本發(fā)明涉及指紋識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活體指紋識(shí)別裝置。

背景技術(shù)：

指紋是指人的手指末端正面皮膚上凹凸不平產(chǎn)生的紋線。紋線有規(guī)律的排列形成不同的紋型。紋線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、結(jié)合點(diǎn)和分叉點(diǎn)，稱為指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)。其中，可以通過(guò)比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)來(lái)進(jìn)行鑒別。由于每個(gè)人的指紋不同，就是同一人的十指之間，指紋也有明顯區(qū)別，因此指紋可用于身份鑒定。

目前指紋識(shí)別技術(shù)已廣泛應(yīng)用于安全門(mén)禁、出勤考核、考試身份識(shí)別、保險(xiǎn)箱柜、u盤(pán)數(shù)據(jù)加密等領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，指紋識(shí)別技術(shù)從早先的光學(xué)識(shí)別技術(shù)，到溫差感應(yīng)式識(shí)別技術(shù)，到半導(dǎo)體硅電容感應(yīng)技術(shù)，再到更先進(jìn)的超聲波技術(shù)，都存在著被破解的安全風(fēng)險(xiǎn)。常規(guī)的指紋識(shí)別裝置只通過(guò)識(shí)別待測(cè)指紋圖案，與系統(tǒng)中記錄的指紋圖案進(jìn)行對(duì)比，若判定一致則驗(yàn)證通過(guò)。但是市場(chǎng)上已出現(xiàn)專門(mén)的仿制指紋膜技術(shù)，通過(guò)復(fù)制受試者的指紋圖案，可在類似硅膠材料上復(fù)制指紋，然后應(yīng)用于指紋識(shí)別裝置上使驗(yàn)證通過(guò)，達(dá)到欺騙常規(guī)指紋識(shí)別裝置的目的，使得原本打算利用人體指紋為唯一性的特點(diǎn)進(jìn)行身份驗(yàn)證的關(guān)卡形同虛設(shè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種降低指紋識(shí)別裝置被仿造的假指紋欺騙通過(guò)的風(fēng)險(xiǎn)，且識(shí)別率和安全性高的活體指紋識(shí)別裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種活體指紋識(shí)別裝置，包括微控制器和與微控制器連接的相控陣生物識(shí)別模塊、檢測(cè)模塊、存儲(chǔ)器和電源模塊；微控制器用于處理實(shí)時(shí)相控陣生物識(shí)別模塊和檢測(cè)模塊的信息，相控陣生物識(shí)別模塊用于指紋識(shí)別，檢測(cè)模塊用于采集用戶的生理特征信息，存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)用戶的指紋信息和生理特征信息，電源模塊用于對(duì)微控制器、相控陣生物識(shí)別模塊、檢測(cè)模塊和存儲(chǔ)器供電。

進(jìn)一步地，相控陣生物識(shí)別模塊包括多個(gè)發(fā)射天線，用于發(fā)出多種頻率和/或相位的無(wú)線信號(hào)，對(duì)手指指紋進(jìn)行波束電掃描；無(wú)線信號(hào)發(fā)生器，用于向發(fā)射天線輸入多種頻率和/或相位無(wú)線信號(hào)的無(wú)線信號(hào)；無(wú)線信號(hào)調(diào)節(jié)器，位于無(wú)線信號(hào)發(fā)生器和發(fā)射天線之間，用于調(diào)節(jié)無(wú)線輸入信號(hào)的相位和/或頻率；至少一個(gè)接收天線，用于接收無(wú)線信號(hào)穿透手指后產(chǎn)生多個(gè)載有指紋信息的反射信號(hào)；圖像處理單元，與接收天線連接，用于將接收天線接收的反射信號(hào)處理成三維圖像。

進(jìn)一步地，檢測(cè)模塊為光電心率檢測(cè)模塊，包括光源、光電傳感器、放大器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和芯片一，光源發(fā)射光學(xué)信號(hào)至手指，光電傳感器用于接收透射過(guò)手指的光電信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，放大器模塊用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將放大后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，芯片一用于接收數(shù)字信號(hào)后按照預(yù)先設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行信息處理。

進(jìn)一步地，檢測(cè)模塊為心電檢測(cè)模塊，包括雙電極傳感器、濾波模塊、放大器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和芯片二，雙電極傳感器用于接收手指心電信號(hào)，濾波模塊用于濾除低頻干擾信號(hào)，放大器模塊用于將濾波后的電信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)并放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將放大后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，芯片二用于接收數(shù)字信號(hào)后按照預(yù)先設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行信息處理。

