TWI803870B - 指紋成像裝置和指紋成像方法 - Google Patents

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Abstract

一種指紋成像裝置和指紋成像方法，指紋成像裝置包括：光源，該光源適於產生光線，該光源產生光線的光強分佈符合預設的編碼方式；感測面，光源所產生的光線在該感測面上形成攜帶有指紋資訊的感測光；成像模組，該成像模組適於對該感測光進行成像，本發明技術方案能夠通過編碼方式對指紋成像進行編碼，能夠藉由編碼方式對該指紋圖像進行“加密”，而且必須在獲得預設的編碼方式的基礎上才能夠“解碼”以獲得清晰的指紋圖像，可見，本發明指紋成像裝置和指紋成像方法的採用能夠有效提高指紋成像的安全性。

Description

指紋成像裝置和指紋成像方法
本發明涉及指紋成像領域，特別涉及一種指紋成像裝置和指紋成像方法。
指紋識別技術藉由指紋成像裝置採集到人體的指紋圖像，然後與指紋識別系統裡已有的指紋資訊進行比對，以實現身份識別。由於使用的方便性，以及人體指紋的唯一性，指紋識別技術已經大量應用於各個領域，例如：安全機構（公安局）、海關等安檢領域，大樓的門禁系統，以及個人電腦和手機等消費品領域等等。
指紋識別技術中所採用的指紋成像裝置，有一種是藉由光學的方法進行人體指紋圖像的採集，當手指按壓在感測面上後，由光源產生的光線投射至感測面，在感測面上發生反射和折射，從而形成攜帶有指紋資訊的感測光，由光學圖像感測器採集該反射光，進而獲得指紋圖像。
指紋成像裝置被越來越多的應用於筆記型電腦、平板電腦、手機等移動裝置內，從而使相關移動裝置實現自動解鎖和功能。特別是手機的指紋識別，更是應用廣泛。
指紋成像裝置的廣泛應用，對其安全性提出了越來越高的要求。
因此，本發明的一目的，即在提供一種指紋成像裝置，以提高安全性。
再者，本發明的另一目的，即在提供一種指紋成像方法，以提高安全性。
於是，本發明指紋成像裝置包含一光源、一感測面，及一成像模組。
該光源適於產生光線，該光源產生光線的光強分佈符合一預設的分佈編碼。
該光源所產生的光線在該感測面上形成攜帶有指紋資訊的感測光。
該成像模組適於對該感測光進行成像。
再者，本發明指紋成像方法包含以下步驟：
產生光線，所產生光線的光強分佈符合預設的分佈編碼，該分佈編碼包括至少一個分佈樣式。
所產生的光線在該感測面上形成攜帶有指紋資訊的感測光
對該感測光進行成像。
可選的，該編碼方式包括分佈編碼和光源編碼中的一種，其中，該分佈編碼包括至少一個分佈樣式，該光源編碼包括至少一個光源圖樣。
可選的，該光源包括多個顯示組，每個顯示組以一個分佈樣式的光強分佈產生光線。
可選的，該等顯示組同時以不同的分佈樣式產生光線。
可選的，相鄰顯示組產生光線的分佈樣式不相同。
可選的，該光源包括一個或多個顯示組，在預設的成像時間段內，該等顯示組依次以多個該分佈樣式產生光線。
可選的，該等顯示組依次以多個不同的分佈樣式產生光線。
可選的，該分佈樣式至少選自：朗伯分佈、蝠翼分佈以及側發光分佈。
可選的，該成像模組對該感測光進行成像以獲得指紋照片；該指紋成像裝置還包括：處理模組，該處理模組基於該分佈編碼和該指紋照片獲得指紋圖像。
可選的，該處理模組包括：函數單元，該函數單元根據該分佈樣式獲得該分佈樣式相對應的點擴散函數；編碼單元，該編碼單元基於該分佈樣式相對應的點擴散函數獲得該分佈編碼相對應的點擴散函數；計算單元，該計算單元根據該分佈編碼相對應的點擴散函數和該指紋照片獲得該指紋圖像。
可選的，該編碼單元根據該分佈樣式相對應的點擴散函數的線性組合獲得該分佈編碼的點擴散函數。
可選的，該光源產生的光線中，至少出射角度在40度到60度範圍內光線的光強分佈符合該分佈編碼。
可選的，該光源包括多個顯示組，該等顯示組同時顯示該光源圖樣。
可選的，該等顯示組同時顯示多個不同的光源圖樣。
可選的，相鄰的顯示組顯示不同的光源圖樣。
可選的，該光源包括一個或多個顯示組，在預設的成像時間段內，該等顯示組依次顯示多個該光源圖樣。
可選的，該等顯示組依次顯示多個不同的該光源圖樣。
可選的，該光源圖樣明暗交替的空間週期與指紋的空間週期相適應。
可選的，該光源圖樣至少選自：+形圖樣、—形圖樣、X形圖樣、Z形圖樣、M形圖樣、L形圖樣以及Y形圖樣。
可選的，該成像模組對該感測光進行成像以獲得指紋照片；該指紋成像裝置還包括：處理模組，該處理模組基於該光源編碼和該指紋照片獲得指紋圖像。
可選的，該處理模組包括：函數單元，該函數單元根據該光源圖樣獲得該光源圖樣相對應的點擴散函數；編碼單元，該編碼單元基於該光源圖樣相對應的點擴散函數獲得該光源編碼相對應的點擴散函數；計算單元，該計算單元根據該光源編碼相對應的點擴散函數和該指紋照片獲得該指紋圖像。
可選的，該編碼單元基於該光源圖樣相對應的點擴散函數的線性組合獲得該光源編碼的點擴散函數。
可選的，該處理模組還預先存儲有該光源編碼，用以控制該光源顯示該光源圖樣。
可選的，該光源包括：OLED顯示幕。
可選的，該指紋成像裝置為屏下指紋成像裝置。
相應的，本發明還提供一種指紋成像方法
產生光線，所產生光線的光強分佈符合預設的編碼方式；所產生的光線在感測面上形成攜帶有指紋資訊的感測光；對該感測光進行成像。
可選的，該編碼方式包括分佈編碼和光源編碼中的一種，其中，該分佈編碼包括至少一個分佈樣式，該光源編碼包括至少一個光源圖樣。
可選的，產生光線的步驟中，以一個或多個分佈樣式產生光線。
可選的，產生光線的步驟中，同時以多個不同的分佈樣式產生光線。
可選的，產生光線的步驟中，以相鄰不同的分佈樣式產生光線。
可選的，產生光線的步驟中，在預設的成像時間段內，依次以多個該分佈樣式產生光線。
可選的，依次以多個不同的該分佈樣式產生光線。
可選的，該分佈樣式至少選自：朗伯分佈、蝠翼分佈以及側發光分佈。
可選的，對該感測光進行成像的步驟包括：對該感測光成像以獲得指紋照片；對該感測光成像以獲得指紋照片之後，該指紋成像方法還包括：基於該分佈編碼和該指紋照片獲得指紋圖像。
可選的，獲得該指紋圖像的步驟包括：根據該分佈樣式獲得該分佈樣式相對應的點擴散函數；基於該分佈樣式相對應的點擴散函數獲得該分佈編碼相對應的點擴散函數；根據該分佈編碼相對應的點擴散函數和該指紋照片獲得該指紋圖像。
可選的，獲得該分佈編碼相對應的點擴散函數的步驟中，基於該分佈樣式相對應的點擴散函數的線性組合獲得該分佈編碼的點擴散函數。
可選的，該產生光線的步驟中，至少出射角度在40度到60度範圍內光線的光強分佈符合該分佈編碼。
可選的，按照預設的光源編碼顯示光源圖樣的步驟中，同時顯示多個該光源圖樣。
可選的，按照預設的光源編碼顯示光源圖樣的步驟中，同時顯示多個不同的光源圖樣。
可選的，按照預設的光源編碼顯示光源圖樣的步驟中，相鄰的光源圖樣不相同。
可選的，在預設的成像時間段內，依次顯示多個該光源圖樣。
可選的，依次顯示多個不同的該光源圖樣。
可選的，該光源圖樣明暗的空間週期與指紋的空間週期相適應。
可選的，該光源圖樣至少選自：+形圖樣、—形圖樣、X形圖樣、Z形圖樣、M形圖樣、L形圖樣以及Y形圖樣。
可選的，對該感測光進行成像的步驟包括：對該感測光成像以獲得指紋照片；對該感測光成像以獲得指紋照片之後，該指紋成像方法還包括：基於該光源編碼和該指紋照片獲得指紋圖像。
可選的，獲得該指紋圖像的步驟包括：根據該光源圖樣獲得該光源圖樣相對應的點擴散函數；基於該光源圖樣相對應的點擴散函數獲得該光源編碼相對應的點擴散函數；根據該光源編碼相對應的點擴散函數和該指紋照片獲得該指紋圖像。
可選的，獲得該光源編碼相對應的點擴散函數的步驟中，基於該光源圖樣相對應的點擴散函數的線性組合獲得該光源編碼的點擴散函數。
