CN110705517B - 用于指纹识别的方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种用于指纹识别的方法及电子设备，能够减少指纹图像中的背景图像，提高获取的有效指纹图像的准确性。所述方法应用在具有屏幕和至少一个指纹传感器的电子设备中，所述至少一个指纹传感器的指纹采集区域位于所述屏幕的显示区域，所述方法包括：在所述至少一个指纹传感器中的至少部分指纹传感器采集手指的指纹图像的同时，采集手指按压所述屏幕的目标按压信息；根据所述目标按压信息，确定所述指纹图像中的有效指纹图像，所述有效指纹图像用于指纹识别。

Description

用于指纹识别的方法及电子设备

技术领域

本申请实施例涉及指纹识别领域，并且更具体地，涉及一种用于指纹识别的方法及电子设备。

背景技术

随着手机行业的高速发展，指纹识别技术越来越受到人们重视，屏下指纹识别技术的实用化已成为大众所需。屏下指纹识别技术中应用最多的是屏下光学指纹识别技术，屏下光学指纹识别技术可以采用屏幕发出的光作为光源，屏幕发出的光照射到屏幕上方的手指后会携带手指的指纹信息，指纹传感器可以根据手指的指纹信息生成手指的指纹图像，以进行指纹识别。

但是，指纹传感器生成的指纹图像中除了表示手指指纹特征的有效指纹图像外，还包含背景图像，而背景图像的存在会影响指纹识别，因此，如何减少指纹图像中的背景图像成为亟需解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种用于指纹识别的方法及电子设备，能够减少指纹图像中的背景图像，并提高获取的有效指纹图像的准确性。

第一方面，提供了一种用于指纹识别的方法，所述方法应用在具有屏幕和至少一个指纹传感器的电子设备中，所述至少一个指纹传感器的指纹采集区域位于所述屏幕的显示区域，所述方法包括：在所述至少一个指纹传感器中的至少部分指纹传感器采集手指的指纹图像的同时，采集手指按压所述屏幕的目标按压信息；根据所述目标按压信息，确定所述指纹图像中的有效指纹图像，所述有效指纹图像用于指纹识别。

本申请实施例提供的技术方案中，目标按压信息是和指纹图像是同时采集的，能够获得采集指纹图像时手指的准确按压信息，从而能够提高根据该按压信息确定的有效指纹图像的准确性。

在一些可能的实现方式中，采集所述指纹图像的时间窗口与采集所述目标按压信息的时间窗口重合。

在一些可能的实现方式中，所述目标按压信息包括以下中的至少一种：按压坐标、按压面积、接触面长轴、接触面短轴、按压压力大小。

在一些可能的实现方式中，在所述至少一个指纹传感器中的至少部分指纹传感器采集手指的指纹图像之前，所述方法还包括：获取所述手指按压所述指纹采集区域时的初始按压信息；根据所述初始按压信息，控制所述屏幕的发光像素发光，使得所述发光像素发出的光能够照亮所述手指与所述屏幕的接触区域，所述屏幕的发光像素发出的光用于所述至少部分指纹传感器采集所述指纹图像。

在一些可能的实现方式中，所述指纹采集区域是由所述至少一个指纹传感器的感应区域拼接而成的，所述发光像素为与所述至少部分指纹传感器的感应区域对应的发光像素。

在一些可能的实现方式中，所述初始按压信息满足预设条件，所述预设条件包括所述手指的按压面积达到第一阈值和/或所述手指的按压压力达到第二阈值。

在一些可能的实现方式中，所述初始按压信息包括以下中的至少一种：按压坐标、按压面积、接触面长轴、接触面短轴、按压压力大小。

在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：根据所述手指的初始按压信息，确定用于采集所述手指的指纹图像的所述至少部分指纹传感器，所述至少部分指纹传感器为所述至少一个指纹传感器中与所述接触区域对应的指纹传感器。

在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：判断所述目标按压信息相对于所述初始按压信息是否有变化；所述根据所述目标按压信息，确定所述指纹图像中的有效指纹图像，包括：在所述目标按压信息相对于所述初始按压信息有变化的情况下，根据所述目标按压信息，确定所述有效指纹图像。

在一些可能的实现方式中，所述至少一个指纹传感器包括两个或两个以上的指纹传感器。

本申请实施例的方法主要应用于大面积指纹识别方案中。

在一些可能的实现方式中，所述屏幕为有机发光二极管OLED屏幕。

在一些可能的实现方式中，所述至少一个指纹传感器包括具有多个光学感应单元的感应阵列，所述感应阵列用于接收经过光路引导结构的所述手指返回的光信号，并根据所述返回光信号生成所述手指的指纹图像。

第二方面，提供可一种电子设备，包括：屏幕；至少一个指纹传感器，所述至少一个指纹传感器的指纹采集区域位于所述屏幕的显示区域内；处理器，用于执行如第一方面中的任一方面所述的方法。

附图说明

图1是本申请实施例所使用的电子设备的一种结构示意图。

图2是本申请实施例所使用的电子设备的另一种结构示意图。

图3是本申请实施例提供的一种用于指纹识别的方法的示意图。

图4是本申请实施例提供的一种指纹识别过程的示意性流程图。

图5是本申请实施例提供的另一种用于指纹识别的方法的示意图。

图6是本申请实施例提供的一种指纹图像的示意图。

图7(a)和图7(b)是本申请实施例的屏幕的示意图。

图8(a)和图8(b)是本申请实施例的按压区域的示意图。

图9是本申请实施例的确定打光区域的示意图。

图10是本申请实施例的确定打光区域的示意图。

图11是本申请实施例的确定打光区域的示意图。

图12是本申请实施例的指纹处理区域的示意图。

图13是本申请实施例的指纹处理区域的示意图。

图14是本申请实施例的指纹处理区域的示意图。

图15是本申请实施例提供的另一种指纹识别过程的示意性流程图。

图16是本申请实施例提供的一种电子设备的示意性框图。

具体实施方式

本申请实施例的技术方案除了可以进行指纹识别外，还可以进行其他生物特征识别，例如，虹膜、视网膜、基因、声音、人脸、手掌几何、静脉、步态和笔迹中的任意一项或者多项，本申请实施例对此也不限定。