進(jìn)一步地，活體指紋識(shí)別裝置還包括檢測(cè)面板，相控陣生物識(shí)別模塊和檢測(cè)模塊均設(shè)置在檢測(cè)面板的下方。

優(yōu)選地，光源為led綠色光源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明將相控陣原理應(yīng)用到指紋傳感器上，通過(guò)向手指發(fā)射多個(gè)具有不同相位和頻率的無(wú)線信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)波束電掃描，從而獲得多個(gè)載有不同深度指紋信息的反射信號(hào)，對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行處理后可獲得具有豐富細(xì)節(jié)特征的三維圖像，識(shí)別率和準(zhǔn)確性高；由于采用的是多譜段的無(wú)線信號(hào)對(duì)指紋信息進(jìn)行采集，因此可以排除汗水、護(hù)手霜、傷痕等干擾因素實(shí)現(xiàn)信息的識(shí)別，提高了識(shí)別率；

（2）本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，辨識(shí)率和穩(wěn)定性高，防偽能力強(qiáng)，通過(guò)增加檢測(cè)模塊，降低指紋識(shí)別裝置被仿造的假指紋欺騙通過(guò)的風(fēng)險(xiǎn)，提高了指紋識(shí)別裝置的安全性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的原理示意圖；

圖2是相控陣生物識(shí)別模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是光電心率檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是心電檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-發(fā)射天線、2-無(wú)線信號(hào)發(fā)生器、3-無(wú)線信號(hào)調(diào)節(jié)器、4-接收天線、5-圖像處理單元。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1和圖4，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

本發(fā)明公開(kāi)了一種活體指紋識(shí)別裝置，如圖1所示，包括微控制器和與微控制器連接的相控陣生物識(shí)別模塊、檢測(cè)模塊、存儲(chǔ)器和電源模塊。微控制器用于處理實(shí)時(shí)相控陣生物識(shí)別模塊和檢測(cè)模塊的信息，存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)用戶的指紋信息和生理特征信息，電源模塊用于對(duì)微控制器、相控陣生物識(shí)別模塊、檢測(cè)模塊和存儲(chǔ)器供電。

需要說(shuō)明的是，活體指紋識(shí)別裝置還包括檢測(cè)面板，相控陣生物識(shí)別模塊和檢測(cè)模塊均設(shè)置在檢測(cè)面板的下方。

相控陣生物識(shí)別模塊用于指紋識(shí)別，如圖2所示，包括多個(gè)發(fā)射天線1，用于發(fā)出多種頻率和/或相位的無(wú)線信號(hào)，對(duì)手指指紋進(jìn)行波束電掃描，無(wú)線信號(hào)的頻率在1mhz~5mhz間，可以穿透金屬、塑料、玻璃等材料，排除汗水、護(hù)手霜、傷痕等干擾因素實(shí)現(xiàn)信息的識(shí)別，提高識(shí)別率，波束電掃描的方式是相掃、頻掃、相/相掃或者相/頻掃，采用多種波束電掃描方式的組合，可以進(jìn)一步提高指紋的識(shí)別度和抗干擾性能，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)采集、拓?fù)渌阉骱椭悄茏R(shí)別等功能；無(wú)線信號(hào)發(fā)生器2，用于向發(fā)射天線輸入多種頻率和/或相位無(wú)線信號(hào)的無(wú)線信號(hào)；無(wú)線信號(hào)調(diào)節(jié)器3，位于無(wú)線信號(hào)發(fā)生器2和發(fā)射天線1之間，用于調(diào)節(jié)無(wú)線輸入信號(hào)的相位和/或頻率，使發(fā)射天線1發(fā)出的無(wú)線信號(hào)滿足波束電掃描的需求；至少一個(gè)接收天線4，用于接收無(wú)線信號(hào)穿透手指后產(chǎn)生多個(gè)載有指紋信息的反射信號(hào)；圖像處理單元5，與接收天線1連接，用于將接收天線1接收的反射信號(hào)處理成具有豐富指紋細(xì)節(jié)信息的三維圖像。

檢測(cè)模塊用于采集用戶的生理特征信息，可以是光電心率檢測(cè)模塊或心電檢測(cè)模塊，在相控陣指紋識(shí)別的基礎(chǔ)上增加心率或心電生理參數(shù)的檢測(cè)，提高了指紋識(shí)別的安全性。

