CN105404875A - 指纹识别装置、指纹识别方法及其终端设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种指纹识别装置、指纹识别方法及其终端设备。该指纹识别装置包括：指纹采集模块，用于在被检测手指置于指纹检测区域后采集所述被检测手指的指纹数据；所述指纹检测区域位于多个压力检测区域之上；压力采集模块，用于采集所述被检测手指按压各个压力检测区域的压力值；指纹验证模块，与所述指纹采集模块耦接，用于验证采集的指纹数据是否与预存指纹数据匹配；按压验证模块，与所述压力采集模块耦接，用于验证按压各个压力检测区域的压力值是否均与预设压力值区间匹配。本公开可以提高指纹识别的精确度，保护电子设备用户的隐私和财产安全。

Description

指纹识别装置、指纹识别方法及其终端设备

技术领域

本公开涉及生物特征识别技术领域，尤其涉及一种结合多种信息进行验证的指纹识别装置、指纹识别方法及其终端设备。

背景技术

生物特征识别技术是利用人的生理特征或行为特征，来进行个人身份的鉴定。目前，已被用于生物识别的生理特征有手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等，其中尤以指纹为最可靠的生理特征，因此指纹识别技术的应用最为广泛，例如已经广泛地应用于金融、公安、酒店、家庭等不同的领域及场所。

现有技术中，指纹识别技术中的常规指纹识别装置通常是仅采集操作者的指纹数据，并将采集的操作者指纹数据与预先存储的用户指纹数据进行指纹图像比对识别，若比对识别判定为一致则验证通过，之后则可以无需其他方面的信息验证，即可操作电子设备。然而这样并无法完全保证电子设备用户的隐私及财产安全(例如复制指纹膜等)。

因此，急需提供一种结合多种信息进行验证的指纹识别装置，提高电子设备指纹识别的精确度，保护用户的隐私和财产安全。

发明内容

本公开的目的在于提供一种结合多种信息进行验证的指纹识别装置、指纹识别方法及其终端设备，从而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。

本公开的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的第一方面，提供一种指纹识别装置，包括：

指纹采集模块，用于在被检测手指置于指纹检测区域后采集所述被检测手指的指纹数据；所述指纹检测区域位于多个压力检测区域之上；

压力采集模块，用于采集所述被检测手指按压各个压力检测区域的压力值；

指纹验证模块，与所述指纹采集模块耦接，用于验证采集的指纹数据是否与预存指纹数据匹配；

按压验证模块，与所述压力采集模块耦接，用于验证按压各个压力检测区域的压力值是否均与预设压力值区间匹配。

本公开的一种示例性实施例中，其中：

所述压力采集模块还用于，采集所述被检测手指按压各个压力检测区域的按压顺序；所述按压验证模块还用于，验证按压各个压力检测区域的顺序是否与预设顺序匹配。

本公开的一种示例性实施例中，所述压力检测区域包括第一压力感测区域以及均匀分布在所述第一压力感测区域周边的第二至第五压力感测区域。

本公开的一种示例性实施例中，所述按压验证模块在所述指纹验证模块验证通过后进行验证；或者，所述指纹验证模块在所述按压验证模块验证通过后进行验证；或者，所述按压验证模块与所述指纹验证模块验证同时进行验证。

本公开的一种示例性实施例中，所述指纹识别装置还包括：

温湿度采集模块，用于采集所述指纹识别装置所处环境的温度以及湿度数据。

本公开的一种示例性实施例中，所述压力采集模块包括重力加速度感应器。

本公开的一种示例性实施例中，所述指纹采集模块包括一电容式指纹识别芯片。

本公开的一种示例性实施例中，所述验证模块包括一MCU控制单元；所述MCU(MicroControllerUnit)控制单元通过SPI(SerialPeripheralInterface，串行外设接口)总线及/或I2C(Inter-IntegratedCircuit)总线与所述指纹采集模块、压力采集模块以及传输模块耦接。

