CN102103688B - 辨别伪造指纹的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于辨别伪造指纹的指纹识别装置及其方法。当伪造指纹触摸棱镜的指纹输入平面时应用全反射的不同阈值角，伪造指纹辨别装置和方法基于该事实。因此，使用分离的光源，从该光源发射的光线的光轴具有预定入射角范围，比较获取的指纹图像并确定指纹图像是对应于真正指纹还是对应于伪造指纹。

Description

辨别伪造指纹的装置及其方法

技术领域

本发明涉及用于辨别伪造指纹的指纹识别装置及其方法，更具体地涉及辨别如在纸上或薄膜上的伪造指纹与人体生物指纹的伪造指纹辨别装置及其方法。

背景技术

生物信息因其不可改变的特征和唯一性已经广泛用于信息设备的用户认证，具体地，相比于其他方案，指纹识别由于它的简单结构和优越性能而已获得越来越多的关注并日益普及。

一般地，用户认证用于要求高安全性的领域，如访问控制、电子商务、金融交易、或个人电脑(PC)上安全文档或文件、或者公司的机密数据。因此，用户认证有效地辨别人工伪造指纹(“伪造指纹”)与真正人体指纹是非常重要的。

伪造指纹的方法之一是在印有指纹的纸张或薄膜上涂抹或涂覆透明液体(如水或油)，并使其与指纹识别设备接触。大多数常规指纹识别设备发觉这种伪造指纹并因此进行认证。

图1A和图1B示出了通过常规指纹识别设备获取的指纹图像，其中图1A是从真正指纹获取的，而图1B是从上述伪造指纹获取的。图1A和图1B彼此是相似的。

一个人可将上述伪造指纹放在他的指尖上，在这种情况下，利用如温度检测、脉冲检测、压力检测、血流检测、或汗腺检测等的已知指纹辨别技术可能难以辨别伪造指纹。

发明内容

因此，在关注现有技术中出现的上述问题的情况下实现本发明，并且本发明的目的是提供能够辨别伪造指纹与真正指纹的伪造指纹辨别装置及其方法。

本发明的另一个目的是提供指纹识别装置，该指纹识别装置使用分离的内部光源来辨别伪造指纹与人体指纹，且能在指纹图像获取过程中避免错误的发生。

为了实现上述目的，本发明提供了指纹识别装置，该指纹识别装置包括：棱镜，具有指纹识别对象触摸的指纹输入表面和指纹图像穿过其发射的光发射表面；内部光源，被采用以获取用于用户认证的指纹图像；真正指纹辨别光源；至少一个光学透镜；图像传感器；以及伪造指纹辨别单元。

真正指纹辨别光源可被设置以一种方式发射光线，使得发射的光线的光轴相对于指纹输入表面具有预定入射角，其中预定入射角大于全反射的第一阈值角且小于全反射的第二阈值角，当对象的折射系数为1时应用第一阈值角，当透明液体触摸指纹输入表面时应用全反射的第二阈值角；

光学透镜聚焦从光折射器发射的指纹图像，图像传感器获取聚焦在光学透镜上的指纹图像。

伪造指纹辨别单元计算由图像传感器获取的指纹图像的面积，并且如果所计算的指纹图像的面积大于参考面积，确定对象是真正指纹，或者如果所计算的指纹图像的面积小于参考面积，确定对象是伪造指纹。

伪造指纹辨别单元可通过在包含获取的指纹图像的整体图像中获得灰度级大于预定参考值的像素的数量来获得指纹图像的面积。

优选的是，预定入射角是第一阈值角与第二阈值角之间的中间角。

根据另一个实施方式，如果从内部光源发射的光线通过棱镜的第一光入射表面进入，且从真正指纹辨别光源发射的光线通过棱镜的第二光入射表面进入，那么指纹识别装置可另外包括形成于第二光入射表面上的不透明层。不透明层可包括在其一侧形成的孔，从真正指纹辨别光源发射的光线穿过该孔。

孔可满足如下几何条件：在连接真正指纹辨别光源的边缘(b”)和孔的相应边缘(b’)的线与真正指纹辨别光源的光轴之间的角小于θ_max-θ_i，且在连接真正指纹辨别光源的边缘(c”)和孔的相应边缘(c’)的线与真正指纹辨别光源的光轴之间的角小于θ_i-θ_min。