可選的，產生光線的步驟中，採用OLED顯示幕產生光線。
可選的，該指紋成像方法應用於屏下指紋成像裝置中。
本發明的功效在於：指紋成像裝置和指紋成像方法中，所產生光線的光強分佈符合預設的編碼方式，所產生光線的光強分佈會影響感測光的成像結果，只有獲得準確的編碼方式才能獲得清晰的指紋圖像，也就是說，本發明的指紋成像裝置和指紋成像方法能夠通過編碼方式對指紋成像進行編碼，能夠通過編碼方式對該指紋圖像進行“加密”，而且必須在獲得預設的編碼方式的基礎上才能夠“解碼”以獲得清晰的指紋圖像；可見，本發明指紋成像裝置和指紋成像方法的採用能夠有效提高指紋成像的安全性。
本發明可選方案中，該光源包括多個顯示組，每個顯示組以一個分佈樣式的光強分佈產生光線，也就是說，當分佈樣式為多個時，該多個顯示組同時以多個該分佈樣式產生光線；或者，在預設的成像時間段內，該顯示組依次以多個分佈樣式產生光線。增加分佈編碼中分佈樣式的數量，能夠有效提高分佈編碼的複雜程度，有利於進一步提高指紋成像裝置獲得指紋圖像的安全性。
本發明可選方案中，該多個顯示組同時以不同的分佈樣式產生光線；或者，該顯示組依次以多個不同的分佈樣式產生光線，從而有效提高分佈編碼的複雜程度，有利於提高獲得指紋圖像的安全性，有利於指紋成像裝置的廣泛應用。
本發明可選方案中，該光源包括OLED顯示幕，該指紋成像裝置可以設置為屏下指紋成像裝置，因此無需額外設置即可既保證屏占比，又實現該光源顯示分佈樣式的功能；而且還能夠在無需增大指紋圖像、無需增加指紋圖像細節的前提下，有效提高指紋成像的安全性。
本發明可選方案中，所產生光線中，至少出射角在40度到60度範圍內的光線的光強分佈符合分佈編碼，從而既能夠保證指紋圖像的順利採集，還能夠抑制雜訊，具有較高的信噪比；而且當該光源為OLED顯示幕時，還能夠兼顧大視角的優勢，進而有利於提高電子設備的使用體驗。
本發明可選方案中，該光源編碼包括一個或多個光源圖樣，該光源包括多個顯示組，每個該顯示組顯示一個該光源圖樣，也就是說，當光源圖樣為多個時，該多個顯示組同時顯示多個該光源圖樣；或者，在預設的成像時間段內，該顯示組依次顯示多個該光源圖樣，也就是說，該多個光源圖樣依次被顯示。增加光源編碼中光源圖樣的數量，能夠有效提高光源編碼的複雜程度，有利於進一步提高指紋成像裝置獲得指紋圖像的安全性。
本發明可選方案中，該多個顯示組分別顯示不同的光源圖樣，即同時顯示多個不同的該光源圖樣；或者，該顯示組依次顯示多個不同光源圖樣。多個不同光源圖樣的顯示，能夠有效提高光源編碼的複雜程度，有利於提高獲得指紋圖像的安全性，有利於指紋成像裝置的廣泛應用。
本發明可選方案中，該光源圖樣明暗交替的空間週期與指紋的空間週期相適應，也就是說，該光源圖樣明暗交替的空間週期與指紋峰谷交替的空間週期相適應，從而能夠增強光源圖樣對感測光成像結果的影響，能夠有效加強指紋圖像安全性提高的效果。
本發明可選方案中，該光源包括OLED顯示幕，該指紋成像裝置可以設置為屏下指紋成像裝置，因此無需額外設置即可既保證屏占比，又實現該光源顯示光源圖樣的功能；而且還能夠在無需增大指紋圖像、無需增加指紋圖像細節的前提下，有效提高指紋成像的安全性。
由背景技術可知，現有技術中的指紋成像裝置的安全性有待提高。
現有指紋成像裝置所採用的光源，往往是均勻光源（面光源或線光源），或者是點光源；指紋成像裝置中光學系統的點擴散函數一般相對比較簡單，當感測光成像後根據與之對應的均勻光源或者點光源的點擴散函數即可獲得指紋圖像，而均勻光源或點光源的點擴散函數是眾所周知的，因此影響了指紋成像裝置的安全性。
另一方面，現有技術中往往通過增大指紋圖像的面積以提高指紋成像裝置的安全性。但是這種方法往往會增大指紋成像裝置的面積，影響指紋成像裝置的應用環境，特別是指紋成像裝置與顯示幕設置在一起的時候，往往會影響設備的屏占比，影響電子設備的使用體驗。
為解決該技術問題，本發明提供一種指紋成像裝置，包括：光源，該光源適於產生光線，該光源產生光線的光強分佈符合預設的編碼方式；感測面，光源所產生的光線在該感測面上形成攜帶有指紋資訊的感測光；成像模組，該成像模組適於對該感測光進行成像。
本發明技術方案能夠有效提高獲得指紋圖像的安全性，而且不用增大指紋成像裝置的面積，能夠實現安全性和小型化的兼顧。
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
參考圖1，示出了本發明指紋成像裝置一實施例的結構示意圖。
如圖1所示，該指紋成像裝置包括：光源110，該光源110適於產生光線，該光源110產生光線的光強分佈符合預設的編碼方式；感測面120，光源110所產生的光線在該感測面120上形成攜帶有指紋資訊的感測光；成像模組130，該成像模組130適於對該感測光進行成像。
所產生光線的光強分佈符合預設的編碼方式，所產生光線的光強分佈會影響感測光的成像結果，只有獲得準確的編碼方式才能獲得清晰的指紋圖像，也就是說，該指紋成像裝置能夠通過編碼方式對指紋成像進行編碼，能夠通過編碼方式對該指紋圖像進行“加密”，而且必須在獲得預設的編碼方式的基礎上才能夠“解碼”以獲得清晰的指紋圖像；可見，該指紋成像裝置的採用能夠有效提高指紋成像的安全性。
下面結合附圖詳細說明本發明實施例。
光源110用於產生光線以進行指紋成像。
需要說明的是，本發明一些實施例中，該編碼方式包括分佈編碼L，其中，該分佈編碼包括至少一個分佈樣式
Figure 02_image001
。本發明另一些實施例中，該編碼方式還可以包括光源編碼，其中，該光源編碼包括至少一個光源圖樣。
本發明一些實施例中，該光源110包括：OLED顯示幕。OLED顯示幕具有寬視角的優勢，也就是說，該光源110所產生光線的出射角範圍較廣，能夠有效提高顯示效果，改善使用者體驗。
結合參考圖2，示出了圖1所示指紋成像裝置的光路結構示意圖。
該光源110所產生的光線以一定的出射角
Figure 02_image003
出射。由於該光源110包括OLED顯示幕，因此該光源110所產生光線的出射角
Figure 02_image003
的範圍較大，而且所產生光線的出射角
Figure 02_image003
的範圍越大越好。
如圖2所示，該光源110所產生的光線中，當出射角
Figure 02_image003
過小時，如圖2中光線11或光線12，光線投射至感測面120上後，絕大部分從該感測面120出射而很少發生反射，無法用於獲得指紋圖像。只有在出射角
Figure 02_image003
大於全反射角
Figure 02_image005
（全反射角
Figure 02_image005
與感測面兩側材料的光學折射率相關，在玻璃和空氣的介面，典型的全反射角
Figure 02_image007
42度）的光線才能用以獲得指紋圖像。
另一方面，當出射角
Figure 02_image003
過大時，如圖1中光線13，光線投射至感測面120上後所形成的反射光會對成像模組130的成像造成干擾（例如該光線13可能會形成光波導），從而成為雜訊，影響信噪比，從而造成所獲得指紋圖像不夠清晰的問題。
所以，本發明一些實施例中，光源產生的光線中，至少出射角
Figure 02_image003
在40度到60度範圍內光線的光強分佈符合分佈編碼，從而既能夠保證指紋圖像的順利採集，還能夠抑制雜訊，具有較高的信噪比；而且當該光源為OLED顯示幕時，還能夠兼顧大視角的優勢，進而有利於提高電子設備的使用體驗。
此外，該指紋成像裝置為屏下指紋成像裝置，即該指紋成像裝置的成像模組130設置於該OLED顯示幕的正下方。將該指紋成像裝置設置為屏下指紋成像裝置設置，能夠使屏占比進一步增大成為可能，能夠有效提高使用體驗。