根据本公开的第二方面，提供一种指纹识别方法，包括：

S1：被检测手指按压指纹检测区域后，指纹采集模块采集所述被检测手指的指纹数据，并发送所述被检测手指指纹数据至指纹验证模块；

S2：被检测手指按压所述指纹检测区域时，压力采集模块采集按压各个压力检测区域的压力值，并发送压力值数据至按压验证模块；

S3：指纹验证模块接收采集的被检测手指指纹数据，并验证所述被检测手指指纹数据是否与预存指纹数据匹配；

S4：按压验证模块接收压力值数据，验证按压各个压力检测区域的压力值是否均与预设压力值区间匹配。

S5：指纹验证模块以及按压验证模块均验证通过后，判断被检测手指通过验证。

本公开的一种示例性实施例中，所述指纹识别方法还包括：

所述被检测手指按压所述指纹检测区域时，同时记录对按压各个压力检测区域的顺序；以及，

验证按压各个压力检测区域的顺序是否与预设顺序匹配。

本公开的一种示例性实施例中，所述压力检测区域包括第一压力感测区域以及均匀分布在所述第一压力感测区域周边的第二至第五压力感测区域。

本公开的一种示例性实施例中，所述按压验证模块在所述指纹验证模块验证通过后进行验证；或者，所述指纹验证模块在所述按压验证模块验证通过后进行验证；或者，所述按压验证模块与所述指纹验证模块验证同时进行验证。

本公开的一种示例性实施例中，所述指纹识别方法还包括：

采集应用所述指纹识别方法的指纹识别装置所处环境的温度以及湿度数据。

根据本公开的第三方面，提供一种终端设备，包括上述任意一种指纹识别装置。

本公开示例实施方式的指纹识别装置中，通过采集被检测手指指纹数据以及采集所述被检测手指按压所述指纹检测区域时对压力检测区域施加压力的数据，因此可以结合两种数据进行身份验证。一方面，该指纹识别装置可以大幅度提高指纹识别的精确度，保护电子设备用户的隐私和财产安全；另一方面，相比于结合数字验证等其他验证方式，结合按压验证更具有隐蔽性而且可以在指纹验证的同时进行，进而可以减少额外操作。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开示例性实施例中一种指纹检测装置的结构示意图。

图2是本公开示例性实施例中又一种指纹检测装置的结构示意图。

图3是本公开示例性实施例中一种压力检测区域的布局示意图。

图4是本示例性实施例中一种指纹检测方法的流程示意图。

附图标记说明

10指纹检测区域

11指纹采集模块

111指纹识别芯片

12压力采集模块

121重力加速度感应器

13温湿度采集模块

131温湿度传感器

201～205第一至第五压力检测区域

21指纹验证模块

22按压验证模块

30MCU控制单元

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的组件、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构以避免模糊本公开的各方面。

本示例实施方式中首先提供了一种指纹识别装置。参考图1、图2以及图3中所示，本示例实施方式中的指纹识别装置主要包括指纹采集模块11、压力采集模块12、指纹验证模块21以及按压验证模块22。除此之外，还可以包括供电模块、通信模块以及连接线等其他组件。所述指纹采集模块11主要用于对按压指纹检测区域10的被检测手指进行指纹数据采集。本示例实施方式中，所述指纹检测区域10位于多个压力检测区域(例如图3中第一压力检测区域201～第五压力检测区域205)之上，按压所述指纹检测区域10的同时，也对各个压力检测区域施加压力。所述压力采集模块12主要用于采集所述被检测手指按压所述指纹检测区域10时，对按压各个压力检测区域的压力值。所述指纹验证模块21与所述指纹采集模块11耦接，主要用于验证采集的被检测手指的指纹数据是否与指纹数据库中预存的指纹数据匹配。所述按压验证模块22与所述压力采集模块12耦接，主要用于验证按压各个压力检测区域的压力值是否均与预设压力值区间匹配。

本示例实施方式的指纹识别装置中，通过采集被检测手指指纹数据以及采集所述被检测手指按压所述指纹检测区域10时对压力检测区域施加压力的数据，因此可以结合两种数据进行身份验证。一方面，该指纹识别装置可以大幅度提高指纹识别的精确度，保护电子设备用户的隐私和财产安全；另一方面，相比于结合数字验证等其他验证方式，结合按压验证更具有隐蔽性而且可以在指纹验证的同时进行，进而可以减少额外操作。

