CN113052154A - 皮肤纹理数据的采集装置及其采集方法和显示装置 - Google Patents

Abstract

公开一种皮肤纹理数据的采集装置及其采集方法和显示装置。该皮肤纹理数据的采集方法包括：通过电容触控电路检测皮肤纹理在触控装置上的触控区域；根据所述触控区域中皮肤纹理接触产生的触控信号的信号量的分布，通过控制器在所述触控区域中选取触控中心区，并且在所述触控中心区中选取特征区，将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域；通过皮肤纹理识别电路对所述皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行扫描并产生皮肤纹理数据。在上述采集方法中，通过在触控区域中选取较小的特征区作为皮肤纹理扫描区域，不仅缩短触控扫描时间，而且降低器件功耗。

Description

皮肤纹理数据的采集装置及其采集方法和显示装置

技术领域

本公开的实施例涉及一种皮肤纹理数据的采集装置及其采集方法和显示装置。

背景技术

人体的皮肤由表皮和真皮组成。真皮***向表皮突起，构成许多整齐的***线称为嵴线(ridge)，嵴线之间凹陷部分为沟(furrow)。指(趾)掌(脚)部位的皮肤表层因皮嵴和皮沟走向不同而形成各种皮肤纹理特征。所谓皮肤纹理(dermatoglyphy)亦称皮纹，即指人体皮肤某些特定部位处的纹理图形。

人体的皮肤纹理具有个体特异性，皮肤纹理于胚胎14周形成，一旦形成终生不变，具有高度稳定性。在某些情况下，例如，染色体异常、先天性疾病等，皮肤纹理会发生变化，可以作为诊断旁证或疾病的初筛依据。

鉴于皮肤纹理的个体特异性以及其变化可以作为诊断依据，对皮肤纹理的识别可以用于个人身份验证***以及用于医学诊断***中。

随着显示技术的飞速发展，触摸屏(Touch Screen Panel)已经逐渐遍及人们的生活中。目前，触摸屏按照工作原理可以分为：电阻式、电容式、红外线式以及表面声波式、电磁式、振波感应式以及受抑全内反射光学感应式等。在这些触摸屏中，电容式触摸屏以其独特的触控原理，凭借高灵敏度、长寿命、高透光率等优点，被业内追捧为新宠。

发明内容

本公开的实施例提供了一种皮肤纹理数据的采集装置及其显示装置和采集方法，用以降低触摸屏的皮肤纹理识别时间和功耗。

本公开的至少一个实施例提供了一种皮肤纹理数据的采集装置，包括：

电容触控电路，被配置为检测皮肤纹理在触控装置上的触控区域；

控制器，被配置为根据所述触控区域中皮肤纹理接触产生的触控信号的信号量的分布，在所述触控区域中选取触控中心区，并且在所述触控中心区中选取特征区，将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域；以及

皮肤纹理识别电路，被配置对所述皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行扫描并产生皮肤纹理数据。

本公开的至少一个实施例提供了一种显示装置，包括上述皮肤纹理数据的采集装置。

本公开的至少一个实施例提供了一种皮肤纹理数据的采集方法，包括：

通过电容触控电路检测皮肤纹理在触控装置上的触控区域；

根据所述触控区域中皮肤纹理接触产生的触控信号的信号量的分布，通过控制器在所述触控区域中选取触控中心区，并且在所述触控中心区中选取特征区，将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域；

通过皮肤纹理识别电路对所述皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行扫描并产生所述皮肤纹理数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为根据本公开的一个实施例的内嵌式触摸屏的结构示意图；

图2为根据本公开的一个实施例的皮肤纹理识别电路的结构示意图；

图3为根据本公开的另一个实施例的皮肤纹理识别电路的结构示意图；

图4为根据本公开的再一个实施例的皮肤纹理识别电路的结构示意图；

图5为根据本公开的又一个实施例的皮肤纹理识别电路的结构示意图；

图6为根据本公开的再一个实施例的皮肤纹理识别电路的结构示意图；

图7为根据本公开的再一个实施例的内嵌式触摸屏的结构示意图；

图8为根据本公开的一个实施例的内嵌式触摸屏的驱动方法的流程图；

图9为根据本公开的一个实施例的皮肤纹理数据的采集方法的流程图；

图10为根据本公开实施例的手部掌纹数据的采集方法的流程图；

图11为根据本公开的一个实施例的内嵌式触摸屏与手部的触控区域的示意图；

图12为根据本公开的一个实施例的手部的示意图；

图13为根据本公开的一个实施例的内嵌式触摸屏与手部的触控区域中的触控信号的信号量分布示意图；

图14为根据本公开的一个实施例的手掌触控中心区中的触控信号的信号量分布示意图；

图15为根据本公开的一个实施例的手掌上掌纹纹理的示意图；

图16为根据本公开的一个实施例的内嵌式触摸屏中多个自电容触控电极的示意图；

图17为根据本公开的一个实施例的内嵌式触摸屏中多个自电容触控电极与多个感光触控组件的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

在基于安全性的触摸屏基于安全性的个人身份验证***中，使用皮肤纹理识别装置，例如指纹识别装置或掌纹识别装置，进行皮肤纹理(例如指纹或掌纹)识别的方法得到了广泛的使用。目前，通常是在触摸屏的显示区域之外的空余位置设置指纹皮肤纹理识别模块(例如指纹识别模块)，进而实现指纹皮肤纹理识别功能，使用时通常需要将先进行指纹皮肤纹理识别才能进行操作，不够便捷，并且制造时需要将显示器件与指纹皮肤纹理识别器件进行功能组合，比较繁琐。

因此，为了解决上述问题，现在有将指纹皮肤纹理识别区域设置在显示区域的触摸屏，例如，将皮肤纹理指纹识别与触控触摸功能集成在一起。但是在惯常的触摸屏中，进行指纹皮肤纹理识别是需要对显示区域的所有指纹皮肤纹理触控读取线上的信号进行处理，需要处理的数据量较大，尤其是对于大尺寸显示屏，处理数据量非常大，从而导致指纹皮肤纹理识别时间较长，并且功耗较大。

