一种指纹识别装置

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，特别涉及一种指纹识别装置。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，指纹识别技术在人们的生活当中应用的越来越普遍，但是，目前还存在利用类似手指形状的塑性印记复制件来通过指纹识别装置验证的现象，这样就大大降低了指纹识别装置在对指纹识别过程当中的可靠性。针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。

由此可见，如何进一步提高指纹识别装置对指纹进行识别过程中的可靠性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种指纹识别装置，以提高指纹识别装置在对指纹进行识别过程中的可靠性。其具体方案如下：

一种指纹识别装置，包括：用于感应目标对象的指纹信号，并将所述指纹信号转换为相应电信号的感应层，所述感应层的下表面设置有用于将所述电信号与预设阈值进行比较，并根据比较结果判断所述指纹信号是否为活体指纹的电路单元。

优选的，所述感应层具体为人体红外感应芯片或导电玻璃片。

优选的，所述感应层的下表面还设置有梯形棱镜，所述梯形棱镜的上端面与所述感应层的下表面相贴合，并且，所述梯形棱镜的上端面为采集所述目标对象的指纹图像的图像采集面，所述梯形棱镜的下端面为光源摄入面，所述梯形棱镜的一个侧面为成像面，所述梯形棱镜除去所述第一侧面的三个侧面上均涂覆有用于遮光的黑漆层。

优选的，所述电路单元上还设置有用于当感应到所述电信号时，发出灯光的LED光源，并且，所述灯光的光线经过所述梯形棱镜的下端面照射到所述梯形棱镜的上端面。

优选的，所述梯形棱镜的下端面上还贴合有用于将所述灯光均匀照射在所述上端面上的扩散片。

优选的，所述梯形棱镜的下端面上还贴合有用于提高所述目标对象的采集指纹图像的成像物镜组。

优选的，所述成像物镜组包括相对设置的第一成像物镜和第二成像物镜，并且，所述第一成像物镜和所述第二成像物镜之间的距离可调。

优选的，所述感应层的上表面还贴合有用于保护所述感应层的保护薄膜。

优选的，所述电路单元还包括用于将所述述电信号与所述预设阈值进行比较，并根据比较结果判断所述指纹信号是否为活体指纹的主控芯片。

优选的，所述电路单元还包括：用于当所述主控芯片判定所述目标对象的指纹信号为活体指纹时，则对所述目标对象的指纹图像进行采集的COMS芯片，以及用于承载所述主控芯片和所述COMS芯片的PCB板。

可见，在本发明所提供的指纹识别装置中，首先是在指纹识别装置中设置用于感应目标对象的指纹信号，并能够将目标对象所产生的指纹信号转换为相应电信号的感应层；然后，再在感应层的下表面设置用于将目标对象所产生的电信号与预设阈值进行比较，并根据比较结果判断目标对象所产生的指纹信号是否为活体指纹的电路单元。显然，相比于现有技术而言，在本发明所提供的指纹识别装置，是利用目标对象自身所具有的导电属性来判断目标对象所产生的指纹信号是否为活体指纹的，这样就能够避免非法人员利用塑性印记复制件来通过指纹识别装置验证的现象，由此就大大提高了指纹识别装置在对目标对象的指纹进行识别过程中的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种防伪指纹识别装置的结构图；

图2为本发明实施例提供所提供的导电玻璃片内部导电电极的三种形状示意图；

图3为图2中图a的导电电极的形状示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种防伪指纹识别装置的结构图；

图5为电路单元的工作原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种指纹识别装置的结构图，该指纹识别装置包括：用于感应目标对象的指纹信号，并将指纹信号转换为相应电信号的感应层10，感应层10的下表面设置有用于将电信号与预设阈值进行比较，并根据比较结果判断指纹信息是否为活体指纹的电路单元11。