如圖1和圖2所示，本發明一些實施例中，該光源110包括多個顯示組111，每個顯示組111以一個分佈樣式的光強分佈產生光線，即每個顯示組111均以獨立的分佈樣式產生光線，也就是說，每個顯示組111所產生光線的光強分佈均符合一個分佈樣式
Figure 02_image001
，所有顯示組111所產生光線的光強分佈構成了該分佈編碼L。
在一些實施例中，該光源110包括多個分立的顯示組111，該多個分立的顯示組111可以具有相同或者不同的間隔，該多個分立的顯示組111可以是該光源110中的多個顯示區域。
具體的，該多個顯示組111同時以不同的分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線，從而能夠有效提高該分佈編碼L的複雜程度，能夠有效提高該分佈編碼L中該分佈樣式
Figure 02_image001
的複雜性，從而能夠有效提高指紋成像裝置獲得指紋圖像的安全性。
需要說明的是，本發明其他實施例中，該多個顯示組也可以同時以相同的分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線；本發明另外的實施例中，該多個顯示組也可以部分同時以相同的分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線。本發明對顯示組是否同時以相同或不同的分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線並不限定。
此外，位置上相鄰的該顯示組111產生光線的分佈樣式
Figure 02_image001
不相同，從而增加分佈樣式
Figure 02_image001
的複雜性，提高指紋成像裝置的安全性。
為了能夠進一步增加該分佈編碼L中分佈樣式
Figure 02_image001
的複雜性，提高該指紋成像裝置的安全性，本發明一些實施例中，在預設的成像時間段內，該顯示組111依次以多個該分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線。
具體的，時序上相鄰的該顯示組111以不同的分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線，從而增加該分佈樣式
Figure 02_image001
的複雜程度，提高指紋成像裝置的安全性。
具體的，該顯示組111依次以多個不同的分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線，以進一步增加該分佈樣式
Figure 02_image001
的複雜程度，以提高該指紋成像裝置的安全性。
另一方面，該分佈樣式
Figure 02_image001
本身的複雜性會影響與之相對應的點擴散函數的複雜性，從而會影響指紋圖像獲得過程計算量的大小，因此為了實現計算效率和安全性的兼顧，本發明一些實施例中，如圖2所示，該分佈樣式
Figure 02_image001
至少選自：朗伯分佈（Lambertian distribution）、蝠翼分佈（Batwing distribution）以及側發光分佈（Side-emitting distribution）。本發明其他實施例中，該分佈樣式
Figure 02_image001
與光源的設計相關，還可以從其他的光強分佈樣式中選擇。本發明對此並不限制。
繼續參考圖1，該指紋成像裝置還包括：感測面120。該感測面120用於提供手指接觸的表面；該成像模組130對該感測光進行成像以獲得指紋照片。具體的，該成像模組130採集該感測光進行成像並進行光電轉換，進而獲得指紋照片。
在一些實施例中，該成像模組130可以是光電感測器，包括感光圖元陣列，每個圖元包括光敏二極體或者光電晶體。
在一些實施例中，該成像模組130可以包括TFT電路區域和光偵測薄膜電晶體區域，該光偵測薄膜電晶體區域設置有光敏薄膜電晶體。
本發明一些實施例中，該感測面120為玻璃表面。具體的，該指紋成像裝置為採用OLED顯示幕的屏下指紋成像裝置，該感測面120為OLED顯示幕蓋板玻璃的表面。
光學系統中，點擴散函數（Point Spread Function，PSF）描述了一個成像系統對一個點光源的響應。因此，點擴散函數與指紋圖像卷積的結果就是該感測光的成像結果，即指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image009
其中，y表示指紋照片，
Figure 02_image011
表示點擴散函數，x表示指紋圖像，n表示雜訊。
本發明一些實施例中，該分佈編碼L包括多個分佈樣式
Figure 02_image001
，該光源110包括多個顯示組111，每個顯示組111以一個分佈樣式
Figure 02_image001
的光強分佈產生光線；每個該分佈樣式
Figure 02_image001
均可以獲得一個與之對應的指紋照片，因此每個分佈樣式
Figure 02_image001
與指紋圖像卷積的結果就是與該分佈樣式
Figure 02_image001
相對應的指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image013
其中，yi表示分佈樣式
Figure 02_image001
對應獲得的指紋照片，
Figure 02_image015
表示分佈樣式
Figure 02_image001
對應的點擴散函數，
Figure 02_image001
表示一個分佈樣式，x表示指紋圖像，n表示雜訊。
該成像模組130是對該感測光進行成像，因此所有分佈樣式
Figure 02_image001
所獲得指紋照片的疊加即是該成像模組130所獲得的指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image017
其中，Y表示成像模組130所獲得的指紋照片，mi表示分佈樣式
Figure 02_image001
在分佈編碼L中的權重，
Figure 02_image015
表示分佈樣式
Figure 02_image001
對應的點擴散函數，
Figure 02_image001
表示分佈樣式，x表示指紋圖像，n表示雜訊。
具體的，根據該分佈樣式
Figure 02_image001
所對應點擴散函數的線性組合獲得該分佈編碼L的點擴散函數，所以該成像模組130所獲得的指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image019
其中，
Figure 02_image021
表示分佈編碼L對應的點擴散函數，x表示指紋圖像，
Figure 02_image001
表示分佈樣式
Figure 02_image001
，mi表示分佈樣式在分佈編碼L中的權重，Y表示成像模組130所獲得的指紋照片，n表示雜訊。
所以，該成像模組140對該感測光進行成像以獲得指紋照片；繼續參考圖2，該指紋成像裝置還包括：處理模組140，該處理模組140基於該分佈編碼L和該指紋照片獲得指紋圖像。
需要說明的是，該處理模組140內還預先存儲有該分佈編碼L用以控制該光源110，以使該光源110以包括至少一個分佈樣式
Figure 02_image001
的分佈編碼L產生光線。
所以，本發明一些實施例中，該處理模組140與該成像模組130相連，從該成像模組130獲得該成像模組130所獲得的指紋照片；該處理模組140內還預先存儲有該分佈編碼L；該處理模組140根據該分佈編碼L和該指紋照片獲得指紋圖像。
