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根据手指的手指触摸分类方法及指纹感测系统

阅读:1019发布:2020-06-26

专利汇可以提供根据手指的手指触摸分类方法及指纹感测系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种根据 手指 压 力 对指纹 传感器 (3)的表面上的手指触摸进行分类的方法,包括以下步骤:在指纹传感器的表面上接收(100)具有指纹形貌的手指;获取(101)第一指纹图像时间序列;基于第一指纹图像时间序列中的至少一个指纹图像,确定(102)指示指纹形貌的压缩的至少一个图像相关参数的参考值;获取(106)第二指纹图像时间序列;基于第二指纹图像时间序列中的至少一个指纹图像确定(107)至少一个图像相关参数的测试值;以及基于测试值与参考值之间的关系对手指触摸进行分类(109)。,下面是根据手指的手指触摸分类方法及指纹感测系统专利的具体信息内容。

1.一种根据手指对指纹传感器(3)的表面上的手指触摸进行分类的方法,所述方法包括以下步骤:
在所述指纹传感器的表面上接收(100)具有指纹形貌的手指;
获取(101)第一指纹图像时间序列;
确定(102)用于所述第一指纹图像时间序列中的每个指纹图像的至少一个评估参数;
确定(103)所述评估参数是否满足预定义的条件;
基于所述评估参数满足所述预定义的条件的情况下的所获取的所述第一指纹图像时间序列中的至少一个指纹图像,确定(105)指示所述指纹形貌的压缩的至少一个图像相关参数的参考值;
获取(106)第二指纹图像时间序列;
基于所述第二指纹图像时间序列中的至少一个指纹图像确定(107)所述至少一个图像相关参数的测试值;以及
基于所述测试值与所述参考值之间的关系对所述手指触摸进行分类(109)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述至少一个评估参数包括指示所述指纹传感器的空间覆盖的覆盖参数,
其中,当所述指纹传感器的具有预定义的形状的至少一个子区域被所述手指覆盖时,确定所述覆盖参数满足覆盖条件。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述至少一个评估参数包括指示所述第一指纹图像时间序列中的连续指纹图像之间的平均每像素强度差异的第一差异参数,其中,当连续指纹图像之间的所述平均强度差异低于第一预定义的差异阈值时,确定所述第一差异参数满足第一差异条件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,所述至少一个评估参数包括指示所述第一指纹图像时间序列中的连续指纹图像之间的强度范围差异的第二差异参数,其中,当连续指纹图像之间的所述强度范围差异低于第二预定义的差异阈值时,确定所述第二差异参数满足第二差异条件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,对所述手指触摸进行分类的步骤包括:
当所述测试值与所述参考值之间的比较指示所述指纹形貌的压缩增加大于预定义的增加时,将所述手指触摸分类为硬触摸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,对所述手指触摸进行分类的步骤包括:
当所述测试值与所述参考值之间的比较指示所述指纹形貌的压缩增加率大于预定义的增加率时,将所述手指触摸分类为硬触摸。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,对所述手指触摸进行分类的步骤包括以下步骤:
基于所述测试值与所述参考值之间的关系估计所述指纹传感器的表面上的手指压力;
将所估计的手指压力与至少一个阈值进行比较;以及
