CN116052284A - 指纹活体检测方法、系统、装置、终端及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请适用于指纹检测技术领域，提供了一种指纹活体检测方法、系统、装置、终端及存储介质，所述指纹活体检测方法包括：获取模拟信号；其中，模拟信号为手指反射预设频率的方波信号生成；将模拟信号转换为数字信号，并在数字信号中采集多个样本集合；其中，每个样本集合中均包括多个采样电压；计算每个样本集合中所有采样电压的均值和方差；根据所有样本集合计算得到的均值和方差，确定手指是否为活体手指。本申请实施例提供的指纹活体检测系统利用发射电极发射方波信号，并利用接收电极接收手指反射的模拟信号，然后再对模拟信号进行处理分析，实现手指的活体检测。

Description

指纹活体检测方法、系统、装置、终端及存储介质

技术领域

本申请属于指纹检测技术领域，尤其涉及一种指纹活体检测方法、系统、装置、终端及存储介质。

背景技术

随着指纹识别技术的普及，人们对指纹识别技术的安全性的关注度越来越高，但最近市场上的指纹套、指纹膜等伪指纹使得电容式采集仪难以识别，这时活体指纹检测变兴起，提高了指纹识别的安全性；

目前针对活体指纹检测主要有红外静脉检测法和图像分析检测法。红外静脉检测法需要红外光源和接收红外的传感器，导致成本高，并且使用寿命不长。图像分析检测法需要检测手指汗孔等细节点，但干湿手指在采集仪上的图像很难出现细小汗孔的图像，导致无法进行手指的活体检测。

发明内容

本申请实施例提供了一种指纹活体检测方法、系统、装置、终端及存储介质，可以实现指纹的活体检测。

第一方面，本申请实施例提供了一种指纹活体检测方法，包括：

获取模拟信号；其中，所述模拟信号为手指反射预设频率的方波信号生成；

将所述模拟信号转换为数字信号，并在所述数字信号中采集多个样本集合；其中，每个所述样本集合中均包括多个采样电压；

计算每个所述样本集合中所有所述采样电压的均值和方差；

根据所有所述样本集合计算得到的均值和方差，确定所述手指是否为活体手指。

在第一方面的一种可能的实现方式中，在所述获取模拟信号之前，还包括：

当接收到所述手指的按压信号后，向所述手指发射预设频率的方波信号。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述将所述模拟信号转换为数字信号，包括：

将所述模拟信号进行放大；

将放大后的模拟信号转换为数字信号。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述在所述数字信号中采集多个样本集合，包括：

在所述方波信号的一个周期中，多次采集所述数字信号的电压，得到多个所述采样电压，构成一个所述样本集合；

在所述方波信号的多个周期中，采集所述数字信号的电压，得到多个所述样本集合。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所有所述样本集合计算得到的均值和方差，确定所述手指是否为活体手指，包括：

当任意两个所述样本集合的均值的差值小于第一预设值、且所有所述样本集合的方差均大于第二预设值时，确定所述手指为活体手指。

在第一方面的一种可能的实现方式中，在所述根据所有所述样本集合计算得到的均值和方差，确定所述手指是否为活体手指之后，还包括：

将所述手指对应的所述数字信号进行存储。

第二方面，本申请实施例提供了一种指纹活体检测系统，包括控制单元、发射电极和接收电极，所述发射电极和所述接收电极均与所述控制单元电连接；

所述发射电极用于根据所述控制单元的控制指令发送预设频率的方波信号；

所述接收电极用于接收模拟信号，并将所述模拟信号传送至所述控制单元；

所述控制单元用于执行第一方面中任意一项所述的方法。

第三方面，本申请实施例提供了一种指纹活体检测装置，包括：

获取模块，用于获取模拟信号；其中，所述模拟信号为手指反射预设频率的方波信号生成；

采样模块，用于将所述模拟信号转换为数字信号，并在所述数字信号中采集多个样本集合；其中，每个所述样本集合中均包括多个采样电压；

计算模块，用于计算每个所述样本集合中所有所述采样电压的均值和方差；

分析模块，用于根据所有所述样本集合计算得到的均值和方差，确定所述手指是否为活体手指。

第四方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面中任意一项所述的方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任意一项所述的方法。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

当进行手指活体检测时，首先获取模拟信号，模拟信号为手指反射预设频率的方波信号生成。然后将模拟信号转换为数字信号，并在数字信号中采集多个样本集合，每个样本集合中均包括多个采样电压。再计算每个样本集合中所有采样电压的均值和方差。最后根据所有样本集合计算得到的均值和方差，确定手指是否为活体手指，实现手指的活体检测。

本申请实施例提供的指纹活体检测系统利用发射电极发射方波信号，并利用接收电极接收手指反射的模拟信号，然后再对模拟信号进行处理分析，实现手指的活体检测。相对于现有红外静脉检测法中需要用到红外光源和接收红外的传感器，本申请实施例提供的指纹活体检测系统只需要使用发射电极和接收电极，降低了系统的成本。相对于现有图像分析检测法无法对干湿手指进行检测，本申请实施例提供的指纹活体检测系统可以对干湿手指进行活体检测，更加具有实用性。

