CN104978575A - 指纹辨识系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指纹辨识系统，其包括指纹感测单元、压力感测单元以及中央处理单元，中央处理单元与指纹感测单元以及压力感测单元电性耦接，指纹感测单元是用以输出多个第一指纹感测影像，压力感测单元设置于指纹感测单元的下方，用以输出多个第一感测压力值，中央处理单元是用以接收多个第一指纹感测影像以及对应的多个第一感测压力值，并据以得到对应多个第一感测压力值的多个第一压力亮度参数，并判断多个第一压力亮度参数的一亮度变化量是否等于或大于一亮度门槛值，若判断为是，中央处理器判断上述的多个第一指纹感测影像为真。

Description

指纹辨识系统及其操作方法

技术领域

本发明是有关于一种指纹辨识系统，尤其是有关于一种可辨别指纹真伪的指纹辨识系统以及其操作方法。

背景技术

每个人天生都具有不同的指纹，因此指纹具有极高的辨识度，又真人的指纹几乎不可能伪造，因此指纹已成为新兴的加密解锁工具。而虽然真人的指纹具有上述的优点，但目前的辨识系统仍不足以完全辨识受测指纹的真伪，仍可能发生以伪造指纹成功解锁的情况，因此如何有效的检测受测指纹的真实性，即为目前指纹辨识系统的重要课题。

发明内容

为了在指纹辨识时能有效辨别指纹真伪，本发明提出一种指纹辨识系统实施例，其包括：一指纹感测单元，是用以输出多个第一指纹感测影像；一压力感测单元设置于指纹感测单元的下方，用以输出多个第一感测压力值；以及一中央处理单元，中央处理单元与指纹感测单元以及压力感测单元电性耦接，是用以接收多个第一指纹感测影像以及对应的多个第一感测压力值，并据以得到对应多个第一感测压力值的多个第一压力亮度参数，并判断多个第一压力亮度参数的一亮度变化量是否等于或大于一亮度门槛值，若判断为是，中央处理器判断上述的多个第一指纹感测影像为真。

在其他实施例中，指纹辨识系统更可包括一储存单元，储存单元与中央处理单元电性耦接，用以储存中央处理单元由指纹感测单元输出的多个第二指纹感测影像以及压力感测单元对应输出的多个第二感测压力值而得的多个第二压力亮度参数。

本发明更提出一种指纹辨识系统的操作方法实施例，指纹辨识系统包括一指纹感测单元、一压力感测单元以及一中央处理单元，中央处理单元与指纹感测单元以及压力感测单元电性耦接，指纹感测单元用以输出多个第一指纹感测影像，压力感测单元设置于指纹感测单元下方，用以输出多个第一感测压力值，指纹辨识系统的操作方法包括以下步骤：使指纹感测单元输出多个第一指纹感测影像并使压力感测单元对应输出多个第一感测压力值；使中央处理单元接收多个第一指纹感测影像以及多个第一感测压力值并得到对应多个第一感测压力值的多个第一压力亮度参数；使中央处理单元判断多个第一压力亮度参数的一亮度变化量是否等于或大于一亮度门槛值；当判断为是，多个第一指纹感测影像为真；当判断为否，多个第一指纹感测影像为假。

在其他实施例中，指纹辨识系统更包括一储存单元，与中央处理器电性耦接。指纹辨识系统的操作方法更包括：使指纹感测单元输出多个第二指纹感测影像并使压力感测单元对应输出多个第二感测压力值；使中央处理单元接收多个第二指纹感测影像以及多个第二感测压力值并据以得到对应多个第二感测压力值的多个第二压力亮度参数；使储存单元储存多个第二压力亮度参数以及对应的这些第二感测压力值。

在其他实施例中，指纹辨识系统的操作方法更包括：亮度门槛值为多个第二压力亮度参数对应这些第二感测压力值的一亮度变化量，且多个第二感测压力值与多个第一感测压力值相同。

综以上所述，本发明的指纹辨识系统是根据使用者按压指纹的压力值与对应的指纹感测影像的亮度变化来判断指纹的真伪，由于真实的指纹在不同压力下会造成不同亮度分布的感测影像，而此亮度分布的特性并非其他伪造指纹可轻易复制的，因此本发明的指纹辨识系统可有效辨别待测指纹的真伪，提高指纹辨识系统的正确性。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合所附图式做详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的指纹辨识系统实施例一示意图。

