TWI519993B - 假手指辨識裝置及方法 - Google Patents

Description

假手指辨識裝置及方法

本發明是有關於一種假手指辨識裝置及方法，且特別是有關於一種利用手指的轉動來進行假手指辨識的裝置及方法。

指紋為個人特有的生物特徵，利用指紋可以辨識個人的身份。近年來，由於數位產品的普遍發展，作為用於識別個人的認證方法之一的指紋認證已引起了關注。指紋具有因人而異並且恆久不變的特徵，因此指紋認證被認為是具有更高的可靠性及便利性。

同時，在指紋認證中，需要防止如下不道德的行為。譬如，某人利用偽造另一人的指紋之假手指來假冒另一人。習知技術可以藉由檢測手指的表面顏色、手指的電性特徵或手指上的汗孔來檢測假手指。但是，目前的仿冒技術也越來越精進，可以製作出的假手指的顏色與真手指的顏色、電性特徵相似。或者，可以將另一人的指紋複製的透明或膚色薄膜附加到手指表面，使得附加有透明薄膜的假手指難以被辨別出。

因此，本發明之一個目的係提供一種假手指辨識裝置及方法，且特別是利用手指的轉動所造成的扭力來進行假手指辨識的裝置及方法。

為達上述目的，本發明提供一種假手指辨識裝置，包含一 指紋感測器以及一控制處理器。指紋感測器於一假手指辨識模式下感測一轉動中的手指以獲得多枚指紋。控制處理器係電連接至指紋感測器，並利用轉動互聯比對來判斷此等指紋是否相符。若此等指紋相符，則判定手指為真手指，若此等指紋不相符，則判定手指為假手指。

本發明更提供一種假手指辨識方法，用於一假手指辨識裝置中，假手指辨識裝置包含一指紋感測器及一電連接至指紋感測器之控制處理器。此方法包含以下步驟：利用指紋感測器，於一假手指辨識模式下感測一轉動中的手指以獲得多枚指紋；以及利用控制處理器進行轉動互聯比對來判斷此等指紋是否相符，若此等指紋相符，則判定手指為真手指，若此等指紋不相符，則判定手指為假手指。

藉由本發明之假手指辨識裝置及方法，可以利用控制處理器的處理方式達成假手指辨識的功能，而不需要改變指紋感測器的結構。舊有的電子裝置也可以透過更新韌體或軟體的方式來增加假手指辨識的功能，而不需變動硬體設計，使用上相當方便。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

F‧‧‧手指

FP1至FP3‧‧‧指紋

S1‧‧‧指示信號

S2‧‧‧重新感測信號

S210至S240‧‧‧步驟

1‧‧‧假手指辨識裝置

10‧‧‧指紋感測器

20‧‧‧控制處理器

30‧‧‧人機介面

31‧‧‧第一指示畫面

32‧‧‧第二指示畫面

33‧‧‧第三指示畫面

311‧‧‧感測器圖案

312‧‧‧手指圖案

331‧‧‧手指圖案

332‧‧‧感測器圖案

圖1顯示依據本發明較佳實施例之假手指辨識裝置之示意圖。

圖2顯示依據本發明較佳實施例之假手指辨識方法之流程圖。

圖3顯示依據本發明另一實施例之假手指辨識方法之流程圖。

圖4A至4D顯示真手指之指紋圖像的例子。

圖5A至5D顯示假手指之指紋圖像的例子。

本發明的實施例的特點在於採用真手指的紋峰具有彈性及韌性而不會隨著按壓轉動而有所扭曲變形，而假手指的紋峰會隨著按壓轉動而有所扭曲變形的原理。因為傳統利用矽膠等軟性材料製作成的假手指或假手指薄膜都無法承受手指按壓在感測面上轉動所造成的扭力，所以假手指在這種檢測模式下就無所遁形。

圖1顯示依據本發明較佳實施例之假手指辨識裝置1之示意圖。如圖1所示，本實施例之假手指辨識裝置1在應用上，可以是被實施為譬如是手機、平板電腦、筆記型電腦、身份識別裝置、門禁管制裝置等之電子裝置。假手指辨識裝置1包含一指紋感測器10及一控制處理器20。

指紋感測器10於一假手指辨識模式下感測一轉動中的手指F以獲得多枚指紋FP1至FP3。指紋感測器10可以是一種全面積型指紋感測器、小面積型指紋感測器或是一種滑動式指紋感測器。全面積型指紋感測器可以一次感測到靜態手指所欲使用的指紋，小面積型指紋感測器可以多次感測到靜態手指所欲使用的指紋，而滑動式指紋感測器可以多次感測到滑動通過其上之手指所欲使用的指紋。指紋感測器10的感測原理包含但不限於光學式、電容式、熱感應式原理等。

