指纹识别装置以及指纹识别方法与流程

本发明涉及一种识别技术，且特别涉及一种指纹识别装置以及指纹识别方法。

背景技术

生物识别的种类包括脸部、声音、虹膜、视网膜、静脉和指纹识别等。由于每个人的指纹都是独一无二的，且指纹不易随着年龄或身体健康状况而变化，因此指纹识别装置已成为目前最普及的一种生物识别系统。按照感测方式的不同，指纹识别装置还可分为光学式、电容式、超音波式及热感应式等。

然而，由于传统的指纹识别装置无法有效识别真伪手指（活体或非活体）的差异，因此导致通常有不法分子会使用硅胶材质的伪造手指，并且在硅胶材质制作的伪造手指上拟真有指纹及汗孔。如此，以具有硅胶特性以及具有指纹、汗孔的伪造手指按压在指纹识别装置后，可以使得伪造手指同样有按压后的手指变形量特性及指纹、汗孔特性来骗过指纹识别装置，进而导致指纹识别装置无法正确识别是否是由活体的手指所按压，因而造成识别上的漏洞。因此，本发明将在下文提出几个实施例的解决方案。

技术实现要素：

本发明提供一种指纹识别装置以及指纹识别方法可提供良好的指纹识别功能，并且可有效避免伪造手指通过验证。

本发明的指纹识别装置包括光源、处理器以及光接收器。所述光源用于发射光线至物件。所述光接收器耦接所述处理器。所述光接收器用于撷取所述物件在时间区间中的物件影像。所述处理器分析所述物件影像以取得指纹图像，并且所述处理器对所述指纹图像进行指纹识别操作以取得指纹识别结果。所述处理器进一步分析所述物件影像以取得所述物件影像在所述时间区间中的像素变化资料，并且所述处理器根据所述指纹识别结果以及所述像素变化资料来决定所述指纹图像是否通过验证。

在本发明的一个实施例中，上述的指纹识别装置还包括触控传感器。所述触控传感器耦接所述处理器。所述触控传感器用于感测所述物件是否放置在所述触控传感器上以输出感测信号至所述处理器。所述处理器根据所述感测信号来决定是否驱动所述光源，以使所述光源发射所述光线。

在本发明的一个实施例中，上述的所述光源发射的所述光线为单一波长光线或多重波长光线。

在本发明的一个实施例中，上述的所述光接收器撷取的所述物件影像包括多个物件图像。所述处理器选择所述多个物件图像的其中一个进行分析以取得所述指纹图像。

在本发明的一个实施例中，上述的所述光接收器撷取的所述物件影像包括多个物件图像。所述处理器分别分析所述多个物件图像的每一个的至少一部分区块以取得对应于所述多个物件图像在所述时间区间中的多个像素资料。所述处理器统计所述多个像素资料以取得所述像素变化资料。

在本发明的一个实施例中，上述的所述多个像素资料分别为所述多个物件图像的每一个的至少一部分区块的总红色像素值。

在本发明的一个实施例中，上述的所述多个像素资料分别为所述多个物件图像的每一个的至少一部分区块的红色像素资料、绿色像素资料以及蓝色像素资料的运算结果。

在本发明的一个实施例中，上述的所述处理器分析所述像素变化资料以判断所述像素变化资料中的像素值在所述时间区间中是否为周期性变化。

在本发明的一个实施例中，上述的当处理器判断所述像素变化资料中的所述像素值在所述时间区间中为周期性变化时，所述处理器进一步根据所述像素值在所述时间区间中的周期性变化结果来产生心跳信息。

本发明的指纹识别方法适用于指纹识别装置。所述指纹识别方法包括以下步骤：借由光源发射光线至物件；借由光接收器撷取所述物件在时间区间中的物件影像；分析所述物件影像以取得指纹图像，并且对所述指纹图像进行指纹识别操作以取得指纹识别结果；进一步分析所述物件影像以取得所述物件影像在所述时间区间中的像素变化资料；以及根据所述指纹识别结果以及所述像素变化资料来判断所述指纹图像是否通过验证。

在本发明的一个实施例中，上述的指纹识别方法还包括：借由触控传感器感测所述物件是否放置在所述触控传感器上以输出感测信号；以及根据所述感测信号来决定是否驱动所述光源，以使所述光源发射所述光线。

在本发明的一个实施例中，上述的所述光源发射的所述光线为单一波长光线或多重波长光线。

在本发明的一个实施例中，上述的所述光接收器撷取的所述物件影像包括多个物件图像，并且分析所述物件影像以取得所述指纹图像的步骤包括：选择所述多个物件图像的其中一个进行分析以取得所述指纹图像。

