指纹传感器的有缺陷的电容式传感器元件的校正与检测
阅读：1068发布：2020-06-05
专利汇可以提供指纹传感器的有缺陷的电容式传感器元件的校正与检测专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种对从电容式 传感器 获取的电荷值进行校正的方法，包括：获取一个或更多个有 缺陷 的电容式传感器元件的列表，对于列表中的电容式传感器元件，选择其 位置 作为第一位置，在其周围放置第一 过滤器 窗口并且根据第一过滤器窗口内的电荷值来计算用于第一位置的替换值，在位于第一过滤器窗口内的有缺陷的电容式传感器元件的第一 阈值 数目被超过的情况下，放弃计算用于第一位置的替换值而在第一位置周围放置具有比第一过滤器窗口更大的区域的第二过滤器窗口并且根据第二过滤器窗口内的电荷值来计算用于第一位置的替换值，但是在位于第二过滤器窗口内的有缺陷的电容式传感器元件的第二阈值数目被超过的情况下，放弃计算用于第一位置的替换值。，下面是指纹传感器的有缺陷的电容式传感器元件的校正与检测专利的具体信息内容。
1.一种计算机实现的方法，包括：
-获取布置在指纹传感器阵列(101)中在所述指纹传感器阵列中的相应位置处的电容式传感器元件(102)的电荷值；
-获取一个或更多个有缺陷的电容式传感器元件的列表(304)；
-对于所述列表(304)中的有缺陷的电容式传感器元件，选择其位置作为第一位置，并且，
-通过以下来执行第一操作(313)：在所述第一位置周围放置第一过滤器窗口并且根据所述第一过滤器窗口内的电荷值来计算用于所述第一位置的替换值，但是在位于所述第一过滤器窗口内的有缺陷的电容式传感器元件的第一阈值数目被超过的情况下，放弃计算用于所述第一位置的替换值；
-在所述第一操作(313)放弃计算用于所述第一位置的替换值的情况下，通过以下来执行第二操作(314)：在所述第一位置周围放置第二过滤器窗口并且根据所述第二过滤器窗口内的电荷值来计算用于所述第一位置的替换值，但是在位于所述第二过滤器窗口内的有缺陷的电容式传感器元件的第二阈值数目被超过的情况下，放弃计算用于所述第一位置的替换值；
其中，所述第二过滤器窗口具有比所述第一过滤器窗口更大的区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在放弃对替换值求平均的情况下，分别根据所述第一过滤器窗口或所述第二过滤器窗口的区域内的电荷值计算用于所述第一操作或所述第二操作的替换值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述第一操作和所述第二操作中的一者或两者的替换值被计算为平均值或中值或加权平均值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述电容式传感器元件的电荷值被布置在数据结构中，并且其中，电荷值能够通过它们的在所述指纹传感器阵列中的位置来寻址；包括：
在所述第一操作(313)或所述第二操作(314)针对所述一个或更多个有缺陷的电容式传感器元件的列表中的每个位置计算有效替换值的情况下，
-用通过所述第一操作或所述第二操作计算的用于所述第一位置的替换值来输入或替换所述第一位置处的电荷值。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括：
在所述第二操作(314)放弃计算用于所述第一位置的替换值的情况下，-向被配置成经由用户界面处理用户交互的软件应用发起有关所述指纹传感器损坏的报告。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括通过以下来执行第一测试操作以检测所述指纹传感器阵列中的有缺陷的电容式传感器元件：
-使用所述指纹传感器上的电路将在所述指纹传感器阵列中的至少第一组电容式传感器元件切换至第一参考电荷水平，并且当所述第一组电容式传感器元件被切换至所述第一参考电荷水平时，从所述第一组中的电容式传感器元件获取第一测试电荷值；
对于所述第一组中的电容式传感器元件和它们的相应第一测试电荷值：
-计算所述相应第一测试电荷值与预定义的第一参考值之间的偏差；
-对照第一标准评估所述偏差，并且在所述第一标准未被满足的情况下：将有关所述电容式传感器元件有缺陷的表示添加至所述列表。
7.根据权利要求6所述的方法，包括通过以下来执行第二测试操作以检测所述指纹传感器阵列中的有缺陷的电容式传感器元件：
-使用所述指纹传感器上的电路将所述指纹传感器阵列中的至少第二组电容式传感器元件切换至与所述第一参考电荷水平不同的第二参考电荷水平，并且当所述第一组电容式传感器元件被切换至所述第二参考电荷水平时，从所述第一组中的电容式传感器元件获取第二测试电荷值；