本发明还提供了获取在棱镜的指纹输入表面上触摸的对象的指纹图像并确定对象是真正指纹还是伪造指纹的方法，该方法可包括：将具有成预定入射角的光轴的光线发射到指纹输入表面上，其中预定入射角大于全反射的第一阈值角且小于全反射的第二阈值角，当对象的折射系数为1时应用全反射的第一阈值角，当透明液体触摸指纹输入表面时应用全反射的第二阈值角；获取由发射的光线形成的对象的指纹图像，计算获取的指纹图像的面积；以及如果所计算的指纹图像的面积大于参考面积，确定对象是真正指纹，如果所计算的指纹图像的面积小于参考面积，确定对象是伪造指纹。

附图说明

图1A和图1B示出了通过常规指纹识别设备获取的指纹图像；

图2是装备有根据本发明的实施方式的伪造指纹辨别装置的光学指纹识别装置的框图；

图3A和图3B是用于说明根据本发明的实施方式的辨别伪造指纹的方法的视图；

图4A和图4B示出了使用图2的辨别真正指纹的光源获取的图像；

图5A和图5B示出了根据本发明的实施方式的棱镜；

图6是用于说明根据本发明的实施方式的辨别伪造指纹的方法的视图；以及

图7是用于说明根据本发明的另一个实施方式的辨别伪造指纹的方法的视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地说明本发明的优选实施方式。

图2是装备有根据本发明的实施方式的伪造指纹辨别装置的光学指纹识别装置的框图。因此，图2的指纹识别装置200被实施为包括根据本发明实施方式的伪造指纹辨别装置。

参照图2，指纹识别装置200包括梯形结构的棱镜210、向棱镜210发射光线以发觉指纹的内部光源231、聚焦指纹图像的光学透镜233、图像传感器235、控制单元250、以及真正指纹辨别光源270。

棱镜210在横截面可具有三个面(如三角棱镜)，尽管棱镜210具有四个面(如梯形或等腰三角棱镜)更理想，如图2所示。然而，还可以使用更广泛意义上的棱镜210，如光折射器。

棱镜210包括：指纹输入表面210a，指纹放在指纹输入表面210a上；光发射表面210b，从指纹输入表面210a反射或漫射的光线通过光发射表面210b出来；第一光入射表面230c，从内部光源231发射的光通过第一光入射表面230c进入；以及第二光入射表面230d，从真正指纹辨别光源270发射的光通过第二光入射表面230d进入。

首先，下面将说明图2的光学指纹识别装置100中识别指纹的基本过程。

当指纹触摸指纹输入表面210a时，从内部光源231发射的光线穿过棱镜210的第一光入射表面210c、指纹输入表面210a和光发射表面210b，会聚在光学透镜233上并输入图像传感器235。在漫射式指纹识别装置200(如图2中所示)中，从内部光源231发射的光线以直角或以比全反射阈值小的角度进入指纹输入表面210a。根据触摸指纹输入表面210a的指纹的谷和脊，从内部光源231发射的光线可穿过或被漫射以形成相应的指纹图像。图像传感器235输出电信号，即与输入的指纹图像对应的数字指纹图像信号，从而由此获取在指纹输入表面210a上放置的指纹的图像。

需要注意的是，在本发明的实施方式中，采用不同于指纹识别机制的机制来辨别伪造指纹。因此，根据本发明实施方式的指纹识别装置200不限于图2中示出的漫射类型的实施例。如上所述，棱镜210不限于例如具有梯形或三角形截面的形状的特定形状，内部光源231可根据所采用的指纹识别方法或棱镜210的形状，以不同方式放置。

控制单元250控制与指纹识别装置200相关的总体操作，例如指纹图像的获取。

此外，控制单元250包括伪造指纹辨别单元251，以确定与指纹输入表面210a接触的指纹是真正人体指纹还是伪造指纹。

伪造指纹辨别单元251打开真正指纹辨别光源270，然后根据穿过棱镜210和光学透镜233并通过图像传感器235输入的数字指纹图像信号，确定触摸指纹输入表面210a的指纹是否是伪造指纹。此时，控制内部光源231处于关闭状态。

真正指纹辨别光源270经由第二光入射表面210d向指纹输入表面210a发射光线，以辨别伪造指纹与真正指纹。真正指纹辨别光源270可期望地是相对于光轴具有例如约30°的预定视角的光源。

