CN107667327A - 生物认证设备 - Google Patents
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Abstract
描述了一种生物认证设备。在一个实施例中,该设备包括在第一功率模式、第二功率模式和关闭模式可操作的照明单元,该照明单元在第二功率模式中相比于在第一功率模式中消耗更多功率。所述设备还包括配置用于检测主要对象并执行生物认证的检测单元;以及控制所述照明单元和所述检测单元的操作的控制单元。该控制单元被配置以在所述检测单元被用于检测主要对象时以所述第一功率模式操作所述照明单元,并在所述检测单元被用于执行生物认证时以所述第二功率模式操作所述照明单元。还公开了用于生物认证的方法和***。
Description
背景
诸如虹膜识别、脸部识别或指纹识别的生物认证通常使用光源来照亮标识的对象。红外(IR)光可被用于虹膜识别,因为它对于人类眼睛不可见并帮助捕捉图像上的更详细的虹膜结构。同样,例如,摄像机的“夜视”可利用IR光来照明低光条件下的场景。IR和其它光源可被脉冲接通或周期性接通。
概述
下面呈现了本发明的简要概述,以便向读者提供基本理解。本概述不是本公开的穷尽概览,并且不标识本发明的关键/重要元素或描述本说明书的范围。其唯一的目的是以简化形式呈现此处所公开的精选概念,作为稍后呈现的更详细的描述的序言。
提供了生物认证设备和***。该设备具有由控制单元控制的检测和照明单元。照明单元至少以两种功率模式工作,其中一种比另一种运行更低功率。该设备在照明单元的低功率模式下可扫描并检测附近的主要对象并在特定位置校准并完成对象的检测。照明单元的第二高功率模式接着被打开用于实际生物认证。
通过结合附图参考以下详细描述,可易于领会并更好地理解许多附带特征。
附图简述
根据附图阅读以下详细描述将更好地理解本说明书,在附图中:
图1是根据一个实施例的设备的框图;
图2是根据一个实施例的***的框图;
图3是根据一个实施例的方法的流程图;
图4是展示通过脉冲IR光的各设置之间的温度比较的图表。
在各个附图中使用相同的附图标记来指代相同的部件。
详细描述
下面结合附图提供的详细描述旨在作为各实施例的描述,并不旨在表示可以构建或使用各实施例的唯一形式。本说明书详尽揭示各操作步骤的功能和次序。然而,可以通过未在以下列举的不同的实施例来实现相同或等效功能和序列。
虽然本发明各实施例中的一些示例在本文中可被描述和解说成实现在智能电话或平板计算机中,但它们只是设备的示例而非限制。如本领域技术人员将理解的,这些实施例适合应用于结合了数字图像捕捉单元或数字成像***(例如,单独的数字相机设备,例如紧凑相机、SLR(单镜头反光)照相机,或无反光镜可换镜头相机)的各种不同类型设备。
图1示出了生物认证设备100的一个实施例的框图。设备100可以是基于虹膜识别、脸部识别、指纹识别或其它生物数据提供认证功能的任何设备。例如,设备100可被实现为独立的数字相机设备,或者设备100可被实现在智能手机、平板计算机、可穿戴相机或web相机中。
设备100包括照明单元101。照明单元101可操作在第一功率模式、第二功率模式和关闭模式。如果设备100具有例如待机模式,则当设备100处于待机模式时照明单元101可保持在关闭模式。照明单元101在第二功率模式中比在第一功率模式中消耗更多功率。这可指第一和第二功率模式中的瞬时功率消耗,或指第一和第二功率模式中跨一段时间消耗的功率的平均值。例如,如果照明单元101产生脉冲光,跨一段时间上的平均功率消耗,或光跳动时的瞬时功率消耗可被使用。照明单元101可包括产生波长在700纳米以上的光的光源,例如,红外(IR)或近红外(NIR)发光二极管(LED)。照明单元101还可包括可见光源,诸如产生具有可见光谱的波长的光的闪光灯或LED。
照明单元101还可操作于与第一功率模式、第二功率模式和关闭模式不同的功率模式。例如,第二功率模式可以是不同的,取决于诸如光量(例如阳光、常规日光或人造光)的外部条件。
设备100还包括检测单元102。检测单元102被配置来检测主要对象并执行生物认证。检测单元102可包括用于主要对象检测的邻近度传感器和用于发起生物认证的相机。相机可以是,但不限于,数字照相机、摄像机、和IR相机。在一个实施例中,相机被配置来例如在可被用于虹膜识别的视频流中以每秒在5和60帧(FPS)之间的帧率捕捉图像。相机也可以是以高于60FPS的帧率捕捉图像的高FPS相机。根据一个实施例,相机可以是配置来以低于每秒5的速率捕捉单张图像的数字照相机。检测单元102可包括一个以上的上述相机。例如,检测单元102可包括IR相机和摄像机的组合。