进一步的，本示例实施方式中所述压力采集模块12还用于采集所述被检测手指按压所述指纹检测区域10时，对各个压力检测区域的按压顺序；相应的，所述按压验证模块22还用于验证按压各个压力检测区域的顺序是否与预设顺序匹配。举例而言，如图3中所示，压力检测区域包括第一压力检测区域201至第五压力检测区域205，其中，第一压力检测区域201至第五压力检测区域205对应的按压顺序以及压力值可以如下表1中所示，因此，只有在压力采集模块12采集到的被检测手指按压所述指纹检测区域10时，对各个压力检测区域的按压顺序以及压力值均符合表1中的条件时，按压验证模块22才可以通过验证。

表1

施加压力顺序	压力检测区域	压力值区间
			第1	第三压力检测区域	0.1N～0.5N
第2	第一压力检测区域	0.5N～1.0N
			第3	第二压力检测区域	0.3N～0.7N
第4	第三压力检测区域	0.1N～0.3N
			第5	第五压力检测区域	0.8N～1.0N
第6	第一压力检测区域	0.8N～1.0N

上述表1中各所述压力检测区域被施加压力顺序以及压力值区间可以是在用户进行预设置时采集用户施加压力顺序以及压力值，自动生成各数值，以作为模板密码。也可以是用户结合APP程序预先对各所述压力检测区域按压顺序以及压力值区间进行设置，以作为模板密码。其中，在一次验证中，可能会对所有压力检测区域先后施加压力，也可能是仅对部分压力检测区域先后施加压力，也可能对部分压力检测区域先后多次施加压力等等。

本公开的一种示例性实施例中，所述按压验证模块22可以在所述指纹验证模块21验证通过后再进行验证，在所述指纹验证模块21验证未通过时，按压验证模块22不再进行验证；或者，所述指纹验证模块21可以在所述按压验证模块22验证通过后再进行验证，在所述按压验证模块22验证未通过时，指纹验证模块21不再进行验证；这两种验证方式均可以在一定程度上节省验证所需资源。或者，所述按压验证模块22与所述指纹验证模块21验证同时进行验证，这样，则可以在一定程度上节省整体验证所需时间。此外，所述指纹采集模块11与所述压力采集模块12可以同时进行信息采集，也可以先后进行信息采集，本示例实施方式中对此不做特殊限定。

如图3中所示，所述压力检测区域包括第一压力感测区域201以及均匀分布在所述第一压力感测区域201周边的第二压力感测区域202至第五压力感测区域205。当然，本领域技术人员容易理解的是，在本公开的其他示例性实施例中，各所述压力检测区域的数量以及排列也可以根据其他规则进行设定，例如，包括呈九宫格状排列的9个压力检测区域等等。此外，所述压力检测区域可以与所述指纹检测区域10的下表面直接相邻设置，也可以是所述压力检测区域与所述指纹检测区域10的下表面之间通过弹性介质连接，还可以是所述压力检测区域与所述指纹检测区域10的下表面平时不接触，在按压所述指纹检测区域10时，压力检测区域与所述指纹检测区域10的下表面才接触等等。

由于本示例实施方式中指纹识别装置可以对多个方向不同的压力值进行识别，因此除了可以应用于例如需要身份验证的手机等移动终端Home键的身份认证之外，还可以用于实现遥控、摇杆等功能，当然，也可以用于需要身份验证的遥控、摇杆等领域的身份认证。

本示例实施方式中，所述压力采集模块12可以包括一重力加速度感应器121。例如，InvensenseMPU6050重力加速度感应器。该重力加速度感应器免除了组合陀螺仪与加速器轴间差的问题，减少了大量的封装空间，有利于实现指纹识别装置的微型化设计。当然，本领域技术人员也可以根据需要选择其他类型的压力传感器。所述压力传感器的数量可以为一个也可以为多个，本示例实施方式中对此不做特殊限定。此外，在压力采集模块12采集各压力检测区域的原始压力数据后，还可以通过压力验证模块22对原始压力数据进行采样值量化以及均值化等预处理。

