光学指纹识别和防伪方法及系统

技术领域

本发明涉及光学指纹识别领域，特别涉及一种光学指纹识别和防伪方法及系统。

背景技术

随着通信技术的迅速发展，用户对移动终端的需求越来越大，同时对移动终端的使用体验要求也越来越高。为了更好地满足用户的使用需求，指纹识别作为一种较为成熟的生物识别技术，在移动终端中得到了广泛的应用。其中，移动终端实现指纹识别的核心部分为光学指纹传感器。

如图1所示，一般的光学指纹传感器包括：传感器像素阵列、透镜4、遮光层3、OLED(Organic Light-Emitting Diode有机发光二极管)屏和透明层1。使用时，OLED屏2正面发出探测光线，该探测光线被按压在屏幕上的手指反射，透过OLED屏2汇聚到透镜4下方的传感器像素阵列中，该传感器像素阵列接收检测光后，能获取表示指纹的光学图像。由于指纹波峰波谷反射的光线强度有差异，从而可以拍到清晰的指纹纹理图片。其中，该指纹纹理图片为二维的灰度图。

然而，申请人发现：由于目前手指反射光携带的指纹信号所对应的指纹纹理图片为灰度图，其只能反映平面对比度，因此，很容易被2D(二维平面)假指纹攻击，导致应该光学指纹传感器的设备安全性不足。

发明内容

基于前述的现有技术缺陷，本发明实施方式所要解决的技术问题是提供了一种光学指纹识别和防伪方法及系统，其能够准确识别出2D假指纹，从而提高指纹识别设备的安全性。

本发明实施方式的具体技术方案是：

一种光学指纹识别和防伪方法，包括：

形成指纹识别光斑，并利用所述指纹识别光斑照射目标对象；

形成具有预设图案的防伪检测光斑，并利用所述防伪检测光斑照射目标对象；

提供感光单元，分别接收所述目标对象在所述指纹识别光斑照射和在所述防伪检测光斑照射下的所携带的指纹信息，所述感光单元所接收的目标对象在所述防伪检测光斑照射下所携带的指纹信息而形成指纹防伪图像；

依据所述指纹防伪图像判断所述目标对象为二维手指或者三维手指；其中，所述防伪检测光斑的预设图案包括发光强度相异的第一检测区和第二检测区；提取所述指纹防伪图像中二维手指和三维手指对应的差异化特征参数而判断目标对象为二维手指或者三维手指。

在一个优选的实施方式中，所述第一检测区的发光强度大于所述第二检测区的发光强度，所述第二检测区的发光强度为零。

在一个优选的实施方式中，所述第一检测区的面积大于所述第二检测区的面积。

在一个优选的实施方式中，所述第二检测区离散分布于所述防伪检测光斑中。

在一个优选的实施方式中，所述差异化特征参数包括：所述指纹防伪图像中与预设图案防伪检测光斑对应的防伪区域的指纹图像的灰度值或者灰度值的对比度。

在一个优选的实施方式中，所述的光学指纹识别和防伪方法还可以包括对所述差异化特征参数设定阈值范围，依据所述差异化特征参数是否在阈值范围内而判断目标对象为二维手指或者三维手指。

在一个优选的实施方式中，所述指纹防伪图像包括与所述第一检测区对应的第一成像区以及紧邻所述第一成像区的过渡区以及与所述第二检测区对应的第二成像区；所述过渡区位于所述第一成像区和所述第二成像区之间。

在一个优选的实施方式中，所述预设图案的防伪检测光斑包含若干个离散的第二检测区。

一种光学指纹识别和防伪系统，应用于具有指纹识别区的电子设备，包括：光学识别和防伪装置以及控制单元；

所述光学识别和防伪装置包括：

探测光源，所述探测光源照射至所述电子设备指纹识别区上的待识别对象；

光学功能单元，设置于所述指纹识别区下方，接受所述待识别对象反射的光信号；以及

感光单元，设置于所述光学功能单元下方，接受经所述光学功能单元处理后的光信号形成指纹感测图像；

其中，所述控制单元控制所述探测光源分别作为识别光源和防伪光源；在所述电子设备对识别对象进行指纹识别防伪时，所述系统控制所述探测光源形成预设图案的防伪检测光斑；所述防伪检测光斑的预设图案包括发光强度相异的第一检测区和第二检测区；所述控制单元提取感光单元对应所述防伪检测光斑所输出的指纹感测图像中防伪特征参数而判别待识别对象为二维图像或者三维图像。在一个优选的实施方式中，所述感光单元对应所述防伪检测光斑所输出的指纹感测图像包括与所述第一检测区对应的第一成像区以及紧邻所述第一成像区的过渡区以及与所述第二检测区对应的第二成像区；所述过渡区位于所述第一成像区和所述第二成像区之间。