对于所述第二组中的电容式传感器元件和它们的相应第二测试电荷值：
-计算所述相应第二测试电荷值与预定义的第二参考值之间的偏差；
-对照第二标准评估所述偏差；并且在所述第二标准未被满足的情况下：将有关所述电容式传感器元件有缺陷的表示添加至所述列表。
8.根据权利要求6所述的方法，包括：
使用所述指纹传感器阵列中的第三组电容式传感器元件来执行所述第一测试操作；
其中，所述第三组电容式传感器元件包括所述阵列中的所有电容式传感器元件。
9.根据权利要求7所述的方法，包括：
使用所述指纹传感器阵列中的第三组电容式传感器元件来执行所述第一测试操作和所述第二测试操作中的一者或两者；
其中，所述第三组电容式传感器元件包括所述阵列中的所有电容式传感器元件。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，执行以下测试操作：
-针对包括所述指纹传感器的被暴露以检测指纹的所有电容式传感器元件的第一组电容式传感器元件执行第一测试操作；
-针对第二组电容式传感器元件执行所述第一测试操作；
-针对所述第二组电容式传感器元件执行所述第二测试操作；
-针对第三组电容式传感器元件执行所述第一测试操作；
-针对所述第三组电容式传感器元件执行所述第二测试操作；
其中，所述第一组电容式传感器元件和所述第二组电容式传感器元件互不相容。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，响应于检测到以下中的一个或更多个而执行所述测试操作中的一个或更多个：
-配置有所述指纹传感器的电子设备上电，
-从省电模式醒来，
-电容式物体靠近或接触所述指纹传感器，以及
-登记过程被启动。
12.根据权利要求11所述的方法，包括：
在一个或更多个有缺陷的电容式传感器元件的所述列表超过阈值长度的情况下：
-向被配置成经由图形显示器处理用户交互的软件应用报告所述指纹传感器损坏。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其中，响应于检测到以下中的一个或更多个来执行所述测试操作中的一个或更多个：
-当所述电容式传感器元件仍然形成晶圆的一部分时对所述晶圆的测试；
-在从晶圆切下集成电路裸片之后对所述集成电路裸片的测试，
-当在平面网格阵列中安装所述集成电路裸片时对所述集成电路裸片的测试；以及-当在传感器模块中安装所述集成电路裸片时对所述集成电路裸片的测试。
14.一种计算机可读介质，其载有程序，所述程序被配置成当根据前述权利要求中任一项所述的方法是在计算机上运行的计算机实现的方法时，执行所述方法。
15.一种装载有被配置用于登记和认证指纹图像的计算机程序的设备，所述设备包括指纹传感器和被配置成执行权利要求1至13中任一项所述的方法的计算装置。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述设备是移动电话、智能电话、平板计算机、信用卡、支付系统、膝上型计算机和通用计算机中的一种。
指纹传感器的有缺陷的电容式传感器元件的校正与检测
背景技术
[0001] 存在以下一般性假设：每个个体具有根据其该个体可以被唯一地识别的唯一指纹。个体手指的皮肤形成可以被指纹传感器例如电容式传感器感测的脊纹和凹谷的图案。响应于指纹传感器被触摸，指纹传感器可以生成脊纹和凹谷的图案的图像，从而以计算机可读格式电子地表示指纹。
[0002] 根据指纹的对个体的认证是比较由指纹传感器获取的指纹(皮肤印痕)的至少两个实例以确定这些印痕是否可能来自同一个体的过程。随着指纹感测和处理技术逐渐产生越来越可靠的验证，并且随着更先进的处理手段变得可用于电子装置中，基于指纹的认证变得更被广泛使用，例如，与访问控制、认证相结合，以获得对智能电话的访问。并且通常而言，结合访问控制、认证，存在对指纹进行高度可靠且安全的认证的需求。
[0003] 然而，对于指纹传感器——至少那些电容式指纹传感器，观察到指纹传感器的电容式感测元件可能会随时间而退化，因为它们可能暴露于各种类型的机械和化学影响。
[0004] 那么，可能产生以下问题：一方面在不考虑导致较少信息可用于认证指纹的退化的传感器元件的情况下结合认证来维持高安全水平，并且另一方面获得配置有电容式指纹传感器的产品的良好寿命。
[0005] 指纹电容式传感器可能具有没有如预期的永久地或间歇地响应的像素。这意味着这些像素的强度值与该位置处的手指的电容不相关，而是始终处于最小电荷值(黑色)、最大电荷值(白色)或该范围内的任何值——然而与实际的指纹不相关。
