手指指纹读取系统及指纹读取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种指纹读取系统及方法，尤指一种非接触式的手指指纹读取系统及方法。
【背景技术】
[0002]个人用的电子产品如电脑或是手机等，其通常都含有个人数据储存于内部。通常为了避免其他人取得个人的数据，其会设置一道密码锁，使用时需要输入预先设定的密码才能进入使用电子产品。然而此种输入密码的方法还是很容易因为他人通过其他方式取得密码，使个人数据被他人取得。
[0003]因此，另有开发通过指纹辨识功能辨别使用者的接触式的指纹读取器，其通过手指指纹凸起与三棱镜镜面上的接触破坏全反射的条件，因而可以得到明暗的手指指纹照片。然而此种接触式的指纹读取器因为三棱镜的成本高并且体积大，且三棱镜的镜面由于与手指接触因此需要特殊表面处理并免刮痕或腐蚀破坏玻璃表面，且手指上面的脏污或是指纹会残留在三棱镜表面上造成后续辨识困难而需要清洁。另外接触式的指纹读取器也无法辨别假指纹。
[0004]此外，虽然也有非接触式的指纹读取器，然而传统的非接触式的指纹读取器通常为了得到清晰的手指指纹照片，照机镜头需要采用微距镜镜头，并且拍摄距离要够近以取得足够大放大倍率而有清楚的手指指纹照片，而这就代表其照片的景深很浅，其必须具有明确的手指承托机构件以固定手指位置或者是需要昂贵的高阶微距镜以得到近距离深景深的光学效果。
[0005]综上所述，本发明人有感上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合学理的应用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的发明。
【发明内容】
[0006]鉴于以上的问题，本发明提供一种手指指纹读取系统及方法，通过非接触式手指指纹读取系统及方法可以避免前述先前技术所产生的问题。
[0007]为了达到上述的目的，本发明的其中一实施例提供一种手指指纹读取系统，其包含:一镜头模块、一控制模块以及一信号处理模块。该镜头模块具有一检测单元、一图像获取单元、一液态透镜单元以及一照明单元。该控制模块电性连接于该镜头模块，以控制该图像获取单元、该液态透镜单元以及该照明单元。其中，当该检测单元检测到一启动信号时，该控制模块启动该图像获取单元、该液态透镜单元以及该照明单元，该液态透镜单元调制对焦距离从远到近进行手指指纹扫描，该图像获取单元通过该液态透镜单元从远到近的调制对焦距离过程而连续获取多张手指指纹图像照片，该信号处理模块从该图像获取单元所获取的这些手指指纹图像照片中选择其中一张对焦正确的照片，并将该对焦正确的照片转换成指纹图片。
[0008]本发明的其中另一实施例提供一种指纹读取方法，包括下列步骤:检测一物件位于读取范围内；判断该物件的属性；启动一照明单元；启动一图像获取单元及一液态透镜单元；调制扫描该液态透镜单元从远到近的对焦距离；获取多张该液态透镜单元从远到近的连续照片；关闭该图像获取单元、该液态透镜单元以及该照明单元；选择一张从图像获取单元所获取的连续照片中的对焦正确的照片；以及转换该一张从图像获取单元所获取的连续照片中的对焦正确的照片为图片。
[0009]本发明的其中另一实施例提供一种指纹读取方法，包括下列步骤:检测一物件位于读取范围内；判断该物件的属性；启动一照明单元，其中照明单元为第一次照明；启动一图像获取单元及一液态透镜单元；调制扫描该液态透镜单元从远到近的对焦距离；获取多张该液态透镜单元从远到近的连续照片；照明单元第二次照明；调制扫描该液态透镜单元从远到近的对焦距离；获取多张该液态透镜单元从远到近的连续照片；关闭该图像获取单元、该液态透镜单元以及该照明单元；选择一张从图像获取单元所获取的连续照片中对焦正确的照片；以及转换该一张从图像获取单元所获取的连续照片中对焦正确的照片为图片。
[0010]本发明的有益效果可以在于，本发明实施例所提供的手指指纹读取系统及方法，其可通过镜头模块、控制模块以及信号处理模块的组成，以使得本发明的手指指纹读取系统具有自动启动的机制且可以消除因手指移动造成的辨识错误的问题。
[0011]为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
【附图说明】
[0012]图1为本发明第一实施例的手指指纹读取系统方框示意图。
[0013]图2为对焦面扫描原理的示意图。
[0014]图3为本发明第二实施例的指纹读取方法步骤示意图。
[0015]图4为本发明第三实施例的指纹读取方法步骤示意图。
[0016]【符号说明】
[0017]手指指纹读取系统F
[0018]镜头模块I
[0019]检测单元11
[0020]图像获取单元 12
[0021]液态透镜单元 13
[0022]照明单元14
[0023]控制模块2
[0024]信号处理模块3
[0025]景深IRl
[0026]景深2R2
[0027]景深3R3
[0028]景深4R4
【具体实施方式】
[0029]〔第一实施例〕
