一维信息重建回二维信息的演算方法及一维皮纹感测模块技术

一种将一维信息重建回二维信息的演算方法，是将通过一呈特定线性排列的感测元件阵列组所构成的一维皮纹感测模块所连续读取的待测皮纹的一维近场图像信息，配合一侦测该连续一维信息间的相对运动速度的演算方法，以取得该连续一维信息间的相对速度信息，并重建该待测皮纹的二维信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种透过待测物与其影像输入装置产生相对运动时所撷取的一维信息重建回二维信息的演算方法，尤其是用于待测物是皮纹的演算方法及其影像输入装置。
技术介绍
指纹读取方法与装置近来越来越受到重视，在实际生活中，由于指纹辨别技术日趋成熟，以指纹辨识相关的应用已经越来越普遍，例如从早期应用于私人的门禁、保全系统，或是安装于特定机构的大型指纹辨别系统，到最近已经开始应用在出入境单位以及户政系统的身分辨别系统之中。随着手持电子装置的普及，已经有若干手持电子装置产品，例如手机或是个人数字助理，也已开始采用该项技术装置。现有技术的一种皮纹读取方法所采用的皮纹传感器为呈二维阵列排列的电容式传感器，其优点是使用者不需使待测皮纹与传感器模块之间产生相对运动，只需将待测皮纹直接与传感器接触，即可取得待测皮纹的二维凹凸影像信息；其缺点是电容式传感器的防静电能力不佳，使其生产合格率过低，且在使用过程中也较易遭受静电破坏；且二维传感器的面积较大，因而不适于应用于体积较小的手持电子装置产品之中。另一现有技术的皮纹读取方法所采用的皮纹传感器为呈二维阵列排列的光学式感测模块，该光学式二维影像感测模块包括光源部分、导光部分(反射镜，透镜，散光器等)、光学窗部分(透明薄片，棱镜等)、光学成像部分(光圈，透镜等)、以及二维影像传感器等，其中该光源、导光、光学窗与该光学成像部分需要精密架设与调整光路，故成本较高，且所占体积相当庞大，故而也不适于整合于手持电子装置产品上。请参阅图1所示美国专利第6,381,347号的现有技术光学式二维影像感测装置的概要示意图，该现有技术光学式二维影像感测装置包括透明玻璃棱镜21a，其具有与手指1a直接接触的影像面211a、与光源24a直接贴附的感测面212a；以及设于该感测面212a下一预定距离处的透镜组22a与影像感测元件23a。由上述结构可知，尽管该现有技术光学式二维影像感测装置已克服该光源24a与该棱镜21a之间的空间利用，仍无法缩小棱镜21a本身的体积、以及省略该透镜组22a与该感测元件23a所占的空间。另一种现有技术的皮纹读取方法所采用的皮纹传感器为一维带状(bandtype)传感器，其宽度通常为4列(line)以上，常见者其带宽由8、12、16条所组成。使用者需使待测皮纹与一维带状传感器模块之间产生相对运动，通过该一维带状传感器所取得的连续一维带状信息，再重建回该待测皮纹的二维信息。此类采用一维带状传感器的皮纹读取方法，其所占的面积已经较前述采用二维阵列排列传感器的皮纹读取方法所占的面积为小，因而有机会整合至手持电子装置产品之中。常见的该类一维带状传感器型式有热感式、电容式、以及光学式。并且，热感式传感器与皮纹接触时间不可太长，也即待测皮纹与该热感式一维带状传感器间的相对运动不可太慢，以免热传导使得该热感式传感器丧失空间分辨率，但是另一方面，该热感式传感器与皮纹间的相对运动速度亦不可过快，致使快速摩擦所产生的热效应形成”假影”(artifact)，而影响成像质量；电容式传感器的缺点仍如上述二维电容式感应器的缺点；而光学式传感器仍旧需要照明与成像等光学机器，故体积方面缩减有限。综合来说，一维带状传感器在体积、面积与成本已较上述二维感应元件(sensor)为低，但仍有改善空间。另一种现有技术的皮纹读取方法所采用的皮纹传感器为四条传感器以下的光学式传感器，例如采用两条、或是三条光学式传感器。