可以理解的是，因为人体当中有生物电的存在，所以，人体具有导电性，而有些塑性印记复制件虽然也有导电性，但是，活体指头与塑性印记复制件的导电性必然会有所差异。因此，在本实施例中，就可以利用活体指头与塑性印记复制件之间的这一差异来判断目标对象的指头是否为活体指头，也即，判断目标对象的指纹是否为活体指纹。

具体的，在本实施例中，首先是将活体指头按压得到的活体指纹与塑性印记复制件所按压得到的指纹进行比较，并根据它们之间各自所具有的属性来预先设定一个能够判别出目标指纹是否为活体指纹的预设阈值，那么，将任意一个指纹信号所对应的电信号与预设阈值进行比较，就能够判断出该指纹是否为活体指纹。

具体到实际应用中，是通过在现有技术中的指纹识别装置中预先添加感应层10，以及在感应层10的下表面设置电路单元11。这样通过感应层10就能感应到目标对象在按压指纹识别装置过程中所产生的指纹信号，同时，感应层10也会将目标对象所产生的指纹信号转换为相应的电信号；然后，感应层10会将该电信号传输至感应层10下表面的电路单元11，当电路单元11接收到感应层10所发送的目标对象所产生的电信号时，会将该电信号与预设阈值进行比较，并根据比较结果判断目标对象所产生的指纹信号是否为活体指纹，并以此来判断目标对象的指头是否为活体指头。

显然，在本实施例所提供的指纹识别装置中，只用到了能够感应目标对象的指纹信号，并将目标对象所产生的指纹信号转换成相应电信号的感应层10，以及一个电路单元11。不仅没有使用到特殊类型的传感器，而且，也没有使用到任何畸变校正的光学元件，这样就大大降低了指纹识别装置的造价成本。

而且，在本实施例所提供的指纹识别装置中，是利用人体自身所具有的导电属性来判断目标对象所产生的指纹信号是否为活体指头所产生的活体指纹的，此种判别方式准确、可靠，由此就大大增加了指纹识别装置在对目标对象的指纹信号判断过程中的整体可靠性。

此外，在实际应用当中，还可以在电路单元11当中设置存储器来存储对目标对象的指纹信号进行校验过程中的校验数据，以便在后续过程中可以对校验数据进行追踪与溯源。具体的，可以将存储器设置为SDRAM(synchronous dynamic random-access memory，同步动态随机存取内存)，或者是将存储器设置为SPI FLASH(闪存)，或者是将存储器设置为其它类型的存储介质，此处不作具体限定。

可见，在本实施例所提供的指纹识别装置中，首先是在指纹识别装置中设置用于感应目标对象的指纹信号，并能够将目标对象所产生的指纹信号转换为相应电信号的感应层；然后，再在感应层的下表面设置用于将目标对象所产生的电信号与预设阈值进行比较，并根据比较结果判断目标对象所产生的指纹信号是否为活体指纹的电路单元。显然，相比于现有技术而言，在本实施例所提供的指纹识别装置，是利用目标对象自身所具有的导电属性来判断目标对象所产生的指纹信号是否为活体指纹的，这样就能够避免非法人员利用塑性印记复制件来通过指纹识别装置验证的现象，由此就大大提高了指纹识别装置在对目标对象的指纹进行识别过程中的可靠性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，感应层10具体为人体红外感应芯片或导电玻璃片。

在实际应用当中，可以将感应层10设置为人体红外感应芯片，因为人体红外感应芯片是一种能够将感应到的人体热量转换为相应电信号的电子芯片，所以，可以利用人体红外感应芯片的这一属性特征来将目标对象所产生的指纹信号转换为相应的电信号。

或者，是将感应层10设置为导电玻璃片，因为导电玻璃片是在钠钙基或硼基基片玻璃上，利用溅射、蒸发等多种方法镀设的一层氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)，此种材质的玻璃片具有导电性能，所以，当目标对象的指头按压在导电玻璃片上时，就会触发产生与目标对象的指纹信号相对应的电信号，这样也可以完成电路单元11对目标对象所产生指纹信号的判断识别过程。