[0006] 处理指纹图像以识别人或验证其身份取决于图像中可用的信息。如果信息缺失，则该过程更困难、更不可靠或更不可能。能够检测图像中是否信息缺失(即，存在有缺陷的像素)对于不盲目地进行生物测量评估并且引发安全风险(错误地验证或识别人)或系统执行其任务的故障(错误地拒绝人)是极其重要的。同时，能够替换缺失的信息以便不必丢弃传感器是极其有价值的。丢弃在生产线级别处、并且甚至更多地在客户级别(当客户因为移动电话的指纹传感器损坏而退回移动电话时)处的传感器是极其代价高的。发明内容
[0008] 目的是检测布置在指纹传感器阵列中的一个或更多个有缺陷的传感器元件的位置。与此相关，目的是借助于指纹传感器处的电路来检测有缺陷的传感器元件，或者结合软件应用借助于指纹传感器处的电路来检测有缺陷的传感器元件。
[0009] 目的是检测有缺陷的传感器元件并且对来自其的损坏的值进行校正，以使用户能够保留具有否则将在生产线级别被丢弃的指纹传感器的装置，并且使用户能够保留他们的否则由于有缺陷的传感器元件将被退回的装置，从而获得显著的成本节约。
[0010] 从被暴露于恶劣的物理条件的意义上来说，目的还是当容有指纹传感器的装置例如智能电话在用户的手中时增加装置的鲁棒性。
[0011] 提供了一种计算机实现的方法，包括：
[0012] -获取布置在指纹传感器阵列中在指纹传感器阵列中的相应位置处的电容式传感器元件的电荷值；
[0013] -获取一个或更多个有缺陷的电容式传感器元件的列表；
[0014] -对于列表中的有缺陷的电容式传感器元件，选择其位置作为第一位置，并且：
[0015] -通过以下来执行第一操作：在第一位置周围放置第一过滤器窗口并且根据第一过滤器窗口内的电荷值来计算用于第一位置的替换值，但是在位于第一过滤器窗口内的有缺陷的电容式传感器元件的第一阈值数目被超过的情况下，放弃计算用于第一位置的替换值；
[0016] -在第一操作放弃计算用于第一位置的替换值的情况下，通过以下来执行第二操作：在第一位置周围放置第二过滤器窗口并且根据第二过滤器窗口内的电荷值来计算用于第一位置的替换值，但是在位于第二过滤器窗口内的有缺陷的电容式传感器元件的第二阈值数目被超过的情况下，放弃计算用于第一位置的替换值；其中，第二过滤器窗口具有比第一过滤器窗口更大的区域。
[0017] 从而提供针对来自指纹传感器的指纹图像优化的过滤方法。用于指纹传感器阵列中的有缺陷的电容式传感器元件的替换值从而可以取代来自有缺陷的电容式传感器元件的损坏的值。该方法被发现在出于认证目的保存用于后续处理的指纹信息方面是鲁棒的。
[0018] 所获取的电容式传感器元件的电荷值可以被布置在指纹图像中。作为应用过滤方法的结果，可以提供过滤后的指纹图像。
[0019] 出于认证目的保存用于后续处理的指纹信息的两个重要方面已经通过以下方法被确认：
[0020] 首先，已经发现，通过从第一相对小的过滤器窗口变到第二相对较大的过滤器窗口，并且只有当围绕所涉及的有缺陷的传感器元件的有缺陷的传感器元件的数目足够大时，对用于指纹认证的空间线索进行模糊或以其他方式退化一方面被避免以分散有缺陷的像素的单个或有限大小的集群。另一方面，对用于指纹认证的空间线索进行模糊或以其他方式退化仅在它产生改进的认证性能以在需要时通过较大的过滤器窗口达到可靠的电荷值时才妥协。
[0021] 其次，通过从可靠的电荷值计算替换值，排除损坏的值或先前替换的值，来自不完美替换电荷值的残差不被分散或转移至其他电荷值。
[0022] 因此，可以在软件中实现两步过滤策略以计算用于指纹传感器上的有缺陷的像素的替换值，以便使指纹认证过程即使在存在有缺陷的像素的情况下也能够鲁棒地继续。
[0023] 在一些方面，指纹传感器阵列按大约300至800dpi，例如，约500dpi的分辨率，具有50-250乘50-250个电容式传感器元件的大小。与此相关，已经发现，当第一过滤器窗口是3乘3窗口并且当第二过滤器窗口是5乘5过滤器窗口时，所述方法在出于认证目的保留用于随后处理的指纹信息方面是特别鲁棒的。
[0024] 指纹传感器阵列跨越与阵列中的电容式传感器元件的计数及其分辨率有关的几何区域。在一些方面，指纹传感器阵列位于椭圆形或圆形按钮中，并且其电容式传感器元件中的一些被机械覆盖并且不可用于感测指纹，而其他电容式传感器元件可用于感测指纹。所述方法可以被应用于所有电容式传感器元件或者被限制于可用的传感器元件(即，传感器元件的电荷值)。在一些方面，通过信号处理来修剪电荷值。在其任何情况下——并且不管其形状如何——图像边缘由来自阵列中最外面的电容电荷元件的电荷值形成。
[0025] 在第一过滤器窗口和第二过滤器窗口中的一者或两者关于图像边缘处或接近图像边缘处的电容式传感器元件居中布置的情况下，过滤器窗口可以超过图像边缘。超过图像边缘的过滤器窗口的元件未被用于计算替换值。