在一个优选的实施方式中，所述第一检测区的发光强度大于所述第二检测区的发光强度，所述第二检测区的发光强度为零。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

本发明实施方式提供了一种光学指纹识别和防伪方法及系统，其通过利用具有预设图案的防伪检测光斑照射目标对象，并利用感光单元分别接收目标对象在指纹识别光斑照射下的所携带的指纹信息，感光单元所接收的目标对象在所述防伪检测光斑照射下所携带的指纹信息而形成指纹防伪图像；后续再提取所述指纹防伪图像中二维手指和三维手指对应的差异化特征参数而判断目标对象为二维手指或者三维手指，从而能够提高指纹识别设备的安全性。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为现有技术中一种OLED屏下模组的结构示意图；

图2为本发明实施方式中提供的光学指纹识别和防伪方法的步骤流程图；

图3为本发明实施方式中提供的第一种防伪检测光斑的示意图；

图4为一种3D真手指形成的防伪图像；

图5为一种2D假指纹形成的防伪图像；

图6为图4中一种3D真手指形成的防伪图像扣除基准后形成的去噪增强图像；

图7为图5中一种2D假指纹形成的防伪图像扣除基准后形成的去噪增强图像；

图8为本发明实施方式中提供的第二种防伪检测光斑的示意图；

图9为本发明实施方式中提供的第三种防伪检测光斑的示意图；

图10为本发明实施方式中提供的第四种防伪检测光斑的示意图；

图11为本发明实施方式中提供的第五种防伪检测光斑的示意图；

图12为感光单元对应图11所示的防伪检测光斑照射至目标对象而形成的指纹防伪图像；

图13为白底二维手指在图11所述的防伪检测光斑照射下，感光单元所形成的指纹防伪图像；

图14为三维手指在图11所述的防伪检测光斑照射下，感光单元所形成的指纹防伪图像；

图15为三维手指与白色二维手指从中心到边缘的灰度变化规律的对比示意图；

图16为红底二维手指在图11所述的防伪检测光斑照射下，感光单元所形成的指纹防伪图像；

图17为三维手指在图11所述的防伪检测光斑照射下，感光单元所形成的指纹防伪图像；

图18为三维手指与红色二维手指从中心到边缘的灰度变化规律的对比示意图；

图19为本发明实施方式中提供的第六种防伪检测光斑的示意图；

图20为本发明实施方式中提供的第七种防伪检测光斑的示意图；

图21为本发明实施方式中提供的第八种防伪检测光斑的示意图；

图22为本发明实施方式中提供的光学指纹识别和防伪系统的模块图。

以上附图的附图标记：

1、透明层；2、OLED屏；B、防伪检测光斑；3、遮光层；4、透镜；5、像素；20、探测光源；30、光学功能单元；50、感光单元；6、控制单元；21、第一检测区；22、第二检测区；23、有效防伪检测区；51、第一成像区；52、第二成像区；53、过渡区。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施方式提供了一种光学指纹识别和防伪的方法及系统，其能够准确区分或者判断是二维指纹，还是三维指纹，避免用二维指纹信息代替三维指纹进行指纹识别或者解锁，提高指纹识别的安全性。

在此以该光学指纹识别和防伪的方法应用于一种手机通讯设备进行举例，但不限制该光学指纹识别和防伪方法应用于其他电子设备，例如指纹锁，或者其他需要利用指纹进行识别和解锁的电子设备。

在常用手机通讯设备中，手机的显示屏较为常规使用的OLED屏。根据已有技术对OLED屏的介绍，该OLED屏可以理解为一种自发光的显示屏的一种。因此，在此实施例的介绍中，该OLED屏可以作为指纹检测的探测光源。如手机的OLED屏幕上，处于指纹感应区域的OLED像素阵列，可以发出光斑照亮手指以采集用户指纹。该用于采集指纹图像的常规的光斑，其形状可以是圆形或其它形状，以下用指纹识别光斑代指。