在诸如面部识别的生物认证中,相机拍摄的一幅图像足以完成认证。
在一个实施例中,检测单元102也可包括配置用于调节检测单元102的光学属性的曝光计和自动对焦元件,使得生物分析可开始。这可例如与主要对象检测同时或在主要对象检测之后发生。检测单元102不限于用于发起生物认证的一个或多个相机,并可至少包括具有透镜装置和图像传感器的光学***,诸如电荷耦合器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。
所检测的主要对象可指其上可运行生物认证的感兴趣的任何对象。在一个实施例中,主要对象可以是人的头或脸,并且生物认证可以是虹膜识别。在另一实施例中,主要对象可以是极为贴近的手指,并且生物认证可以是指纹识别。
设备100还包括控制照明单元101和检测单元102的操作的控制单元103。控制单元103被配置来将照明单元101切换到第一功率模式以用于由检测单元102检测主要对象,并且将其切换到第二功率模式以用于由检测单元102进行生物认证。由于在第二功率模式比在第一功率模式消耗更多功率,控制单元103被配置来指令照明单元101在实际生物认证正在执行时操作在更高功率,而在生物认证之前当主要单元正被检测时操作在更低功率。在照明单元101可操作在三个以上功率模式中的情况下,控制单元103可被配置来将照明单元101切换到附加的功率模式。例如,控制单元103可将照明单元101切换到第三模式以用于在阳光条件下的生物认证,例如,相比于第二功率模式增加功率以避免来自阳光的干扰。控制单元103还可将照明单元101切换到附加功率模式以用于主要对象的初步检测。
根据一个实施例,照明单元101被配置来以第二功率模式以脉冲发射光。脉冲可持续在2和10毫秒之间。在一个实施例中,在第二功率模式中照明单元101以在每个脉冲500和1000毫安之间的电流工作,并且可消耗在1.8和3.2瓦特之间。在第一功率模式中,它以50和150毫安之间的恒定电流工作。
在一个实施例中控制单元103包括处理器。该元件以下跟随图2的描述被描述。
检测单元102可包括配置用于过滤波长650纳米以上或700纳米以上的光的光学元件104。这允许过滤在检测单元中结束的IR光,包括从主要对象反射的IR光。光学元件104可以是光学滤波器。
在一个实施例中,设备100包括配置用于存储生物信息的存储器105。存储器可以是用于生物信息的临时缓冲存储器或永久存储存储器。存储器105可被控制单元103用于通过将由检测单元102收集的生物数据与存储器105中存储的生物信息进行对比来完成生物认证过程。光学元件104和存储器105由虚线示出,作为设备100的可选元件。
在一个实施例中,设备100是便携式设备,例如移动电话或平板。替换地,设备100可被实现为便携式设备的一部分。
照明单元101可在被使用时产热,并且可能在第二(更高)功率模式中比在第一功率模式中产生更多的热。结构上地,照明单元101可被置于设备100中(或上)与在产热的其它元件或可能因热而故障的各元件之间有一定距离处。在设备100是便携设备的实施例中,这样的元件可包括一个或多个处理器,或在自动对焦时可受热影响的相机。
在一个实施例中,设备100被实现为便携设备,并且控制单元103被配置来在设备100被用户拿起时激活照明单元101的第一功率模式。这允许在用户拿起设备100时生物认证自动开始。例如,如果设备100是具有锁定模式的移动电话,那么设备100可被配置来在生物认证时解锁。根据该实施例,这一认证可在用户拿起设备100时自动开始并且在它完成时解锁设备。
在一个实施例中,设备100被实现为便携设备并且具有用户可操作开关,允许用户在照明单元101的各功率模式之间切换。例如,如果设备100是电子设备并包括需要使用生物认证的软件,则用户可在各功率模式之间切换并在合适的时刻手动执行主要对象检测以及生物认证。
图2示出了根据一实施例的***200的框图。***200包括照明单元201。照明单元201可操作在第一功率模式、第二功率模式和关闭模式。照明单元201在第二功率模式中比在第一功率模式中消耗更多功率。照明单元201还可以以附加功率模式操作。