[0026] 一个或更多个有缺陷的电容式传感器元件的列表可以存储在指纹传感器的片上目录中。所述方法可以在由诸如容有指纹传感器的智能电话的装置的处理器运行的软件中实现。然而，该方法可以由指纹传感器容有(例如，片上)的处理器来运行。
[0027] 如下面更详细描述的，一个或更多个有缺陷的电容式传感器元件的列表通过涉及指纹传感器的测试操作而获得，并且可以在各种情形下被执行。列表中的有缺陷的电容式传感器元件可以由诸如一维索引或二维索引的索引号码来表示。有缺陷的电容式传感器元件可以输出损坏的电荷值，该电荷值可以是固定值或以非预期的方式变化的值。
[0028] 电容式传感器元件有缺陷的表示可以以列表中的索引的形式出现，因此列表仅包括有缺陷的像素的索引。可替选地，列表可以以与像素相关联的“标签”或“标记”的形式跨像素分布。该列表可以包括与每个像素相关联的或仅用于有缺陷的像素的状态信息或其他类型的元数据。
[0029] 应当注意的是，术语“像素”可以被用于表示从电容式传感器元件获取的电荷值是否有缺陷，而且有时该术语还是“像素值”。该术语还可以被用于指电容式传感器元件本身，其还可以包括模拟电路和数字电路。
[0030] 例如当第二过滤器窗口比第一过滤器窗口覆盖更多的像素时并且/或者当第二窗口比第一过滤器窗口包括更多的过滤器元件时，第二过滤器窗口具有比第一过滤器窗口更大的区域。作为示例，3乘3过滤器窗口包括9个过滤器元件。
[0031] 在一些实施方式中，在放弃对替换值求平均的情况下，分别根据第一过滤器窗口或第二过滤器窗口的区域内的电荷值计算用于第一操作或第二操作的替换值。
[0032] 因此，仅可靠电荷值的值被用于计算；第一过滤步骤处计算的替换值在第二过滤步骤期间没有被使用。
[0033] 从而确保过滤方法的结果不取决于过滤方法被应用于指纹图像的顺序。此外，替换值的置信度被最大化，同时减少了误差传播。仅最初获取的工作电容式传感器元件的电荷值被用在针对有缺陷的传感器元件的替换值的计算中。
[0034] 在一些实施方式中，用于第一操作和第二操作中的一者或两者的替换值被计算为平均值或中值或加权平均值。
[0035] 在其一些方面中，通过对第一过滤器窗口和第二过滤器窗口中的一者或两者内的可靠电荷值权重相等地或权重均匀地进行加权来进行平均。
[0036] 因此，在一个方面，首先，3乘3等同加权平均过滤器被应用于每个有缺陷的像素的位置处。在已经替换的有缺陷的像素在当前正在处理的有缺陷的像素的第一过滤器窗口内的情况下，它的替换值将不被用在当前计算中。这是为了：
[0037] -确保过滤的结果不取决于过滤被应用于图像的顺序；并且
[0038] -使替换值的置信度最大化并且减少误差传播。仅有效像素的初始值——即，不是缺陷的像素——被用于在有缺陷的像素的替换值的计算中。
[0039] 在用大小为3乘3的过滤器进行该过滤之后，如果由于在大小为3乘3的区域中不存在有效的像素而仍然存在我们无法计算替换值的有缺陷的像素，则应用5乘5权重相等加权平均过滤器。
[0040] 在一些实施方式中，电容式生物测量传感器元件的电荷值被布置在数据结构中，并且其中，电荷值能够通过它们的在指纹传感器阵列中的位置来寻址；包括：在第一操作或第二操作针对一个或更多个有缺陷的电容式传感器元件的列表中的每个位置计算有效替换值的情况下，以及通过第一操作或第二操作计算的第一位置的替换值来输入或替换第一位置处的电荷值。
[0041] 从而从指纹传感器获取的电荷值被存储在数据结构中，并且过滤方法通过该数据结构中的替换值替换损坏的电荷值，而无需复制数据结构。因此，在第一时间点处，当已经从指纹传感器获取电荷值时，数据结构保持输入指纹图像(过滤方法的输入)，并且在第二时间点处，当过滤方法已经被执行时，数据结构保持输出指纹图像(用于向进一步处理输入)。数据结构可以是指纹图像数据结构。
[0042] 然后，可以执行对过滤的指纹图像的处理，例如与认证有关的处理，而无需明确地处理来自有缺陷的像素的损坏值。
[0043] 在一些方面，所述方法包括从传感器检索电荷值并且将检索到的电荷值存储在输入数据结构中，执行如以上所陈述的过滤器操作，并且将电荷值和替换值输入到输出数据结构中，该输出数据结构使诸如认证处理的进一步处理可寻址。
[0044] 在其他方面，对从传感器检索的数据结构执行过滤器操作，通过替换值替换第一位置处的电荷值。
[0046] 从而，可以通知用户应该替换指纹传感器。典型地将被执行以在没有通知用户的情况下替换来自有缺陷的像素的损坏的电荷值的过滤方法可以从而向被配置成经由图形显示器处理用户交互的软件应用发起有关电容式生物测量传感器损坏的报告。这样的报告可以经由容有指纹传感器的诸如智能电话的装置的操作系统来进行。
[0047] 在一些实施方式中，所述方法包括通过以下来执行第一测试操作以检测指纹传感器处的有缺陷的电容式传感器元件：