从真正指纹辨别光源270向指纹输入表面210a发射的光线在穿过光发射表面、会聚在光学透镜233上并输入到图像传感器235之前，经历预定的全反射、吸收或折射。

如果从真正指纹辨别光源270向指纹输入表面210a传输的光线的光轴的入射角在预定范围内，那么根据触摸指纹输入表面210a的指纹是伪造指纹还是真正指纹，输入到图像传感器235的光量会改变。换句话说，根据与指纹输入表面210a接触的指纹类型，通过真正指纹辨别光源270从图像传感器235获取的图像的面积会改变。下面将详细说明真正指纹辨别光源270和辨别伪造指纹的操作。

在上述实施例中，图2的指纹识别装置200被实施为使用棱镜210、光学透镜233和图像传感器235来获取指纹图像并辨别伪造指纹。然而，根据所采用的指纹识别方法，指纹识别装置200可采用附加的光学透镜和图像传感器以通过真正指纹辨别光源270获取指纹图像。

而且，根据实施方式，可省略内部光源231，并且可采用独立的伪造指纹装置替代以确定与指纹输入表面210a接触的指纹是真正指纹还是伪造指纹。

下文中，将详细说明通过真正指纹辨别光源270辨别伪造指纹的方法。

图3是用于说明根据本发明的实施方式的辨别伪造指纹的方法的视图。

当棱镜210的折射系数是n₁且与指纹输入表面210a接触的介质的折射系数是n₂时，根据本发明的实施方式的辨别伪造指纹的方法是基于这样的事实：根据触摸指纹输入表面210a的指纹是真正指纹还是伪造指纹，在指纹输入表面210a上的全反射的阈值角(threshold angle)会改变。

当光线从某一介质射向另一折射系数较小的介质时，如果入射角低于阈值则光线被折射，或者如果入射角大于阈值则发生全反射。根据两种相邻介质的折射系数确定阈值。

图3A示出了在与指纹输入表面210a没有接触的情况下的实施例，其中折射系数(n₂)是1，该折射系数对应于空气的折射系数。为了方便说明，在下面描述的实施例中假设棱镜210的折射系数(n₁)是1.6。

根据斯涅耳定律，全反射的阈值可表示如下：

[公式1]

n₁sinθ₁＝n₂sinθ₂

其中，θ₁是入射角，θ₂是折射角。因此，全反射的θ₂是90°。

通过将n₁＝1.6、n₂＝1(空气的折射系数)和θ₂＝90°应用到数学表达式1中，在与指纹输入表面210a没有接触的情况下的全反射的阈值角θ_min(“θ_min＝第一阈值角”)能够表示为：

1.6×sinθ_min＝1.0×sin90°

θ_min＝sin^-1(1/1.6)≒39°

因此，如果从真正指纹辨别光源270向指纹输入表面210a发射的光线的入射角(θ_i)小于第一阈值角(θ_min)，那么在指纹输入表面210a上折射且输入到图像传感器235的光线的光量明显地减小。如果入射角(θ_i)大于第一阈值角(θ_min)，那么从真正指纹辨别光源270发射的大部分光线发生全反射并到达图像传感器235。

图3B示出了伪造指纹310触摸指纹输入表面210a的情况下的实施例。本文的“伪造指纹”是指印有指纹然后涂抹或涂覆如水或油的透明液体的纸张或薄膜。透明液体以水为例，因为水的折射系数为1.33，在触摸指纹是伪造指纹的情况下的全反射的阈值角θ_max(“θ_max＝第二阈值角”)能够表示为：

1.6×sinθ_max＝1.33×sin90°

θ_max＝sin^-1(1.33/1.6)≒56°

因此，如果入射角θ_i小于θ_max，那么从真正指纹辨别光源270发射的光线在指纹输入表面210a上折射，而如果θ_i大于θ_max，那么发射的光线在指纹输入表面210a发生全反射并到达图像传感器235。

在这种情况下，因为伪造指纹上的透明液体与指纹输入表面210a的几乎全部区域相接触以在指纹输入表面210a上形成液体层，所以伪造指纹的光学特性被忽略，而是在光学上变得与液体的光学特性一致。所以，以比第二阈值角θ_max小的角θ_i进入的大部分入射光线被折射，只有很少量的光输入到图像传感器235。