本申请实施例的技术方案可以应用于各种电子设备，更具体地，可以应用于具有显示屏的电子设备。例如智能手机、笔记本电脑、平板电脑、游戏设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机(automated teller machine，ATM)等其他电子设备，但本申请实施例对此并不限定。

更具体地，在上述电子设备中，生物特征识别装置可以设置在显示屏下方的局部区域或者全部区域，从而形成屏下(under-display)光学生物特征识别***。下面将结合附图，以生物特征识别装置为指纹识别装置为例对本申请实施例中的技术方案进行描述。

需要说明的是，为便于说明，在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。

应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及屏下生物特征识别装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

图1和图2示出了屏下指纹识别装置可以适用的电子设备的一种结构示意图。其中，图1为电子设备100的正面示意图，图2为图1所示的电子设备100沿A-A’的部分剖面结构示意图。

如图2所示，电子设备100可以包括显示屏120和指纹识别模组140，其中，所述显示屏120具有显示区域102，所述指纹识别模组140设置在所述显示屏120的下方。

所述显示屏120可以为自发光显示屏，其采用具有自发光的显示单元作为显示像素。比如显示屏120可以为有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。在其他替代实施例中，所述显示屏120也可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)或者其他被动发光显示屏，本申请实施例对此不做限制。

另一方面，所述显示屏120例如可以为触控显示屏，其不仅可以进行画面显示，还可以检测用户的触摸或者按压操作，从而为用户提供一个人机交互界面。比如，在一种实施例中，所述电子设备100可以包括触摸传感器，所述触摸传感器可以具体为触控面板(TouchPanel，TP)，其可以设置在所述显示屏120表面，也可以部分集成或者整体集成到所述显示屏120内部，从而形成所述触控显示屏。

所述指纹识别模组140可以具体为光学指纹识别模组，其主要用于采集用户的指纹信息(比如指纹图像信息)。在本申请实施例中，所述指纹识别模组140可以至少设置在所述显示屏120下方的局部区域，从而使得所述指纹识别模组140的指纹采集区域(或感应区域)130至少部分位于所述显示屏120的显示区域102，这里，指纹采集区域130的面积可以与指纹识别模组140的面积不同，例如通过透镜成像的光路设计、反射式折叠光路设计或者其他光线汇聚或者反射等光路设计，可以使得所述指纹识别模组140的指纹采集区域130的面积大于指纹识别模组140的面积。在其他替代实现方式中，如果采用例如光线准直方式进行光路引导，所述指纹识别模组140的指纹采集区域130也可以设计成与所述指纹识别模组140的面积相一致。

作为一种实施例，所述指纹识别模组140可以具体包括多个具有光学感应阵列的光学指纹传感器142(后面也称为传感器芯片)；所述多个光学指纹传感器142可以并排设置在所述显示屏120的下方。其中，每一个光学感应阵列142分别包括多个光学感应单元，且所述光学感应阵列的所在区域对应于其所在的光学指纹传感器的感应区域103，所述多个光学指纹传感器的感应区域共同构成所述指纹识别模组140的指纹采集区域130。也即是说，所述指纹识别模组140的指纹采集区域130可以包括多个子区域，每个子区域分别对应于其中一个光学指纹传感器或光学感应阵列的感应区域。如图1所示，所述指纹采集区域130位于所述显示屏120的显示区域102之中，由于采用多个光学指纹传感器并排设置的方式，所述指纹识别模组140的指纹采集区域130可以扩展到所述显示区域102的下半部分的主要区域，即扩展到手指惯常按压区域，从而实现盲按式指纹输入操作。在其他替代实施例中，当所述光学指纹传感器数量足够时，所述指纹采集区域130还可以扩展到半个显示区域甚至整个显示区域，从而实现半屏或者全屏指纹检测。因此，用户在需要对所述电子设备100进行解锁或者其他指纹验证的时候，只需要将手指按压在位于所述显示屏120的指纹采集区域130，便可以实现指纹输入操作。由于指纹采集和检测可以在所述显示屏120的显示区域102内部实现，采用上述结构的电子设备100无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如Home键)，因而可以采用全面屏方案。因此，所述显示屏120的显示区域102可以基本扩展到所述电子设备100的整个正面。

在具体实施例中，所述指纹识别模组140的多个光学指纹传感器142可以分别是独立封装的传感器芯片，也可以是制作为多个芯片(Die)之后封装在同一个芯片封装体之内，还可以是通过半导体工艺制作在同一个芯片(Die)的不同区域。另一方面，所述光学指纹传感器142除了包括如上所述的光学感应阵列以外，还可以与所述感应阵列电性连接的读取电路和/或其他辅助电路。作为一种可选的实现方式，如图2所示，所述光学指纹传感器142上方还可以设置有光路调制器144。以所述光路调制器144为例，其可以作为独立的光学部件贴合在所述光学指纹传感器142的感应阵列上方，也可以通过半导体工艺集成在所述光学指纹传感器142的芯片内部，从而实现超薄的指纹识别模组140。具体地，所述光路调制器144可以是采用具有高深宽比的通孔阵列的光准直器，主要用于对向下传播的指纹检测光进行准直、调制和成像等，实现将从手指表面反射回来的反射光导引至所述感应阵列进行光学检测以获取指纹图像信息。