本公开的至少一个实施例提供了一种皮肤纹理数据的采集装置，包括：电容触控电路，被配置为检测皮肤纹理在触控装置上的触控区域；控制器，被配置为根据所述触控区域中皮肤纹理接触产生的触控信号的信号量的分布，在所述触控区域中选取触控中心区，并且在所述触控中心区中选取特征区，将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域；以及皮肤纹理识别电路，被配置对所述皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行扫描并产生皮肤纹理数据。

在上述皮肤纹理数据的采集装置中，根据触控区域确定出的皮肤纹理扫描区域位于触控区域内，且皮肤纹理扫描区域的面积比触控区域的面积小，这样能够减少扫描或识别皮肤纹理的时间，并且降低器件功耗。

本公开的皮肤纹理数据的采集装置可以有多种，例如外挂式触摸屏、内嵌式触摸屏，至少一个示例中，上述采集装置为内嵌式触摸屏。

本公开的至少一个实施例提供了一种内嵌式触摸屏，如图1所示，包括电容触控电路1，配置为检测皮肤纹理在触摸装置上的触控位置。进一步地，在至少一个示例中还可以检测皮肤纹理在所述内嵌式触摸屏上的触控区域。例如，电容触控电路包括呈矩阵排列的多个电容触控电极和触控侦测芯片，所述触控侦测芯片与电容触控电极电连接的、配置为通过检测电容触控电极的电容值变化判断触控位置。

所述内嵌式触摸屏还包括：皮肤纹理识别电路2和控制器3；其中，

皮肤纹理识别电路2包括呈矩阵排列的多个感光触控组件21，每个所述电容触控电极对应多个所述感光触控组件。如图16所示，例如，内嵌式触摸屏包括呈矩阵排列的多个电容触控电极40。如图17所示，在每个电容触控电极40所在的区域内设置有多个感光触控组件21。这样，在利用电容触控电极40确定触摸位置时，可实现快速、低分辨率的检测，而在利用感光触控组件21对皮肤纹理进行采集或识别时，可实现高分辨率的细致扫描。例如，皮肤纹理识别电路2还包括与各行感光触控组件21一一对应连接的皮肤纹理触控扫描线Scan，以及与各列感光触控组件21一一对应连接的皮肤纹理触控读取线Read。例如，如图2所示；皮肤纹理识别电路2配置为通过感光触控组件21对对应区域内的皮肤纹理进行识别并产生识别信号，并当控制器3向与感光触控组件21连接的皮肤纹理触控扫描线Scan输出皮肤纹理扫描信号时，感光触控组件21将识别信号输出到皮肤纹理触控读取线Read上。

控制器3分别与电容触控电路1、皮肤纹理触控扫描线Scan和皮肤纹理触控读取线Read连接；控制器3用于当电容触控电路1确定触控位置之后，根据触控位置确定皮肤纹理扫描区域，并向与皮肤纹理扫描区域对应的皮肤纹理触控扫描线Scan输出皮肤纹理扫描信号，以及对与皮肤纹理扫描区域对应的皮肤纹理触控读取线Read输出的识别信号进行处理。进一步，在至少一个示例中，控制器3被配置为根据所述触控区域中皮肤纹理接触产生的触控信号的信号量的分布，在所述触控区域中选取所述触控中心区，并且在所述触控中心区中选取所述特征区，将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域。这种情况下，皮肤纹理识别电路2被配置对所述皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行扫描并产生皮肤纹理数据。控制器3可以使用硬件、固件、软件或它们之间的任意结合；例如，控制器3可以通过存储器、处理器以及一个或多个存储在存储器中的程序模块，这些程序模块包括用于实现上述功能的指令。

根据本公开实施例的上述内嵌式触摸屏，包括电容触控电路、皮肤纹理识别电路和控制器；电容触控电路用于判断触摸位置，控制器配置为当电容触控电容确定出触控位置之后，根据触控位置确定皮肤纹理扫描区域，皮肤纹理识别电路用于通过感光触控组件对皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行识别并产生识别信号，并当与感光触控组件连接的皮肤纹理触控扫描线接收到控制器输出的皮肤纹理扫描信号时，感光触控组件将识别信号输出到皮肤纹理触控读取线上；所述控制器读取皮肤纹理触控读取线输出的识别信号并进行处理。从而通过控制器的控制，仅对皮肤纹理识别电路确定的触摸位置对应的皮肤纹理扫描区域进行皮肤纹理触控扫描以及信号处理，从而可以减少皮肤纹理触控扫描的时间以及减少数据处理量，进而降低皮肤纹理识别时间和功耗。

需要说明的是，在根据本公开实施例的上述内嵌式触摸屏中，电容触控电路可以是互电容型的，也可以是自电容型的，在此不作限定。当电容触控电路是互电容型时，电容触控电极包括触控驱动电极和触控感应电极；当电容触控电路是自电容型时，电容触控电极仅包括自电容电极。互电容触控电路或自电容型触控电路的结构与惯常技术中的互电容触控电路或自电容型触控电路的结构相同，在此不作详述。

在根据本公开实施例的上述内嵌式触摸屏中，根据触控区域确定出的皮肤纹理扫描区域位于触控区域内，且皮肤纹理扫描区域的面积比触控区域的面积小，这样能够减少扫描或识别皮肤纹理的时间，并且降低器件功耗。

根据本公开实施例的上述内嵌式触摸屏可以应用于液晶显示屏，也可以应用于有机电致发光显示器，在此不作限定。

进一步地，在根据本公开实施例的上述内嵌式触摸屏中，还包括呈矩阵排列的子像素，以及位于相邻行子像素之间的栅极信号线和位于相邻列子像素之间的数据信号线。

触摸屏的密度通常在毫米级，因此，在本公开的一个实施例中，可以根据所需的触控密度选择电容触控电路中电容触控电极的设置。而触摸屏中用于显示的子像素密度通常在微米级，因此，一般电容触控电路中一个触控点会对应触摸屏中的多个子像素。