此外，本示例实施方式中所述指纹识别装置还可以包括一温湿度采集模块13，用于采集所述指纹识别装置所处环境的温度以及湿度数据。所述温湿度采集模块13可以是一温湿度传感器131，通过该温湿度传感器131检测指纹识别装置所处环境温度和湿度，保证设备处于正常的环境条件下工作。举例而言，本示例实施方式中所述温湿度传感器131可以是Si7021-A10-GM1R温湿度传感器，该温湿度传感器是一款数字相对湿度和温度传感器，集成了温度和湿度传感器元件、模拟数字转换器、信号处理、校准数据和I2C主机接口等。该温湿度传感器通常采用3mm×3mm封装，可以回流焊接，而且具有优异的长期稳定性，较为适用于本示例实施方式中的指纹识别装置。

本示例实施方式中，所述指纹采集模块11可以包括一指纹识别芯片111。所述指纹识别芯片111主要用于采集被检测手指的指纹数据，本示例实施方式中，指纹识别芯片111可以为电容式指纹识别芯片；本领域技术人员容易理解的是，所述指纹识别芯片也可能为光学式指纹识别芯片等其他类型的指纹识别芯片，并不以本示例实施方式中为限。本示例实施方式中所述电容式指纹识别芯片可以在一颗集成多个半导体器件的“平板”上，“平板”上形成阵列式像素电极，人体手指贴在“平板”上与像素电极构成电容的另一面，由于手指表面凹凸不平，凹点处与凸点处接触“平板”上像素电极的实际距离大小不一样，形成的电容数值也不一样，根据手指指纹的“脊”和“谷”与像素电极形成的电容值大小不同，来判断什么位置是“脊”，什么位置是“谷”，实现对手指指纹数据的采集。

本公开的一种示例性实施例中，所述指纹验证模块21以及按压验证模块22可以通过一MCU控制单元30实现。MCU控制单元30又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、模数转换、通用异步收发传输器、可编程逻辑控制器、直接内存存取等周边接口，甚至显示驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同的组合控制。本示例实施方式中，所述MCU控制单元30可以通过SPI总线以及I2C总线中的一种或多种与指纹采集模块11、所述压力采集模块12以及所述温湿度采集模块13耦接，例如压力采集模块12、温湿度采集模块13通过I2C总线与MCU控制单元30连接，指纹采集模块11通过SPI总线与MCU控制单元30连接等。在本公开的其他示例性实施例中，所述指纹验证模块21以及按压验证模块22也可以是所述指纹识别装置所在终端设备中的处理器等，并不以本示例实施方式中为限。

参考图3中所示，本示例实施方式中还提供了一种指纹识别方法，其可以包括以下步骤：

S1.被检测手指按压指纹检测区域后，指纹采集模块采集所述被检测手指的指纹数据，并发送所述被检测手指指纹数据至指纹验证模块；S2.被检测手指按压所述指纹检测区域时，压力采集模块采集按压各个压力检测区域的压力值，并发送压力值数据至按压验证模块。

其中，可以先执行步骤S1，再执行步骤S2；或者先执行步骤S2，再执行步骤S1；或者步骤S1、S2同时执行，本示例实施方式中对此不做特殊限定。

S3.指纹验证模块接收采集的被检测手指指纹数据，并验证所述被检测手指指纹数据是否与预存指纹数据匹配。

S4.按压验证模块接收压力值数据，验证按压各个压力检测区域的压力值是否均与预设压力值区间匹配。

此外，所述步骤S2还可以包括，所述被检测手指按压所述指纹检测区域时，同时记录对按压各个压力检测区域的顺序；以及，所述步骤S4还可以包括，验证按压各个所述压力检测区域的顺序是否与预设顺序匹配。

S5.指纹验证模块以及按压验证模块均验证通过后，判断被检测手指通过验证。

关于上述指纹识别方法的更多具体细节以及详细描述已经在对应的指纹识别装置中进行了阐述，因此此处不再赘述。

进一步的，本示例实施方式中还提供了一种包含上述指纹识别装置的终端设备。因此，所述终端设备可以例如为智能手机、平板电脑、遥控器、游戏手柄等，通常被配置为包括：显示屏、触摸屏、盖板玻璃、存储、片上系统(systemonchip)、CPU、GPU、内存、Wi-Fi连接、蓝牙连接、USB连接、电池、外接电源、计算机可读媒体及软件等，但本公开不以此为限。