控制處理器20係電連接至指紋感測器10，並利用轉動互聯比對來判斷此等指紋FP1至FP3是否相符。所謂的轉動互聯比對，是指將感測到的多枚指紋FP1至FP3(本發明並未嚴格受限於三枚指紋)的圖像或特徵進行轉動後比對。若此等指紋FP1至FP3相符，則控制處理器20判定手指F為真手指，若此等指紋FP1至FP3不相符，則判定手指F為假手指。舉例而言，指紋FP1為尚未轉動的真手指的指紋，指紋FP2為以順時針方向轉動後的真手指的指紋，而指紋FP3為以逆時針方向轉動後的真 手指的指紋。這三枚指紋FP1至FP3在被旋轉後可以彼此相符。控制處理器20判斷此等指紋FP1至FP3是否相符的動作可以透過判斷此等指紋FP1至FP3的圖像或此等指紋FP1至FP3的特徵是否相符來達成。

此外，假手指辨識裝置1可以更包含一人機介面30，譬如是顯示器或揚聲器，其電連接至控制處理器20，並接收控制處理器20輸出之一指示信號S1來通知一使用者進入假手指辨識模式，並指示使用者的手指F在轉動過程中不得離開指紋感測器10，譬如是以畫面或聲音的方式來達成通知與指示的效果。為了減少計算的負擔，指示信號S1可以含有轉動方向的提示。因此，人機介面30可以依據指示信號S1來通知使用者將手指F進行順時針與逆時針方向轉動，轉動互聯比對係基於指示信號S1進行。

至於為何手指F在轉動過程中不得離開指紋感測器10，那是因為使用者可能為了避免按壓的轉動扭曲了假手指的紋峰，所以會將假手指暫時離開指紋感測器的感測面，然後再放下。雖然這樣也可以讓控制處理器20獲得多枚指紋，但是這樣會造成誤判，所以可以再加入此限制條件。因此，控制處理器20更依據此等指紋FP1至FP3判斷手指F是否有離開指紋感測器10，若手指F有離開指紋感測器10，則輸出一重新感測信號S2給指紋感測器10，以通知指紋感測器10重新進行指紋感測，或直接判定手指F為假手指，或在輸出重新感測信號S2超過一預設次數(譬如但不限於三次、四次或五次)以後，判定手指F為假手指。於此情況下，若手指F有離開指紋感測器10，則控制處理器20更輸出重新感測信號S2至人機介面30，以通知使用者重新進行指紋感測，或直接判定手指F為假手指，或在輸出重新感測信號S2超過一預設次數以後，判定手指F為假手指。

此外，控制處理器20更判斷手指F是否在一預定時間內完成轉動，若否則輸出一重新感測信號S2給指紋感測器10，以通知指紋感測器10重新進行指紋感測，或直接判定手指F為假手指，或在輸出重新感測信號S2超過一預設次數以後，判定手指F為假手指。這是因為假手指有黏性，無法快速轉動。因此，控制處理器20中可以預先設定有此預定時間，此預定時間較佳是小於或等於1/2秒，更佳是小於或等於1/3秒。亦即，一秒鐘需要擷取兩枚或三枚以上的不同指紋。又更佳是，此預定時間介於0.25秒與1秒之間。

於上述說明中，僅說明進入假手指辨識模式的操作方式。當然，假手指辨識裝置1也可以進入指紋感測模式，只是指紋感測模式是不需要使用者轉動手指的。為了減少對使用者造成檢測的困擾，也可以將指紋感測模式與假手指辨識模式合併執行，同時感測指紋並辨識手指的真偽。舉例而言，上述的指紋FP1可以當作是指紋感測模式下所獲取的指紋，而指紋FP1至FP3可以當作是假手指辨識模式下所獲取的指紋。

於本實施例中，人機介面30係以顯示器作為例子。人機介面30上顯示出一個第一指示畫面31，第一指示畫面31含有一感測器圖案311及一手指圖案312，用以通知使用者將手指F進行順時針及/或逆時針方向轉動。人機介面30上亦顯示出一個第二指示畫面32，其顯示一個剩餘時間信息，譬如是01：00代表1秒鐘，然後倒數顯示，讓使用者在1秒鐘完成手指的轉動。人機介面30上亦顯示出一個第三指示畫面33，第三指示畫面33含有一感測器圖案332及一手指圖案331，用以指示使用者的手指F在轉動過程中不得離開指紋感測器10。