可选地，与所述指纹识别模组140的多个光学指纹传感器142相对应，所述光路调制器144可以有多个，每一个光路调制器144分别对应一个光学指纹传感器，并分别贴合设置在其对应的光学指纹传感器142的上方。或者，所述多个光学指纹传感器142也可以共享一个整体的光路调制器144，即所述光路调制器144具有一个足够大的面积以覆盖所述多个光学指纹传感器142的感应阵列。另外，在所述光路调制器144和所述光学指纹传感器142之间或者所述显示屏120与所述光路调制器144之间，还可以设置有其他光学元件，比如滤光片(Filter)或者其他光学膜片，其主要用于隔离外界干扰光对光学指纹检测的影响。其中，所述滤光片可以用于滤除穿透手指并进过所述显示屏120进入所述图像识别传感器130的环境光，与所述光路调制器144相类似，所述滤光片可以在每个光学指纹传感器142分别设置进行干扰光滤除，或者也可以采用一个大面积滤光片同时覆盖所述多个光学指纹传感器142。

可替代地，所述光路调制器144也可以采用光学镜头(Lens)来代替，所述光学镜头上方可以通过遮光材料形成小孔配合所述光学镜头将指纹检测光汇聚到下方的光学指纹传感器142以实现指纹成像。相类似地，每一个光学指纹传感器142可以分别配置一个光学镜头进行指纹成像，或者，所述多个光学指纹传感器142也可以利用同一个光学镜头来实现光线汇聚和指纹成像。在其他替代实施例中，每一个光学指纹传感器142甚至还可以具有两个感应阵列(Dual Array)或者多个感应阵列(Multi-Array)，且同时配置两个或多个光学镜头配合所述两个或多个感应阵列进行光学成像，从而减小成像距离并增强成像效果。

本申请实施例以所述显示屏120采用OLED显示屏为例，所述显示屏120的发光层具有呈阵列式排布的OLED显示单元阵列，所述指纹识别模组140可以利用所述OLED显示屏120位于所述指纹采集区域130的OLED显示单元(即OLED光源)作为指纹检测识别的激励光源。当然，应当理解，在其他替代实现方案中，该指纹识别模组140也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测识别的光信号。在这种情况下，屏下指纹识别装置不仅可以适用于如OLED显示屏等自发光显示屏，还可以适用于非自发光显示屏，比如液晶显示屏或者其他的被动发光显示屏。以应用在具有背光模组和液晶面板的液晶显示屏为例，为支持液晶显示屏的屏下指纹检测，对还可以包括用于光学指纹检测的激励光源，所述激励光源可以具体为红外光源或者特定波长非可见光的光源。以红外光源为例，其可以设置在所述液晶显示屏的背光模组下方或者设置在所述电子设备100的保护盖板下方的边缘区域，而所述指纹识别模组140设置在所述背光模组下方，且所述背光模组通过对扩散片、增亮片、反射片等膜层进行开孔或者其他光学设计以允许指纹检测光穿过液晶面板和背光模组并到达所述指纹识别模组140的光学指纹传感器。

并且，所述指纹识别模组140的光学感应阵列具体为光探测器(Photodetector)阵列(或称为光电探测器阵列)，其包括多个呈阵列式分布的光探测器，所述光探测器可以作为如上所述的光学感应单元，所述光探测器上方还可以形成有微透镜来提高指纹图像的成像效果。

当手指触摸、按压或者接近(为便于描述，在本申请中统称为按压)在所述指纹采集区域130时，所述指纹采集区域130的显示单元或者额外配置的指纹检测激励光源发出的光线在手指发生反射并形成反射光，其中所述反射光可以携带有用户手指的指纹信息。比如，所述光线被用户手指表面的指纹发生反射之后，由于手指指纹的纹脊和纹谷的反射光是不同的，因此反射光便携带有用户的指纹信息。所述反射光返回所述显示屏120并被其下方的指纹识别模组140的光探测器阵列所接收并且转换为相应的电信号，即指纹检测信号。所述电子设备100基于所述指纹检测信号便可以获得用户的指纹信息，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而完成当前用户的身份验证以便于确认其是否有权限对所述电子设备100进行相应的操作。

应当理解的是，在具体实现上，所述电子设备100还包括保护盖板110，所述盖板110可以具体为透明盖板，比如玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于所述显示屏120的上方并覆盖所述电子设备100的正面，且所述保护盖板110表面还可以设置有保护层。因此，本申请实施例中，所谓的手指按压所述显示屏120实际上可以是指手指按压在所述显示屏120上方的盖板110或者覆盖所述盖板110的保护层表面。

还应理解，所述保护盖板110和所述显示屏120可以统称为所述电子设备100的屏幕。

另一方面，所述指纹识别模组140的下方还可以设置有电路板150，比如软性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，所述指纹识别模组140可以通过焊盘焊接到所述电路板150，并通过所述电路板150实现与其他***电路或者所述电子设备100的其他元件的电性互连和信号传输。比如，所述指纹识别模组140可以通过所述电路板150接收所述电子设备100的处理单元的控制信号，并且还可以通过所述电路板150将所述指纹检测信号输出给所述电子设备100的处理单元或者控制单元等。

本申请实施例中的屏幕可以具有显示和触摸的功能，屏幕也可以称为显示屏或触摸屏。

在进行指纹识别或指纹注册的过程中，处理器可以控制显示屏在指纹采集区域显示指示图，以引导用户在指示图的位置上进行按压。手指按压之后，触摸屏可以检测手指的初始按压信息，如手指的按压位置、按压面积、接触面长轴、接触面短轴和/或按压力的大小等。由于触摸屏对手指的按压是比较敏感的，手指刚接触屏幕就有触摸数据上报，因此指纹应用软件通常会设置一定的按压压力或面积卡控，只有按压压力和按压面积达到一定阈值之后，指纹传感器才会采集指纹数据。但由于用户个体差异，有些手指粗大，有些细小，按压面积阈值卡控很难达到理想效果，一般会放宽一些卡控。

