CN112101194A - 电子装置及其操作方法 - Google Patents

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CN112101194A CN202010960874.7A CN202010960874A CN112101194A CN 112101194 A CN112101194 A CN 112101194A CN 202010960874 A CN202010960874 A CN 202010960874A CN 112101194 A CN112101194 A CN 112101194A
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Abstract

本发明提供一种电子装置及其操作方法。电子装置包括光学指纹传感器以及处理器。所述光学指纹传感器用以取得指纹图像。所述处理器耦接所述光学指纹传感器，并且分析所述指纹图像，以计算对应于所述指纹图像的颜色像素比例以及光反射率的至少其中之一。所述处理器依据所述颜色像素比例以及所述光反射率的至少其中之一来搜寻背景数据库，以取得背景图像。所述处理器依据所述背景图像校正所述指纹图像，以取得校正后的指纹图像。

Description

电子装置及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种装置，尤其涉及一种采用光学指纹感测技术的电子装置及其操作方法。
背景技术
对于大面积的光学指纹传感器而言，由于指纹传感器在感测指纹图像的过程中，须通过例如指纹传感器的镜头或准直器(Collimator)，以及例如面板的自发光层以及玻璃等多层材料以及复杂材质，因此导致容易因为指纹反射率不同而产生许多背景噪声(Background noise)，例如摩尔纹(Moire)噪声以及其他固定图像噪声(Fixed patternnoise，FPN)。
发明内容
有鉴于此，本发明是针对一种电子装置及其操作方法可产生良好的指纹感测图像。
根据本发明的实施例，本发明的电子装置包括光学指纹传感器以及处理器。所述光学指纹传感器用以取得指纹图像。所述处理器耦接所述光学指纹传感器，并且分析所述指纹图像，以计算对应于所述指纹图像的颜色像素比例以及光反射率的至少其中之一。所述处理器依据所述颜色像素比例以及所述光反射率的至少其中之一来搜寻背景数据库，以取得背景图像。所述处理器依据所述背景图像校正所述指纹图像，以取得校正后的指纹图像。
根据本发明的实施例，本发明的操作方法适于具有光学指纹传感器以及背景数据库的电子装置。所述操作方法包括以下步骤：通过所述光学指纹传感器取得指纹图像；分析所述指纹图像，以计算对应于所述指纹图像的颜色像素比例以及光反射率的至少其中之一；依据所述颜色像素比例以及所述光反射率的至少其中之一来搜寻背景数据库，以取得背景图像；以及依据所述背景图像校正所述指纹图像，以取得校正后的指纹图像。
基于上述，本发明的电子装置及其操作方法可预先建立有背景数据库。当电子装置进行指纹感测时，电子装置可依据对应于当前指纹图像的颜色像素比例以及光反射率的至少其中之一来搜寻背景数据库，而取得最适于当前感测情境的背景图像，并且依据此背景图像来消除或降低当前指纹图像的背景噪声。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的电子装置的示意图；
图2是依照本发明的一实施例的操作方法的流程图；
图3是依照本发明的一实施例的背景图像以及指纹图像的示意图；
图4是依照本发明的第一实施例的建立背景数据库的流程图；
图5是依照本发明的第二实施例的建立背景数据库的流程图；
图6是依照本发明的多个人种光目标示意图；
图7是依照本发明的第三实施例的建立背景数据库的流程图。
附图标记说明
100:电子装置；
110:处理器；
120:光学指纹传感器；
130:面板；
140:内存；
142:背景数据库；
301_1～301_N:参考背景图像；
302:背景图像；
303:指纹图像；
304:校正后的指纹图像；
600:彩色均光板；
601～604:人种光标；