对于能够用作伪造指纹的透明液体的液体之中具有较低折射系数的如水、酒精等的液体，可期望地确定第二阈值角θ_max。例如，对于具有比其他液体更低的折射系数且还易于使用和容易获得的水，可期望地确定第二阈值角θ_max。

下文中，根据下面公式来设置从真正指纹辨别光源270发射的光线的入射角θ_i的实施例。

[公式2]

θ_min≤θ_i≤θ_max

在公式2的条件下，虽然很可能在真正指纹的谷上发生全反射，但是在伪造指纹的情况下全反射的可能性明显地减小。因此，根据真正指纹和伪造指纹，输入到图像传感器235的光量会改变。基于公式2，在指纹输入表面210a上触摸的指纹是真正指纹还是伪造指纹是可辨别的。

本文的“入射角θ_i”是指从真正指纹辨别光源270向指纹输入表面210a发射的光线的光轴的入射角，所以真正指纹辨别光源270的位置取决于从真正指纹辨别光源270发射的光线的入射角θ_i。换句话说，真正指纹辨别光源270必须被放到位，以使发射的光线的光轴的入射角满足公式2。期望的是，真正指纹辨别光源270的光轴在指纹输入表面210a的中心与指纹输入表面210a相遇，虽然这不是严格限制。

参照图2，设置在第二光入射表面230d外侧的真正指纹辨别光源270被定位以向指纹输入表面210a发射光线来辨别伪造指纹，其中从真正指纹辨别光源270发射的光线的光轴的入射角在指纹输入表面210a的中心处满足公式2。

因此，如果使用涂抹了水的伪造指纹310，那么真正指纹辨别光源270的入射角可以是39°θi≤56°，入射角设置为中间值即48°是最优选的。

图4示出了通过真正指纹辨别光源270获取的图像，其中包含了指纹图像作为整体图像，该指纹图像是使用真正指纹辨别光源270从图像传感器235输入的。下面将参照图2和图4详细地说明当从真正指纹辨别光源270发射的光线以48°入射角进入指纹输入表面210a时，通过图像传感器235获取图像的实施例。

当真正指纹触摸指纹输入表面210a时，根据指纹的谷和脊，从真正指纹辨别光源270发射的光线的路径是不同的。也就是说，因为在对应于指纹的谷的区域中没有接触，所以应用第一阈值角θ_min，并且因为从真正指纹辨别光源270发射的光线的入射角大于第一阈值角θ_min，所以发生全发射。在另一方面，射向处于接触状态的脊的光线或者被吸收或者被漫射。

当然，在对应于指纹的谷的区域上并不总是发生全反射，因为光源通常发射相对于光轴具有约30°的视角的光线。鉴于以上考虑，通过图像传感器235获取的图像可能不是准确的待识别的指纹图像，图4A示出了示例。

如果伪造指纹触摸指纹输入表面210a，那么将第二阈值角θ_max应用于指纹输入表面210a。因为从真正指纹辨别光源270发射的光线的入射角不大于第二阈值角θ_max，所以指纹输入表面210a上到处发生折射。因此，明显减少的光量被输入到图像传感器235，并通过图像传感器235获取图像，如图4B中示出的示例性图像。

将图4A和图4B的图像相比较，在获取的指纹图像的区域(变暗区域)之间存在差别。图4A和图4B的图像是从图像传感器235输入的整体图像的反转图像。因此，在实际图像获取过程中，输入到光学透镜233和图像传感器235的指纹图像的区域比其他区域更亮，因为指纹区域有光线进入。

因此，根据指纹图像，指纹识别装置200确定触摸指纹输入表面210a的指纹是真正指纹还是伪造指纹。

同时，参照图2，尤其当内部光源231和真正指纹辨别光源270经由不同表面向棱镜210发射光时，可能不得不考虑附加条件，这将在下面说明。

首先，由于透明的第二光入射表面210d，所以从内部光源231发射并通过第一光入射表面210c进入的光可能有漫反射，并因此可能妨碍指纹图像的有效获取。

为了解决上述情况，根据本发明的实施方式的指纹识别装置可另外包括位于棱镜210的第二光入射表面210d上的不透明层211，如图5所示。不透明层211包括孔213以允许来自第二光入射表面210d的光通过。

其次，因为从真正指纹辨别光源270发射的光具有约30°的视角，所以从真正指纹辨别光源270进入指纹输入表面210a的部分光可能具有大于θ_max或小于θ_min的入射角，因此不能用于指纹识别。