基于所述比较的结果对所述手指触摸进行分类。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,指示所述指纹形貌的压缩的所述至少一个图像相关参数包括指示所述指纹传感器与所述指纹形貌之间的最大感测距离或最弱交互的图像相关参数。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,指示所述指纹形貌的压缩的所述至少一个图像相关参数包括指示所述指纹传感器与所述指纹形貌之间的最小感测距离或最强交互的图像相关参数。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,指示所述指纹形貌的压缩的所述至少一个图像相关参数包括指示所述指纹传感器与所述指纹形貌之间的最小感测距离与最大感测距离之间的差异的图像相关参数。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中:
确定至少一个参考值的步骤包括:
确定指示所述指纹传感器与所述指纹形貌之间的最大感测距离的第一图像相关参数的第一参考值;
确定指示所述指纹传感器与所述指纹形貌之间的最小感测距离的第二图像相关参数的第二参考值;以及
确定指示所述指纹传感器与所述指纹形貌之间的最小感测距离与最大感测距离之间的差异的第三图像相关参数的第三参考值;并且
确定至少一个测试值的步骤包括:
确定指示所述指纹传感器与所述指纹形貌之间的最大感测距离的第一图像相关参数的第一测试值;
确定指示所述指纹传感器与所述指纹形貌之间的最小感测距离的第二图像相关参数的第二测试值;以及
确定指示所述指纹传感器与所述指纹形貌之间的最小感测距离与最大感测距离之间的差异的第三图像相关参数的第三测试值,其中,基于以下关系对所述手指触摸进行分类:
所述第一测试值与所述第一参考值之间的第一关系;
所述第二测试值与所述第二参考值之间的第二关系;以及
所述第三测试值与所述第三参考值之间的第三关系。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,对于所述第二指纹图像时间序列中的每个指纹图像,顺序地执行确定所述测试值和对所述手指触摸进行分类的步骤。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其中,基于所述第二指纹图像时间序列中的多个指纹图像来确定所述测试值。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,当将所述手指触摸分类为硬触摸时,所述方法还包括以下步骤:
获取候选指纹图像;
形成所述候选指纹图像的验证表示;
检索经登记的指纹的所存储的登记表示;
将所述验证表示与所述登记表示进行比较;以及
基于所述比较确定认证结果。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的方法,其中,对所述手指触摸进行分类的步骤包括以下步骤:
基于所述测试值与所述参考值之间的关系估计所述指纹传感器的表面上的手指压力;
以及
提供指示所估计的手指压力的信号
16.一种指纹感测系统,包括:
手指触摸表面,其用于接收具有指纹形貌的手指;
感测元件阵列(3);
连接至所述感测元件阵列的指纹图像获取电路(14),其用于获取指示所述感测元件与所述指纹形貌之间的局部距离的指纹图像;以及
连接至所述指纹图像获取电路的图像处理电路(16),其用于:
控制所述指纹图像获取电路(14)以获取第一指纹图像时间序列;
确定所述第一指纹图像时间序列中的每个指纹图像的至少一个评估参数;
确定所述评估参数是否满足预定义的条件;
基于所述评估参数满足所述预定义的条件的情况下的所获取的所述第一指纹图像时间序列中的至少一个指纹图像,确定指示所述指纹形貌的压缩的至少一个图像相关参数的参考值;
控制所述指纹图像获取电路(14)以获取第二指纹图像时间序列;
基于所述第二指纹图像时间序列中的至少一个指纹图像确定所述至少一个图像相关参数的测试值;以及
基于所述测试值与所述参考值之间的关系对所述手指触摸进行分类。
17.根据权利要求16所述的指纹感测系统,其中:
所述感测元件阵列中的每个感测元件包括导电感测结构;以及
所述指纹获取电路被连接至所述感测结构中的每一个,用于响应于所述手指的手指电位与所述感测结构的感测结构电位之间的电位差的变化来提供指示每个感测结构与所述手指之间的电容耦合的感测信号。
18.一种电子设备,包括:
根据权利要求16或17所述的指纹感测系统;以及
设备控制单元,所述设备控制单元被配置成:
与所述指纹感测系统交互以基于指纹表示来认证用户;以及
仅在基于所述指纹表示认证所述用户的情况下才执行至少一个动作。

说明书全文

根据手指的手指触摸分类方法及指纹感测系统

技术领域