进一步地，由于皮肤纹理识别电路是用于采集皮肤纹理的，并且在至少一个示例中还可以识别皮肤纹理，精度要求较高，因此皮肤纹理识别电路的触控密度相对比电容触控电路的触控密度小，但是一般情况下也比触摸屏中用于显示的子像素密度大，因此，可以将皮肤纹理识别电路中一个感光触控组件对应触摸屏中的多个子像素。在本公开的一个实施例中，可以将各感光触控组件分别内置于各子像素中，而所有感光触控组件的周期性分布方式、分布密度或间距可以根据实际情况进行设计，在此不作限定。

下文将结合示例对根据本公开的实施例进行详细说明。需要说明的是，本示例中是为了更好的说明本公开，而不应当被解释为对本公开的限制。

可选地，在根据本公开实施例的上述内嵌式触摸屏中，如图3所示，感光触控组件21包括感光电路211和触控读取电路212；其中，

感光电路211的输出端与触控读取电路212的输入端相连，触控读取电路212的控制端与对应的皮肤纹理触控扫描线Scan相连，触控读取电路212的输出端与对应的皮肤纹理触控读取线Read相连；

感光电路211配置为当接收到光时产生识别信号，并将产生的识别信号提供给触控读取电路212的输入端；其中感光电路211接收到的光为当有皮肤接触触摸屏时，触摸屏的内置光源发出的被皮肤反射到感光电路211上的光；

触控读取电路212配置为在对应的皮肤纹理触控扫描线Scan上接收到皮肤纹理扫描信号时处于导通状态，并将接收的识别信号输出到皮肤纹理触控读取线Read上。

在根据本公开的一个实施例的内嵌式触摸屏中，如图4所示，感光电路211包括：感光晶体管T1；其中，

感光晶体管T1的源极和栅极与参考信号端Vref相连，漏极为感光电路211的输出端。

感光晶体管的工作原理为：在没有触控发生时，触摸屏的内置光源直接射出，感光晶体管上接收不到反射的光，感光晶体管没有识别信号输出，当有皮肤接触触摸屏时，皮肤将触摸屏的内置光源所发出的光反射到感光晶体管上，感光晶体管所感应到的光强增大，感光晶体管的活性层中载流子浓度增大，产生识别信号，感光晶体管输出识别信号到触控读取电路。并且，感光晶体管输出的识别信号与感光晶体管接收到的光的光强有关，光强越强，感光晶体管输出到触控读取电路的识别信号就越大。由于皮肤具有凹凸不平的皮肤纹理，导致皮肤纹理的凹点和凸点所对应区域的光强度是不同的，因此通过判断识别信号的大小可以判断出相应位置处是皮肤纹理的凹点还是凸点。

在本公开的一个实施例中，作为感光电路的感光晶体管的部分部件可以和触摸屏中子像素中的开关晶体管的部分部件同层制备，这样不用增加太多新的制备工艺，仅需变更对应的各个膜层的构图即可实现，节省了生产成本，提高了生产效率。当然，感光电路也可以是其他结构，在此不作详述。

进一步地，在根据本公开的一个实施例的内嵌式触摸屏中，参考信号端可以接公共电极，在此不作限定。

在根据本公开实施例的上述内嵌式触摸屏中，触控读取电路212包括：开关晶体管T2，如图4所示；其中，

开关晶体管T2的源极为触控读取电路212的输入端，栅极为触控读取电路212的控制端，漏极为触控读取电路212的输出端。

在本公开的一个实施例中，开关晶体管T2在对应的皮肤纹理触控扫描线Scan的控制下处于导通状态时，将感光电路211输出的识别信号输出给皮肤纹理触控读取线Read，控制器通过对皮肤纹理触控读取线上的识别信号进行处理即可实现皮肤纹理识别的功能。

在本公开的一个实施例中，作为触控读取电路的开关晶体管的各个部件可以和触摸屏中子像素中的开关晶体管的各个部件同层制备，这样不用增加新的制备工艺，仅需变更对应的各个膜层的构图即可实现该内嵌式触摸屏，节省了生产成本，提高了生产效率。当然，触控读取电路也可以是其他结构，在此不作详述。

在根据本公开实施例的上述内嵌式触摸屏中，感光触控组件21还包括电容Cp，如图5所示；其中，

电容Cp的一端分别与感光电路211的输出端和触控读取电路212的输入端相连，电容Cp的另一端与参考信号端Vref相连。电容Cp配置为使感光电路211产生的识别信号能够在触控读取电路212的输入端保持较长时间，从而保证当触控读取电路212在对应的皮肤纹理触控扫描线Scan上有皮肤纹理扫描信号时，可以将接收的识别信号输出到皮肤纹理触控读取线Read。

在本公开的一个实施例中，皮肤纹理触控读取线可以设置在触摸屏中相邻列的子像素之间。进一步地，可以将各皮肤纹理触控读取线与触摸屏中的数据信号线同层设置且相互绝缘，即在制备各数据信号线的同时制备出与其相互绝缘的皮肤纹理触控读取线，这样，在制备触摸屏时不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成数据信号线和皮肤纹理触控读取线的图形，能够节省制备成本。当然也可以分别制备皮肤纹理触控读取线和数据信号线，在此不做限定。

同理，在根据本公开的一个实施例中，皮肤纹理触控扫描线可以设置在触摸屏中相邻行的子像素之间，同样进一步可以将各皮肤纹理触控扫描线与触摸屏中的栅极信号线同层设置且相互绝缘，即在制备各栅极信号线的同时制备出与其相互绝缘的皮肤纹理触控扫描线，这样，在制备触摸屏时不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成栅极信号线和皮肤纹理触控扫描线的图形，能够节省制备成本，提升产品附加值。当然也可以分别制备皮肤纹理触控扫描线和栅极信号线，在此不做限定。