图5A和图5B示出了根据本发明的另一个实施方式的棱镜，其中图5A是棱镜的截面图，图5B示出了当从真正指纹辨别光源270观察时的棱镜。参照图5A和图5B，真正指纹辨别光源270以光轴朝向棱镜210的指纹输入表面210a的中心(a)的方式被定位在棱镜210的第二光入射表面210d的外侧。

参照图5A和图5B，随着光从中心(a)向点(b)移动，来自真正指纹辨别光源270的光的入射角逐渐增大，随着光从中心(a)向点(c)移动，来自真正指纹辨别光源270的光的入射角逐渐减小。入射角在点(b)处为θ_max，在点(b)后大于θ_max。大于θ_max的入射角不满足数学公式2，所以不被考虑。另一方面，入射角在点(c)处为θ_min，在点(c)之后小于θ_min。小于θ_min的入射角不满足数学公式2，所以不被考虑。

同时，下面将说明的指纹识别是基于可通过真正指纹辨别光源270获取的图像区域(例如，图4A或图4B中的区域A)的尺寸。在这个实施例中，由使用者随意确定的点(b)与点(c)之间的距离与指纹识别所使用的图像的尺寸有关。另外，点(b)与点(c)、点(a)与点(b)、或点(a)与点(c)之间的距离影响真正指纹辨别光源270的位置。

为了解决可能出现的与第二条件有关的可能问题，有必要调整在不透明层211中形成的孔213的尺寸，使得从真正指纹辨别光源270发射的光的入射角满足数学公式2。

因此，由使用者确定距离a-b和距离a-c，且点(b)处的入射角必须为θ_max，而点(c)处的入射角必须为θ_min。

孔213的长度可对应于点(b’)与点(c’)之间的距离，其中，点(b’)以入射角θ_max从点(b)延伸以与第二光入射表面210d相遇，而点(c’)以入射角θ_min从点(c)延伸以与第二光入射表面210d相遇。孔213的结构不是严格限制的，因此，孔213可以是圆形或矩形结构。

因为距离a-b和距离a-c是随意确定的，所以如下所述可参照真正指纹辨别光源270表示部件的关系。

在连接真正指纹辨别光源270的边缘和孔213的相应边缘的线与真正指纹辨别光源270的光轴之间的角可以由下列公式表示：

[公式3]

θ_max-θ_i

[公式4]

θ_i-θ_min

其中，数学公式3表示连接真正指纹辨别光源270的边缘(b”)和孔213的边缘(b’)的线与真正指纹辨别光源270的光轴之间的角，数学公式4表示连接真正指纹辨别光源270的边缘(c”)和孔213的边缘(c’)的线与真正指纹辨别光源270的光轴之间的角。另外，θ_i表示在中心(a)处满足数学公式2的某一入射角。

因此，如果放置在棱镜210外侧的真正指纹辨别光源270被固定在一个位置使得真正指纹辨别光源270的光轴满足数学公式2，那么期望的是，在连接真正指纹辨别光源270的边缘(b”)和孔213的边缘(b’)的线与真正指纹辨别光源270的光轴之间的角小于θ_max-θ_i，且在连接真正指纹辨别光源270的边缘(c”)和孔213的边缘(c’)的线与真正指纹辨别光源270的光轴之间的角小于θ_i-θ_min。

下文中，参照伪造指纹辨别单元251的操作将详细说明通过图像(如图4A和图4B中示出的图像)辨别伪造指纹的方法。

伪造指纹辨别单元251基于从图像传感器235输入的图像来确定触摸在指纹输入表面210a上的指纹是否是伪造指纹。也就是说，伪造指纹辨别单元251依靠获取的指纹图像的尺寸(或依靠根据指纹图像的尺寸产生的信息)来辨别伪造指纹。

例如，如果获取的指纹图像的面积小于预定阈值，那么可辨别伪造指纹，这是基于这样的事实：根据指纹是真正指纹还是伪造指纹，通过图像传感器235获取不同面积的指纹图像。

图6是用于说明根据本发明的实施方式的伪造指纹辨别方法的视图。

在步骤601，如果指纹触摸在指纹输入表面210a上，那么伪造指纹辨别单元251输出预定控制信号以打开真正指纹辨别光源270，在步骤603，通过图像传感器235接收包括指纹图像的整体图像作为输入。

