具有操作于向量模式下的指纹感测器的电子设备

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具有操作于向量模式下的指纹感测器的电子设备\n技术领域\n[0001] 本发明有关于一种电子设备，且特别是有关于一种具有操作于向量模式下的指纹感测器的电子设备。\n背景技术\n[0002] 生物辨识(Biometric)是指透过人体指纹、脸部、声音、虹膜、甚至于人体DNA分子等身体器官组织的独特性，来辨识使用者身分的一项技术。过去在安全辨识的产品发展上，密码记忆为最常见的应用技术。然而，消费者必须承担忘记密码或资料外泄的风险。之后，智能卡的发展，虽然让消费者免去了记忆的问题，却仍必须担心遗失可能造成的后遗症。生物辨识主要是运用人体身上的生理特征做为辨识密码，由于大多数人表现于外的生理特征都不相同，加上这些生理特征皆位于使用者身上，具有高度的便利性。由于生物辨识系统主要运用人体身上的特征来做为识别的密码，因此在技术的开发上必须选择准确度高、容易使用的生物特征作为开发目标。\n[0003] 电容式指纹辨识晶片相对于传统光学式辨识光机，具有体积小兼具活体辨识功能，不易受假手指欺骗的功能，其应用上跳脱过去仅限在大型政府机构辨识系统，在近十年来，指纹辨识的应用面在电子消费型市场有慢慢成长的趋势，包含随身碟，随身硬碟盒，笔记型电脑，手机都有安装指纹辨识晶片来增加消费者资料的安全性。直至2013年9月，苹果公司(Apple)推出搭载指纹辨识晶片的智能型手机iPhone 5S后，全球手机大厂也开始竞相推出搭载指纹辨识功能的机种，造成指纹辨识技术又开始掀起消费电子应用风潮，再加上电子商务与行动支付的迅速发展，指纹辨识晶片有机会成为手持式装置的标准配件。\n[0004] 目前应用在手持式装置的指纹感测器主要放置在手机正面或背面，例如Apple的iPhone 5S之后，首页按键(home key)的按键功能全部由指纹感测器取代；至于安卓(Android)系统的手持式装置，例如宏达电(HTC)的手机型号One Max的指纹感测器是放在手机背面，三星(Samsung)的指纹感测器则是放在手机正面，取代其首页键。指纹感测器提供解锁，加密或单一碰触(one touch)的反应功能，例如拍照时的按键功能。\n[0005] 再者，在目前装配有指纹感测器的手持式装置在执行加密或解锁功能时，以手指放置在指纹感测器或滑过指纹感测器以获取指纹影像，再与储存在手持式装置内的使用者指纹资料作比对，以判别是否为正确的使用者。此方法利用独特的生物辨识技术，相较于传统的密码方式，可以正确的判别使用者的真伪，但其也有风险，例如使用者在睡眠中或是无意识状况，入侵者也可利用正确使用者的手指做到加密或解锁的功能。\n[0006] 图1显示一种传统的电子设备200的示意图。如图1所示，电子设备200具有一显示器230，用于显示资讯，譬如是小图式231或其他画面、文字等。在安卓系统下，在电子设备(手机)200中的功能仍然有以触控功能执行的返回键和功能键，一般返回键的触控区260和功能键的触控区240放置于首页键的触控区250的左右两边，但位置依照不同手机的设计并不固定。若需要产生此功能，需要在手机的触控盖板底下将触控的感测线路延伸到非显示区，再者，需要在保护盖板上利用油墨形成返回键和功能键的图案，并结合发光二极体(LED)280和导光膜270。这种结构也相当复杂，不利于产品成本的降低。\n发明内容\n[0007] 因此本发明的一个目的是，提供一种具有操作于向量模式下的指纹感测器的电子设备，可以简化电子设备的按键配置，同时达成指纹辨识的功能。\n[0008] 为达到上述目的，本发明提供一种电子设备，包括一指纹感测器以及一运算单元。\n指纹感测器用于在不同时间点感测一手指的多张指纹图像。在一向量模式下，运算单元依据所述多张指纹图像而产生一移动向量讯号。