指纹识别光斑可以为任意预设图案的光斑，或者为一种全亮光斑，在此不作限定。在进行指纹识别时，由于需要对识别对象的细微的指纹特征进行提取，全亮光斑是指纹识别光斑常采用的形式。例如该指纹识别光斑可以包括下述中的任意一种：在指纹识别区形成具有同样亮度的纯色光斑，例如，为由红色、绿色、蓝色等中单一颜色形成的光斑，或者由不同颜色按照预定比例的组合形成的复合色光斑。针对光学指纹识别装置中，在感光单元上方的光学处理构件的主体为光学镜头时，为解决光学镜头存在的相对照度的问题，指纹识别光斑可以是渐变光斑。在指纹识别区形成一个亮度由中心至周围逐渐变亮的渐变光斑。其中，该用于指纹识别的渐变光斑的大小、形状、排布等可以根据该设备的硬件结构的组成分布等的不同而不同。其中，当该指纹识别光斑为由中心至周围逐渐变亮的渐变光斑时，可以使得感光单元采集到的指纹图像中心和边缘区亮度均匀，从而缓解光学镜头存在的相对照度的问题。

在此需要说明的是，本申请所涉及的光学指纹识别和防伪方法中指纹防伪和指纹识别是分开进行的。指纹识别光斑用于指纹识别，预设图案的防伪检测光斑用于防伪，判断待识别的目标对象是二维手指还是三维手指。具体是先识别还是后防伪，还是先防伪后识别，可以根据该光学指纹识别和防伪方法的具体应用场景而进行具体设定，在本申请中不作限定。

下面结合具体的附图和一些具体的实施例来说明本申请所涉及的光学指纹识别和防伪方法。

请参阅图2，本申请实施方式中提供一种光学指纹识别和防伪方法，该方法可以包括：

步骤S11：形成指纹识别光斑，并利用所述指纹识别光斑照射目标对象；

步骤S13：形成具有预设图案的防伪检测光斑，并利用所述防伪检测光斑照射目标对象；

步骤S15：提供感光单元，分别接收所述目标对象在指纹识别光斑照射和在所述防伪检测光斑照射下的所携带的指纹信息，所述感光单元所接收的目标对象在所述防伪检测光斑照射下所携带的指纹信息而形成指纹防伪图像；

步骤S17：依据所述指纹防伪图像判断所述目标对象为二维手指或者三维手指；其中，所述防伪检测光斑的预设图案包括发光强度相异的第一检测区21和第二检测区22；提取所述指纹防伪图像中二维手指和三维手指对应的差异化特征参数而判断目标对象为二维手指或者三维手指。

在一具体的实施方式，对光学指纹识别和防伪展开进一步的描述。为进行指纹识别，需要在指纹识别区形成指纹识别光斑，并利用指纹识别光斑照射目标对象。在进行指纹防伪时，在指纹识别区形成具有预设图案的防伪检测光斑，并利用防伪检测光斑照射目标对象。

在此所描述的光学指纹识别和防伪方法的具体实施方式中，该方法会利用光学指纹识别和防伪装置。此光学指纹识别和防伪装置会包括感光单元。感光单元在光学指纹识别和防伪装置中通常会以半导体芯片的方式呈现，用于接收目标对象反射的光信号经过光学指纹识别和防伪装置的光功能单元处理后的光信号而进行光学成像。在进行指纹识别时，该感光单元接收目标对象在指纹识别光斑照射所携带的指纹信息。在进行指纹防伪时，该感光单元接收目标对象在防伪检测光斑照射下所携带的指纹信息而形成指纹防伪图像。依据指纹防伪图像判断目标对象为二维手指或者三维手指。

其中，防伪检测光斑的预设图案包括发光强度相异的第一检测区和第二检测区；提取指纹防伪图像中二维手指和三维手指对应的差异化特征参数而判断目标对象为二维手指或者三维手指。以下以一些具体的防伪检测光斑的预设图案进行举例和说明。

请参阅图3所示的防伪检测光斑的预设图案。第一检测区为发光的细条状，第二检测区位不发光的粗条状。第一检测区和第二检测区交替重复排列而形成此预设图案的防伪检测光斑B。

