手指识别系统和手指识别方法及指纹识别装置

摘要

一种手指识别系统，包括光源、屏幕和光感器，光源用于产生相干光；屏幕设置于光源的上方，并用于反射相干光，屏幕包括第一膜片和第二膜片，第一膜片与该第二膜片相互平行设置；光感器具有光感面，屏幕反射的相干光形成的干涉条纹成像于光感面上，光感器用于记录手指按压屏幕的过程中光感面上的干涉条纹图像的变化过程。本发明的手指识别系统能有效提高手指的识别速度，提高了手指识别效率，并能有效防止别人复制本人的手指信息，具有较高的安全性能。本发明还涉及一种手指识别方法和指纹识别装置。

说明书

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，特别涉及一种手指识别系统和手指识别方法及指纹识别装置。

背景技术

随着多媒体技术的飞速发展，移动电话、PDA(Personal DigitalAssistant)、数码相机、Notebook等越来越多的便携式电子装置已经成为了人们生活中必备的工具，其具有很强的个人化的特点。一旦丢失，其内部存储的信息，例如电话簿、相片、资料等等都有可能被别人利用，而造成不必要的损失。因此，这类产品需要一定的身份认证和权限管理。而当前所采用的主要方法有密码保护和指纹识别。密码保护的安全性较低，因为密码较容易被泄露或遭到破解。而且如果使用者忘记密码的话，也很麻烦。而指纹识别由于每个人的指纹都是不同的，其具有唯一性的特点，因此它的安全性很高，并且使用起来也很方便，省去了记忆和输入密码的繁琐。

但是，有些人的指纹特征少，或者指纹上过分干燥和过分油腻，容易造成指纹识别困难，往往需要较长时间才能被识别出。而且，每一次使用指纹时都会在指纹采集头上留下用户指纹痕迹，容易造成用户信息被复制，降低了指纹识别的安全性。此外，为了提高手指信息的识别速度以及提高安全性，现有没有针对手指骨骼进行识别的技术。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种手指识别系统，能有效提高手指的识别速度，提高了手指识别效率，并能有效防止别人复制本人的手指信息，具有较高的安全性能。

本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

一种手指识别系统，包括光源、屏幕和光感器，光源用于产生相干光；屏幕设置于光源的上方，并用于反射相干光，屏幕包括第一膜片和第二膜片，第一膜片与该第二膜片相互平行设置；光感器具有光感面，屏幕反射的相干光形成的干涉条纹成像于光感面上，光感器用于记录手指按压屏幕的过程中光感面上的干涉条纹图像的变化过程。

在本发明的较佳实施例中，上述手指识别系统还包括承载框，承载框包括底板和侧框，侧框连接在底板上，并与底板围绕形成容置腔，屏幕与底板相对设置地连接在侧框上，光感器设置在底板上，光源设置在容置腔内，并将相干光斜向角度地射向屏幕。

在本发明的较佳实施例中，上述光感器用于在手指按压屏幕的过程中将变化的干涉条纹图像转换为变化的电信号，并记录电信号的变化过程。

在本发明的较佳实施例中，上述手指识别系统还包括识别模块，识别模块与光感器连接，识别模块预先存储有标准电信号的变化过程，识别模块用于采集手指按压屏幕的过程中记录的电信号的变化过程，并比较采集的电信号的变化过程与标准电信号的变化过程的匹配程度。

在本发明的较佳实施例中，上述光感器为电荷耦合器。

本发明的另一目的在于，提供了一种手指识别方法，能有效提高手指的识别速度，提高了手指识别效率，并能有效防止别人复制本人的手指信息，具有较高的安全性能。

一种手指识别方法，包括：

利用光源产生相干光，并使相干光射向屏幕；

利用屏幕反射相干光，并使反射的相干光在光感器的光感面上形成干涉条纹图像，屏幕包括第一膜片和第二膜片，第一膜片与第二膜片相互平行设置；以及

利用手指按压屏幕，并使光感面上的干涉条纹图像发生变化，同时光感器记录干涉条纹图像的变化过程。

在本发明的较佳实施例中，利用手指按压屏幕的过程中，光感器将变化的干涉条纹图像转换为变化的电信号，并记录电信号的变化过程。

在本发明的较佳实施例中，利用识别模块采集手指按压屏幕的过程中记录的电信号的变化过程，同时识别模块比较采集的电信号的变化过程与预先存储的标准电信号的变化过程的匹配程度。