在本发明的一个实施例中，上述的所述光接收器撷取的所述物件影像包括多个物件图像，并且进一步分析所述物件影像以取得所述物件影像在所述时间区间中的所述像素变化资料的步骤包括：分别分析所述多个物件图像的每一个的至少一部分区块以取得对应于所述多个物件图像在所述时间区间中的多个像素资料；以及统计所述多个像素资料以取得所述像素变化资料。

在本发明的一个实施例中，上述的所述多个像素资料分别为所述多个物件图像的每一个的至少一部分区块的总红色像素值。

在本发明的一个实施例中，上述的所述多个像素资料分别为所述多个物件图像的每一个的至少一部分区块的红色像素资料、绿色像素资料以及蓝色像素资料的运算结果。

在本发明的一个实施例中，上述的根据所述指纹识别结果以及所述像素变化资料来判断所述指纹图像是否通过验证的步骤包括：分析所述像素变化资料以判断所述像素变化资料中的像素值在所述时间区间中是否为周期性变化。

在本发明的一个实施例中，上述的指纹识别方法还包括：当所述像素变化资料中的所述像素值在所述时间区间中为周期性变化时，进一步根据所述像素值在所述时间区间中的周期性变化结果来产生心跳信息。

基于上述内容，本发明的指纹识别装置以及指纹识别方法可根据待识别物件的物件影像在时间区间中的像素变化资料来判断所述物件是否为真实手指，并且搭配指纹识别操作，以有效避免伪造手指通过验证。

为了让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特别列举实施例，并结合附图作详细说明如下。

附图说明

图1示出本发明一个实施例的指纹识别装置的方块图。

图2a示出本发明一个实施例的指纹识别装置的示意图。

图2b示出本发明另一个实施例的指纹识别装置的示意图。

图2c示出本发明又一个实施例的指纹识别装置的示意图。

图3示出本发明一个实施例的指纹识别方法的流程图。

图4示出本发明一个实施例的物件图像的示意图。

图5示出本发明一个实施例的像素变化资料的示意图。

符号说明：

110：处理器

120：触控传感器

30、330、530、730：光源

140、340、540、740：光接收器

200、400、600：物件

350、550、750：基板

360：透镜

370、570：压板

900：物件图像

910：指纹

920：区块图像

c1：变化曲线

100、300、500、700：指纹识别装置

s810、s820、s830、s840、s850：步骤。

具体实施方式

为了使本发明的内容可以更容易被理解，以下提出多个实施例来说明本发明，然而本发明不仅限于所列举的多个实施例。而且实施例之间也允许有适当的结合。另外，在附图和实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，均代表相同或类似部件。

图1示出本发明一个实施例的指纹识别装置的方块图。参考图1，在本实施例中，指纹识别装置100包括处理器110、触控传感器120、光源130以及光接收器140。处理器110耦接传感器120、光源130以及光接收器140。在本实施例中，处理器110借由触控传感器120感测是否有物件放置在指纹识别装置100上。当触控传感器120感测到该物件时，触控传感器120输出感测信号至处理器110，以使处理器110驱动光源130。

在本实施例中，光源130用于发射光线至该物件，以使光线通过该物件的表面反射至光接收器140。光接收器140用于撷取该物件在时间区间中的物件影像，并且输出该物件影像至处理器110。在本实施例中，处理器110分析物件影像以取得物件图像，并对该物件图像中的指纹进行指纹识别操作以取得指纹识别结果。并且，处理器110进一步分析该物件影像以取得该物件影像在时间区间中的像素变化资料。在本实施例中，指纹识别装置100结合指纹识别结果以及分析像素变化资料的结果来决定由该物件提供的指纹图像是否可通过验证。

换句话来说，本实施例的指纹识别装置100除了可以识别指纹特征，并且可以进一步借由分析该物件在该时间区间中的像素变化资料来判断该物件是否为真实手指。举例来说，如果在指纹图像中的指纹特征符合预先储存在指纹识别装置100中的已注册的指纹特征资料，但是该物件在时间区间中的像素变化资料不符合预设条件时，则指纹识别装置100判断该物件非真实手指，而且该物件的指纹图像无法通过验证。再举例来说，如果在指纹图像中的指纹特征符合预先储存在指纹识别装置100中的已注册的指纹特征资料，并且该物件在该时间区间中的像素变化资料符合该预设条件时，则指纹识别装置100判断该物件为真实手指，并且判断该物件的指纹图像通过验证。也就是说，本实施例的指纹识别装置100可借由上述两种判断条件来有效避免由伪造手指提供的指纹特征通过验证。