結合參考圖3，示出了圖2所示指紋成像裝置中處理模組140的功能方塊圖。
本發明一些實施例中，該處理模組140包括：函數單元141，該函數單元141根據該分佈樣式
Figure 02_image001
獲得該分佈樣式
Figure 02_image001
相對應的點擴散函數；編碼單元142，該編碼單元142基於該分佈樣式
Figure 02_image001
相對應的點擴散函數獲得該分佈編碼L相對應的點擴散函數；計算單元143，該計算單元143根據該分佈編碼L相對應的點擴散函數和該指紋照片獲得該指紋圖像。
具體的，該函數單元141內預先存儲有包括多個該分佈樣式
Figure 02_image001
的分佈編碼L，該函數單元141根據該分佈樣式
Figure 02_image001
獲得該分佈樣式
Figure 02_image001
相對應的點擴散函數。
該編碼單元142與該函數單元141相連，從該函數單元141獲得該分佈樣式
Figure 02_image001
相對應的點擴散函數；該編碼單元142基於該分佈樣式
Figure 02_image001
相對應的點擴散函數獲得該分佈編碼L相對應的點擴散函數。
具體的，該編碼單元142基於該分佈樣式
Figure 02_image001
相對應的點擴散函數的線性組合獲得該分佈編碼L的點擴散函數。
該計算單元143與該編碼單元142相連，從該編碼單元142獲得該分佈編碼L相對應的點擴散函數；該計算單元143與該成像模組130相連，從該成像模組130獲得指紋照片；該計算單元143根據該分佈編碼L的點擴散函數和該指紋照片獲得該指紋圖像。
具體的，該計算單元143在該成像模組130所獲的的指紋照片和該分佈編碼L的點擴散函數的基礎上，通過逆反卷積（blind deconvolution）的計算即可獲得指紋圖像。具體的，該計算單元143通過艾迪描述（Eddy’s description）的方法進行盲反卷積計算。
參考圖4，示出了本發明指紋成像裝置另一實施例的結構示意圖。
本實施例與前述實施例不同之處在於，本實施例中，該編碼方式包括光源編碼，其中，該光源編碼包括至少一個光源圖樣。具體的，該光源210通過顯示包括至少一個光源圖樣的光源編碼的方式產生光線以進行指紋成像；因此該光源編碼中光源圖樣的形狀會影響感測光的成像結果，只有獲得準確的光源圖樣才能獲得清晰的指紋圖像，也就是說，本發明的指紋成像裝置能夠通過該光源圖樣對指紋成像進行編碼，從而能夠有效提高獲得指紋圖像的安全性，有利於指紋成像裝置的廣泛應用。
而且，該指紋成像設置在提高指紋圖像安全性的同時，無需增大指紋圖像的面積，因此也無需對現有成像模組的結構進行改變，無需改變現有成像模組的結構和工藝要求，能夠同時實現安全性、小型化以及低成本。
下面結合附圖詳細說明本發明實施例。
該光源210作為光源用以產生光線，進行指紋成像。
本實施例中，該光源210包括：OLED顯示幕，該指紋成像裝置為屏下指紋成像裝置，即該成像模組230設置於OLED顯示幕的正下方。採用OLED顯示幕的屏下指紋成像裝置能夠既保證較大的屏占比，又實現指紋成像功能，能夠有效提高用戶體驗。
結合參考圖5，示出了如圖4所示本發明指紋成像裝置中光源210的沿A方向的俯視結構示意圖。
本實施例中，該光源編碼O包括一個或多個光源圖樣oi，因此如圖5所示，該光源210包括多個顯示組211，該多個顯示組211同時顯示該光源圖樣oi，即每一個顯示組211都能夠獨立顯示該光源圖樣oi，也就是說，每一個顯示組都顯示一個光源圖樣oi，所有顯示組所顯示的光源圖樣oi構成了該指紋成像裝置的光源編碼O。
在一些實施例中，該光源210包括多個分立的顯示組211，該多個分立的顯示組211可以具有相同或者不同的間隔，該多個分立的顯示組211可以是該光源210中的多個顯示區域。
具體的，該多個顯示組211同時顯示不同的光源圖樣oi，從而能夠有效提高該光源編碼O的複雜程度，能夠有效提高該光源編碼O中該光源圖樣oi的複雜性，從而能夠有效提高指紋成像裝置獲得指紋圖像的安全性。
需要說明的是，本發明其他實施例中，該多個顯示組也可以同時顯示相同的光源圖樣；本發明另外的實施例中，該多個顯示組也可以部分顯示相同的光源圖樣。本發明對顯示組是否顯示相同的或不同的光源圖樣並不限定。
此外，位置相鄰的該顯示組211顯示不同的光源圖樣oi，從而增加光源圖樣oi的複雜性，提高指紋成像裝置的安全性。
為了能夠進一步增加該光源編碼O中光源圖樣oi的複雜性，提高該指紋成像裝置的安全性，本實施例中，在預設的成像時間段內，該顯示組211依次顯示多個該光源圖樣oi。
具體的，時序上相鄰的該顯示組211顯示不同的光源圖樣oi，從而增加光源圖樣oi的複雜性，提高指紋成像裝置的安全性。
具體的，該顯示組211依次顯示多個不同的該光源圖樣oi，以進一步增加該光源圖樣oi的複雜程度，以提高該指紋成像裝置的安全性。
此外，為了加強該光源圖樣oi變化對指紋圖像獲得過程的影響，本實施例中，該光源圖樣oi明暗交替的空間頻率與指紋的空間頻率相適應，也就是說，該光源編碼O的光源圖樣oi中，發光部分和不發光部分交替出現的週期長度與指紋波峰波谷交替出現的週期長度相近。
另一方面，該光源圖樣oi本身的複雜性會影響與之相對應的點擴散函數的複雜性，從而會影響指紋圖像獲得過程計算量的大小，因此為了實現計算效率和安全性的兼顧，本實施例中，如圖5所示，該光源圖樣oi至少選自：+形圖樣（如圖5中所示的光源圖樣o+）、X形圖樣（如圖5中所示的光源圖樣oX）以及Z形圖樣（如圖5中所示的光源圖樣oZ）。本發明其他實施例中，該光源圖樣還可以從—形圖樣、M形圖樣、L形圖樣以及Y形圖樣等中選擇。本發明對此並不限制。
繼續參考圖4，該指紋成像裝置還包括：感測面220。該感測面220用於提供手指接觸或按壓的表面。
本實施例中，該指紋成像裝置為採用OLED顯示幕的屏下指紋成像裝置，該感測面220為OLED顯示幕蓋板玻璃的表面。手指與蓋板玻璃的表面相接觸以進行指紋圖像的採集。
具體的，手指放置在該蓋板玻璃上後，該光源210所產生的光線投射至該感測面220上，並在該感測面220上發生反射和折射，從而形成攜帶有指紋資訊的感測光223。
該成像模組230對該感測光進行成像以獲得指紋照片。具體的，該成像模組230採集該感測光223進行成像並進行光電轉換，進而獲得指紋照片。
在一些實施例中，該成像模組230可以是光電感測器，包括感光圖元陣列，每個圖元包括光敏二極體或者光電晶體。
在一些實施例中，該成像模組230可以包括TFT電路區域和光偵測薄膜電晶體區域，該光偵測薄膜電晶體區域設置有光敏薄膜電晶體。
光學系統中，點擴散函數（Point Spread Function，PSF）描述了一個成像系統對一個點光源的響應。因此，點擴散函數與指紋圖像卷積的結果就是該感測光的成像結果，即指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image023
其中，y表示指紋照片，x表示指紋圖像，
Figure 02_image025
表示點擴散函數，o表示光源圖樣。
本實施例中，該光源編碼O包括多個光源圖樣oi，該光源210包括多個顯示組211，該多個顯示組211分別顯示該光源圖樣oi；每個該光源圖樣oi均可以獲得一個與之對應的指紋照片，因此每個光源圖樣oi與指紋圖像卷積的結果就是與該光源圖樣oi相對應的指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image027