请参见图2，图2为本发明实施例所提供的导电玻璃片内部导电电极的三种形状示意图；请参见图3，图3为图2中图a的导电电极的形状示意图；此处，以图2中的a图为例进行具体说明，其中，a图是导电玻璃片在未感应到目标对象的指纹信号时的示意图，从a图中可以看出导电电极TP1和导电电极TP2在未接收到目标对象的指纹信号时，导电电极TP1和导电电极TP2处于隔断状态。而当导电玻璃片接收到目标对象的指纹信号时，a图中的导电电极TP1和导电电极TP2就会处于封闭连通状态，在此情况下，导电玻璃片就会产生与目标对象的指纹信号相对应的电信号，并会通过导电玻璃片内部的增量求和调制器将目标对象所产生的指纹信号转换为相应的数字代码。

然后，导电玻璃片就会将该数字代码传输至导电玻璃片下方的电路单元11，电路单元11在接收到导电玻璃片所发送的数字代码以后，会将该数字代码与预设阈值进行比较，如果该数字代码小于预设阈值，则电路单元11会将与目标对象相对应的指纹信号判定为假指纹，也即，与目标指纹相对应的指纹信号为非活体指纹；如果该数字代码大于或等于预设阈值，则电路单元11会将与目标对象相对应的指纹信号判定为活体指纹。

需要说明的是，在实际应用中，导电电极TP1连接电路单元11中的主控芯片的输出口，导电电极TP2连接主控芯片的输入口，主控芯片通过导电电极TP1输出100khz、500khz、1Mhz和2mS的方波，一个测试周期为8Ms，当目标对象的手指按压指纹识别装置时，由于手指的导电特性，导电电极TP1和导电电极TP2连通，TP1输出的波形会通过TP2返回到主控芯片，此时，主控芯片通过判断返回波形的变化率来测试目标对象人体当中的电阻特性，然后，再根据目标对象人体当中的电阻特性来判断目标对象的指纹信号是否为活体指纹。换句话说，因为不同物质在不同脉冲下的电阻及电容特性不一致，所以，指纹识别装置可以通过检测目标对象手指表皮的电阻以及电容特征来判断目标对象的指纹信号是否为活体指纹。

并且，指纹识别装置在判断目标对象的指纹信号是否为活体指纹过程中，如果指纹识别装置是第一次接收到目标对象的指纹信号，则可以利用目标对象人体的电阻及电容特性来判断；如果指纹识别装置不是第一次接收到目标对象的指纹信号，则可以通过时序逻辑来进行判断，这样就相当于是对目标对象的手指按压模式和行为习惯也作了相应的记录与判断，由此就能够进一步提升指纹识别装置的识别效果。

显然，通过本实施例所提供的技术方案，可以使得感应层的设置的方式更加灵活、多样，以适应各种应用场景的不同需求。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图4，图4为本发明实施例提供的另一种防伪指纹识别装置的结构图；作为一种优选的实施方式，感应层10的下表面还设置有梯形棱镜12，梯形棱镜12的上端面与感应层10的下表面相贴合，并且，梯形棱镜12的上端面为采集目标对象的指纹图像的图像采集面，梯形棱镜12的下端面为光源摄入面，梯形棱镜12的一个侧面为成像面，梯形棱镜12除去第一侧面的三个侧面上均涂覆有用于遮光的黑漆层。

在本实施例中，为了进一步提高指纹识别装置对目标对象的指纹的识别精度，还在感应层10的下表面设置了梯形棱镜12。其中，梯形棱镜12的上端面与感应层10的下表面相贴合，并且，是将梯形棱镜12的上端面设置为用于采集目标对象的指纹图像的图像采集面，将梯形棱镜12的下端面设置为光源摄入面，并将梯形棱镜12的四个侧面的三个侧面涂覆黑漆层，将梯形棱镜12中剩余的一个侧面设置为成像面，这样就能够使得梯形棱镜12上端面的图像采集面采集得到目标对象的指纹图像，并交由电路单元11进行进一步的判断与检测，以提高该指纹识别装置对目标对象的指纹是否为活体指纹的判断精度。

