指纹识别装置及指纹识别方法与流程

本发明涉及一种指纹识别装置及指纹识别方法，尤其涉及一种能识别手指图像是否为真人手指的指纹识别装置及指纹识别方法。

背景技术：

随着科技的进步，指纹识别已成为主要身份验证方式之一。若有指纹油脂残留时，使用非手指的物体按压在指纹传感器上方会使残留指纹被误判，造成指纹识别正确性及安全性下降。因此，如何能更精确地识别指纹传感器上是否有真实手指，是本领域技术人员应致力的目标。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种指纹识别装置及指纹识别方法，能识别手指图像是否为真人手指。

本发明提出一种指纹识别装置，包括：显示器；光源，设置于所述显示器下方；传感器，设置于所述显示器下方；以及处理模块，耦接到所述传感器。当物体接触所述显示器时，所述光源发出结构光以扫描所述物体。所述传感器获得所述物体的一或多个图像，其中所述一或多个图像包括不同相位移的信息。所述处理模块根据所述一或多个图像计算所述物体的立体信息，并根据所述立体信息判断所述物体是否为真人手指。

本发明提出一种指纹识别方法，适用于指纹识别装置。所述指纹识别装置包括显示器及设置于所述显示器下方的光源与传感器。所述指纹识别方法包括：当物体接触所述显示器时，通过所述光源发出结构光以扫描所述物体；通过所述传感器获得所述物体的一或多个图像，其中所述一或多个图像包括不同相位移的信息；以及根据所述一或多个图像计算所述物体的立体信息，并根据所述立体信息判断所述物体是否为真人手指。

基于上述，本发明的指纹识别装置及指纹识别方法会由光源发出结构光以扫描接触显示器的物体，并由传感器获得结构光扫描物体的一或多个图像。处理模块会根据所述一或多个图像计算物体的立体信息，并根据立体信息判断物体是否为真人手指。如此一来，本发明的指纹识别装置及指纹识别方法通过确认待测物体是否为立体的真实指纹以达到防伪效果并解决指纹残留所造成识别错误的问题。

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，并配合所示附图作详细说明如下。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1a及图1b为根据本发明一实施例的指纹识别装置的示意图；

图2为根据本发明一实施例由显示器对应传感器的位置发出结构光图案的示意图；

图3为根据本发明另一实施例由显示器对应传感器的位置发出结构光图案的示意图；

图4为根据本发明一实施例的指纹识别方法的流程图。

附图标号说明

100：指纹识别装置；

110：显示器；

115：光源；

120：传感器；

130：处理模块；

220：区域；

230(1)～230(n)：相位图案；

320：区域；

331：红色相位图案；

332：绿色相位图案；

333：蓝色相位图案；

s401～s403：指纹识别方法的步骤。

具体实施方式

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。

图1a及图1b为根据本发明一实施例的指纹识别装置的示意图。

请参照图1a及图1b，本发明一实施例的指纹识别装置100包括显示器110、光源115、传感器120及处理模块130。光源115设置于显示器110的下方。传感器120设置于显示器110的下方。处理模块130耦接到显示器110、光源115及传感器120。显示器110例如是有机发光二极管(organiclightemittingdiode，oled)显示器、液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)或其他类似组件。在一实施例中，显示器110可整合触控感测组件于其中。本发明不限制光源115的实施方式。具体来说，当显示器110为有机发光二极管显示器时，光源115可为自发光显示组件并整合于显示器110下方。当显示器110为液晶显示器时，光源115可为外部发光组件。虽然在图1b中示出了光源115与传感器120重叠，但本发明不限于此。在一些实施例中，光源115也可设置于显示器110下方的单侧或两侧且不与传感器120重叠或仅部分与传感器120重叠。

传感器120例如是薄膜晶体管(thinfilmtransistor，tft)传感器或其他类似组件。传感器120的圆形形状及设置于指纹识别装置100的位置仅为举例说明，本发明不限制传感器120的形状及传感器120设置于指纹识别装置100的位置。处理模块130例如是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)、应用处理器(applicationprocessor，ap)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(applicationspecificintegratedcircuits，asic)、可程序化逻辑设备(programmablelogicdevice，pld)或这些组件的组合。

[第一实施例]

图2为根据本发明一实施例由显示器对应传感器的位置发出结构光图案的示意图。

请同时参照图1a、图1b及图2，当待测物体接触传感器120所对应的显示器110的区域220时，光源115可发出结构光扫描待测物体。结构光可具有不同相位移的相位图案230(1)、230(2)、230(3)、…、230(n)，且光源115依序发出具有相位图案230(1)～230(n)的结构光来扫描待测物体，使传感器120获得待测物体对应相位图案230(1)～230(n)的n个图像。相位图案230(1)～230(n)可由正弦条纹图形所建立，且每个相位图案230(1)～230(n)都可包括不同相位移的信息。以n＝3为例，相位图案230(1)与相位图案230(2)可对应360/3＝120度的相位移，且相位图案230(2)与相位图案230(3)可对应120度的相位移。

