认证用户的方法

技术领域

本公开内容总体涉及使用包括指纹传感器的电子设备来认证用户的方法，并且更具体地涉及关于如何获取用于在认证用户时使用的认证指纹图像的改进。本公开内容还涉及对应的电子设备和计算机程序产品。

背景技术

各种类型的生物计量系统被越来越多地使用，以为访问电子设备提供增加的安全性，从而提供增强的用户便利性。特别地，例如由于指纹传感器的形状因子小、性能高和用户接受度高，指纹传感器已被成功地集成在这些设备中。在各种可用的指纹感测原理(例如，电容、光学、热等)中，电容感测最常使用，特别是在尺寸和功耗是重要问题的应用中。

然而，近来已经存在向更大面积指纹传感器发展的趋势。例如关于移动电话，移动电话设置有覆盖移动电话正面的大部分的触摸屏，这种大面积指纹传感器可以被布置成使得可以在触摸屏提供的整个表面区域中的基本上任何地方捕获(用户的手指的)指纹图像。应当理解，较大面积的指纹传感器的概念还包括至少大于一般手指的大小的指纹传感器。

在使用这种大面积指纹传感器执行用户认证时，期望通过定位手指的位置开始。在US20130287274中公开了这样的实现方式的示例。具体地，在US20130287274中，提供了可以用作触摸屏和指纹传感器两者的具有“大活动区域”的触摸指纹设备。在第一状态中，应用低分辨率采样过程来检测手指触摸位置。在第二状态中，在先前检测到的触摸位置处应用高(全)分辨率采样过程，以获取手指的高分辨率指纹图像。

因此，在US20130287274中提出的解决方案高效地确保不需要使用(大的)指纹传感器的整个区域来获取之后在执行用户认证时要使用的指纹图像。

根据US20130287274所述的指纹感测系统提供了关于如何高效地确保不需要使用(大的)指纹传感器的整个区域来获取之后在执行用户认证时要使用的指纹图像的极好展示。然而，似乎还有进一步改进的空间，具体地允许下述方面的改进：如何选择指纹传感器的区域以将其用于获取指纹图像以供之后在认证用户时使用。

发明内容

根据本公开内容的方面，因此提供了一种借助于指纹感测系统来获取用户的手指的认证指纹图像的方法，该指纹感测系统包括指纹传感器和连接到指纹传感器的处理电路，其中，该方法包括以下步骤：在指纹传感器被布置成处于简化信息捕获模式时，由指纹传感器获取第一指纹图像；由处理电路确定第一指纹图像的认证质量，认证质量指示针对第一指纹图像的不同区域提取到与用户的手指有关的指纹数据的可能性，并且认证质量基于对用户的至少一个先前成功认证；基于第一指纹图像以及第一指纹图像的认证质量、并且由处理电路来识别第一指纹图像内的第一区域，该第一区域指示不作为用于对用户的手指进行认证的候选；将指纹传感器布置成处于指纹认证信息捕获模式；以及在指纹传感器被布置成处于指纹认证信息捕获模式时，由指纹传感器获取认证指纹图像，其中，在获取认证指纹图像时，排除第一区域的至少一部分使其不被获取。

本公开内容基于这样的认识，确保指纹传感器区域中仅最合适部分(限定指纹获取区域)被“激活”以用于获取例如用户的手指的“高质量”指纹图像将是优选的。也就是说，与现有技术相比，发明人已经认识到，为了进一步改善对所获取的例如高质量候选指纹图像的处理，将期望排除不满足预先限定的认证质量测量的部分。因此，不仅排除不存在手指的区域(即，手指之外的区域)，而且还排除存在手指但是质量处于不期望的水平(例如，低的质量、饱和度或以其他方式受损)的区域。

有利地，根据以上所述，由此将可能允许之后要被处理以用于认证用户的信息量进一步减少。结果，可以进一步减少从用户例如指示他想要/需要被认证起直到认证过程完成所花费的时间。根据本公开内容，第一指纹图像对应于指纹获取区域的至少一部分。

