CN116935451A - 活体指纹识别***和指纹检测模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种活体指纹识别***和指纹检测模组，其中所述指纹检测模组包括光谱芯片、线路板、光学组件以及支架，其中所述光谱芯片被设置于所述线路板，并与所述线路板电气连接，其中所述支架被设置于所述线路板，所述光学组件被所述支架固定，并通过所述支架将所述光学组件支撑在所述光谱芯片的感光路径，以供待测指纹的反射光经所述光学组件被所述光谱芯片接收，由所述光谱芯片基于所述反射光的光谱信息进行指纹信息检测。

Description

活体指纹识别***和指纹检测模组

技术领域

本发明涉及指纹检测领域，尤其涉及一活体指纹识别***和指纹检测模组。

背景技术

各种类型的生物计量***被越来越多地使用，以提供更高的安全性和/或增强的用户便利性。例如，指纹感测***由于其尺寸小、性能高和用户接受度高已经被广泛地应用于各类终端设备中，例如消费者的智能手机中。目前市面上流通多种指纹感测***，例如基于电容式指纹模组的感测***、基于光学指纹模组的感测***等，上述类型的指纹感测***虽然可以实现解锁，但是在被应用于移动终端的指纹识别解锁后，不法分子可以通过窃取用户指纹制作出假指纹来破解用户的安全***，这反而增加了移动终端指纹密码被识破的概率，对移动终端的信息安全造成了较大的威胁。

现有的指纹识别设备主要有光学指纹识别设备和电容指纹识别是被两种，其中光学指纹识别设备体积普遍较大不利于设备集成，而电容指纹识别设备成本高且易受芯片产能制约。此外，这两种指纹设备一般不具备活体检测功能，设备安全性较低。现有活体指纹识别方案都存在一定的缺陷，例如电容式模组具有环境稳定性差、寿命较低、活体检测能力不足的缺点，光学式则通常不具备活体检测能力，因此亟需一种简单、可靠的指纹识别方案实现活体指纹识别。

随着光谱技术发展，基于多光谱技术的指纹识别设备逐渐出现，但现有的多光谱指纹活体检测设备体积大且算法复杂。光路中基本采用了棱镜和反射镜结构来转折光路提高图像对比度，且配套的照明光源种类和数量较多，***往往需要多帧图像才能完成识别和活体检测。另外由于光谱精度不高，活体处理算法较为复杂，耗时长***负载大。现有的光谱检测设备体积虽小但内部结构复杂，且不具备高精度的活体识别性能。

发明内容

本发明的一个主要优势在于提供一活体指纹识别***和指纹检测模组，其中所述活体指纹识别***适于活体检测，提高指纹检测装置的适用性。

本发明的另一个优势在于提供一活体指纹识别***和指纹检测模组，其中所述活体指纹识别***根据经由皮肤反射后的光谱信息进行活体判断，从而实现对指纹的活体检测，提高检测的准确性。

本发明的另一个优势在于提供一活体指纹识别***和指纹检测模组，其中所述活体指纹识别***基于参考光谱响应数据与识别光谱响应数据的比较结果确定所述待识别对象的识别结果，有利于提高指纹检测识别的准确性。

本发明的另一个优势在于提供一活体指纹识别***和指纹检测模组，其中所述活体指纹识别***包括一光源和一识别模组，其中所述光源被设置于所述识别模组或者邻近所述识别模组设置，由所述光源用于对待测指纹的照明。

本发明的另一个优势在于提供一活体指纹识别***和指纹检测模组，其中所述光源被设置于所述识别模组的线路板或者框架，有利于所述活体指纹识别***的小型化。

本发明的另一个优势在于提供一活体指纹识别***和指纹检测模组，其中所述活体指纹识别***获得原始数据，即光强信息，对所述原始数据分别进行图像信息修正和光谱信息修正，然后分别采用指纹识别算法与活体算法，将指纹图像与光谱信息与录入时提取的对应信息进行比对，得出匹配度，两者匹配度均高于阈值时，输入验证通过，否则输出验证失败。

本发明的另一个优势在于提供一活体指纹识别***和指纹检测模组，其中所述活体指纹检测方法包括图像信息修正以及光谱信息修正包含周围均值补偿(binning)的图像处理方式，通过加权平均提高数据检测的准确性。

本发明的另一个优势在于提供一活体指纹识别***和指纹检测模组，其中所述活体指纹检测方法进一步包括活体算法的流程，将原始数据(光强信息)经过处理后提取的有效修正光谱参数(或光谱信息)，与录入数据的对应参数组成数据组，并计算其直线拟合后的相关系数R，当相关系数R大于对应阈值时，判定为活体，否则判定为非活体。

根据本发明的一方面，本发明提供一种指纹检测模组，包括：

光谱芯片；

线路板，其中所述光谱芯片被设置于所述线路板，并与所述线路板电气连接；以及

光学组件，其中所述光学组件位于所述光谱芯片的感光路径，以供待测指纹的反射光经所述光学组件被所述光谱芯片接收，由所述光谱芯片基于所述反射光的光谱信息进行指纹信息检测。

根据本发明的一个实施例，进一步包括光源组件，其中所述光源组件被设置于所述线路板，并与所述线路板电气连接，其中所述光源组件产生的光发射至待测指纹。

根据本发明的一个实施例，进一步包括一支架，其中所述支架被设置于所述线路板，所述光学组件被所述支架固定，并通过所述支架将所述光学组件支撑在所述光谱芯片的感光路径。

根据本发明的一个实施例，进一步包括透明盖板，其中所述透明盖板被设置于所述支架，其中所述透明盖板位于所述光学组件的上方。

根据本发明的一个实施例，其中所述支架包括第一支架和第二支架，其中所述第一支架位于所述第二支架的外侧，所述透明盖板被固定于所述第一支架，所述光学组件被设置于所述第二支架，并通过所述第二支架将所述光学组件支撑于所述光谱芯片的感光路径。

根据本发明的一个实施例，所述光源组件进一步包括至少一光源，所述第一支架进一步设有至少一包腔，其中所述光源组件的所述光源位于所述第一支架的所述包腔，并且所述支架为透明材料。

根据本发明的一个实施例，进一步包括一散热元件，其中所述散热元件被设置于所述线路板，通过所述散热元件降低所述指纹检测模组的温度。

根据本发明的一个实施例，所述支架包括一支架主体和自所述支架主体一体向内延伸的延伸单元，所述光学组件被所述支架的所述延伸单元固定于所述光谱芯片的感光路径。

根据本发明的一个实施例，所述支架主体进一步包括一支架上端部和自所述支架上端部一体向下延伸的一支架下端部，其中所述支架下端部被固定在所述线路板，所述光源组件位于所述支架下端部的外侧，其中所述支架的所述支架主体为透明材料。

根据本发明的一个实施例，所述光源组件进一步包括至少一光源，所述支架主体进一步设有一避让空间，其中所述光源位于所述支架主体的所述避让空间。

根据本发明的一个实施例，所述支架主体的所述避让空间被形成于所述支架主体的下端部，其中所述避让空间为单侧开口朝下的空间；或者所述避让空间的侧边设有开口可以至少部分地容纳所述光源。

根据本发明的一个实施例，所述支架进一步包括一遮光单元，其中所述这光单元为具有遮挡光线性能的遮光材料，其中所述遮光单元被形成于所述支架主体的所述支架下端部和所述延伸单元的下端。

根据本发明的一个实施例，所述支架包括一支架主体和自所述支架主体向内一体延伸的延伸单元，其中所述光学组件被固定在所述支架的所述延伸单元，所述透明盖板被固定于所述支架主体的上端。