***200也包括配置用于检测主要对象的检测单元202。检测单元202可包括邻近度传感器,其检测主要对象的存在和邻近度。***200进一步包括配置用于执行生物认证的生物认证单元206。光学滤波器204还可被附连到认证单元206来滤波预定波长的光,例如IR或NIR光谱。生物认证单元206可以是光学指纹扫描仪和IR相机,数字相机或摄像机或任何其它合适的生物装置。生物认证单元206可包括一个以上的相机,例如,IR相机和数字摄像机的组合。检测单元202和生物单元206可在一个元件中被实现,就如它们在图1所示的生物认证设备100的实施例中。
***200还包括控制照明单元201、检测单元202和生物认证单元206的的操作的控制单元203。控制单元203被配置来在检测单元202被用于检测主要对象时以第一功率模式操作照明单元201,并且在生物认证单元206被用于执行生物认证时以第二功率模式操作照明单元201。
***200的操作类似于图1中例示的设备100。***200的各元件可被实现为分开的设备,或它们的一些可形成中间设备,如图2上点线示出的设备210。元件201、202和206可操作地连接到控制单元203,这意味着连接可以是刚性的、有线或无线。
设备210可被实现为任何计算设备和/或电子设备。照明单元201可从设备210分开并被固定在预定位置。
***200还可包括配置用于存储生物信息211的存储器205。其用虚线示为可选元件。存储器205还可存储应用软件212以及操作***(未示出)。
设备100、210的控制单元103、203可包括一个或多个处理器,这些处理器可以是微处理器、控制器或用于处理计算机可执行指令以控制设备100、210的操作的任何其他合适类型的处理器。可在设备100、210处提供包括操作***或任何其他合适的平台软件的平台软件以允许在设备上执行应用软件212。
可使用设备100、210能够访问的任何计算机可读介质来提供计算机可执行指令。计算机可读介质可包括例如诸如存储器105、205之类的计算机存储介质和通信介质。诸如存储器105、205之类的计算机存储介质包括以用于存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于,RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备,或者可被用来储存信息以供计算设备访问的任何其他非传输介质。相比而言,通信介质可以以诸如载波或其他传输机制之类的已调数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或者其他数据。如本文所定义的,计算机存储介质不包括通信介质。因此,计算机存储介质不应被解释为本质上是传播信号。传播的信号可存在于计算机存储介质中,但是传播的信号本身不是计算机存储介质的示例。虽然在设备100、210内示出了计算机存储介质(存储器105、205),然而应当理解,该存储可以是分布式的或位于远程并经由网络或其他通信链路来访问。
图1-2揭示的至少一些实施例可提供设备在执行生物认证时减少了的发热,这至少部分归因于减少照明单元101、201需要处于第二功率模式的时间的能力。
图3示出了根据一实施例的用于操作生物认证设备的方法。该设备包括可在第一功率模式、第二功率模式和关闭模式操作的照明单元以及配置用于检测主要对象并执行生物认证的检测单元,该照明单元在第二功率模式中相比于在第一功率模式中消耗更多功率。该方法包括接收301指令以执行生物认证。该指令可,例如,在设备被用户拿起时或在要执行生物认证时的任何其它情形中从传感器被接收。该方法还包括激活302照明单元的第一“低”功率模式。使用处于第一功率模式的照明单元,检测单元被指令303执行主要对象的检测。接着,第一信号从检测单元被接收304,该第一信号确认检测到主要对象,例如确认检测完成的信号。方法接着包括基于接收到的第一信号来激活305照明单元的第二“高”功率模式。当照明单元处于第二功率模式时,检测单元接着被指令306执行生物认证。一旦认证完成,第二信号从检测单元被接收307,该第二信号确认生物认证,并且照明单元基于第二信号被关闭308。