當(dāng)檢測(cè)模塊為光電心率檢測(cè)模塊時(shí)，如圖3所示，包括光源、光電傳感器、放大器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和芯片一，手指放在檢測(cè)面板上，光源發(fā)射光學(xué)信號(hào)至手指，光電傳感器用于接收透射過(guò)手指的光電信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，放大器模塊用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將放大后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，芯片一用于接收數(shù)字信號(hào)后按照預(yù)先設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行信息處理，得到心率值。為了提高心率檢測(cè)的準(zhǔn)確性，光源采用led綠色光源。芯片一將檢測(cè)得到的心率值傳輸給微控制器，然后微控制器將心率值與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行對(duì)比，若檢測(cè)到的心率值在閾值范圍內(nèi)，則微控制器向相控陣生物識(shí)別模塊發(fā)出檢測(cè)命令，開(kāi)始進(jìn)行指紋檢測(cè)，若檢測(cè)到的指紋信息與預(yù)先儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的指紋信息一致，則檢測(cè)通過(guò)，若指紋信息不一致，則檢測(cè)不通過(guò)；若心率值不在閾值范圍內(nèi)，則無(wú)法進(jìn)行下一部的指紋檢測(cè)。

當(dāng)檢測(cè)模塊為心電檢測(cè)模塊時(shí)，如圖4所示，包括雙電極傳感器、濾波模塊、放大器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和芯片二，手指放在檢測(cè)面板上，位于檢測(cè)面板下方的雙電極傳感器用于接收手指心電信號(hào)，濾波模塊用于濾除低頻干擾信號(hào)，放大器模塊用于將濾波后的電信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)并放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將放大后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，芯片二用于接收數(shù)字信號(hào)后按照預(yù)先設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行信息處理，得到心率值，芯片二將檢測(cè)得到的心率值傳輸給微控制器，然后微控制器將心率值與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行對(duì)比，若檢測(cè)到的心率值在閾值范圍內(nèi)，則微控制器向相控陣生物識(shí)別模塊發(fā)出檢測(cè)命令，開(kāi)始進(jìn)行指紋檢測(cè)，若檢測(cè)到的指紋信息與預(yù)先儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的指紋信息一致，則檢測(cè)通過(guò)，若指紋信息不一致，則檢測(cè)不通過(guò)；若心率值不在閾值范圍內(nèi)，則無(wú)法進(jìn)行下一部的指紋檢測(cè)。

具體使用時(shí)，將手指放置在檢測(cè)面板上，微控制器向檢測(cè)模塊發(fā)出命令進(jìn)行生理參數(shù)檢測(cè)，由芯片計(jì)算得出心率值，然后芯片將心率值傳輸給微控制器，然后微控制器將心率值與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行對(duì)比，若檢測(cè)到的心率值在閾值范圍內(nèi)，則微控制器向相控陣生物識(shí)別模塊發(fā)出檢測(cè)命令，開(kāi)始進(jìn)行指紋檢測(cè)，若檢測(cè)到的指紋信息與預(yù)先儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的指紋信息一致，則檢測(cè)通過(guò)，若指紋信息不一致，則檢測(cè)不通過(guò)；若心率值不在閾值范圍內(nèi)，則無(wú)法進(jìn)行下一部的指紋檢測(cè)。

本發(fā)明將相控陣原理應(yīng)用到指紋傳感器上，通過(guò)向手指發(fā)射多個(gè)具有不同相位和頻率的無(wú)線信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)波束電掃描，從而獲得多個(gè)載有不同深度指紋信息的反射信號(hào)，對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行處理后獲得具有豐富細(xì)節(jié)特征的三維圖像，識(shí)別率和準(zhǔn)確性高；由于采用的是多譜段的無(wú)線信號(hào)對(duì)指紋信息進(jìn)行采集，因此可以排除汗水、護(hù)手霜、傷痕等干擾因素實(shí)現(xiàn)信息的識(shí)別，提高了識(shí)別率。此外，本發(fā)明通過(guò)增加檢測(cè)模塊，采集用戶的生理特征信息，實(shí)現(xiàn)活體檢測(cè)，降低了指紋識(shí)別裝置被仿造的假指紋欺騙通過(guò)的風(fēng)險(xiǎn)，提高了指紋識(shí)別裝置的安全性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。