图4～图7为感光单元所接收到目标对象在图3所示预设图案的防伪检测光斑B形成的指纹防伪图像。其中图6和图7是有经过电子设备中控制单元对指纹防伪图像处理后的图像。图4和图5是感光单元所形成的指纹防伪图像。图4为目标对象为三维手指时，目标对象在图3所示的预设图案的防伪检测光斑的照射下所形成的指纹防伪图像。图5为目标对象为二维手指时，目标对象在图3所示的预设图案的防伪检测光斑的照射下所形成的指纹防伪图像。可以理解，图4和图5中亮光条纹①③⑤⑦为与防伪检测光斑B第一检测区对应的第一成像区。由于第二检测区发光强度为零，图4和图5中未有指纹显示出的暗处可以理解为与防伪检测光斑B第二检测对应的第二成像区。对比图4和图5可以看出，在第一成像区和第二成像区之间的过渡区中②④⑥存在较为明显的差异。利用电子设备中的控制单元对图4和图5的指纹防伪图像进行算法优化而对应获得图6和图7。可以看出图6中所示的过渡区内的指纹特征与图7中所示过渡区指纹特征差异明显。

本领域技术人员可以通过提取指纹防伪图像中二维手指和三维手指对应的差异化特征参数即可而判断目标对象为二维手指或者三维手指。例如对过渡区内的指纹谷脊的对比度设定阈值范围，或者通过提取过渡区指纹信息变化的斜率等。由于通过肉眼可以辨别的区别，通过控制单元利用不同的算法都可以实现差异化特征的提取而实现二维和三维目标对象的甄别。在此，对此差异化特征的提取不再做进一步的举例说明。

因此利用图3所示预设图案的防伪检测光斑B可以实现目标对象三维和二维的甄别。此防伪图案的防伪检测光斑B所验证的光学指纹识别和防伪装置中光学功能单元主体为光学镜头。对于光学镜头这类的光学指纹识别和防伪装置。预设图案的防伪检测光斑B在照射二维手指和三维手指时，感光单元上对应第一检测区和第二检测区中过渡区的指纹会存在较为明显的差异，利用此图像的差异而提取差异化参数即可判断目标对象是二维手指还是三维手指。

图8至图10进一步列举了多种图案的防伪检测光斑B。如图10所示，所述防伪检测光斑B可以为自中心向外围延伸的明暗相间的环状条纹光斑。当该防伪检测光斑B为上述环状条纹光斑时，其对应为二维光斑，有利于扩展指纹防伪图像不同维度的差异化指纹特征。如图8所示，防伪检测光斑B可以为沿着第一方向和与所述第一方向相垂直的第二方向延伸的明暗相间的网格光斑。如图9所示，所述防伪检测光斑B可以为在所述非发光区域上形成的多个不连续发光部。具体的，该发光部可以呈图9中所示的“十”字型，当然，该发光部还可以为其他形状，本申请在此并不作具体的限定。

对于感光单元所对应图8至图10形成的指纹防伪图像并未一一进行示意。总体而言，以上这些图案的防伪检测光斑B与图3所示的条纹状的防伪检测光斑类似，针对二维和三维目标对象，对应的感光单元的第一成像区和第二成像区之间过渡区也会产生差异化的指纹图像，从而也可实现目标对象是二维手指还是三维手指的甄别。

如图3所示，防伪检测光斑B可以为沿着第一方向延伸的明暗相间的条纹光斑，包括亮条纹和暗条纹。此种图案的防伪检测光斑B相对其他列举图案的防伪检测光斑，由于对系统位置之间的校准要求较低，其鲁棒性较好。在此种预设图案的防伪检索光斑中，暗条纹的面积大于亮条纹的面积，其中亮条纹与暗条纹的宽度比例可以为3:17。

在本实施方式中，该防伪检测光斑B可以为一维光斑，例如，线对光斑，如图3所示，一方面有利于降低后续图像和数据处理的复杂程度，另一方面也有利于保证指纹防伪识别的准确性和可靠性。此外，形成该防伪检测光斑B的成本也相对较低。该防伪检测光斑B具有沿着第一方向延伸的明暗相间的条纹光斑。该条纹光斑的亮条纹与暗条纹相互平行。经过实验发现，该亮条纹与该暗条纹的宽度比例为3:17，以有利于形成能够达到显著识别2D假指纹(即二维假手指)的防伪图像。然而当电子设备的控制单元中算法防伪模块功能较强时，即使在指纹防伪图像中针对同一指纹的二维和三维模型并未有显著的二维假手指和三维手指的指纹差异时，也可以提取其细微的差异化指纹特征参数进行防伪。

