指纹感测装置以及指纹感测方法与流程

1.本发明涉及一种指纹感测装置以及指纹感测方法，尤其涉及一种能够识别手指图像是否为真实手指图像的指纹感测装置以及指纹感测方法。


背景技术：

2.近年来，生物特征感测技术被广泛地应用在各式电子装置或终端设备上，以提供各种身份登录或身份验证功能。特别是，指纹感测以及掌纹感测为目前常见的感测方案。一般而言，使用者可将手指按压于传感器上，以使传感器取得指纹图像，供后续识别或验证操作。
3.随着信息安全越来越重要，指纹识别的安全性越来越重要。然而，由于有心人士可能利用残留在物体上的指纹进行解锁，以企图通过验证。因此，如何判断指纹是否来自表面印刷物，是本领域目前重要的研究方向之一。


技术实现要素：

4.本发明提供一种能够识别手指图像是否为真实手指图像的指纹感测装置以及指纹感测方法。
5.本发明的指纹感测装置包括传感器以及比对模块。传感器于第一时间点与第二时间点分别获取第一指纹图像与第二指纹图像。比对模块耦接于传感器。比对模块依据至少一判断标准比较第一指纹图像与第二指纹图像，以判定手指是否为真实手指。
6.本发明的指纹感测方法适用于指纹感测装置。指纹感测装包括传感器以及比对模块。指纹感测方法包括：由传感器于第一时间点与第二时间点分别获取第一指纹图像与第二指纹图像；以及由比对模块依据至少一判断标准比较第一指纹图像与第二指纹图像，以判定手指是否为真实手指。
7.基于上述，本发明的指纹感测装置以及指纹感测方法能够在不同时间点获取第一指纹图像与第二指纹图像，并依据至少一判断标准比较第一指纹图像与第二指纹图像，从而判定出手指是否为真实手指。如此一来，本发明能够提高指纹感测的防伪效果。
8.为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
9.图1是依据本发明一实施例所示出的指纹感测装置的示意图；
10.图2是依据本发明第一实施例所示出的指纹感测方法的方法流程图；
11.图3是依据本发明一实施例所示出的真实手指的第一指纹图像与第二指纹图像的示意图；
12.图4是依据本发明第二实施例所示出的指纹感测方法的方法流程图；
13.图5是依据本发明第三实施例所示出的指纹感测方法的方法流程图；
14.图6是依据本发明一实施例所示出的假手指的第二指纹图像的示意图；
15.图7是依据本发明一实施例所示出的假手指的第二指纹图像的示意图；
16.图8是依据本发明第四实施例所示出的指纹感测方法的方法流程图。
17.附图标记说明
18.100：指纹感测装置；
19.110：传感器；
20.120：比对模块；
21.s100、s200、s300、s400：指纹感测方法；
22.fg：手指；
23.f1～f6：指纹特征；
24.im1：第一指纹图像；
25.im2：第二指纹图像；
26.r1～r3：区域；
27.s110、s120：步骤；
28.s210～s250：步骤；
29.s310～s370：步骤；
30.s410～s450：步骤。
具体实施方式
31.现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
32.请同时参考图1以及图2，图1是依据本发明第一实施例所示出的指纹感测装置的示意图。在本实施例中，指纹感测装置100包括传感器110以及比对模块120。指纹感测方法s100适用于指纹感测装置100。在步骤s110中，传感器110在第一时间点与第二时间点分别获取手指fg的第一指纹图像im1与第二指纹图像im2。在本实施例中，传感器110可例如是由光学式指纹测器、电容式指纹传感器或超音波是指纹传感器，以光学式指纹传感器为例，感测组件可为互补式金氧半导体(complementary metal oxide semiconductor，cmos)传感器、电荷耦合组件(charge coupled device，ccd)或具有相似功能图像获取组件来实现。
33.具体来说，在步骤s110中，第一时间点不同于第二时间点。第二时间点第一时间点之间的时间间隔是小于或等于0.5秒(例如是0.1秒，本发明并不以此为限)。传感器110会在第一时间点获取到第一指纹图像im1。传感器110会在第一时间点以后的第二时间点获取到第二指纹图像im2。举例来说，基于手指fg对指纹感测装置100的操作，传感器110会在第一时间点获取到手指fg轻触(或刚接触)到指纹感测装置100所产生的第一指纹图像im1，并且在第二时间点获取到手指fg按压到指纹感测装置100所产生的第二指纹图像im2。在步骤s120中，比对模块120耦接于传感器110以接收第一指纹图像im1与第二指纹图像im2。比对模块120依据至少一个判断标准来比较第一指纹图像im1与第二指纹图像im2，以判定手指fg是否为真实手指。也就是说，比对模块120能够依据判断标准来识别出手指fg的图像是否是真实手指图像，从而由真实手指图像来判定手指fg是否为真实手指。如此一来，指纹感测的防伪效果能够被提高。在本实施例中，上述的判断标准例如是指纹图像区域面积、指纹特