电子设备依据移动向量讯号执行一特定功能，所述特定功能包含选自于一返回键功能、一功能键功能及一解锁功能所构成的群组。\n[0009] 藉由上述电子设备，可以简化电子设备的按键配置，同时利用指纹感测器达成指纹辨识功能、首页键功能、功能键功能、返回键功能及手势判断功能，并可利用手势判断功能搭配指纹辨识功能来强化电子设备的安全防护措施。\n[0010] 下列叙述藉由具体实施例配合所附的视图详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。\n附图说明\n[0011] 图1显示一种传统的电子设备的示意图。\n[0012] 图2显示为一具完整功能的指纹感测辨识模组的方块图。\n[0013] 图3显示依据本发明较佳实施例的电子设备的局部示意图。\n[0014] 图4显示依据本发明较佳实施例的电子设备的方块图。\n[0015] 图5显示依据本发明较佳实施例的电子设备的非锁定模式的控制流程图。\n[0016] 图6显示依据本发明较佳实施例的电子设备的锁定模式的控制流程图。\n具体实施方式\n[0017] 本发明提供一种具有操作于向量模式下的指纹感测器的电子设备，利用指纹感测器的图像抓取功能以及演算法的判别功能，当使用者的手指往指纹感测器的左方或右方滑动时，即代表返回键和功能键的指令产生，而此指令的定义，可依照电子设备的制造厂商的喜好而定。此外，使用者可以在指纹感测器取得指纹影像前或后，在指纹感测器上撰写类似密码的数字、英文字或形成一向量指令，利用此使用方法，可将此密码与指纹的资料，组合成一更具保密与安全性的生物辨识锁。\n[0018] 本发明亦提供具有操作于向量模式下的指纹感测器的电子设备及其操作方法。操作方法可以以固件(在港澳台地区又称韧体)或软件的方式安装于电子设备中。指纹感测器可以安装于手持式装置上，手持式装置可以为手机或是平板等相关产品，以下以手机系统作为非限制例子叙述。\n[0019] 图2显示为一具完整功能的指纹感测辨识模组150的方块图，该感测辨识模组150包含一指纹感测器10及一运算单元20。运算单元20电连接至指纹感测器10，并输出加密资料ED与移动向量讯号MVS。由于图2与图4仅存在有些微差异(缺少显示器30与储存器40)，故以下仅配合图4作说明。图3显示依据本发明较佳实施例的电子设备100的局部示意图。图4显示依据本发明较佳实施例的电子设备100的方块图。如图3与图4所示，电子设备100包括一指纹感测器10及一运算单元20。此外，电子设备100包括可以更包含一显示器30及一储存器40。\n[0020] 指纹感测器10用于在不同时间点感测一手指F的多张指纹图像FIM。\n[0021] 运算单元20可以数位硬件化与指纹感测器10整合在同一个晶片范围内，或是以软件或固件(即软韧体)的形式存在于电子设备100。在一向量模式下，运算单元20依据多张指纹图像FIM判断手指F的移动方向而产生移动向量讯号MVS，使得电子设备100依据所述移动向量讯号MVS执行一特定功能，所述特定功能包含选自于一返回键功能、一功能键功能及一解锁功能所构成的群组。移动向量讯号MVS可以代表文字、数字或单纯向量单元。值得注意的是，在做移动向量的判断时，所运算的指纹影像，可以取全指纹影像，也可以取局部的指纹影像。亦即，如果是具有大面积长型像素的滑动式指纹感测器，可能取部分面积或更少的像素的资料去做比较。如果是具有方型或圆形或任何多边形的大面积型指纹感测器，有可能会设定中间某一区块，例如32*32个像素的资料来做运算，以减少资料的运算量或省电的考量。\n[0022] 显示器30电连接至运算单元20，用于显示资讯，包含但不限于图片、文字等。显示器30亦可具有触控功能。\n[0023] 储存器40电连接至运算单元20。在一登录模式(或称指纹注册模式)下，运算单元\n20将多张指纹图像FIM的一张或多张处理成指纹特征资料，并将指纹特征资料储存于储存器40中，以供后续比对用。