在手指的按压压力或按压面积达到一定阈值之后，指纹传感器可以根据手指返回的光信号，生成手指的指纹图像。但是，指纹传感器除了接收到手指返回的光信号之外，还会接收到未经过手指反射而返回的背景光，如手指未按压区域的返回光信号，这部分光信号会影响指纹识别。尤其是对于大面积指纹识别更为明显，其希望采集尽量全指纹而尽量少背景指纹图像。

本申请实施例提供一种用于指纹识别的方法，能够提高获取的指纹图像的有效指纹数据。

如图3所示，该300方法可应用在具有屏幕和至少一个指纹传感器的电子设备中，该至少一个指纹传感器的指纹采集区域位于屏幕的显示区域，也就是说，该方法300主要应用于屏下指纹识别。图3所示的方法可以由屏幕、处理器、或者指纹识别装置执行。该方法300包括步骤S310～S320。

S310、获取手指按压指纹采集区域时的按压信息。

S320、根据按压信息，确定至少一个指纹传感器中的至少部分指纹传感器采集的指纹图像中的有效指纹图像，该有效指纹图像用于指纹识别。

也就是说，本申请实施例并不是直接使用指纹传感器采集的图像进行指纹识别，而是会根据手指的按压信息，对指纹传感器采集的图像进行裁减，例如可以裁减掉并非由手指返回的光信号生成的指纹图像，以获取有效的指纹图像，保证有效指纹图像基本是仅由手指返回的光信号生成的。

具体地，可以根据手指按压显示屏的按压坐标、按压面积、接触面长轴、接触面短轴和/或按压压力的大小等，对采集的指纹图像进行裁减，以获取真正由手指返回的光信号生成的指纹数据。

作为一个示例，有效指纹图像的面积可以等于或略大于手指与屏幕的接触面积。

对于大面积指纹识别来说，指纹采集区域是由至少一个指纹传感器的感应区域拼接而成的。例如，至少一个指纹传感器包括4个指纹传感器，每个指纹传感器在显示屏上对应一个感应区域，4个指纹传感器对应的4个感应区域形成指纹采集区域。每个指纹传感器可以接收到其对应的感应区域返回的光信号。

下面以自发光显示屏为例，对上述过程进行详细描述。

如图4所示，在应用软件发起指纹识别或指纹注册的情况下，显示屏可以在指纹采集区域显示指示图，以引导用户在指示图的位置进行按压。手指按压到触摸屏之后，触摸屏可以检测手指的按压面积，如果按压面积未达到按压面积阈值，触摸屏继续检测手指的按压面积，如果按压面积达到按压面积阈值，处理器可以提取触摸屏信息，用于对获取的指纹图像进行裁剪，并控制显示屏在手指按压位置进行打光，以照亮手指与显示屏的接触区域。然后指纹传感器可以进行指纹采集，如果只有一个指纹传感器，则处理器控制该指纹传感器进行指纹采集，如果有多个指纹传感器，处理器可以根据手指的按压位置，控制多个指纹传感器中的与手指的按压位置对应的指纹传感器进行指纹采集。之后处理器可以根据手指的按压信息确定有效指纹数据，并根据有效指纹数据进行指纹注册或指纹识别，从而能够提高获取的指纹图像的准确性。

但是，上述获取有效指纹图像的过程中，有效指纹图像是根据指纹传感器采集指纹图像之前手指的按压信息确定的，但是在指纹传感器采集指纹图像的过程中，常常手指按压还没有稳定或者用户有移动手指，因此手指按压的坐标和面积是随时可能变化的，在指纹传感器采集指纹图像的过程中，手指按压的中心坐标和接触面积可能已经变化了，如果还采用之前的按压信息进行计算，会导致提取的有效图像有偏差，影响有效指纹图像的准确性。

因此，本申请实施例提供另一种用于指纹识别的方法，能够提高获取的有效指纹图像的准确性。

如图5所示，该方法可应用在具有屏幕和至少一个指纹传感器的电子设备中，该至少一个指纹传感器的指纹采集区域位于屏幕的显示区域，也就是说，该方法500主要应用于屏下指纹识别。图5所示的方法可以由屏幕、处理器、或者指纹识别装置执行。该方法500包括步骤S510～S520。

S510、在所述至少一个指纹传感器中的至少部分指纹传感器采集手指的指纹图像的同时，采集手指按压所述屏幕的目标按压信息。

S520、根据所述目标按压信息，确定所述指纹图像中的有效指纹图像，所述有效指纹图像用于指纹识别。

本申请实施例中，采集指纹图像的时间窗口可以和采集目标按压信息的时间窗口重合。也就是说，在指纹传感器采集指纹图像的同时，新创建一个触摸屏触摸信息收集线程，使触摸屏采集触摸信息的时间窗口与指纹传感器采集指纹图像的时间窗口重合。这样能够获得采集指纹图像时手指的准确按压信息，然后处理器可以根据该按压信息，确定有效指纹图像，能够保证有效指纹图像的准确性，从而提高指纹识别的成功率。

目标按压信息可以包括但不限于以下中的至少一种：按压坐标、按压面积、接触面长轴、接触面短轴、按压压力大小。按压坐标可以包括按压的中心坐标。按压压力大小可以包括不同位置处的按压压力的大小。