在本发明的较佳实施例中，上述光感器为电荷耦合器。

本发明的另一目的在于，提供了一种指纹识别装置，能有效提高手指的识别速度，提高了手指识别效率，并能有效防止别人复制本人的手指信息，具有较高的安全性能。

一种指纹识别装置，包括上述的手指识别系统。

本发明的手指识别系统的光源用于产生相干光；屏幕设置于光源的上方，并用于反射相干光，屏幕包括第一膜片和第二膜片，第一膜片与第二膜片相互平行设置；光感器具有光感面，屏幕反射的相干光形成的干涉条纹成像于光感面上，光感器用于记录手指按压屏幕的过程中光感面上的干涉条纹图像的变化过程。由于每个人除了手指的指纹不同外，其手指的骨骼结构也不同，也就是说每个人利用手指按压手指识别系统的屏幕时，光感面上的干涉条纹图像的变化过程也不同。因此，本发明的手指识别系统在手指按压的过程中即已进行手指信息的识别，能有效提高手指的识别速度，提高了手指识别效率。而且，由于每个人手指的骨骼结构也不同，按压屏幕时的干涉条纹图像的变化过程也不同，能有效防止别人复制本人的手指信息，具有较高的安全性能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。

附图说明

图1是本发明的手指识别系统的结构示意图。

图2是本发明的手指识别系统的识别手指信息时的示意图。

图3是本发明的手指识别方法的流程示意图。

图4是本发明的指纹识别装置的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的手指识别系统和手指识别方法及指纹识别装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细如下：

有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

图1是本发明的手指识别系统的结构示意图。图2是本发明的手指识别系统的识别手指信息时的示意图。如图1和图2所示，在本实施例中，手指识别系统10包括承载框12、光源13、屏幕14、光感器15和识别模块16。

承载框12包括底板121和侧框122，侧框122连接在底板121上，并与底板121围绕形成容置腔101。

光源13设置在承载框12的容置腔101内，光源13包括相干光源131和棱镜132；相干光源131设置于棱镜132的后方，相干光源131发出的相干光经过棱镜132后被扩束。在本实施例中，棱镜132倾斜设置，棱镜132用于将相干光斜向角度地射向屏幕14。

屏幕14与底板121相对设置地连接在侧框122上，屏幕14设置于光源13的上方，并用于反射相干光。在本实施例中，屏幕14包括第一膜片141和第二膜片142，第一膜片141与第二膜片142相互平行设置，且第一膜片141位于第二膜片142的上方，但并不以此为限。值得一提的是，由光源13发出的相干光射向屏幕14时，相干光被第一膜片141和第二膜片142反射后在光感器15上形成干涉条纹图像。在本实施例中，第一膜片141和第二膜片142为可穿透材料或非可穿透材料；例如第一膜片141和第二膜片142为可穿透材料时，第一膜片141和第二膜片142可为玻璃基板或透明塑料基板，透明塑料基板的材质为聚乙烯对苯二甲酸酯、聚苯二甲酸乙二酯或聚碳酸酯；第一膜片141和第二膜片142为非可穿透材料时，第一膜片141和第二膜片142可为硅晶圆或金属薄膜，且当第一膜片141和第二膜片142可为硅晶圆时，相干光源131为红外激光。

光感器15设置在承载框12的底板121上，光感器15具有平行于屏幕14的光感面151，屏幕14反射的相干光形成的干涉条纹成像于光感面151上。在本实施例中，光感器15用于记录手指10a按压屏幕14的过程中光感面151上的干涉条纹图像的变化过程。具体地，当手指10a按压屏幕14的第一膜片141时，第一膜片141发生变形，由第一膜片141反射的相干光光路改变，造成成像于光感面151上的干涉条纹图像发生变化，此时光感器15在手指10a按压屏幕14的过程中将变化的干涉条纹图像转换为变化的电信号，并记录电信号的变化过程。在本实施例中，光感器15为电荷耦合器(Charge Coupled Device,CCD)，但并不以此为限。