接着，处理模块130可从传感器120获得待测物体的n个图像，利用相位算法根据待测物体的n个图像计算待测物体的立体信息(或称为待测物体的三维形貌)，并根据立体信息判断待测物体是否为真人手指。在处理模块130判断待测物体为真人手指之后，处理模块130才会对真人手指进行指纹识别操作。若处理模块130判断待测物体不是真人手指，则处理模块130不对真人手指进行指纹识别操作。如此一来，可解决非手指物体按压在传感器120上方使指纹油脂残留被误判的问题。

相位算法如以下方程序(1)到方程式(4)所示：

i1(x，y)＝i′(x，y)+i″(x，y)cos[φ(x，y)-α]，………………………(1)

i2(x，y)＝i′(x，y)+i″(x，y)cos[φ(x，y)]，…………………………(2)

i3(x，y)＝i′(x，y)+i″(x，y)cos[φ(x，y)+α]，………………………(3)

其中，i为图像中像素曝光值强度，i’为对应基础光强度(例如，环境光强度)，i”为对应光源115所投射的结构光亮度，φ为相位角，α为相位移。通过消除方程式(1)到方程式(3)的i’、i”及α，方程式(4)可被推导出。

[第二实施例]

图3为根据本发明另一实施例由显示器对应传感器的位置发出结构光图案的示意图。

请同时参照图1a、图1b及图3，当待测物体接触传感器120所对应的显示器110的区域320时，光源115可发出具有彩色图案的结构光扫描待测物体使传感器120获得待测物体的彩色图像。结构光的彩色图案可为由红色相位图案331、绿色相位图案332及蓝色相位图案333所构成的三信道彩色图像。举例来说，红色相位图案331、绿色相位图案332及蓝色相位图案333两两之间可具有120度的相位移。

接着，处理模块130可从传感器120获得待测物体的彩色图像，并分离待测物体的彩色图像以获得对应红色相位图案331的第一图像、对应绿色相位图案332的第二图像及对应蓝色相位图案333的第三图像。最后，处理模块130可利用类似于上述方程式(1)到方程式(4)的相位算法根据第一图像、第二图像及第三图像计算待测物体的立体信息，并根据立体信息判断待测物体是否为真人手指。由于在本实施例中是通过包括三信道彩色图像的单一结构光彩色图案就可取得待测物体对应红色相位图案331的第一图像、对应绿色相位图案332的第二图像及对应蓝色相位图案333的第三图像等三张待测物体的相位图像，因此可节省发出多次结构光相位图案扫描待测物体所耗费的时间。

值得注意的是，为了取得待测物体的彩色图像，传感器120可为彩色传感器。在一实施例中，传感器120可为单一传感器并具有颜色过滤器(或称为色阻)设置于其上。在另一实施例中，传感器120可由对应红色、绿色及蓝色的三个传感器所构成。本发明不对传感器120的实作方式作出限制。

请再参考图2，由于相邻相位图案230(1)～230(n)中的正弦条纹每次移动的距离为周期的1/n，因此以具有相位图案230(1)～230(n)的结构光扫描待测物体又可称为n步相移法。在超过三步以上的相移法中，可利用本发明第二实施例的方法来减少传感器120的取像次数进而节省时间。举例来说，在n＝6的6步相移法中，可将相位图案230(1)～230(3)混合成三信道彩色相位图案并将相位图案230(4)～230(6)混合成另一个三信道彩色相位图案，其中相位图案230(1)及相位图案230(4)为红色相位图案，相位图案230(2)及相位图案230(5)为绿色相位图案，且相位图案230(3)及相位图案230(6)为蓝色相位图案。因此，光源115只要发出两个彩色相位图案的结构光，也就是对应相位图案230(1)～230(3)的一个彩色相位图案及对应相位图案230(4)～230(6)的另一个彩色相位图案的结构光，就可获得待测物体对应相位图案230(1)～230(6)的六张图像。

图4为根据本发明一实施例的指纹识别方法的流程图。

请参照图4，在步骤s401中，当物体接触显示器时，通过光源发出结构光以扫描物体。

在步骤s402中，通过传感器获得物体的一或多个图像，其中一或多个图像包括不同相位移的信息。

在步骤s403中，根据一或多个图像计算物体的立体信息，并根据立体信息判断物体是否为真人手指。

综上所述，本发明的指纹识别装置及指纹识别方法会由光源发出结构光以扫描接触显示器的物体，并由传感器获得结构光扫描物体的一或多个图像。处理模块会根据所述一或多个图像计算物体的立体信息，并根据立体信息判断物体是否为真人手指。如此一来，本发明的指纹识别装置及指纹识别方法通过确认待测物体是否为立体的真实指纹以达到防伪效果并解决指纹残留所造成识别错误的问题。

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。