图2为本发明的指纹感测影像示意图。

图3为本发明的感测压力值与压力亮度参数的关系示意图。

图4为本发明的指纹辨识系统实施例二示意图。

图5为本发明指纹辨识系统实施例一的运作流程示意图。

图6为本发明指纹辨识方法的运作流程示意图。

图7为本发明指纹辨识系统另一运作流程示意图。

其中，附图标记：

10指纹辨识系统

11指纹感测单元

12压力感测单元

13中央处理单元

14储存单元

△L亮度变化量

501,502,503,504,505,506,507,601,602,603,604,605,606,607,701,702,703,704,705步骤

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

请参阅图1，图1为本发明的指纹辨识系统10实施例一的示意图，指纹辨识系统10包括一指纹感测单元11、一压力感测单元12以及一中央处理单元13，指纹感测单元11与中央处理单元13电性耦接，是用以感测待测指纹并在使用者一次按压指纹的时间内输出多个第一指纹感测影像至中央处理单元13，其中指纹感测单元11可以为光学式指纹辨识装置、电容式指纹辨识装置或其他可输出多个第一指纹感测影像的感测装置。压力感测单元12设置于指纹感测单元11下方并与中央处理单元13电性耦接，是用以在使用者将指纹按压于指纹感测单元11时，根据使用者在一次按压指纹的施力输出多个第一感测压力值至中央处理单元13。

中央处理单元13与指纹感测单元11以及压力感测单元12电性耦接，用以接收上述的多个第一指纹感测影像以及对应的多个第一感测压力值，使每一第一指纹感测影像可对应至一个第一感测压力值，如图2所示。图2中，每一个第一指纹感测影像的下标为对应的第一感测压力值，因此，以图2上排最左的第一指纹感测影像为例，其为使用者按压指纹施力50g时所得到的指纹感测影像，而图2上排最右的第一指纹感测影像即为使用者按压指纹施力500g时所得到的指纹感测影像，且由图2可以看出，施力越大的指纹感测影像具有较高的亮度，即图2中使用者施力1500g的指纹感测影像的亮度明显高于使用者施力50g时的指纹感测影像的亮度，这是因为当使用者施力越大时，指纹中凸起的指纹峰会因为压力而扁平，导致指纹峰与凹陷的指纹谷之间的差异变小，因此指纹感测单元11进行感测时会得到指纹峰与指纹谷差异较小的指纹感测影像，也就是得到亮度较高的指纹感测影像。

中央处理单元13更根据对应多个第一感测压力值的多个第一指纹感测影像的亮度分布得到对应这些第一感测压力值的多个第一压力亮度参数，也就是每一个第一感测压力值所对应的第一指纹感测影像皆可转换成一第一压力亮度参数，如图3所示，且随着感测压力值越大，第一压力亮度参数的亮度会越高，也就是第一压力亮度参数的亮度正比于对应的第一指纹感测影像，此外，不同感测压力值之间的亮度差为亮度变化量△L。其中，中央处理单元13可先计算出每一个第一指纹感测影像中的亮度分布，例如每一个第一指纹感测影像中对应每一个灰阶值的像素量，接着根据第一指纹感测影像中每一个灰阶值的像素量得到正比于亮度的第一压力亮度参数，例如将第一指纹感测影像中的所有灰阶值乘上对应的像素量后相加以作为上述的第一压力亮度参数。

而由于真实指纹的压力亮度参数具有一定的变化量，因此当中央处理单元13辨识指纹真伪时，中央处理单元13可藉由判断多个第一压力亮度参数之间的亮度变化量△L是否等于或大于一亮度门槛值来判定待测指纹的真伪，例如：多个第一感测压力值的范围为50g-400g，而感测压力值50g的压力亮度参数与感测压力值400g的压力亮度参数的亮度差即为亮度变化量△L，中央处理单元13再判断此亮度变化量△L是否大于或等于预设的亮度门槛值，也就是若亮度变化量△L等于或大于亮度门槛值，中央处理器13判断接收的多个第一指纹感测影像为真，即目前待测的指纹为真指纹；若亮度变化量△L小于亮度门槛值，中央处理器13判断接收的多个第一指纹感测影像为假，也就是目前待测的指纹为假指纹。此外，为了使指纹辨识系统10更准确的辨认指纹的真伪，中央处理单元13更可判断所接收的多个第一感测压力值的最大值是否大于一第一感测压力门槛值，例如最大的第一感测压力值是否大于300g的第一感测压力门槛值，以得到较高的亮度变化量△L，提升辨认指纹的正确度。