[0048] -使用电容式指纹传感器上的电路将在电容式指纹传感器处的至少第一组电容式传感器元件切换至第一参考电荷水平，并且当第一组电容式传感器元件被切换至第一参考电荷水平时，从第一组中的电容式传感器元件获取第一测试电荷值；
[0049] 对于第一组中的电容式传感器元件和它们的相应第一测试电荷值：
[0050] -计算相应第一测试电荷值与预定义的第一参考值之间的偏差；
[0051] -对照第一标准评估偏差，并且在第一标准未被满足的情况下：将有关电容式传感器元件有缺陷的表示添加至列表。
[0053] 预定义的第一参考值可以与电荷值或中间值的可测量范围的极值相对应。偏差可以被计算为相应第一测试电荷值与预定的第一参考值之间的差。偏差可以对照第一测试电荷值的分布的阈值或分位数来评估。
[0055] 在一些实施方式中，所述方法包括通过以下来执行第二测试操作以检测指纹传感器处的有缺陷的电容式传感器元件：
[0056] -使用电容式指纹传感器上的电路将电容式指纹传感器处的至少第二组电容式传感器元件切换至与第一参考电荷水平不同的第二参考电荷水平，并且当第一组电容式传感器元件被切换至第二参考电荷水平时，从第一组中的电容式传感器元件获取第二测试电荷值；
[0057] 对于第二组中的电容式传感器元件和它们的相应第二测试电荷值：
[0058] -计算相应第二测试电荷值与预定义的第二参考值之间的偏差；
[0059] -对照标准评估偏差；并且在第二标准未被满足的情况下：将有关电容式传感器元件有缺陷的表示添加至列表。
[0060] 第二测试操作与第一测试操作的不同之处在于：使用第二参考电荷水平，并且使用第二组电容式传感器元件。
[0061] 因此，通过针对互不相容的第一组像素和第二组像素同时使用第一测试操作和第二测试操，可以测试像素是独立响应还是以这样或那样的方式错误地耦合。第一组可以形成棋盘图案的“白色”斑块，并且第二组可以形成棋盘图案的“黑色”斑块。
[0062] 随后，可以改变第一和第二参考电荷水平(即，来应用反转的棋盘图案)以测试像素是否也如预期的那样响应于不同的电荷水平。
[0063] 对于捕获的“棋盘图像”，计算黑色像素的中值和白色像素的中值。如果像素偏离像素所属的像素组的中值超过阈值，则其可以被添加至有缺陷的像素的列表或者以其他方式标记为是有缺陷的。
[0064] 在一些实施方式中，所述方法包括：使用电容式指纹传感器处的第三组电容式传感器元件来执行第一测试操作和第二测试操作中的一者或两者；其中，第三组电容式传感器元件包括阵列中的基本上所有电容式传感器元件。
[0065] 从而可以验证指纹传感器是否输出均匀的指纹图像。如果像素偏离基本上所有像素组的中间值超过阈值，则其可以被添加至有缺陷的像素的列表或者以其它方式被标记为是有缺陷的。
[0066] 在一些实施方式中，执行以下测试操作：
[0067] -针对包括指纹传感器的被暴露以检测指纹的基本上所有电容式传感器元件的第一组电容式传感器元件执行第一测试操作；
[0068] -针对第二组电容式传感器元件执行第一测试操作；
[0069] -针对第二组电容式传感器元件执行第二测试操作；
[0070] -针对第三组电容式传感器元件执行第一测试操作；
[0071] -针对第三组电容式传感器元件执行第二测试操作；
[0072] 其中，第一组电容式传感器元件和第二组电容式传感器元件是互不相容的。
[0073] 总之，通过应用以上所陈述的测试操作，可以有效地检测有缺陷的像素，因为它暴露于各种测试条件下。
[0074] 在一些实施方式中，响应于检测到以下中的一个或更多个而执行测试操作中的一个或更多个：
[0075] -配置有电容式指纹传感器的电子装置上电，
[0076] -从诸如睡眠模式或休眠模式的省电模式醒来，
[0077] -诸如人的手指的电容式物体靠近或接触电容式生物测量传感器，以及[0078] -登记过程被启动。
[0079] 有缺陷的像素的相对频繁的检测关注间歇性有缺陷的像素的出现，间歇性有缺陷的像素是有时如预期地响应并且有时不响应的像素。没有完全揭示像素处于暂时有缺陷的原因。另外，有缺陷的像素的相对频繁的检测关注由于用户对传感器的物理损坏而变得有缺陷的像素。如果检测仅是与例如传感器或容有传感器的装置的生产有关，则由用户对装置的物理损坏引起的间歇性有缺陷的像素和有缺陷的像素可能疏漏而到认证过程并且影响生物测量性能。
[0080] 通过应用如以上陈述的测试操作，并且响应于以上陈述的情形，还可以检测由用户对手机的物理损坏引起的暂时有缺陷的像素和有缺陷的像素，因为它暴露于在容有传感器的装置的正常使用期间的或与容有传感器的装置的正常使用有关的各种测试条件。因此，通过应用如上陈述的测试操作，过滤方法使其过滤适于指纹传感器当前状态的需要。