其中，oi表示光源圖樣，x表示指紋圖像，
Figure 02_image029
表示光源圖樣oi對應的點擴散函數，yi表示光源圖樣oi對應獲得的指紋照片。
該成像模組230是對該感測光進行成像，因此所有光源圖樣oi所獲得指紋照片的疊加即是該成像模組230所獲得的指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image031
其中，
Figure 02_image033
表示光源編碼對應的點擴散函數，x表示指紋圖像，oi表示光源圖樣，
Figure 02_image029
表示光源圖樣oi對應的點擴散函數，mi表示光源圖樣oi在光源編碼O中的權重，Y表示成像模組230所獲得的指紋照片。
具體的，根據該光源圖樣oi所對應點擴散函數的線性組合獲得該光源編碼O的點擴散函數，所以該成像模組230所獲得的指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image035
其中，
Figure 02_image033
表示光源編碼對應的點擴散函數，x表示指紋圖像，oi表示光源圖樣，
Figure 02_image029
表示光源圖樣oi對應的點擴散函數，mi表示光源圖樣oi在光源編碼O中的權重，Y表示成像模組230所獲得的指紋照片。
所以，結合參考圖4，該指紋成像裝置還包括：處理模組240，該處理模組240基於該光源編碼O和該指紋照片獲得指紋圖像。
需要說明的是，該處理模組240內還預先存儲有該光源編碼O用以控制該光源210顯示包括多個該光源圖樣oi。
所以，本實施例中，該處理模組240與該成像模組230相連，從該成像模組230獲得指紋照片；該處理模組240內還預先存儲有該光源編碼O；該處理模組240根據該光源編碼O和該指紋照片獲得指紋圖像。
結合參考圖6，示出了圖5所示指紋成像裝置實施例中光源圖樣oi對應所獲得的指紋照片yi。
如圖6所示，指紋照片y+與圖5中所示的光源圖樣o+相對應，指紋照片yX與圖5中所示的光源圖樣oX相對應，指紋照片yZ與圖5中所示的光源圖樣oZ相對應，由此可見，不同光源圖樣oi所對應的點擴散函數並不相同，因此成像所獲得的指紋照片yi­並不相同，所以只有獲得與之光源圖樣oi相對應的點擴散函數才能得到準確、清晰的指紋圖像。
所以，在該光源編碼O和該指紋照片的基礎上，該處理模組240能夠得到清晰準確的指紋圖像；而且也只有預先存儲有該光源編碼O的處理模組240能夠得到清晰準確的指紋圖像；可見，該指紋成像裝置獲得指紋圖像的過程被該光源編碼所加密，該指紋成像裝置的安全性得以加強。
結合參考圖7，示出了圖4所示指紋成像裝置中處理模組240的功能框圖。
本實施例中，該處理模組240包括：函數單元241，該函數單元241根據該光源圖樣oi獲得該光源圖樣oi相對應的點擴散函數；編碼單元242，該編碼單元242基於該光源圖樣oi相對應的點擴散函數獲得該光源編碼O相對應的點擴散函數；計算單元243，該計算單元243根據該光源編碼O相對應的點擴散函數和該指紋照片獲得該指紋圖像。
具體的，該函數單元241內預先存儲有包括多個該光源圖樣oi的光源編碼O，該函數單元241根據該光源圖樣oi獲得該光源圖樣oi相對應的點擴散函數。
該編碼單元242與該函數單元241相連，從該函數單元241獲得該光源圖樣oi相對應的點擴散函數；該編碼單元242基於該光源圖樣oi相對應的點擴散函數獲得該光源編碼O相對應的點擴散函數。
具體的，該編碼單元242基於該光源圖樣oi相對應的點擴散函數的線性組合獲得該光源編碼O的點擴散函數。
該計算單元243與該編碼單元242相連，從該編碼單元獲得該光源編碼O相對應的點擴散函數；該計算單元243與該成像模組230相連，從該成像模組230獲得指紋照片；該計算單元243根據該光源編碼O的點擴散函數和該指紋照片獲得該指紋圖像。
具體的，該計算單元243在該成像模組230所獲的的指紋照片和該光源編碼O的點擴散函數的基礎上，通過盲反卷積（blind deconvolution）的計算即可獲得指紋圖像。具體的，該計算單元243通過艾迪描述（Eddy’s description）的方法進行盲反卷積計算。
相應的，本發明還提供一種指紋成像方法，具體包括：產生光線，所產生光線的光強分佈符合預設的編碼方式；所產生的光線在感測面上形成攜帶有指紋資訊的感測光；對該感測光進行成像。
參考圖8，示出了本發明指紋成像方法一實施例的流程圖。
首先，執行步驟S110，產生光線，所產生光線的光強分佈符合預設的分佈編碼L，該分佈編碼L包括至少一個分佈樣式
Figure 02_image001
。
結合參考圖1，示出了圖8所示指紋成像方法所採用指紋成像裝置的結構示意圖。
該指紋成像裝置包括光源110，該光源110適於以預設的分佈編碼L的光強分佈產生光線，該分佈編碼L包括至少一個分佈樣式
Figure 02_image001
。本發明一些實施例中，該分佈編碼L包括多個分佈樣式
Figure 02_image001
，產生光線的步驟中，以一個或多個分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線。
具體的，該光源110包括多個顯示組111，每個顯示組111以一個分佈樣式
Figure 02_image001
的光強分佈產生光線，即每個顯示組111均以獨立的分佈樣式產生光線，也就是說，每個顯示組111所產生光線的光強分佈均符合一個分佈樣式
Figure 02_image001
，所有顯示組111所產生光線的光強分佈構成了該分佈編碼L。
需要說明的是，本發明一些實施例中，該指紋成像方法應用於屏下指紋成像裝置中。具體的，產生光線的步驟中，採用OLED顯示幕產生光線。將該指紋成像方法應用於採用OLED顯示幕的屏下指紋成像裝置中，能夠既保證較大的屏占比，又實現指紋成像功能，能夠有效提高用戶體驗。
結合參考圖2，示出了圖1所示指紋成像裝置的光路結構示意圖。
產生光線的步驟中，所產生的光線以一定的出射角
Figure 02_image003
出射。由於該光源110包括OLED顯示幕，因此該光源110所產生光線的出射角
Figure 02_image003
的範圍較大，而且所產生光線的出射角
Figure 02_image003
的範圍越大越好。
如圖2所示，該光源110所產生的光線中，當出射角
Figure 02_image003
過小時，如圖2中光線11或光線12，光線投射至感測面120上後，絕大部分從該感測面120出射而很少發生反射，無法用於獲得指紋圖像。只有在出射角
Figure 02_image003
大於全反射角
Figure 02_image005
（全反射角
Figure 02_image005
與感測面兩側材料的光學折射率相關，在玻璃和空氣的介面，典型的全反射角
Figure 02_image007
42度）的光線才能用以獲得指紋圖像。
另一方面，當出射角
Figure 02_image003
過大時，如圖1中光線13，光線投射至感測面120上後所形成的反射光會對成像模組130的成像造成干擾（例如該光線13可能會形成光波導），從而成為雜訊，影響信噪比，從而造成所獲得指紋圖像不夠清晰的問題。
所以，本發明一些實施例中，產生光線的步驟中，至少出射角
Figure 02_image003
在40度到60度範圍內光線的光強分佈符合分佈編碼，從而既能夠保證指紋圖像的順利採集，還能夠抑制雜訊，具有較高的信噪比；而且當該光源為OLED顯示幕時，還能夠兼顧大視角的優勢，進而有利於提高電子設備的使用體驗。