征数量、指纹纹路关联性等等。在本实施例中，比对模块120例如是中央处理单元(central processing unit，cpu)，或是其他可程序化之一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(application specific integrated circuits，asic)、可程序化逻辑设备(programmable logic device，pld)或其他类似装置或这些装置的组合，其可加载并执行计算机程序。
34.举例来说明，请同时参考图1以及图3，图3是依据本发明一实施例所示出的真实手指的第一指纹图像与第二指纹图像的示意图。基于真实的手指fg对指纹感测装置100的操作(如轻触到按压)，指纹感测装置100所获取到的手指fg的指纹图像的面积以及指纹特征数量会随时间增加。在本实施例中，在接收到第一指纹图像im1以及第二指纹图像im2之后，比对模块120会定义出第一指纹图像im1的区域r1，并且定义第二指纹图像im2中相似于区域r1的区域r2以及在区域r2以外的区域r3。在本实施例中，第一指纹图像im1具有区域r1。第二指纹图像im2具有区域r2、r3。区域r1是第一指纹图像im1的图像范围或者是包围第一指纹图像im1的多个指纹特征的拟合图形。区域r2、r3是第二指纹图像im2的图像范围或者是包围第二指纹图像im2的多个指纹特征的多个拟合图形。本发明的区域的数量以及形状并不以本实施例为限。指纹特征可以是指纹局部的纹线端点、分叉点或短纹(或被称为孤立点)。
35.在本实施例中，在真实的手指fg对指纹感测装置100进行操作的情况下，区域r1会相似区域r2。也就是说，第二指纹图像im2相较于第一指纹图像im1增加了区域r3的面积。因此，当第二指纹图像im2的区域面积(即区域r2、r3的总面积)被判断出大于第一指纹图像im1的区域面积(即区域r1的面积)时，比对模块120判定手指fg为真实手指。在另一方面，当第二指纹图像im2的区域面积被判断出小于或等于第一指纹图像im1的区域面积时，比对模块120判定手指fg为假手指。
36.另举例来说，在本实施例中，基于真实的手指fg对指纹感测装置100的操作，第一指纹图像im1的区域r1中具有3个指纹特征f1、f2、f3。第二指纹图像im2的区域r2具有3个指纹特征f1、f2、f3。第二指纹图像im2的区域r3具有2个指纹特征f4、f5。因此，当第二指纹图像im2的指纹特征数量(即，区域r2、r3的指纹特征f1～f5的总数)被判断出大于第一指纹图像im1的指纹特征数量(即，区域r1的指纹特征f1～f3的总数)时，比对模块120判定手指fg为真实手指。在另一方面，当第二指纹图像im2的指纹特征数量被判断出小于或等于第一指纹图像im1的指纹特征数量时，比对模块120则判定手指fg为假手指。
37.请同时参考图1、图3以及图4，图4是依据本发明第二实施例所示出的指纹感测方法的方法流程图。在本实施例中，指纹感测方法s200适用于指纹感测装置100。在步骤s210中，传感器110在第一时间点与第二时间点分别获取手指fg的第一指纹图像im1与第二指纹图像im2。在步骤s220中，比对模块120接收手指fg的第一指纹图像im1与第二指纹图像im2，并且判断第二指纹图像im2的指纹特征数量是否大于第一指纹图像im1的指纹特征数量。当第二指纹图像im2的指纹特征数量被判断出大于第一指纹图像im1的指纹特征数量时，比对模块120会在步骤s230中判定手指fg是真实手指。在手指fg被判定为真实手指的情况下，比对模块120还可以在步骤s240中对对应于手指fg的使用者的身份进行识别。在一些实施例中，指纹感测装置100可以被设置在电子装置中，指纹感测装置100可以在步骤s240中告知
电子装置对对应于手指fg的使用者的身份进行识别。
38.在另一方面，当第二指纹图像im2的指纹特征数量在步骤s220中被判断出小于或等于第一指纹图像im1的指纹特征数量时，比对模块120会在步骤s250中判定手指fg是假手指。在手指fg被判断出为假手指的情况下，手指fg的使用者的身份则不会被进行识别。
