專利名稱：具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)及其方法，特別是有關(guān)于整合毛細(xì)孔偵測及指紋紋路偵測的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
目前，指紋辨識器逐漸普遍使用于電子產(chǎn)品上，用以保護電子產(chǎn)品內(nèi)的資料。習(xí)知指紋辨識器的原理主要是將取像得到的指紋影像與記憶體內(nèi)預(yù)存的指紋影像作比對。然而，此種單純指紋影像比對的辨識方法，亟容易受到偽造指紋的蒙騙。例如，偽造者不難從盜取的指紋影像來復(fù)制一個橡膠假指紋。圖1A、圖1B所示的兩個指紋影像，其中有一個為偽造指紋，而另一個才是真正的活體指紋；一般習(xí)知的指紋辨識器無法作此種真?zhèn)沃讣y的辨識。(事實上，圖1A所示為真正活體指紋，而圖1B則為偽造指紋。)。
為了辨識出此種偽造指紋，有人提出配合溫度偵測的技術(shù)于習(xí)知的指紋辨識器內(nèi)。使用溫度偵測方式，不但增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，使得指紋辨識器的體積增加；再者，偽造者也很容易藉由將偽造指紋施以溫度后而蒙騙指紋辨識器。另外，也有人揭露一種高階的指紋辨識器，其可以偵測出手指深層內(nèi)部的微血管影像，用以和偽造指紋作區(qū)別。即使此種指紋辨識器可以辨識出真?zhèn)沃讣y，可是其系統(tǒng)復(fù)雜性、高成本、大體積，都與現(xiàn)行指紋辨識器趨向體積小、厚度薄的趨勢背道而馳。除了可以應(yīng)用于特殊應(yīng)用裝置或場合，此種微血管指紋辨識器并不適用于一般的電子產(chǎn)品當(dāng)中。
此外，如果使用者的手指受傷，在指紋上留下傷痕，則習(xí)知的指紋辨識器亦容易辨識錯誤，使使用者無法開啟受指紋辨識器保護的電子產(chǎn)品，造成使用者的不便。
有鑒于習(xí)知技藝的各項問題，為了能夠兼顧解決，本發(fā)明人基于多年從事指紋辨識系統(tǒng)的研究開發(fā)與諸多實務(wù)經(jīng)驗，提出一種具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)及其方法，以作為改善上述缺點的實現(xiàn)方式與依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種整合毛細(xì)孔偵測及指紋紋路偵測的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)及其方法，以提高指紋辨識的準(zhǔn)確度，且可判斷指紋的真?zhèn)?，并同時具有低成本及結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)，包含一指紋取像裝置、一毛細(xì)孔偵測單元、一指紋偵測單元及一辨識單元。指紋取像裝置用以擷取一指紋影像，毛細(xì)孔偵測單元用以偵測此指紋影像的一毛細(xì)孔資料，指紋偵測單元用以偵測此指紋影像的一指紋紋路資料。辨識單元是根據(jù)毛細(xì)孔資料及指紋紋路資料的任一選擇或組合，對此指紋影像與一預(yù)存指紋影像進行一比對動作。
此外，本發(fā)明更提出一種具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識方法，包含下列步驟擷取一指紋影像；偵測該指紋影像的一毛細(xì)孔資料；偵測該指紋影像的一指紋紋路資料；根據(jù)該毛細(xì)孔資料及該指紋紋路資料的任一選擇或組合，對該指紋影像與一預(yù)存指紋影像進行一比對動作。


