指纹感测系统和方法与流程

本发明涉及指纹感测系统。此外，本发明涉及对应指纹感测方法和对应计算机程序产品。

背景技术：

现今，许多电子装置和系统需要某种形式的用户认证。举例来说，在支付系统中，智能卡可以用来发起付款并且认证用户。除了经由个人识别号(pin)进行的常规用户认证之外，智能卡还可以包括用于俘获使用者指纹的指纹传感器。在此情况下，举例来说，所俘获指纹可以用来确认智能卡是由其正当拥有者呈现给终端。然而，难以确定所俘获指纹是否属于在世人员。对于例如移动电话或平板计算机等用于交易并且使用基于指纹的用户认证的其它装置也可能是这种情况。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供一种指纹感测系统，所述指纹感测系统包括：至少一个感测元件，被配置并布置成产生感测特性；检测单元，被配置并布置成检测所述感测特性随时间推移的改变；处理单元，被配置并布置成确定所述感测特性的所述改变是否实质上符合预定义活性函数。

在一个或多个实施例中，所述感测特性为感测电容。

在一个或多个实施例中，所述活性函数表示由血液脉动造成的感测电容改变。

在一个或多个实施例中，所述活性函数为存储于所述指纹感测系统的存储单元中的参考函数。

在一个或多个实施例中，所述系统进一步包括感测元件阵列，每个感测元件被配置并布置成产生感测特性，所述检测单元进一步被配置并布置成检测每个感测特性随时间推移的改变，并且所述处理单元进一步被配置并布置成确定所述感测特性的所述改变中的至少一个是否实质上符合所述预定义活性函数。

在一个或多个实施例中，所述处理单元进一步被配置并布置成针对实质上符合所述预定义活性函数的每个改变识别所述对应感测元件在所述感测元件阵列中的相对位置。

在一个或多个实施例中，所述处理单元进一步被配置并布置成验证所述相对位置是否存在于预定义相对位置地图中。

在一个或多个实施例中，所述处理单元进一步被配置并布置成将所述相对位置提供到安全元件。

在一个或多个实施例中，所述预定义相对位置地图表示血管图案。

在一个或多个实施例中，所述感测元件阵列具有矩阵形式。

在一个或多个实施例中，所述感测元件为感测板。

在一个或多个实施例中，一种智能卡包括所述种类的指纹感测系统。

根据本发明的第二方面，构想一种指纹感测方法，其中：至少一个感测元件产生感测特性；检测单元检测所述感测特性随时间推移的改变；处理单元确定所述感测特性的所述改变是否实质上符合预定义活性函数。

根据本发明的第三方面，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括在执行时实行或控制所述种类的方法的指令。

附图说明

将参考附图更详细地描述实施例，在附图中：

图1示出指纹感测系统的说明性实施例；

图2示出指纹感测方法的说明性实施例；

图3示出传感器阵列的说明性实施例；

图4示出指纹传感器ic的说明性实施例；

图5示出指纹感测系统实施方案的说明性实施例；

图6示出已识别出活性特征位置的传感器阵列的说明性实施例；

图7示出用户认证系统的说明性实施例。

具体实施方式

图1示出指纹感测系统100的说明性实施例。指纹感测系统100包括在操作上耦合到检测单元104的感测元件102。此外，指纹感测系统100包括在操作上耦合到检测单元104的处理单元106。感测元件102、检测单元104和处理单元106被配置并布置成执行参考图2描述的操作。

图2示出指纹感测方法200的说明性实施例。指纹感测方法200包括以下步骤。在202，感测元件102产生感测特性。在204，检测单元104检测所述感测特性随时间推移的改变。此外，在206，处理单元106确定所述感测特性的改变是否实质上符合预定义活性函数。由此，有助于确定所俘获指纹是否属于在世人员。

在切实可行且高效的实施方案中，感测特性为感测电容。本领域的技术人员将了解，感测特性还可以是另一可测量特性，例如由光、热或超声波指纹感测系统的感测元件测量的特性。如上文所提及，在一个或多个实施例中，活性函数表示由血液脉动造成的感测电容改变。确切地说，所谓的谷深，即手指表面与感测元件表面之间的距离，可能会由于血液脉动和相关血压而周期性地改变。谷深的改变又会导致感测电容的对应改变。因此，在切实可行而可靠的实施方案中，反映由血液脉动造成的感测电容改变的函数可以用作预定义活性函数。在切实可行且高效的实施方案中，活性函数可以是存储于指纹感测系统的存储单元中的参考函数。本领域的技术人员将了解，举例来说，替代或补充血液脉动，可以使用其它活性属性，例如血压变化、光学变化和湿气变化。此外，在实践中，在仅有量值超过预定义阈值的感测特性的所检测改变才可以被处理单元考虑在内的意义上，可以使用误差容限；因此，如果所检测到的改变小于所述阈值，那么可以忽略它。