在根据本公开的一个实施例的内嵌式触摸屏中，如图6所示，可以将触摸屏的至少一条栅极信号线Gate作为皮肤纹理触控扫描线，避免在触摸屏中设置新的布线，这样可以保证触摸屏具有较大的开口率，并且，使用栅极信号线作Gate为皮肤纹理触控扫描线，还可以避免增加单独控制皮肤纹理触控扫描线的驱动芯片IC，能节省制作成本。

在根据本公开的一个实施例的内嵌式触摸屏中，控制器可以包括：

区域确定电路，配置为当电容触控电路确定出触控位置之后，根据触控位置确定皮肤纹理扫描区域；进一步，在至少一个示例中，区域确定电路配置为根据所述触控区域中皮肤纹理接触产生的触控信号的信号量的分布，在所述触控区域中选取所述触控中心区，并且在所述触控中心区中选取所述特征区，将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域。

信号输出电路，配置为向皮肤纹理扫描区域中的皮肤纹理触控扫描线输出皮肤纹理扫描信号，以及

信号处理电路，配置为对皮肤纹理扫描区域中的皮肤纹理触控读取线输出的识别信号进行处理。

根据本公开实施例的内嵌式触摸屏中，信号处理电路配置为针对与确定的皮肤纹理扫描区域内的每一条皮肤纹理触控读取线，将皮肤纹理触控读取线输出的识别信号和与其相邻的上一条皮肤纹理触控读取线输出的识别信号进行比较，并将信号差异进行放大；或将皮肤纹理触控读取线输出的识别信号和与其相邻的下一条皮肤纹理触控读取线输出的识别信号进行比较，并将信号差异进行放大。从而可以定义出皮肤纹理上凹点与凸点的相对位置。

在根据本公开的一个实施例中，信号处理电路包括至少一个差分放大器。

在根据本公开实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，可以是以相邻的至少两条皮肤纹理触控读取线为一组，属于同一组的皮肤纹理触控读取线分别通过控制开关连接同一个差分放大器。利用控制开关选择需要比较的皮肤纹理触控读取线上的识别信号。

例如，以图6为例，以所有皮肤纹理触控读取线Read为一组，属于同一组的皮肤纹理触控读取线Read分别通过控制开关31连接同一个差分放大器32。

进一步地，在根据本公开的一个实施例的上述内嵌式触摸屏中，信号处理电路一般还用于根据皮肤纹理触控读取线上的识别信号生成一个皮肤纹理特征图，并将生成的皮肤纹理特征图与预存的预设皮肤纹理特征图进行比对，实现皮肤纹理识别功能。

进一步地，在根据本公开的一个实施例中，该内嵌式触摸屏包括背光模组，该背光模组例如包括导光板、点状光源(如LED)或线性光源(CCFL)，由此为该触摸屏的正常工作提供光源。如图7所示，该背光模组200可以设置在与该内嵌式触摸屏100的工作面相背的一侧，其可以为侧面照射式或直下下式。

本公开的至少一个实施例提供了一种显示装置，包括根据本公开上述实施例的任一种皮肤纹理数据的采集装置。该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述内嵌触摸屏的实施例，重复之处不再赘述。需要指出的是，本发明实施例的内嵌式触摸屏也可以独立使用，而无需具备图像显示功能。

本公开的至少一个实施例提供了一种安全***，该安全***包括上述任一种内嵌式触摸屏或者显示装置，该安全***可以用于储藏室或办公室的门，保险箱等。

本公开的至少一个实施例提供了一种上述任一种内嵌式触摸屏的驱动方法，如图8所示，包括：

检测触控位置，其中，电容触控电路检测触控位置，并且皮肤纹理识别电路通过感光触控组件对对应区域内的皮肤纹理进行识别并产生识别信号；

根据所述触控位置确定皮肤纹理扫描区域，其中，当电容触控电路确定出触控位置之后，控制器根据触控位置确定皮肤纹理扫描区域，并向与皮肤纹理扫描区域对应的皮肤纹理触控扫描线输出皮肤纹理扫描信号；

对所述皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行识别并产生识别信号，其中，感光触控组件对皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行识别产生识别信号，并将所述识别信号输出到皮肤纹理触控读取线上；以及

对所述识别信号进行处理，其中，所述控制器对与皮肤纹理扫描区域对应的皮肤纹理触控读取线输出的识别信号进行处理。

本公开的至少一个实施例还提供了一种皮肤纹理数据的采集方法，如图9所示，该方法包括：

步骤S101：通过电容触控电路检测皮肤纹理在触摸装置上的触控区域；

步骤S102：根据所述触控区域中皮肤纹理接触产生的触控信号的信号量的分布，通过控制器在所述触控区域中选取所述触控中心区，并且在所述触控中心区中选取所述特征区，将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域；以及

步骤S103：通过皮肤纹理识别电路对所述皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行扫描并产生皮肤纹理数据。

在根据本公开实施例的上述皮肤纹理数据的采集方法中，由于皮肤纹理扫描区域为特征区，并且该特征区位于触控区域中，因此，相比于扫描整个触控区域，扫描特征区的面积更小且速度更快，这样不仅减少扫描或识别皮肤纹理的时间，而且降低器件功耗，有利于提高识别效率。

下面以采集人的手部掌纹数据为例描述上述皮肤纹理数据的采集方法。可以理解的是，该手部掌纹数据采集方法仅为示例性的，本公开提供的皮肤纹理数据的采集方法还可以应用到人体四肢的其他部位，例如脚掌、肘部、腕部、臂部、腿部等，此处不再一一列出。

图10为根据本公开实施例的一种手掌掌纹数据的采集方法的流程图。参见图10，根据本公开实施例的一种手掌掌纹数据的采集方法包括：

步骤S201：通过电容触控电路检测手部皮肤纹理在触摸屏上的触控区域。

至少一些实施例中，触摸屏采用前面实施例中描述的皮肤纹理数据的采集装置(例如内嵌式触摸屏)。在本公开提供的内嵌式触摸屏中，电容触控电路可以是互电容型的，也可以是自电容型的。当电容触控电路是互电容型时，电容触控电极包括触控驱动电极和触控感应电极；当电容触控电路是自电容型时，电容触控电极仅包括自电容电极。本公开实施例以采用自电容触控电极的内嵌式触摸屏为例对手部掌纹纹理的采集方法做具体说明。