以上所列举的防伪检测光斑B的图案中第二检测区的发光亮度为零。这种图案的形成对于形成预设图案的防伪检测光斑B相对比较容易控制和实现。尤其，对于防伪检测光斑B是利用OLED显示屏中指纹识别区的发光像素来实现以上列举的防伪检测光斑B的图案时，当第二检测区的亮度为零时，可使得以上列举的各种图案的防伪检测光斑B的控制简单且易于实现。应理解的是，在其他的实施方式中，防伪检测光斑B的图案中第二检测区的发光亮度也可以是低于第一检测区即可，这样第一检测区和第二检测区仍然可以形成预设图案的防伪检测光斑B。该预设图案的防伪检测光斑B也可使得二维目标对象和三维目标对象在感光单元上产生差异化的指纹图像。

以上所列举的图案的防伪检测光斑B虽然针对同一指纹的二维和三维目标对象在感光单元所形成的指纹防伪图像中存在过渡区的指纹差异。然而由于以上图案的防伪检测光斑B均是暗区的面积大于亮区的面积，因此导致用此图案的防伪检测光斑B照射至目标对象时，感光单元需要较长的曝光时间而形成指纹防伪图像，容易导致利用此类的防伪检测光斑B进行指纹防伪甄别时，耗时会稍长。由于指纹识别和防伪是分开的两个过程，会导致电子设备在应用此光学指纹识别和防伪的方法时所需时间超过预期，易导致终端用户体验稍差。

为解决暗区占用面积较大的这类图案的防伪检测光斑B导致感光单元形成指纹防伪图像时，曝光时间过长的问题，以下又提出了一种亮区面积较大的防伪检测光斑B，可使二维手指和三维手指在感光单元上形成差异化指纹防伪图像。

请参阅图11所示的图案的防伪检测光斑B。防伪检测光斑B中部为第二检测区22，第二检测区22之外为第一检测区21。此图11所示的防伪检测光斑B与图10所示防伪检测光斑B图案相比，缺失了围绕中部的圆环状的第二检测区22。因此，图11所示的图案的防伪检测光斑B中相对图10所示，第二检测区22所占整个防伪检测光斑B的面积占比有所下降，而亮度偏亮的第一检测区21的占比有所增加，可利于减少感光单元形成指纹防伪图像所需要的曝光时间。图11所示的防伪检测光斑B的第二检测区22不发光进行举例说明。

如图12所示为图11所示预设图案的防伪检测光斑B照射至目标对象，对应的感光单元所形成的指纹防伪图像。第二成像区52为感光单元中对应第二检测区22的成像位置，第一成像区51为感光单元中对应第一检测区21的成像位置。第一成像区51和第二成像区52之间存在过渡区53。

结合参阅图13、图14和图16、图17，图12、图13、图14以及图16和图17均为图11所示图案的防伪检测光斑B照射至待识别指纹而形成的指纹防伪图像。二维指纹和三维指纹在图13、图14和图16、图17所示的指纹防伪图像中在图12所定义的过渡区53存在较为明显的差别。图12所示指纹防伪图像中所定义的过渡区53的边界对应到防伪检测光斑B上的在第一检测区21中的边界内的区域为有效防伪检测区23。

图13为白底二维手指在图11所示防伪检测光斑B照射下，感光单元所形成的指纹防伪图像，图14为三维手指在图11所示防伪检测光斑B照射下，感光单元所形成的指纹防伪图像。对比图13和图14可看出，针对图11所示防伪检测光斑B，白底的二维手指和三维手指的指纹防伪图像在过渡区的差别十分显著。

将图13和图14的指纹防伪图像的灰度曲线变化合成在一张指纹防伪图像且分布如图15所示。由于二维手指的白色背景的反射率更高且反射光集中在镜像方向，因此白色背景的二维手指的指纹防伪图像在过渡区53边界区域的灰度明显高于三维手指的指纹防伪图像过渡区53边界区域的灰度。二维手指的指纹防伪图像过渡区53向第二成像区中心方向灰度衰减速度比三维手指的指纹防伪图像中过渡区53向第二成像区中心方向的灰度衰减速度更快。简略地从光学角度对这一现象可以解释为：三维手指在第二成像区52可以接收到更多的散射光和更大角域的反射光，因此三维手指防伪图像的第二成像区52的灰度高于白色背景的二维手指的第二成像区52的灰度。可以理解为，图15较为形象的从指纹灰度数值方面显示了图13、图14中两张指纹防伪图像的差异，白底的二维手指在过渡区53的灰度峰值高于三维手指在过渡区53的灰度值，而白底的二维手指在第二成像区52的灰度值低于三维手指在第二成像区52的灰度值，且在过渡区53，白底的二维手指灰度变化的斜率较三维手指灰度变化的斜率要大。其中，图15中F表示三维手指对应的指纹防伪图像灰度变化规律曲线，W表示白底二维手指对应的指纹防伪图像灰度变化规律曲线。图15中坐标图中横坐标为图像像素位置；纵坐标为领域灰度均值。