在其他实施例中，指纹辨识系统10实施例更可包括一储存单元14，如图4所示，储存单元14与上述的中央处理单元13电性耦接，因此在本实施例中，指纹辨识系统10更可预先储存对应不同使用者的压力亮度参数，以更精准的辨别指纹真伪。故在辨别指纹真伪前，使用者先使上述的指纹感测单元11根据使用者所按压的指纹得到多个第二指纹感测影像，同时压力感测单元12也得到多个第二感测压力值，中央处理单元13即可根据上述的内容，从对应多个第二感测压力值的多个第二指纹感测影像得到对应多个第二感测压力值的多个第二压力亮度参数，并使储存单元14储存这些对应多个第二感测压力值的多个第二压力亮度参数。此外，为了更精准进行指纹真伪的辨识，中央处理单元13可判断多个第二感测压力值的最大值是否超过一第二感测压力门槛值，例如1000g，也就是判断使用者按压指纹的压力值范围是否够广，以包含分布足够的第二压力亮度参数，避免出现储存的第二压力亮度参数范围太窄而不足以比对的情况发生，例如：储存单元14储存了对应50g至500g的多个第二压力亮度参数，然在进行指纹真伪的辨别时，使用者按压了100g至750g的多个第一指纹感测影像，因此得到多个第一压力亮度参数，但储存单元14因为仅储存对应50g至500g的第二感测压力值的多个第二压力亮度参数，因此多个第二压力亮度参数的亮度变化量无法与使用者按压指纹而产生的多个第一压力亮度参数的亮度变化量来比对。

在上述的实施例中，当中央处理单元13辨识指纹真伪时，中央处理单元13可根据使用者所按压的多个第一感测压力值，例如50g至300g，从储存单元14中得到使用者预先储存的第二感测压力值50g以及300g所对应的第二压力亮度参数，并将对应于第二感测压力值50g以及300g的第二压力亮度参数之间的亮度变化量△L设定为亮度门槛值。故若对应第一感测压力值50g及300g的第一压力亮度参数之间的亮度变化量△L等于或大于亮度门槛值，中央处理器13判断接收的多个第一指纹感测影像为真，即目前待测的指纹为真指纹；若对应第一感测压力值50g及300g的第一压力亮度参数之间的亮度变化量△L小于亮度门槛值，中央处理器13判断接收的多个第一指纹感测影像为假，也就是目前待测的指纹为假指纹。

根据上述内容，本发明可归纳出一指纹辨识系统10的操作方法，以下将配合图1指纹辨识系统10实施例一以及图5来说明。首先，使用者按压指纹于该指纹感测单元11，指纹感测单元11据以输出多个第一指纹感测影像，压力感测单元12据以输出多个对应第一指纹感测影像的多个第一感测压力值(步骤501)；接着中央处理单元13接收多个第一指纹感测影像以及对应的多个第一感测压力值，并计算每一个第一指纹感测影像中每一灰阶所对应的像素量(步骤502)；中央处理单元13根据第一指纹感测影像中每一个灰阶值的像素量得到正比于亮度的第一压力亮度参数(步骤503)；使中央处理单元13根据多个第一压力亮度参数得到一亮度变化量，并判断此亮度变化量是否等于或大于一亮度门槛值(步骤504)；若亮度变化量等于或大于亮度门槛值，中央处理单元13判断多个第一指纹感测影像为真(步骤505)；若亮度变化量小于亮度门槛值，中央处理单元13判断多个第一指纹感测影像为假(步骤506)。

其中，为了使指纹辨识系统10更准确的辨识指纹的真伪，指纹辨识系统10的操作方法在步骤503后更可包括：使中央处理单元13判断这些第一感测压力值的最大值是否大于一第一感测压力门槛值，若判断为是进行步骤504，若判断为否，回到步骤501(步骤507)。