根据本发明的一个实施例，所述线路板包括第一线路板和第二线路板，其中所述光谱芯片被设置于所述第一线路板，所述光源组件被设置于所述第二线路板，所述第二线路板被固定于所述支架的所述延伸单元。

根据本发明的一个实施例，所述光源组价包括至少一光源和位于所述至少一光源的发射方向的至少一匀光件，其中所述匀光件位于所述光源的发光路径上，通过所述匀光件对所述光源发出的光线进行匀化处理。

根据本发明的一个实施例，所述线路板进一步包括一连接单元，其中所述连接单元连接所述第一线路板和所述第二线路板，并通过所述连接单元将所述光源组件的所述光源与被设置于所述第一线路板的所述光谱芯片相导通。

根据本发明的一个实施例，进一步包括光源组件和棱镜，其中所述光源组件邻近所述棱镜，其中所述光源组件发出的光经所述棱镜到达待测区域，待测指纹的反射光线经所述棱镜折射至所述光学组件，再经所述光学组件被所述光谱芯片接收。

根据本发明的一个实施例，所述棱镜具有一入光面、一检测面以及至少一出光面，其中所述光源组件与所述棱镜的所述入光面正向相对，所述光源组件发出的光线经所述棱镜的所述入光面进入到所述棱镜，到达所述检测面。

根据本发明的一个实施例，所述光源组件被设置于所述棱镜的底部，其中所述光源组件进一步包括至少一光源和一匀光层，其中所述匀光层被设置于所述棱镜的所述入光面，所述光源与所述匀光层正向相对，其中所述光源发出的光经所述匀光层被匀化。

根据本发明的一个实施例，所述指纹检测模组的所述光学组件为微结构阵列，所述光谱芯片包括滤光结构和图像传感器，其中所述微结构阵列和所述滤光结构位于所述图像传感器的感光路径上，所述微结构阵列、所述滤光结构以及图像传感器依次堆叠集成一体。

根据本发明的一个实施例，光源组件发射的入射光在400-600nm波段的能量大于等于80％。

根据本发明的一个实施例，光源组件发射的入射光在400-500nm波段的能量不超过500-600nm波段的能量的80％。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供一种活体指纹识别***，包括：

主控单元；

成像单元，其中所述成像单元包括成像器件和光谱芯片，所述成像器件位于所述光谱芯片的感光路径上；

照明单元，其中所述照明单元位于所述成像单元的周围；以及

算法单元，其中所述算法单元、所述成像的单元以及所述照明单元与所述主控单元相连，由所述主控单元控制所述照明单元发射探测光至待测物，所述待测物的反射光经所述成像器件被所述光谱芯片接收，并获取所述反射光的光强信息，所述算法单元基于所述光强信息识别待测物的指纹信息。

附图说明

图1是根据本发明的活体指纹识别***的原理示意图。

图2是根据本发明的所述活体指纹识别***的框架示意图。

图3是根据本发明的所述活体指纹识别***的白光LED发光光谱示意图。

图4是根据本发明的所述活体指纹识别***的***框架示意图。

图5是根据本发明的所述活体指纹识别***的识别方法流程示意图。

图6是根据本发明的一指纹检测模组的光谱芯片结构示意图。

图7是根据本发明的所述指纹检测模组的框架示意图。

图8是根据本发明的所述指纹检测模组的一传感器的微观结构示意图。

图9是根据本发明的所述指纹检测模组的所述传感器的光谱像素结构示意图。

图10是根据本发明的所述指纹检测模组的所述传感器的光谱芯片的结构示意图。

图11是根据本发明的所述指纹检测模组的所述传感器的光谱芯片的微观结构示意图。

图12是根据本发明的所述指纹检测模组的所述传感器的光谱芯片物理像素示意图。

图13是根据本发明的所述指纹检测模组的结构示意图。

图14是根据本发明第一较佳实施例的一指纹检测模组的结构示意图。

图15是根据本发明上述第一较佳实施例的所述指纹检测模组的另一可选实施方式的示意图。

图16是根据本发明上述第一较佳实施例的所述指纹检测模组的另一可选实施方式的示意图。

图17是根据本发明第二较佳实施例的一指纹检测模组的结构示意图。

图18是根据本发明第三较佳实施例的一指纹检测模组的结构示意图。

图19是根据本发明上述较佳实施例的所述指纹检测模组的另一可选实施方式的示意图。

图20是根据本发明上述较佳实施例的所述指纹检测模组的微透镜阵列表面结构示意图。

图21是根据本发明第四较佳实施例的一指纹检测模组的结构示意图。

图22是根据本发明第四较佳实施例的所述指纹检测模组另一可选实施方式的示意图。

图23是根据本发明第五较佳实施例的所述指纹检测模组的一支架结构示意图。

图24是根据本发明第五较佳实施例的所述指纹检测模组的另一可选实施方式和的结构示意图。

图25是根据本发明第五较佳实时汇率的所述指纹检测模组的另一可选实施方式的结构示意图。

图26是根据本发明上述任一较佳实施例中识别方法的指纹区域划分示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅涉及本申请的一部分实施形式，而非全部的实施形式。基于本申请公开的实施例，本领域普通技术人员在无需做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变换措辞，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、产品或设备并不局限于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有具体列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本领域技术人员应理解的是，在本申请说明书和权利要求书的描述当中，某些术语所指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系而言的，其仅仅是为了便于描述本申请和简化描述，而非表示或暗示所指的装置、机构、结构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本申请的限制。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施形式中。在说明书中的各个位置出现该措辞并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

活体指纹识别***和指纹检测模组的概述

本申请的活体指纹识别***属于光学指纹识别，其采用了直拍的方式，所述活体指纹识别***的成像单元对放在透明盖板上的手指直接成像，大大减少了模块的体积。此外，在成像的同时能够获取待测物体反射产生的光谱信息，进行精准的活体检测，大大提高了***的安全等级。本发明所述活体指纹识别也涵盖活体掌纹的识别。

如图1所示，由于人皮肤中存在毛细血管(血液)、汗孔等生理特征，相对指纹纹路来讲较难被伪造，而由于存在生理特征会导致皮肤对不同波段的光谱吸收/反射程度不同，这也就表明，可以根据经由皮肤反射后的光谱信息进行活体判断，从而实现对指纹的活体检测。具体地，通过对真人手指和指模材料进行反射光谱测试可知，在300nm-1100nm波长下，真人手指反射光谱和指模材料的反射光谱差异巨大，如图1以硅胶、纸张和人皮肤等测试为例，真人手指和指模材料对应的反射光谱数据差别较大。因此，可以通过接收到的反射光谱进行活体判断是可行的。

如图2至图4示出了本发明的所述活体指纹识别***，其中所述活体指纹识别***包括主控单元100、成像单元200、照明单元300以及算法单元400，其中所述主控单元100与所述成像单元200、所述照明单元300以及所述算法单元400电连接，通过所述主控单元100控制所述成像单元200、所述照明单元300以及所述算法单元400工作。所述照明单元300发射一入射光，所述入射光照射到待测物体(手指、手掌等)被反射后形成带有检测信息的反射光，所述反射光被所述成像单元200所接收，获取对应的光强信息，再通过算法单元400对光强信息进行处理，从而识别待测物体的纹理和/或活体信息。

优选地，经所述照明单元300发出的所述入射光为均匀光。因此在本申请中，所述照明单元300包括光源和匀光件，匀光件对光源投射的入射光进行匀化，其中所述匀光件可以为匀光件。所述成像单元200包括成像器件和光谱芯片，所述成像器件位于所述光谱芯片的感光路径上，其中所述成像器件进一步可以包括透镜组、滤光件等。所述算法单元400在本发明中可以提供纹理图像恢复算法，和/或活体识别算法。照明单元300被设置在成像单元周围，光源和光谱芯片电连接地固定于同一线路板；光源和光谱芯片也可以分开设置于不同的线路板，例如可以将用以设置光源的线路板独立设置于一支架。优选地，光源关于成像单元对称分布，可以沿圆环、方形环、或者左右多点对称分布，即在本发明中所述识别***可以具有一个或多个光源。