在此，图15只是列举了图13和图14两个指纹防伪图像中差异化的指纹特征的一种提取方式用来说明利用图11所示的防伪检测光斑B可实现二维手指和三维手指的甄别，并不限制针对图13和图14两张指纹防伪图像的利用其他差异化特征的提取方式来实现二维手指和三维手指的区分。

图16为红底二维手指在图11所示防伪检测光斑B照射下，感光单元所形成的指纹防伪图像，图17为三维手指在图11所示防伪检测光斑B照射下，感光单元所形成的指纹防伪图像。对比图16和图17可看出，针对图1所示防伪检测光斑B，红底的二维手指的指纹防伪图像相对三维手指的指纹防伪图像整体更为暗淡。

如图18所示，将图16和图17两张指纹防伪图像的灰度的分布集成于一张图中利用曲线进行对比显示。其中，F表示三维手指在图11所示图案的防伪检测光斑B照射下，感光单元所形成的指纹防伪图像从中心到边缘的灰度变化规律曲线，R表示红底二维手指在图11所示图案的防伪检测光斑B照射下，感光单元所形成的指纹防伪图像从中心到边缘的灰度变化规律曲线。图18中坐标轴中横坐标为图像像素位置；纵坐标为领域灰度均值。由于红底二维手指的反射率更低，对应地指纹防伪图像在过渡区53的灰度低于三维手指指纹防伪图像的过渡区；三维手指的指纹防伪图像中第二成像区52，可以接收到更多的散射光和更大角域的反射光，因此三维手指图像在第二成像区52的灰度明显高于红底二维手指的指纹防伪图像的第二成像区52。

针对图15和图18所示的二维手指和三维手指的指纹防伪图像中差异化参数的提取方式，具体的可用电子设备中的控制单元做进一步计算。从图15和图18来看，三维手指在第二成像区的灰度值会比二维手指在第二成像区的灰度值高。虽然利用此灰度值的范围也能实现二维手指和三维手指的区分，然而为提高判断结果的准确率，采用多点数值的相对结果去判断，可以获得更可靠的判断结果。

以下描述一种图11所示防伪检测光斑B所对应的指纹防伪图像中二维手指和三维手指的差异化指纹特征参数具体的提取方式。例如，利用控制单元计算位于过渡区53的指纹防伪图像的灰度平均值，为R1；计算位于第二成像区52的指纹防伪图像的灰度平均值，为R2，当R2/R1大于防伪判定阈值时判定为三维手指。其中，该防伪判定阈值可以为0.2。当R2/R1大于防伪判定阈值时判定为真手指，否则判定为假手指。

结合图15和图18，若以第二成像区52和过渡区53的灰度平均值得比值若为判定条件，则需保证指纹防伪图像中灰度的波峰和波谷均存在。如前所描述，在图11中所示的防伪检测光斑B中，第一检测区21的区域并非均是全部区域对指纹防伪图像中显著差异化区域的形成有益，因此有效防伪检测区23对应在感光单元的成像区域是以上所描述的具体差异化特征提取方式所实际使用区域。在光学指纹识别和防伪装置中光学镜头的光学参数、以及感光单元的尺寸特定的情况下，能形成有效指纹灰度波峰和波谷差异化特征提取主要区域所对应的有效防伪检测区23的半径约为40个像素点。目前图13、图14和图16、图17中所设定的第二检测区22的半径的像素大约20个。在光学镜头参数固定的条件下，有效防伪检测区23面积会相对固定，调整第二检测区22的半径在15至25个像素变动的情况下，按照以上所描述的差异化指纹特征参数具体提取方式仍可实现二维手指和三维手指的判别。因此，第二检测区22在有效防伪检测区23的面积占比约为14％至40％。而这个占比可随着实际所应用的光学指纹识别和防伪装置中光学参数的变化进行调整。