根据上述内容，本发明更可归纳出一指纹辨识方法。请参阅图6，首先，感测多个第一指纹感测影像以及多个第一感测压力值(步骤601)；计算每一个第一指纹感测影像中每一灰阶所对应的像素量(步骤602)；根据每一个第一指纹感测影像中每一灰阶所对应的像素量得到对应多个第一感测压力值的多个第一压力亮度参数(步骤603)；根据多个第一压力亮度参数得到一亮度变化量，并判断此亮度变化量是否等于或大于一亮度门槛值(步骤604)；若亮度变化量等于或大于亮度门槛值，判断多个第一指纹感测影像为真(步骤605)；若亮度变化量小于亮度门槛值，判断多个第一指纹感测影像为假(步骤606)。

指纹辨识方法在步骤603后更可包括：判断这些第一感测压力值的最大值是否大于一第一感测压力门槛值，若判断为是进行步骤604，若判断为否，回到步骤601(步骤607)。

除了上述的操作方法，本发明更可在辨别指纹真伪前进行建档的流程，如图7所示，使指纹辨识系统10更可准确的判别指纹真伪。其步骤包括：指纹感测单元11根据使用者所按压的指纹输出多个第二指纹感测影像，压力感测单元12输出多个第二感测压力值(步骤701)；中央处理单元13计算每一个第二指纹感测影像中每一灰阶所对应的像素量(步骤702)；接着中央处理单元13根据每一个第二指纹感测影像中每一灰阶所对应的像素量得到对应多个第二感测压力值的多个第二压力亮度参数(步骤703)；判断多个第二感测压力值的最大值是否大于一第二感测压力门槛值，若判断为是，进行步骤705，若判断为否，回到步骤701(步骤704)；将对应于多个第二感测压力值的多个第二压力亮度参数储存于储存单元14(步骤705)。因此当指纹辨识系统10进行指纹辨识时，可选择相同于多个第一感测压力值的多个第二感测压力值所对应的多个第二压力亮度参数，并将多个第二压力亮度参数的亮度变化量设定为亮度门槛值，以更精准的进行指纹辨识。

综以上所述，由于真实的指纹在不同压力下会造成不同亮度分布的感测影像，而此亮度分布的特性并非其他伪造指纹可轻易复制的，因此本发明的指纹辨识系统根据使用者按压指纹的压力值与对应的指纹感测影像的亮度变化来判断指纹的真伪，可有效提高指纹辨识系统的正确性。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后付的申请专利范围所界定者为准。

Claims (16)

1.一种指纹辨识系统，其特征在于，包括：

一指纹感测单元，用以输出多个第一指纹感测影像；

一压力感测单元，设置于该指纹感测单元下方，用以输出多个第一感测压力值；以及

一中央处理单元，与该指纹感测单元以及该压力感测单元电性耦接，用以接收这些第一指纹感测影像以及对应的这些第一感测压力值，并据以得到对应这些第一感测压力值的多个第一压力亮度参数，并判断这些第一压力亮度参数的一亮度变化量是否等于或大于一亮度门槛值，若判断为是，该中央处理器判断这些第一指纹感测影像为真。

2.根据权利要求1所述的指纹辨识系统，其特征在于，更包括一储存单元，与该中央处理单元电性耦接，用以储存该中央处理单元由该指纹感测单元输出的多个第二指纹感测影像以及该压力感测单元对应输出的多个第二感测压力值而得的多个第二压力亮度参数。

3.根据权利要求2所述的指纹辨识系统，其特征在于，该亮度门槛值为这些第二压力亮度参数对应这些第二感测压力值的一亮度变化量。

4.根据权利要求3所述的指纹辨识系统，其特征在于，这些第二感测压力值与这些第一感测压力值相同。

5.根据权利要求1所述的指纹辨识系统，其特征在于，该指纹感测单元为光学式指纹辨识装置、电容式指纹辨识装置或其他可输出这些第一指纹感测影像的感测装置。

6.一种指纹辨识系统的操作方法，其特征在于，该指纹辨识系统包括一指纹感测单元、一压力感测单元以及一中央处理单元，该中央处理单元与该指纹感测单元以及该压力感测单元电性耦接，该指纹感测单元，用以输出多个第一指纹感测影像，该压力感测单元，设置于该指纹感测单元下方，用以输出多个第一感测压力值，该指纹辨识系统的操作方法包括以下步骤：