按压面积、按压压力大小、接触面长轴、接触面短轴可以辅助确定手指的按压区域。例如，可以根据手指的按压面积确定手指的按压区域。又例如，还可以根据手指的按压压力大小，确定手指的按压区域，如按压压力不为0的位置表示有手指触摸，按压压力为0的位置表示没有手指触摸。再如，通常手指与屏幕的接触面是椭圆形的，因此，通过接触面长轴、接触面短轴可以辅助更精确地按真实的接触面确定按压区域。

本申请实施例中，有效指纹图像的面积可以等于或略大于按压区域的面积。由于手指与屏幕的接触面通常是椭圆形的，因此，有效指纹图像也可以是椭圆形的。

本申请实施例还可以在至少部分指纹传感器采集手指的指纹图像之前，获取手指按压指纹采集区域时的初始按压信息，并根据初始按压信息，控制显示屏的发光像素发光，使得发光像素发出的光能够照亮手指与显示屏的接触区域，屏幕的发光像素发出的光用于至少部分指纹传感器采集指纹图像。

例如，在应用软件需要执行指纹操作时，触摸屏可以检测手指在指纹采集区域内执行的指纹按压操作，并获取手指的初始按压信息。然后可以根据初始按压信息，控制显示屏在指定位置打光，至少部分指纹传感器可以根据显示屏发出的光，进行指纹识别。

作为一个示例，显示屏的打光区域的面积可以等于或大于手指与显示屏的接触面积，且小于指纹采集区域的面积。当手指按压在屏幕上时，屏幕可以获取手指与屏幕的接触区域，该接触区域用于确定打光区域，该打光区域用于确定显示屏的哪些发光单元作为指纹识别的光源，从而向手指发出用于指纹识别的光线。该打光区域内发出的光线经该手指反射后被指纹识别装置中的指纹传感器采集，从而可以根据采集到的光信号获取指纹数据，并基于指纹数据完成指纹识别。

可以理解的是，在指纹识别过程中，显示屏在确定的打光区域内发光，显示屏在其他区域内不会针对指纹识别而发光，但是，显示屏在该其他区域内仍然可以针对例如图像输出和显示等功能而发光。也就是说，其他区域内的发出的光线不用于指纹识别，而是用于实现其他功能而非指纹识别功能。其中，该打光区域内发出的光线，可以与其他区域发出的光线具有不同的强度、波长等，例如打光区域内发出的光强明显高于显示屏其他区域发出的光强。

指纹采集区域可以是由至少一个指纹传感器的感应区域拼接而成的，则发光像素可以为与至少部分指纹传感器的感应区域对应的发光像素。不同的指纹传感器在显示屏上对应不同的感应区域，在手指与某个感应区域接触时，可以控制该感应区域的发光像素发光，以照亮该感应区域上方的手指。如果手指与显示屏的接触区域对应多个感应区域，即接触区域横跨了不同的感应区域，则处理器可以控制该多个感应区域的发光像素发光。

本申请实施例中，在初始按压信息满足预设条件的情况下，至少部分指纹传感器才会采集指纹数据。也就是说，在初始按压信息不满足预设条件的情况下，不启动指纹传感器进行指纹数据的采集，触摸屏继续检测手指的按压信息。

该预设条件例如可以包括手指的按压面积达到第一阈值和/或手指的按压压力达到第二阈值。

初始按压信息可以包括但不限于以下中的至少一种：按压坐标、按压面积、接触面长轴、接触面短轴、按压压力大小。

本申请实施例还可以根据手指的初始按压信息，确定用于采集手指的指纹图像的至少部分指纹传感器，该至少部分指纹传感器为至少一个指纹传感器中与接触区域对应的指纹传感器。也就是说，手指没有按压的感应区域对应的指纹传感器可以不工作，不进行指纹数据的采集，这样能够节省功耗，达到省电的目的。

然后，可以根据至少部分指纹传感器生成的手指的指纹图像，以及手指的目标按压信息，获得有效指纹图像。例如，指纹传感器生成的指纹图像是方形的，经过裁减之后的有效指纹图像通常是椭圆形的，本申请实施例可以根据目标按压信息，获得椭圆形的有效指纹图像。

如图6所示，指纹传感器采集的指纹图像为指纹图像600，该指纹图像中包括有效指纹图像610和背景图像620，处理器可以根据目标按压信息剔除背景图像620的数据，而仅保留有效指纹图像610的数据，然后根据有效指纹图像610进行指纹识别或指纹注册。

本申请实施例中，用于指纹识别的光源，除了包括显示屏在打光区域内的发光单元，还可以包括其他额外的光源，这里不做限定。

本申请实施例中的屏幕也可以称为屏幕组件，其包括触摸屏和显示屏。触摸屏和显示屏可以重叠放置，例如，触摸屏贴合于显示屏上方。

其中，触摸屏包括多个触点，触摸屏可以根据多个触点中各触点的信号变化量确定手指的按压操作，例如按压位置、按压强度等。该触摸屏例如可以是电容式触摸屏，当手指按压在屏幕内的指纹采集区域时，触摸屏可以根据各个触点上的电容变化量确定手指的按压区域。

其中，显示屏具有发光层，该发光层包括多个发光单元，其中部分发光单元可以作为指纹识别的激励光源。该显示屏例如可以是OLED显示屏等自发光显示屏，该显示屏的发光层包括多个有机发光二极管光源，其中，位于打光区域内的有机发光二极管光源用作指纹识别的光源。

以图7(a)和图7(b)所示的屏幕为例，图7(a)和图7(b)为屏幕的俯视图，该屏幕包括触摸屏和显示屏，其中显示屏贴合于触摸屏之下。该屏幕可以感应手指按压操作，以及实现触摸屏和显示屏的其他功能。图7(a)示出了指纹识别装置的指纹采集区域，该指纹采集区域位于屏幕的显示区域的下部，占据下部的大部分区域，该指纹识别装置能够采集到位于该指纹采集区域内的指纹信息。图7(b)示出了屏幕上的各个触点，其中，每个小方格代表一个触点，当手指放置于该指纹采集区域时，手指接触的触点上的信号值会发生变化，基于屏幕上这些触点上的信号变化量，可以确定手指的按压区域。