圖2顯示依據本發明較佳實施例之假手指辨識方法之流程圖。如圖2所示，本實施例之假手指辨識方法係用於假手指辨識裝置1中， 此方法包含以下步驟。

首先，於步驟S210，利用人機介面30接收控制處理器20輸出之指示信號S1來通知使用者進入假手指辨識模式，同時指示使用者的手指F在轉動過程中不得離開指紋感測器10。接著，於步驟S220，利用指紋感測器10，於假手指辨識模式下感測轉動中的手指F以獲得多枚指紋。然後，於步驟S230，利用控制處理器20更依據此等指紋FP1至FP3判斷手指F是否有離開指紋感測器10，以及/或者判斷手指F是否在一預定時間內完成轉動。若手指F有離開指紋感測器10，以及/或者手指F沒有在一預定時間內完成轉動，則輸出重新感測信號S2給指紋感測器10，以通知指紋感測器10重新進行指紋感測，回到步驟S220；或者，也可以直接判定手指F為假手指，或在輸出重新感測信號S2超過一預設次數以後，判定手指F為假手指。

然後，於步驟S240，利用控制處理器20進行轉動互聯比對來判斷此等指紋FP1至FP3是否相符，若此等指紋FP1至FP3相符，則判定手指F為真手指，若此等指紋FP1至FP3不相符，則判定手指F為假手指。

以上關於參考圖1所作的任何說明假手指辨識裝置的內容，都可以應用於假手指辨識方法中，故於此不再詳述。

圖3顯示依據本發明另一實施例之假手指辨識方法之流程圖。如圖3所示，本實施例係類似於圖2，不同之處在於利用步驟S235取代圖2之步驟S230。於步驟S235中，控制處理器20更判斷此等指紋FP所代表的轉動角度是否連續，若否則輸出重新感測信號S2給指紋感測器10，以通知指紋感測器10重新進行指紋FP感測，或判定此手指F為假手指。這是因為當真手指轉動時，在一定時間內，指紋感測器10可以取得 連續轉動角度的指紋圖，也就是此等指紋FP所代表的轉動角度是連續的，譬如依序是10、11、12、13、14、15、16、17度。當假手指轉動時，因為其表面的黏性會造成轉動不順暢，所以在假手指不離開指紋感測器10的感測面的情況下很難轉動，所以無法在連續時間內，產生連續轉動角度的指紋圖，也就是此等指紋FP所代表的轉動角度是連續的，譬如依序是10、10、10、10、11、11、17度，會有嚴重的落差存在。

圖4A至4D顯示真手指之指紋圖像的例子。圖4A到4D所量測到的指紋是手指作逆時針轉動所感測到的，可以看出是屬於相當連續的轉動角度，且指紋並沒有因為轉動而有黏在一起的狀況，並可以透過轉動互聯比對判定這些指紋是相符的。圖5A至5D顯示假手指之指紋圖像的例子。圖5A到5D所量測到的指紋是手指作逆時針轉動所感測到的，可以看出是屬於不連續的轉動角度，且指紋因為轉動而有黏在一起的狀況，並無法透過轉動互聯比對判定這些指紋是相符的。因此，此結果證明本發明的假手指辨識裝置及方法是可以據以實施。

藉由本發明之假手指辨識裝置及方法，可以利用控制處理器的處理方式達成假手指辨識的功能，而不需要改變指紋感測器的結構。舊有的電子裝置也可以透過更新韌體或軟體的方式來增加假手指辨識的功能，而不需變動硬體設計，使用上相當方便。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。

F‧‧‧手指

FP1至FP3‧‧‧指紋

S1‧‧‧指示信號

S2‧‧‧重新感測信號

1‧‧‧假手指辨識裝置

10‧‧‧指紋感測器

20‧‧‧控制處理器

30‧‧‧人機介面

31‧‧‧第一指示畫面

32‧‧‧第二指示畫面

33‧‧‧第三指示畫面

311‧‧‧感測器圖案

312‧‧‧手指圖案

331‧‧‧手指圖案

332‧‧‧感測器圖案

Claims (18)