可以理解的是，上述第二方面和第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的指纹活体检测系统的结构示意图；

图2是本申请一实施例提供的指纹活体检测方法的流程示意图；

图3是本申请一实施例提供的指纹活体检测装置的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的终端的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

图1示出了本申请一实施例提供的指纹活体检测系统的结构示意图。参见图1所示，指纹活体检测系统包括控制单元10、发射电极20和接收电极30，发射电极20和接收电极30均与控制单元10电连接。

具体的，当手指按压接收电极30时，控制单元10控制发射电极20发送预设频率的方波信号。方波信号到达手指后被反射，反射的信号为模拟信号。接收电极30接收手指反射的模拟信号，并将模拟信号传送至控制单元10。控制单元10接收到模拟信号后，将模拟信号转换为数字信号，并在数字信号中采集多个样本集合，每个样本集合中均包括多个采样电压。然后控制单元10计算每个样本集合中所有采样电压的均值和方差，再根据所有样本集合计算得到的均值和方差，确定手指是否为活体手指。

由此，本申请实施例提供的指纹活体检测系统利用发射电极20发射方波信号，并利用接收电极30接收手指反射的模拟信号，然后再对模拟信号进行处理分析，实现手指的活体检测。相对于现有红外静脉检测法中需要用到红外光源和接收红外的传感器，本申请实施例提供的指纹活体检测系统只需要使用发射电极20和接收电极30，降低了系统的成本。相对于现有图像分析检测法无法对干湿手指进行检测，本申请实施例提供的指纹活体检测系统可以对干湿手指进行活体检测，更加具有实用性。

本申请的一个实施例中，控制单元10可以包括运算放大器12、ADC转换器13和控制器11，运算放大器12与接收电极30电连接，运算放大器12还与ADC转换器13电连接，ADC转换器13和发射电极20均与控制器11电连接。

具体的，当手指按压接收电极30时，控制器11可以控制发射电极20发射预设频率的方波信号。接收电极30接收手指反射的模拟信号，并将模拟信号传送至运算放大器12。运算放大器12对模拟信号进行放大，并将放大后的模拟信号传送至ADC转换器13。ADC转换器13将放大后的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传送至控制器11。控制器11通过对数字信号进行分析，可以确定手指是否为活体手指。

需要说明的是，设计人员可以根据实际情况设定发射电极20发射方波信号的频率，例如，可以将方波信号的频率设定为500HZ、700HZ或800HZ。

图2示出了本申请一实施例提供的指纹活体检测方法的流程示意图。参见图2所示，指纹活体检测方法包括步骤S201至步骤S204。

步骤S201，获取模拟信号；其中，模拟信号为手指反射预设频率的方波信号生成。

具体的，当手指按压接收电极时，接收电极输出电平发生变化。控制器识别到接收电极的电平发生变化后，控制发射电极发射预设频率的方波。方波信号到达手指后被反射，反射的信号为模拟信号。接收电极接收手指反射的模拟信号，并将模拟信号传送至控制单元，由此完成模拟信号的获取。

需要说明的是，设计人员可以根据实际情况设定发射电极发射方波信号的频率，例如，可以将方波信号的频率设定为500HZ、700HZ或800HZ。

步骤S202，将模拟信号转换为数字信号，并在数字信号中采集多个样本集合；其中，每个样本集合中均包括多个采样电压。

具体的，运算放大器对模拟信号进行放大，并将放大后的模拟信号传送至ADC转换器。ADC转换器将放大后的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传送至控制器。控制器在数字信号中采集多个样本集合；其中，每个样本集合中均包括多个采样电压。

示例性的，步骤S202具体可以包括步骤S2021和步骤S2022。

步骤S2021，在方波信号的一个周期中，多次采集数字信号的电压，得到多个采样电压，构成一个样本集合。

具体的，设计人员可以根据实际需求，设定在方波信号的一个周期中采集数字信号电压的次数，例如，在方波信号的一个周期中，采取8次数字信号的电压，得到8个采样电压，则一个样本集合中包括8个采样电压。

步骤S2022，在方波信号的多个周期中，采集数字信号的电压，得到多个样本集合。

具体的，设计人员可以根据实际需求，设定最终获得样本集合的个数，例如采集16个方波信号的周期，最终得到16个样本集合。

步骤S203，计算每个样本集合中所有采样电压的均值和方差。

具体的，当获取到多个样本集合后，分别计算每个样本集合中所有采样电压的均值和方差，最终每个样本集合得到一个均值和一个方差。

步骤S204，根据所有样本集合计算得到的均值和方差，确定手指是否为活体手指。

具体的，通过对所有样本集合的均值和方差进行分析，可以确定手指是否为活体手指，实现手指活体的检测。

示例性的，当任意两个样本集合的均值的差值小于第一预设值、且所有样本集合的方差均大于第二预设值时，确定手指为活体手指。当任意两个样本集合的均值的差值大于或等于第一预设值、和/或所有样本集合的方差均小于等于第二预设值时，确定手指为非活体手指。