此外，該指紋成像裝置為屏下指紋成像裝置，即該指紋成像裝置的成像模組130設置於該OLED顯示幕的正下方。將該指紋成像裝置設置為屏下指紋成像裝置設置，能夠使屏占比進一步增大成為可能，能夠有效提高使用體驗。
在一些實施例中，該光源110包括多個分立的顯示組111，該多個分立的顯示組111可以具有相同或者不同的間隔，該多個分立的顯示組111可以是該光源110中的多個顯示區域。
本發明一些實施例中，產生光線的步驟中，同時以多個不同的分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線，從而能夠有效提高該分佈編碼L的複雜程度，能夠有效提高該分佈編碼L中該分佈樣式
Figure 02_image001
的複雜性，從而能夠有效提高指紋成像裝置獲得指紋圖像的安全性。
需要說明的是，本發明其他實施例中，產生光線的步驟中，也可以同時以相同的分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線；本發明另外的實施例中，產生光線的步驟中，也可以部分光線的分佈樣式
Figure 02_image001
相同。本發明對是否同時以相同或不同的分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線並不限定。
此外，本發明一些實施例中，產生光線的步驟中，以位置上相鄰不同的分佈樣式
Figure 02_image001
的方式產生光線，從而增加分佈樣式
Figure 02_image001
的複雜性，提高指紋成像裝置的安全性。
為了能夠進一步增加該分佈編碼L中分佈樣式
Figure 02_image001
的複雜性，提高該指紋成像裝置的安全性，本發明一些實施例中，產生光線的步驟中，在預設的成像時間段內，依次以多個該分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線，也就是說，如圖1所示，同一顯示組111依次以多個所示分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線。
具體的，依次以多個不同的分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線，以進一步增加該分佈樣式
Figure 02_image001
的複雜程度，以提高該指紋成像裝置的安全性。本發明一些實施例中，時序上相鄰的不同的分佈樣式
Figure 02_image001
產生光線，從而增加該分佈樣式
Figure 02_image001
的複雜程度，提高指紋成像裝置的安全性。
另一方面，該分佈樣式
Figure 02_image001
本身的複雜性會影響與之相對應的點擴散函數的複雜性，從而會影響指紋圖像獲得過程計算量的大小，因此為了實現計算效率和安全性的兼顧，本發明一些實施例中，如圖2所示，該分佈樣式
Figure 02_image001
至少選自：朗伯分佈（Lambertian distribution）、蝠翼分佈（Batwing distribution）以及側發光分佈（Side-emitting distribution）。本發明其他實施例中，該分佈樣式
Figure 02_image001
與光源的設計相關，還可以從其他的光強分佈樣式中選擇選擇。本發明對此並不限制。
接著，執行步驟S120，所產生的光線在該感測面120上形成攜帶有指紋資訊的感測光。
具體的，該感測面120用於提供手指接觸的表面。本發明一些實施例中，該指紋成像方法應用於採用OLED顯示幕的屏下指紋成像裝置中，所以該感測面120為OLED顯示幕蓋板玻璃的表面。
之後，執行步驟S130，對該感測光進行成像。
具體的，對該感測光進行成像的步驟包括：對該感測光成像以獲得指紋照片。結合參考圖1，本發明一些實施例中，該成像模組130採集該感測光進行成像並進行光電轉換，進而獲得指紋照片。
需要說明的是，在一些實施例中，該成像模組130可以是光電感測器，包括感光圖元陣列，每個圖元包括光敏二極體或者光電晶體。在一些實施例中，該成像模組130可以包括TFT電路區域和光偵測薄膜電晶體區域，該光偵測薄膜電晶體區域設置有光敏薄膜電晶體。
光學系統中，點擴散函數（Point Spread Function，PSF）描述了一個成像系統對一個點光源的響應。因此，點擴散函數與指紋圖像卷積的結果就是該感測光的成像結果，即指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image009
其中，y表示指紋照片，
Figure 02_image037
表示點擴散函數，x表示指紋圖像，n表示雜訊。
本發明一些實施例中，該分佈編碼L包括多個分佈樣式
Figure 02_image001
，產生光線的步驟中，以一個或多個分佈樣式
Figure 02_image001
的光強分佈產生光線；每個該分佈樣式
Figure 02_image001
均可以獲得一個與之對應的指紋照片，因此每個分佈樣式
Figure 02_image001
與指紋圖像卷積的結果就是與該分佈樣式
Figure 02_image001
相對應的指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image013
。
其中，yi表示分佈樣式
Figure 02_image001
對應獲得的指紋照片，
Figure 02_image015
表示分佈樣式
Figure 02_image001
對應的點擴散函數，
Figure 02_image001
表示一個分佈樣式，x表示指紋圖像，n表示雜訊。
對該感測光進行成像的步驟是對該感測光進行成像，因此所有分佈樣式
Figure 02_image001
所獲得指紋照片的疊加即所獲得的指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image017
。
其中，Y表示成像模組130所獲得的指紋照片，mi表示分佈樣式
Figure 02_image001
在分佈編碼L中的權重，
Figure 02_image015
表示分佈樣式
Figure 02_image001
對應的點擴散函數，
Figure 02_image001
表示分佈樣式，x表示指紋圖像，n表示雜訊。
具體的，根據該分佈樣式
Figure 02_image001
所對應點擴散函數的線性組合獲得該分佈編碼L的點擴散函數，所以所獲得的指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image019
其中，
Figure 02_image021
表示分佈編碼L對應的點擴散函數，x表示指紋圖像，
Figure 02_image001
表示分佈樣式
Figure 02_image001
，mi表示分佈樣式在分佈編碼L中的權重，Y表示成像模組130所獲得的指紋照片，n表示雜訊。
所以，對該感測光成像以獲得指紋照片之後，該指紋成像方法還包括：基於該分佈編碼L和該指紋照片獲得指紋圖像。
需要說明的是，本發明一些實施例中，產生光線的步驟之前，該指紋成像方法還包括：預先存儲該分佈編碼L用以產生光線。具體的，結合參考圖1，預先存儲該分佈編碼L用以控制該光源110以包括至少一個分佈樣式
Figure 02_image001
的分佈編碼L的方式產生光線。
具體的，獲得該指紋圖像的步驟包括：根據該分佈樣式
Figure 02_image001
獲得該分佈樣式
Figure 02_image001