在步骤605，伪造指纹辨别单元251计算整体图像中指纹图像的面积。例如，上述计算可获得灰度级大于阈值等级的像素的数量。

在步骤607，伪造指纹辨别单元251确定在步骤605计算的面积是否大于参考面积。这里的“参考面积”是指将如图4A和4B所示的真正指纹图像和伪造指纹图像分类的值，并且可凭经验获得。

如果在步骤607确定获取的指纹图像的面积大于参考面积，那么在步骤609，伪造指纹辨别单元251确定真正指纹。如果在步骤607确定获取的指纹图像的面积小于参考面积，那么在步骤611，伪造指纹辨别单元251确定伪造指纹。

根据本发明的另一个实施方式，伪造指纹辨别单元251可在不使用从步骤607至步骤611的确定过程的情况下，通过确定获取的指纹图像是否落入预定区域范围(即，与真正指纹对应的指纹图像的区域范围)来辨别伪造指纹。

同时，获取的指纹图像的面积的差异与相对于整体图像中预定区域所获得的平均灰度级的差异对应。因此，还可通过获得从图像传感器235输入的整体图像的灰度级(或者整体图像的预定部分的灰度级)，并通过确定所获得的灰度级是否小于阈值等级来辨别伪造指纹。这个阈值等级可以不同于在步骤605确定图像存在的阈值等级。

在获得整体图像的预定部分的平均灰度级时，更加优选的是使用比凭经验获得的关于伪造指纹的指纹图像的通常区域大的区域，如图4A或图4B中示出的区域A。

根据整体图像是否是反转的，具有比参考等级更大的平均灰度级的指纹图像可被确定是伪造指纹。

图7是用于说明根据本发明的实施方式的伪造指纹辨别方法的视图。

在步骤701，如果指纹触摸在指纹输入表面210a上，那么伪造指纹辨别单元251输出预定控制信号以打开真正指纹辨别光源270，在步骤703，通过图像传感器235接收包括指纹图像的整体图像作为输入。

在步骤705，伪造指纹辨别单元251计算整体图像的预定部分(如图4A或图4B中示出的区域A)的平均灰度级，在步骤707，将计算的平均灰度级与参考值相比较。

在步骤709，如果根据步骤707的结果确定平均灰度级大于参考值，那么伪造指纹辨别单元251确定触摸的指纹是真正指纹，否则，在步骤711，伪造指纹辨别单元251确定触摸的指纹是伪造指纹。

因此，伪造指纹辨别单元251辨别获取的指纹图像是真正指纹还是伪造指纹。

根据本发明的一个方面，指纹识别装置200可另外应用不接触的电容式方法来确定放在指纹输入表面210a上的指纹是真正指纹还是伪造指纹。

在上述实施例中，指纹识别装置200可另外地在棱镜210内部或附近包括导电端和生物识别单元。

生物识别单元可采用辨别所触摸的指纹的方法，该方法中，生物识别单元促使在导电端和地之间形成电容，并检测根据触摸在棱镜210的指纹输入表面210a上的指纹而发生的电容变化。

如上所说明，根据本发明的实施方式的指纹辨别装置能够有效地辨别伪造指纹。

尤其当伪造指纹是通过在印有指纹图像的纸张或薄膜上涂抹透明液体而制成时，根据本发明的实施方式的伪造指纹辨别方法显示了更好的性能。

而且，在根据本发明的实施方式的指纹识别装置中，虽然在棱镜的第二光入射表面的外侧采用了单独光源，但是第二光入射没有被完全暴露。即，在指纹图像获取期间防止了漫反射，并因此避免了指纹获取中的错误。

而且，通过另外采用电容式指纹识别单元，根据本发明的实施方式的指纹识别装置能够确定触摸的指纹是真正指纹还是伪造指纹。

对本领域技术人员显而易见的是，能够对本发明进行各种修改和改变。因此，目的是本发明覆盖在附属权利要求及其等同的范围内的本发明的修改和改变。

Claims (8)

1.一种辨别伪造指纹的方法，用于通过获取触摸对象的指纹图像确定触摸在棱镜的指纹输入表面上的对象是真正指纹还是伪造指纹，其中，所述伪造指纹是指印有指纹然后涂抹或涂覆如水或油的透明液体的纸张或薄膜，所述方法包括：