圖1A為真正活體指紋的影像圖；圖1B為偽造指紋的影像圖；圖2為本發(fā)明的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)的方塊示意圖；圖3為本發(fā)明的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)的較佳實施例的方塊示意圖；圖4為本發(fā)明的毛細(xì)孔偵測單元的較佳實施例的方塊示意圖；圖5A為指紋影像圖；圖5B為經(jīng)過數(shù)位影像處理的指紋影像圖；圖5C為經(jīng)過數(shù)位影像處理的指紋影像圖；圖5D為3×3的二維遮罩參數(shù)的示意圖；圖5E為4×4的二維遮罩參數(shù)的示意圖；圖6為本發(fā)明的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)的另一較佳實施例的方塊示意圖；圖7為本發(fā)明的指紋螺旋圖樣的示意圖；圖8為本發(fā)明的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識方法的步驟流程圖；圖9為本發(fā)明的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識方法的較佳實施例的步驟流程圖；圖號說明20指紋辨識系統(tǒng)； 21指紋取像裝置；22毛細(xì)孔偵測單元； 23指紋紋路偵測單元；24辨識單元； 25指紋影像；251毛細(xì)孔資料； 252指紋紋路資料；30指紋辨識系統(tǒng)； 31數(shù)位相機；32微處理器； 321指紋偵測單元；322辨識單元；323毛細(xì)孔偵測單元；33記憶體； 331毛細(xì)孔偵測程式；332毛細(xì)孔偵測參數(shù)； 333指紋紋路偵測程式；334指紋紋路偵測參數(shù)；335辨識程式；336預(yù)設(shè)指紋影像；338指紋紋路資料；40毛細(xì)孔偵測單元； 41影像處理單元；42毛細(xì)孔位置搜尋單元； 421毛細(xì)孔偵測參數(shù)；422毛細(xì)孔資料； 43毛細(xì)孔位置判斷單元；44指紋影像； 45已處理的指紋影像；60指紋辨識系統(tǒng)； 61數(shù)位相機；62微處理器； 621辨識單元；622毛細(xì)孔偵測單元； 63記憶體；631毛細(xì)孔偵測程式； 632毛細(xì)孔偵測參數(shù)；
633辨識程式；634預(yù)設(shè)指紋影像；64指紋影像； 65毛細(xì)孔資料；66毛細(xì)孔； 67螺旋狀圖樣；S81-S84步驟流程；S91-S95步驟流程。
具體實施例方式
以下將參照相關(guān)圖式，說明依本發(fā)明較佳實施例的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)及其方法。
請參閱圖2，其為本發(fā)明的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)的方塊示意圖。圖中，指紋辨識系統(tǒng)20包含一指紋取像裝置21、一毛細(xì)孔偵測單元22、一指紋偵測單元23及一辨識單元24。指紋取像裝置21用以擷取一指紋影像25。毛細(xì)孔偵測單元22用以偵測指紋影像25的一毛細(xì)孔資料251。指紋偵測單元23用以偵測指紋影像25的一指紋紋路資料252。辨識單元24是根據(jù)毛細(xì)孔資料251及指紋紋路資料252的任一選擇或組合，對指紋影像25與一預(yù)存指紋影像進行一比對動作。
此外，辨識單元24視需要可根據(jù)毛細(xì)孔資料251以判斷指紋影像25的真?zhèn)?，且辨識單元24視需要可根據(jù)毛細(xì)孔資料251，或根據(jù)指紋紋路資料252，或同時根據(jù)毛細(xì)孔資料251及指紋紋路資料252，對指紋影像25與一預(yù)存指紋影像進行比對。毛細(xì)孔資料251包含一毛細(xì)孔位置2511或一毛細(xì)孔形狀2512，毛細(xì)孔資料251包含一毛細(xì)孔位置或一毛細(xì)孔形狀。
上述的指紋取像裝置21較佳的是光源、光學(xué)元件及影像感測元件的組合，或是一數(shù)位相機。而此光源較佳的是一發(fā)光二極體，此光學(xué)元件較佳的是一菱鏡，此影像感測元件較佳的電荷耦合感測器(CCD)或互補性氧化金屬半導(dǎo)體元件(CMOS)。毛細(xì)孔偵測單元22、指紋偵測單元23及辨識單元24可以使用軟體方式、硬體方式、或者軟硬體組合方式來達成。其中，以使用軟體方式為例，毛細(xì)孔偵測單元22較佳的是由微處理器執(zhí)行一毛細(xì)孔偵測程式的軟體方式實現(xiàn)或一影像處理晶片，指紋偵測單元23較佳的是由微處理器執(zhí)行一指紋紋路偵測程式的軟體方式實現(xiàn)或一影像處理晶片，辨識單元24較佳的是由微處理器執(zhí)行一辨識程式的軟體方式實現(xiàn)或一影像辨識晶片。上述的毛細(xì)孔偵測程式、指紋紋路偵測程式及辨識程式可利用微處理器的多工程序平行處理，亦或依照一固定順序依序執(zhí)行。