当确定手指为活体手指时，将手指对应的数字信号存储至采集仪的寄存器中，以便于后续进行指纹特征的提取，实现后续指纹的识别。

需要说明的是，设计人员可以根据实际需求对第一预设值和第二预设值的具体数值进行设定，例如，将第一预设值设定为0.1，将第二预设值设定为5％。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

图3示出了本申请一实施例提供的指纹活体检测装置的结构示意图。如图3所示，指纹活体检测装置包括：

获取模块31，用于获取模拟信号；其中，所述模拟信号为手指反射预设频率的方波信号生成；

采样模块32，用于将所述模拟信号转换为数字信号，并在所述数字信号中采集多个样本集合；其中，每个所述样本集合中均包括多个采样电压；

计算模块33，用于计算每个所述样本集合中所有所述采样电压的均值和方差；

分析模块34，用于根据所有所述样本集合计算得到的均值和方差，确定所述手指是否为活体手指。

本申请的一个实施例中，指纹活体检测装置还包括：

发射模块，用于当接收到所述手指的按压信号后，向所述手指发射预设频率的方波信号。

本申请的一个实施例中，采样模块32还用于：

将所述模拟信号进行放大；

将放大后的模拟信号转换为数字信号。

本申请的一个实施例中，采样模块32还用于：

在所述方波信号的一个周期中，多次采集所述数字信号的电压，得到多个所述采样电压，构成一个所述样本集合；

在所述方波信号的多个周期中，采集所述数字信号的电压，得到多个所述样本集合。

本申请的一个实施例中，分析模块34还用于：

当任意两个所述样本集合的均值的差值小于第一预设值、且所有所述样本集合的方差均大于第二预设值时，确定所述手指为活体手指。

本申请的一个实施例中，指纹活体检测装置还包括：

存储模块，用于将所述手指对应的所述数字信号进行存储。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

图4为本申请实施例提供的终端的结构示意图。如图4所示，该实施例的终端4可以包括：至少一个处理器40(图4中仅示出一个处理器40)、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所述至少一个处理器40上运行的计算机程序42，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述任意各个方法实施例中的步骤，例如图2所示实施例中的步骤S201至步骤S204。或者，处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示模块31至34的功能。

示例性的，所述计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器41中，并由所述处理器40执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序42指令段，该指令段用于描述所述计算机程序42在所述终端4中的执行过程。本申请实施例中的终端4可以为云端服务器，也可以为车辆上的控制器。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序42，所述计算机程序42被处理器40执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序42来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序42可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序42在被处理器40执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序42包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到终端的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种指纹活体检测方法，其特征在于，包括：

获取模拟信号；其中，所述模拟信号为手指反射预设频率的方波信号生成；

将所述模拟信号转换为数字信号，并在所述数字信号中采集多个样本集合；其中，每个所述样本集合中均包括多个采样电压；

计算每个所述样本集合中所有所述采样电压的均值和方差；

根据所有所述样本集合计算得到的均值和方差，确定所述手指是否为活体手指。

2.根据权利要求1所述的指纹活体检测方法，其特征在于，在所述获取模拟信号之前，还包括：

当接收到所述手指的按压信号后，向所述手指发射预设频率的方波信号。

3.根据权利要求1所述的指纹活体检测方法，其特征在于，所述将所述模拟信号转换为数字信号，包括：

将所述模拟信号进行放大；

将放大后的模拟信号转换为数字信号。

4.根据权利要求1所述的指纹活体检测方法，其特征在于，所述在所述数字信号中采集多个样本集合，包括：

在所述方波信号的一个周期中，多次采集所述数字信号的电压，得到多个所述采样电压，构成一个所述样本集合；

在所述方波信号的多个周期中，采集所述数字信号的电压，得到多个所述样本集合。

5.根据权利要求1所述的指纹活体检测方法，其特征在于，所述根据所有所述样本集合计算得到的均值和方差，确定所述手指是否为活体手指，包括：

当任意两个所述样本集合的均值的差值小于第一预设值、且所有所述样本集合的方差均大于第二预设值时，确定所述手指为活体手指。

6.根据权利要求1所述的指纹活体检测方法，其特征在于，在所述根据所有所述样本集合计算得到的均值和方差，确定所述手指是否为活体手指之后，还包括：

将所述手指对应的所述数字信号进行存储。

7.一种指纹活体检测系统，其特征在于，包括控制单元、发射电极和接收电极，所述发射电极和所述接收电极均与所述控制单元电连接；

所述发射电极用于根据所述控制单元的控制指令发送预设频率的方波信号；

所述接收电极用于接收模拟信号，并将所述模拟信号传送至所述控制单元；

所述控制单元用于执行权利要求1-6任一项所述的方法。

8.一种指纹活体检测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取模拟信号；其中，所述模拟信号为手指反射预设频率的方波信号生成；

采样模块，用于将所述模拟信号转换为数字信号，并在所述数字信号中采集多个样本集合；其中，每个所述样本集合中均包括多个采样电压；

计算模块，用于计算每个所述样本集合中所有所述采样电压的均值和方差；

分析模块，用于根据所有所述样本集合计算得到的均值和方差，确定所述手指是否为活体手指。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的方法。

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