S210～S240、S410～S430、S510～S540、S710～S740:步骤。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是依照本发明的一实施例的电子装置的示意图。参考图1，电子装置100包括处理器110、光学指纹传感器120、面板130以及内存140。处理器110耦接光学指纹传感器120、面板130以及内存140。内存140用以预先存储背景数据库142。在一实施例中，光学指纹传感器120可例如为屏下指纹传感器，但本发明并不限于此。光学指纹传感器120可例如设置于面板130的指纹感测区下方。当使用者的手指放置于面板130的指纹感测区时，面板130可提供照明光至手指，并且光学指纹传感器120可感测并取样手指的指纹，以提供指纹图像至处理器110。在本实施例中，处理器110可读取内存140，以根据各种指纹的量子效率(QuantumEfficiency，QE)和/或光反射程度来取得对应于指纹图像的背景图像，并且利用此背景图像来校正指纹图像。值得注意的是，所述各种指纹的量子效率(Quantum Efficiency，QE)和/或光反射程度是反应于不同人种肤色或不同光反射率的指纹感测结果。
在本实施例中，电子装置100可例如是手机、平板、计算机或智能手表等具有指纹感测功能的电子装置，本发明并不加以限制。并且，面板130可例如是有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示面板或其他类型的自发光显示面板，本发明亦不加以限制。
图2是依照本发明的一实施例的操作方法的流程图。图3是依照本发明的一实施例的背景图像以及指纹图像的示意图。参考图1至图3，当使用者的手指放置于图1的面板130的指纹感测区时，面板130可提供照明光至手指，并且电子装置100可执行以下步骤S210～S240来感测并且校正指纹图像。在步骤S210，处理器110可通过光学指纹传感器120取得指纹图像303。在步骤S220，处理器110可分析指纹图像303，以计算对应于指纹图像303的颜色像素比例以及光反射率的至少其中之一。在本实施例中，颜色像素比例用于表示对应的人种肤色，并且光反射率用于表示对应手指的光反射程度。换言之，处理器110可通过分析指纹图像303，以判断出当前感测对象(手指)的量子效率和/或光反射程度。
在步骤S230，处理器110可依据颜色像素比例以及光反射率的至少其中之一来搜寻背景数据库142，以取得背景图像302。在本实施例中，背景数据库142可预先存储一个或多个参考背景图像301_1～301_N，其中N为大于0的正整数。参考背景图像301_1～301_N为分别对应于不同颜色像素比例以及不同光反射率的至少其中之一，并且处理器110可依据颜色像素比例以及光反射率的至少其中之一来取得对应于当前感测对象(手指)的背景图像302。在步骤S240，处理器110依据背景图像302校正指纹图像303，以取得校正后的指纹图像304。在本实施例中，处理器110可利用此背景图像来对指纹图像进行去背景噪声处理。因此，本实施例的电子装置100可取得具有良好去背景噪声的校正后的指纹图像340。然而，关于背景数据库142的建立方式以及参考背景图像301_1～301_N的取得方式将由以下多个实施例来详细说明的。
图4是依照本发明的第一实施例的建立背景数据库的流程图。参考图1、图3以及图4，背景数据库142存储的参考背景图像301_1～301_N可例如是对应于不同数字值(光反射率)的背景图像。电子装置100可执行以下步骤S410～S430来预先建立背景数据库142。在步骤S410，电子装置100可先通过光学指纹传感器110预先感测黑色面板，以取得初始数位值。在本实施例中，所述黑色面板可例如是完全贴附在面板130上，以使光学指纹传感器110可感测到反射率几乎为0的初始数字值，其中所述数字值为模拟至数字转换器数字码(Analog-to-Digital Converter code，ADC code)。在步骤S420，处理器110可依据所述初始数字值来校正设置在光学指纹传感器110当中的模拟至数字转换器。也就是说，本实施例的电子装置100可先进行光学指纹传感器110的模拟至数字转换器的校正，以使电子装置100于后续进行指纹感测时可取得正确的数字值。
