手指指紋讀取系統(tǒng)及指紋讀取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種指紋讀取系統(tǒng)及方法，尤指一種非接觸式的手指指紋讀取系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]個(gè)人用的電子產(chǎn)品如電腦或是手機(jī)等，其通常都含有個(gè)人數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于內(nèi)部。通常為了避免其他人取得個(gè)人的數(shù)據(jù)，其會(huì)設(shè)置一道密碼鎖，使用時(shí)需要輸入預(yù)先設(shè)定的密碼才能進(jìn)入使用電子產(chǎn)品。然而此種輸入密碼的方法還是很容易因?yàn)樗送ㄟ^(guò)其他方式取得密碼，使個(gè)人數(shù)據(jù)被他人取得。
[0003]因此，另有開(kāi)發(fā)通過(guò)指紋辨識(shí)功能辨別使用者的接觸式的指紋讀取器，其通過(guò)手指指紋凸起與三棱鏡鏡面上的接觸破壞全反射的條件，因而可以得到明暗的手指指紋照片。然而此種接觸式的指紋讀取器因?yàn)槿忡R的成本高并且體積大，且三棱鏡的鏡面由于與手指接觸因此需要特殊表面處理并免刮痕或腐蝕破壞玻璃表面，且手指上面的臟污或是指紋會(huì)殘留在三棱鏡表面上造成后續(xù)辨識(shí)困難而需要清潔。另外接觸式的指紋讀取器也無(wú)法辨別假指紋。
[0004]此外，雖然也有非接觸式的指紋讀取器，然而傳統(tǒng)的非接觸式的指紋讀取器通常為了得到清晰的手指指紋照片，照機(jī)鏡頭需要采用微距鏡鏡頭，并且拍攝距離要夠近以取得足夠大放大倍率而有清楚的手指指紋照片，而這就代表其照片的景深很淺，其必須具有明確的手指承托機(jī)構(gòu)件以固定手指位置或者是需要昂貴的高階微距鏡以得到近距離深景深的光學(xué)效果。
[0005]綜上所述，本發(fā)明人有感上述缺陷可改善，乃特潛心研究并配合學(xué)理的應(yīng)用，終于提出一種設(shè)計(jì)合理且有效改善上述缺陷的發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種手指指紋讀取系統(tǒng)及方法，通過(guò)非接觸式手指指紋讀取系統(tǒng)及方法可以避免前述先前技術(shù)所產(chǎn)生的問(wèn)題。
[0007]為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的其中一實(shí)施例提供一種手指指紋讀取系統(tǒng)，其包含:一鏡頭模塊、一控制模塊以及一信號(hào)處理模塊。該鏡頭模塊具有一檢測(cè)單元、一圖像獲取單元、一液態(tài)透鏡單元以及一照明單元。該控制模塊電性連接于該鏡頭模塊，以控制該圖像獲取單元、該液態(tài)透鏡單元以及該照明單元。其中，當(dāng)該檢測(cè)單元檢測(cè)到一啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，該控制模塊啟動(dòng)該圖像獲取單元、該液態(tài)透鏡單元以及該照明單元，該液態(tài)透鏡單元調(diào)制對(duì)焦距離從遠(yuǎn)到近進(jìn)行手指指紋掃描，該圖像獲取單元通過(guò)該液態(tài)透鏡單元從遠(yuǎn)到近的調(diào)制對(duì)焦距離過(guò)程而連續(xù)獲取多張手指指紋圖像照片，該信號(hào)處理模塊從該圖像獲取單元所獲取的這些手指指紋圖像照片中選擇其中一張對(duì)焦正確的照片，并將該對(duì)焦正確的照片轉(zhuǎn)換成指紋圖片。
[0008]本發(fā)明的其中另一實(shí)施例提供一種指紋讀取方法，包括下列步驟:檢測(cè)一物件位于讀取范圍內(nèi)；判斷該物件的屬性；啟動(dòng)一照明單元；啟動(dòng)一圖像獲取單元及一液態(tài)透鏡單元；調(diào)制掃描該液態(tài)透鏡單元從遠(yuǎn)到近的對(duì)焦距離；獲取多張?jiān)撘簯B(tài)透鏡單元從遠(yuǎn)到近的連續(xù)照片；關(guān)閉該圖像獲取單元、該液態(tài)透鏡單元以及該照明單元；選擇一張從圖像獲取單元所獲取的連續(xù)照片中的對(duì)焦正確的照片；以及轉(zhuǎn)換該一張從圖像獲取單元所獲取的連續(xù)照片中的對(duì)焦正確的照片為圖片。
