CN105069436A - 基于指纹识别的控制方法及系统、指纹识别模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于指纹识别的控制方法及系统、一种指纹识别模组，其中控制方法包括以下步骤：获取用户的指纹图像以及指纹识别模组的受压信息；根据所述指纹图像以及指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析；根据匹配分析的结果以及所述受压信息对终端进行控制。本发明在利用指纹识别模组进行指纹识别时，还检测指纹识别模组的受压信息，因而在识别指纹的基础上配合用户手指的按压力度，可实现对终端的多种控制。本发明有效地扩展了终端中指纹识别模组的应用范围，丰富了指纹识别模组的功能，提高硬件资源的利用率，也进一步提高了用户体验。

Description

基于指纹识别的控制方法及系统、指纹识别模组

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，特别是涉及一种基于指纹识别的控制方法及系统、指纹识别模组。

背景技术

指纹，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征识别的代名词。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。

指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。而今指纹识别技术已在各种终端设备上得到应用，例如智能手机，通过指纹识别可以验证用户身份，当用户通过验证后可以获得相应的使用权限。但目前终端上的指纹识别模组仅能识别指纹，其功能较为单一，硬件资源利用率较低。

发明内容

基于此，为解决现有技术中的存在的问题，本发明提供一种基于指纹识别的控制方法及系统，拓展终端中指纹识别模组的功能。

为实现上述技术目的，本发明实施例中采用如下技术方案：

一种基于指纹识别的控制方法，包括以下步骤：

获取用户的指纹图像以及指纹识别模组的受压信息；

根据所述指纹图像以及指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析；

根据匹配分析的结果以及所述受压信息对终端进行控制。

以及一种基于指纹识别的控制系统，包括：

获取模块，用于获取用户的指纹图像以及指纹识别模组的受压信息；

匹配分析模块，用于根据所述指纹图像以及指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析；

控制模块，用于根据匹配分析的结果以及所述受压信息对终端进行控制。

本发明实施例中还提供一种指纹识别模组，该指纹识别模组包括支撑部件、保护部件、指纹模块以及盖板；所述支撑部件分别与所述保护部件和所述盖板连接，所述支撑部件、所述保护部件、所述盖板围设成腔体；所述指纹模块设置在所述腔体内部；所述保护部件由压电陶瓷制成。本发明的指纹识别模组除了能用于指纹识别外，还可以通过压电陶瓷将用户施加在指纹识别模组上的压力转化为电压信号，从而获得指纹识别模组的受压信息。

本发明的基于指纹识别的控制方法及系统，在利用指纹识别模组进行指纹识别时，还检测指纹识别模组的受压信息，根据指纹识别结果以及指纹识别模组的受压信息对终端进行控制。因此，用户在通过指纹识别后配合手指的按压力度，可实现对终端的多种控制。本发明有效地扩展了终端中指纹识别模组的应用范围，丰富了指纹识别模组的功能，提高硬件资源的利用率，也进一步提高了用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例一中基于指纹识别的控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一中用于指纹识别的匹配分析方法的流程示意图；

图3为本发明实施例一中将压力转化为电压信号的示意图；

图4为本发明实施例二中基于指纹识别的控制系统的结构示意图；

图5为本发明实施例三中指纹识别模组的结构示意图；

图6为本发明实施例三中指纹识别模组的另一结构示意图。

具体实施方式

下面结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细说明。

实施例一

如图1所示，本实施例一提供一种基于指纹识别的控制方法，包括以下步骤：

S11获取用户的指纹图像以及指纹识别模组的受压信息；

S12根据所述指纹图像以及指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析；

S13根据匹配分析的结果以及所述受压信息对终端进行控制。

具体的，指纹的纹路并不是连续的、平滑笔直的，而是经常出现中断、分叉或转折。这些断点、分叉点和转折点就称为特征点。指纹特征即指各个特征点的参数，指纹特征提供了指纹唯一性的确认信息，最典型的特征点是终结点和分叉点，其他还包括分歧点、孤立点、环点、短纹等。特征点的参数包括方向(节点可以朝着一定的方向)、曲率(描述纹路方向改变的速度)、位置(节点的位置通过x/y坐标来描述，可以是绝对的，也可以是相对于三角点或特征点的)。本实施例在用户进行指纹识别时，首先提取用户的指纹图像，并将其与指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析。