将具有成预定入射角θ_i的光轴的、用于指纹识别的光线发射到所述指纹输入表面上，所述预定入射角大于全反射的第一阈值角θ_min且小于全反射的第二阈值角θ_max，当所述对象的折射系数为1时获得全反射的第一阈值角，当用于伪造指纹的透明液体触摸所述指纹输入表面时获得全反射的第二阈值角；

获取所述对象的、由发射到所述指纹输入表面上用于指纹识别的光线形成的指纹图像；

计算所获取的指纹图像的面积；以及

如果所计算的指纹图像的面积大于参考面积，其中所述参考面积为将真正指纹图像和伪造指纹图像分类的值，那么确定所述对象是真正指纹，如果所计算的指纹图像的面积小于所述参考面积，那么确定所述对象是伪造指纹，

其中，如果与用于指纹识别的光线分离的用于指纹图像获取的光线通过所述棱镜的第一光入射表面进入，且用于指纹识别的光线通过所述棱镜的第二光入射表面进入，则所述方法进一步包括：

在所述第二光入射表面上形成不透明层，所述不透明层内形成有孔，用于指纹识别的光线通过在所述不透明层中形成的孔进入，其中，所述孔的尺寸被确定使得在连接用于指纹识别的光的光源的边缘(b”)和所述孔的相应边缘(b’)的线与用于指纹识别的光的光源的光轴之间的角小于θ_max-θ_i，且在连接用于指纹识别的光的光源的边缘(c”)和所述孔的相应边缘(c’)的线与用于指纹识别的光的光源的光轴之间的角小于θ_i-θ_min。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在包含获取的指纹图像的整体图像中获得灰度级大于预定参考值的像素的数量来计算所述指纹图像的面积。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述透明液体是水。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述预定入射角是所述第一阈值角与所述第二阈值角之间的中间角。

5.一种指纹识别装置，包括：

棱镜，包括：指纹输入表面，用于指纹识别的对象触摸所述指纹输入表面；以及光发射表面，所述指纹的图像通过所述光发射表面发射；

内部光源，被采用以获取用于用户认证的指纹图像；

真正指纹辨别光源，被设置为发射光线以使得发射的光线的光轴关于所述指纹输入表面具有预定入射角θ_i，所述预定入射角大于全反射的第一阈值角θ_min且小于全反射的第二阈值角θ_max，当所述对象的折射系数为1时获得所述第一阈值角，当用于伪造指纹的透明液体触摸所述指纹输入表面时获得全反射的第二阈值角，其中，所述伪造指纹是指印有指纹然后涂抹或涂覆如水或油的透明液体的纸张或薄膜；

至少一个光学透镜，设置在所述光发射表面附近以聚焦从所述光发射表面发射的指纹图像；

图像传感器，获取聚焦在所述光学透镜上的指纹图像；以及

伪造指纹辨别单元，用于计算由所述图像传感器获取的指纹图像的面积，并且如果所计算的指纹图像的面积大于参考面积，其中所述参考面积为将真正指纹图像和伪造指纹图像分类的值，确定所述对象是真正指纹，或者如果所计算的指纹图像的面积小于所述参考面积，确定所述对象是伪造指纹，

其中，如果从所述内部光源发射的光线通过所述棱镜的第一光入射表面进入，且从所述真正指纹辨别光源发射的光线通过所述棱镜的第二光入射表面进入，则所述装置进一步包括：

不透明层，所述不透明层具有形成于其内的孔，所述不透明层形成于所述第二光入射表面上以在获取用于用户认证的指纹图像过程中防止漫反射，从所述真正指纹辨别光源发射的光线通过在所述不透明层中形成的孔进入，其中，所述孔的尺寸被确定使得在连接所述真正指纹辨别光源的边缘(b”)和所述孔的相应边缘(b’)的线与所述真正指纹辨别光源的光轴之间的角小于θ_max-θ_i，且在连接所述真正指纹辨别光源的边缘(c”)和所述孔的相应边缘(c’)的线与所述真正指纹辨别光源的光轴之间的角小于θ_i-θ_min。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述伪造指纹辨别单元通过在包含获取的指纹图像的整体图像中获得灰度级大于预定参考值的像素的数量来获得所述指纹图像的面积。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述透明液体是水。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，其中，所述预定入射角是所述第一阈值角与所述第二阈值角之间的中间角。

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