[0030]请参阅图1所示，本发明第一实施例提供一种手指指纹读取系统F，其包含一镜头模块1、一控制模块2以及一信号处理模块3，其中镜头模块1、控制模块2以及信号处理模块3彼此电性连接。
[0031]首先，如图1所示，镜头模块I具有一检测单元11、一图像获取单元12、一液态透镜单元13以及一照明单元14。控制模块2控制图像获取单元12、液态透镜单元13以及照明单元14。其中，当该检测单元11检测到启动信号时，控制模块2将启动图像获取单元12、液态透镜单元13以及照明单元14。举例而言，启动信号可以是检测单元11检测到正确的手指形状、正确的手指颜色或手指占据一预定可获取面积，例如手指占据整个图像获取单元12所拍摄图像的1/3或1/2面积，也或是可以通过主动检测型元件，如一般的红外线扫描、超音波检测器或雷达等，以检测手指位置，然而本发明不以此举例为限。其通过检测单元11的检测，可以使手指指纹读取系统F具有自动启动的机制。
[0032]当启动图像获取单元12、液态透镜单元13以及照明单元14之后，通过照明单元14照射在手指上，可以使手指上的指纹与背景形成强烈的明暗对比。举例而言，照明单元14的光源可以是白光、红外线、紫外线或其他单色光源。
[0033]同时，液态透镜单元13调制对焦距离从远到近进行手指指纹扫描动作。而图像获取单元12通过该液态透镜单元13从远到近的调制对焦距离过程中连续获取多张手指指纹图像照片，并将所获取到的多张连续照片传送至信号处理模块3。请同时参阅图2所示，图2为对焦面扫描原理的示意图，图中的短垂直线代表对焦面，而上面的水平直线代表景深。一般而言，对焦面越靠近图像获取单元12其景深越浅。而为解决近距离摄影对焦困难的问题，且使用者可以不用固定其手指于特定位置，本发明采用液态透镜单元13对焦面扫描的机制，从远到近连续取得不同对焦面的照片，通过恰当的液态透镜单元13的调制量设计，使连续的照片可以涵盖所设定的拍摄距离。
[0034]举例而言，图2中景深I的Rl为对焦距离为2厘米时的景深，景深2的R2为对焦距离为2.5厘米时的景深，景深3的R3为对焦距离为3.5厘米时的景深，景深4的R4为对焦距离为5厘米时的景深。液态透镜单元13调制对焦距离从远到近，进行手指指纹扫描的距离为10厘米到I厘米之间，最优选的扫描范围为距离5厘米到2厘米，进行手指指纹扫描的扫描时间小于0.5秒,更优选的为扫描时间小于0.3秒。图像获取单兀12通过该液态透镜单元13获取3到10张手指指纹图像照片，更优选的取像张数为4到6张，并将所获取到的手指指纹图像照片传送到信号处理模块3。在所获取的照片中，必定有一张是对焦正确的照片，且由于液态透镜单元13的对焦面调整时间快速(在<10ms等级)，完成整个扫描距离的时间不大于0.5秒，进而可以消除手指因晃动所造成的照片模糊问题。藉此本发明的手指指纹读取系统可以对手指位置的要求放宽至10厘米到I厘米的限制，并且放宽使用者摆放其手指位置的自由。
[0035]接着信号处理模块3从图像获取单元12所获取的这些手指指纹图像照片中选择其中一张对焦正确的照片，然后将此张对焦正确的照片作图像处理，首先检测手指在照片中的位置，再去除手指以外的背景，并强化对比，作负片处理、清除噪声等工作，最后转化照片格式为标准指纹图片后送入指纹辨识软件作指纹比对。举例而言，信号处理模块3可以是电脑，使图像判断以及图像处理交由电脑执行运算。此外，信号处理模块3及控制模块2可以是嵌入式系统，其功能类似电脑，可以完成手指指纹辨识工作。
[0036]本发明第一实施例所提供的手指指纹读取系统F，可通过检测单元11通过先判断是否检测到有手指位于手指指纹读取系统F读取范围内，再启动照明单元14的方式，可以避免因手指未置放于手指指纹读取系统F读取范围内，而照明单元14就已经启动，进而产生刺眼强光，影响到使用者的视线的问题。而当手指指纹读取系统F未检测到启动信号时，镜头模块I可以作为一般的相机模块，可用来作为脸部摄影机或是视频摄影机的用途。
[0037]〔第二实施例〕
[0038]请参阅图3所示，本发明第二实施例提供一种指纹读取方法F200，包括下列步骤。如步骤S200所示，检测一物件是否位于读取范围内，例如可以通过主动检测型元件，如一般的红外线扫描、超音波检测器或雷达等，判读物件是否位于读取范围当中。再如步骤S202所示，接着判断物件的属性是否为手指，其中该判断物件的属性可以通过判读物件是否为正确的手指形状、正确的手指颜色或是手指占据了一预定可获取面积等方式。举例而言，可以先判断物件占据了整个图像获取单元12所拍摄图像的1/3或1/2面积，接着判断是否为正确的手指形状或是手指颜色。
[0039]如步骤S204所示，若物件判读为手指，即启动照明单元14，使照明光线聚焦于手指指纹上，通过照明单元14照射在手指上，可以使手指上的指纹与背景形成强烈的明暗对t匕。举例而言，照明单元的光源可以是白光、红外线、紫外线或其他单色光源。接着如步骤S206、S208以及S210所示，启动图像获取单元12及液态透镜单元13，液态透镜单元13调制对焦距离从远到近进行手指指纹的扫描动作