图3示出传感器阵列300的说明性实施例。传感器阵列300包括多个所述种类的感测元件302。阵列300可以具有矩阵形式，例如具有大量行和列，由此有助于感测完整指纹。在容易实现的切实可行的实施方案中，感测元件可以是感测板。更具体来说，指纹感测系统可以包括组织成矩阵的多个感测板，并且感测板可以在感测板与手指表面之间形成直接场感测电容。由特定感测板形成的直接场感测电容取决于感测板与手指表面之间的距离。周期性地评估这些直接场感测电容以便产生指纹的数据表示。

图4示出指纹传感器集成电路(ic)400的说明性实施例。所述种类的指纹感测系统100可以方便地集成到ic中。因此，ic400可以包括感测元件302的阵列。如果电流提供到这些感测元件302，并且例如手指402等物件位于感测元件附近，那么感测电容形成于相应感测元件302与手指表面之间。可以测量这些感测电容，并且这些感测电容可以提供相应感测元件302与手指表面之间的距离(即，谷深)的可靠指示。应注意，感测电容可以方便地按顺序加以评估，即通过将电流按顺序提供到相应感测元件302，并且测量对应的所产生感测电容。电流提供到的感测元件302可以称为有源元件。

因此，在一个或多个实施例中，所述系统进一步包括感测元件阵列。每个感测元件被配置并布置成产生感测特性。此外，检测单元进一步被配置并布置成检测每个感测特性随时间推移的改变，并且处理单元进一步被配置并布置成确定所述感测特性的改变中的至少一个是否实质上符合预定义活性函数。由此，可以增大活性验证的可靠性，因为其可以取决于多个活性特征而非单个活性特征。应注意，在此上下文中，术语“活性特征”是指单个感测特性随时间推移的改变实质上符合预定义活性函数的正性确定。

图5示出指纹感测系统实施方案500的说明性实施例。确切地说，该图示出检测单元104的实施方案的实例，所述检测单元可以包括通信接口和命令解码器块502、移位寄存器和行控制块504、移位寄存器预设和时钟块506、行选择和读出块508，和模/数(a/d)转换和数据调节块510。

通信接口502可以被配置成接收处理单元106的配置命令和配置数据。嵌入式命令解码器可以被配置成响应于从处理单元106接收的命令和相关联数据而控制移位寄存器和行控制单元504。对个别传感器胞元的读存取由移位寄存器的输出控制，其中一个移位寄存器可以控制对布置于一个行中的传感器胞元的存取。多个所述移位寄存器可以实现对多个行中的传感器胞元的存取。移位寄存器和行控制单元504可以是状态机，所述状态机结合所述移位寄存器可以被配置成依序选择和读取传感器阵列300的个别传感器像素。在移位寄存器和行控制单元504的控制下，行选择和读出单元508可以将个别传感器胞元连接到中央读出单元，所述中央读出单元可以执行电容到电压转换。模/数(a/d)转换和数据调节单元510可以被配置成将读出单元508所提供的电压电平转换为其数字表示。所述数字表示可以通过通信接口单元502传达到处理单元106。

图6示出已识别出活性特征位置600、602、604、606的传感器阵列300的说明性实施例。如上文所提及，在一个或多个实施例中，处理单元进一步被配置并布置成针对实质上符合预定义活性函数的每个改变(即，针对每个活性特征)识别对应感测元件302在感测元件阵列300中的相对位置。这些相对位置可以用来识别特定人员，因为活性特征在给定区域上的分布可以表征个别人。因此，这些相对位置可以用来为用户认证过程添加另一因素。举例来说，在切实可行而可靠的实施方案中，预定义相对位置地图表示血管图案。预定义相对位置地图可以是在系统的登记阶段产生。

此外，在切实可行且高效的实施方案中，处理单元可以验证一个或多个所识别相对位置是否存在于预定义相对位置地图中。预定义相对位置地图可以存储于存储单元中，例如作为用于识别特定用户的模板。或者，在更安全的实施方案中，处理单元可以将一个或多个所识别相对位置提供到安全元件。在此情况下，因为预定义相对位置地图是一条敏感数据，因此它也可以存储于所述安全元件中。所述安全元件可以实施为嵌入式芯片，例如实施为智能卡的另一组件。更具体来说，安全元件可以实施为防篡改集成电路，其中安装或预先安装了智能卡级应用程序，例如支付应用程序，所述应用程序具有指定功能性和指定安全防护水平。此外，安全元件可以实施安全功能，例如，密码功能和认证功能。

图7示出用户认证系统700的说明性实施例。用户认证系统700包括智能卡702、智能卡终端706和应用程序主机708。在操作中，智能卡702可以呈现给智能卡终端706，以便发起交易并且向应用程序主机708认证用户。例如云服务器的应用程序主机708可以被配置成执行交易。智能卡702可以包括所述种类的指纹感测系统100和安全元件704。如上文所提及，处理单元106可以识别活性特征在检测单元104所检测到的传感器阵列300中的相对位置。这些相对位置可以通过安全元件704对照存储于安全元件704中的相对位置地图(即模板)来加以验证。或者，如上文所提及，处理单元106可以执行所述验证而不涉及安全元件704。

