一种指纹识别系统的制作方法

1.本实用新型实施例涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹识别系统。


背景技术：

2.指纹识别技术已被广泛应用到门锁、保险柜、考勤机、平板电脑、笔记本电脑、智能手机等产品中。目前，指纹识别芯片都是作为一个独立模块而存在，应用于设备的正面或背面，或独立安装于设备外壳处。
3.目前市面上出现的屏幕一体式指纹解锁模块可大致分为两类，其一是电容式屏幕一体指纹解锁模块。其中，电容式指纹模块可分为两种，一种是隐藏在非显示区域触摸屏幕下，该电容式指纹模组的位置处于屏幕边沿且位置固定，降低了使用的舒适感；另外一种是隐藏在显示区域触摸屏幕下，使用透明的氧化铟锡电极作为电容式指纹模组的感测电极，该电容式指纹模组具有较好的人性化体验。
4.然而，上述指纹识别的电子元件具备对温度敏感的特性，温度变化会导致指纹识别信息的不准确，上述两种指纹识别装置均无法在极端寒冷的地区使用。具体来说，现有的指纹识别设备多部署在开发空间，设备温度接近环境温度，极端寒冷天气会超出设备的工作温度限制，导致设备识别精度下降或者设备无法正常工作。并且，寒冷天气下用户进行指纹识别的体验较差，往往需要用户多次录入指纹才可识别，甚至用户多次录入后仍无法识别。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供了一种指纹识别系统，以保证指纹识别系统可以在极端寒冷天气下正常工作，以及，提高系统在极端寒冷天气下的识别精度，进而提高系统在极端寒冷环境下的可靠性和可用性。
6.本实用新型实施例提供了一种指纹识别系统，所述系统包括指纹识别工作模块以及温度调节模块；其中，
7.所述温度调节模块，用于监测所述指纹识别工作模块的环境温度，在所述环境温度低于预设温度阈值时，调节所述指纹识别工作模块的环境温度。
8.可选的，所述温度调节模块包括温度检测单元和温度调节单元；
9.所述温度检测单元，与所述温度调节单元连接，用于监测所述指纹识别工作模块的环境温度，在所述环境温度低于预设温度阈值时，向所述温度调节单元发送加热触发指令；
10.所述温度调节单元，用于在接收到所述加热触发指令时，调节所述指纹识别工作模块的环境温度。
11.可选的，所述温度检测单元采用热敏电阻，所述温度调节单元采用加热器件。
12.可选的，所述指纹识别工作模块包括指纹采集单元、指纹处理单元以及指纹数据库；
13.所述指纹采集单元，与所述指纹处理单元通信连接，用于获取携带待检测指纹的指纹图像，将所述指纹图像发送至所述指纹处理单元；
14.所述指纹处理单元，与所述指纹数据库通信连接，用于根据所述指纹数据库中存储的指纹特征，对所述指纹图像中的待检测指纹进行验证。
15.可选的，所述指纹处理单元，具体用于确定所述待检测指纹的目标特征，将所述目标特征与所述指纹数据库中存储的指纹特征进行比对。
16.可选的，所述指纹采集单元包括指纹传感器，所述温度调节模块，具体用于监测所述指纹传感器的环境温度，在所述环境温度低于预设温度阈值时，调节所述指纹传感器的环境温度。
17.可选的，所述温度调节模块设置于所述指纹传感器的正上方、正下方或侧端。
18.可选的，所述温度调节模块，还用于获取所述指纹识别工作模块的环境温度的当前调节时长，若所述当前调节时长达到预设时长阈值，则停止调节所述指纹识别工作模块的环境温度。
19.可选的，所述温度调节模块，还用于获取所述指纹识别工作模块的当前调节温度，若所述当前调节温度达到预设调温阈值，则停止调节所述指纹识别工作模块的环境温度。
20.可选的，所述系统还包括交互模块，所述温度调节模块，与所述交互模块通信连接，还用于在所述环境温度低于预设温度阈值时，生成低温提示信息发送至所述交互模块；