如以上关于图11所示图案的防伪检测光斑B，其中第一检测区21并非全部对于形成指纹防伪图像中的差异化特征部分有帮助，整个图案中仅有效防伪检测区23对于指纹防伪图像中差异化特征参数提取有帮助。为防止手指并非准确的按压至防伪检测光斑B中心区域，而影响防伪判断结果时，可以在防伪检测光斑B中设置多个离散的第二检测区22。具体设置第二检测区22的数目，可以根据以上内容所描述有效防伪检测区23的面积的大小以及防伪检测光斑B的尺寸来设置第二检测区22的数目以及排布若干第二检测区22。

若干个离散的第二检测区22的之间的形状可以相同或者不同，若干个第二检测区22的形状根据需要进行设置。对于若干个第二检测区22的排布方式，可以相对灵活的进行排布。例如也可以如图19至图21所示方式排布，多个第二检测区22离散地分布在防伪检测光斑B中。图19中所示多个第二检测区22以矩形阵列的方式排布。具体的，多个非发光图案单元以等间距矩形方式排布，构成M*N的矩形图案阵列，可选的，M可以选取2，3，4…，N可以选取2，3，4…。或者，如图20或图21所示，多个第二检测区22以环形阵列的方式离散地分布在防伪检测光斑B中。具体的，多个第二检测区22以圆形等距的形式分布。其中，图20与图21中所示的防伪检测光斑B的主要区别在于图20中位于中心的第二检测区22的面积可以小于图21中位于中心的第二检测区22的面积。

在利用图19至21任意一种图案的防伪检测光斑B进行防伪检测时，感光单元上也会形成多个第二成像区52和围绕此第二成像区52的过渡区。以按以上第二成像区52的灰度的平均值与过渡区的平均值之比大于防伪判定阈值的方式来判断目标手指是二维手指和三维手指为例，分别获得N组中每个第二成像区52对应的判定结果，其中M组的判定结果为目标对象为三维真手指时，同时满足M/N的比值大于防伪判定比例时，此时可判定检测的目标手指为三维真手指。其中，防伪判定比例可为40％。这个防伪判定比例，具体可根据防伪检测光斑B中第二检测区22的个数，以及手指所能覆盖的第二检测区22的数目等条件去设定。

上述所举例的图19至21仅仅是几种典型的多个第二检测区22的防伪检测光斑B的图案，其中第二检测区22的形状是沿用图11所列举的圆形第二检测区22进行举例说明，并不会对本申请的保护范围构成限定性解释。

在其他实施方式中，防伪检测光斑B的图案中第一检测区21可以是暗区，第二检测区22作为亮区。也即图11中这种亮区占比较大的防伪检测光斑B中第一检测区21和第二检测区22的发光强度可以互换。这种亮度存在较大差异的防伪检测光斑B照射的目标指纹透过光学镜头，在感光单元上均会形成明暗交界的过渡区，二维手指和三维手指在此过渡区的成像会出现比明显的差异。控制单元通过提取这些差异即可实现二维手指和三维手指的判别。

对于二维手指和三维手指对应的指纹防伪图像中差异化特征参数的提取，并不局限于以上列举的方式。由于两张指纹防伪图像的差异化特征参数，可以从指纹的角度进行提取，例如所采集特定区域的指纹灰度，或者灰度比值；然而也可以从图像的角度来进行差异化特征的提取，二维手指和三维手指在预设图案的防伪检测光斑的检测下形成的指纹防伪图像不同区域的图像灰度分布的差别来进行二维手指和三维手指的甄别也可。由于差异化特征参数的提取方式可以有多种不同的实现方式，从图像处理的方式也可以有多种不同的实现方式，在此无法进行穷举。

从以上所提供的防伪检测光斑B的图案，通过提取感光单元上对应形成的指纹防伪图像中差异化特征，可实现二维手指和三维真手指的甄别。其中对防伪检测光斑B对应在感光单元上形成的指纹防伪图像，可以提取指纹防伪图像过渡区存在差异的指纹特征进而实现二维和三维手指的甄别，或者也可以提取指纹防伪图像中过渡区53和第二成像区52分布不同的差异化的指纹特征进行甄别。总之，具体提取差异化指纹的方式可以根据实际电子设备控制单元的配置来选择。前提是，此防伪检测光斑B的图案针对二维手指和三维手指在感光单元上形成的指纹防伪图像存在较明显的差别即可。