具体的，在实际应用当中，如果电路单元11判断出目标对象所产生的指纹信号为假指纹时，感应层10就不会向电路单元11发送采集目标对象的指纹图像的触发信号，此时，梯形棱镜12中的图像采集面就会处于关闭状态。如果电路单元11判断出目标对象所产生的指纹信号为活体指纹时，则触发梯形棱镜12上的图像采集面去采集目标对象的指纹图像，在此情况下，目标对象的指纹图像就会经由梯形棱镜12上的光源摄入面以及梯形棱镜12的四个侧面所形成的成像光路进入电路单元11当中，以供电路单元11进行后续的处理。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以使得指纹识别装置的识别结果更加精确与可靠。

作为一种优选的实施方式，电路单元11上还设置有用于当感应到电信号时，发出灯光的LED光源，并且，灯光的光线经过梯形棱镜12的下端面照射到梯形棱镜12的上端面。

在本实施例中，为了进一步提高梯形棱镜12上端面所采集到的图像质量，还在电路单元11当中设置了LED光源，并且，该LED光源会在感应到目标对象所触发的电信号以后会发出灯光，并且，LED光源所发出的灯光会经由梯形棱镜12的下端面照射到梯形棱镜12的上端面，也即，形成一条光路，这样就会增加梯形棱镜12上端面的图像采集面采集到的图像质量，由此就可以大大增加电路单元11的检测结果的检测精度。此外，在实际应用当中，还可以在电路单元11当中设置驱动电路来保证LED光源的正常运行。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步增加指纹识别装置对目标对象指纹信息进行检测时的检测精度。

请参见图4，图4为本发明实施例提供的另一种防伪指纹识别装置的结构图；作为一种优选的实施方式，梯形棱镜12的下端面上还贴合有用于将灯光均匀照射在上端面上的扩散片13。

在实际应用当中，为了使得LED光源所发出的灯光能够均匀照射在梯形棱镜12的上端面上，还在梯形棱镜12的下端面上贴合了扩散片13，也即，当LED光源所发出的灯光通过扩散片13照射在梯形棱镜12的上端面时，就相当于是将LED光源所发出的灯光由一个点光源转换成为一个面光源，这样就能够相对避免目标对象的指纹图像不能被电路单元11中的图像传感器充分识别的问题，并由此进一步提高图像采集面采集图像的清晰度与准确度。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，能够进一步提高图像采集面的图像采集精度和对目标对象的指纹图像进行识别过程中的识别效率。

请参见图4，图4为本发明实施例提供的另一种防伪指纹识别装置的结构图；作为一种优选的实施方式，梯形棱镜12的下端面上还贴合有用于提高目标对象的采集指纹图像的成像物镜组14。

可以理解的是，在对目标对象的指纹图像进行检测的过程中，由于目标对象的指纹成像面积较小，特别容易出现误判的现象，所以，在本实施例中，还在梯形棱镜12的下端面上贴合有成像物镜组14，也即，利用成像物镜组14来对采集到的目标对象的指纹图像进行扩大，这样就可以进一步提高图像采集面所采集到的指纹图像的成像质量。

作为一种优选的实施方式，成像物镜组14包括相对设置的第一成像物镜和第二成像物镜，并且，第一成像物镜和第二成像物镜之间的距离可调。

具体的，在本实施例中，成像物镜组14包括相对设置的第一成像物镜和第二成像物镜，并且，第一成像物镜和第二成像物镜之间的距离可以调节，能够想到的是，通过对第一成像物镜和第二成像物镜之间的距离进行调节，就能够在梯形棱镜12的图像采集面上获取得到不同尺寸大小的指纹图像，由此一来，就能够进一步提高指纹识别装置的识别精度。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，感应层10的上表面还贴合有用于保护感应层10的保护薄膜。