现有的匹配分析方法是多样化的，在本实施例中，提供一种具体的用于指纹识别的匹配分析方法，如图2所示，包括以下步骤：

S121对所述指纹图像进行预处理，获得指纹的脊线数据；

首先对指纹图像进行预处理，例如，判断指纹图像的质量，在质量较差时对其作图像增强处理；提取指纹图像中的指纹区域，绘制指纹方向图并估算频率；图像作二值化(将指纹图像中各像素点的灰度值设置为0或255)、图像细化等预处理。指纹为指头表面脊和谷的模式，其唯一性既可由脊和谷的整体模式决定，也可由脊线的局部特征点来决定。本实施例在对指纹图像作预处理后，提取指纹的脊线数据。

S122从所述脊线数据中提取指纹识别所需的指纹特征；

指纹特征包括各个特征点的参数，提供了指纹唯一性的确认信息，本实施例从脊线数据中提取指纹识别所需的特征点，并获得特征点的参数，即获得指纹识别所需的指纹特征。

S123将提取出的指纹特征与指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析。

在获得用户的指纹特征后，将其与数据库中保存的指纹特征进行匹配分析，具体匹配分析的方式有两种：一种是一对一比对，即根据用户的ID从指纹库中检索出待对比的用户指纹，再与新采集的指纹特征比对，判断是否为相同指纹；另一种是一对多比对，即将新采集的指纹特征和指纹库中的所有指纹特征逐一比对，最终完成指纹识别。

进一步的，本实施例在进行指纹识别时，还获取指纹识别模组的受压信息。所述受压信息反应了用户手指按压指纹识别模组的力度，该受压信息可以是指纹识别模组受到的压力，也可以是由该压力而生成的各种电信号(例如电压信号)。

当以电压信号表征指纹识别模组的受压信息时，指纹识别模组的表层可采用压电陶瓷材料，参照图3所示，压电陶瓷是一类具有压电特性的电子陶瓷材料，在机械外力作用下，介质内部正负电荷中心发生相对位移而引起极化,从而导致电介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。在外力不太大的情况下,其电荷密度与外力成正比。基于压电陶瓷的压电特性，可参照图3设计一个放大电路，在用户进行指纹识别时，手指按压指纹识别模组，压电陶瓷材料感应手指按压力度，产生电压，通过放大电路后生成电压信号U₀，手指按压力度大时，U₀也较大。将U₀与上述匹配分析结果进行结合，即可实现对终端的控制。

根据指纹识别的结果以及指纹识别模组的受压信息来对终端进行控制的方式是多样化的，具体的控制方式可以依据实际需求来进行设定。

例如，为电压信号设置不同的范围，第一电压范围为[0V,1V)，第二电压范围为[1V,2V)，第三电压范围为[2V,3V)；当用户的指纹图像与指纹库中保存的指纹特征匹配时，若电压信号U₀在第一电压范围内，则对终端进行关机操作；当用户的指纹图像与指纹库中保存的指纹特征匹配时，若电压信号U₀在第二电压范围内，则对终端进行锁屏操作；当用户的指纹图像与指纹库中保存的指纹特征匹配时，若电压信号U₀在第三电压信号范围内，则对终端进行音量增加操作或音量减小操作。

因此，通过上述方法，用户在指纹匹配的情况下，可以通过施加不同程度的压力对终端进行多种控制，使用十分方便。

在传统技术中，终端中的指纹识别模组仅仅用来识别指纹，而本实施例中提供的基于指纹识别的控制方法，在利用指纹识别模组进行指纹识别的同时，还检测指纹识别模组的受压信息，将指纹识别的结果与用户手指的按压力度进行结合，可实现对终端的多种控制。本实施例有效地扩展了终端中指纹识别模组的应用范围，丰富了指纹识别模组的功能，提高硬件资源的利用率，也进一步提高了用户体验。

实施例二

本实施例二提供一种基于指纹识别的控制系统，该应用系统可设置在终端上，使得终端既可以利用指纹识别模组进行指纹识别，还可以根据用户手指按压指纹识别模组的力度来对终端进行控制。

如图4所示，在本实施例二中，基于指纹识别的控制系统包括：

获取模块1，用于获取用户的指纹图像以及指纹识别模组的受压信息；

匹配分析模块2，用于根据所述指纹图像以及指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析；

控制模块3，用于根据匹配分析结果以及所述受压信息对终端进行控制。

具体的，本实施例在用户进行指纹识别时，通过获取模块1提取用户的指纹图像，并通过匹配分析模块2将用户的指纹图像与指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析。

