’，其中，
P表示要进行变换的图像的各像素值构成的矩阵，矩阵的行数等于图像的像素表示的宽度，矩阵的列数等于图像的以像素表示的高度；
[Pp1表示将P中元素值进行二值化。例如，将P中元素向量值大于等于设定的第一阈值的元素映射为1，小于该设定的第一阈值的元素映射为O。
[0039]上面仅为映射函数G的一个例子。设定函数可以多种多样，只要能够将图像的各像素值映射为另一像素值以构成产生畸变后的第一指纹图像即可。
[0040]失一般地，A中不为零的元素大于等于20，以更好地保证畸变后指纹的识别度。更优选地，A中不为零的元素大于等于A中总元素数量的1/10。或者,进一步优选地，A的行数大于等于P的列数或行数的1/3，A中不为零的元素大于等于A中总元素数量的1/2。这样可以在使得运算量相对于电子设备的计算能力而言较适量的情况下尽可能地保证畸变后的指纹具有较高的识别度。
[0041]步骤240，存储单元13保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像。
[0042]图3示出根据本发明一实施例的电子设备的权限认证处理流程图。下面详细说明实施例中权限认证处理的各步骤。
[0043]步骤310，指纹采集单元11将采集到的第二指纹图像发送至处理单元12。
[0044]在用户要进行权限认证时，指纹采集单元采集第二指纹图像。用户将手指I放在采集单元11上，手指I的指纹图像通过棱镜111等元件最终进入图像传感器114，图像传感单元114摄取该指纹图像作为第二指纹图像。
[0045]步骤320，处理单元12接收通过指纹采集单元11发送来的第二指纹图像。
[0046]步骤330，基于映射函数对第二指纹图像进行与参考指纹设定处理相同的变换以产生畸变后的第二指纹图像。该步骤的映射函数和与步骤230的映射函数相同，所做的变换处理相同，在此不再详细展开说明。
[0047]步骤340，通过比较产生畸变后的第二指纹图像和参考图像来确定是否认证通过。
[0048]由于替代现有技术中存储用户的真实指纹，本发明只存储用户的产生畸变后的指纹作为参考指纹，固本发明可以较好地避免用户的真实指纹被盗取或泄漏。
[0049]此外，相比存储加密后的指纹，本发明可以很好地利用成熟的通过对比两个图像是否匹配的技术，因此有助于提交匹配准度和减少程序开发量。本发明存储的畸变后的指纹还保留了图像的直观形象的优点，让用户可以直观地明白所保存的指纹图像与自己真实的指纹图像相差很远。
[0050]实施例二
参考图4来说明本实施例。本实施例与实施例一相同的部分米用相同的附图标记表示，不再详细展开说明，而重点说明与实施例一不同之处。
[0051]在本实施例的参考指纹设定处理主要包括如下步骤:
步骤210，指纹采集单元11将其采集到的第一指纹图像发送至处理单元12。
[0052]步骤220，处理单元12接收通过指纹采集单元发送来的第一指纹图像。
[0053]步骤425，根据用户通过输入单元14输入的信息确定一加权值。
[0054]步骤426，根据该加权值来调整并更新映射函数。更新后的映射函数会替换原设定函数，可存储在存储单元13中。
[0055]步骤430，基于更新后的映射函数对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像。
[0056]步骤240，存储单元13保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像。
[0057]需要重点说明的是，由于在步骤426已经根据加权值更新了该映射函数，因此步骤430中所采用的映射函数为更新后的映射函数。类似地，在进行权限认证处理时，采用的也是与步骤S430中相同的已经更新的映射函数进行相同的变换处理。
[0058]本实施例由于根据用户输入的信息确定了加权值，且根据该加权值来确定最终用于变换处理的映射函数。因此，这相比直接采用由电子设备的操作系统或应用程序直接设定(固定)的映射函数，进一步提高了将畸变后指纹反向处理为真实指纹的难度，因此进一步提高了用户指纹的安全性。
[0059]优选地，在一种情况下，可在步骤426中提示用户输入一字串或数字，将该字串或数值作为该加权值，对上述的矩阵A进行加权处理，这样一定程度可以简化用户输入。
[0060]此外，上述说明了存储单元13将更新后的映射函数替换原映射函数进行保存的实施例。
[0061]然而,在另一变形实施例中，虽然步骤430中采用更新后的映射函数来进行变换，存储单元13继续保存原映射函数。在这种情况下，在权限认证处理中只能读取到存储单元13中的原映射函数，而不能从存储单元13中读到上述步骤430中用来进行变换的映射函数。为了获得与步骤430中进行变换所采用的映射函数，可增设一用户输入步骤，该步骤可设置在实施例一的权限认证处理的步骤210之前或之后，然后用户在该步骤中通过输入单元14输入的信息(例如，字串或数值，要求用户在该步骤中输入与步骤425相同的信息)来确定与步骤430中的变换中采用的映射函数相同的函数。这样，由于存储单元13不存储根据加权值更新后的映射函数，而要求用户每次进行权限认证时输入用于生成加权值的信息才能确定映射函数。因此，进一步提高了用户指纹的安全性。
[0062]此外，优选地，本发明中的变换优选为非仿射变换，以防止他人通过逆变换将产生畸变的指纹还原为用户真实指纹。这可以通过调整上述矩阵A的取值来实现。
[0063]此外，本文所指畸变，指非整张图像同比例放大或缩小的影像各部分相对比例关系与景物实际比例关系不一致变形。
[0064]此外，本发明的图像传感器114可以是照相机，电荷耦合器件CXD或CMOS图像传感器或各种类型的图像采集传感装置。