可以理解的是，在实际应用当中，感应层10的上表面经常会受到按压、触摸，这样就会对感应层10造成不同程度的损伤，并由此降低指纹指纹识别装置的使用寿命。在本实施例中，为了进一步延长指纹识别装置中感应层10的使用时间，还在感应层10的上表面贴合有保护薄膜，以减少感应层10在实际使用过程中的磨损程度。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，不仅能够相对减少感应层在实际使用过程中所受到的磨损，而且，也能够相对延长指纹识别装置的使用寿命。

作为一种优选的实施方式，保护薄膜具体为氧化硅薄膜或氮化硅薄膜或氟化镁薄膜。

具体的，可以将保护薄膜设置为氧化硅薄膜或氮化硅薄膜或氟化镁薄膜，因为这类材质的薄膜具有较强的抗氧化、抗刮花以及抗腐蚀能力，所以，当将保护薄膜设置为氧化硅薄膜或氮化硅薄膜或氟化镁薄膜时，就能够尽量避免目标用户在实际使用过程中对感应层10所造成的损伤。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，电路单元11还包括用于将述电信号与预设阈值进行比较，并根据比较结果判断指纹信号是否为活体指纹的主控芯片。

具体的，在本实施例中，是在电路单元11中设置了主控芯片，并利用主控芯片来将感应层所感应到的电信号与预设阈值进行比较，然后，再根据判断结果来判断目标对象的指纹信号是否为活体指纹，也即，利用主控芯片所具有的逻辑计算功能来判断目标对象的指纹信号是否为活体指纹。

需要说明的是，在实际应用当中，可以将主控芯片设置为任意一种具有逻辑计算功能的逻辑芯片，比如：MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、单片机或者是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等等，此处不作具体限定。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步保证电路单元在对目标对象的指纹信号进行判定过程中的整体可用性。

作为一种优选的实施方式，电路单元11还包括：用于当主控芯片判定目标对象的指纹信号为活体指纹时，则对目标对象的指纹图像进行采集的COMS芯片，以及用于承载主控芯片和COMS芯片的PCB板。

在本实施例中，为了进一步提高用户在使用指纹识别装置过程中的用户体验，还在电路单元11当中设置了用于当主控芯片判定得到目标对象的指纹信号为活体指纹时，则对目标对象的指纹图像进行采集的COMS芯片。能够想到的是，当COMS芯片采集得到目标对象的指纹图像时，利用主控芯片就可以根据目标对象的指纹图像对目标对象的身份进行进一步的判断与校验。并且，在电路单元中设置PCB板，并利用PCB板来承载主控芯片和CMOS芯片，就可以使得电路单元的结构更为稳固，由此就可以相对提供电路单元在使用过程中的整体可靠性。

具体请参见如图5所示电路单元11的工作原理示意图，其中，感应层与主控芯片连接，主控芯片与COMS芯片电连接，当指纹识别装置中的感应层将感应到的目标对象的指纹信号转换为相应的电信号之后，会将该电信号传输至电路单元11中的主控芯片当中，并且，当主控芯片判定得到目标对象的指纹信号为活体指纹时，则会向主控芯片中的控制模块发送相应的控制信号，以触发电路单元11中的COMS芯片来对目标对象的指纹图像进行采集，这样主控芯片就可以根据COMS芯片所采集到的目标对象的指纹图像，对目标对象的身份进行后续的判断与校验。

具体的，在实际应用当中，可以将COMS芯片设置为格科微GC2235。并且，为了进一步提高在使用指纹识别装置过程中的用户体验，还可以在COM芯片中对采集指纹图像时的采集窗口的大小、采集窗口的起点、曝光时间、增益等信息进行设置，以减少人们在使用指纹识别装置过程中对参数的调节时间。

显然，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步提高用户在使用指纹识别装置过程中的用户体验。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种指纹识别装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。