应注意，通过使用所述种类的指纹感测系统，用户认证可以依赖于不同水平或层：(1)指纹自身，其为第一生物计量因素；(2)活性验证，即验证指纹是否属于在世人员，其为第二生物计量因素；(3)活性特征模板比较，即验证指纹的活性特征是否属于特定人员，其为第三生物计量因素。为了实现高安全等级，可以使用所有层，而不会使用户便利性降低。这可以提供已登记在世用户正将其手指放在指纹传感器上的高置信度。可以通过部署本发明所揭示的指纹感测系统和方法来有效地阻止传统的指纹舞弊方法(即，将具有人员的所俘获指纹图像的胶带呈现给指纹传感器)。

本文中描述的系统和方法可以至少部分地通过一个或多个计算机程序实施，该计算机程序可以作用以及不作用的各种形式在单个计算机系统中或跨多个计算机系统存在。举例来说，这些计算机程序可以作为由程序指令组成的软件程序存在于源代码、目标代码、可执行代码或其它格式中以用于执行一些步骤。以上格式中的任一格式可以压缩或未压缩形式在计算机可读媒体上实施，该计算机可读媒体可以包括存储装置和信号。

如本文所使用，术语“移动装置”指代任何类型的便携式电子装置，包括蜂窝式电话、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)、智能手机、平板计算机等。此外，术语“计算机”指代包括例如通用中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)、专用处理器或微控制器等处理器的任何电子装置。计算机能够接收数据(输入)，能够对数据执行一系列预定操作，并且能够由此产生信息或信号形式的结果(输出)。取决于上下文，术语“计算机”将意指(具体来说)处理器或(更一般地)与单个壳体或外壳内包括的相关元件的组合相关联的处理器。

术语“处理器”或“处理单元”是指数据处理电路，该数据处理电路可以是微处理器、协同处理器、微控制器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)、可编程逻辑电路和/或基于存储于存储器中的操作性指令操控信号(模拟信号或数字信号)的任何电路。术语“存储器”是指一个或多个存储电路，例如只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、快闪存储器、高速缓冲存储器和/或存储数字信息的任何电路。

如本文所使用，“计算机可读媒体”或“存储媒体”可以是能够容纳、存储、传达、传播或传输计算机程序以供指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使用的任何装置。计算机可读媒体可以是(例如但不限于)电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外线的或半导体的系统、设备、装置或传播媒体。计算机可读媒体的更具体实例(非穷尽性列表)可以包括以下各项：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、只读存储器(read-onlymemory，rom)、可擦除可编程只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom或闪存存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(compactdiscread-onlymemory，cdrom)、数字多功能光盘(digitalversatiledisc，dvd)、蓝光光盘(blu-raydisc，bd)以及存储卡。

应注意，已经参考不同主题描述了以上实施例。确切地说，一些实施例可能是已参考方法型权利要求来描述的，而其它实施例可能是已参考设备型权利要求来描述的。然而，本领域的技术人员将从上述内容了解到，除非另外指明，否则除属于一种类型的标的物的特征的任何组合外，与不同标的物相关的特征的任何组合，具体来说方法类的权利要求的特征和设备类的权利要求的特征的组合，也视为与此文档一起公开。

此外，应注意，图式是示意性的。在不同图式中，用相同的附图标记表示类似或相同元件。

此外，应注意，为了提供对说明性实施例的简洁描述，可能并未描述属于本领域的技术人员的习惯做法的实施细节。应了解，在任何此类实施方案的发展中，如在任何工程或设计项目中，必须制定大量实施方案特定的决策以便实现研发者的特定目标，例如遵守系统相关的和商业相关的约束条件，这些约束条件在不同的实施方案中可能不同。此外，应了解，此类发展工作可能是复杂且耗时的，但不过是本领域的技术人员进行设计、制造和生产的例行任务。

最后，应注意，本领域的技术人员将能够在不脱离所附权利要求书的范围的情况下设计许多替代实施例。在权利要求书中，置于圆括号之间的任何附图标记不应解释为限制权利要求。单词“包括”不排除在权利要求中列出那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。在元件之前的单词“一”不排除多个此类元件的存在。权利要求书中所叙述的措施可以借助于包括若干不同元件的硬件和/或借助于适当编程设计的处理器来实施。在列出若干装置的装置权利要求中，可以通过硬件中的同一个物件实施若干这些装置。单凭在彼此不同的从属权利要求中叙述某些措施这一事实，并不表示不能使用这些措施的组合来获得优势。

附图标记列表

100指纹感测系统

102感测元件

104检测单元

502通信接口和命令解码器

504移位寄存器和行控制

506移位寄存器预设和时钟

508行选择和读出

510模/数转换和数据调节

106处理单元

200指纹感测方法

202感测元件产生感测特性

204检测单元检测感测特性随时间推移的改变

206处理单元确定改变是否实质上符合预定义活性函数

300传感器阵列

302感测元件

400指纹传感器集成电路

402手指

500指纹感测系统实施方案

600活性特征位置

602活性特征位置

604活性特征位置

606活性特征位置

700用户认证系统

702智能卡

704安全元件

706智能卡终端

708应用程序主机