现有的指纹匹配分析方法是多样化的，在一种具体实施方式中，如图4所示，匹配分析模块2包括：

预处理模块21，用于对所述指纹图像进行预处理，获得指纹的脊线数据；

提取模块22，用于从所述脊线数据中提取指纹识别所需的指纹特征；

分析模块23，用于将所述指纹特征与指纹库中保存的指纹特征逐一进行匹配分析。

其中，预处理模块21对指纹图像进行预处理，例如，判断指纹图像的质量，在质量较差时对其作图像增强处理；提取指纹图像中的指纹区域，绘制指纹方向图并估算频率；图像作二值化(将指纹图像中各像素点的灰度值设置为0或255)、图像细化等预处理。指纹为指头表面脊和谷的模式，其唯一性既可由脊和谷的整体模式决定，也可由脊线的局部特征点来决定。本实施例中预处理模块21在对指纹图像作预处理后，提取指纹的脊线数据。

指纹特征包括各个特征点的参数，提供了指纹唯一性的确认信息，本实施例中提取模块22从脊线数据中提取指纹识别所需的特征点，并获得特征点的参数，即获得指纹识别所需的指纹特征。

在获得用户的指纹特征后，分析模块23将其与数据库中保存的指纹特征进行匹配分析，具体匹配分析的方式有两种：一种是一对一比对，即根据用户的ID从指纹库中检索出待对比的用户指纹，再与新采集的指纹特征比对，判断是否为相同指纹；另一种是一对多比对，即将新采集的指纹特征和指纹库中的所有指纹特征逐一比对，最终完成指纹识别。

进一步的，本实施例在获取用户的指纹图像时，还通过获取模块1获取指纹识别模组的受压信息。所述受压信息反应了用户手指按压指纹识别模组的力度，该受压信息可以是指纹识别模组受到的压力，也可以是由该压力而生成的各种电信号(例如电压信号)。

控制模块3根据指纹识别的结果(即匹配分析模块2的输出)以及指纹识别模组的受压信息来对终端进行控制。然而控制模块3对终端的控制方式是多样化的，具体的控制方式可以依据实际需求来进行设定。

例如，以指纹识别模组的受压信息为电压信号为例，为电压信号设置不同的范围，假设第一电压范围为[0V,1V)，第二电压范围为[1V,2V)，第三电压范围为[2V,3V)；当匹配分析模块2判定用户的指纹图像与指纹库中保存的指纹特征匹配时，若电压信号在第一电压信号范围内，则控制模块3对终端进行关机操作；当匹配分析模块2判定用户的指纹图像与指纹库中保存的指纹特征匹配时，若电压信号在第二电压信号范围内，则控制模块3对终端进行锁屏操作；当匹配分析模块2判定用户的指纹图像与指纹库中保存的指纹特征匹配时，若电压信号在第三电压信号范围内，则控制模块3对终端进行音量增加操作或音量减小操作。

上述各个模块其具体功能的实现方法可以参照实施例一中提供的具体方法，此处不再进行赘述。

综上所述，本实施例中的基于指纹识别的控制系统，在利用指纹识别模组进行指纹识别的同时，还获取指纹识别模组的受压信息，将指纹识别的结果与指纹识别模组的受压信息进行结合，可实现对终端的多种控制，有效拓展了终端中指纹识别模组的功能，提高了用户体验。

实施例三

在本实施例三中提供一种指纹识别模组，如图5所示，该指纹识别模组包括支撑部件101、保护部件102、指纹模块103以及盖板104。指纹模块103是一种完成指纹采集与识别的器件。在本实施例提供的指纹识别模组中，支撑部件101分别与保护部件102和盖板104连接，支撑部件101、保护部件102、盖板104围设成腔体，指纹模块103设置在腔体内部，指纹模块103可以通过FPC(FlexiblePrintedCircuitboard，柔性印制电路板)105与外接设备连接，保护部件102由压电陶瓷制成。

压电陶瓷是一类具有压电特性的电子陶瓷材料，在机械外力作用下，介质内部正负电荷中心发生相对位移而引起极化,从而导致电介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。在外力不太大的情况下,其电荷密度与外力成正比。基于压电陶瓷的压电特性，在用户进行指纹识别时，手指按压指纹识别模组，压电陶瓷材料感应手指按压力度，产生电压，可以通过放大电路将该电压放大生成电压信号U₀，由于压电陶瓷的压电特征，在一定范围内，手指按压力度大时，U₀也较大。因而可以充分利用该电压信号U₀生成各种控制信号。