相對應的點擴散函數；基於該分佈樣式
Figure 02_image001
相對應的點擴散函數獲得該分佈編碼相對應的點擴散函數；根據該分佈編碼相對應的點擴散函數和該指紋照片獲得該指紋圖像。
本發明一些實施例中，獲得該分佈編碼L相對應的點擴散函數的步驟中，基於該分佈樣式
Figure 02_image001
相對應的點擴散函數的線性組合獲得該分佈編碼L的點擴散函數。
此外，如前該，最終獲得的指紋照片是通過卷積計算獲得的，因此，在最終獲得的指紋照片和該分佈編碼L的點擴散函數的基礎上，通過盲反卷積（blind deconvolution）的計算即可獲得指紋圖像。具體的，可以通過艾迪描述（Eddy’s description）的方法進行盲反卷積計算。
參考圖9，示出了本發明指紋成像方法另一實施例的流程圖。
需要說明的是，本實施例與前述實施例不同之處在於，本實施例中，該編碼方式包括光源編碼中，其中，該光源編碼包括至少一個光源圖樣。
首先，執行步驟S210，按照預設的光源編碼O顯示光源圖樣以產生光線，所示光源編碼O包括至少一個光源圖樣oi。
本實施例中，該光源編碼O包括多個光源圖樣oi，按照預設的光源編碼O顯示光源圖樣oi的步驟中，同時顯示多個該光源圖樣oi。具體的，按照預設的光源編碼O顯示光源圖樣oi的步驟中，同時顯示多個不同的光源圖樣oi。
結合參考圖4，示出了圖9所示指紋成像方法所採用指紋成像裝置的結構示意圖。
該指紋成像裝置包括光源210，該光源210適於顯示該光源編碼O以產生光線。其中，該光源210包括多個顯示組211，該多個顯示組211同時顯示該光源圖樣oi，即每個顯示組211都能夠獨立顯示一個該光源圖樣oi，也就是說，每一個顯示組都顯示一個光源圖樣oi，所有顯示組所顯示的光源圖樣oi構成了該指紋成像裝置的光源編碼O。
在一些實施例中，該光源210包括多個分立的顯示組211，該多個分立的顯示組211可以具有相同或者不同的間隔，該多個分立的顯示組211可以是該光源210中的多個顯示區域。
需要說明的是，本發明其他實施例中，該多個顯示組也可以同時顯示相同的光源圖樣；本發明另外的實施例中，該多個顯示組也可以部分顯示相同的光源圖樣。本發明對顯示組是否顯示相同的或不同的光源圖樣並不限定。
需要說明的是，本實施例中，該指紋成像方法應用於屏下指紋成像裝置中。具體的，採用OLED顯示幕顯示該光源編碼O以產生光線，也就是說，該光源111包括：OLED顯示幕。將該指紋成像方法應用於採用OLED顯示幕的屏下指紋成像裝置中，能夠既保證較大的屏占比，又實現指紋成像功能，能夠有效提高用戶體驗。
本實施例中，按照預設的光源編碼O顯示光源圖樣oi的步驟中，同時顯示多個不同的光源圖樣oi，從而能夠有效提高該光源編碼O的複雜程度，能夠有效提高指紋圖像獲得過程中所需要點擴散函數的複雜性，從而能夠有效提高指紋成像方法的安全性。具體的，該多個顯示組211分別顯示不同的光源圖樣oi。
此外，按照預設的光源編碼O顯示光源圖樣oi的步驟中，位置相鄰的光源圖樣oi不相同。具體的，相鄰的該顯示組211顯示不同的光源圖樣oi，從而增加光源圖樣oi的複雜性，提高指紋成像裝置的安全性。
另外，為了能夠進一步增加該光源編碼O中光源圖樣oi的複雜性，使增加光源圖樣oi複雜程度成為可能，本實施例中，在預設的成像時間段內，依次顯示多個該光源圖樣oi。具體的，在該成像時間段內，該顯示組211依次顯示多個該光源圖樣oi。
而且，本實施例中，在該成像時間段內，依次顯示多個不同的該光源圖樣oi，以進一步增加該光源圖樣oi的複雜程度，以提高該指紋成像裝置的安全性。具體的，在該成像時間段內，該顯示組211依次顯示多個不同的該光源圖樣oi，也就是說，時序上相鄰的該顯示組211顯示不同的光源圖樣oi，從而增加光源圖樣oi的複雜性，提高指紋成像裝置的安全性。
需要說明的是，為了加強該光源圖樣oi變化對指紋圖像獲得過程的影響，本實施例中，該光源圖樣oi明暗交替的空間頻率與指紋的空間頻率相適應，也就是說，該光源編碼O的光源圖樣oi中，發光部分和不發光部分交替出現的週期長度與指紋波峰波谷交替出現的週期長度相近。
另一方面，該光源圖樣oi本身的複雜性會影響與之相對應的點擴散函數的複雜性，從而會影響指紋圖像獲得過程計算量的大小，因此為了實現計算效率和安全性的兼顧，本實施例中，如圖5所示，該光源圖樣oi至少選自：+形圖樣（如圖5中所示的光源圖樣o+）、X形圖樣（如圖5中所示的光源圖樣oX）以及Z形圖樣（如圖5中所示的光源圖樣oZ）。本發明其他實施例中，該光源圖樣還可以從—形圖樣、M形圖樣、L形圖樣以及Y形圖樣等中選擇。本發明對此並不限制。
繼續參考圖9，接著，執行步驟S220，所產生的光線在感測面上形成攜帶有指紋資訊的感測光。
結合參考圖4，本實施例中，該指紋成像裝置為採用OLED顯示幕的屏下指紋成像裝置，該感測面220為OLED顯示幕蓋板玻璃的表面。手指與蓋板玻璃的表面相接觸以進行指紋圖像的採集。
具體的，手指放置在該蓋板玻璃上後，該光源210所產生的光線投射至該感測面220上，並在該感測面220上發生反射和折射，從而形成攜帶有指紋資訊的感測光223。
繼續參考圖9，之後，執行步驟S230，對該感測光進行成像。
具體的，對該感測光進行成像的步驟包括：對該感測光成像以獲得指紋照片。結合參考圖4，本實施例中，該成像模組230採集該感測光223進行成像並進行光電轉換，進而獲得指紋照片。
在一些實施例中，該成像模組230可以是光電感測器，包括感光圖元陣列，每個圖元包括光敏二極體或者光電晶體。
在一些實施例中，該成像模組230可以包括TFT電路區域和光偵測薄膜電晶體區域，該光偵測薄膜電晶體區域設置有光敏薄膜電晶體。
光學系統中，點擴散函數（Point Spread Function，PSF）描述了一個成像系統對一個點光源的響應。因此，點擴散函數與指紋圖像卷積的結果就是該感測光的成像結果，即指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image023
其中，y表示指紋照片，x表示指紋圖像，
Figure 02_image025
表示點擴散函數，o表示光源圖樣。
本實施例中，該光源編碼O包括多個光源圖樣oi，該光源210包括多個顯示組211，該多個顯示組211分別顯示該光源圖樣oi；每個該光源圖樣oi均可以獲得一個與之對應的指紋照片，因此每個光源圖樣oi與指紋圖像卷積的結果就是與該光源圖樣oi相對應的指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image039
其中，oi表示光源圖樣，x表示指紋圖像，
Figure 02_image029
表示光源圖樣oi對應的點擴散函數，yi表示光源圖樣oi對應獲得的指紋照片。
最終獲得的指紋照片是對該感測光進行成像，因此所有光源圖樣oi所獲得指紋照片的疊加即是最終獲得的指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image031
其中，
Figure 02_image033
表示光源編碼對應的點擴散函數，x表示指紋圖像，oi表示光源圖樣，
Figure 02_image029
表示光源圖樣oi對應的點擴散函數，mi表示光源圖樣oi在光源編碼O中的權重，Y表示最終獲得的指紋照片。
具體的，根據該光源圖樣oi所對應點擴散函數的線性組合獲得該光源編碼O的點擴散函數，所以最終獲得的指紋照片，可以表示為：
Figure 02_image041
其中，
Figure 02_image033
表示光源編碼對應的點擴散函數，x表示指紋圖像，oi表示光源圖樣，