可选地，该指纹识别装置中可以包括一个或多个指纹传感器芯片。当指纹识别装置包括多个指纹传感器芯片时，例如包括两个指纹传感器芯片时，所述指纹采集区域包括这多个指纹传感器的感应区域。

其中，指纹采集区域的面积可以等于全部指纹传感器芯片的感应阵列所占的物理面积；或者，也可以通过例如透镜成像的光路设计、反射式折叠光路设计或者其他光线汇聚或者反射等光路设计，使得指纹采集区域的面积大于全部指纹传感器芯片的感应阵列所占的物理面积。

下面结合图8(a)、图8(b)、图9至图11，描述本申请实施例中如何获取打光区域。

图3和图5所示的方法可以由触摸屏、处理器例如终端设备的主处理器、或者指纹识别装置执行。本申请实施例中，触摸屏、处理器、指纹识别装置等均可以用于确定该打光区域，这里不做限定。

也就是说，该打光区域可以是触摸屏根据手指在指纹采集区域内执行指纹按压操作的按压区域确定的；或者，该打光区域可以是处理器根据该按压区域确定的；或者，该打光区域可以是指纹识别装置根据该按压区域确定的。

可选地，若该方法由触摸屏执行，则触摸屏可以根据手指按压指纹采集区域时各触点上的信号变化量，确定所述按压区域。

例如，手指在指纹采集区域内执行按压操作时，该触摸屏根据各个触点上的信号变化量确定手指的按压区域，并将该按压区域作为打光区域上报给处理器，由处理器控制显示屏在该打光区域内发光以用于指纹识别。

可选地，若该方法由处理器执行，则处理器可以获取触摸屏上报的该按压区域。

例如，手指在指纹采集区域内执行按压操作时，该触摸屏根据各个触点上的信号变化量确定手指的按压区域，并将该按压区域的信息上报给处理器。处理器根据触摸屏上报的该按压区域的信息确定打光区域，并控制显示屏在该打光区域内发光以用于指纹识别。

可选地，若该方法由指纹识别装置执行，则指纹识别装置可以获取触摸屏上报的该按压区域。指纹识别装置还可以根据显示屏在打光区域内照射手指并经手指反射的光信号，进行指纹识别。

例如，手指在指纹识别区域内执行按压操作时，该触摸屏根据各个触点上的信号变化量确定手指的按压区域，并将该按压区域的信息发送给指纹识别装置。指纹识别装置根据触摸屏上报的该按压区域的信息确定打光区域，并将打光区域的信息发送给处理器，由处理器控制该显示屏在该打光区域内发光。光线经手指反射后由指纹识别装置采集。指纹识别装置根据采集到的光信号进行指纹识别。

以图8(a)为例，手指在指纹采集区域内执行按压操作时，触摸屏上的各触点上的信号值会发生变化，基于这些变化，触摸屏可以确定例如图8(b)中的阴影部分所示的按压区域。其中，该按压区域可以直接作为显示屏的打光区域。或者，可以对该按压区域进行图形拟合，得到具有特定形状的打光区域。

以下，具体描述确定打光区域的过程。

可选地，可以基于该按压区域的中心点、该按压区域的长轴和该按压区域的短轴进行图形拟合，得到椭圆形的打光区域；或者，可以基于该按压区域的中心点和该按压区域的长轴进行图形拟合，得到圆形的打光区域。

优选地，基于该按压区域进行图形拟合后得到的打光区域，能够覆盖该按压区域。

例如图9所示，手指在指纹采集区域内执行按压操作，并得到对应的按压区域的信息后，可以根据得到的该按压区域的中心点位置和该按压区域的长轴，并以该中心点位置为中心、以该长轴为半径进行图形拟合，得到圆形区域。该圆形区域即为该打光区域。

又例如图10所示，手指在指纹采集区域内执行按压操作，并得到对应的按压区域的信息后，可以根据得到的该按压区域的中心点位置、该按压区域的长轴和该按压区域的短轴，并基于该中心点、该长轴和该短轴进行图形拟合，得到如图10所示的椭圆形区域。该椭圆形区域即为该打光区域。可以看出，当按压区域为椭圆形时，图10中所示的椭圆形的打光区域与按压区域基本上重叠，打光区域的面积基本上等于按压区域的面积，实现了功耗的最小化。

考虑到手指的形状特征，当手指在指纹采集区域内执行指纹按压操作时，该指纹按压操作的按压区域形状通常近似为椭圆形或者圆形。因此，根据按压区域拟合出椭圆形或者圆形的打光区域不仅实现简单，而且便于形成覆盖按压区域的面积最小的打光区域，进一步降低显示屏的功耗。

但本申请实施例对打光区域的形状不做任何限定，可以为上述的圆形、椭圆形，也可以为矩形、正方形等，也可以根据按压区域拟合出其他形状的打光区域，只要能够覆盖按压区域即可。例如图11所示，基于该按压区域的信息例如按压区域的中心、长轴和短轴进行拟合得到的打光区域也可以为矩形区域。并且，本申请实施例对打光区域的面积也不做任何限定，只要小于指纹采集区域的面积即可。

当指纹传感器采集到指纹采集区域内的光信号后，可以根据该光信号中携带的指纹数据进行数据处理。例如，可以对这些指纹数据进行滤波、卷积、增强等预处理操作以及图像特征提取等操作。处理得到的数据可以用于与指纹库中的指纹模板进行指纹匹配，并根据匹配结果完成指纹识别。指纹采集区域面积增大时，其采集到的光信号也越多。如果对整个指纹采集区域内采集到的光信号中携带的数据均进行处理，则会影响指纹识别的效率。

