用于通过使用阻抗辨识伪指纹的装置和方法与流程

本公开内容涉及用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置和方法，并且更具体地涉及如下的用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置和方法：在所述装置和方法中，对由硅或明胶制成的伪指纹的阻抗进行测量，并基于阻抗测量结果将指纹辨识为活体指纹或伪指纹。

背景技术：

在人体的身体部位中，沿着手指或脚趾上的汗腺的位置形成脊(ridge)，并且在脊之间形成谷(valley)。换句话说，可以说指纹的脊是沿着手指或脚趾上的汗腺的表皮的凸起部分。因此，指纹的脊具有使得汗能够从汗腺排出的被称为汗孔的小开口。

这些指纹对于个体、甚至对于同卵双胞胎都是唯一的，因而可以作为唯一地辨识特定人的辨识手段。

常规地，这样的指纹被用作认证手段而不是用于辨识特定人的辨识手段。也就是说，在常规的指纹认证中，在通过单独的介质或身份id对要认证的人进行辨识之后，对指纹进行认证以对此人进行验证。因此，存在伪造指纹并因此窃取另一个体的身份的持续尝试。

但是，伪造和更改指纹相对容易。在常规的指纹识别技术中，当试图通过使用具有与人体的表皮的物理、化学和电特性相似的物理、化学和电特性的材料对指纹进行复制来进行指纹识别时，非常难以排除这样的经复制的指纹。例如，当使用与人体的表皮成分非常相似的橡胶(gummi)对指纹进行复制时，非常难以利用常规的指纹识别技术来排除经复制的指纹。

用于排除经复制的指纹的技术包括：例如，日本公开特许专利第2000-123143号、日本公开特许专利公报第平10-302047号、日本公开特许专利公报第2000-194848号和日本公开特许专利公报第2000-172833号。

然而，日本公开特许专利公报第2000-123143号或日本公开特许专利公报第平10-302047号公开了基于标本的电流值、电容和电阻来确定标本是否来自活体，这使得难以将由具有与表皮的物理、化学和电特性相似的物理、化学和电特性的材料制成的经复制的指纹排除。此外，日本公开特许专利公报第平10-370295号公开了通过检查电容式传感器是否反应来辨识伪指纹，以及日本公开特许专利公报第2000-172833号公开了基于作为电特性的阻抗的频率特性仅确定样本是否来自活体。这些技术在排除由具有与表皮的物理、化学和电特性相似的物理、化学和电特性的材料制成的经复制的指纹方面也具有局限性。

人体的阻抗因年龄、性别、身体部位和水分含量而不同。通常，将约2500ω用作基于其确定人体的阻抗的参考，但实际上，从各个个体观察到了非常大的差异。例如，利用工具工作的工作人员具有从其测量了大约为10,000ω的阻抗的手，而如办公室工作人员的手的柔软皮肤具有大约1,000ω的阻抗。这暗指人体的阻抗会显著波动。因此，尽管仅通过阻抗来辨识活体可能相对容易，但是难以通过量化特定用户的阻抗来确定某个阻抗是否来自特定人。

为了解决上述问题，(于2017年7月7日特许公开的)题为“methodofidentifyingfingerprintoflivingbodybyusingskinimpedance”的韩国公开特许专利公报第2017-0077988号公开了一种在包括传感器模块的装置中执行的方法，在该装置中，基于皮肤接触感测指纹的指纹传感器与包括两个或更多个能够在指纹感测期间接触皮肤的电极的电极单元组合。该方法包括：第一步骤，在基于接触的指纹感测期间，将可由电极单元控制的电流路径、接触电压、频率或电流密度中的至少之一设置为控制变量，并且将可由指纹传感器测量的电流持续时间、皮肤湿度、接触面积、接触压力或温度中的至少之一设置为测量变量；第二步骤，在通过指纹传感器感测指纹期间，在基于所设置的控制变量对电极单元进行控制的同时，感测接触电极单元的皮肤的阻抗值，并且与此同时，测量指纹识别期间的至少一个测量变量；第三步骤，在所感测的指纹图案的匹配认证期间，在预定存储区域中累积所感测的阻抗值和测量变量的组合，并且当累积预定数量或更多数量的组合时，计算与至少一个测量变量相关联的有效阻抗范围，或者通过对所累积的阻抗值和测量变量的组合进行数值解释或统计处理来验证预先寄存的有效阻抗范围；以及第四步，在对有效阻抗范围进行验证的情况下，认证所感测的阻抗值是否在所验证的有效阻抗范围内。