根据本公开内容，如上所限定的，指纹传感器被控制处于不同的“捕获模式”，其中，与当指纹传感器被布置成处于指纹认证信息捕获模式时相比，当指纹传感器被布置成处于简化信息捕获模式时，捕获相比之下较低的信息量。在本公开内容的一些实现方式中，这可以通过以下方式实现：在第一阶段中将指纹传感器布置成仅从用于指纹传感器的总活动区域的子区域(或所选部分)捕获信息。相反地，在指纹传感器然后被布置成处于指纹认证信息捕获模式时，期望获取高质量的指纹图像(即，认证指纹图像)。

在替选实施方式中，当处于简化信息捕获模式时，可以将指纹传感器布置成以相比之下较低的分辨率(例如，假设指纹传感器被布置为矩阵结构则例如每隔一个像素)来获取指纹图像数据。相应地，在获取认证指纹图像时，指纹传感器可以被适配成例如使用指纹传感器的基本全部潜能来进行捕获(例如，就以上给出的示例而言使用基本所有像素进行捕获)。

根据本公开内容，通常期望确定针对第一指纹图像的图像质量度量。这样的确定例如可以包括识别第一指纹图像内的指纹特征。也就是说，如果例如指纹特征被认为在第一指纹图像的一些区域内能够“容易地”识别而在第一指纹图像的一些其他区域内不能“容易地”识别，则指纹特征不能被如此容易地识别的区域将被排除在对认证指纹图像的后续获取之外。所识别的指纹特征可以例如包括下述至少一者：指纹核心、分叉点、脊和谷。图像质量度量如此可以形成针对第一指纹图像的认证质量的一部分。

优选地，根据本公开内容的方法还包括基于认证指纹图像和针对用户的手指的预定指纹模板来认证用户。指纹模板优选地在较早的时间点形成，例如与本领域已知的登记过程相关。

认证质量还基于对用户的至少一个先前成功认证。根据这样的实施方式，可以考虑在一个或多个先前认证步骤中用户被认证的良好程度的历史表现来选择在捕获认证指纹图像时要排除哪些区域。根据这样的实施方式，因此可以进一步减少获取认证指纹图像以及随后认证用户所花费的时间。也就是说，可以使用例如先前认证，在先前认证中，所捕获的指纹的一些区域被认为就认证用户而言“无用”。关于这样的区域的信息然后(稍后)可以用于在获取认证指纹图像时(在传感器处于指纹认证信息捕获模式时)选择不包括哪些区域。

作为另一替选方案，认证质量还可以(或者替代地)被定义为与在认证过程中特别有兴趣使用的手指的特定区域有关，因此在选择关于认证指纹图像要获取什么区域时关注这些特定区域。

在本公开内容的一些实施方式中可能优选的是，如果认证不成功，则使方法适应成包括以下步骤：由处理电路调整第一区域的大小，得到第二区域；在指纹传感器被布置成处于指纹认证信息捕获模式时，由指纹传感器获取更新的认证指纹图像，其中，在获取更新的认证指纹图像时，排除第二区域的至少一部分使其不被获取；以及基于更新的认证指纹图像和针对用户的手指的预定指纹模板来认证用户。

根据本公开内容，方法还可以包括由所述处理电路提供认证信号的步骤，该认证信号指示对用户的手指进行认证的结果。这样的信号随后可以用于例如“解锁”电子设备以允许进一步限制(个人)使用电子设备。

优选地，当处于简化信息捕获模式时，指纹传感器的子部分被布置成处于捕获模式。因此，在这样的实施方式中，例如，当处于简化信息捕获模式时可以获取的第一指纹图像对应于指纹传感器的小部分，例如少于指纹传感器的50％。例如，在简化信息捕获模式中，获取包括少于50×50像素的第一指纹图像。

相应地，当处于指纹认证捕获模式时可以获取的认证指纹图像对应于指纹传感器的大部分，例如超过指纹传感器的50％。这样，当处于指纹认证捕获模式时，获取与指纹传感器的活动区域的大部分对应的认证指纹图像(例如，超过指纹传感器的50％)。

根据本公开内容，处理电路优选地为ASIC、微处理器或用于控制指纹传感器的操作的任何其他类型的计算设备。因此，处理电路可以形成第二用户输入设备的主要部分。然而，处理电路也可以是包括在电子设备中的通用控制单元，例如，被配置用于控制电子设备的整体操作。