[0081] 在一些实施方式中，所述方法包括：在一个或更多个有缺陷的电容式传感器元件的列表超过阈值长度的情况下：向被配置成经由图形显示器处理用户交互的软件应用报告电容式生物测量传感器损坏。
[0082] 在一些实施方式中，响应于检测到以下中的一个或更多个来执行测试操作中的一个或更多个：
[0083] -当电容式传感器元件仍然形成晶圆的一部分时对晶圆的测试；
[0084] -在从晶圆切下集成电路裸片之后对集成电路裸片的测试，
[0085] -当在平面网格阵列中安装集成电路裸片时对集成电路裸片的测试；以及[0086] -当在传感器模块中安装集成电路裸片时对集成电路裸片的测试。
[0088] 当装置已经被递送至用户并且由用户使用时，如以上陈述的，有缺陷的像素可以被另外检测。
[0089] 每个测试操作可以提供有缺陷的像素的位置的列表。这些列表被组合，同时消除重复以将有缺陷的像素的位置的单个列表提供给过滤方法。
[0090] 还提供了一种计算机可读介质，其载有程序，程序被配置成当以上陈述的方法是在计算机上运行的计算机实现的方法时执行该方法。
[0091] 还提供了一种装载有被配置用于登记和认证指纹图像的计算机程序的设备，该设备包括指纹传感器和被配置成执行以上陈述的方法的计算装置。
[0092] 还提供了一种设备，其中，该设备是移动电话、智能电话、平板计算机、信用卡、支付系统、膝上型计算机和通用计算机中的一种。
[0093] 在此处以及下文中，术语“设备”、“模块”等意在包括适于执行本文中描述的功能的任何电路和/或装置。特别地，以上术语包括通用或专用可编程微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列(PLA)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用电子电路等或者以上的组合。
[0094] 根据本发明的另一方面，提供了一种计算机实现的方法，所述方法包括：获取被布置在电容式指纹传感器的指纹传感器阵列中在指纹传感器阵列中的相应位置处的电容式传感器元件的电荷值；获取一个或更多个有缺陷的电容式传感器元件的列表；对于列表中的有缺陷的电容式传感器元件，选择其位置作为第一位置：在第一位置周围放置第一过滤器窗口；在位于第一过滤器窗口内的有缺陷的电容式传感器元件的数目低于第一阈值数目的情况下，根据第一过滤器窗口内的电荷值计算用于第一位置的替换值；在位于第一过滤器窗口内的有缺陷的电容式传感器元件的数目超过第一阈值数目的情况下，在第一位置周围放置第二过滤器窗口；并且在位于第二过滤器窗口内的有缺陷的电容式传感器元件的数目低于第二阈值数目的情况下，根据第二过滤器窗口内的电荷值计算用于第一位置的替换值，其中，第二过滤器窗口具有比第一过滤器窗口更大的区域。
[0095] 根据实施方式，所述方法可以包括：在位于第二过滤器窗口内的有缺陷的电容式传感器元件的数目超过第二阈值数目的情况下，第二操作放弃计算用于第一位置的替换值：向被配置成经由用户界面处理用户交互的软件应用发起有关电容式生物测量指纹传感器损坏的报告。附图说明
[0096] 下面参照附图进行更详细的描述，在附图中：
[0097] 图1示出了电容式指纹传感器的侧视图和顶视图；
[0098] 图2示出了电容式指纹传感器的电路；
[0099] 图3示出了对来自有缺陷的电容式传感器元件的损坏值进行校正的流程图；
[0100] 图4示出了检测有缺陷的电容式传感器元件的流程图；
[0101] 图5示出了容有指纹传感器的装置的框图；以及
[0102] 图6示出了过滤器窗口的示例。
具体实施方式
[0103] 图1示出了电容式指纹传感器的侧视图和顶视图。在左手边示出了电容式指纹传感器101的侧视图106，其中，可以看出手指103正在触摸电容式指纹传感器101处的传感器元件102。在右手边示出了顶视图104，其中，仅示出了传感器元件阵列中的一行和一列传感器元件。为了说明，在指纹传感器的顶部示出指纹图像105。
[0104] 图2示出了电容式指纹传感器的电路。电容式指纹传感器201包括电容式传感器构件203，如本领域中已知的那样，电容式传感器构件203布置在具有多个电容式传感器构件的指纹传感器阵列中。因此，当手指被压靠、触摸或非常接近于电容式传感器构件的阵列的表面时，形成在手指与电容式传感器构件之间的电容器的电容根据脊纹和凹谷而被局部改变。关于电容分布的信息被转换成电信号。
[0105] 电容式传感器元件203也被表示为像素203。像素203包括可以是导电板形式的电容电荷传感器构件204。当开关处于第一位置时，电容电荷传感器构件204经由开关205被耦接至电容性电荷至电压转换器207。当开关处于第二位置时，电容电荷至电压转换器207被耦接至存储参考电荷水平的测试电荷元件206。开关205可以具有附加位置，并且像素203可以具有附加测试电荷元件，使得附加参考电荷水平可以经由开关205选择性地耦接至电容电荷至电压转换器207。