21.所述交互模块，用于在显示界面上显示所述低温提示信息。
22.上述实用新型中的实施例具有如下优点或有益效果：
23.本实用新型各实施例提供的指纹识别系统，包括指纹识别工作模块以及温度调节模块，其中，温度调节模块可以监测指纹识别工作模块的环境温度，在该环境温度低于预设温度阈值时，调节指纹识别工作模块的环境温度，以使指纹识别工作模块的环境温度稳定，保证了系统可以在极端寒冷天气下正常工作，以及，提高了系统在极端寒冷天气下的识别精度，进而提高了系统在极端寒冷环境下的可靠性和可用性。并且，通过温度调节模块可以实现系统的温度恒定，进而提高了用户的使用体验。
附图说明
24.为了更加清楚地说明本实用新型示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本实用新型所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
25.图1a为本实用新型实施例一所提供的一种指纹识别系统的结构示意图；
26.图1b为本实用新型实施例一所提供的一种指纹识别工作模块的结构示意图；
27.图2a为本实用新型实施例二所提供的一种指纹识别系统的结构示意图；
28.图2b为本实用新型实施例二所提供的一种由热敏电阻和加热器件构成的温度调节模块的电路图。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处
所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
30.实施例一
31.图1a为本实用新型实施例一提供的一种指纹识别系统的结构示意图，如图1a所示，本实施例提供的指纹识别系统包括指纹识别工作模块11以及温度调节模块12，其中，温度调节模块12，用于监测指纹识别工作模块11的环境温度，在环境温度低于预设温度阈值时，调节指纹识别工作模块11的环境温度。
32.其中，温度调节模块12具备指纹识别工作模块11的环境温度的检测功能，以及指纹识别工作模块11的环境温度的调节功能。示例性的，温度调节模块12可以通过内置的温度传感器实时检测指纹识别工作模块11的环境温度，并且，通过内置的加热芯片、加热电路或加热器件调节指纹识别工作模块11的环境温度。
33.在本实施例中，指纹识别工作模块11的环境温度可以是指纹识别工作模块11所处的工作环境的温度，也可以是指纹识别工作模块11的设备表面温度。示例性的，可以在指纹识别系统中设置多个隔离板，由各个隔离板组成一个包围温度调节模块12和指纹识别工作模块11的隔离空间，此时，温度调节模块12可以监测指纹识别工作模块11所处的工作环境的温度；又或者，可以将温度调节模块12设置在与指纹识别工作模块11的表面接触的位置，以监测指纹识别工作模块11的设备表面温度。
34.具体的，温度调节模块12可以每间隔一个设定周期，进行一次指纹识别工作模块11的环境温度的采集。在本实施例中，温度调节模块12可以对采集到的环境温度进行判断，在环境温度低于预设温度阈值时，调节指纹识别工作模块11的环境温度。其中，预设温度阈值可以是预先设置的指纹识别工作模块11的设备临界工作温度，如，0
°
等，其具体可以由指纹识别工作模块的类型确定，本实施例对此不作限定。
35.示例性的，温度调节模块12可以对指纹识别工作模块11的整个装置进行加热，以调节指纹识别工作模块11的环境温度；或者，温度调节模块12也可以仅对指纹识别工作模块11的部分装置进行加热，通过热传导一并调节其它装置的温度，进而调节指纹识别工作模块11的环境温度；或者，温度调节模块12还可以对指纹识别工作模块11所在的隔离空间进行加热，以调节指纹识别工作模块11的环境温度，等。