如上所述，指纹传感器可以使用任何种类的当前或将来的指纹感测原理来实现，包括例如电容、光学、热或超声感测技术。

如上面提及的，指纹传感器被配置成包括用于生成指纹图像的像素阵列。在可能的实施方式中，指纹传感器被配置成包括包含至少64×64像素的阵列。任何其他不同大小的指纹传感器当然也可以并且在本公开内容的范围内。在应用电容感测技术的情况下，每个像素包括电容元件，并且系统通过检测电容元件的电容的变化来捕获指纹图像。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括指纹感测系统，该指纹感测系统包括指纹传感器和连接到指纹传感器的处理电路，其中，该电子设备适于：在指纹传感器被布置成处于简化信息捕获模式时，由指纹传感器获取第一指纹图像；由处理电路确定第一指纹图像的认证质量，认证质量指示针对第一指纹图像的不同区域提取到与用户的手指有关的指纹数据的可能性，并且认证质量基于对用户的至少一个先前成功认证；基于第一指纹图像以及第一指纹图像的认证质量、并且由处理电路来识别第一指纹图像内的第一区域，该第一区域指示不作为用于对用户的手指进行认证的候选；将指纹传感器布置成处于指纹认证信息捕获模式；以及在指纹传感器被布置成处于指纹认证信息捕获模式时，由指纹传感器获取认证指纹图像，其中，在获取认证指纹图像时，排除第一区域的至少一部分使其不被获取。本公开内容的该方面提供了与如上关于本公开内容的先前方面所讨论的优点类似的优点。

在本公开内容的可能的实施方式中，电子设备是便携式的并且被实现为例如移动电话、平板电脑或膝上型计算机等。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质具有存储在其上的用于操作指纹感测系统的计算机程序装置，该指纹感测系统包括指纹传感器和连接到指纹传感器的处理电路，其中，计算机程序产品包括：用于在指纹传感器被布置成处于简化信息捕获模式时，由指纹传感器获取第一指纹图像的代码；用于由处理电路确定第一指纹图像的认证质量的代码，认证质量指示针对第一指纹图像的不同区域提取到与用户的手指有关的指纹数据的可能性，并且认证质量基于对用户的至少一个先前成功认证；用于基于第一指纹图像以及第一指纹图像的认证质量、并且由处理电路来识别第一指纹图像内的第一区域的代码，该第一区域指示不作为用于对用户的手指进行认证的候选；用于将指纹传感器布置成处于指纹认证信息捕获模式的代码，以及用于在指纹传感器被布置成处于指纹认证信息捕获模式时，由指纹传感器获取认证指纹图像的代码，其中，在获取认证指纹图像时，排除第一区域的至少一部分使其不被获取。此外，本公开内容的该方面提供了与如上关于本公开内容的先前方面所讨论的优点类似的优点。

如上面提及的，处理电路优选地是ASIC、微处理器或任何其他类型的计算设备。类似地，由控制单元执行以用于操作该发明性系统的软件可以存储在计算机可读介质上，计算机可读介质是任何类型的存储设备，包括下述之一：可移除非易失性随机存取存储器、硬盘驱动器、软盘、CD-ROM、DVD-ROM、USB存储器、SD存储卡或本领域已知的类似计算机可读介质。

当研究所附权利要求和以下描述时，本公开内容的另外的特征和优点将变得明显。本领域技术人员认识到，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以组合本公开内容的不同特征以创建除了以下描述的实施方式之外的实施方式。

附图说明

根据以下具体实施方式和附图将易于理解本公开内容的各个方面，包括本公开内容的特定特征和优点，在附图中：

图1A和图1B示意性地例示了根据本公开内容的电子设备的实施方式，其为包括集成的指纹传感器的移动电话的形式；

图2示意性地示出了图1A或图1B中的电子设备中包括的指纹传感器阵列；

图3A和图3B示出了根据本公开内容的指纹图像获取序列的示例，以及图3C示出了得到的认证指纹图像；

图4概念性地示出了根据本公开内容的当前优选实施方式的指纹感测系统，以及

图5是示出根据本发明的电子设备的操作的流程图。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更全面地描述本公开内容，在附图中示出了本公开内容的当前优选实施方式。然而，本公开内容可以以许多不同的形式来实施，并且不应当被理解为限于本文中阐述的实施方式；而是，提供这些实施方式是为了透彻和完整，并且向技术人员全面地传达本公开内容的范围。贯穿全文，相似的附图标记指代相似的元素。