[0001] 本发明涉及根据手指压力的手指触摸分类方法,并且涉及指纹感测系统。

背景技术

[0002] 各种类型的生物计量系统被越来越多地使用,以便提供提高的安全性和/或增强的用户方便性。
[0003] 特别地,因为指纹感测系统的小形状因数、高性能和用户接受度,所以指纹感测系统已经被采用于例如用户电子设备中。
[0004] 在一些应用中,期望能够根据手指压力对指纹传感器上的手指触摸进行分类。例如,这可以有助于区分有意触摸与无意触摸。此外,在用户接口中可以使用区分指纹传感器上的“硬触摸”与“软触摸”的能力来扩展用户与包括指纹传感器的设备的交互。另外,根据多个阈值,根据手指压力的手指触摸分类可以使得能够增强用户交互。
[0005] 已经提出了用于获得关于指纹传感器上的手指触摸的辅助信息的各种解决方案。
[0006] 例如,US 2016/0033342提出增加单独的力传感器以形成指纹传感器和力传感器系统,这可能会增加系统的成本和大小。
[0007] US 6 400 836公开了通过计算与扫描器接触的指纹的面积来估计表示由手指施加在指纹传感器上的力的数值。这种方法显然不适用于比通常指纹小的指纹传感器。
[0008] US 7 280 679涉及确定连续指纹图像之间的压力变化而不是绝对压力平或范围。此外,所提出的确定是基于对所获取的指纹图像的统计分析,这显然在计算上相当昂贵。
[0009] 因此,期望提供经改进的根据手指压力的指纹传感器的表面上的手指触摸的分类,特别是在不需要专用力传感器的情况下提供绝对压力水平的估计。

发明内容

[0010] 鉴于现有技术的上述和其他缺点,本发明的目的是提供一种经改进的根据手指压力的指纹传感器的表面上的手指触摸的分类,特别是在不需要专用力传感器的情况下提供绝对压力水平的估计。
[0011] 根据本发明的第一方面,因此,提供了一种根据手指压力对指纹传感器的表面上的手指触摸进行分类的方法,该方法包括以下步骤:在指纹传感器的表面上接收具有指纹形貌的手指;获取第一指纹图像时间序列;基于第一指纹图像时间序列中的至少一个指纹图像确定指示指纹形貌的压缩的至少一个图像相关参数的参考值;获取第二指纹图像时间序列;基于第二指纹图像时间序列中的至少一个指纹图像确定所述至少一个图像相关参数的测试值;以及基于测试值与参考值之间的关系对手指触摸进行分类。
[0012] 本发明基于以下实现:可以通过首先对第一指纹图像时间序列中的指纹图像进行分析以建立可靠的参考并且然后对第二指纹图像时间序列中的与该参考相关的指纹图像进行分析来确定由手指施加在相对小的指纹传感器上的力的可靠指示。
[0013] 通过第一时间序列中的指纹图像的分析以建立上述参考,可以减少根据传感器表面上的手指压力的错误结论的发生。
[0014] 应注意,在第一指纹图像时间序列之后获取第二指纹图像时间序列。
[0015] 还应理解,指纹图像不需要是指纹形貌的光学图像,而可以是指纹形貌的二维灰度值表示,所述指纹形貌的二维灰度值表示表示由感测元件阵列中的感测元件提供的测量信号。感测元件可以根据能够提供指示指纹形貌的深度尺度的一个或若干个参数的任何测量原理来工作,使得可以使用一个或若干个这种参数的分析来估计由指纹传感器的表面上的手指触摸产生的指纹形貌的压缩。
[0016] 这种测量原理包括某些电容测量技术和声波测量技术等。
[0017] 在本发明的实施方式中,可以在不同的压力范围/力范围中对手指触摸进行分类。例如,可以将手指触摸分类为“硬触摸”或“软触摸”。将手指触摸分类为“硬触摸”可以例如用作进行指纹认证的条件。此外,根据本发明的实施方式,将手指触摸分类为“硬触摸”可以用作与包括指纹感测系统的电子设备的用户接口UI的用户交互。此外,可以针对更大数值的压力范围/力范围对手指触摸进行分类。例如,压力范围/力范围的数值可以很大,使得分类提供由手指施加在指纹传感器的表面上的压力/力的近似连续表示。
[0018] 第一指纹图像时间序列中的指纹图像和第二指纹图像时间序列中的指纹图像可以有利地以相对高的获取速率获取,诸如每秒至少50个指纹图像。这种高的获取速率可以降低将湿手指误认为使用相对大的力/相对高的压力的手指触摸的险,在本文中有时将使用相对大的力/相对高的压力的手指触摸称为“硬触摸”。