在步骤S430，处理器110可通过光学指纹传感器120预先多次感测分别操作在不同亮度的白光均光板，以取得参考背景图像301_1～301_N以及对应的多个数字值来建立背景数据库142。在本实施例中，所述白光均光板可例如是完全贴附在面板130上，以使光学指纹传感器110可随着所述白光均光板的亮度调整，例如依序调整亮度为10％、20％～100％，来感测模拟为不同反射率结果的参考背景图像301_1～301_N及其对应的多个数位值。因此，如图2的步骤S220、S230，处理器110可计算当前指纹图像303的光反射率，并且处理器110可依据此光反射率所换算的数字值来搜寻参考背景图像301_1～301_N当中具有相应的数字值(光反射率)的背景图像302。因此，本实施例的电子装置100的处理器110可利用具有相应的光反射率的背景图像302来对当前取得的指纹图像303进行去背景噪声处理，而有效地取得校正后的指纹图像304。
图5是依照本发明的第二实施例的建立背景数据库的流程图。图6是依照本发明的多个人种光目标示意图。参考图1、图3、图5以及图6，背景数据库142存储的参考背景图像301_1～301_N可例如是对应于不同颜色像素比例(不同人种肤色)的背景图像。电子装置100可执行以下步骤S510～S540来预先建立背景数据库142。在步骤S510，处理器110可先通过光学指纹传感器120预先感测不同人种肤色的多个颜色样板。在本实施例中，所述多个颜色样板可例如是具有分别对应于不同人种肤色的多种颜色的一个或多个硅胶板，并且所述一个或多个硅胶板可例如是逐一完全贴附在面板130上，以使光学指纹传感器110可同时或分别感测对应于不同人种肤色的所述多种颜色的感测结果。在步骤S520，处理器110比较所述多个颜色样板的感测结果以及多个颜色样板的真实颜色数值来计算颜色误差参数。在步骤S530，处理器110依据颜色误差参数进行光学指纹传感器120的色彩校正。在本实施例中，处理器110可例如通过建立色彩校正矩阵(Color correction matrix)来校正传感器的感测结果与待测物的误差。也就是说，本实施例的电子装置100可先进行光学指纹传感器110的色彩校正，以使电子装置100于后续进行指纹感测时可取得指纹图像的正确的色彩信息。
在步骤S540，电子装置100可通过光学指纹传感器120预先感测不同的多个人种光标(light pattern)，以取得分别对应于多个人种光目标不同的多个颜色像素比例的多个参考背景图像301_1～301_N来建立背景数据库142。在本实施例中，所述多个人种光标是指依据多个不同的人类种族皮肤颜色所定义的特定图标。在本实施例中，所述多个人种光标可由彩色均光板或由颜色色卡提供。举例而言，所述多个人种光标可由如图6所示的彩色均光板600提供，并且彩色均光板600可分区且同时或分时地显示对应于不同的多种人种肤色的多个人种光标601～604，以取得不同人种肤色的每一个的颜色像素比例。所述颜色像素比例包括第一颜色像素比例以及第二颜色像素比例。所述第一颜色像素比例可为所述指纹图像的红色像素平均值除以所述指纹图像的绿色像素平均值(R/G)，并且所述第二颜色像素比例可为所述指纹图像的蓝色像素平均值除以所述指纹图像的所述绿色像素平均值(B/G)。
对此，由于不同人种肤色所对应的各颜色像素比例并不相同，因此本实施例的电子装置100可对显示为多个人种肤色的彩色均光板进行感测，而取得多个人种肤色分别对应的多个参考背景图像301_1～301_N来建立背景数据库142。因此，如图2的步骤S220、S230，处理器110可计算当前指纹图像303的颜色像素比例，并且处理器110可依据此颜色像素比例来搜寻参考背景图像301_1～301_N当中具有相应的颜色像素比例的背景图像302。因此，本实施例的电子装置100的处理器110可利用具有相应的颜色像素比例的背景图像302来对当前取得的指纹图像303进行去背景噪声处理，而有效地取得校正后的指纹图像304。