36.在本实施例中，可选的，温度调节模块12，还可以用于获取指纹识别工作模块11的环境温度的当前调节时长，若当前调节时长达到预设时长阈值，则停止调节指纹识别工作模块11的环境温度。具体的，温度调节模块12可以在调节指纹识别工作模块11的环境温度的过程中，确定调节环境温度的时长，即当前调节时长；在当前调节时长达到预设时长阈值时，停止指纹识别工作模块11的环境温度的调节。即，温度调节模块12可以在每一次对指纹识别工作模块11进行环境温度调节时，仅调节预设时长阈值。为温度调节模块12设置预设时长阈值的目的在于：可以减少温度调节模块的功耗，同时，也可以避免由于温度调节模块对指纹识别工作模块的持久加热所导致的指纹识别工作模块的内部器件损坏。
37.又或者，可选的，温度调节模块12，还用于获取指纹识别工作模块11的当前调节温度，若当前调节温度达到预设调温阈值，则停止调节指纹识别工作模块11的环境温度。即，温度调节模块12可以在对指纹识别工作模块11进行环境温度调节的过程中，实时监测指纹识别工作模块11当前被调节后的环境温度，即当前调节温度，在当前调节温度达到预设调
温阈值时，停止对指纹识别工作模块11的环境温度的调节。例如，预设调温阈值可以是10
°
。为温度调节模块12设置预设调温阈值的目的在于：可以避免由于温度调节模块对指纹识别工作模块的持久加热所导致的指纹识别工作模块的内部器件损坏，并且，还可以减少温度调节模块的功耗。
38.在一种具体的实施方式中，指纹识别工作模块11包括指纹采集单元111、指纹处理单元112以及指纹数据库113；指纹采集单元111，与指纹处理单元112通信连接，用于获取携带待检测指纹的指纹图像，将所述指纹图像发送至指纹处理单元112；指纹处理单元112，与指纹数据库113通信连接，用于根据指纹数据库113中存储的指纹特征，对指纹图像中的待检测指纹进行验证。示例性的，如图1b所示，展示了一种指纹识别工作模块的结构示意图。在图1b中，指纹识别工作模块11包括纹采集单元111、指纹处理单元112以及指纹数据库113。
39.其中，指纹数据库113可以包括外部存储器sdram(synchronous dynamic random-access memory，同步动态随机存取内存)以及外扩data falsh。外部存储器sdram，可以用于存储临时比对的指纹图像和一些变量，外扩data falsh可以用于保存指纹特征和dsp的bootloader启动程序。
40.指纹采集单元111可以集成有指纹传感器和采集控制电路，指纹采集单元111可以按照预先设定的采集参数，实时采集携带有待检测指纹的指纹图像，并通过响应的接口将指纹图像传输至指纹处理单元112。
41.可选的，指纹采集单元111包括指纹传感器；温度调节模块12，具体用于监测指纹传感器的环境温度，在环境温度低于预设温度阈值时，调节指纹传感器的环境温度。即温度调节模块12可以仅对指纹传感器的环境温度进行检测和调节。这样设置的好处在于：由于指纹传感器的电子元件对温度敏感，温度降低会导致指纹传感器采集的指纹图像不准确，因此，可以主要对指纹传感器进行温度调节，保证指纹传感器采集到的指纹图像的准确度，降低整个指纹识别系统的温度调节功耗。示例性的，温度调节模块12可以置于指纹传感器的正上方、正下方或侧端。当然，温度调节模块12可以与指纹传感器表面接触设置，也可以间隔设置。
42.指纹处理单元112可以被移植上位机验证通过的可靠指纹识别算法，指纹处理单元112可以通过cpld(complex programmable logic device，复杂可编程逻辑器件)接收指纹采集单元111发送的指纹图像，并对该指纹图像进行处理，确定出该指纹图像中携带的待检测指纹的验证结果。指纹处理单元112还可以用于管理外部存储器sdram和data flash，以及，与控制驱动模块通讯等。