光源选用LED，其中所述光源为白光LED，或者特定波长的单色LED，例如红绿蓝+NIR的光学组合。需要说明的是，由于在活体识别中，主要原理在于存在生理特征会导致皮肤对不同波段的光谱吸收/反射程度不同。经实验得知皮肤对光谱吸收/反射在400-600nm会比较敏感，尤其是500-600nm。因此，本发明光源优选地发射的入射光，在400-600nm光强较强，而其他波段的光强相对弱一些。更优的是500-600nm具有较强的光强。例如，源光谱相对强度分布满足：能量主要分布在500nm～600nm之间，这区间内分布相对平坦，且不能有显著的尖峰；400nm～500nm具有少量能量分布，其能量积分不高于500～600nm区间的80％，且不能有显著的尖峰；在400～600nm之外的频谱范围光强尽可能弱，这一区间的能量总和不高于光源整体辐射能量总和的20％。

如图4所示，所述识别***还可以进一步包括唤醒单元500，其中当所述识别***处于待机状态时，有手指靠近或触摸时唤醒单元500激活识别***转入正常工作状态。所述唤醒单元500可采用红外对射机构或者触摸唤醒机构，例如将触发电容安装于线路板，当待测物体接触所述识别***时，会唤醒识别***。

如图5所示，依照本发明的另一方面，本发明所述识别***的指纹识别方法被阐明。指纹纹理和活体识别或检测流程可以根据***性能和实际需要选择并行或者串行处理，活体检测功能可以单独开关。具体地，将待测手指放置于待测区域，所述照明单元300发射一入射光至所述待测手指，该入射光部分被所述待测手指吸收、部分会产生反射形成一反射光，所述反射光由所述成像单元200所采集获取对应的光强信息，所述光强信息包括图像信息和光谱信息，所述图像信息用以指纹图像识别，所述光谱信息用于光谱数据分析从而进行活体判断；再将指纹图像和预存的基准指纹图像进行匹配，同时可以并行或串行利用光谱信息对活体进行判断；若两者都通过，则验证成功；否则***会进行报警。

参照本发明说明书附图之图6至图13所示，依照本发明另一方面的一指纹检测模组在接下来的描述中被阐明。所述指纹检测模组包括一光谱芯片10和一线路板20，所述光谱芯片10电连接于所述线路板20，用以接收反射光，获取光强信息。具体地，具体地，所述光谱芯片10包括滤光结构11和图像传感器12，所述滤光结构11位于所述图像传感器12的感光路径上，滤光结构11为频域或者波长域上的宽带滤光结构。各处滤光结构11不同波长的通光谱不完全相同。滤光结构11可以是超表面、光子晶体、纳米柱、多层膜、染料、量子点、MEMS(微机电***)、FP etalon(FP标准具)、cavity layer(谐振腔层)、waveguide layer(波导层)、衍射元件等具有滤光特性的结构或者材料。例如，在本申请实施例中，所述滤光结构11可以是中国专利CN201921223201.2中的光调制层。图像传感器12可以是CMOS图像传感器(CIS)、CCD、阵列光探测器等。另外，所述光谱装置还包括数据处理单元，所述数据处理单元可以是MCU、CPU、GPU、FPGA、NPU、ASIC等处理单元，其可以将图像传感器12生成的数据导出到外部进行处理。

所述光谱芯片10用于获取手指纹路图像信息以及手指光谱特征信息，以实现对手指生物特征进行验证，其中所述芯片尺寸范围在1/9’～1/1.6’之间，成像空间分辨率在5万像素以上，具有等效于30nm以下的光谱分辨率的待测光光谱鉴别能力。所述光谱芯片10可以采用COB或CSP封装、FC封装工艺贴附于所述线路板20。

值得一提的是，在本发明中，所述光谱芯片10将入射光在不同波长λ下的强度信号记为f(λ)，滤光结构的透射谱曲线记为T(λ)，光谱芯片10具有m组的滤光结构，每一组透射谱互不相同，又称“结构单元”，整体可记为Ti(λ)(i＝1,2,3,…,m)。每一组滤光结构下方都有相应的物理像素，探测经过滤光结构调制的光强信息Ii。在本申请中以一个物理像素对应一组结构单元为例进行说明，但是不限定于此，在其它实施例中，也可以是多个物理像素为一组对应于一组结构单元。

入射光的频谱分布和图像传感器的测量值之间的关系可以由下式表示：

Ii＝Σ(f(λ)·Ti(λ)·R(λ))

其中R(λ)为图像传感器的响应，记为：

Si(λ)＝Ti(λ)·R(λ)

则上式可以扩展为矩阵形式：

其中，Ii(i＝1,2,3,…,m)是待测光透过宽带滤光结构后图像传感器的响应，分别对应m个图像传感器的光强信息，又称m个“物理像素”，其是一个长度为m的向量。S是***对于不同波长的光响应，由滤波结构透射率和图像传感器响应的量子效率两个因素决定。S是矩阵，每一个行向量对应一个结构单元对不同波长入射光的响应，这里，对入射光进行离散、均匀的采样，共有n个采样点。S的列数与入射光的采样点数相同。这里，f(λ)即是入射光在不同波长λ的光强，也就是待测量的入射光光谱。

在实际应用中，***的响应参数S已知，通过图像传感器的光强读数I，利用算法反推可以得到输入光的频谱f(可以理解为光谱恢复)，其过程可以视具体情况采用不同的数据处理方式，包括但不限于：最小二乘、伪逆、均衡、最小二范数、人工神经网络等。

以上以一个物理像素对应一组结构单元为例，讲述了如何利用m组物理像素(也就是图像传感器上的像素点)，以及其对应的m组结构单元(调制层上相同结构界定为结构单元)恢复出一个光谱信息，又称为“光谱像素”。值得注意的是，在本申请实施例中，也可以是多个物理像素对应一组结构单元。可以进一步定义，一组结构单元和对应的至少一物理像素构成一单元像素，原则上，至少一单元像素构成一所述光谱像素。

在上述实现方式的基础上，将光谱像素进行阵列化处理，则可以实现快照式的光谱成像设备。

如图8所示，采用1896*1200像素的图像传感器(图8出示了图形传感器部分区域)，同时选取m＝4，即选取4*4单元像素形成一个光谱像素，则此时可以实现474*300个相互独立的光谱像素，其中每一个光谱像素均可通过上述方法单独计算出光谱结果。将这一图像传感器配合透镜组等部件后，可以对待测物体进行快照式光谱成像，从而实现单次曝光便可获得待测物每个点的光谱信息。

在此基础上，可以根据实际需要，在无需对图像传感器做任何调整情况下，对光谱像素的选取方式进行重排，以提升空间分辨率。如图9所示，可以选取实线框与虚线框的密排方式，将上述例子中的空间分辨率从474*300提升至接近1896*1200。

进一步地，对同一图像传感器可以根据需要进行空间分辨率与光谱分辨率的重排。例如在上述例子中，当光谱分辨率要求较高时，可以采用8*8个单元像素形成一个光谱像素；当空间分辨率要求较高时，可以采用3*3个物理像素形成一个光谱像素。也就是说，所述光谱芯片10会获取光强信息，即可用来成像也可以用以光谱恢复。例如活体指纹识别***中，所述光强信息可以包括图像信息和光谱信息，图像信息用于指纹纹路图像恢复，光谱信息用以判断活体。