图11为根据本公开的一个实施例的内嵌式触摸屏与手部的触控区域的示意图。图12为根据本公开的一个实施例的手部的示意图。图13为根据本公开的一个实施例的内嵌式触摸屏与手部的触控区域中的触控信号的信号量分布示意图。如图11所示，触摸屏4包括呈矩阵排列的多个自电容触控电极40。如图12和图13所示，当手部5触摸触摸屏4时，位于手部5与触摸屏4之间的触控区域6中的自电容触控电极42、43均会产生触控信号，而在手部5没有接触到触摸屏4的非触控区域7(即图13的触摸屏4中除触控区域6之外的区域)中，自电容触控电极41不产生触控信号。这样，根据触摸屏4上产生触控信号的自电容触控电极所在的区域，可以检测出手部5在触摸屏上的触控区域6。

步骤S202：根据所述触控区域中手部掌纹接触产生的触控信号的信号量的分布，通过控制器在所述触控区域中选取所述触控中心区，并且在所述触控中心区中选取特征区，将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域。

在手部触摸触摸屏时，手部的不同部位(例如手指、手掌中心部、手掌边缘部)在触摸屏上的接触程度不同，原因例如，按压力度不同，手部表面和触摸屏的距离不同等，由此在触控区域中产生的触控信号的信号量也不同。本公开实施例中，根据信号量的分布，可以在触控区域中选取出触控中心区，然后在触控中心区选取特征区。

至少一些实施例中，所述皮肤纹理接触在所述触控中心区中产生第一触控信号的第一信号量，所述皮肤纹理接触在所述触控边缘区中产生所述第一触控信号的第二信号量，所述第一信号量不等于所述第二信号量。由此，根据第一触控信号的第一信号量和第二信号量的分布，在触控区域中确定触控中心区。通过在触控区域中选取触控中心区，有利于缩小皮肤纹理扫描区域，减少扫描或识别皮肤纹理的时间，降低器件功耗。

类似地，所述皮肤纹理接触在所述特征区中产生第二触控信号的第三信号量，所述皮肤纹理接触在所述非特征区产生所述第二触控信号的第四信号量，所述第三信号量不等于所述第四信号量。由此，根据第二触控信号的第三信号量和第四信号量的分布，在触膜中心区中确定特征区。通过在触控中心区选取特征区，进一步缩小皮肤纹理扫描区域，并且缩短触控扫描时间。

本公开实施例中，可以根据电学触控(例如电容触控电极)扫描产生的电学触控信号的信号量分布来选取特定区域(例如上述触控中心区和/或特征区)，也可以根据光学触控(例如前述的感光触控组件)扫描产生的光学触控信号的信号量分布来选取上述特定区域(例如触控中心区和/或特征区)。根据实际需要，可以在选取触控中心区和特征区时使用相同触控扫描方式，或者使用不同触控扫描方式。

至少一些实施例中，所述第一触控信号和所述第二触控信号为同种触控信号。即，使用相同触控扫描方式选取触控中心区和特征区，这样可以减少触控扫描方式的切换操作，降低器件功耗，缩短触控扫描时间。在此情况下，所述第一信号量和所述第二信号量之间的差异大于所述第三信号量和所述第四信号量之间的差异。这是因为，当基于触控区域中同种触控信号的信号量分布进行筛选时，如果所述第一信号量和所述第二信号量之间的差异小于或等于所述第三信号量和所述第四信号量之间的差异，可能会加大信号筛选的难度，由此产生较大误差，无法准确地感测特征区或触控中心区。

例如，当所述第一触控信号和所述第二触控信号为电学触控信号时，上述步骤202包括：采用电学触控扫描方式扫描与所述触控区域接触的所述皮肤纹理以产生所述电学触控信号，并且根据所述触控区域中所述电学触控信号的信号量的分布选取所述触控中心区和所述特征区。例如，电学触控信号为电容、电流或电压中的任一种。进一步地，所述触控中心区中的所述电学触控信号的第一信号量小于所述触控边缘区中的所述电学触控信号的第二信号量，所述特征区中的所述电学触控信号的第三信号量小于所述非特征区中的所述电学触控信号的第四信号量。

例如，如图12和图13所示，在手部5触摸触摸屏4时，不同部位产生的触控信号不同。例如，手指51、手掌中心部52和手掌边缘部53在触摸屏4上的接触程度不同，由此在触控区域6中产生的触控信号的信号量也不同。在对应手掌中心部52的区域中，由于手掌中心部52相对于手掌边缘部53凹陷，因此与触摸屏4之间不能紧密接触，此区域中的自电容触控电极43产生的电学触控信号的第一信号量较小。相比之下，在对应手掌边缘部53和手指51的触控区域中，与触摸屏4的接触紧密，此区域中的自电容触控电极42产生的电学触控信号的第二信号量较大。

本公开实施例中，把信号量较小的区域确定为触控中心区61，把信号量较大的区域确定为触控边缘区62。在具体实现时，可以通过设定信号量的预设阈值实现上述触控中心区61的选取。例如，触控中心区61中的自电容触控电极43产生第一信号量，触控边缘区62中的自电容触控电极42产生第二信号量，例如，第二信号量和第一信号量的比值范围在2到4之间。例如，触控中心区61中的自电容触控电极43的信号量的范围在10000到15000之间(此处使用的数字仅用于标明相对大小，而不是绝对值)，触控边缘区62中的自电容触控电极42的信号量的范围在30000到40000之间，设定信号量的预定阈值为20000，把信号量小于该预定阈值的自电容触控电极43筛选出来并且生成图像，由此确定触控中心区61。这样，根据所述触控区域中手部掌纹接触产生的电学触控信号的信号量的分布，可以实现在所述触控区域中选取所述触控中心区。