该方法还包括如下步骤：在对指纹图案进行了匹配认证并且所感测的阻抗值落在有效阻抗范围内的情况下，处理对用户的活体指纹的认证为成功。

根据包括上述步骤的现有技术，通过将电流持续时间、皮肤湿度、接触面积、接触压力或温度中的至少之一设置为测量变量并基于测量变量来测量阻抗值来对活体指纹进行认证。

然而，即使对佩戴在手指上的由硅或明胶制成的伪指纹进行测量，也会产生阻抗值，并从而将伪指纹误认为是活体指纹，导致认证成功。

技术实现要素：

技术问题

旨在解决常规问题的本公开内容的一方面提供了用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置和方法，在所述装置和方法中，通过对由硅或明胶制成的伪指纹的阻抗值进行测量来辨识活体指纹或伪指纹。

技术方案

在本公开内容的一方面，提供了一种用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置。

该装置包括：指纹识别模块，其被配置成使超声波振荡以被反射并读取反射的超声波，用于读取活体指纹或伪指纹的图案；驱动器集成电路ic，其电耦接至指纹识别模块以测量从指纹识别模块施加的超声波的阻抗值，并且被配置成测量超声波的阻抗值；判定器，其被配置成确定从驱动器ic施加的阻抗值是否在预设的阻抗值内；存储器，其存储实际的阻抗值，以向判定器提供预设的阻抗值并使得判定器能够比较并确定阻抗值；以及认证器，其电耦接至判定器，用于用户认证，并且被配置成根据通过判定器比较的阻抗值来执行认证。

判定器可以被配置成将经受指纹认证的每个用户的阻抗值存储在存储器中，并基于所存储的阻抗值针对每个用户设置范围。

存储器可以被配置成存储活体指纹的阻抗值，以使得能够设置阻抗值范围。

在本公开内容的另一方面，提供了一种通过使用阻抗来辨识伪指纹的方法。

该方法包括：在指纹识别模块中通过驱动器ic来辨识从手指反射的超声波的阻抗值，以及基于阻抗值的变化来辨识伪指纹。

阻抗值的测量可以包括：在驱动器ic中，基于由佩戴伪指纹的手指的表皮与伪指纹之间形成的空气层引起的特性来辨识伪指纹，所述特性包括速度下降和折射。

伪指纹可以由橡胶、硅或明胶形成，并且在驱动器ic中基于与人体的阻抗值不同的伪指纹的阻抗值来辨识伪指纹。

在本公开内容的另一方面，提供了一种通过使用阻抗来辨识伪指纹的方法。

该方法包括：步骤(s10)，使佩戴在手指上的伪指纹与指纹识别模块紧密接触；步骤(s20)，通过指纹识别模块使超声波振荡至伪指纹；步骤(s30)，通过指纹识别模块接收从伪指纹响应的超声波；步骤(s40)，将在指纹识别模块处接收的超声波施加至驱动器ic；步骤(s50)，通过驱动器ic测量超声波的阻抗值；步骤(s60)，通过由判定器将测量的阻抗值与预设的阻抗值进行比较来确定测量的阻抗值是否在配置范围内；以及步骤(s70)，在测量的阻抗值在阻抗值的配置范围内的情况下，确定该指纹为活体指纹并认证该指纹，并且在该指纹被确定为伪指纹的情况下，再次执行指纹识别。

伪指纹可以由橡胶、硅或明胶形成，并且步骤s30可以包括：基于与人体的阻抗值不同的伪指纹的阻抗值来辨识所述伪指纹是否为伪指纹。

步骤s50可以包括：基于由佩戴伪指纹的手指的表皮与伪指纹之间形成的空气层引起的特性来辨识伪指纹，所述特性包括速度下降和折射。

有益效果

本公开内容具有如下效果：因为通过对经振荡、碰到伪指纹然后从伪指纹响应的超声波的阻抗值进行测量来辨识伪指纹，所以与通过辨识(x，y，z)向量来辨识指纹的常规方法相比，可以更准确地辨识指纹。

此外，本公开内容具有如下效果：可以通过准确地辨识伪指纹来防止由于伪指纹的错误认证而引起的危害。

此外，本公开内容具有如下效果：因为通过驱动器集成电路ic确定从指纹识别模块振荡然后响应的超声波的阻抗值是否在配置范围内来辨识伪指纹，所以同时辨识并认证实际用户。

附图说明

图1是示出根据本公开内容的用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置的框图；

图2是示出在图1中示出的伪指纹的图；

图3是示出根据本公开内容的通过使用阻抗来辨识伪指纹的方法的流程图；

图4是在根据本公开内容的用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置中将活体指纹的阻抗值与由明胶和硅制成的伪指纹的阻抗值进行比较的表；

图5是示出根据本公开内容的在活体指纹或伪指纹未触碰抵靠用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置的情况下来自指纹识别模块的测量结果的曲线图；