在本发明中，所述光谱芯片10具有调制区域101和非调制区域102，其中所述调制区域101是所述图像传感器12的光学路径上设置有滤光结构，而非调制区域102则对应不设置滤光结构，即入射光在调制区域会经过滤光结构调制再被图像传感器12接收。而非调制区域102则不会被调制，例如图像传感器为CMOS芯片时，所述非调制区域102直接实施为黑白像素(即CMOS芯片上不设置拜尔阵列)。优选地，所述调制区域101可以获取到光谱信息，所述非调制区域102获取到图像信息。个别实施例中，非调制区域102也可以实施为拜尔阵列、微透镜阵列、凸透镜、凹透镜、菲尼尔透镜等，对入射光进行调整。

在本发明中。，所述调制区域101面积占光谱芯片10有效区域面积为10％-50％，优选地12％-25％。可选地，至少一部分所述调制区域101和所述非调制区域102间隔设置。因此在处理分析过程中，可以用调制区域101周边的非调制区域102的图像信息，与所述调制区域101的光谱信息相结合，利用所述图像信息去优化所述光谱信息，例如可以用来去除底噪等，使得光谱信息更加准确。具体地说，可以对周边非调制区域102的图像信息取平均值，再将调制区域101的值除以或减去所述调制区域101的周边非调制区域102的图像信息的平均值；也可以利用光谱信息去辅助图像信息进行图像恢复。这样光谱信息会有更多的信息，同时由于调制区域101设置有结构单元，其与非调制区域102信息不同，因此在成像时该区域会有信息空缺，因此可以用调制区域101获取的光谱信息进行计算去弥补该区域图像信息，或者修正其相邻区域图像信息。例如如图所示，以所述滤光结构11对应一个物理像素为例，相邻两个滤光结构之间间隔两个物理像素；即1个带结构单元的物理像素被8个物理像素包围。

在本发明中，所述调制区域101由于可能会缺失用以计算的图像信息，其亦可以用周边的非调制区域102的物理像素获取的图像信息值去计算所述调制区域101的图像信息值。具体而言，可以用周边物理像素的图像信息的平均值作为该调制区域101的图像信息值，从而使得整个图像更完整，以下图的8个物理像素包围1个结构单元对应的物理像素为例，可以利用周围8个物理像素计算中间的调制区域的图像信息值；亦可以用周边24个物理像素的平均值去计算中间调制区域对应的图像信息值。

所述线路板20可以为软板(FPC)、硬板(PCB)或软硬结合板(F-PCB)、陶瓷基板等。所述线路板20用于对光源以及传感器芯片的驱动、控制、数据处理与输出等。

所述指纹检测模组进一步包括一光学组件30，所述光学组件30位于所述光谱芯片10的光学路径上。优选地，在本申请中，所述光学组件30为镜头组，即所述光学组件30由至少一镜片组成。更优选地，所述镜头组用于将所述待测区域的待测手指成像到光谱芯片10上，其FOV在80度～130度之间，后焦距在0.3mm～5mm之间，光学总长在1mm～10mm之间。所述光学组件30进一步包括一滤光元件，对反射光进行过滤，例如所述滤光件截止650nm或600nm以上的波段，即只允许650nm或600nm以下的反射光透过，预防外部环境光对测试结果产生干扰。可以理解的是，所述滤光元件根据实际需求可进行调整或选择。

所述指纹检测模组进一步包括一支架40，所述支架40被设置于所述线路板20，所述光学组件30被设置于所述支架40，由所述支架40支撑并保持所述光学组件30于所述光谱芯片10的光学路径。

所述指纹检测模组进一步包括一透明盖板50，待测区域形成于所述透明盖板50的表面，用以放置待测手指或待测手掌，透明盖板50可以但不限于光学玻璃(玻璃盖板)或者光学塑料，厚度为0.8mm-1.2mm。所述指纹检测模组进一步包括至少一光源组件60，所述光源组件60用于对待测手指或待测手掌的照明。优选地，所述光源组件60发射的光线具有一定频谱宽度(≥30nm)。优选地，在本申请中，所述光源组件60可以根据需求发射单色光或混合光。优选地，所述光源组件60包括一光源61和匀光件62，所述光源61发射的入射光经由所述匀光件62匀化后，再投射至所述待测手指或待测手掌。

所述匀光件62位于所述光源61和所述透明盖板50之间。所述匀光件62为透明光学塑料，表面可以进行磨砂处理，内部可以充一定比例的散光粉。值得一提的是，所述匀光件62上下两个表面(贴近光源的面、靠近透明盖板的面)可以根据光源的光型进行面型设计，以便对光线进行最大限度的扩散，提高模组盖板外表面的光线均匀效果。如图13所示，可通过对光源和线路板20放置的夹角进行调整，以获得更好的匀光效果。

实施例一

如图14至图16所示，依照本发明第一较佳实施例的所述指纹检测模组在接下来的描述中被阐明。所述指纹检测模组包括光谱芯片10、线路板20、光学组件30以及支架40，其中所述光谱芯片10与所述线路板20电气连接，所述光学组件30被设置于所述支架40，并且所述光学组件30通过所述支架40被保持在所述光谱芯片10的感光路径。所述支架40被固定于所述线路板20，并且所述支架40设有一通光孔401，其中所述支架40的所述通光孔401位于所述光学组件30的正上方，通过所述支架40的所述通光孔401获取待检测的光。

所述光学组件30被实施为透镜组，其中所述光学组件30包括至少一光学镜片。所述光学组件30的所述光学镜片被所述支架40固定于所述光谱芯片10的上方，通过所述光学组件30对待检测的光线进行处理。

相应地，所述支架40包括一支架主体41和自所述支架主体41向内一体延伸的延伸单元42，其中所述支架40的所述支架主体41的上端形成所述通光孔401，所述延伸单元42自所述支架主体41向内延伸，并且形成中间具有一透光孔402的支撑结构，其中所述光学组件30被设置于由所述延伸单元42形成的透光孔402，并由所述延伸单元42支撑所述光学组件30于所述光谱芯片10的所述感光路径。

所述指纹检测模组进一步包括透明盖板50，其中所述透明盖板50被设置于所述支架40的所述支架主体41，由所述支架主体41固定和支撑所述透明盖板50。所述透明盖板50可以但不限于透明玻璃或者透明塑料结构。所述透明盖板50被盖设于所述光谱芯片10的感光路径上，由所述透明盖板50提供适于采集指纹的结构。

所述指纹检测模组进一步包括光源组件60，所述光源组件60与所述线路板20电气连接，其中所述光源组件60为所述指纹检测模组的识别过程提供光源。

优选地，在本发明的该优选实施例中，所述光源组件60被设置于所述支架40的所述延伸单元42，其中所述光源组件60的发光面朝向所述透明盖板50。

所述线路板20包括一第一线路板21和一第二线路板22，其中所述第一线路板21与所述光谱芯片10电气连接，所述光源组件60与所述第二线路板22电气连接；其中所述第一线路板21被设置于所述支架40的下端，所述第二线路板22被设置于所述支架40的所述延伸单元42。也就是说，所述光源组件60通过所述第二线路板22被固定于所述支架40的所述延伸单元42。

如图14所示，所述光源组件60包括至少一光源61和位于所述至少一光源61的光发射方向的至少一匀光件62，其中所述匀光件62位于所述光源61的发光路径上，通过所述匀光件62对所述光源61发出的光线进行匀化处理。值得一提的是，在本发明该优选实施例中的所述光源组件60即为所述活体指纹识别***中的所述照明单元300。