39.在一些实施例中，除了比较第一指纹图像im1的指纹特征数量与第二指纹图像im2的指纹特征数量以外，比对模块120还会进一步比较第一指纹图像im1的指纹图像区域面积与第二指纹图像im2的指纹图像区域面积。关于比较第一指纹图像im1的指纹图像区域面积与第二指纹图像im2的指纹图像区域面积的时施细节可以由图1以及图3的实施例中获致足够的教示，因此恕不在此重述。
40.在一些实施例中，比对模块120还会判断第一指纹图像im1的指纹特征的对比度以及第二指纹图像im2的指纹特征的对比度是否大于默认值。默认值可以是用户或设计者所定义出的对比度默认值。对比度例如是关联于指纹图像的指纹脊图像与指纹谷图像之间的灰阶差异。当第一指纹图像im1的指纹特征以及第二指纹图像im2的指纹特征的其中至少一者的对比度小于或等于默认值时，小于或等于默认值的指纹特征并不清楚。因此，比对模块120会判定手指fg是假手指。
41.请同时参考图1、图3以及图5，图5是依据本发明第三实施例所示出的指纹感测方法的方法流程图。在本实施例中，指纹感测方法s300适用于指纹感测装置100。在步骤s310中，传感器110在第一时间点与第二时间点分别获取手指fg的第一指纹图像im1与第二指纹图像im2。在步骤s320中，比对模块120判断第二指纹图像im2的指纹特征数量是否大于第一指纹图像im1的指纹特征数量。当第二指纹图像im2的指纹特征数量被判断出小于或等于第一指纹图像im1的指纹特征数量时，比对模块120会在步骤s330中判定手指fg是假手指。在另一方面，当第二指纹图像im2的指纹特征数量被判断出大于第一指纹图像im1的指纹特征数量时，比对模块120会在步骤s340中判断第一指纹图像im1的区域r1内的指纹特征数量是否等于第二指纹图像im2的区域r2内的指纹特征数量。
42.在本实施例中，区域r1内的指纹特征数量不等于区域r2内的指纹特征数量的状况可以被表征为手指fg在第一时间点与第二时间点之间可能被更换。因此，在步骤s340中，当区域r1内的指纹特征数量被判断出不等于区域r2内的指纹特征数量时，比对模块120会在步骤s330中判定手指fg是假手指。
43.在此举例来说明步骤s330、s340的实施细节，请同时参考图1、图3以及图6。图6是依据本发明一实施例所示出的假手指的第二指纹图像的示意图。在本实施例中，相较于图3所示的第一指纹图像im1的区域r1，图6所示的第二指纹图像im2的区域r2中增加了指纹特征f6。因此，比对模块120能够判定对应于第二指纹图像im2的手指与对应于第一指纹图像im1的手指fg是不同的。如此一来，比对模块120可判定出手指fg在第一时间点与第二时间点之间可能被更换。因此，手指fg会被判定为假手指。
44.请回到图1、图3以及图5的实施例，在步骤s340中，区域r1内的指纹特征数量等于区域r2内的指纹特征数量的状况可以被表征为手指fg在第一时间点与第二时间点并没有被更换。因此，当区域r1内的指纹特征数量被判断出等于区域r2内的指纹特征数量时，比对模块120会进入步骤s350。
45.在步骤s350中，比对模块120会判断第一指纹图像im1的区域r1内的指纹纹路关联
性是否等于或相似于第二指纹图像im2的区域r2内的指纹纹路关联性。在本实施例中，区域r1内的指纹纹路关联性是关联于区域r1内的指纹特征的排列方式。区域r2内的指纹纹路关联性则是关联于区域r2内的指纹特征的排列方式。在本实施例中，区域r1内的指纹纹路关联性不同于区域r2内的指纹纹路关联性的状况可以被表征为手指fg在第一时间点与第二时间点之间可能被更换。因此，在步骤s350中，当区域r1内的指纹纹路关联性被判断出不等于区域r2内的指纹纹路关联性时，比对模块120会在步骤s330中判定手指fg是假手指。
46.在此举例来说明步骤s330、s350的实施细节，请同时参考图1、图3以及图7。图7是依据本发明一实施例所示出的假手指的第二指纹图像的示意图。在本实施例中，图7所示的第二指纹图像im2的区域r2内的指纹特征f1～f3的排列方式明显不同于图3所示的第一指纹图像im1的区域r1内的指纹特征f1、f2、f3的排列方式(例如是，指纹特征f1～f3之间的相对位置发生了明显改变或指纹特征f1～f3之间的位置发生调换)。因此，比对模块120能够判定对应于第二指纹图像im2的手指与对应于第一指纹图像im1的手指fg是不同的。如此一来，比对模块120可判定出手指fg在第一时间点与第二时间点之间可能被更换，从而增加真实手指判定准确性。