现在转向附图，并且特别地转向图1A，示意性地示出了根据本公开内容的电子设备的示例实施方式，其为具有集成的指纹传感器102和显示单元104的移动电话100的形式，显示单元104具有触摸屏接口106。在该实施方式中，指纹传感器102和显示单元104一起被布置在移动电话100的正面。指纹传感器102可以例如用于解锁移动电话100和/或用于对使用移动电话执行的事务授权等。下面将讨论使用指纹传感器102提供的其他功能。

图1B示意性地示出了根据本公开内容的电子设备的替选实施方式，其中，显示单元104仍然布置在移动电话100’的正面，指纹传感器102替选地布置在移动电话100’的背面。当然，在替选实施方式中(或者也)可以允许指纹传感器102侧装在移动电话100/100’处。

优选地并且对于技术人员明显的是，图1A和图1B中示出的移动电话100/100’还包括用于WLAN/Wi-Fi通信的第一天线、用于远程通信的第二天线、麦克风、扬声器和电话控制单元。另外的硬件元件当然也可以包括在移动电话中。此外，应当注意，本公开内容可以能够适用于任何其他类型的电子设备，例如膝上型计算机、遥控装置、平板计算机或任何其他类型的当前或将来的类似配置的设备。

进一步参照图2，概念性地示出了指纹传感器102的一定程度放大的视图。在采用电容感测技术的情况下，指纹传感器102被配置成包括大量感测元件，优选地被布置为二维阵列。二维阵列的大小可以取决于所计划的实现方式，并且在一种实施方式中使用160×160像素。当然，其他大小也是可以的并且在本公开内容的范围内，包括与上述示例相比具有较少像素的二维阵列。在图2中用附图标记202指示单个感测元件(也表示为像素)。然而，如上所示，应当理解，本公开内容还可以能够应用于其他类型的指纹感测技术(例如光学、热、超声感测技术等)及其组合。

转向结合图5呈现的图3A至图3C，呈现了根据本公开内容的指纹图像获取序列的示例以及得到的认证指纹图像。在图3A中，指纹传感器102被示出为被布置成处于上文提及的简化信息捕获模式。具体地，在图3A中，例示了仅每隔一个像素202是“活动的”，这意味着将使用指纹传感器的整个活动区域的仅四分之一(替选地可以甚至更少)来捕获指纹图像。因此，当指纹传感器102被布置成处于简化信息捕获模式时，将获取相比之下低分辨率指纹图像。当然，可以以用于实现类似效果的其他方式来布置指纹传感器，类似效果即使得并非所有活动区域都被用于获取这样的指纹图像的针对指纹传感器102的设置。例如，作为替选方案，像素的“块”例如可以是活动的(1×2、1×4、1×8等)，而其他块可以被控制为“非活动的”。在图3A中，活动像素202被表示为302，并且非活动像素102被表示为304。

如将在图3A中看到的，手指306被定位成至少部分地与指纹传感器102的活动区域交叠，其中手指的处于指纹传感器102的活动区域内的部分被表示为308。然后，将获取S1第一指纹图像，其中如上所讨论的指纹传感器102将处于简化信息捕获模式。在一些优选实施方式中，第一指纹图像可以对应于指纹传感器102的整个活动区域。

基于第一指纹图像，将确定S2认证质量。该确定可以以不同的方式实现。例如，可以基于第一指纹图像执行指纹特征识别。作为替选方案，可以应用任何形式的已知(或将来)的质量度量以根据第一指纹图像确定认证质量。更进一步，认证质量可以包括先前获取的指纹图像，即，历史信息可以用于确定该认证质量(例如手指306的“已知的”良好或不良的部分)。

认证质量将相应地提供对手指与指纹传感器的活动区域交叠的区域的指示。然而，认证质量还将提供关于“可能”可以在何处以成功方式提取与用户的手指有关的相关指纹数据的信息。这样，认证质量用于识别S3第一指纹图像内的第一区域，该第一区域指示不作为用于认证用户的手指的候选。