[0019] 根据各种实施方式,该方法还可以包括以下步骤:确定针对第一指纹图像时间序列中的每个指纹图像的至少一个评估参数;以及确定该评估参数是否满足预定义的条件,并且可以基于该评估参数满足预定义的条件的情况下的所获取的至少一个指纹图像来确定至少一个图像相关参数的参考值。
[0020] 通过以这种方式评估第一时间序列中的指纹图像,可以减少错误手指触摸分类的发生。具体地,可以通过推迟参考值的确定来识别和忽略可能被误认为硬触摸的各种类型的软触摸。例如,可以识别和忽略当手指在指纹传感器表面上滚动或滑动时的情况。
[0021] 为了识别当手指在指纹传感器表面上“滚动”时使得指纹传感器的不同部分在不同时间被指纹形貌覆盖(对于不同的指纹图像)的情况,至少一个评估参数可以包括指示指纹传感器的空间覆盖的覆盖参数,并且当指纹传感器的具有预定义的形状的至少一个子区域被手指覆盖时可以确定覆盖参数满足覆盖条件。
[0022] 例如,可以将用于获取第一指纹图像时间序列中的指纹图像的指纹传感器区域划分为多个区,并且覆盖条件可以指定哪些区需要被指纹形貌覆盖。
[0023] 为了识别当手指在指纹传感器表面上滑动(横向移动)时使得所获取的指纹形貌的部分在指纹图像之间变化的情况,至少一个评估参数可以包括指示第一指纹图像时间序列中的连续指纹图像之间的每像素强度的平均差异,并且当连续指纹图像之间的每像素强度的平均差异低于第一预定义的差异阈值时可以确定第一差异参数满足第一差异条件。只要在不同的指纹图像中获取指纹形貌的不同部分,那么每像素强度(或等效测量)将改变,并且指纹图像不适合于上述参考值的确定。
[0024] 特别是当手指干燥时,指纹形貌的脊可以在手指压力低时与传感器表面进行点接触。当手指压力增加时,这些点一起增长为脊。本发明人已经认识到在脊接触稳定之前获得的指纹图像不适于确定上述参考值。
[0025] 根据本发明的实施方式,因此,至少一个评估参数可以包括指示第一指纹图像时间序列中的连续指纹图像之间的强度范围差异的第二差异参数,并且当连续指纹图像之间的强度范围差异低于第二预定义的差异阈值时确定第二差异参数满足第二差异条件。
[0026] 此外,根据各种实施方式,对手指触摸进行分类的步骤可以包括:当测试值与参考值之间的比较指示指纹形貌的压缩增加大于预定义的增加时,将手指触摸分类为硬触摸。
[0027] 将手指触摸分类为硬触摸的另一要求可以是测试值与参考值之间的比较指示指纹形貌的压缩增加率大于预定义的增加率。
[0028] 在获取第二指纹图像时间序列中的每个指纹图像之后或者随后获取和处理第二指纹图像时间序列中预定义的数目的指纹图像之后,可以连续地执行根据手指压力的分类。
[0029] 根据各种实施方式,指示指纹形貌的压缩的至少一个图像相关参数可以包括指示指纹传感器与指纹形貌之间的最大感测距离(该最大感测距离可以对应于最弱交互,诸如电容耦合)的图像相关参数。根据指示感测元件与手指表面之间的距离的感测特性与指纹图像的灰度值之间的所选关系,最大感测距离可以对应于指纹图像中的最高灰度值或最低灰度值。
[0030] 通过监测图像相关参数(诸如被确定为可能与指纹形貌相关的最高灰度值或最低灰度值),可以检测指纹形貌的压缩,并且将指纹形貌的压缩与预定义的阈值进行比较以将手指触摸分类为例如硬触摸或软触摸,以及/或者将指纹形貌的压缩与多个预定义的阈值进行比较以对手指触摸进行更精细地分类。例如,可以对手指触摸分配瞬时值,每个瞬时值指示指纹传感器的表面上的经估计的手指压力。
[0031] 然而,在这种情况下,应注意,不起作用的感测元件或干扰可能导致与指纹形貌无关的具有非常高的灰度值或非常低的灰度值的指纹图像像素。这种像素值不指示指纹传感器的表面与指纹形貌之间的最大距离或最小距离等。可以有利地采取本身已知的措施来识别和忽略由不起作用的感测元件等导致的像素值。
[0032] 替选地或组合地,指示指纹形貌的压缩的至少一个图像相关参数可以包括指示指纹传感器与指纹形貌之间的最小感测距离(该最小感测距离可以对应于最强交互,诸如电容耦合)的图像相关参数。
[0033] 已发现该图像相关参数对于具有干燥手指的用户特别有用。如上所述,该图像相关参数也可以是被确定为可能与指纹形貌相关的最高灰度值或最低灰度值。
[0034] 替选地或组合地,指示指纹形貌的压缩的至少一个图像相关参数可以包括指示指纹传感器与指纹形貌之间的最小感测距离或最强交互与最大感测距离或最弱交互之间的差异的图像相关参数。