[0107] 可以经由串行可编程接口(SPI)211来控制开关205、电容电荷至电压转换器207的电路、ADC 208、接口209中的一个或更多个。
[0108] 有缺陷的像素的列表可以被存储在存储器电路(DP)210中，其中，可以经由串行可编程接口211从存储器电路(DP)210来获取一个或更多个有缺陷的电容式传感器元件的列表。
[0109] 没有示出电容式指纹传感器的其它方面，例如多路复用电路。电容式指纹传感器可以被实现为所谓的专用集成电路ASIC。
[0110] 在一些方面，通过改变混合模式模拟/数字电路部分中的信号路径来调整指纹传感器的设置。
[0111] 在一些实施方式中，通过改变指纹传感器中的电平移动设置来调整指纹传感器的设置。电平移动可以是数字偏移或DC电压移动或DC电流移动中的一个或更多个。DC电压移动或DC电流移动可以被设置在指纹传感器的模拟或混合模式域中。移动还可以或者可替选地被设置在指纹传感器的模拟至数字转换器中。
[0112] 下面公开的方法可以由与指纹传感器通信的处理器(未示出)来执行。
[0113] 图3示出了用于对来自有缺陷的电容式传感器元件的损坏值进行校正的方法的流程图。所述方法响应于检测到一个或更多个有缺陷的像素并且使得在有缺陷的传感器元件的列表中可识别而在步骤301中开始。在步骤302中，从指纹传感器获取电荷值，从而获取指纹图像。在步骤303中，加载有缺陷的电容式传感器元件的列表304，并且确定有缺陷的电容式传感器元件的计数是否超过阈值。在其肯定性情形(y)，在步骤311中将传感器报告为损坏。可替选地，所述方法通过第一过滤器操作313并且在一些情况下通过第二过滤器操作314来继续进行以对来自列表304中的有缺陷的传感器元件的(损坏的)值进行处理。所述方法逐步处理损坏的值：在下文中将每个位置表示为：“第一位置”。
[0114] 第一过滤器操作313是在步骤305、步骤306和步骤307中通过在第一位置周围应用，即放置，第一过滤器窗口并且根据第一过滤器窗口内的电荷值在步骤307中计算用于第一位置的替换值来执行的，但是在位于第一过滤器窗口内的有缺陷的电容式传感器元件的第一阈值数目被超过的情况下，放弃计算用于第一位置的替换值。如所指出的，第一过滤器窗口是例如3乘3过滤器元件。
[0115] 在第一操作313放弃计算用于第一位置的替换值(即，步骤306中指定为'n'的路线)的情况下，所述方法执行第二操作314。第二操作314是由步骤308、步骤309和步骤310通过在第一位置周围应用，即放置，第二过滤器窗口并且根据第二过滤器窗口内的电荷值在步骤310中计算用于第一位置的替换值来执行的，但是在位于第二过滤器窗口内的有缺陷的电容式传感器元件的第二阈值数目被超过的情况下，放弃计算用于第一位置的替换值。如果在步骤309中确定电荷值不可替换，则在步骤311中将传感器报告为损坏。如所指出的，第二过滤器窗口是例如5乘5过滤器元件。
[0116] 应当注意的是，过滤器窗口可以被选择成具有另一尺寸，例如，5乘5和7乘7。在一些方面，所述方法包括在第二过滤器操作314之后的附加的第三过滤器操作，并且第三过滤器操作是以与第一过滤器操作313和第二过滤器操作314相同的方式来执行的。与此相关，选择第三过滤器窗口，并且设置对应的第三阈值数目。
[0117] 当在步骤307或步骤310中计算替换值时，替换损坏的电荷值，并且相应地对包含电荷值的图像进行校正(更新)。
[0118] 图4示出了用于检测有缺陷的电容式传感器元件的方法的流程图。所述方法与指纹传感器或容有指纹传感器的装置的生产期间的事件有关地或者与在装置被递送至用户时的用例事件有关地开始于步骤401。上面提及了这些事件。
[0119] 如例如结合图2所描述的，可以在指纹传感器处执行不同的测试操作。这些不同的测试操作使用相应测试图案，其中，测试图案例如通过棋盘图案、反转的棋盘图案以及均匀图案被示出。这些测试图案分别被表示为测试图案1、测试图案2以及测试图案3。测试图案依次被应用于步骤402、步骤403以及步骤404中。应当注意的是，其他测试图案可能是有用的——例如，具有水平、垂直或对角方向的带或线的图案等。
[0120] 对于每个测试图案，在步骤405中，在适当的时间点处例如以图像的形式从电容式传感器获取电荷值。作为获取电荷值的结果，使相应测试图案响应406、407和408可用，例如每次一个，一个覆盖前一个。
[0121] 在相应步骤409、410和411中，针对每个像素计算每个像素的电荷值与预定参考值之间的偏差。对于每个测试图案响应和对于每个像素，对照相应标准来评估偏差；并且在相应标准未被满足的情况下(即，像素是有缺陷的)，在步骤413中将其在阵列中的位置添加至有缺陷的像素的列表414。