如图15所示，在本发明的该优选实施例中，所述线路板20进一步包括一连接单元23，其中所述连接单元23连接所述第一线路板21和所述第二线路板22，并通过所述连接单元23将所述光源组件60的所述光源61与被设置于所述第一线路板21的所述光谱芯片10相导通。

所述支架40进一步设有至少一透气孔403，其中所述透气孔403连通所述支架40内外，通过所述透气孔403将支架40内的热量向外导出，避免热量堆积在所述支架40的内部。可以理解的是，所述光源在工作中会产生大量的热量，而对应的支架40、光学组件30和透明盖板50会形成一较为密封的空间，容易导致空间过热对于器件寿命会造成影响。因此，在本发明的该优选实施例中，所述支架40的所述透气孔403被形成于所述支架40的上端部。

优选地，在本发明的该优选实施例中，所述透气孔403被形成于所述透明盖板50和所述支架40的所述支架主体41的顶端。具体的，所述透明盖板50通过胶水等粘合剂粘贴于所述支架40时，在画胶过程中预留至少部分区域不画胶，当透明盖板50设置于所述支架40后，不画胶区域形成所述透气孔，从而将热量排出。

可选地，所述透气孔403为形成于所述支架40的所述支架主体41，也就是说，在所述支架40上端开口，所述透明盖板50固定于所述支架40上，支架40上端开口与所述透明盖板50形成所述透气孔。

如图15所示，所述线路板20的所述连接单元23连通所述第一线路板21和所述第二线路板22，其中所述连接单元23自所述第一线路板21延伸至所述第二线路板22。优选地，所述连接单元23为金属线，且所述连接单元23穿过所述支架40的所述延伸单元42。

相应地，所述支架40进一步设有至少一通孔404，其中所述通孔404贯穿于所述支架40的所述延伸单元42。所述连接单元23的一端与所述第二线路板22相连，并穿过所述支架40的所述通孔404连接于所述第一线路板21。相应地，所述第一线路板21也设有对应的固定通孔，所述金属线另一端穿过所述固定通孔后被固定于所述第一线路板21。

如图16所示，作为可选地，在本发明的该优选实施例中，所述线路板20进一步包括一连接单元23A，其中所述连接单元23A电气连接所述第一线路板21和所述第二线路板22。在本发明的该优选实施例中，所述连接单元23A被实施为软板(FPC)。其中所述连接单元23A被设置于所述支架40的外部，并且一端与所述第一线路板21相连，所述连接单元23A的另一端与所述第二线路板22相连。换言之，在本发明的该优选实施例中，所述线路板20为软板结构，其中所述第一线路板21经过翻折后固定于所述支架40的所述延伸单元42。

可选地，在本发明的另一实施例中，所述连接单元23为基于激光直接成型技术(LDS，Laser-Direct-structuring)形成于所述支架40表面的电路图案，所述第一线路板21和所述第二线路板22通过所述电路图案实现导通。在本发明的该优选实施例中，所述电路图案也可以直接实施为第二线路板22，即所述光源直接连接于电路图案。

可选地，在本发明的另一实施例中，所述连接单元23为通过注塑的方式将导电支架形成于所述支架40的导电支架，其中所述连接单元23为内置于所述支架40的导电电路，所述支架40被固定于所述第一线路板21后，所述导电电路的一端与所述第一线路板21连接实现电路导通，另一端则形成于所述延伸部，将所述第二线路板22固定于所述延伸部时，所述第二线路板22与所述导电电路的另一端导通，从而实现第一线路板21和第二线路板22的导通。在本发明的另一实施例中，所述导电电路的另一端直接与所述光源61导通，所述导电电路可以视为第二线路板22。

实施例二

如图17所示，依照本发明第二较佳实施例的所述指纹检测模组在接下来的描述中被阐明。所述指纹检测模组包括光谱芯片10、线路板20、光学组件30、支架40A、透明盖板50以及光源组件60，其中所述光谱芯片10与所述线路板20电气连接，所述光学组件30被设置于所述支架40A，并且所述光学组件30通过所述支架40被保持在所述光谱芯片10的感光路径。

与上述较佳实施例不同的是所述支架40A的结构，具体地说，所述支架40A包括第一支架43A和第二支架44A，其中所述第一支架43A位于所述第二支架44A的外侧，所述透明盖板50被固定于所述第一支架43A，所述光学组件30被设置于所述第二支架44A，并通过所述第二支架44A将所述光学组件30支撑于所述光谱芯片10的感光路径。

所述第二支架44A设有一透光孔440A，其中所述光学组件30被所述第二支架44A固定于所述第二支架44A的所述透光孔440A。可以理解的是，所述第二支架44A的所述透光孔440A正对所述光谱芯片10的感光面。所述第一支架43A支撑在所述第二支架44A的外侧，由所述第二支架44A固定支撑所述光学组件30，并且所述第二支架44A与所述光学组件30以及所述线路板20形成密封的环境。所述光谱芯片10被置于所述第二支架44A与所述光学组件30以及所述线路板20形成的密封空间内。

所述光源组件60被设置于所述第一支架43A和所述第二支架44A之间，并且与上述第一较佳实施例不同的是，所述光源组件60与所述光谱芯片10共用同一线路板20。所述光源组件60被设置于所述第二支架44A的外侧，并电连接于所述线路板20，所述第一支架43A位于所述光源组件60的外侧，并固定于所述线路板20。所述光源组件60包括光源61和匀光件62，所述光源61发射光经由所述匀光件62匀化后投射至所述透明盖板50的待测区域。

实施例三

如图18所示，依照本发明第三较佳实施例的所述指纹检测模组在接下来的描述中被阐明。所述指纹检测模组包括光谱芯片10、线路板20、光学组件30、支架40，其中所述光谱芯片10与所述线路板20电气连接，所述光学组件30被设置于所述支架40，并且所述光学组件30通过所述支架40被保持在所述光谱芯片10的感光路径。所述支架40被固定于所述线路板20的上端，其中所述光学组件30被固定于所述支架40。

所述指纹检测模组进一步包括一光源组件60B和一棱镜70B，其中所述光源组件60B邻近所述棱镜70B，其中所述光源组件60B发出的光经所述棱镜70B到达待测区域，待测指纹的反射光线经所述棱镜70B折射至所述光学组件30，再经所述光学组件30被所述光谱芯片10接收。

详细地说，所述棱镜70B具有一入光面701B、一检测面702B以及至少一出光面703B，其中所述光源组件60B与所述棱镜70B的所述入光面701B正向相对，所述光源组件60B发出的光线经所述棱镜70B的所述入光面701B进入到所述棱镜70B，到达所述检测面702B。所述棱镜70B的所述检测面702B提供用于检测的检测区域，以供检测手指或手掌。所述棱镜70B的所述出光面703B与所述光学组件30相对应，其中反射出的待检测光经所述光学组件30被所述光谱芯片10接收。

优选地，所述棱镜70B为六面体结构，其中所述棱镜70B的所述入光面701B和所述检测面702B为形成于所述棱镜70B两端的表面。作为示例的，在本发明的该优选实施例中，所述入光面701B为所述棱镜70B的底面，所述检测面702B为对应于所述入光面702B的顶面。更优选地，所述棱镜70B的所述入光面701B与所述检测面702B正向相对，即所述棱镜70B的所述入光面701B和所述检测面702B为相互平行的表面。

所述棱镜70B的所述出光面703B为形成于所述棱镜70B的侧面。作为优选地，所述棱镜70B的侧面从所述入光面701B向外倾斜向上地延伸至所述检测面702B。值得一提的是，在本发明的该优选实施例中，所述棱镜70B的所述出光面703B的数量可以为一个或以上。