[0035] 根据本发明的实施方式,确定至少一个参考值的步骤可以包括:确定指示指纹传感器与指纹形貌之间的最大感测距离或最弱交互的第一图像相关参数的第一参考值;确定指示指纹传感器与指纹形貌之间的最小感测距离或最强交互的第二图像相关参数的第二参考值;以及确定指示指纹传感器与指纹形貌之间的最小感测距离或最强交互与最大感测距离或最弱交互之间的差异的第三图像相关参数的第三参考值;并且确定至少一个测试值的步骤可以包括:确定指示指纹传感器与指纹形貌之间的最大感测距离或最弱交互的第一图像相关参数的第一测试值;确定指示指纹传感器与指纹形貌之间的最小感测距离或最强交互的第二图像相关参数的第二测试值;以及确定指示指纹传感器与指纹形貌之间的最小感测距离或最强交互与最大感测距离或最弱交互之间的差异的第三图像相关参数的第三测试值,并且可以基于以下关系估计手指触摸压力并且对手指触摸进行分类:第一测试值与第一参考值之间的第一关系;第二测试值与第二参考值之间的第二关系;以及第三测试值与第三参考值之间的第三关系。
[0036] 第一关系、第二关系和第三关系可以相同或不同。例如,一个或若干个关系可以是差异或归一化差异。
[0037] 在实施方式中,对于第二指纹图像时间序列中的每个指纹图像,可以顺序地执行确定测试值和对手指触摸进行分类的步骤。
[0038] 替选地或组合地,可以基于第二指纹图像时间序列中的多个指纹图像来确定测试值。
[0039] 此外,根据各种实施方式,仅当将手指触摸被分类为硬触摸时,可以执行附加的方法步骤。例如,为防止无意的认证尝试,仅当将手指触摸被分类为硬触摸时,可以执行以下步骤:获取候选指纹图像;形成候选指纹图像的验证代表;检索经登记的指纹的所存储的登记表示;将验证表示与登记表示进行比较;以及基于该比较确定认证结果。
[0040] 根据实施方式,对手指触摸进行分类的步骤可以包括以下步骤:基于测试值与参考值之间的关系来估计指纹传感器的表面上的手指压力;以及提供指示所估计的手指压力的信号。
[0041] 可以将指示所估计的手指压力的信号例如提供至电子设备控制器,该电子设备控制器可以使用该信号来控制电子设备。换言之,所估计的手指压力可以用于用户交互诸如导航、选择、游戏控制等。
[0042] 根据本发明的第二方面,提供了一种指纹感测系统,该指纹感测系统包括:手指触摸表面,其用于接收具有指纹形貌的手指;感测元件阵列;连接至感测元件阵列的指纹图像获取电路,其用于获取指示感测元件与指纹形貌之间的局部距离的指纹图像;以及连接至指纹获取电路的处理电路,其用于:控制指纹图像获取电路以获取第一指纹图像时间序列;基于第一指纹图像时间序列中的至少一个指纹图像来确定指示指纹形貌的压缩的至少一个图像相关参数的参考值;控制指纹图像获取电路以获取第二指纹图像时间序列;基于第二指纹图像时间序列中的至少一个指纹图像来确定至少一个图像相关参数的测试值;以及基于测试值与参考值之间的关系对手指触摸进行分类。
[0043] 在实施方式中,感测元件阵列中的每个感测元件可以包括导电感测结构;并且可以将指纹获取电路连接至感测结构中的每一个,用于响应于手指的手指电位与感测结构的感测结构电位之间的电位差的变化来提供指示每个感测结构与手指之间的电容耦合的感测信号。
[0044] 在其他实施方式中,指纹感测系统可以基于能够提供指示指纹形貌的压缩(指纹谷的深度)的感测信号的不同的感测技术。这种不同的感测技术的示例是超声波感测。也可以使用不同的感测技术的组合。
[0045] 此外,可以将根据本发明的实施方式的指纹感测系统有利地包括在电子设备中,该电子设备还包括设备控制单元,该设备控制单元被配置成:与指纹感测系统交互以基于指纹表示来认证用户;以及仅在基于指纹表示认证用户的情况下执行至少一个动作。
[0046] 本发明的其他实施方式和通过本发明的该第二方面获得的效果大致类似于上面针对本发明的第一方面所描述的那些。附图说明
[0047] 现在将参照示出本发明的示例实施方式的附图更详细地描述本发明的这些方面和其他方面,在附图中:
[0048] 图1示意性地示出了根据本发明的示例实施方式的包括指纹感测装置的电子设备;
[0049] 图2是图1中的电子设备的框图
[0050] 图3是示意性地示出了根据本发明的实施方式的方法的流程图
[0051] 图4A至图4C是根据本发明的实施方式的用于手指触摸分类的指纹图像的示例图;
[0052] 图5是图3中的方法的一部分的进一步说明;