Figure 02_image029
表示光源圖樣oi對應的點擴散函數，mi表示光源圖樣oi在光源編碼O中的權重，Y表示最終獲得的指紋照片。
所以，對該感測光成像以獲得指紋照片之後，該指紋成像方法還包括：基於該光源編碼O和該指紋照片獲得指紋圖像。
需要說明的是，本實施例中，顯示光源編碼O以產生光線的步驟之前，該指紋成像方法還包括：預先存儲該光源編碼O用以顯示。具體點，結合參考圖4，預先存儲用以控制該光源210顯示包括多個該光源圖樣oi的光源編碼O。
結合參考圖6，示出了圖9所示指紋成像方法中光源圖樣oi對應所獲得的指紋照片yi。
如圖6所示，指紋照片y+與圖5中所示的光源圖樣o+相對應，指紋照片yX與圖5中所示的光源圖樣oX相對應，指紋照片yZ與圖5中所示的光源圖樣oZ相對應，由此可見，不同光源圖樣oi所對應的點擴散函數並不相同，因此成像所獲得的指紋照片yi並不相同，所以只有獲得與之光源圖樣oi相對應的點擴散函數才能得到準確、清晰的指紋圖像。
所以，獲得指紋圖像的步驟中，在獲得光源編碼O和該指紋照片的基礎上，才能夠得到清晰準確的指紋圖像；而且也只有獲得所顯示的光源編碼O的基礎上，才能夠得到清晰準確的指紋圖像；可見，該指紋成像方法獲得指紋圖像的過程被該光源編碼O所加密，該指紋成像方法的安全性更高。
具體的，獲得該指紋圖像的步驟包括：根據該光源圖樣oi獲得該光源圖樣O相對應的點擴散函數；基於該光源圖樣oi相對應的點擴散函數獲得該光源編碼O相對應的點擴散函數；根據該光源編碼O相對應的點擴散函數和該指紋照片獲得該指紋圖像。
獲得該光源編碼O相對應的點擴散函數的步驟中，基於該光源圖樣oi相對應的點擴散函數的線性組合獲得該光源編碼oi的點擴散函數。
此外，如前該，最終獲得的指紋照片是通過卷積計算獲得的，因此，在最終獲得的指紋照片和該光源編碼O的點擴散函數的基礎上，通過盲反卷積（blind deconvolution）的計算即可獲得指紋圖像。具體的，可以通過艾迪描述（Eddy’s description）的方法進行盲反卷積計算。
綜上，指紋成像裝置和指紋成像方法中，所產生光線的光強分佈符合預設的編碼方式，所產生光線的光強分佈會影響感測光的成像結果，只有獲得準確的編碼方式才能獲得清晰的指紋圖像，也就是說，本發明的指紋成像裝置和指紋成像方法能夠通過編碼方式對指紋成像進行編碼，能夠通過編碼方式對該指紋圖像進行“加密”，而且必須在獲得預設的編碼方式的基礎上才能夠“解碼”以獲得清晰的指紋圖像；可見，本發明指紋成像裝置和指紋成像方法的採用能夠有效提高指紋成像的安全性。
惟以上該者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
110:光源 11:光線 12:光線 13:光線 111:顯示組 120:感測面 130:成像模組 140:處理模組 141:函數單元 142:編碼單元 143:計算單元 210:光源 211:顯示組 220:感測面 223:感測光 230:成像模組 240:處理模組 241:函數單元 242:編碼單元 243:計算單元 S110:步驟 S120:步驟 S130:步驟 S210:步驟 S220:步驟 S230:步驟
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一結構示意圖，說明本發明指紋成像裝置的一實施例； 圖2是光路結構示意圖，輔助說明該實施例； 圖3是一功能方塊圖，說明該實施例的一處理模組； 圖4是一結構示意圖，說明本發明指紋成像裝置的另一實施例； 圖5是一沿A方向的俯視結構示意圖，說明該另一實施例的一光源； 圖6是一指紋照片，說明該另一實施例的一光源圖樣； 圖7是一功能方塊圖，說明該另一實施例的一處理模組； 圖8是一流程圖，說明本發明指紋成像方法一實施例的流程圖；及 圖9是一流程圖，說明本發明指紋成像方法另一實施例。
110:光源
111:顯示組
120:感測面
130:成像模組
140:處理模組

Claims (17)

  1. 一種指紋成像裝置，包含：一光源，適於產生光線，該光源產生光線的光強分佈符合一預設的編碼方式，該編碼方式包括分佈編碼和光源編碼中的一種，其中，該分佈編碼包括至少一種分佈樣式，該光源編碼包括至少一種光源圖樣；一感測面，該光源所產生的光線在該感測面上形成攜帶有指紋資訊的感測光；及一成像模組，適於對該感測光進行成像，以獲取指紋圖像。
  2. 如請求項1所述的指紋成像裝置，其中，該光源包括多個顯示組，每一顯示組以一個分佈樣式的光強分佈產生光線。
  3. 如請求項2所述的指紋成像裝置，其中，該等顯示組同時以不同的分佈樣式產生光線，或者，相鄰的顯示組產生光線的分佈樣式不相同。
  4. 如請求項1所述的指紋成像裝置，其中，該光源包括一個或多個顯示組，在預設的成像時間段內，該等顯示組依次以該等分佈樣式產生光線。
  5. 如請求項1所述的指紋成像裝置，其中，該等分佈樣式至少選自：朗伯分佈、蝠翼分佈以及側發光分佈，該光源圖樣至少選自：+形圖樣、-形圖樣、X形圖樣、Z形圖樣、M形圖樣、L形圖樣，及Y形圖樣。
  6. 如請求項1所述的指紋成像裝置，其中，該成像模組對該 感測光進行成像以獲得指紋照片；該指紋成像裝置還包括一處理模組，該處理模組基於該分佈編碼和該指紋照片獲得指紋圖像。
  7. 如請求項6所述的指紋成像裝置，其中，該處理模組包括，一函數單元，該函數單元根據該等分佈樣式獲得該等分佈樣式相對應的點擴散函數，一編碼單元，該編碼單元基於該等分佈樣式相對應的點擴散函數獲得該分佈編碼相對應的點擴散函數，及一計算單元，該計算單元根據該分佈編碼相對應的點擴散函數和該指紋照片獲得該指紋圖像。
  8. 如請求項7所述的指紋成像裝置，其中，該編碼單元根據該等分佈樣式相對應的點擴散函數的線性組合獲得該分佈編碼的點擴散函數，該編碼單元根據該光源圖樣相對應的點擴散函數獲得該光源編碼相對應的點擴散函數包括：該編碼單元根據該光源圖樣相對應的點擴散函數的線性組合獲得該光源編碼的點擴散函數。
  9. 如請求項1所述的指紋成像裝置，其中，該光源產生的光線中，至少出射角度在40度到60度範圍內光線的光強分佈符合該分佈編碼。
  10. 如請求項1所述的指紋成像裝置，其中，該光源包括多個顯示組，該等顯示組同時顯示該光源圖樣。
  11. 如請求項10所述的指紋成像裝置，其中，該等顯示組同時顯示多個不同的光源圖樣，或者，相鄰的顯示組顯示不同的光源圖樣。
  12. 如請求項1所述的指紋成像裝置，其中，該光源包括一或多個顯示組，在預設的成像時間段內，該顯示組依次顯示多個該光源圖樣。
  13. 如請求項1所述的指紋成像裝置，其中，該光源圖樣明暗交替的空間週期與指紋的空間週期相適應。
  14. 如請求項6所述的指紋成像裝置，其中，該處理模組還預先儲存該光源編碼，用以控制該光源顯示該光源圖樣。
  15. 如請求項1所述的指紋成像裝置，其中，該光源包括一OLED顯示屏幕。
  16. 如請求項1所述的指紋成像裝置，其中，該指紋成像裝置為屏下指紋成像裝置。
  17. 一種採用如請求項1所述的指紋成像裝置進行指紋成像的方法，包含：驅動該光源產生光線，該光源產生光線的光強分佈符合預設的編碼方式，該光源所產生的光線在該感測面上形成攜帶有指紋資訊的感測光，該編碼方式包括分佈編碼和光源編碼中的一種，其中，該分佈編碼包括至少一種分佈樣式，該光源編碼包括至少一種光源圖樣；及藉由該成像模組對該感測光進行成像，以獲取指紋圖像。
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