43.具体的，指纹处理单元112可以采用两种方式对待检测指纹进行验证。示例性的，指纹处理单元112，具体用于确定待检测指纹的目标特征，将目标特征与指纹数据库113中存储的指纹特征进行比对。即，指纹处理单元112将待检测指纹的目标特征与指纹数据库113中保存的全部指纹特征进行逐一匹配，判断指纹数据库113中是否存在相同的指纹特征，若是，则待检测指纹验证通过。
44.又或者，指纹处理单元112，具体用于确定待检测指纹的目标特征，并确定与指纹图像对应的目标用户，从指纹数据库113中查找目标用户对应的指纹特征，将该指纹特征与目标特征进行比对，基于比对的结果确定待检测指纹是否验证通过。
45.在本实施例中，指纹处理单元112还可以在获取到指纹图像后，对指纹图像进行预处理。其中，预处理包括图像灰度变换、图像分割、图像均衡化、图像增强以及图像细化中的至少一种。具体的，指纹处理单元112可以先从指纹图像中分割出待检测指纹，由于在指纹图像中背景图和指纹分布图的灰度是不同的，因此，可以利用梯度将待检测指纹从指纹图像中分离出来。图像均衡化可以是将指纹图像中不同区域分布的像素进行均值划分，得到亮度分布均衡的指纹图像。图像增强可以是为了便于待检测指纹的提取所进行的图像边缘的增强，即使得指纹图像的纹路线条更加清晰，线条的边缘分布更加平滑。
46.进一步的，指纹处理单元112在对指纹图像进行预处理后，可以从中提取出清晰的待检测指纹，并对待检测指纹进行特征提取，分离出具体的特征点来代替不同的纹路。示例性的，指纹处理单元112可以从指纹图像中获取指纹的脊线数据，从脊线数据中提取目标特征。
47.指纹处理单元112可以提取待检测指纹的特征端点和叉点，将特征端点和叉点进行九宫格分割，利用指纹特征分布的灰度值不同的特性，将端点和叉点分离出来，对于奇异点的提取利用poincare公式，利用这个公式提取方向场周围剧烈变化的点，使用不同的算法分别实现各个特征点的提取过程。
48.进一步的，指纹处理单元112在提取出待检测指纹的目标特征后，可以将目标特征与指纹数据库113中的指纹特征进行比较，判断是否存在同一指纹。示例性的，指纹处理单元112可以先根据目标特征，在指纹特征库113中粗匹配出至少一个与目标特征相似的指纹特征，进而利用目标特征的指纹形态和细节特征进行精确匹配，确定出各个指纹特征的相似性程度。例如，指纹处理单元112可以计算每一个指纹特征的相似性得分，将相似性得分进行排序或者直接给出是否为同一指纹的判断结果。
49.如图1b所示，本实施例提供的指纹识别工作模块还可以包括电源模块，以及led指示灯、键盘、逻辑控制器cpld等外通电路。其中，电源模块可以提供四组供电电压：外围机械电机驱动电压可以为5v，底层控制模块(由led指示灯、键盘、逻辑控制器cpld等外通电路组成)的电压和dsp的外核电压同为3.3v，dsp的内核电压为1.8v，温度调节模块的电压为220v。
50.在一种可选的实施方式中，本实施例提供的指纹识别系统还包括交互模块，温度调节模块12与交互模块通信连接，温度调节模块12还用于在环境温度低于预设温度阈值时，生成低温提示信息发送至交互模块；交互模块，用于在显示界面上显示低温提示信息。即，可以通过在指纹识别系统中设置交互模块，以在交互模块的显示界面上显示低温提示信息，进而提示用户当前指纹识别系统的环境温度较低，可能存在识别不准确的情况，用户可以重复多次录入指纹来保证系统的识别准确性。
51.本实施例提供的指纹识别系统，包括指纹识别工作模块以及温度调节模块，其中，温度调节模块可以监测指纹识别工作模块的环境温度，在该环境温度低于预设温度阈值时，调节指纹识别工作模块的环境温度，以使指纹识别工作模块的环境温度稳定，保证了系统可以在极端寒冷天气下正常工作，以及，提高了系统在极端寒冷天气下的识别精度，进而提高了系统在极端寒冷环境下的可靠性和可用性。并且，通过温度调节模块可以实现系统的温度恒定，进而提高了用户的使用体验。