图7是依照本发明的第三实施例的建立背景数据库的流程图。参考图1、图3、图5以及图7，背景数据库142存储的参考背景图像301_1～301_N可例如是对应于不同颜色像素比例(不同人种肤色)且对应于不同数字值(光反射率)的背景图像。电子装置100可执行以下步骤S710～S740来预先建立背景数据库142。然而，本实施例的步骤S710～S730如同上述图5实施例的步骤S510～S530，以先进行光学指纹传感器110的色彩校正，以使电子装置100于后续进行指纹感测时可取得指纹图像的正确的色彩信息。因此，本实施例的不多加赘述步骤S710～S730，而请参照上述图5实施例的说明。
在步骤S740，电子装置100可通过光学指纹传感器120预先多次感测分别操作在不同的多个亮度以及不同的多个颜色像素比例的彩色均光板，以取得分别对应于不同的多个亮度以及不同的多个颜色像素比例的多个参考图像背景301_1～301_N来建立背景数据库142。举例而言，如图6所示的彩色均光板600可分区且同时显示对应于不同的多种人种肤色的多个人种光标601～604，以取得不同人种肤色的每一个的颜色像素比例。并且，彩色均光板600可例如是完全贴附在面板130上，以使光学指纹传感器110还可随着彩色均光板600的亮度调整，例如依序调整亮度为10％、20％～100％，来感测模拟为对应于不同的多种人种肤色的多个不同反射率结果的参考背景图像301_1～301_N及其对应的多个颜色像素比例以及多个数字值。因此，如图2的步骤S220、S230，处理器110可计算当前指纹图像303的颜色像素比例以及光反射率，并且处理器110可依据此颜色像素比例先决定特定的人种肤色，在依据光反射率所换算的数字值来搜寻参考背景图像301_1～301_N当中对应于颜色像素比例(特定的人种肤色)且具有相应的数字值(光反射率)的背景图像302。因此，本实施例的电子装置100的处理器110可利用具有相应的光反射率的背景图像302来对当前取得的指纹图像303进行去背景噪声处理，而有效地取得校正后的指纹图像304。
综上所述，本发明的电子装置及其操作方法可预先建立有背景数据库。所述背景数据库的多个参考背景图像可对应于不同的多个颜色像素比例以及不同的多个光反射率的至少其中之一，以使本发明的电子装置可依据对应于当前指纹图像的颜色像素比例以及光反射率的至少其中之一来搜寻背景数据库，而取得最适于感测对象的人种肤色或光反射率的背景图像，并且依据此背景图像来有效地消除或降低指纹图像当中的背景噪声。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (20)

1.一种电子装置，其特征在于，包括：
光学指纹传感器，用以取得指纹图像；以及
处理器，耦接所述光学指纹传感器，并且分析所述指纹图像，以计算对应于所述指纹图像的颜色像素比例以及光反射率的至少其中之一，
其中所述处理器依据所述颜色像素比例以及所述光反射率的至少其中之一来搜寻背景数据库，以取得背景图像，并且所述处理器依据所述背景图像校正所述指纹图像，以取得校正后的指纹图像。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述处理器依据所述指纹图像的所述颜色像素比例以及通过所述光反射率所计算的数字值的至少其中之一来搜寻所述背景数据库的多个参考背景图像，以取得所述背景图像，其中所述数字值为模拟至数字转换器数字码。
3.根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于，所述光学指纹传感器预先多次感测分别操作在不同亮度的白光均光板，以取得所述多个参考背景图像以及对应的多个数字值来建立所述背景数据库。
4.根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于，所述光学指纹传感器预先感测黑色面板，以取得初始数字值，并且所述处理器依据所述初始数字值来校正所述光学指纹传感器的模拟至数字转换器。
5.根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于，所述光学指纹传感器预先感测不同的多个人种光标或多种颜色色卡，以取得分别对应于所述多个人种光标或所述多种颜色色卡的不同的多个颜色像素比例的所述多个参考背景图像来建立所述背景数据库。