如果设备的照明单元可以以上面提及的第一、第二和关闭模式以外的功率模式操作,则该方法进一步包括在任何阶段激活这些附加的功率模式。在一个实施例中,该方法可包括激活照明单元的附加功率模式以用于主要对象的初步检测;或激活附加的功率模式以用于更详细检测。例如,当生物认证涉及虹膜识别时,该方法可包括激活302第一功率模式以检测脸部,接着激活附加的“中间”功率模式来检测眼睛,并接着激活305第二功率模式用于虹膜识别。此外,照明单元可具有取决于条件的用于检测和生物认证的替换的功率模式。在一实施例中,该方法包括监视外部条件并取决于外部条件定义照明单元的第一和第二功率模式。这些条件可包括外部光量。
该方法进一步包括在照明单元处于第一功率模式时调节313检测单元,并在314接收确认检测单元的光学属性的调节的第三信号。在313调节的光学属性可以是,例如,相机的曝光时间和焦距。照明单元的第二功率模式基于第一信号和第三信号被激活。
以上根据各实施例的各方法可,例如,由设备的控制单元或处理器来执行。
此处所描述的方法的步骤可以在适当的情况下以任何合适的顺序,或同时实现。另外,在不偏离此处所描述的主题的精神和范围的情况下,可以从任何一个方法中删除各单独的框。上文所描述的任何示例的各方面可以与所描述的其他示例中的任何示例的各方面相结合,以构成进一步的示例,而不会丢失寻求的效果。
本文所描述的方法可由有形存储介质上的机器可读形式的软件来执行,例如计算机程序的形式,该计算机程序包括在该程序在计算机上运行时适用于执行本文描述的任何方法的所有步骤的计算机程序代码装置并且其中该计算机程序可被包括在计算机可读介质上。有形存储介质的示例包括计算机存储设备,计算机存储设备包括计算机可读介质,诸如盘、拇指型驱动器、存储器等而不包括所传播的信号。传播信号可存在于有形存储介质中,但是传播信号本身不是有形存储介质的示例。软件可适于在并行处理器或串行处理器上执行以使得各方法步骤可以按任何合适的次序或同时执行。
这承认,软件可以是有价值的,单独地可交换的商品。它旨在包含运行于或者控制哑(“dumb”)或标准硬件以实现所需功能的软件。它还旨在包含例如用于设计硅芯片,或者用于配置通用可编程芯片的HDL(硬件描述语言)软件等描述摂或者定义硬件配置以实现期望功能的软件。
本领域技术人员会认识到,被用来储存程序指令的存储设备可分布在网络上。例如,远程计算机可储存被描述为软件的进程的示例。本地或终端计算机可以访问远程计算机并下载软件的一部分或全部以运行程序。可另选地,本地计算机可以根据需要下载软件的片段,或在本地终端上执行一些软件指令,并在远程计算机(或计算机网络)上执行另一些软件指令。本领域的技术人员还将认识到,通过利用本领域的技术人员已知的传统技术,软件指令的全部,或一部分可以通过诸如DSP、可编程逻辑阵列等等之类的专用电路来实现。
以上描述的各实施例可具有生物认证期间减少的发热和节能的技术效果,因为高功率的第二功率模式仅为实际认证而使用,例如,在虹膜识别正被执行时,而低功率第一功率模式在主要对象检测和校准期间被使用。
图4是照明单元的摄氏度为单位的温度与秒为单位的时间的图表。低的曲线代表当主要对象检测以第一功率模式被执行时的过程,且第二功率模式仅为生物认证而被激活。上面的曲线代表检测和认证两者以基本上等于适合用于生物认证的第二功率模式的一功率模式被完成时的过程。这一图表解说了在第二高功率模式仅用于生物认证时,照明单元以及继而整个设备的减少了的发热的技术效果。
所描述的各实施例也可具有通过去除在照明单元发射的光的几个脉冲(或秒)之后等待设备冷却的需要而改善用户体验的技术效果。
根据一个方面,提供了一种生物认证设备。所述设备包括在第一功率模式、第二功率模式和关闭模式可操作的照明单元,所述照明单元在所述第二功率模式中相比于在所述第一功率模式中消耗更多功率。所述设备还包括配置用于检测主要对象并执行生物认证的检测单元,以及控制所述照明单元和所述检测单元的操作的控制单元。所述控制单元被配置来:在所述检测单元被用于检测主要对象时以所述第一功率模式操作所述照明单元,并在所述检测单元被用于执行生物认证时以所述第二功率模式操作所述照明单元。
在一个实施例中,所述照明单元包括红外光源。