使该指纹感测单元输出这些第一指纹感测影像并使该压力感测单元对应输出这些第一感测压力值；

使该中央处理单元接收这些第一指纹感测影像以及这些第一感测压力值并得到对应这些第一感测压力值的多个第一压力亮度参数；

使该中央处理单元判断这些第一压力亮度参数的一亮度变化量是否等于或大于一亮度门槛值；

当判断为是，这些第一指纹感测影像为真；以及

当判断为否，这些第一指纹感测影像为假。

7.根据权利要求6所述的指纹辨识系统的操作方法，其特征在于，更包括：

使该中央处理单元判断这些第一感测压力值的最大值是否大于一第一感测压力门槛值；

当判断为是，使该中央处理单元判断这些第一压力亮度参数的该亮度变化量是否等于或大于该亮度门槛值；以及

当判断为否，使该指纹感测单元继续输出这些第一指纹感测影像并使该压力感测单元对应输出这些第一感测压力值。

8.根据权利要求6所述的指纹辨识系统的操作方法，其特征在于，该指纹辨识系统更包括一储存单元，与该中央处理器电性耦接。

9.根据权利要求8所述的指纹辨识系统的操作方法，其特征在于，更包括：

使该指纹感测单元输出多个第二指纹感测影像并使该压力感测单元对应输出多个第二感测压力值；

使该中央处理单元接收这些第二指纹感测影像以及这些第二感测压力值并据以得到对应这些第二感测压力值的多个第二压力亮度参数；以及

使该储存单元储存这些第二压力亮度参数以及对应的这些第二感测压力值。

10.根据权利要求9所述的指纹辨识系统的操作方法，其特征在于，更包括：

使该中央处理单元判断这些第二感测压力值的最大值是否大于一第二感测压力门槛值；

当判断为是，使该储存单元储存这些第二压力亮度参数以及对应的这些第二感测压力值；以及

当判断为否，使该指纹感测单元根据该指纹继续输出这些第二指纹感测影像并使该压力感测单元对应输出这些第二感测压力值。

11.根据权利要求9所述的指纹辨识系统的操作方法，其特征在于，该亮度门槛值为这些第二压力亮度参数对应这些第二感测压力值的一亮度变化量，这些第二感测压力值与这些第一感测压力值相同。

12.一种指纹辨识方法，其特征在于，包括：

感测多个第一指纹感测影像以及对应的多个第一感测压力值；

根据这些第一指纹感测影像以及这些第一感测压力值得到对应这些第一感测压力值的多个第一压力亮度参数；

判断这些第一压力亮度参数的一亮度变化量是否等于或大于一亮度门槛值；

当判断为是，这些第一指纹感测影像为真；以及

当判断为否，这些第一指纹感测影像为假。

13.根据权利要求12所述的指纹辨识方法，其特征在于，更包括：

判断这些第一感测压力值的最大值是否大于一第一感测压力门槛值；

当判断为是，判断这些第一压力亮度参数的该亮度变化量是否等于或大于该亮度门槛值；以及

当判断为否，继续输出这些第一指纹感测影像并对应输出这些第一感测压力值。

14.根据权利要求12所述的指纹辨识方法，其特征在于，更包括：

输出多个第二指纹感测影像并对应输出多个第二感测压力值；

根据这些第二指纹感测影像以及这些第二感测压力值得到对应这些第二感测压力值的多个第二压力亮度参数；以及

储存这些第二压力亮度参数以及对应的这些第二感测压力值。

15.根据权利要求14所述的指纹辨识方法，其特征在于，更包括：

判断这些第二感测压力值的最大值是否大于一第二感测压力门槛值；

当判断为是，储存这些第二压力亮度参数以及对应的这些第二感测压力值；以及

当判断为否，继续输出这些第二指纹感测影像并对应输出这些第二感测压力值。

16.根据权利要求14所述的指纹辨识方法，其特征在于，该亮度门槛值为这些第二压力亮度参数对应这些第二感测压力值的一亮度变化量，这些第二感测压力值与这些第一感测压力值相同。