[0009]本發(fā)明的其中另一實(shí)施例提供一種指紋讀取方法，包括下列步驟:檢測(cè)一物件位于讀取范圍內(nèi)；判斷該物件的屬性；啟動(dòng)一照明單元，其中照明單元為第一次照明；啟動(dòng)一圖像獲取單元及一液態(tài)透鏡單元；調(diào)制掃描該液態(tài)透鏡單元從遠(yuǎn)到近的對(duì)焦距離；獲取多張?jiān)撘簯B(tài)透鏡單元從遠(yuǎn)到近的連續(xù)照片；照明單元第二次照明；調(diào)制掃描該液態(tài)透鏡單元從遠(yuǎn)到近的對(duì)焦距離；獲取多張?jiān)撘簯B(tài)透鏡單元從遠(yuǎn)到近的連續(xù)照片；關(guān)閉該圖像獲取單元、該液態(tài)透鏡單元以及該照明單元；選擇一張從圖像獲取單元所獲取的連續(xù)照片中對(duì)焦正確的照片；以及轉(zhuǎn)換該一張從圖像獲取單元所獲取的連續(xù)照片中對(duì)焦正確的照片為圖片。
[0010]本發(fā)明的有益效果可以在于，本發(fā)明實(shí)施例所提供的手指指紋讀取系統(tǒng)及方法，其可通過(guò)鏡頭模塊、控制模塊以及信號(hào)處理模塊的組成，以使得本發(fā)明的手指指紋讀取系統(tǒng)具有自動(dòng)啟動(dòng)的機(jī)制且可以消除因手指移動(dòng)造成的辨識(shí)錯(cuò)誤的問(wèn)題。
[0011]為使能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，然而附圖僅提供參考與說(shuō)明，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的手指指紋讀取系統(tǒng)方框示意圖。
[0013]圖2為對(duì)焦面掃描原理的示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例的指紋讀取方法步驟示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例的指紋讀取方法步驟示意圖。
[0016]【符號(hào)說(shuō)明】
[0017]手指指紋讀取系統(tǒng)F
[0018]鏡頭模塊I
[0019]檢測(cè)單元11
[0020]圖像獲取單元 12
[0021]液態(tài)透鏡單元 13
[0022]照明單元14
[0023]控制模塊2
[0024]信號(hào)處理模塊3
[0025]景深I(lǐng)Rl
[0026]景深2R2
[0027]景深3R3
[0028]景深4R4
【具體實(shí)施方式】
[0029]〔第一實(shí)施例〕
[0030]請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種手指指紋讀取系統(tǒng)F，其包含一鏡頭模塊1、一控制模塊2以及一信號(hào)處理模塊3，其中鏡頭模塊1、控制模塊2以及信號(hào)處理模塊3彼此電性連接。
[0031]首先，如圖1所示，鏡頭模塊I具有一檢測(cè)單元11、一圖像獲取單元12、一液態(tài)透鏡單元13以及一照明單元14?？刂颇K2控制圖像獲取單元12、液態(tài)透鏡單元13以及照明單元14。其中，當(dāng)該檢測(cè)單元11檢測(cè)到啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，控制模塊2將啟動(dòng)圖像獲取單元12、液態(tài)透鏡單元13以及照明單元14。舉例而言，啟動(dòng)信號(hào)可以是檢測(cè)單元11檢測(cè)到正確的手指形狀、正確的手指顏色或手指占據(jù)一預(yù)定可獲取面積，例如手指占據(jù)整個(gè)圖像獲取單元12所拍攝圖像的1/3或1/2面積，也或是可以通過(guò)主動(dòng)檢測(cè)型元件，如一般的紅外線掃描、超音波檢測(cè)器或雷達(dá)等，以檢測(cè)手指位置，然而本發(fā)明不以此舉例為限。其通過(guò)檢測(cè)單元11的檢測(cè)，可以使手指指紋讀取系統(tǒng)F具有自動(dòng)啟動(dòng)的機(jī)制。
[0032]當(dāng)啟動(dòng)圖像獲取單元12、液態(tài)透鏡單元13以及照明單元14之后，通過(guò)照明單元14照射在手指上，可以使手指上的指紋與背景形成強(qiáng)烈的明暗對(duì)比。舉例而言，照明單元14的光源可以是白光、紅外線、紫外線或其他單色光源。
[0033]同時(shí)，液態(tài)透鏡單元13調(diào)制對(duì)焦距離從遠(yuǎn)到近進(jìn)行手指指紋掃描動(dòng)作。而圖像獲取單元12通過(guò)該液態(tài)透鏡單元13從遠(yuǎn)到近的調(diào)制對(duì)焦距離過(guò)程中連續(xù)獲取多張手指指紋圖像照片，并將所獲取到的多張連續(xù)照片傳送至信號(hào)處理模塊3。請(qǐng)同時(shí)參閱圖2所示，圖2為對(duì)焦面掃描原理的示意圖，圖中的短垂直線代表對(duì)焦面，而上面的水平直線代表景深。一般而言，對(duì)焦面越靠近圖像獲取單元12其景深越淺。而為解決近距離攝影對(duì)焦困難的問(wèn)題，且使用者可以不用固定其手指于特定位置，本發(fā)明采用液態(tài)透鏡單元13對(duì)焦面掃描的機(jī)制，從遠(yuǎn)到近連續(xù)取得不同對(duì)焦面的照片，通過(guò)恰當(dāng)?shù)囊簯B(tài)透鏡單元13的調(diào)制量設(shè)計(jì)，使連續(xù)的照片可以涵蓋所設(shè)定的拍攝距離。