[0065]此外，本发明的电子设备可以为手机、PDA、平板电脑、金融业的刷卡机、电子图像等智能终端，也可以为智能保险箱、银行自动柜员机(ATM机)等。
[0066]本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0067]虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属【技术领域】内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种电子设备的指纹认证方法，其特征在于，包括参考指纹设定处理和权限认证处理: 所述参考指纹设定处理包括: 接收通过指纹采集单元发送来的第一指纹图像； 基于映射函数G对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像； 保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像； 所述权限认证处理包括: 接收通过指纹采集单元发送来的第二指纹图像； 基于所述映射函数G对所述第二指纹图像进行与所述参考指纹设定处理相同的变换以产生畸变后的第二指纹图像； 通过比较所述产生畸变后的第二指纹图像和所述参考图像是来确定是否认证通过。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射函数G为: G = I [(AXP)] mod 255 或 G = | [(AXP)] | mod 255，其中， P表示要进行变换的图像的各像素灰度值构成的矩阵； A为预设的变换矩阵，A的列数等于P的行数； [(AXP)IMod 255表示将矩阵(AXP)的各个元素值的元素取整再按255取模； I表示取绝对值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射函数用G为:
P，= [P]01 G = AXP’，其中， P表示要进行变换的图像的各像素值构成的矩阵； [P]01表示将P中各元素值二值化。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，A的行数大于等于20，A中不为零的元素大于等于A中总元素数量的1/10。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，A的行数大于等于P的列数或行数的1/3，A中不为零的元素大于等于A中总元素数量的1/2。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于， 所述参考指纹设定处理进一步包括: 接收通过指纹采集单元发送来的第一指纹图像； 根据用户兀输入的信息确定一加权值； 根据所述加权值来调整并更新所述映射函数； 基于更新后的所述映射函数对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像； 保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于， 所述参考指纹设定处理包括: 接收通过指纹采集单元发送来的第一指纹图像； 根据用户通过键盘或触摸屏输入的信息确定一加权值； 根据所述加权值来调整所述映射函数；基于调整后的映射函数对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像； 保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像； 所述权限认证处理进一步包括: 接收通过指纹采集单元发送来的第二指纹图像； 根据用户通过键盘或触摸屏输入的信息确定一加权值； 根据所述加权值获得所述调整后的映射函数； 基于所述调整后的映射函数对所述第二指纹图像进行与所述参考指纹设定处理相同的变换以产生畸变后的第二指纹图像； 通过比较所述产生畸变后的第二指纹图像和所述参考图像是来确定是否认证通过。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于， 所述参考指纹设定处理进一步包括: 接收通过指纹采集单元发送来的第一指纹图像； 接收用户输入的数值； 根据所述用户输入的数值和预设的矩阵C来确定矩阵A ； 基于所述映射函数G对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像； 保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述变换为非仿射变换。
10.一种电子设备，其特征在于，包括: 指纹采集单元，采集用户进行设置时输入的指纹图像，作为第一指纹图像，以及采集用户进行认证时输入的第二指纹图像； 存储单元，保存产生畸变后的第一指纹图像，作为参考指纹图像； 处理单元，在用户进行设置时基于映射函数对所述第一指纹图像进行变换以产生畸变后的第一指纹图像，以及，在要进行权限认证时，基于所述映射函数对所述第二指纹图像进行与所述参考指纹设定处理相同的变换以产生畸变后的第二指纹图像，通过比较所述产生畸变后的第二指纹图像和所述参考图像是来确定是否认证通过。
【文档编号】G06F21/32GK103593599SQ201310602252
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】龚庆珠 申请人:青岛尚慧信息技术有限公司