請參閱圖3，其為本發(fā)明的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)的較佳實施例的示意圖。圖中，指紋辨識系統(tǒng)30包含一數(shù)位相機31、一微處理器32、一記憶體33、一指紋偵測單元321、一辨識單元322及一毛細(xì)孔偵測單元323，其中，指紋偵測單元321、辨識單元322及毛細(xì)孔偵測單元323以軟體方式實現(xiàn)。記憶體33儲存一毛細(xì)孔偵測程式331、一毛細(xì)孔偵測參數(shù)332、一指紋紋路偵測程式333、一指紋紋路偵測參數(shù)334、一辨識程式335及一預(yù)設(shè)指紋影像336。數(shù)位相機31擷取一指紋影像34，并傳送至微處理器32。微處理器32自記憶體33讀取指紋紋路偵測程式333及指紋紋路偵測參數(shù)334，并執(zhí)行指紋紋路偵測程式333以根據(jù)指紋紋路偵測參數(shù)334計算出指紋影像34的指紋紋路資料338。接著，微處理器32自記憶體33讀取辨識程式335及預(yù)設(shè)指紋影像336，并執(zhí)行辨識程式334，根據(jù)指紋紋路資料338對指紋影像34及預(yù)設(shè)指紋影像336進行一比對動作。繼之，微處理器32自記憶體33讀取毛細(xì)孔偵測程式331及毛細(xì)孔偵測參數(shù)334，并執(zhí)行毛細(xì)孔偵測程式331以根據(jù)毛細(xì)孔偵測參數(shù)334計算出指紋影像34的毛細(xì)孔資料。藉由毛細(xì)孔資料可判斷出此指紋影像34的真?zhèn)巍?br> 請參閱圖4，其為圖3所示的毛細(xì)孔偵測單元的較佳實施例的方塊示意圖。圖中，毛細(xì)孔偵測單元40包含一影像處理單元41、一毛細(xì)孔位置搜尋單元42及一毛細(xì)孔位置判斷單元43。影像處理單元41接收一指紋影像44，并對指紋影像44進行一數(shù)位影像處理，產(chǎn)生一已處理的指紋影像45。其中，已處理的指紋影像45的毛細(xì)孔特征比指紋影像44的毛細(xì)孔特征更為明顯。毛細(xì)孔位置搜尋單元42根據(jù)一毛細(xì)孔偵測參數(shù)421，以搜尋出已處理的指紋影像45的毛細(xì)孔資料422。毛細(xì)孔資料422可包含毛細(xì)孔的位置，毛細(xì)孔的形狀或毛細(xì)孔的面積。毛細(xì)孔位置判斷單元43根據(jù)毛細(xì)孔資料422，可判斷出指紋影像44為真正活體指紋的影像或是偽造指紋的影像。
上述的數(shù)位影像處理較佳的是提高對比度(contrastenhancement或thresholding)的方法來增強指紋影像。在提高對比度時，首先需要決定出一個臨界值(threshold)，再將大于該臨界值的影像像素(pixel)值設(shè)為一較高值，以及將小于該臨界值的影像像素值設(shè)為一較低值，以產(chǎn)生已處理的指紋影像45，如圖5A及圖5B所示。圖5A顯示指紋影像44，圖5B則顯示已處理的指紋影像45。于圖5B中，黑色的部分即代表指紋的峰部，白色部分即代表指紋的谷部，而位于黑色區(qū)域中的顆粒形狀即為毛細(xì)孔。雖然本發(fā)明實施例使用對比度提高的數(shù)位影像處理技術(shù)，然而也可以使用其它的數(shù)位處理技術(shù)，只要是可以讓毛細(xì)孔影像與指紋影像彼此間產(chǎn)生具可區(qū)別性(辨識性)者即可。
上述的毛細(xì)孔偵測參數(shù)421較佳的是一二維遮罩參數(shù)(mask)，可為3×3或4×4的二維遮罩參數(shù)，如圖5D及圖5E所示。利用二維遮罩參數(shù)，逐一與處理后影像進行比對運算，例如使用邏輯的及運算(AND)。當(dāng)提高對比的指紋影像的某一區(qū)域與遮罩?jǐn)?shù)值相符合時，即可初步得出毛細(xì)孔形狀或位置，藉此，以搜尋出已處理的指紋影像45的毛細(xì)孔。此外，毛細(xì)孔位置搜尋單元42亦可對已處理的指紋影像45使用影像擴散處理(dilation)及影像侵噬處理(erosion)，以使毛細(xì)孔與指紋紋理的影像分離，如圖5C所示。