\n[0024] 运算单元20包含一影像暂存区22、一影像加密处理单元23、一指纹辨识演算单元\n24、一影像比较单元25及一移动向量处理单元26。指纹感测器10输出的指纹图像FIM储存到影像暂存区22。值得注意的是，影像加密处理单元23可具有两个部分，一个部分是处理部分，用以将多张指纹图像FIM的一张或多张进行影像处理，该影像处理可为重组指纹图像，增强指纹图像清晰度，或是将指纹影像资料压缩或简化，用以增加指纹图品质或影像传送速度以利后段辨识演算法处理。另一部分是加密部分，用于进行加密处理。加密的指纹影像送交由运算单元20的其他单元经由演算法程序将指纹特征点储存于储存器40中。若要进入辨识模式，则指纹辨识演算单元24将指纹图像FIM与储存于储存器40中的资料进行处理及比对，获得比对结果，判定为比对通过或失败。若要进入向量模式，则影像比较单元25将多张指纹图像FIM进行影像比较，而产生包含一个或多个移动向量的移动向量讯号MVS，移动向量处理单元26则可将一个或多个移动向量组合成文字，图形或是单纯向量MV1、MV2或MV3。其位移向量包含任何角度的线性位移量，具有角度的位移量或具有压力的位移量。\n[0025] 当产生移动向量MV1时，运算单元20得到该向量指令，将该向量指令传送至电子设备系统程序，使电子设备100执行返回键功能将所执行的程序跳出或返回上一页。当产生移动向量MV2时，运算单元20得到该向量指令，使电子设备100执行功能键功能，所执行的程序列出可用的选单。当产生移动向量MV3时，因为移动向量MV3为使用者预设的解锁手势，所以运算单元20将该向量指令传送至电子设备系统程序，使电子设备100所执行的程序解锁。\n[0026] 在另一例子中，当电子设备100处于一锁定模式时，运算单元20依据移动向量讯号MVS进行一第一解锁判定程序，移动向量讯号可为单一向量或多个向量的组成，且运算单元\n20依据指纹图像FIM进行一第二解锁判定程序，当第一解锁判定程序及第二解锁判定程序都通过时，运算单元20才会使电子设备100离开锁定模式。亦即，透过指纹辨识及手势辨识的双重结果，才能离开锁定模式。于一例子中，解除锁定模式的第一解锁判定程序与第二解锁判定程序的顺序与必要性，可以由一个注册指纹资料的应用程序决定。值得注意的是，锁定模式除了是电子设备的休眠锁定模式(需要滑动解锁以进到开机模式或正常运作模式)以外，也可以是电子设备中的档案的锁定模式(需要解锁以让使用者取得档案的存取权限)，或是任何需要指纹辨识资讯结果以确认使用者身份的模式。\n[0027] 实际应用时，当电子设备100处于一非锁定模式时，所述运算单元20判断依据于一预定时间内所接收到的指纹图像FIM产生移动向量讯号MVS。或者，当电子设备100进入一非锁定模式时的向量模式时，运算单元20使电子设备100依据移动向量讯号MVS执行特定功能。或者，当电子设备100处于一非首页及非锁定模式时，运算单元20依据多张指纹图像FIM的第一指纹图像FIM执行一首页键功能，以让电子设备100回到一首页模式。\n[0028] 图5显示依据本发明较佳实施例的电子设备的非锁定模式的控制流程图。如图5所示，非锁定模式的控制流程包含以下步骤。在步骤S1，进行指纹取像；在步骤S2，判断移动向量是否产生，若否，则进行步骤S3，执行系统按压指令，譬如是回到首页的指令，若是，则进入向量模式(步骤S4)；然后，执行上述的特定功能指令。图6显示依据本发明较佳实施例的电子设备的锁定模式的控制流程图。如图6所示，步骤S1、S2与S4与图5相同。在步骤S4以后，执行步骤S6，描绘向量的联集。另一方面，在步骤S1后执行步骤S7，执行辨识演算法，然后执行步骤S8，萃取特征点。接着，在步骤S9组合步骤S6与S8的结果。然后，执行步骤S10，判断移动向量及特征点是否与之前设定的相符，若否，则回到步骤S1，若是则进行解锁(步骤S11)。