[0034]舉例而言，圖2中景深I(lǐng)的Rl為對(duì)焦距離為2厘米時(shí)的景深，景深2的R2為對(duì)焦距離為2.5厘米時(shí)的景深，景深3的R3為對(duì)焦距離為3.5厘米時(shí)的景深，景深4的R4為對(duì)焦距離為5厘米時(shí)的景深。液態(tài)透鏡單元13調(diào)制對(duì)焦距離從遠(yuǎn)到近，進(jìn)行手指指紋掃描的距離為10厘米到I厘米之間，最優(yōu)選的掃描范圍為距離5厘米到2厘米，進(jìn)行手指指紋掃描的掃描時(shí)間小于0.5秒,更優(yōu)選的為掃描時(shí)間小于0.3秒。圖像獲取單兀12通過(guò)該液態(tài)透鏡單元13獲取3到10張手指指紋圖像照片，更優(yōu)選的取像張數(shù)為4到6張，并將所獲取到的手指指紋圖像照片傳送到信號(hào)處理模塊3。在所獲取的照片中，必定有一張是對(duì)焦正確的照片，且由于液態(tài)透鏡單元13的對(duì)焦面調(diào)整時(shí)間快速(在<10ms等級(jí))，完成整個(gè)掃描距離的時(shí)間不大于0.5秒，進(jìn)而可以消除手指因晃動(dòng)所造成的照片模糊問(wèn)題。藉此本發(fā)明的手指指紋讀取系統(tǒng)可以對(duì)手指位置的要求放寬至10厘米到I厘米的限制，并且放寬使用者擺放其手指位置的自由。
[0035]接著信號(hào)處理模塊3從圖像獲取單元12所獲取的這些手指指紋圖像照片中選擇其中一張對(duì)焦正確的照片，然后將此張對(duì)焦正確的照片作圖像處理，首先檢測(cè)手指在照片中的位置，再去除手指以外的背景，并強(qiáng)化對(duì)比，作負(fù)片處理、清除噪聲等工作，最后轉(zhuǎn)化照片格式為標(biāo)準(zhǔn)指紋圖片后送入指紋辨識(shí)軟件作指紋比對(duì)。舉例而言，信號(hào)處理模塊3可以是電腦，使圖像判斷以及圖像處理交由電腦執(zhí)行運(yùn)算。此外，信號(hào)處理模塊3及控制模塊2可以是嵌入式系統(tǒng)，其功能類似電腦，可以完成手指指紋辨識(shí)工作。
[0036]本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的手指指紋讀取系統(tǒng)F，可通過(guò)檢測(cè)單元11通過(guò)先判斷是否檢測(cè)到有手指位于手指指紋讀取系統(tǒng)F讀取范圍內(nèi)，再啟動(dòng)照明單元14的方式，可以避免因手指未置放于手指指紋讀取系統(tǒng)F讀取范圍內(nèi)，而照明單元14就已經(jīng)啟動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生刺眼強(qiáng)光，影響到使用者的視線的問(wèn)題。而當(dāng)手指指紋讀取系統(tǒng)F未檢測(cè)到啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，鏡頭模塊I可以作為一般的相機(jī)模塊，可用來(lái)作為臉部攝影機(jī)或是視頻攝影機(jī)的用途。
[0037]〔第二實(shí)施例〕
[0038]請(qǐng)參閱圖3所示，本發(fā)明第二實(shí)施例提供一種指紋讀取方法F200，包括下列步驟。如步驟S200所示，檢測(cè)一物件是否位于讀取范圍內(nèi)，例如可以通過(guò)主動(dòng)檢測(cè)型元件，如一般的紅外線掃描、超音波檢測(cè)器或雷達(dá)等，判讀物件是否位于讀取范圍當(dāng)中。再如步驟S202所示，接著判斷物件的屬性是否為手指，其中該判斷物件的屬性可以通過(guò)判讀物件是否為正確的手指形狀、正確的手指顏色或是手指占據(jù)了一預(yù)定可獲取面積等方式。舉例而言，可以先判斷物件占據(jù)了整個(gè)圖像獲取單元12所拍攝圖像的1/3或1/2面積，接著判斷是否為正確的手指形狀或是手指顏色。
[0039]如步驟S204所示，若物件判讀為手指，即啟動(dòng)照明單元14，使照明光線聚焦于手指指紋上，通過(guò)照明單元14照射在手指上，可以使手指上的指紋與背景形成強(qiáng)烈的明暗對(duì)t匕。舉例而言，照明單元的光源可以是白光、紅外線、紫外線或其他單色光源。接著如步驟S206、S208以及S210所示，啟動(dòng)圖像獲取單元12及液態(tài)透鏡單元13，液態(tài)透鏡單元13調(diào)制對(duì)焦距離從遠(yuǎn)到近進(jìn)行手指指紋的掃描動(dòng)作