[0122] 当如上所述已经评估了相应的测试图案响应时，步骤415确定是否可以接受来自指纹传感器的响应。这可以通过评估有缺陷的像素列表的长度和/或其他标准来完成。其结果是，在步骤416中报告接受传感器或者在步骤417中报告传感器损坏。
[0123] 图5示出了容有指纹传感器并且包括用于执行以上描述的检测和校正的软件部件的装置的框图。装置500包括处理单元501，处理单元501可以是专用于处理指纹图像的微处理器或者例如智能电话的中央处理单元，处理单元501可以根据需要动态增减它的对所述方法的资源分配。
[0124] 处理单元501与指纹传感器511通信，指纹传感器511包括电容电荷传感器构件的矩阵阵列512。指纹传感器511可以包括串行可编程接口513，通过该串行可编程接口513处理单元501与指纹传感器511通信，以获取由指纹传感器511感测的指纹图像，以及以通过向指纹传感器511传送设置来配置指纹传感器。处理单元501运行经由应用程序编程接口502可访问的软件部件。
[0125] 软件部件包括：
[0126] -指纹图像获取部件503，其获取来自布置在指纹传感器阵列中的电容式传感器元件、像素的电荷值并且存储指纹图像。
[0127] -部件504，其获取并存储有缺陷的像素的列表。
[0128] -有缺陷的像素检测部件505，其实现以上描述的检测方法。
[0129] -有缺陷的像素校正部件506，其实现以上描述的过滤方法。
[0130] -特征计算部件507，其根据指纹图像来计算图像特征。
[0131] -认证部件508，其执行认证过程以验证经认证的用户或拒绝未认证的用户；以及[0132] -用户界面509，被指定为GUI。
[0133] 应当注意的是，构建软件部件的其他方式是可能的，并且其他软件部件经由API连接。这样的其他部件可以包括用于在睡眠模式期间激活指纹获取和处理的部件；用于适配指纹传感器的硬件级别的信号水平的部件，例如用于向/从指纹传感器传送设置的部件。软件部件还包括用于控制以上中的一个或更多个的指纹应用。
[0134] 图6示出了位于像素区段中的过滤器窗口的示例。在该示例中，通常指定为605的像素的区段601、602、603和604具有以矩阵阵列排列的13乘10个像素的尺寸，并且表示指纹图像的区段。通过二维位置(x，y)来指定阵列中的位置。
[0135] 标有字母“o”的像素表示有效像素(即不是有缺陷的像素)，并且被期望成输出可靠的电荷值。标有字母“x”的像素表示有缺陷的像素，并且标有字母“r”的像素表示针对其计算替换值的有缺陷的像素。因此，作为示例，区段601的有缺陷的像素列表可以是{(6，5)、(10，7)、(11，7)、(12，7)、(11，8)、(12，8)、(10，9)}。
[0136] 作为示例，第一过滤器窗口被示出为3乘3窗口，并且第二过滤器窗口被示出为5乘5窗口。
[0137] 在区段601中，第一过滤器窗口606(通过虚线框示出)定位在位置(6，5)处的有缺陷的像素周围，并且捕获可以根据其计算替换值的8个有效像素的电荷值。应用第一过滤器窗口606的结果被示出在区段602中。
[0138] 同样在区段601中，第一过滤器窗口606被移动以定位在位置(10，7)处的有缺陷的像素和位置(11，8)处的有缺陷的像素周围。在这两个位置处应用第一过滤器窗口606的结果还被示出在区段602中。对于在位置(11，8)处应用的第一过滤器窗口，指定为“r”和“x”的像素在计算替换值中将不被包括。以这种方式，第一过滤器窗口被应用至有缺陷的像素的位置的顺序或来自有缺陷的像素的电荷值对于正在被计算的替换值不起作用。
[0139] 在区段603中示出了一个示例，在该示例中，当在位置(6，5)处的有缺陷的像素周围定位第一过滤器窗口606时应用第一过滤器窗口606的操作将放弃计算替换值，因为窗口内仅存在有缺陷的像素(标有“x”)。因此，应用更大的(5乘5)第二窗口607。第二窗口607包括8个有效像素。在标准是第二个窗口必须包括多于5个像素的情况下，标准将被满足，并且如区段604中所示地来计算替换值。
[0140] 未示出位于阵列的边缘使得窗口包括阵列外的“不存在的”像素的第一窗口606或第二窗口607的效果。然而，这样的“不存在的”像素可以被计为有缺陷的像素，并且针对计算替换值不包括。
[0141] 通常，所述方法可以是计算机实现的方法。所述方法或计算机实现的方法是可以由编程的计算机和诸如指纹传感器的硬件中的一者或两者来执行。
[0142] 指纹图像的获取也可以被表示为指纹图像的捕获。
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