接著，再計算處理過的指紋影像上相連的白色圖素。因為毛細(xì)孔的影像為一點狀的白色像素團51(Pixel Blob)，而指紋紋里的影像為一螺旋狀的白色像素團或是一線狀的白色像素團52，兩者的面積有明顯的差異，因此可設(shè)定毛細(xì)孔偵測參數(shù)421為一面積臨界值(Blob area threshold)，低于面積臨界值的像素團可視為毛細(xì)孔，藉此，以搜尋出已處理的指紋影像45的毛細(xì)孔。除了上述兩種毛細(xì)孔位置搜尋單元42的實施方式外，亦可使用其它數(shù)位影像技術(shù)，只要是可以偵測、找尋出毛細(xì)孔者即可。
最后，毛細(xì)孔位置判斷單元43的判斷原理如下所述。如果毛細(xì)孔位于指紋谷部，也就是圖5B中，已處理的指紋影像45的白色區(qū)域，這些毛細(xì)孔是無法由指紋取像裝置取得影像的。根據(jù)這樣的一個現(xiàn)象，如果現(xiàn)在有人于偽造假指紋上面制造一些假毛細(xì)孔，例如灑上一些細(xì)粉粒，則此種假指紋所取得的影像中，影像的白色區(qū)域中也會取得類似毛細(xì)孔的圖樣；此時，即可判定指紋影像44為偽造指紋的影像。反之，若于已處理的指紋影像45的黑色區(qū)域中偵測到毛細(xì)孔，且于白色區(qū)域偵測不到毛細(xì)孔，則可判定指紋影像44為真正活體指紋的影像。
此外，圖4所述的影像處理單元41亦可配置于圖2所述指紋取像裝置21，也就是說，指紋取像裝置21本身即具有一數(shù)位影像處理功能(稱為前置處理，以別于圖4中的影像處理單元41是于后續(xù)才進行處理)，用以取得一個對比度較高的指紋影像，而且此種前置處理往往可以采用硬體方式來達成，例如使用具有影像處理功能的數(shù)位相機，或光學(xué)效率較好的棱鏡、透鏡、或感測器等等，藉此，以達到較快的處理速度。
請參閱圖6，為本發(fā)明的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)的另一較佳實施例的方塊示意圖。指紋辨識系統(tǒng)60包含一數(shù)位相機61、一微處理器62、一記憶體63、一辨識單元621及一毛細(xì)孔偵測單元622，其中，辨識單元621及毛細(xì)孔偵測單元622以軟體方式實現(xiàn)。記憶體63儲存一毛細(xì)孔偵測程式631、一毛細(xì)孔偵測參數(shù)632、一辨識程式633及一預(yù)設(shè)指紋影像634。數(shù)位相機61擷取一指紋影像64，并傳送至微處理器62。微處理器62自記憶體63讀取毛細(xì)孔偵測程式631及毛細(xì)孔偵測參數(shù)632，并執(zhí)行毛細(xì)孔偵測程式631以根據(jù)毛細(xì)孔偵測參數(shù)632計算出指紋影像64的毛細(xì)孔資料65，并藉由毛細(xì)孔資料65判斷出此指紋影像64的真?zhèn)?，若指紋影像64為真正活體指紋的影像，則微處理器62自記憶體63讀取辨識程式633及預(yù)設(shè)指紋影像64，并執(zhí)行辨識程式633，根據(jù)毛細(xì)孔資料65對指紋影像64及預(yù)設(shè)指紋影像634進行一比對動作。其中，辨識程式633根據(jù)毛細(xì)孔資料65，對每一個毛細(xì)孔66做選擇性連接，以產(chǎn)生一螺旋狀圖樣67，如圖7所示，接著，根據(jù)螺旋狀圖樣67對指紋影像64及預(yù)設(shè)指紋影像634進行一比對動作。
請參閱圖8，其為本發(fā)明的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識方法的步驟流程圖。圖中，此方法的流程由開始展開，繼之，步驟S81是擷取一指紋影像。接著，步驟S82是偵測此指紋影像的一毛細(xì)孔資料。步驟S83是偵測此指紋影像的一指紋紋路資料。最后，步驟S84是根據(jù)毛細(xì)孔資料及指紋紋路資料的任一選擇或組合，對此指紋影像與一預(yù)存指紋影像進行一比對動作。