识别模块16与光感器15连接，识别模块16用于识别手指10a信息。在本实施例中，当手指10a初次按压屏幕14时(初次输入手指10a信息)，光感器15在手指10a按压屏幕14的过程中将变化的干涉条纹图像转换为变化的电信号，并记录电信号的变化过程，同时识别模块16采集初次按压屏幕14时的电信号的变化过程，并作为标准电信号的变化过程存储起来；当手指10a再次按压屏幕14时，光感器15在手指10a按压屏幕14的过程中将变化的干涉条纹图像转换为变化的电信号，并记录电信号的变化过程，同时识别模块16采集在按压屏幕14的过程中记录的电信号的变化过程，并比较采集的电信号的变化过程与标准电信号的变化过程的匹配程度；如果匹配程度高于预设值(例如80％)时，识别模块16判断此次按压屏幕14的手指10a为初次按压屏幕14的手指10a；如果匹配程度低于预设值(例如80％)时，识别模块16判断此次按压屏幕14的手指10a不是初次按压屏幕14的手指10a。值得一提的是，预设值可根据实际情况自由设置，例如为了增加手指10a识别的准确率，预设值可设为90％；反之可降低预设值的数值。

图3是本发明的手指识别方法的流程示意图。如图1、图2和图3所示，在本实施例中，本发明的手指识别系统10用于识别手指10a，以下对手指识别系统10的手指识别方法作进一步说明。

首先，利用光源13产生相干光，并使相干光斜向角度地射向屏幕14；

然后，利用屏幕14的第一膜片141和第二膜片142反射相干光，并使反射的相干光在光感器15的光感面151上形成干涉条纹图像；

接着，利用手指10a按压屏幕14，并使光感面151上的干涉条纹图像发生变化，同时光感器15在手指10a按压屏幕14的过程中将变化的干涉条纹图像转换为变化的电信号，并记录干涉条纹图像的变化过程，即光感器15记录电信号的变化过程；

之后，利用识别模块16采集在按压屏幕14的过程中记录的电信号的变化过程，同时识别模块16比较采集的电信号的变化过程与预先存储的标准电信号的变化过程的匹配程度；如果匹配程度高于预设值(例如80％)时，识别模块16判断此次按压屏幕14的手指10a为初次按压屏幕14的手指10a；如果匹配程度低于预设值(例如80％)时，识别模块16判断此次按压屏幕14的手指10a不是初次按压屏幕14的手指10a。

本发明的手指识别系统10的光源13用于产生相干光；屏幕14设置于光源13的上方，并用于反射相干光，屏幕14包括第一膜片141和第二膜片142，第一膜片141与第二膜片142相互平行设置；光感器15具有光感面151，屏幕14反射的相干光形成的干涉条纹成像于光感面151上，光感器15用于记录手指10a按压屏幕14的过程中光感面151上的干涉条纹图像的变化过程。由于每个人除了手指10a的指纹不同外，其手指10a的骨骼结构也不同，也就是说每个人利用手指10a按压手指识别系统10的屏幕14时，光感面151上的干涉条纹图像的变化过程也不同。因此，本发明的手指识别系统10在手指10a按压的过程中即已进行手指10a信息的识别，能有效提高手指10a的识别速度，提高了手指10a识别效率。而且，由于每个人手指10a的骨骼结构也不同，按压屏幕14时的干涉条纹图像的变化过程也不同，能有效防止别人复制本人的手指10a信息，具有较高的安全性能。

本发明还提供了一种指纹识别装置20，该指纹识别装置20包括如上所述的手指识别系统10。

图4是本发明的指纹识别装置的结构示意图。如图4所示，在本实施例中，指纹识别装置20包括摄像模块22和手指识别系统10。摄像模块22与手指识别系统10的光感器15连接，摄像模块22用于摄取手指10a的指纹，并将指纹影像成像于光感器15的光感面151上，此时光感器15将光感面151上的指纹图像转换为对应的电信号；之后手指识别系统10的识别模块16采集指纹图像对应的电信号，并比较采集的指纹图像对应的电信号与预先存储的标准指纹的电信号的匹配程度；如果匹配程度高于预设值(例如80％)时，识别模块16判断此次按压屏幕14的手指10a指纹为初次按压屏幕14的手指10a指纹；如果匹配程度低于预设值(例如80％)时，识别模块16判断此次按压屏幕14的手指10a指纹不是初次按压屏幕14的手指10a指纹。

本发明的指纹识别装置20在手指10a按压屏幕14的过程中进行手指10a信息的识别；在手指10a静止按压在屏幕14上时进行手指10a指纹的识别。因此，本发明的指纹识别装置20能进行两次手指10a信息的识别，即在手指10a按压屏幕14的过程进行手指10a信息的动态识别以及在手指10a静止按压在屏幕14上时进行手指10a信息的静态识别，能提高手指10a信息识别的准确性以及提高手指10a信息的识别速度，同时能有效防止手指10a信息被复制。

本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。