因此，可选地，所述按压区域还用于指纹识别装置在所述指纹采集区域内采集到的光信号携带的指纹数据中选择位于所述按压区域内的指纹数据，其中，位于所述按压区域内的指纹数据用于所述指纹识别装置进行指纹识别。

或者，可选地，所述打光区域还用于指纹识别装置在所述指纹采集区域内采集到的光信号携带的指纹数据中选择位于所述打光区域内的指纹数据，其中，位于所述打光区域内的指纹数据用于所述指纹识别装置进行指纹识别。

位于按压区域内或打光区域内的指纹数据用于确定有效指纹图像，我们可以将屏幕中用于生成有效指纹图像的区域成为指纹处理区域。由于指纹处理区域的面积小于指纹采集区域的面积，因此指纹识别装置处理的指纹数据量变小，能够提高指纹识别的效率，提升用户体验。

指纹处理区域可以与前述实施例中的打光区域的形状相同，例如都为覆盖指纹按压区域的圆形区域或者椭圆形区域。该指纹处理区域也可以与前述实施例中的打光区域的形状不同，例如打光区域为圆形，指纹处理区域为椭圆形区域。并且，打光区域和指纹处理区域的面积可以相等也可以不相等。

优选地，该指纹处理区域和该打光区域为同一区域。这时，确定了打光区域后，指纹处理区域也就确定了。

可选地，该指纹处理区域为该按压区域。

例如图12所示，手指在指纹采集区域执行按压操作时，触摸屏能够获取手指的按压区域。触摸屏可以将该按压区域的信息上报给指纹识别装置。指纹识别装置基于该按压区域，对指纹采集区域内采集到的光信号携带的数据进行切割，得到如图12所示的按压区域内的指纹数据。该指纹识别装置可以根据按压区域内的指纹数据进行指纹识别。

在图12至图14中，数字1和数字0仅仅代表此处有数据，而并不是具体的指纹数据的值。由于指纹传感器采集到的光信号中的数据量远大于图中所示，为了示意，这里仅用0和1代表这些位置上有数据。在实际应用中，位于按压区域内的指纹数据的值，通常大于该按压区域以外的区域内的指纹数据的值，该按压区域附近的指纹数据的值随着与按压区域之间距离的增大而减小。这些指纹数据例如可以是对采集到的光信号成像得到的指纹图像中的各像素的灰度值。

可选地，可以基于按压区域的中心点、该按压区域的长轴和该按压区域的短轴进行图形拟合，得到椭圆形的指纹处理区域；或者，可以基于该按压区域的中心点和该按压区域的长轴进行图形拟合，得到圆形的指纹处理区域。

优选地，基于该按压区域进行图形拟合后得到的指纹处理区域，能够覆盖该按压区域。

例如图13所示，手指在指纹采集区域执行按压操作时，触摸屏能够获取手指的按压区域。触摸屏可以将该按压区域的信息例如该按压区域的中心点位置和该按压区域的长轴等上报给指纹识别装置。指纹识别装置以该中心点位置为中心，以该长轴为半径进行图形拟合，得到圆形区域。该圆形区域即为该指纹处理区域。该指纹识别装置可以根据该圆形区域内的指纹数据进行指纹识别。

又例如图14所示，手指在指纹采集区域执行按压操作时，触摸屏能够获取手指的按压区域。触摸屏可以将该按压区域的信息例如该按压区域的中心点位置、该按压区域的长轴和该按压区域的短轴等上报给指纹识别装置。指纹识别装置基于该中心点、该长轴和该短轴进行图形拟合得到如图14所示的椭圆形区域。该椭圆形区域即为该指纹处理区域。可以看出，当指纹按压区域为椭圆形时，图14所示的该椭圆形的指纹处理区域与该按压区域基本上重叠，指纹处理区域的面积基本上等于按压区域的面积，数据处理量最少。该指纹识别装置根据该椭圆形区域内的指纹数据进行指纹识别。

考虑到手指的形状特征，当手指在指纹采集区域内执行指纹按压操作时，该指纹按压操作的按压区域形状通常近似为椭圆形或者圆形。因此，根据按压区域拟合出椭圆形或者圆形的指纹处理区域不仅实现简单，而且便于形成覆盖按压区域的面积最小的指纹处理区域，进一步降低指纹数据的处理量，提高指纹识别的效率。

但本申请实施例对指纹处理区域的形状不做任何限定，可以为上述的圆形、椭圆形，也可以为矩形、正方形等，也可以根据按压区域拟合出其他形状的指纹处理区域，只要能够覆盖按压区域即可。例如图11所示，基于该按压区域的信息例如按压区域的中心、长轴和短轴进行拟合得到的打光区域也可以为矩形区域。并且，本申请实施例对指纹处理区域的面积也不做任何限定，只要小于指纹采集区域的面积即可。

本申请实施例在获取到目标按压信息之后，还可以判断该目标按压信息相对于初始按压信息是否发生变化。在目标按压信息相对于初始按压信息发生变化的情况下，根据目标按压信息，确定有效指纹图像；在目标按压信息相对于初始按压信息没有发生变化的情况下，可以根据初始按压信息，确定有效指纹图像。