所述光源组件60B被设置于所述棱镜70B的底部，其中所述光源组件60B进一步包括至少一光源61B和一匀光层62B，其中所述匀光层62B被设置于所述棱镜70B的所述入光面701B，所述光源61B与所述匀光层62B正向相对，其中所述光源61B发出的光经所述匀光层62B被匀化。

可以理解的是，在本发明的该优选实施例中，所述匀光层62B为涂覆于所述棱镜70B底端的匀化材料或磨砂材料，使得所述光源61B发出的光经所述底面的表面被匀化。匀化后的入射光在棱镜中照射至位于所述待测区域的待测手指或手掌，再产生漫反射。

在本发明的该优选实施例中，所述棱镜70B具有四个侧面，其中所述棱镜70B的所述出光面703B为所述棱镜70B的一个侧面。待检测的光线经所述棱镜70B的所述出光面703B出射至所述光学组件30。因此，可以理解的是，在本发明的该优选实施例中，所述棱镜70B的所述出光面703B位于所述光谱芯片10的感光路径。

优选地，所述棱镜70B的其余各侧面经黑化处理，即漫反射产生的光会被其他三个侧面吸收，一定程度可以减少杂散光进入，也可以预防产生影响测量精度的光从第一侧面发出。

变形实施例

如图19和图20所示，依照本发明上述较佳实施例的所述指纹检测模组的另一可选实施方式在接下来的描述中被阐明。由于识别***需要对指纹纹理进行成像，需要设置一光学组件30，例如光学镜头，但是现有的光学镜头一般尺寸偏大，尤其是光学路径上的尺寸偏大，导致模组高度过高，不利于小型化。

相应地，在本发明的该优选实施例中，所述指纹检测模组的所述光学组件30被实施为微结构阵列110，相应地，在本发明的该优选实施例中，所述光谱芯片包括滤光结构120和图像传感器130，其中所述微结构阵列110和所述滤光结构120位于所述图像传感器130的感光路径上。作为示例的，在本实施例中所述微结构阵列被实施为小孔阵列、微透镜阵列或超透镜阵列等，可在一定程度上可以降低模组的高度。可选地，在另一可选变形实施例中，所述小孔阵列、微透镜阵列或超透镜阵列可以集成于所述滤光结构表面，即所述微结构阵列110、所述滤光结构120以及图像传感器130依次堆叠集成一体，形成所述指纹检测模组。

值得一提的是，在本发明中，所述指纹检测模组包括由滤光结构120和图像传感器130构成的光谱芯片10，即所述光谱芯片10是由所述滤光结构120和所述图像传感器130构成。进一步地，所述光谱芯片10进一步包括调制区域111和非调制区域112。对应的本发明中的所述微结构阵列需要根据实际光谱芯片10的结构特性去设计。

如图20所示，以微透镜阵列为例，所述微透镜阵列对应于非调制区域112处的微透镜其焦点基本位于所述图像传感器表面，而调制区域111对应的区域则无需考虑微透镜是否对焦，甚至个别变形实施例中，调制区域111对应的区域可以不设置微透镜。也就是说，非调制区域112的所述微透镜与图像传感器上的像元(物理像素)是一对一的关系，而调制区域111的微透镜则与滤光结构的尺寸基本一致，例如调制区域111的所述滤光结构的结构单元对应n*n个物理像素时，则对应的微透镜尺寸基本对于n*n个物理像素构成的尺寸，而非调制区域112对应的微透镜尺寸则基本等于物理像素尺寸。即微结构阵列并不是规则的，根据图像传感器像元的特殊性，阵列局部微观结构有所不同。

图20中大圆对应调制区域111的微结构阵列，小圆对非调制区域112的微结构阵列；所述调制区域111对应的单个微透镜尺寸大于等于所述非调制区域112对应的单个微透镜尺寸，理想的是n*n倍，其中n*n为结构单元对应的物理像素数量。

实施例四

参照本发明说明书附图之图21至图22所示，依照本发明第四较佳实施例的指纹检测模组在接下来的描述中被阐明。所述指纹检测模组包括光谱芯片10、线路板20、光学组件30以及支架40C，其中所述光谱芯片10与所述线路板20电气连接，所述光学组件30被设置于所述支架40C，并且所述光学组件30通过所述支架40被保持在所述光谱芯片10的感光路径。

所述支架40C进一步包括一第一支架43C和一第二支架44C，其中所述第一支架43C位于所述第二支架44C的外侧，所述光学组件30被设置于所述第二支架44C，并通过所述第二支架44C被保持在所述光谱芯片10的感光路径。所述光学组件30、所述第二支架44C以及所述线路板20形成一密封空间，其中所述光谱芯片10位于所述密封空间内。

所述指纹检测模组进一步包括一光源组件60C，其中所述光源组件60C被设置于所述线路板20，并于所述线路板20相电气地连接。所述光源组件60C进一步包括至少一光源61C，其中所述光源61C可以但不限于LED光源，并且所述光源61C环绕于所述光谱芯片10设置。作为示例的，6个LED光源左右对称设置在所述光谱芯片10的外侧。

所述第一支架43C固定于所述线路板20，并且所述光源61C被至少部分地包饶于所述第一支架43C。优选地，所述第一支架43C进一步设有至少一包腔430C，其中所述光源组件60C的所述光源61C位于所述第一支架43C的所述包腔430C。

优选地，在本发明的该优选实施例中，所述第一支架43C是由透明材料制作而成，例如PC、PE等材料通过注塑形成，再对所述第一支架43C进行磨砂，使得所述第一支架43C具有匀光效果。所述光源组件60发出的光线经所述第一支架43C向外照射。

所述第一支架43C包括第一支架主体431C和自所述第一支架主体431C一体向内延伸的配合件432C，其中所述配合件432C自所述第一支架主体431C的中间位置向内延伸，形成适于卡扣于所述第二支架44C的结构，以便于当所述第一支架43C在装置时，可通过所述配合件432C与所述第二支架44C的配合(紧贴于)所述第二支架44C的外侧。

所述指纹检测模组进一步包括一透明盖板50，其中所述透明盖板50被设置于所述第一支架43C的端部，由所述第一支架43C固定并支撑所述透明盖板50。

所述光源发光后经过所述第一支架43C的匀化，再投射至所述透明盖板50的待测区域，所述待测手指或手掌放置于所述待测区域对匀化后的部分光进行反射，该反射光经过光学组件30后进入到光谱芯片10，从而获取到对应的光强信息，利用该光强信息进行指纹真伪和活体的判断。

可以理解的是，本实施例中所述第一支架43C除了可以支撑透明盖板50，进一步提供匀光效果。进一步地，所述第一支架43C在制造过程中，在原先透光材料中加入散射颗粒，以提升匀光效果，所述散射颗粒可以为钛粉等物质。进一步，对所述第一支架43C进行磨砂，使得其匀光效果更好。

所述支架40C进一步包括一遮光层(图中未示出)，其中所述遮光层被涂覆在所述第一支架43C的外侧，通过所述遮光层遮挡外部光线对杂散光的影响。

如图23所示，本发明进一步提供第四较佳实施例的所述指纹检测模组的另一可选实施方式。所述指纹检测模组进一步包括一散热元件80C，其中所述散热元件80C被设置于所述线路板20，通过所述散热元件80C降低所述指纹检测模组的温度。

优选地，所述线路板20进一步设有至少一散热口202，其中所述散热口202对应所述光源61C，所述散热元件80C被设置于所述线路板20的所述散热口202。可以理解的是，所述光源61C产生的热量可通过位于所述散热口202的所述散热元件80C导出。可以理解的是，所述散热元件80C可以但不限于填充的散热性材料，通过所述散热元件将光源产生的热量快速排出。