本公开提供的指纹识别装置被集成于该终端设备中，例如被集成在该终端设备的屏幕或者外壳中，并位于终端设备的屏幕或者外壳的顶表面上；还可以与终端设备的控制按钮或者开关元件组合使用，也可以直接嵌入到终端设备的盖板玻璃或壳体内单独使用。总之，能根据终端设备的情况，进行适应性的调整，以方便用户的使用。当指纹识别装置与终端设备的控制按钮或者开关元件组合使用时，在指纹识别装置的下方还需要设置有压敏元件，以感应用户在操作该控制按钮或者开关元件时的按压操作。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反地，在不脱离本公开的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (14)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括：

指纹采集模块，用于在被检测手指置于指纹检测区域后采集所述被检测手指的指纹数据；所述指纹检测区域位于多个压力检测区域之上；

压力采集模块，用于采集所述被检测手指按压各个压力检测区域的压力值；

指纹验证模块，与所述指纹采集模块耦接，用于验证采集的指纹数据是否与预存指纹数据匹配；

按压验证模块，与所述压力采集模块耦接，用于验证按压各个压力检测区域的压力值是否均与预设压力值区间匹配。

2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，其中

所述压力采集模块还用于，采集所述被检测手指按压各个压力检测区域的按压顺序；所述按压验证模块还用于，验证按压各个压力检测区域的顺序是否与预设顺序匹配。

3.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述压力检测区域包括第一压力感测区域以及均匀分布在所述第一压力感测区域周边的第二至第五压力感测区域。

4.根据权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述按压验证模块在所述指纹验证模块验证通过后进行验证；或者，所述指纹验证模块在所述按压验证模块验证通过后进行验证；或者，所述按压验证模块与所述指纹验证模块验证同时进行验证。

5.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，还包括：

温湿度采集模块，用于采集所述指纹识别装置所处环境的温度以及湿度数据。

6.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述压力采集模块包括重力加速度感应器。

7.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹采集模块包括一电容式指纹识别芯片。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述验证模块包括一MCU控制单元；所述MCU控制单元通过SPI总线及/或I2C总线与所述指纹采集模块、压力采集模块以及传输模块耦接。

9.一种指纹识别方法，其特征在于，包括：

S1：被检测手指按压指纹检测区域后，指纹采集模块采集所述被检测手指的指纹数据，并发送所述被检测手指指纹数据至指纹验证模块；

S2：被检测手指按压所述指纹检测区域时，压力采集模块采集按压各个压力检测区域的压力值，并发送压力值数据至按压验证模块；

S3：指纹验证模块接收采集的被检测手指指纹数据，并验证所述被检测手指指纹数据是否与预存指纹数据匹配；

S4：按压验证模块接收压力值数据，验证按压各个压力检测区域的压力值是否均与预设压力值区间匹配。

S5：指纹验证模块以及按压验证模块均验证通过后，判断被检测手指通过验证。

10.根据权利要求9所述的指纹识别方法，其特征在于，还包括：

所述被检测手指按压所述指纹检测区域时，同时记录对按压各个压力检测区域的顺序；以及，

验证按压各个压力检测区域的顺序是否与预设顺序匹配。

11.根据权利要求10所述的指纹识别方法，其特征在于，所述压力检测区域包括第一压力感测区域以及均匀分布在所述第一压力感测区域周边的第二至第五压力感测区域。

12.根据权利要求10所述的指纹识别方法，其特征在于，所述按压验证模块在所述指纹验证模块验证通过后进行验证；或者，所述指纹验证模块在所述按压验证模块验证通过后进行验证；或者，所述按压验证模块与所述指纹验证模块验证同时进行验证。

13.根据权利要求9-12任意一项所述的指纹识别方法，其特征在于，还包括：

采集应用所述指纹识别方法的指纹识别装置所处环境的温度以及湿度数据。

14.一种终端设备，其特征在于，包括根据权利要求1-8任意一项所述的指纹识别装置。