[0053] 图6示意性地示出了第一指纹图像时间序列中的指纹图像的第一示例评估;
[0054] 图7A至图7C示意性地示出了第一指纹图像时间序列中的指纹图像的第二示例评估;以及
[0055] 图8A至图8C示意性地示出了第一指纹图像时间序列中的指纹图像的第三示例评估。

具体实施方式

[0056] 在本发明具体描述中,主要参照与移动电话的触摸显示器相邻布置的基本上方形的指纹传感器来描述根据本发明的方法和电子设备的各种实施方式。
[0057] 应注意,这不意味着限制本发明的范围,本发明的范围同样地包括例如其他电子设备如平板计算机、计算机或手表。此外,指纹传感器可以具有任何其他形状。例如,指纹传感器可以被设置为长矩形。
[0058] 参照图1,此处为移动电话1形式的电子设备包括触摸显示器2和指纹传感器3。触摸显示器2包括用于基于触摸来控制移动电话1的触摸传感器和用作用户接口的显示器。
[0059] 在图1中,移动电话1的用户的手指在指纹传感器3的表面上进行手指触摸。可以结合认证尝试来进行手指触摸,但是手指触摸也可以是简单地保持移动电话或在无任何目的去执行指纹认证的情况下的触摸移动电话的结果。如果将与移动电话1或其他电子设备的一般处理相关的手指触摸解释为认证尝试,则可能导致若干连续失败的认证尝试。这可能导致移动电话1暂时禁用指纹认证,而这可能被用户认为不方便。此外,可能在激活移动电话并且执行不希望的认证尝试方面花费不必要的电能
[0060] 至少当移动电话1或其他电子设备处于休眠模式时,可以通过要求施加用于执行认证尝试的最小手指压力来防止这种情况。换言之,可能需要“硬触摸”来激活移动电话1(诸如触摸屏2)的特别耗能的部分并且执行认证尝试。
[0061] 根据本发明的实施方式,可以将手指触摸分类为例如这种硬触摸或不足以激活移动电话1并且不足以执行指纹认证尝试的“软触摸”。
[0062] 参照图2中的框图,图1中的电子设备1除了指纹传感器3之外,还包括触摸传感器11、显示器12、指纹图像获取电路14、图像处理电路16、设备控制单元18、存储器20以及用于向电子设备1的各种部件提供电能的电池22。虽然在图2中未示出,但是根据应用电子设备可以包括其他部件。例如,电子设备1可以包括用于无线通信的电路、用于语音通信的电路、键盘等。
[0063] 现在将参照图3中的流程图以及如下所示的附加附图中的图示来描述根据本发明的方法的示例实施方式。
[0064] 在第一步骤100中,检测到指纹传感器3的表面上存在手指5。作为手指5(或手指候选者)的检测的结果,指纹传感器3的感测阵列的至少一部分以及图像获取电路14和图像处理电路16被激活。根据实施方式,电子设备1的其他部件诸如显示器12等可以在此阶段保持不激活。
[0065] 在随后的步骤101中,获取第一指纹图像时间序列中的指纹图像n。
[0066] 图4A中提供了指纹传感器3的感测元件的阵列的代表性尺寸的图,其中将使用全指纹传感器区域获取的全指纹图像24(其可以例如用于认证)与使用指纹传感器子区域获取的用于手指触摸分类的指纹图像26连同指纹形貌30的典型二维(2D)代表一起示出。
[0067] 图4B是全指纹图像24和用于手指触摸分类的指纹图像26的放大图,以及图4C是用于手指触摸分类的指纹图像26的进一步放大视图。
[0068] 在获取第一指纹图像时间序列中的指纹图像n之后,在步骤102中确定至少一个评估参数指纹图像n以评估指纹图像n是否适合作为根据本发明的实施方式的手指触摸分类的参考指纹图像。在步骤103中执行该评估。
[0069] 根据实施方式,可以确定各种评估参数并且评估以确定指纹图像n是否适合作为参考指纹图像。
[0070] 下面将进一步描述的示例评估参数的共同之处在于利用根据本发明的实施方式的方法如何根据手指压力对手指触摸进行分类的知识选择示例评估参数以防止过早地将指纹图像指定为参考指纹图像(或用于形成复合参考指纹图像的基础等)。为了更好地理解,因此首先将在整体水平上描述由图3中的流程图所示的完整示例方法,然后返回至该方法的各个部分的更详细的描述,包括参考指纹图像的选择等。
[0071] 如果在步骤103中确定指纹图像n不适合于确定为参考,则该方法进行至步骤104,其中计数器递增,然后该方法返回至步骤101以获取第一指纹图像时间序列中的新的指纹图像。