图6是示出根据本公开内容的在指纹触碰抵靠用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置的情况下的阻抗测量结果的曲线图；

图7是示出根据本公开内容的在由明胶制成的伪指纹触碰抵靠用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置的情况下的阻抗测量结果的曲线图；以及

图8是示出根据本公开内容的在由硅制成的伪指纹触碰抵靠用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置的情况下的阻抗测量结果的曲线图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述根据本公开内容的通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置和方法。

如图1至图8所示实现根据本公开内容的用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置和方法。

图1是示出根据本公开内容的用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置的框图，图2是示出在图1中示出的伪指纹的图，图3是示出根据本公开内容的通过使用阻抗来辨识伪指纹的方法的流程图，图4是在根据本公开内容的用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置中将活体指纹的阻抗值与由明胶和硅制成的伪指纹的阻抗值进行比较的表，图5是示出根据本公开内容的在活体指纹或伪指纹未触碰抵靠用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置的情况下来自指纹识别模块的测量结果的曲线图，图6是示出根据本公开内容的在指纹触碰抵靠用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置的情况下的阻抗测量结果的曲线图，图7是示出根据本公开内容的在由明胶制成的伪指纹触碰抵靠用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置的情况下的阻抗测量结果的曲线图，图8是示出根据本公开内容的在由硅制成的伪指纹触碰抵靠用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置的情况下的阻抗测量结果的曲线图。

参照图1至图8，根据本公开内容的用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置(100)包括：指纹识别模块(110)，其读取被振荡并反射的超声波，以读取活体指纹或伪指纹(200)的形状；驱动器集成电路ic(120)，其电耦接至指纹识别模块(110)以测量从指纹识别模块(110)施加的超声波的阻抗值，并且测量阻抗值；判定器(130)，其确定从驱动器ic(120)接收的伪指纹(200)的阻抗值是否在预定的阻抗值内；存储器(140)，其存储实际的阻抗值，以向判定器(130)提供预设的阻抗值，以使得判定器(130)可以比较并确定阻抗值；以及认证器(150)，其电耦接至判定器(130)，用于用户认证，并且根据通过判定器(130)比较的阻抗值来执行认证。

指纹识别模块(110)包括使用超声波的超声波指纹传感器。

指纹识别模块(110)可以将经振荡、碰到手指的指纹并从手指的指纹反射的超声波的变化分类为x、y和z轴上的向量，基于经分类的向量数据识别指纹的图案，分析指纹的图案，并将经分析的指纹图案与预设的指纹数据进行比较，以确定指纹是活体指纹还是伪指纹(200)。

指纹识别模块(110)使超声波振荡，以便可以通过辨识从指纹响应的超声波的阻抗值来辨识伪指纹(200)。

判定器(130)将执行指纹认证的每个用户的阻抗值存储在存储器(140)中。此外，在指纹被认证的情况下，判定器(130)可以通过将用户的阻抗值存储在存储器(140)中来针对每个用户设置阻抗范围。

针对每个用户设置阻抗范围可以导致更准确的指纹认证，因为测量了活体指纹的阻抗值和伪指纹(200)的阻抗值，确定了阻抗值之间的差异，并且将活体指纹的阻抗值设置在伪指纹(200)的阻抗值之外。

存储器(140)存储用户的指纹数据和指纹数据的阻抗值，以使得判定器(130)可以将通过指纹识别模块(110)识别的指纹图案进行比较。

此外，存储器(140)存储每个用户的指纹数据的阻抗值。从而，在指纹识别模块(110)读取相同图案的伪指纹(200)的情况下，可以通过将准确的阻抗值施加到活体指纹来辨识伪指纹(200)。

根据本公开内容的通过使用阻抗来辨识伪指纹的方法的特征在于：指纹识别模块(110)通过驱动器ic(120)确定从手指反射的超声波的阻抗值，并基于阻抗值的变化来辨识伪指纹(200)。

此外，对佩戴在手指上的伪指纹(200)的阻抗值进行测量，并通过驱动器ic(120)基于由手指的表皮与伪指纹(200)之间的空气层引起的特性来辨识伪指纹(200)，特性包括速度下降和折射。