图14为根据本公开的一个实施例的手掌触控中心区中的触控信号的信号量分布示意图。如图14所示，所选取的触控中心区61对应于排列为4*6的多个自电容触控电极43。人的手掌掌纹纹理较丰富，包括主线，皱褶，乳突纹，细节点和三角点等等。图15为根据本公开的一个实施例的手掌上掌纹纹理的示意图。如图15所示，主线501是手掌上最粗的几条线，大多数手掌上有三条主线，分别称为生命线，感情线和智慧线。皱褶502比主线501细且浅，并且很不规律。手掌上还分布有和指纹类似的乳突纹503，位于手掌的靠近每个手指指根的部分。三角点是乳突纹503在手掌上形成的三角区域的中心点，这些三角区域位于指根的下面。此外，手掌掌纹还包括多处细节点504。主线和皱褶是掌纹重要特征，可以从低分辨率、较低质量图像提取出来；三角点和细节点可以在高分辨率、高质量图像中提取出来。

本公开实施例中，以具有三条主线的特征区为例进行说明，然而，还可以选择具有皱褶或诸如疤痕的其他个性化特征的区域作为特征区，选取特征区的过程与下面描述的内容相同。由于手掌的主线存在凹点，4*6的多个自电容触控电极43的信号量实际是有差异的。例如，在对应主线的区域中，由于主线上的纹理有凹点，凹点处的纹理与触摸屏4的接触不紧密，此区域中的自电容触控电极431产生的电学触控信号的第三信号量较小。相比之下，在对应主线之外的区域中，手掌5与触摸屏4之间紧密接触，此区域中的自电容触控电极432产生的电学触控信号的第四信号量较大。为了便于筛选，把信号量较小的区域确定为特征区610，把信号量较大的区域确定非特征区612。例如，特征区610中的自电容触控电极431产生第三信号量，非特征区612中的自电容触控电极432产生第四信号量，例如，第四信号量和第三信号量的比值范围在1.09到1.33之间。

在具体实现时，可以通过设定信号量的预设阈值选取特征区610。例如，特征区610中由自电容触控电极431产生的第三信号量的范围在30000到32000之间，非特征区612中由自电容触控电极432产生的第四信号量的范围在35000到40000之间，设定信号量的预定阈值为34000，这样，可以把信号量小于该预定阈值的自电容触控电极431筛选出来并且生成图像，由此确定特征区610。

上述实施例中，选取特征区610将有利于缩小皮肤纹理扫描区域，缩短掌纹识别的时间，提高掌纹识别的速度。另外，本实施例的电容触控电极不仅可以识别出触控区域6，还可以识别出手掌5的特征区610，由此降低了扫描方式的切换时间，缩短了触控扫描时间。

再例如，当所述第一触控信号和所述第二触控信号为光学触控信号时，上述步骤202包括：采用光学触控扫描方式扫描所述触控区域中的皮肤纹理以产生所述光学触控信号，根据所述触控区域中所述光学触控信号的信号量分布选取所述触控中心区和所述特征区。例如，光学触控信号包括光强度。进一步地，在至少一个示例中，所述触控中心区中的所述光学触控信号的第一信号量大于所述触控边缘区中的所述光学触控信号的第二信号量，所述特征区中的所述光学触控信号的第三信号量大于所述非特征区中的所述光学触控信号的第四信号量。

例如，在确定触控区域后，利用图2至图6所示的内嵌式触摸屏的感光触控组件21来扫描所述触控区域中的皮肤纹理以产生所述光学触控信号。关于感光触控组件21的具体结构、设置方式和工作原理可参照前面实施例中的描述，此处不再赘述。本公开实施例中，用于检测触摸的光线由触摸屏4的背面向正面射出，当手部与触摸屏4的正面发生触摸时，手部的掌纹纹理会把部分光线反射回感光触控组件，感光触控组件接受该光线并产生光学触控信号。

进一步地，在手掌与触摸屏紧密接触的区域，检测光会被手掌吸收一部分，未被吸收的一部分被反射回感光触控组件，所对应的感光触控组件产生的光学触控信号的信号量较小；而在在手掌与触摸屏不紧密接触的区域，所对应的感光触控组件产生的光学触控信号的信号量较大。因为在不紧密接触的区域中，手掌的皮肤纹理与触摸屏之间存在空气间隙，光没有完全被手掌吸收，而经反射回到感光触控组件中，所以在不紧密接触的区域中产生的光学信号量较大。

参照图13和图14，本公开实施例中，当利用光学触控信号的分布选取触控中心区时，把光学触控信号的信号量较大的区域确定为触控中心区61，把光学触控信号的信号量较小的区域确定为触控边缘区62。由于手掌的主线存在凹点，造成和触摸屏4无法紧密接触，这样对应凹点下方的光会大部分反射回感光触控组件，相应的感光触控组件产生的光学触控信号的信号量更大，其他区域产生的光学触控信号的信号量相对较小。因此，本实施例中，把光学触控信号的信号量较大的区域确定为特征区610，把光学触控信号的信号量较小的区域确定为非特征区612。

至少一些实施例中，所述第一触控信号和所述第二触控信号为不同种触控信号。即，选择不同的触控扫描方式选取触控中心区和特征区，这样可以利用各个触控扫描方式的优势，提高触控扫描的精度。

例如，当所述第一触控信号为电学触控信号，所述第二触控信号为光学触控信号时，上述步骤202包括：采用电学触控扫描方式扫描与所述触控区域接触的所述皮肤纹理以产生电学触控信号，根据所述触控区域中所述电学触控信号的信号量分布，在所述触控区域中选取所述触控中心区；以及采用光学触控扫描方式扫描与所述触控中心区域接触的所述皮肤纹理以产生光学触控信号，根据触控中心区中所述光学触控信号的信号量分布，在所述触控中心区中选取所述特征区。例如，可以参照前面实施例中根据电学触控信号的信号量分布选取触控中心区的过程，以及参照前面实施例中根据光学触控信号的信号量分布选取特征区的过程，此处不再赘述。