本实施例中提供的指纹识别模组除了能用于指纹识别外，还可以通过压电陶瓷将用户施加在指纹识别模组上的压力转化为电压信号，从而获得指纹识别模组的受压信息。基于本实施例中提供的指纹识别模组，采用实施例一中提供的基于指纹识别的控制方法，可结合指纹识别的结果以及指纹识别模组的受压信息对终端进行控制。因此，本实施例中的指纹识别模组相较于传统技术中的指纹识别模组，其功能更为丰富，应用范围也比较广，具有显著的进步。

在一种具体实施方式中，如图6所示，指纹模块103包括焊接有集成电路131的印制电路板132以及指纹传感器133。其中，指纹传感器是实现指纹自动采集的关键器件，因此，将指纹传感器133连接在印制电路板132的朝向保护部件102的一面(在图6中指纹传感器133位于保护部件102的下方)，以便采集指纹。

在本实施例中，IC(IntegratedCircuit，集成电路)与指纹传感器133分布在PCB(PrintedCircuitBoard，印制电路板)的两面，便于IC中各半导体器件的布局。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于指纹识别的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取用户的指纹图像以及指纹识别模组的受压信息；

根据所述指纹图像以及指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析；

根据匹配分析的结果以及所述受压信息对终端进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于指纹识别的控制方法，其特征在于，所述受压信息包括根据所述指纹识别模组受到的压力而生成的电压信号。

3.根据权利要求1所述的基于指纹识别的控制方法，其特征在于，根据所述指纹图像以及指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析的过程包括如下步骤：

对所述指纹图像进行预处理，获得指纹的脊线数据；

从所述脊线数据中提取指纹识别所需的指纹特征；

将提取出的指纹特征与指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析。

4.根据权利要求2所述的基于指纹识别的控制方法，其特征在于，根据匹配分析的结果以及所述电压信号对终端进行控制的过程包括以下各项中的任一项：

当所述指纹图像与指纹库中保存的指纹特征匹配时，若所述电压信号在第一电压范围内，则对终端进行关机操作；

当所述指纹图像与指纹库中保存的指纹特征匹配时，若所述电压信号在第二电压范围内，则对终端进行锁屏操作；

当所述指纹图像与指纹库中保存的指纹特征匹配时，若所述电压信号在第三电压信号范围内，则对终端进行音量增加操作或音量减小操作。

5.一种基于指纹识别的控制系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取用户的指纹图像以及指纹识别模组的受压信息；

匹配分析模块，用于根据所述指纹图像以及指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析；

控制模块，用于根据匹配分析的结果以及所述受压信息对终端进行控制。

6.根据权利要求5所述的基于指纹识别的控制系统，其特征在于，所述受压信息包括根据所述指纹识别模组受到的压力而生成的电压信号。

7.根据权利要求5所述的基于指纹识别的控制系统，其特征在于，所述匹配分析模块包括：

预处理模块，用于对所述指纹图像进行预处理，获得指纹的脊线数据；

提取模块，用于从所述脊线数据中提取指纹识别所需的指纹特征；

分析模块，用于将提取出的指纹特征与指纹库中保存的指纹特征进行匹配分析。

8.根据权利要求6所述的基于指纹识别的控制系统，其特征在于，包括以下各项中的任一项：

当所述匹配分析模块判定所述指纹图像与指纹库中保存的指纹特征匹配时，若所述电压信号在第一电压信号范围内，则所述控制模块对终端进行关机操作；

当所述匹配分析模块判定所述指纹图像与指纹库中保存的指纹特征匹配时，若所述电压信号在第二电压信号范围内，则所述控制模块对终端进行锁屏操作；

当所述匹配分析模块判定所述指纹图像与指纹库中保存的指纹特征匹配时，若所述电压信号在第三电压信号范围内，则所述控制模块对终端进行音量增加操作或音量减小操作。

9.一种指纹识别模组，其特征在于，包括支撑部件、保护部件、指纹模块以及盖板；

所述支撑部件分别与所述保护部件和所述盖板连接，所述支撑部件、所述保护部件、所述盖板围设成腔体；所述指纹模块设置在所述腔体内部；所述保护部件由压电陶瓷制成。

10.根据权利要求9所述的指纹识别模组，其特征在于，所述指纹模块包括焊接有集成电路的印制电路板以及指纹传感器；所述指纹传感器连接在所述印制电路板的朝向所述保护部件的一面。