1. 一種假手指辨識裝置，包含：一指紋感測器，於一假手指辨識模式下感測一轉動中的手指以獲得多枚指紋；以及一控制處理器，電連接至該指紋感測器，並利用轉動互聯比對來判斷該手指的該等指紋是否相符，若該手指的該等指紋相符，則判定該手指為真手指，若該手指的該等指紋不相符，則判定該手指為假手指。
2. 如申請專利範圍第1項所述之假手指辨識裝置，更包含：一人機介面，電連接至該控制處理器，並接收該控制處理器輸出之一指示信號來通知一使用者進入該假手指辨識模式，並指示該使用者的該手指在轉動過程中不得離開該指紋感測器。
3. 如申請專利範圍第2項所述之假手指辨識裝置，其中該人機介面依據該指示信號來通知該使用者將手指進行順時針與逆時針方向轉動，該轉動互聯比對係基於該指示信號進行。
4. 如申請專利範圍第1項所述之假手指辨識裝置，其中該控制處理器更依據該等指紋判斷該手指是否有離開該指紋感測器，若該手指有離開該指紋感測器，則輸出一重新感測信號給該指紋感測器，以通知該指紋感測器重新進行指紋感測，或判定該手指為假手指。
5. 如申請專利範圍第4項所述之假手指辨識裝置，更包含： 一人機介面，電連接至該控制處理器，並接收該控制處理器輸出之一指示信號來通知一使用者進入該假手指辨識模式，並指示該使用者的該手指在轉動過程中不得離開該指紋感測器，若該手指有離開該指紋感測器，則該控制處理器更輸出該重新感測信號至該人機介面，以通知該使用者重新進行指紋感測。
6. 如申請專利範圍第1項所述之假手指辨識裝置，其中該控制處理器判斷該等指紋是否相符係透過判斷該等指紋的圖像或該等指紋的特徵是否相符。
7. 如申請專利範圍第1項所述之假手指辨識裝置，其中該控制處理器更判斷該手指是否在一預定時間內完成轉動，若否則輸出一重新感測信號給該指紋感測器，以通知該指紋感測器重新進行指紋感測，或判定該手指為假手指。
8. 如申請專利範圍第7項所述之假手指辨識裝置，其中該預定時間介於0.25秒與1秒之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之假手指辨識裝置，其中該控制處理器更判斷該等指紋所代表的轉動角度是否連續，若否則輸出一重新感測信號給該指紋感測器，以通知該指紋感測器重新進行指紋感測，或判定該手指為假手指。
10. 一種假手指辨識方法，用於一假手指辨識裝置中，該假手指辨識裝置包含一指紋感測器及一電連接至該指紋感測器之控制處理器，該方法包含以下步驟： 利用該指紋感測器，於一假手指辨識模式下感測一轉動中的手指以獲得多枚指紋；以及利用該控制處理器進行轉動互聯比對來判斷該手指的該等指紋是否相符，若該手指的該等指紋相符，則判定該手指為真手指，若該手指的該等指紋不相符，則判定該手指為假手指。
11. 如申請專利範圍第10項所述之假手指辨識方法，更包含：利用一電連接至該控制處理器之人機介面接收該控制處理器輸出之一指示信號來通知一使用者進入該假手指辨識模式；以及指示該使用者的該手指在轉動過程中不得離開該指紋感測器。
12. 如申請專利範圍第11項所述之假手指辨識方法，更包含：利用該人機介面依據該指示信號來通知該使用者將手指進行順時針與逆時針方向轉動；以及基於該指示信號進行該轉動互聯比對。
13. 如申請專利範圍第10項所述之假手指辨識方法，更包含：利用該控制處理器更依據該等指紋判斷該手指是否有離開該指紋感測器；以及 若該手指有離開該指紋感測器，則輸出一重新感測信號給該指紋感測器，以通知該指紋感測器重新進行指紋感測，或判定該手指為假手指。
14. 如申請專利範圍第13項所述之假手指辨識方法，更包含：利用一電連接至該控制處理器之人機介面接收該控制處理器輸出之一指示信號來通知一使用者進入該假手指辨識模式；指示該使用者的該手指在轉動過程中不得離開該指紋感測器；以及若該手指有離開該指紋感測器，則利用該控制處理器更輸出該重新感測信號至該人機介面，以通知該使用者重新進行指紋感測。
15. 如申請專利範圍第10項所述之假手指辨識方法，更包含：利用該控制處理器判斷該等指紋是否相符係透過判斷該等指紋的圖像或該等指紋的特徵是否相符。
16. 如申請專利範圍第10項所述之假手指辨識方法，更包含：利用該控制處理器更判斷該手指是否在一預定時間內完成轉動，若否則輸出一重新感測信號給該指紋感測器，以通知該指紋感測器重新進行指紋感測，或判定該手指為假手指。
17. 如申請專利範圍第16項所述之假手指辨識方法，其中該預定時間介於0.25秒與1秒之間。
18. 如申請專利範圍第10項所述之假手指辨識方法，更包含：利用該控制處理器判斷該等指紋所代表的轉動角度是否連續，若否則輸出一重新感測信號給該指紋感測器，以通知該指紋感測器重新進行指紋感測，或判定該手指為假手指。