再例如，当所述第一触控信号为光学触控信号，所述第二触控信号为电学触控信号时，上述步骤202包括：采用光学触控扫描方式扫描与所述触控区域接触的所述皮肤纹理以产生所述光学触控信号，根据所述触控区域中的所述光学触控信号的信号量分布，在所述触控区域中选取触控中心区；以及采用电学触控扫描方式扫描与所述触控中心区接触的所述皮肤纹理以产生所述电学触控信号，根据所述触控中心区中电学触控信号的信号量分布，在所述触控中心区中选取特征区。例如，可以参照前面实施例中根据光学触控信号的信号量分布选取触控中心区的过程，以及参照前面实施例中根据电学触控信号的信号量分布选取特征区的过程，此处不再赘述。

步骤S203：通过皮肤纹理扫描电路对所述皮肤纹理扫描区域内的手部掌纹进行扫描并产生手部掌纹数据。

例如，如图14所示，采用内嵌式触摸屏的感光触控组件对特征区610内的手部掌纹进行扫描，从而得到该区域内的包括主线细节信息的掌纹数据。

在根据本公开实施例的手掌掌纹数据的采集方法中，由于选取特征区为皮肤纹理扫描区域区，而该特征区位于触控区域中，因此，相比于扫描整个触控区域，扫描特征区的面积更小且速度更快，这样不仅减少扫描或识别掌纹的时间，而且降低器件功耗，有利于提高识别效率。

可选地，在步骤S102之后且在步骤S103之前，本公开实施例的采集方法还包括：

采用不同于选取所述特征区时所使用的触控扫描方式，再次扫描与所述触控中心区接触的所述皮肤纹理；以及

根据再次获得的触控信号的信号量分布，确认所选取的所述特征区为所述皮肤纹理扫描区域。

这样，通过二次确认步骤，可以进一步提高皮肤纹理识别的准确度及安全性。

例如，在采用光学触控扫描方式和电学触控扫描方式中其中一种触控扫描方式扫描与所述触控中心区接触的手部掌纹并且选取特征区之后，该采集方法还包括：采用光学触控扫描方式和电学触控扫描方式中另一种触控扫描方式扫描与所述触控中心区接触的所述皮肤纹理；以及根据获得的触控信号的信号量分布，再次确认所选取的所述特征区为所述皮肤纹理扫描区域。

至少一些实施例中，利用上述任一种内嵌式触摸屏对皮肤纹理数据进行采集。例如，本公开实施例的皮肤纹理数据的采集方法包括：

利用电容触控电路检测皮肤纹理在所述内嵌式触摸屏上的触控区域；

利用电容触控电路或感光触控组件对触控区域中的皮肤纹理进行扫描，控制器根据所述触控区域中皮肤纹理接触产生的触控信号的信号量的分布，在所述触控区域中选取所述触控中心区，并且在所述触控中心区中选取所述特征区，将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域，并向与皮肤纹理扫描区域对应的皮肤纹理触控扫描线输出皮肤纹理扫描信号；

利用感光触控组件对皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行识别产生识别信号，并将所述识别信号输出到皮肤纹理触控读取线上；以及

利用所述控制器对与皮肤纹理扫描区域对应的皮肤纹理触控读取线输出的识别信号进行处理。

本公开的实施例提供了一种皮肤纹理数据的采集装置及采集方法和显示装置，例如，该皮肤纹理数据的采集装置为内嵌式触摸屏，其包括电容触控电路、皮肤纹理识别电路和控制器。电容触控电路用于判断触控位置，皮肤纹理识别电路用于通过感光触控组件对对应区域内的皮肤纹理进行识别并产生识别信号，并当与感光触控组件连接的皮肤纹理触控扫描线有皮肤纹理扫描信号时，感光触控组件将识别信号输出到皮肤纹理触控读取线上；控制器用于当电容触控电路确定出触控位置之后，根据触控位置确定皮肤纹理扫描区域，并向与皮肤纹理扫描区域对应的皮肤纹理触控扫描线输出皮肤纹理扫描信号，以及对与皮肤纹理扫描区域对应的皮肤纹理触控读取线输出的识别信号进行处理。从而通过控制器的控制，仅对皮肤纹理识别电路在确定出的皮肤纹理扫描区域进行皮肤纹理触控扫描以及信号处理，从而可以减少皮肤纹理触控扫描的时间以及减少数据处理量，进而降低皮肤纹理识别时间和功耗。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (19)

1.一种皮肤纹理数据的采集装置，包括：

电容触控电路，被配置为检测皮肤纹理在触控装置上的触控区域；

控制器，被配置为根据所述触控区域中皮肤纹理接触产生的触控信号的信号量的分布，在所述触控区域中选取触控中心区，并且在所述触控中心区中选取特征区，将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域；以及

皮肤纹理识别电路，被配置对所述皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行扫描并产生皮肤纹理数据。

2.根据权利要求1所述的采集装置，其中，所述电容触控电路包括：

多个电容触控电极，呈矩阵排列；

触控侦测芯片，所述触控侦测芯片与所述电容触控电极电连接被配置为通过检测所述电容触控电极的电容值变化确定所述触控区域；

所述控制器还被配置为向所述皮肤纹理识别电路发送皮肤纹理扫描信号；

所述皮肤纹理识别电路还配置为响应于所述皮肤纹理扫描信号，对所述皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行扫描产生识别信号，并将所述识别信号发送至所述控制器；

所述控制器还配置为对所述识别信号进行处理。

3.根据权利要求2所述的采集装置，其中，所述皮肤纹理识别电路包括多个感光触控组件、皮肤纹理触控扫描线以及皮肤纹理触控读取线：所述多个感光触控组件呈矩阵排列，并且每个所述电容触控电极对应多个所述感光触控组件，所述皮肤纹理触控扫描线与各行所述感光触控组件一一对应连接，所述皮肤纹理触控读取线与各列所述感光触控组件一一对应连接。