然而，关于本实施例所述的指纹特征的识别以及比对方式本领域技术人员可以根据所属技术领域的公知常识来获得足够的启示、建议以及实施说明，因此在此不再赘述。

在本实施例中，处理器110例如是中央处理单元（centralprocessingunit,cpu）、系统单晶片（systemonchip,soc）或者是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器（microprocessor）、数位讯号处理器（digitalsignalprocessor,dsp）、可程序化控制器、特殊应用集成电路（applicationspecificintegratedcircuits,asic）、可程序化逻辑装置（programmablelogicdevice,pld）、其他类似处理装置或这些装置的组合。并且指纹识别装置100进一步包括储存装置，其中储存装置例如是任何类型的固定式或可移动式的随机存取存储器（randomaccessmemory,ram）、只读存储器（read-onlymemory,rom）、快闪存储器（flashmemory）或类似元件或上述元件的组合。在本实施例中，储存装置用于储存本发明各实施例的物件影像资料、物件图像资料以及多个模组等，以使处理器110可以读取储存装置并执行这些资料以及模组，以实现本发明各实施例所述的指纹识别方法。

在本实施例中，光源130用于发射单一波长光线或多重波长光线，其波长介于400nm~3000nm之间。也就是说，当触控传感器120感测到物件时，处理器110可驱动光源130，以使光源130发射单一波长光线或多重波长光线来照射物件。

在本实施例中，光接收器140例如是感光耦合元件（chargecoupleddevice,ccd）或互补性氧化金属半导体（complementarymetal-oxidesemiconductor,cmos）。具体来说，在本实施例中，光接收器140在时间区间中可持续接收物件反射的光线，以撷取到单一颜色或多色的物件影像，并且光接收器140将该物件影像的资料输出至处理器110，以使处理器110根据该物件影像的资料进行分析。在本实施例中，光接收器例如输出yuv格式、rgb格式或rawrgb格式的物件影像至处理器110。

在本实施例中，触控传感器120可以例如是电容式传感器（capacitivesensor），并且感测信号为电容信号。触控传感器120可以例如是配置在具有指纹感测区域的压板上的金属框或是整合至该压板中，本发明并不加以限制。也就是说，当物件放置在指纹识别装置100的指纹感测区域时，如果物件为真实手指，则触控传感器120感测到电容变化，因此触控传感器120根据该电容变化输出电容信号至处理器110，以使处理器110驱动光源130。反之，如果物件为伪造手指，则触控传感器120无法感测到电容变化，因此触控传感器120不输出电容信号至处理器110，以使处理器110不会驱动光源130。然而，在一个实施例中，指纹识别装置100可不包括触控传感器120，光源130可为常开方式或由处理器110通过其他方式来判断是否驱动光源130，本发明并不加以限制。

以下图2a至图2c实施例用于说明本发明的指纹识别装置的多种装置架构的实施方式，但本发明并不限于此。

图2a示出本发明一个实施例的指纹识别装置的示意图。参考图2a，在本实施例中，指纹识别装置300包括光源330、光接收器340、基板350、镜头360以及压板370。光源330以及光接收器340配置在基板350上，并且光接收器340具有镜头360。在本实施例中，当物件200放置在压板370的指纹感测区域上，光源330被驱动以发射光线至物件200。光接收器340借由镜头360取得物件200在压板370上的成像，以输出物件影像至指纹识别装置的处理器。

图2b示出本发明另一个实施例的指纹识别装置的示意图。参考图2b，在本实施例中，指纹识别装置500包括光源530、光接收器540、基板550以及压板570。光源530以及光接收器540配置在基板550上。在本实施例中，当物件400放置在压板570的指纹感测区域上，光源530被驱动以发射光线至物件400。光接收器540撷取物件400在压板570上的成像，以输出物件影像至指纹识别装置的处理器。在本实施例中，光接收器540也可直接撷取成像于压板570上的物件影像。

图2c示出本发明又一个实施例的指纹识别装置的示意图。参考图2c，在本实施例中，指纹识别装置700包括光源730、光接收器740以及基板750。光源730以及光接收器740配置在基板750上。在本实施例中，当物件600直接放置在光接收器740上，光源730被驱动以发射光线至物件600。光接收器740撷取物件600的直接撷取物件影像，以输出对应的光电流信号至指纹识别装置的处理器。

在上述图2a至图2c中，这些实施方式的指纹识别装置300、500、700可分别进一步包括触控传感器。详细来说，上述各实施方式的指纹识别装置300、500、700分别在物件的按压范围内可设置导电材质，例如是金属框。导电材质可覆盖在压板的周边区域或光接收器的周边区域，以使真实手指触碰到导电材质后，触控传感器可借由导电材质提供的讯号来产生电容变化，并且触控传感器根据该电容变化输出电容信号至指纹识别装置300、500、700的处理器。反之，如果不是真实手指触碰到导电材质，则触控传感器不会输出电容信号。因此，上述各实施方式的指纹识别装置300、500、700可具有避免误触或避免针对伪造手指进行识别的功能。