[0072] 如果在步骤103中确定指纹图像n适合于确定为参考,则然后该方法进行至步骤105中以基于指纹图像n确定指示指纹形貌的压缩的至少一个图像相关参数的参考值。
[0073] 在已经确定了至少一个参考值之后,该方法继续到在步骤106中获取第二指纹图像时间序列中的指纹图像m。
[0074] 此后,在步骤107中,基于指纹图像m确定指示指纹形貌的压缩的至少一个图像相关参数的测试值。
[0075] 在下一步骤108中,确定一个测试值与一个参考值之间的关系(或多个测试值与多个参考值之间的关系),并且此后,在步骤109中,确定该关系是否表示“硬触摸”。
[0076] 如果不能将手指触摸分类为硬触摸,则该方法进行至步骤110,在步骤110中计数器递增,然后该方法返回至步骤106以获取第二指纹图像时间序列中的新的指纹图像。
[0077] 在实施方式中,如果所选择的参考指纹图像仍然适合,则可以连续地监测指纹图像。在这种实施方式中,该方法可以从步骤110进行至步骤102。
[0078] 如果在步骤109中确定能够将手指触摸分类为硬触摸,则然后该方法进行至步骤111并且执行指纹认证。指纹认证可以涉及本身众所周知的其他步骤,因此在本文中不再进行详细描述。作为执行指纹认证的替选,将手指触摸分类为硬触摸可以例如用于电子设备的用户接口中的导航(包括选择)或其他类型的用户交互。
[0079] 为了帮助理解本发明的各种实施方式,首先将更详细地描述上述方法的第二部分,然后更详细地描述上述方法的第一部分。
[0080] 图5是基于参考指纹图像32的参考值的确定(步骤105)、基于测试指纹图像34的测试值的确定(步骤107)、测试值与参考值之间的关系的确定(步骤108)以及手指触摸的分类(步骤109)的示意性图示。
[0081] 如上面简单描述的,在第一指纹图像时间序列中的指纹图像的评估之后选择参考指纹图像32。下面将进一步提供用于确定参考指纹图像32的评估的更详细描述。
[0082] 在当前示出的示例中,基于参考指纹图像32确定指示指纹形貌的压缩的三个不同的图像相关参数的参考值,并且基于测试指纹图像34(第二指纹图像时间序列中的指纹图像m)确定同一图像相关参数的对应测试值。
[0083] 第一参考值ilow,ref涉及参考指纹图像32的最低图像强度,参见图5中的框36,该第一参考值ilow,ref是指示指纹传感器与指纹形貌之间的最大感测距离或最弱交互诸如最小电容耦合的第一图像相关参数。
[0084] 第二参考值ihigh,ref涉及参考指纹图像32的最高图像强度,参见图5中的框38,该第二参考值ihigh,ref是指示指纹传感器与指纹形貌之间的最小感测距离或最强交互诸如最大电容耦合的第二图像相关参数。
[0085] 第三参考值rref涉及参考指纹图像32的图像强度范围,参见图5中的框40,该第三参考值rref是指示指纹传感器与指纹形貌之间的最小感测距离与最大感测距离之间的差异的第三图像相关参数。
[0086] 第一测试值ilow,m涉及测试指纹图像34(指纹图像m)的最低图像强度,参见图5中的框42,该第一测试值ilow,m是指示指纹传感器与指纹形貌之间的最大感测距离的第一图像相关参数。
[0087] 第二测试值ihigh,m涉及测试指纹图像34(指纹图像m)的最高图像强度,参见图5中的框44,该第二测试值ihigh,m是指示指纹传感器与指纹形貌之间的最小感测距离的第二图像相关参数。
[0088] 第三测试值rm涉及测试指纹图像34(指纹图像m)的图像强度范围,参见图5中的框46,该第三测试值rm是指示指纹传感器与指纹形貌之间的最小感测距离与最大感测距离之间的差异的第三图像相关参数。
[0089] 参见图5中的框48,第一测试值ilow,m与第一参考值ilow,ref之间的第一关系clow,m指示测试指纹图像34中的相对于参考指纹图像32的最低强度的负变化。
[0090] 参见图5中的框50,第二测试值ihigh,m与第二参考值ihigh,ref之间的第二关系chigh,m指示测试指纹图像34中的相对于参考指纹图像32的最高强度的负变化。
[0091] 参见图5中的框52,第三测试值rm与第三参考值rref之间的第三关系cr,m指示测试指纹图像34中的相对于参考指纹图像32的强度范围的负变化。
[0092] 如图5(框53)中所示,当满足以下条件时,将手指触摸分类为具有硬触摸:
[0093] clow,m+chigh,m+cr,m>Cth,