47.请再回到图1、图3以及图5的实施例，在步骤s350中，区域r1内的指纹纹路关联性相同或相似于区域r2内的指纹纹路关联性的状况可以被表征为手指fg在第一时间点与第二时间点之间没有更换。因此，当区域r1内的指纹纹路关联性被判断出相同或相似于区域r2内的指纹纹路关联性时，比对模块120会进入步骤s360。
48.本实施例的步骤s320、s340、s350的顺序被改变，并不以图5所示的步骤s320、s340、s350的顺序为限。
49.在步骤s360中，比对模块120会判定手指fg是真实手指。在手指fg被判定为真实手指的情况下，比对模块120还可以在步骤s370中对对应于手指fg的使用者的身份进行识别。
50.在本实施例中，基于步骤s320、s340、s350，在满足以下条件时，比对模块120会判定手指fg是真实手指：(1)第二指纹图像im2的指纹特征数量大于第一指纹图像im1的指纹特征数量；(2)区域r1内的指纹特征数量等于区域r2内的指纹特征数量；以及(3)区域r1内的指纹纹路关联性被判断出相同或相似于区域r2内的指纹纹路关联性。
51.在一些实施例中，比对模块120可以仅执行步骤s320、s340的判断。也就是说，当区域r2不具有新增指纹特征，并且区域r3具有新增指纹特征时，比对模块120会判定手指fg为真实手指。进一步地，在一些实施例中，当区域r2内的指纹特征数量等于区域r1内的指纹特征数量，并且在区域r3内增加至少一新增指纹特征时，比对模块120会判定手指fg为真实手指。
52.在一些实施例中，比对模块120可以仅执行步骤s320、s350的判断。也就是说，当第二指纹图像im2新增指纹特征，并且区域r1内的指纹纹路关联性被判断出相同或相似于区域r2内的指纹纹路关联性时，比对模块120会判定手指fg为真实手指。
53.请同时参考图1以及图8，图8是依据本发明第四实施例所示出的指纹感测方法的方法流程图。在本实施例中，指纹感测方法s400适用于指纹感测装置100。传感器110在步骤s410中在第一时间点与第二时间点分别获取手指fg的第一指纹图像im1与第二指纹图像im2，并且在第一时间点与所述第二时间点之间的时间点获取第三指纹图像。也就是说，在步骤s410中，传感器110在步骤s410中在第一时间点获取手指fg的第一指纹图像im1，在第
一时间点与第二时间点之间的时间点获取第三指纹图像，并且在第二时间点获取第二指纹图像im2。
54.在步骤s420中，比对模块120比较第一指纹图像im1的指纹特征数量、第三指纹图像的指纹特征数量以及所述第二指纹图像im2的指纹特征数量之间数量关系。在步骤s420中，当第三指纹图像的指纹特征数量大于第一指纹图像im1的指纹特征数量，并且第二指纹图像im2的指纹特征数量大于第三指纹图像的指纹特征数量时，比对模块120会在步骤s430中判定手指fg是真实手指。在手指fg被判定为真实手指的情况下，比对模块120还可以在步骤s440中对对应于手指fg的使用者的身份进行识别。
55.在另一方面，当第三指纹图像的指纹特征数量小于或等于第一指纹图像im1的指纹特征数量，或第二指纹图像im2的指纹特征数量小于或等于第三指纹图像的指纹特征数量时，比对模块120会在步骤s450中判定手指fg是假手指。
56.在一些实施例中，在步骤s410中，传感器110可以在第一时间点与第二时间点之间的多个时间点获取多个第三指纹图像。因此，在步骤s420中，比对模块120比较第一指纹图像im1的指纹特征数量、多个第三指纹图像的指纹特征数量以及所述第二指纹图像im2的指纹特征数量之间数量关系。上述多个第三指纹图像的获取时间间隔可例如是0.01秒(本发明并不以此为限)。
57.在一些实施例中，比对模块120还会判断第一指纹图像im1的指纹特征的对比度、第二指纹图像im2的指纹特征的对比度以及第三指纹图像的指纹特征的对比度是否大于默认值。当第一指纹图像im1的指纹特征、第二指纹图像im2的指纹特征以及第三指纹图像的指纹特征的其中至少一者的对比度小于或等于默认值时，比对模块120会判定手指fg是假手指。
58.综上所述，本发明的指纹感测装置以及指纹感测方法能够在不同时间点获取第一指纹图像与第二指纹图像，并依据至少一判断标准比较第一指纹图像与第二指纹图像，从而判定出手指是否为真实手指。如此一来，指纹感测的防伪效果能够被提高。此外，指纹感测装置以及指纹感测方法还能够依据第一区域内的指纹特征数量、第二区域内的指纹特征数量以及指纹纹路关联性来判断手指在第一时间点与第二时间点之间是否被更换，从而进一步提高指纹感测的防伪效果。
59.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。