图3示出本发明一个实施例的指纹识别方法的流程图。参考图1以及图3，本实施例的指纹识别方法可适用于图1的指纹识别装置。在步骤s810中，指纹识别装置100借由光源130发射光线至物件。在步骤s820中，指纹识别装置100借由光接收器140撷取物件在时间区间中的物件影像。在步骤s830中，指纹识别装置100借由处理器110分析物件影像以取得指纹图像，并且对指纹图像进行指纹识别操作以取得指纹识别结果。

在本实施例中，光接收器140撷取物件在时间区间中的物件影像，其中该时间区间可以例如是10秒。也就是说，处理器110可取得由连续的多张物件图像所组成的物件影像。在本实施例中，处理器110可撷取这些连续的多张物件图像的其中一张来用于指纹识别操作，例如第一张物件图像，但本发明并不限于此。并且，本实施例的光接收器140可提供例如是yuv格式、rgb格式或rawrgb格式的物件影像至处理器110。在本实施例中，处理器110判断该物件影像中的指纹特征是否符合预先储存的已注册的指纹特征资料，以决定指纹图像的指纹识别结果。

在步骤s840中，处理器110进一步分析该物件影像以取得该物件影像在该时间区间中的像素变化资料。在本实施例中，处理器110分别分析该物件影像的这些物件图像的每一个的至少一部分区块以取得对应于这些物件图像在该时间区间中的多个像素资料，并且处理器110统计这些像素资料以取得像素变化资料。

举例来说，图4示出本发明一个实施例的物件图像的示意图。图5示出本发明一个实施例的像素变化资料的示意图。参考图4，上述各实施例所述的物件影像的其中一个物件图像可以如图4所示的物件图像900。在该实施例中，物件图像900包括指纹910，并且物件图像900可以例如具有320×240的像素数量，但本发明并不限于此。在该实施例中，处理器110可以分析物件图像900的一部分的区块图像920，其中该区块图像920可以例如具有220×108的像素数量。处理器100将该区块图像920的全部像素的红色像素值加总，以作为物件图像900的像素值信息。或者，在一个实施例中，处理器100将该区块图像920的全部像素的总红色像素值、总绿色像素值以及总蓝色像素值的加总，以作为物件图像900的像素值信息。也就是说，处理器110可针对该物件影像的每一张物件图像进行分析，以分别取得这些物件图像的各别像素值信息。然而，本发明的区块图像920的区块范围以及区块大小并不限于图4所示，区块图像920的区块范围以及区块大小可根据不同的判断需求来决定。

参考图5，在该实施例中，处理器110将该物件影像的每一张物件图像的像素值信息根据对应的时间来整合为如图5所示的像素变化资料。在图5中，如果物件为真实手指，则由于真实手指的表面下具有微血管，因此物件影像的每一张物件图像的总红色像素值将会随着心跳频率而周期性的改变。处理器110可统计在时间区间中的每一张物件图像的总红色像素值，以取得变化曲线c1。在该实施例中，处理器110可根据变化曲线c1在该时间区间中是否为周期性变化，来判断该物件是否为真实手指。并且，处理器110可进一步根据变化曲线c1在该时间区间中的周期性变化结果来产生心跳信息。也就是说，指纹识别装置100除了具有指纹识别的功能，还进一步具有感测使用者的心跳速率的功能。

因此，在步骤s850中，处理器110根据上述的指纹识别结果以及上述的像素变化资料来判断指纹图像是否为通过验证。也就是说，如果处理器110判断该物件的指纹图像的指纹识别结果为符合预先储存的已注册的指纹特征资料，并且处理器110判断该物件的物件影像的像素变化资料在感测期间的时间区间中为周期性变化，则处理器110判断该指纹图像通过验证。反之，如果处理器110判断该物件的指纹图像的指纹识别结果不符合预先储存的已注册的指纹特征资料，或者处理器110判断该物件的物件影像的像素变化资料在感测期间的时间区间中没有周期性变化，则处理器110判断该指纹图像不通过验证。

综上所述，本发明的指纹识别装置以及指纹识别方法可借由撷取时间区间的物件影像来取得多个物件图像。并且，本发明的指纹识别装置可针对这些物件图像的其中一张物件图像进行指纹识别操作，并且针对这些物件图像的每一张进行分析，以取得该物件在该时间区间中的该物件影像的像素变化资料。如果该物件影像的像素变化资料在该时间区间具有周期性变化的特性，则指纹识别装置判断该物件为真实手指。因此，本发明的指纹识别装置除了可进行指纹识别操作，还可借由判断物件是否为真实手指，以有效避免伪造手指的指纹特征通过验证。另外，本发明的指纹识别装置还可根据该物件影像的像素变化资料来提供心跳信息。

虽然本发明已通过实施例的方式公开如上，但是其并非用于对本发明作任何限定，任何所属技术领域中具有公知常识的人，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作一些更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求所界定的范围为准。