[0094] 其中,Cth是预定义的压力阈值/力阈值。
[0095] 基于根据图3中的流程图的方法的第二部分的上述描述,可以理解,手指触摸的分类高度取决于参考图像32的特性,并且参考图像32的确定对于手指触摸分类方法的性能是重要的。
[0096] 本发明人已经认识到手指触摸的各种类型的初始效果,对于手指触摸的各种类型的初始效果,在不评估指纹图像时间序列的适合性的情况下简单地选择第一指纹图像中的一个指纹图像对手指触摸分类的性能将是有害的。
[0097] 可以将第一效果称为“滚动手指效果”。当手指5最初在指纹传感器3上“滚动”,或者由于某些其他原因,手指5最初覆盖指纹传感器3的第一子区域,并且然后手指5稳定以覆盖指纹传感器的第二个不同的子区域或整个感测区域时,过早地确定参考值可能导致手指触摸的错误分类。
[0098] 为了能够识别“滚动手指效果”,可以确定指示指纹传感器3的空间覆盖的覆盖参数并且相对于预定义的条件来评估。参照图6,指纹传感器3可以例如具有多个预定义的检测区54a至54i,覆盖参数可以指示检测区54a至54i中的哪个检测区被手指5覆盖,并且条件可以是:在可以选择参考指纹图像之前覆盖某些区(此处54b、54d、54e、54f和54g)。
[0099] 可以将第二效果称为“滑动手指效果”。当手指5最初在指纹传感器3上“滑动”并且然后手指5固定时,过早地确定参考值可能导致手指触摸的错误分类。
[0100] 为了能够识别“滑动手指效果”,可以确定指示第一指纹图像时间序列中的连续指纹图像之间的平均强度差异的第一差异参数并且相对于预定义的条件来评估。
[0101] 图7A至图7C示意性地示出了第一指纹图像时间序列中的三个不同指纹图像56、58和60。
[0102] 在图7A至图7C的示例中,手指在图7A中的指纹图像56的获取与图7B中的指纹图像58的获取之间以及在图7B中的指纹图像58的获取与图7C中的指纹图像60的获取之间移动。
可以预期,图7A中的指纹图像56与图7B中的指纹图像58之间的图像强度的平均差异(此处是每个像素的均方根强度差异)不低于预定的差异阈值,并且因此,确定在手指5滑动时获取了连续指纹图像。
[0103] 在该说明性示例中,发现对于图7C中的指纹图像60,连续指纹图像之间的平均图像强度的差异(此处是RMS的差异)低于预定的差异阈值,这指示手指5不再滑动。因此,可以基于图7C中的指纹图像60和/或随后的指纹图像来确定上述参考值。
[0104] 可以将第三效果称为“脊接触效果”。特别是对于干燥的手指,指纹形貌的脊可以最初与指纹传感器表面进行点接触。同样在这种情况下,过早地确定参考值可能导致手指触摸的错误分类。
[0105] 为了能够识别“脊接触效果”,可以确定指示第一指纹图像时间序列中的连续指纹图像之间的强度范围差异的第二差异参数并且相对于预定义的条件来评估。
[0106] 图8A至图8C示意性地示出了第一指纹图像时间序列中的三个不同的指纹图像62、64和66。
[0107] 在图8A至图8C的示例中,指纹形貌的脊最初进行点接触。随着传感器表面上的手指压力增加,这些点逐渐增长为线,这些线最终连接(meet)形成连续的脊。在点增长为线的过程中,已经发现在连续指纹图像之间强度范围(最大强度—最小强度)增长。基于这种认识,当连续指纹图像之间的强度范围的差异低于第二预定义的差异阈值时,可以确定第二差异参数满足第二差异条件。
[0108] 如本领域技术人员所理解的,由所附权利要求书定义的本发明的范围不限于上面提供的示例。例如,可以将单个测试值与单个参考值进行比较。在若干个测试值和相应的参考值的情况下,这些可以指示其他的图像相关参数。此外,可以基于第一指纹图像时间序列中的单个参考指纹图像或若干个指纹图像来确定参考值。此外,可以使用上述技术和条件中的一种或若干种或者可以用于将一个或若干个指纹图像定量为适合于以参考值为基础的其他技术和条件来执行第一指纹图像时间序列中的指纹图像的评估。
[0109] 在权利要求中,词语“包括”不排除其他元件或步骤,并且不定冠词“一个(a)”或“一种(an)”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的仅有事实不表示不能有利地使用这些措施的组合。
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