本申请实施例中的屏幕可以为OLED显示屏。

本申请实施例中的至少一个指纹传感器可以包括两个或两个以上的指纹传感器，也就是说，本申请实施例的方法可应用于大面积指纹识别方案中。

本申请实施例中的指纹传感器可以包括具有多个光学感应单元的感应阵列，该感应阵列用于接收经过光路引导结构的手指返回的光信号，并根据该返回光信号生成手指的指纹图像。

该光路引导结构可以是上文描述的任一种光路引导结构。例如该光路引导结构可以包括微透镜阵列，或者该光路引导结构可以包括准直器阵列。

下面结合具体实施例，对上述过程进行详细描述。

参见图15，应用软件发起指纹注册或指纹识别请求时，应用软件显示指示图以引导用户按压。用户手指按压触摸屏，检测手指的按压面积，判断手指的按压面积是否达到阈值。如果手指的按压面积没有达到阈值，则继续检测手指的按压面积；如果手指的按压面积达到阈值，则处理器提取手指的初始按压信息，并根据初始按压信息，控制显示屏打光，以照亮手指与显示屏的接触区域。然后处理器可以开启独立线程发起触摸屏信息检测，即同一时间窗口分别采集指纹数据和触摸屏数据。

指纹传感器采集指纹数据，或者在有多个指纹传感器的情况下，处理器可以根据初始按压信息，确定用于指纹采集的至少部分指纹传感器，并控制该至少部分指纹传感器进行指纹数据采集。与此同时，处理器获取手指按压触摸屏的目标按压信息。如果指纹传感器采集完毕，可以发出触摸屏信息检测结束信号，处理器接收到该结束信号后，结束触摸屏信息的检测。

处理器根据获取的目标按压信息，提取出有效指纹数据，并剔除无效指纹数据。在该过程中，处理器可以判断目标按压信息相对初始按压信息是否有变化，如果有变化，则使用目标按压信息进行有效指纹数据的确定，如果没有变化，则可以使用初始按压信息进行有效指纹数据的确定。

处理器判断目标按压信息相对初始按压信息是否有变化时，可以判断手指的按压坐标是否发生变化，或者判断手指的按压面积是否发生变化，或者判断手指的按压压力是否发生变化，或者判断按压坐标、按压面积、按压压力、接触面长轴、接触面短轴中的多个信息是否发生变化，本申请实施例对此不作具体限定。

本申请实施例中的按压信息除了包括按压坐标、按压面积和按压力之外，还可以包括其他的按压数据，本申请实施例对此并不限定。

上述过程可用在进行指纹图像匹配的过程中，也可以用在进行指纹注册的过程中，本申请实施例对此不作具体限定。

此外，本申请实施例还提供一种电子设备，如图16所示，该电子设备1600包括：屏幕1610，至少一个指纹传感器1620，以及处理器1630，该处理器1630用于执行上述任一种用于指纹识别的方法。

需要说明的是，本申请实施例中的光学指纹传感器可以表示光学指纹传感器芯片。

需要说明的是，在本申请实施例和所附权利要求书中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。

例如，在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”、“上述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

所属领域的技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请实施例的范围。

如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电子设备、装置和方法，可以通过其它的方式实现。

例如，以上所描述的装置实施例中单元或模块或组件的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些单元或模块或组件可以忽略，或不执行。

又例如，上述作为分离/显示部件说明的单元/模块/组件可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元/模块/组件来实现本申请实施例的目的。

最后，需要说明的是，上文中显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上内容，仅为本申请实施例的具体实施方式，但本申请实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。因此，本申请实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种用于指纹识别的方法，其特征在于，所述方法应用在具有屏幕和至少一个指纹传感器的电子设备中，所述至少一个指纹传感器的指纹采集区域位于所述屏幕的显示区域，所述方法包括：

获取手指按压所述指纹采集区域时的初始按压信息；

根据所述初始按压信息，确定所述至少一个指纹传感器中用于采集所述手指的指纹图像的至少部分指纹传感器；

根据所述初始按压信息，控制所述屏幕的发光像素发光，使得所述发光像素发出的光能够照亮所述手指与所述屏幕的接触区域；

根据所述发光像素发出的照射到手指后反射回来的光信号，采集所述手指的指纹图像；

在所述至少一个指纹传感器中的至少部分指纹传感器采集所述手指的指纹图像的同时，采集所述手指按压所述屏幕的目标按压信息；

采集所述指纹图像的时间窗口与采集所述目标按压信息的时间窗口重合；

根据所述目标按压信息，确定所述指纹图像中的有效指纹图像，所述有效指纹图像用于指纹识别。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标按压信息包括以下中的至少一种：按压坐标、按压面积、接触面长轴及短轴、按压压力大小。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述指纹采集区域是由所述至少一个指纹传感器的感应区域拼接而成的，所述发光像素为与所述至少部分指纹传感器的感应区域对应的发光像素。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述初始按压信息满足预设条件，所述预设条件包括所述手指的按压面积达到第一阈值和/或所述手指的按压压力达到第二阈值。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述初始按压信息包括以下中的至少一种：按压坐标、按压面积、按压压力大小、接触面长轴及短轴。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述手指的初始按压信息，确定用于采集所述手指的指纹图像的所述至少部分指纹传感器，所述至少部分指纹传感器为所述至少一个指纹传感器中与所述接触区域对应的指纹传感器。

7.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断所述目标按压信息相对于所述初始按压信息是否有变化；

所述根据所述目标按压信息，确定所述指纹图像中的有效指纹图像，包括：

在所述目标按压信息相对于所述初始按压信息有变化的情况下，根据所述目标按压信息，确定所述有效指纹图像。

8.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个指纹传感器包括两个或两个以上的指纹传感器。

9.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述屏幕为有机发光二极管OLED屏幕。

10.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个指纹传感器包括具有多个光学感应单元的感应阵列，所述感应阵列用于接收经过光路引导结构的所述手指返回的光信号，并根据所述返回的光信号生成所述手指的指纹图像。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

屏幕；

至少一个指纹传感器，所述至少一个指纹传感器的指纹采集区域位于所述屏幕的显示区域内；

处理器，用于执行如权利要求1至10中的任一项所述的方法。

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