52.实施例二
53.图2a为本实用新型实施例二提供的一种指纹识别系统的结构示意图，本实施例在上述实施例的基础上，可选的，温度调节模块包括温度检测单元和温度调节单元，温度检测单元，与温度调节单元连接，用于监测指纹识别工作模块的环境温度，在环境温度低于预设温度阈值时，向温度调节单元发送加热触发指令；温度调节单元，用于在接收到加热触发指令时，调节指纹识别工作模块的环境温度。其中与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。
54.参见图2a，本实施例提供的指纹识别系统包括指纹识别工作模块21以及温度调节模块22，温度调节模块22包括温度检测单元221和温度调节单元222；其中，温度检测单元221，与温度调节单元222连接，用于监测指纹识别工作模块21的环境温度，在环境温度低于预设温度阈值时，向温度调节单元222发送加热触发指令；温度调节单元222，用于在接收到加热触发指令时，调节指纹识别工作模块21的环境温度。
55.在本实施例中，温度检测单元221可以采用温度传感器或热敏电阻，温度调节单元222可以采用散热元件或加热器件。优选的，温度检测单元221采用热敏电阻，温度调节单元222采用加热器件。采用热敏电阻、加热器件组成温度调节模块22的好处在于：热敏电阻、加热器件的成本低且体积小，直接将热敏电阻、加热器件添加至现有的指纹识别系统，可以实现在对系统改动较小的情况下，使系统具备恒温功能，从而减少了本实施例提供的指纹识别系统的实施成本。
56.具体的，热敏电阻可以监测指纹识别工作模块21的环境温度，在环境温度低于预设温度阈值时，向加热器件发送加热触发指令；加热器件在接收到加热触发指令时，对指纹识别工作模块21进行加热，以调节指纹识别工作模块21的环境温度。
57.示例性的，如图2b所示，展示了一种由热敏电阻和加热器件构成的温度调节模块的电路图。图2b中的rt表示热敏电阻，rl表示加热器件。该电路可以是采用555时基集成电路和较少的外围元件组成的一个温度调节模块。因为电路中各点电压都来自同一直流电源，所以不需要性能很好的稳压电源，用电容降压法便能可靠地工作。
58.具体的，当温度较低时，负温度系数的热敏电阻rt阻值较大，555时基集成电路(ic)的2脚电位低于ec电压的1/3(约4v)，ic的3脚输出高电平(即生成加热触发指令)，触发双向晶闸管v导通，接通电加热器件rl进行加热，从而开始计时循环。当置于测温点的热敏电阻rt温度高于设定值而计时循环还未完成时，加热器rl在定时周期结束后就被切断。当热敏电阻rt温度降低至设定值以下时，会再次触发双向晶闸管v导通，接通电加热器rl进行加热。通过上述过程，温度调节模块可以实现指纹识别工作模块的温度自动控制。
59.本实施例提供的指纹识别系统，包括指纹识别工作模块以及温度调节模块，其中，温度调节模块中的温度检测单元，可以监测指纹识别工作模块的环境温度，在该环境温度低于预设温度阈值时，向温度调节模块中的温度调节单元发送加热触发指令，温度调节单元在接受到加热触发指令时，调节指纹识别工作模块的环境温度，以使指纹识别工作模块的环境温度稳定，保证了指纹识别系统可以在极端寒冷天气下正常工作，以及，提高了指纹识别系统在极端寒冷天气下的识别精度，进而提高了指纹识别系统在极端寒冷环境下的可靠性和可用性。并且，通过温度调节模块可以实现系统的温度恒定，进而提高了用户的使用体验。
60.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会
理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。