实施例五

参照本发明说明书附图之图23至图25所示，依照本发明第四较佳实施例的指纹检测模组在接下来的描述中被阐明。所述指纹检测模组包括线路板20、支架40、光谱芯片10、光学组件30、光源组件60以及透明盖板50，所述光谱芯片10被电连接于所述线路板20，所述支架40固定于所述线路板20，所述光学组件30被设置于所述支架40位于所述光谱芯片10的感光路径上，所述透明盖板50被固定于所述支架40。所述光源组件60被设置于所述线路板20，并且与所述线路板20相电气连接。

所述光源组件60进一步包括至少一光源61，其中所述光源61位于所述支架40的外侧，并且所述光源61发出的光线经所述支架40入射到所述透明盖板50，因此，在本发明的该优选实施例中，所述光源61优选地被倾斜地设置于所述线路板20或者所述光源61被设置具有特定的倾斜照射角度，其中所述光源61产生的光线经所述支架40入射到所述透明盖板50。

优选地，在本发明的该优选实施例中，所述支架40为透明材料制作而成，并且所述支架40具有匀光效果。所述光源61发出的光线经所述支架40匀光后再朝所述透明盖板50的方向投射。

更优选地，为了更好的照射到所述透明盖板50，所述光源61与所述线路板20成一定角度α设置，其中5°＜α＜35°。

可以理解的是在本发明的该优选实施例中，与上述第一较佳实施例不同的是，所述光源组件60与所述光谱芯片10共用所述线路板20，但所述光源组件60的各所述光源61位于所述支架40的外侧。

所述支架40包括一支架主体41和自所述支架主体41一体向内延伸的延伸单元42，所述光学组件30被所述支架40的所述延伸单元42固定于所述光谱芯片10的感光路径上。所述支架40的所述支架主体41被设置于所述线路板20，其中所述透明盖板50被设置于所述支架主体41的上端。所述支架主体41进一步包括一支架上端部411和自所述支架上端部411一体向下延伸的一支架下端部412，其中所述支架下端部412被固定在所述线路板20，所述光源组件60位于所述支架下端部412的外侧。

所述支架40进一步包括一遮光单元45，其中所述这光单元45为具有遮挡光线性能的遮光材料，其中所述遮光单元45被形成于所述支架主体41的所述支架下端部412和所述延伸单元42的下端。可以理解的是，光源发出的光会通过主体部下端进入到光谱芯片10，影响光谱芯片10成像精度。因此，本发明需要再所述主体部下端的内侧面，所述延伸部的下侧面和内侧面施加一层遮光单元45，预防光源发射出光直接进入到光谱芯片10。

如图24和图25所示，进一步阐明本发明所述指纹检测模组的另一优选实施方式。与上述第五较佳实施例不同的是，所述光源61的至少部分被覆盖在所述支架40。所述支架40的所述支架主体41进一步设有一避让空间410，其中所述光源61位于所述支架主体41的所述避让空间410，从而使得所述光源61发出的光尽可能地被所述支架40匀化，一方面可以提升光线的匀化效果和投射至透明盖板50的效率，另一方面由于所述光源61被收容于所述避让空间410，一定程度会减少水平方向的尺寸。

所述支架主体41的所述避让空间410被形成于所述支架主体41的下端部，其中所述避让空间410为单侧开口朝下的空间；或者所述避让空间410的侧边设有开口可以至少部分地容纳所述光源61。

在本发明的另一可选实施例中，所述支架40进一步包括一外支架(图中未示出)，其中所述外支架被设置在所述支架主体41的外侧。所述支架40的所述外支架将所述光源61、所述线路板20等包裹在所述外支架的内侧，从而可以起到保护光源和线路板的作用，使其不暴露在外部环境中。

如图26所示，根据本申请的另一方面，本申请进一步提供一种所述活体指纹识别***的识别方法，其中所述活体检测方法如下：

在紫光段选定3个波长，绿光段选定5个波长，红光段选定8个波长，近红外波段选定8个波长，共计24个波段。如下图所示，***实线方框表示Sensor有效成像区域，虚线椭圆表示指纹成像区域，虚线方框表示提取光谱数据的特定区域。

当***检测到指纹图像时，计算该指纹的区域中心。在中心附近选取固定大小A*A像素，例如图中的方框1。在方框1四周选取4个区域，固定大小B*B像素，如图中的方框2-5。5个区域内24个波段的光谱值，以及五个区域的权重，组成一个1*125的光谱特征向量。向量大小随区域的数量变化，根据平台性能和安全等级选定实际所需的向量维度。

最终向量可表示为：S＝{(Rλ1,…,Rλn，r1)A1,(…)A2,…,(Rλ1,…,Rλn,rN)AN}，其中R表示光谱反射量，λn表示选定的某种波长，AN表示选定的某个区域，rN表示该区域的权重。

具体的光学***搭建完成后，需要采集样本，以便确认算法参数。采集真人手指的光谱样本时注意层次分布，不同性别、不同年龄段、不同职业的手指光谱样本都需要搜集。同时采集各类材料指模的样本。正负样本用SVM训练，得到SVM参数模型。使用时，设备提取待测对象的光谱特征并合成特征向量输入SVM即可完成活体检测。

值得一提的是，在本实施例中，所述光谱信息并不一定需要恢复出光谱曲线才进行活体判断，而是可以直接根据光谱响应进行活体判断，具体来讲获取所述基于光谱的分析设备的图像传感器对参考对象的参考光谱响应数据；获取所述基于光谱的分析设备的所述图像传感器对待识别对象的识别光谱响应数据；以及基于所述参考光谱响应数据与所述识别光谱响应数据的比较结果确定所述待识别对象的识别结果。

本发明进一步提供一种基于上述活体指纹识别设备的活体指纹检测方法，其中所述光谱芯片10获得原始数据，即光强信息，所述光强信息包括图像信息和光谱信息，对所述原始数据分别进行图像信息修正和光谱信息修正；然后分别采用指纹识别算法与活体算法，将指纹图像与光谱信息与录入时提取的对应基准信息进行比对，得出匹配度；当两者匹配度均高于阈值时，输入验证通过；否则输出验证失败。

图像信息修正以及光谱信息修正包含周围均值补偿(binning)的图像处理方式。因此，在本发明的该优选实施例中，所述活体指纹检测方法进一步包括图像信息修正和光谱信息修正的步骤。在图像信息修正中，会将光谱像素(可以理解为滤光结构与物理像素对应形成)的强度值替换为通过附近普通物理像素强度的加权平均的强度值，从而生成修正图像信息(图像数据)。其平均值可以选取邻近的若干个(例如4个、8个，24个，80个)普通物理像素进行平均，当数量大于4个时，加权平均所采用的加权核可以采用均匀核(所有物理像素平权)或高斯核。例如如图12所示实施例，可以以5*5的高斯核，如表1所示，中间0表示光谱像素，即该处光强信息(图像信息)需要周边24个物理像素的光强信息(图像信息)进行高斯核加权平均获得，即相关物料像素的光强信息值乘以对应的系数之和，再除以权重之和。

表1

0.032755	0.15	0.242	0.15	0.032755
					0.007917	0.032755	0.054	0.032755	0.007917

对于光谱信息的获取，需要避免不同位置图案明亮对光谱验证的影响。例如，指纹谷与指纹脊的反射率不同，造成亮暗程度不同，进而可能影响对待测物光谱信号的判断。因此在本发明的该优选实施例的所述活体指纹检测方法中进一步包括对光谱像素强度进行修正的步骤。例如，可以将当前光谱像素的强度值，除以或减去邻近普通像素加权平均(binning)的值，得到相对强度，作为修正光谱信息进行后续处理。进一步地，可以以特定规则对修正光谱信息进行筛选，将过大、过小值进行剔除，以提升修正光谱信息有效性。以图12为例，可以将光谱像素周边的8个物理像素的数值取平均强度值，再将光谱像素的强度值除以或减去8个物理像素的平均强度值，即可获得修正后的修正光谱信息。