当然，该第一区域将包括指纹传感器102的总区域中手指未处在的部分。然而，第一区域还将包括手指实际所处的部分310，但是已经确定(基于认证质量)在该部分中存在相比之下成功地例如提取可识别的指纹特征的低可能性。

一旦已经确定第一区域，指纹传感器随后将被布置S4成处于指纹认证信息捕获模式。如上所讨论的，指纹认证信息捕获模式一般可以被定义为获取“尽可能多的信息”的捕获模式。也就是说，指纹认证信息捕获模式通常可以被看作高分辨率捕获模式。

因此，一旦指纹传感器已经被布置成处于指纹认证信息捕获模式，则认证指纹图像将被获取。然而，指纹传感器102将被布置成排除第一区域，而不是获取与指纹传感器102的整个活动区域对应的图像。因此，参照图3B，仅几个像素202被“激活”，即，与指纹传感器102的整个活动区域相比，第一区域的逆将是活动的，以用于获取S5认证指纹图像。

在图3C中示出了认证指纹图像的示例性图示，该图示被标记为312。因此，认证指纹图像312仅对应于用户的整个手指306的一部分。

因此，例如可以在认证用户的后续步骤中使用“最佳”部分(即认证指纹图像312)，而不必对整个手指306的不合适的部分进行处理。

根据本发明，使用如图4中示出的概念化指纹传感器系统400来实现指纹传感器102和用于获取指纹图像的操作。指纹传感器系统400通常进而形成如图1中例示的电子设备/移动装置的一部分。

指纹传感器系统400包括指纹传感器102和用于控制指纹传感器102的处理电路(例如控制单元402)。指纹传感器系统400还包括例如存储用户的指纹模板的存储器，例如数据库404。控制单元402可以各自包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或者另外的可编程器件。控制单元402还可以或者替代地各自包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件或数字信号处理器。在控制单元402包括诸如上文提及的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器的可编程器件的情况下，处理器还可以包括控制可编程器件的操作的计算机可执行代码。应当理解，借助于控制单元402(或者通常被称为“处理电路”)提供的功能的全部或者某些部分可以至少部分地与指纹传感器402集成。

在执行认证用户的步骤时，认证指纹图像312将用于识别/提取与用户有关的指纹特征，例如表示为候选指纹特征。然后将这些候选指纹特征与包括在关于该用户的指纹模板中(例如，存储在数据库404中)的对应信息进行比较/匹配。如果存在匹配，控制单元402可以输出认证信号。认证信号随后可以用于例如解锁移动电话100、100’。

本公开内容的控制功能可以使用现有的计算机处理器来实现，或者通过为此目的或其他目的而并入的、用于适当系统的专用计算机处理器来实现，或者通过硬连线系统来实现。在本公开内容的范围内的实施方式包括程序产品，该程序产品包括用于承载或在其上存储机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。这样的机器可读介质可以是能够被通用计算机或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何可用介质。作为示例，这样的机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或者其他光盘存储器、磁盘存储器或者其他磁存储设备或者可以用于承载或者存储机器可执行指令或者数据结构形式的期望的程序代码并且能够被通用计算机或者专用计算机或者具有处理器的其他机器访问的任何其他介质。当通过网络或其他通信连接(硬线、无线、或是硬线或无线的组合)将信息传送或提供到机器时，该机器适当地将连接视为机器可读介质。因此，任何这样的连接被适当地称为机器可读取介质。以上的组合也包括在机器可读介质的范围内。机器可执行指令包括例如使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某一功能或者功能组的指令和数据。

尽管附图可以示出次序，但是步骤的顺序可以与所描绘的顺序不同。此外，两个或更多个步骤可以同时执行或者有部分同时发生。这样的变型将取决于所选择的软件系统和硬件系统以及设计人员的选择。所有这些变型在本公开内容的范围内。同样地，可以使用用于完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和判定步骤的具有基于规则的逻辑和其他逻辑的标准编程技术来完成软件实现方式。另外，即使已经参照本公开内容的特定示例性实施方式描述了本公开内容，但是对于本领域技术人员而言，许多不同的改变、修改等将变得明显。

另外，根据对附图、本公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的本公开内容时可以理解和实现所公开的实施方式的变型。此外，在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“a”或“an”不排除多个。