6.根据权利要求5所述的电子装置，其特征在于，所述多个人种光标由彩色均光板提供。
7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述光学指纹传感器还预先多次感测分别操作在不同的多个亮度以及不同的所述多个颜色像素比例的所述彩色均光板，以取得分别对应于不同的所述多个亮度以及不同的所述多个颜色像素比例的所述多个参考背景图像来建立所述背景数据库。
8.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述彩色均光板的多个分区同时或分时显示所述多个人种光标。
9.根据权利要求5所述的电子装置，其特征在于，所述光学指纹传感器预先感测不同人种类型的多个颜色样板，并且所述处理器比较所述多个颜色样板的感测结果以及所述多个颜色样板来计算颜色误差参数，并且所述处理器依据颜色误差参数进行所述光学指纹传感器的颜色校正。
10.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述颜色像素比例包括第一颜色像素比例以及第二颜色像素比例，
其中所述第一颜色像素比例为所述指纹图像的红色像素平均值除以所述指纹图像的绿色像素平均值，并且所述第二颜色像素比例为所述指纹图像的蓝色像素平均值除以所述指纹图像的所述绿色像素平均值。
11.一种操作方法，适于具有光学指纹传感器以及背景数据库的电子装置，其特征在于，所述操作方法包括：
通过所述光学指纹传感器取得指纹图像；
分析所述指纹图像，以计算对应于所述指纹图像的颜色像素比例以及光反射率的至少其中之一；
依据所述颜色像素比例以及所述光反射率的至少其中之一来搜寻背景数据库，以取得背景图像；以及
依据所述背景图像校正所述指纹图像，以取得校正后的指纹图像。
12.根据权利要求11所述的操作方法，其特征在于，取得所述背景图像的步骤包括：
依据所述指纹图像的所述颜色像素比例以及通过所述光反射率所计算的数字值的至少其中之一来搜寻所述背景数据库的多个参考背景图像，以取得所述背景图像，
其中所述数字值为模拟至数字转换器数字码。
13.根据权利要求12所述的操作方法，其特征在于，包括：
通过所述光学指纹传感器预先多次感测分别操作在不同亮度的白光均光板，以取得所述多个参考背景图像以及对应的多个数字值来建立所述背景数据库。
14.根据权利要求12所述的操作方法，其特征在于，包括：
通过所述光学指纹传感器预先感测黑色面板，以取得初始数位值；以及
依据所述初始数字值来校正所述光学指纹传感器的模拟至数字转换器。
15.根据权利要求12所述的操作方法，其特征在于，包括：
通过所述光学指纹传感器预先感测不同的多个人种光标或多种颜色色卡，以取得分别对应于所述多个人种光标或所述多种颜色色卡的不同的多个颜色像素比例的所述多个参考背景图像来建立所述背景数据库。
16.根据权利要求15所述的操作方法，其特征在于，所述多个人种光标由彩色均光板提供。
17.根据权利要求16所述的操作方法，其特征在于，建立所述背景数据库的步骤还包括：
通过所述光学指纹传感器还预先多次感测分别操作在不同的多个亮度以及不同的所述多个颜色像素比例的所述彩色均光板，以取得分别对应于不同的所述多个亮度以及不同的所述多个颜色像素比例的所述多个参考背景图像来建立所述背景数据库。
18.根据权利要求16所述的操作方法，其特征在于，所述彩色均光板的多个分区同时或分时显示所述多个人种光标。
19.根据权利要求15所述的操作方法，其特征在于，还包括：
通过所述光学指纹传感器还预先感测不同人种类型的多个颜色样板；
比较所述多个颜色样板的感测结果以及所述多个颜色样板来计算颜色误差参数；以及
依据颜色误差参数进行所述光学指纹传感器的颜色校正。
20.根据权利要求11所述的操作方法，其特征在于，所述颜色像素比例包括第一颜色像素比例以及第二颜色像素比例，
其中所述第一颜色像素比例为所述指纹图像的红色像素平均值除以所述指纹图像的绿色像素平均值，并且所述第二颜色像素比例为所述指纹图像的蓝色像素平均值除以所述指纹图像的所述绿色像素平均值。
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