本发明的所述活体指纹检测方法进一步包括活体判断算法的步骤。将原始数据(光强信息)经过处理后提取的有效修正光谱参数(亦可以理解为修正光谱信息)，并计算其与基准光谱信息的相关系数R(例如，可以采用皮尔森相关系数)，当相关系数R大于对应阈值时，判定为活体，否则判定为非活体。由于本发明中需要计算相关系数R，因此对录入信息和检测信息都会一维向量化。

本发明的所述活体指纹检测方法进一步包括阈值选择和使用的步骤。对于不同次的录入信息，由于录入时各种条件的潜在变化，使得每次采集数据时噪声功率占比(信噪比)有一定差异。信噪比较高时的录入，所对应的光谱信息，与其他录入的基准光谱信息的相关系数普遍偏高；反之，信噪比较低时的录入，对应的相关系数普遍偏低。因此，采用统一的阈值进行判断容易引入误判。对此，本申请剔除一种阈值的动态选择以及对应的使用方法，能够更准确地进行活体验证。

以上描述仅为本申请的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的但不限于具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (23)

1.指纹检测模组，其特征在于，包括：

光谱芯片；

线路板，其中所述光谱芯片被设置于所述线路板，并与所述线路板电气连接；以及

光学组件，其中所述光学组件位于所述光谱芯片的感光路径，以供待测指纹的反射光经所述光学组件被所述光谱芯片接收，由所述光谱芯片基于所述反射光的光谱信息进行指纹信息检测。

2.根据权利要求1所述指纹检测模组，进一步包括光源组件，其中所述光源组件被设置于所述线路板，并与所述线路板电气连接，其中所述光源组件产生的光发射至待测指纹。

3.根据权利要求2所述的指纹检测模组，进一步包括一支架，其中所述支架被设置于所述线路板，所述光学组件被所述支架固定，并通过所述支架将所述光学组件支撑在所述光谱芯片的感光路径。

4.根据权利要求3所述的指纹检测模组，进一步包括透明盖板，其中所述透明盖板被设置于所述支架，其中所述透明盖板位于所述光学组件的上方。

5.根据权利要求4所述的指纹检测模组，其中所述支架包括第一支架和第二支架，其中所述第一支架位于所述第二支架的外侧，所述透明盖板被固定于所述第一支架，所述光学组件被设置于所述第二支架，并通过所述第二支架将所述光学组件支撑于所述光谱芯片的感光路径。

6.根据权利要求5所述的指纹检测模组，其中所述光源组件进一步包括至少一光源，所述第一支架进一步设有至少一包腔，其中所述光源组件的所述光源位于所述第一支架的所述包腔，并且所述支架为透明材料。

7.根据权利要求6所述的指纹检测模组，进一步包括一散热元件，其中所述散热元件被设置于所述线路板，通过所述散热元件降低所述指纹检测模组的温度。

8.根据权利要求4所述的指纹检测模组，其中所述支架包括一支架主体和自所述支架主体一体向内延伸的延伸单元，所述光学组件被所述支架的所述延伸单元固定于所述光谱芯片的感光路径。

9.根据权利要求8所述的指纹检测模组，其中所述支架主体进一步包括一支架上端部和自所述支架上端部一体向下延伸的一支架下端部，其中所述支架下端部被固定在所述线路板，所述光源组件位于所述支架下端部的外侧，其中所述支架的所述支架主体为透明材料。

10.根据权利要求8所述的指纹检测模组，其中所述光源组件进一步包括至少一光源，所述支架主体进一步设有一避让空间，其中所述光源位于所述支架主体的所述避让空间。

11.根据权利要求10所述的指纹检测模组，其中所述支架主体的所述避让空间被形成于所述支架主体的下端部，其中所述避让空间为单侧开口朝下的空间；或者所述避让空间的侧边设有开口可以至少部分地容纳所述光源。

12.根据权利要求9或10所述的指纹检测模组，其中所述支架进一步包括一遮光单元，其中所述这光单元为具有遮挡光线性能的遮光材料，其中所述遮光单元被形成于所述支架主体的所述支架下端部和所述延伸单元的下端。

13.根据权利要求4所述的指纹检测模组，其中所述支架包括一支架主体和自所述支架主体向内一体延伸的延伸单元，其中所述光学组件被固定在所述支架的所述延伸单元，所述透明盖板被固定于所述支架主体的上端。

14.根据权利要求13所述的指纹检测模组，其中所述线路板包括第一线路板和第二线路板，其中所述光谱芯片被设置于所述第一线路板，所述光源组件被设置于所述第二线路板，所述第二线路板被固定于所述支架的所述延伸单元。

15.根据权利要求14所述的指纹检测模组，其中所述光源组价包括至少一光源和位于所述至少一光源的发射方向的至少一匀光件，其中所述匀光件位于所述光源的发光路径上，通过所述匀光件对所述光源发出的光线进行匀化处理。

16.根据权利要求15所述的指纹检测模组，其中所述线路板进一步包括一连接单元，其中所述连接单元连接所述第一线路板和所述第二线路板，并通过所述连接单元将所述光源组件的所述光源与被设置于所述第一线路板的所述光谱芯片相导通。

17.根据权利要求1所述指纹检测模组，进一步包括光源组件和棱镜，其中所述光源组件邻近所述棱镜，其中所述光源组件发出的光经所述棱镜到达待测区域，待测指纹的反射光线经所述棱镜折射至所述光学组件，再经所述光学组件被所述光谱芯片接收。

18.根据权利要求17所述指纹检测模组，所述棱镜具有一入光面、一检测面以及至少一出光面，其中所述光源组件与所述棱镜的所述入光面正向相对，所述光源组件发出的光线经所述棱镜的所述入光面进入到所述棱镜，到达所述检测面。

19.根据权利要求18所述指纹检测模组，其中所述光源组件被设置于所述棱镜的底部，其中所述光源组件进一步包括至少一光源和一匀光层，其中所述匀光层被设置于所述棱镜的所述入光面，所述光源与所述匀光层正向相对，其中所述光源发出的光经所述匀光层被匀化。

20.根据权利要求1所述指纹检测模组，其中所述指纹检测模组的所述光学组件为微结构阵列，所述光谱芯片包括滤光结构和图像传感器，其中所述微结构阵列和所述滤光结构位于所述图像传感器的感光路径上，所述微结构阵列、所述滤光结构以及图像传感器依次堆叠集成一体。

21.根据权利要求2、6、9、14或17所述指纹检测模组，其中光源组件发射的入射光在400-600nm波段的能量大于等于80％。

22.根据权利要求21所述指纹检测模组，其中，光源组件发射的入射光在400-500nm波段的能量不超过500-600nm波段的能量的80％。

23.活体指纹识别***，其特征在于，包括：

主控单元；

成像单元，其中所述成像单元包括成像器件和光谱芯片，所述成像器件位于所述光谱芯片的感光路径上；

照明单元，其中所述照明单元位于所述成像单元的周围；以及

算法单元，其中所述算法单元、所述成像的单元以及所述照明单元与所述主控单元相连，由所述主控单元控制所述照明单元发射探测光至待测物，所述待测物的反射光经所述成像器件被所述光谱芯片接收，并获取所述反射光的光强信息，所述算法单元基于所述光强信息识别待测物的指纹信息。