請參閱圖9，其為本發(fā)明的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識方法的較佳實施例的步驟流程圖。圖中，此方法的流程由開始展開，繼之，步驟S91是使用一數(shù)位相機模組以擷取一指紋影像，并傳送至一微處理器。接著，步驟S92是藉由微處理器執(zhí)行一指紋紋路偵測程式，并根據(jù)一指紋紋路偵測參數(shù)以計算出此指紋影像的指紋紋路資料。步驟S93是藉由微處理器執(zhí)行一辨識程式，并根據(jù)指紋紋路資料對此指紋影像及一預(yù)設(shè)指紋影像進行一比對動作。步驟S94是確認(rèn)此指紋影像是否符合預(yù)設(shè)指紋影像。接著，步驟S95是如果此指紋影像符合預(yù)設(shè)指紋影像，則微處理器執(zhí)行一毛細(xì)孔偵測程式，并根據(jù)一毛細(xì)孔偵測參數(shù)以判斷此指紋影像是否為真正活體指紋的影像。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于后附的申請專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)，包含一指紋取像裝置，用以擷取一指紋影像；一毛細(xì)孔偵測單元，用以偵測該指紋影像的一毛細(xì)孔資料；一指紋偵測單元，用以偵測該指紋影像的一指紋紋路資料；一辨識單元，是根據(jù)該毛細(xì)孔資料及該指紋紋路資料的任一選擇或組合，對該指紋影像與一預(yù)存指紋影像進行一比對動作。
2.如申請專利范圍第1項所述的指紋辨識系統(tǒng)，其特征在于，該辨識單元更根據(jù)該毛細(xì)孔資料以判斷該指紋影像的真?zhèn)巍?br> 3.如申請專利范圍第1項所述的指紋辨識系統(tǒng)，其特征在于，該毛細(xì)孔資料包含一毛細(xì)孔位置或一毛細(xì)孔形狀。
4.如申請專利范圍第1項所述的指紋辨識系統(tǒng)，其特征在于，該指紋取像裝置包含一光源、一光學(xué)元件及一影像感測元件。
5.如申請專利范圍第1項所述的指紋辨識系統(tǒng)，其特征在于，該毛細(xì)孔偵測單元包含一影像處理單元、一毛細(xì)孔位置搜尋單元及一毛細(xì)孔位置判斷單元。
6.如申請專利范圍第5項所述的指紋辨識系統(tǒng)，其特征在于，該影像處理單元用以增強該指紋影像中的毛細(xì)孔圖樣，以產(chǎn)生一已處理的指紋影像。
7.如申請專利范圍第5項所述的指紋辨識系統(tǒng)，其特征在于，該毛細(xì)孔位置搜尋單元根據(jù)一毛細(xì)孔偵測參數(shù)，搜尋該已處理的指紋影像，以產(chǎn)生該毛細(xì)孔資料，且該毛細(xì)孔資料包含一毛細(xì)孔位置。
8.如申請專利范圍第7項所述的指紋辨識系統(tǒng)，其特征在于，該毛細(xì)孔位置判斷單元用以判斷該毛細(xì)孔位置是否正確。
9.一種具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識方法，包含下列步驟擷取一指紋影像；偵測該指紋影像的一毛細(xì)孔資料；偵測該指紋影像的一指紋紋路資料；根據(jù)該毛細(xì)孔資料及該指紋紋路資料的任一選擇或組合，對該指紋影像與一預(yù)存指紋影像進行一比對動作。
10.如申請專利范圍第9項所述的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識方法，其特征在于，更包含根據(jù)該毛細(xì)孔資料以判斷該指紋影像的真?zhèn)巍?br> 11.如申請專利范圍第9項所述的具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識方法，其特征在于，該毛細(xì)孔資料包含一毛細(xì)孔位置或一毛細(xì)孔形狀。
全文摘要
本發(fā)明是揭露一種具有偵測毛細(xì)孔的指紋辨識系統(tǒng)及其方法，此系統(tǒng)包含指紋取像裝置、毛細(xì)孔偵測單元、指紋偵測單元及辨識單元。指紋取像裝置用以擷取一指紋影像，毛細(xì)孔偵測單元用以偵測此指紋影像的一毛細(xì)孔資料，指紋偵測單元用以偵測此指紋影像的一指紋紋路資料。辨識單元是根據(jù)毛細(xì)孔資料及指紋紋路資料的任一選擇或組合，對此指紋影像與一預(yù)存指紋影像進行一比對動作。藉此，以提高指紋辨識的準(zhǔn)確率。
文檔編號G06K9/00GK1991860SQ20051013255
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月26日
發(fā)明者郭澎嘉 申請人:聯(lián)杰光電股份有限公司