经过多次实验和对比发现，在防伪检测光斑B上设置明暗程度不同的第一检测区21和第二检测区22，由于真实的三维手指与二维手指在成像过程中反射率、反射光等参数存在较大差异，导致通过感光单元获得的指纹防伪图像也会存在差异，尤其在指纹防伪图像中明暗交界的过渡区差异较为明显。对于暗区占比较大的防伪检测光斑B，为使得指纹防伪图像针对二维手指和三维手指存在较为明显差异，暗区和亮区的占比在一定阈值范围内，三维真手指和二维假手指分别对应的指纹防伪图像存在的差异较为明显，然而如上述内容所描述，由于防伪检测光斑B中暗区占比较大，导致感光单元在形成指纹防伪图像时需要相对稍长的时间成像，因此易导致整个光学指纹识别和防伪的时间稍长。如果该弊端可以被控制单元的配置弥补，防伪检测光斑B暗区占比较大所引起的这一问题在电子设备终端的应用也不会影响用户使用电子设备中这个光学指纹识别和防伪系统的体验感受。同时，以上内容也对亮区面积占比较大的防伪检测光斑B的图样以及防伪特征的提取进行了举例说明。这类实施例，相对暗区面积占比较大的防伪检测光斑B较为明显的优势是可以节省感光单元在形成指纹防伪图像时所需的曝光时间，也即可以缩短光学指纹防伪阶段所需时间。

以上所描述的包含两种明暗程度不同的两检测区所形成的预设图案的防伪检测光斑B照射目标指纹，透过光学识别和防伪装置的光学镜头处理目标指纹所反射的光信号，设置于光学镜头下方的感光单元可以形成指纹防伪图像。后续控制单元可以依据预先设置的差异化特征参数的提取方式处理此指纹防伪图像而判断目标指纹为二维手指或者三维真手指。具体差异化特征提取方式在以上内容中已进行举例说明，且无法穷举，因此在此不再重复描述。

应当理解，虽然以上内容仅是以OLED屏进行举例说明防伪检测光斑B的形成，而对于非自发光显示屏，可以利用内置光源或外置光源利用光路引导使得探测光照射到按压物表面时，后续识别和防伪方法与上述所描述的实施例大致相同，因此不再重复描述。

以下对以上所介绍的光学指纹识别和防伪方法应用于电子设备所形成的光学指纹识别和防伪系统进行说明。

结合图22进行说明，该光学指纹识别和防伪系统包括：光学识别和防伪装置以及控制单元6。光学识别和防伪装置包括探测光源20、光学功能单元30和感光单元50。探测光源20照射至电子设备指纹识别区上的待识别对象。若探测光源利用电子设备自主发光的显示屏实现，则探测光源则设置于显示屏内，也即探测光源为显示屏内的发光像素构成。光学功能单元30设置于指纹识别区下方，接受待识别对象反射的光信号。光学功能单元是主要以光学镜头为主体的光学处理组件。感光单元50设置于光学功能单元下方，接受经光学功能单元处理后的光信号形成指纹感测图像。

其中，控制单元6控制所述探测光源20分别作为识别光源和防伪光源。在电子设备对识别对象进行指纹识别防伪时，系统控制所述探测光源20形成预设图案的防伪检测光斑B。防伪检测光斑B的预设图案包括发光强度相异的第一检测区和第二检测区；控制单元6提取感光单元50对应所述防伪检测光斑B所输出的指纹感测图像中防伪特征参数而判别待识别对象为二维图像或者三维图像。在电子设备对识别对象进行指纹识别时，系统控制探测光源20形成识别光斑来照射指纹识别区上的目标指纹，提取目标指纹的指纹识别特征，并将所提取的指纹识别特征与控制单元预先存储的指纹识别特征进行匹配而判别提取的指纹识别特征是否与存储的指纹识别特征匹配。指纹识别和指纹防伪是两个独立的过程，可根据具体应用场景设置指纹识别和防伪的先后顺序。

在该系统进行指纹防伪检测时，感光单元50对应防伪检测光斑B所输出的指纹感测图像包括与第一检测区对应的第一成像区以及紧邻第一成像区的过渡区以及与第二检测区对应的第二成像区；过渡区位于所述第一成像区和第二成像区之间。其中，第一检测区的发光强度大于所述第二检测区的发光强度，第二检测区的发光强度为零，这样便于预设图案的防伪检测光斑B的控制和实现。通过多组不同的防伪检测光斑B的图样，发现当出现一定比例的明暗相接图样的防伪检测光斑B时，感光单元50对同一防伪检测光斑B的图样所形成的二维手指和三维手指指纹防伪图像可存在较为明显的差异。通过控制单元6去提取这些存在规律的差异化特征即可实现目标对象是二维手指还是三维手指。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。