\n[0029] 换言之，运算单元用于作为指纹影像判断和指纹特征点的比对用，运算单元可为手机的中央处理器(CPU)或外加的运算处理器。利用指纹感测器对于不同时间点抓取的指纹图像，利用影像判断的演算法进行每张指纹图像的向量判断，利用此向量结果，做为手指移动的方向的判断，再利用手指移动的向量结果，作为取代触控功能执行的返回键和功能键的指令。例如，在运算单元上得到一往左的向量结果，则作为返回键的指令，执行返回键的功能；若得到一往右的向量结果，则做为功能键的指令，执行功能键的功能。此一向量行为模式，可以为任何向量形式，依照手机厂商或使用者的设定而定，唯方便辨识与使用，返回键与功能键的向量应为相反或有较大的差异。\n[0030] 或者，手指可以在指纹感测器上不断移动，运算单元将每个时间点所得到的影像作比对，利用影像判断和演算法得到一连续的向量单元，此向量单元的结果可以构成任何使用者描绘的文字，数字或图像。此描绘的文字，数字或图像，可以与指纹感测器所得到的指纹影像或指纹影像运算后的特征点经演算法的运算组合成一更具保密与安全性的生物辨识锁。经此运算的生物辨识锁的资料可以包含：(a)指纹图像向量所构成的文字，数字或图像；(b)指纹影像或指纹影像运算后的特征点；以及(c)在(a)与(b)中所表示资料的先后顺序。\n[0031] 在手持式装置启动加密，解锁等需指纹辨识指令的动作时，指纹影像在经由指纹感测器读取后，会先送到影像暂存区，若在一设定时间内，指纹暂存区只有取得预设的图像数目，那代表使用者在做指纹辨识的动作；若在一设定时间内，指纹暂存区取得大于预设的图像数目或位移量有较大的变化，则将会交由影像比较单元做速度判断，然后再交由移动向量处理单元做移动向量判断，进而得出一移动向量输出。藉由此，手机系统可以得到可构成数字、文字或手势指令的资料。\n[0032] 在注册指纹的软体中，可以设定是否增加数字、文字或手势的交集判断，并且依照指纹注册的方式以及设定的数字，文字或手势的方式，使用者在指纹感测器上按压或移动，以完成指纹注册或数字，文字或手势的设定。在使用者需要使用到加密、解锁或需要判断使用者是否正确的指纹判断机制时，在按压或滑动指纹取得指纹资料之前或后，手指需要在指纹感测器上描绘出预先设定的数字、文字或手势的图像，以供辨识软件与使用者的指纹资料作交集判断。\n[0033] 在使用者使用手机在非首页页面时，按压指纹感测器，即可让显示器回到设定的首页状态。在使用者使用任何程序时，需要回到前一个页面或操作动作时，将手指滑过指纹感测器，则系统判断出此为预先设定返回键的向量方向，显示荧幕即会反应使用者的需求；\n在使用者需要使用功能键时，将手指滑过指纹感测器，则系统判断出此为预先设定功能键的向量方向。\n[0034] 藉由上述电子设备，可以简化电子设备的按键配置，同时利用指纹感测器达成指纹辨识功能、首页键功能、功能键功能、返回键功能及手势判断功能，并可利用手势判断功能搭配指纹辨识功能来强化电子设备的安全防护措施。\n[0035] 以上所述实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的保护范围内。\n[0036] 【符号说明】\n[0037] F：手指\n[0038] FIM：指纹图像\n[0039] MV1、MV2、MV3：移动向量\n[0040] MVS：移动向量讯号\n[0041] ED：加密资料\n[0042] S1至S11：步骤\n[0043] 10：指纹感测器\n[0044] 20：运算单元\n[0045] 22：影像暂存区\n[0046] 23：影像加密处理单元\n[0047] 24：指纹辨识演算单元\n[0048] 25：影像比较单元\n[0049] 26：移动向量处理单元\n[0050] 30：显示器\n[0051] 40：储存器\n[0052] 100：电子设备\n[0053] 150：指纹感测辨识模组