4.根据权利要求3所述的采集装置，其中，所述控制器分别与所述电容触控电路、所述皮肤纹理触控扫描线和所述皮肤纹理触控读取线连接；

其中，所述控制器配置为向与所述皮肤纹理扫描区域对应的皮肤纹理触控扫描线输出皮肤纹理扫描信号，当所述感光触控组件通过所述皮肤纹理触控扫描线接收到所述皮肤纹理扫描信号时，将所述识别信号输出到所述皮肤纹理触控读取线上，以及所述控制器配置为通过所述皮肤纹理触控读取线读取所述识别信号。

5.如权利要求3所述的采集装置，其中，每个所述感光触控组件包括感光电路和触控读取电路；其中，

所述感光电路配置为当接收到光时产生识别信号，并将所述识别信号提供给所述触控读取电路，所述光为手接触所述触摸屏时光源发出的光反射至所述感光电路上的光；以及

所述触控读取电路配置为与对应的皮肤纹理触控扫描线相连，在所述对应的皮肤纹理触控扫描线上有皮肤纹理扫描信号时将所述识别信号输出到所述对应的皮肤纹理触控读取线上。

6.如权利要求5所述的采集装置，其中，所述感光触控组件还包括电容，所述电容的一端连接至所述感光电路和所述触控读取电路的连接处，所述电容的另一端与参考信号端相连。

7.如权利要求5所述的采集装置，其中，所述触摸屏的至少一条栅极信号线构造为所述皮肤纹理触控扫描线。

8.如权利要求5所述的采集装置，其中，所述控制器包括：

区域确定电路，根据所述触控区域中皮肤纹理接触产生的触控信号的信号量的分布，在所述触控区域中选取所述触控中心区，并且在所述触控中心区中选取所述特征区，将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域；

信号输出电路，配置为向与所述皮肤纹理扫描区域对应的皮肤纹理触控扫描线输出皮肤纹理扫描信号；以及

信号处理电路，配置为对与所述皮肤纹理扫描区域对应的皮肤纹理触控读取线输出的识别信号进行处理。

9.如权利要求8所述的采集装置，其中，所述信号处理电路配置为针对与所述皮肤纹理扫描区域对应的每一条皮肤纹理触控读取线，将所述皮肤纹理触控读取线输出的识别信号和与其相邻的皮肤纹理触控读取线输出的识别信号进行比较，并将信号差异进行放大。

10.一种显示装置，包括如权利要求1至9任一项所述的皮肤纹理数据的采集装置。

11.一种皮肤纹理数据的采集方法，包括：

通过电容触控电路检测皮肤纹理在触控装置上的触控区域；

根据所述触控区域中皮肤纹理接触产生的触控信号的信号量的分布，通过控制器在所述触控区域中选取触控中心区，并且在所述触控中心区中选取特征区，将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域；

通过皮肤纹理识别电路对所述皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行扫描并产生所述皮肤纹理数据。

12.根据权利要求11所述的采集方法，其中所述触控区域还包括触控边缘区，所述触控中心区还包括非特征区，

其中，所述根据所述触控区域中皮肤纹理接触产生的触控信号的信号量的分布，通过控制器在所述触控区域中选取所述触控中心区，并且在所述触控中心区中选取所述特征区包括：

根据所述触控区域的第一区域产生的第一信号量的第一触控信号以及所述触控区域的第二区域产生的第二信号量的第一触控信号，在所述触控区域中确定所述第一区域为所述触控中心区，所述第二区域为所述触控边缘区，其中所述第一信号量不等于所述第二信号量；

根据所述皮肤纹理接触在所述触控区域而产生第三信号量的第二触控信号的第三区域以及皮肤纹理接触所述触控区域而产生第四信号量的第二触控信号的第四区域，在所述触控中心区中确定所述第四区域为所述特征区，所述第三区域为所述非特征区，所述第三信号量不等于所述第四信号量。

13.根据权利要求12所述的采集方法，其中所述第二信号量和第一信号量的比值范围在2到4之间，所述第四信号量和所述第三信号量的比值范围在1.09到1.33之间。

14.根据权利要求12所述的采集方法，其中所述第一触控信号和所述第二触控信号为同种触控信号，并且所述第一信号量和所述第二信号量之间的差异大于所述第三信号量和所述第四信号量之间的差异。

15.根据权利要求14所述的采集方法，其中所述第一触控信号和所述第二触控信号均为电学触控信号，所述触控中心区中的所述电学触控信号的第一信号量小于所述触控边缘区中的所述电学触控信号的第二信号量，所述特征区中的所述电学触控信号的第三信号量小于所述非特征区中的所述电学触控信号的第四信号量。

16.根据权利要求14所述的采集方法，其中所述第一触控信号和所述第二触控信号均为光学触控信号，所述触控中心区中的所述光学触控信号的第一信号量大于所述触控边缘区中的所述光学触控信号的第二信号量，所述特征区中的所述光学触控信号的第三信号量大于所述非特征区中的所述光学触控信号的第四信号量。

17.根据权利要求14所述的采集方法，其中所述第一触控信号为电学触控信号和光学触控信号中一个，所述第二触控信号为电学触控信号和光学触控信号其中另一个。

18.根据权利要求11至17任一项所述的采集方法，其中在将所述特征区确定为皮肤纹理扫描区域之后且在对所述皮肤纹理扫描区域内的皮肤纹理进行扫描并产生皮肤纹理数据之前，所述采集方法还包括：

采用不同于选取所述特征区时所使用的触控扫描方式，再次扫描与所述触控中心区接触的所述皮肤纹理；以及

根据再次获得的触控信号的信号量分布，再次确认所选取的所述特征区为所述皮肤纹理扫描区域。

19.根据权利要求11至17任一项所述的采集方法，其中所述皮肤纹理为手掌皮肤纹理，所述触控中心区对应手掌中心部，所述特征区对应所述手掌中心部中的主线。

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