伪指纹(200)由橡胶、硅或明胶制成，因此驱动器ic(120)通过与人体的阻抗值可区分的伪指纹(200)的阻抗值来辨识伪指纹(200)。

将更详细地描述根据本公开内容的通过使用阻抗来辨识伪指纹的方法。

该方法包括：使佩戴在手指上的伪指纹(200)与指纹识别模块(110)紧密接触(s10)；通过指纹识别模块(110)使超声波振荡至伪指纹(200)(s20)；通过指纹识别模块(110)接收从伪指纹(200)响应的超声波(s30)；将在指纹识别模块(110)处接收的超声波施加至驱动器ic(120)(s40)；通过驱动器ic(120)测量超声波的阻抗值(s50)；通过将测量的阻抗值与预设的阻抗值进行比较来确定测量的阻抗值是否在配置范围内(s60)；以及在测量的阻抗值在阻抗值的配置范围内的情况下，确定指纹为活体指纹并认证该指纹，并且在指纹被确定为伪指纹(200)的情况下，再次执行指纹识别(s70)。

包括上述步骤的通过使用阻抗来辨识伪指纹的方法的特征在于，指纹识别模块(110)通过驱动器ic确定从手指反射的超声波的阻抗值，并基于变化的阻抗值来辨识伪指纹(200)。

此外，对佩戴在手指上的伪指纹(200)的阻抗值进行测量，并通过驱动器ic(120)基于由手指的表皮与伪指纹(200)之间的空气层引起的特性来辨识伪指纹(200)，特性包括速度下降和折射。

伪指纹(200)由橡胶、硅或明胶制成，因此驱动器ic(120)通过与人体的阻抗值可区别的伪指纹(200)的阻抗值来辨识伪指纹(200)。

可以基于用户将阻抗值存储在存储器中。在识别用户的指纹的情况下，利用针对各个用户存储的阻抗值，可以更准确地确定该指纹是否是活体指纹。从而，更准确地辨识伪指纹(200)。

照此存储针对每个用户的数据，在对指纹进行识别之前输入每个用户的id。因此，可以将输入的每个id数据与存储的数据进行比较，从而进行辨识。

在上述方法中，活体指纹的阻抗值和伪指纹的阻抗值被测量为不同。

即，假设人的响应速度为100ms，伪指纹(200)具有200ms至400ms的较低的响应速度。因此，考虑到超声波的特性，获得不同的阻抗值。

换句话说，超声波在空气中以接近声速的340m/s传播，在水中以1500m/s传播，在固体刚性物质中以6000m/s传播。

超声波的响应速度之间的差异导致不同的阻抗值。这是因为在佩戴在手指上的伪指纹与手指之间形成有空气层，超声波以不同的速度传播。

在手指的表皮与伪指纹(200)之间的空气层使超声波的速度下降并使超声波折射。因此，响应的超声波的阻抗变得不同。

也就是说，图5是示出在活体指纹或伪指纹(200)未触碰抵靠指纹识别模块(110)的情况下的阻抗测量结果的图。

图6是示出在活体指纹触碰抵靠指纹识别模块(110)的情况下的阻抗测量结果的图。图7是示出在由明胶制成的伪指纹未触碰的情况下的阻抗测量结果的图。

图8是示出在由硅制成的伪指纹(200)触碰抵靠指纹识别模块(110)的情况下的阻抗测量结果的曲线图。

如图5至图8所示，在活体指纹或伪指纹(200)未触碰抵靠指纹识别模块(110)的情况下测量的阻抗值与从由明胶和硅制成的伪指纹(200)获得的阻抗值不同。因此，容易辨识伪指纹。

因为通过将活体指纹的阻抗值与伪指纹的阻抗值进行比较来执行用户认证，所以准确地认证了每个个体用户，从而防止未经授权的人窃取用户的身份。

此外，对伪造指纹的准确辨识可以防止由于对伪指纹的错误认证而引起的危害。

为了清楚起见，在说明书和附图中公开的本公开内容的实施方式仅作为具体示例呈现，并且不旨在限制本公开内容的范围。除了本文公开的实施方式之外，在不脱离本公开内容的范围和精神的情况下，可以进行其他修改，并且这些修改也属于本公开内容的类别。

<附图标记的说明>

100：指纹识别装置

110：指纹识别模块

120：驱动器ic

130：判定器

140：存储器

150：认证器

200：伪指纹

工业适用性

本公开内容涉及用于通过使用阻抗来辨识伪指纹的装置和方法。所述装置和方法的特征在于：通过测量伪指纹的阻抗值来确定由硅或明胶制成的伪指纹是活体指纹还是伪指纹，并且指纹识别模块通过驱动器ic测量从手指反射的超声波的阻抗值，并基于阻抗值的变化来辨识伪指纹。因为伪指纹是通过测量从指纹识别模块振荡、碰到伪指纹并从伪指纹响应的超声波的阻抗值来辨识的，所以与通过辨识(x，y，z)向量的常规方法相比，可以更准确地辨识指纹。此外，可以通过准确地辨识伪指纹来防止由于伪指纹的错误认证而引起的危害。