在一个实施例中,除了上述实施例之外,所述红外光源是红外光发光二极管。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,所述照明单元包括可见光源。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,所述检测单元包括相机。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,相机被配置来以每秒在5和60帧之间的帧率捕捉图像。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,所述检测单元包括邻近度传感器。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,所述照明单元包括配置用于滤波具有大于650纳米波长的光的光学元件。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,所述照明单元被配置来以第二功率模式以脉冲发射光,脉冲持续在2和10毫秒之间。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,所述照明单元以第二功率模式以在每个脉冲在500和1000毫安之间的电流工作。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,所述检测单元被配置来检测人的头或脸作为主要对象并执行虹膜识别作为生物认证。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,所述控制单元包括处理器。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,所述设备包括被配置来存储生物信息的存储器。
在一个实施例中,上述各实施例中的任一个的设备都是便携设备。在一个实施例中,移动装置包括根据上述各实施例中的任一个的设备。
在一个实施例中,除了上述实施例之外,所述控制单元被配置来在设备被用户拿起时激活所述照明单元的所述第一功率模式。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,所述设备包括配置用于在所述照明单元的各功率模式之间切换的用户可操作开关。
根据一个方面,提供了一种***。所述***包括:配置用于检测主要对象的检测单元;配置用于执行生物认证的生物认证单元;在第一功率模式、第二功率模式和关闭模式可操作的照明单元;以及控制所述照明单元、所述检测单元和所述生物认证单元的操作的控制单元,所述照明单元在所述第二功率模式中相比于在所述第一功率模式中消耗更多功率。所述***单元的控制被配置来:在所述检测单元被用于检测主要对象时以所述第一功率模式操作所述照明单元,并在所述生物认证单元被用于执行生物认证时以所述第二功率模式操作所述照明单元。所述照明单元、所述检测单元和所述生物认证单元可操作地连接到所述***中的所述控制单元。
根据一个方面,提供了一种用于操作生物认证设备的方法。该生物认证设备包括可在第一功率模式、第二功率模式和关闭模式操作的照明单元以及配置用于检测主要对象并执行生物认证的检测单元,该照明单元在第二功率模式中相比于在第一功率模式中消耗更多功率。所述方法包括:接收指令以执行生物认证,激活所述照明单元的所述第一功率模式,在所述照明单元处于所述第一功率模式时指令所述检测单元执行主要对象的检测,从所述检测单元接收第一信号,所述第一信号确认检测到主要对象,基于所述第一信号激活所述照明单元的第二功率模式,当所述照明单元处于所述第二功率模式时,指令所述检测单元执行生物认证,从所述检测单元接收第二信号,所述第二信号确认所述生物认证,并基于所述第二信号激活所述照明单元的关闭模式。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,所述生物认证设备是便携设备,并且执行所述生物认证的指令在所述设备被用户操作时被接收。
在一个实施例中,替代上述实施例或除了上述实施例之外,所述方法包括在所述照明单元处于所述第一功率模式时调节所述检测单元的光学属性,并接收确认所述检测单元的光学属性的所述调节的第三信号,其中激活所述照明单元的所述第二模式包括基于所述第一信号和所述第三信号激活所述第二功率模式。
对精通本技术的人显而易见的是,本文给出的任何范围或设备值可以被扩展或改变,而不会丢失寻求的效果。
尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本发明主题,但可以理解,所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。更确切而言,上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。
可以理解,上文所描述的技术效果可以涉及一个实施例或可以涉及多个实施例。各实施例不仅限于解决任何或全部所陈述的问题的那些实施例或具有任何或全部所陈述的优点那些实施例。进一步可以理解,对“一个”项目的提及是指那些项目中的一个或多个。
本文使用了术语“包括”以旨在包括已标识的方法的框或元件,但是这样的框或元件不包括排它性的列表,并且方法或设备可以包含附加的框或元件。
应当理解,以上描述仅作为示例给出,并且本领域技术人员可进行各种修改。以上说明、实施例和数据提供了对示例性实施例的结构和使用的全面描述。虽然上文以一定的详细度或参考一个或多个单独实施例描述了各实施例,但是,在不偏离本说明书的精神或范围的情况下,本领域的技术人员可以对所公开的实施例作出很多更改。
Claims (15)
1.一种生物认证设备,包括:
在第一功率模式、第二功率模式和关闭模式可操作的照明单元,所述照明单元在所述第二功率模式中相比于在所述第一功率模式中消耗更多功率;
配置用于检测主要对象并执行生物认证的检测单元;以及
控制所述照明单元和所述检测单元的操作的控制单元;
其中所述控制单元被配置来:
在所述检测单元被用于检测主要对象时以所述第一功率模式操作所述照明单元,以及
在所述检测单元被用于执行生物认证时以所述第二功率模式操作所述照明单元。
2.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述照明单元包括红外光源。
3.如权利要求2所述的设备,其特征在于,所述红外光源是红外光发光二极管。
4.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述照明单元包括可见光源。
5.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述检测单元包括相机。
6.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述检测单元包括邻近度传感器。
7.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述照明单元包括配置用于滤波具有大于650纳米波长的光的光学元件。
8.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述照明单元被配置来以第二功率模式以脉冲发射光,脉冲持续在2和10毫秒之间。
9.如权利要求8所述的设备,其特征在于,所述照明单元以第二功率模式以每个脉冲在500和1000毫安之间的电流工作。
10.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述检测单元被配置来检测人的头或脸作为主要对象并执行虹膜识别作为生物认证。
11.如权利要求1所述的设备,其特征在于,包括被配置来存储生物信息的存储器。
12.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备是便携设备。
13.如权利要求12所述的设备,其特征在于,所述控制单元被配置来在设备被用户拿起时激活所述照明单元的所述第一功率模式。
14.如权利要求12所述的设备,其特征在于,所述设备包括配置用于在所述照明单元的各功率模式之间切换的用户可操作开关。
15.一种***,包括:
配置用于检测主要对象的检测单元;
配置用于执行生物认证的生物认证单元;
在第一功率模式、第二功率模式和关闭模式可操作的照明单元,所述照明单元在所述第二功率模式中相比于在所述第一功率模式中消耗更多功率;以及
控制所述照明单元、所述检测单元和所述生物认证单元的操作的控制单元;其中
所述控制单元被配置来:在所述检测单元被用于检测主要对象时以所述第一功率模式操作所述照明单元,并在所述生物认证单元被用于执行生物认证时以所述第二功率模式操作所述照明单元;以及
所述照明单元、所述检测单元和所述生物认证单元可操作地连接到所述控制单元。
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