但该皮纹读取方法仍须照明、导光与成像光学机器，故仍占体积；且该方法所采用的由所取得的一维信息所重建回二维信息的算法，是由比对于连续等时间间隔所取得的一维信息中，各条传感器在某一时间所取得的信息，与其它条传感器在另一不同的取得时间的取得信息的相似度，作为判断待测皮纹运动速度的依据，并以此重建回该待测皮纹的二维信息。然而，该重建的二维信息的良莠，将受各条传感器的各个感应元件(sensor)的均匀度以及相似度的影响甚剧。然而，由于工艺因素，各条传感器的各个感应元件间的特性仍会有些差异，且再加上照明、导光与成像光学机器等因素，将使得各条传感器的各个感应元件的综合特性差异更大，因而影响重建的二维信息的质量，或是需另外增加其它的前校正(Calibration)程序来预先补偿上述的特性差异，且其仍需照明与成像光学机器，故仍占体积。综上所述，此一皮纹读取方法虽然面积较一维带状皮纹读取方法小，传感器的成本也较一维带状传感器为低，但仍不是很理想。于是，专利技术人有感上述缺点，乃潜心研究并配合理学的运用，提出一种设计合理且广泛且有效改善上述缺点的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术提供一种将一维信息重建回二维信息的演算方法及其一维皮纹感测模块，利用演算方法重建一维线性影像，以提供出可辨别、高精度的二维平面影像。本专利技术提供一种将一维信息重建回二维信息的演算方法及其一维皮纹感测模块，利用主要一维感应元件搭配次要一维感应元件，应用该演算方法可重建出成像质量优异的影像，且可避免受感应元件感度的均匀度影响。本专利技术提供一种将一维信息重建回二维信息的演算方法及其一维皮纹感测模块，将二维平面影像感测元件精简为一维线性感测元件，并配合与待测皮纹间的相对运动重建回二维影像，降低尺寸成本，以进一步适用于个人便携式电子产品，并提高产品竞争力。本专利技术提供一种将一维信息重建回二维信息的演算方法及其一维皮纹感测模块，在于省略二维影像感测装置最占体积的导光部分与光学成像部分，以近场原理直接将皮纹成像于感测元件上，以此，缩小体积以适用于个人便携式电子产品。本专利技术提供一种将一维信息重建回二维信息的演算方法及其一维皮纹感测模块，其中该一维皮纹感测模块，由其主要(Primary)一维感测元件阵列，搭配其次要(Secondary)感测元件组所组成，以改善二维传感器阵列成本较高，以及较占面积的缺点，并且以近场成像方式直接将皮纹信息成像于感测元件上，以改善一般光学式传感器最占体积的导光部分与光学成像部分。而该演算方法，通过该主要一维感测元件阵列的部分感应元件，与该次要感测元件的感应元件，在连续、特定的时间间隔所取得的一维信息间的时间关连性，判断待测皮纹的运动速率，以重建回待测皮纹的二维信息。本专利技术提供一种将一维皮纹(skin pattern)感测模块所得的一维信息重建回二维信息的演算方法，其包含下列步骤提供一一维皮纹感测模块，该一维皮纹感测模块包括基板、设于该基板上的一维皮纹感测阵列组、覆盖于该一维皮纹感测阵列组上的透明保护薄膜、运算单元、以及光源所组成；其中，该一维皮纹感测阵列组包括主要(primary)一维感测元件阵列，具有多个、连续、且排列成线性的感测元件p1，p2，p3，…pN组成，用以撷取一维的皮纹信息；以及次要(secondary)感测元件组，由至少一个或一个以上的多个感测元件s1，s2，…sM组成，且s1，s2，…sM均与该主要一维感测元件阵列的长轴不共线(collinear)；又该组感测元件s1，s2，…sM，彼此间可以相邻或不相邻，且在与该主要一维感测元件阵列垂直的方向上，各自以预定距离d1，d2，…dM，垂直对齐于该主要一维感测元件阵列中的相对感测元件ps1，ps2，…psM，该ps1，ps2，…psM包含于p1，p2，p3，…pN中，其中d1，d2，…dM可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将一维皮纹感测模块所得的一维信息重建回二维信息的演算方法，其包含下列步骤：提供一一维皮纹感测模块，该一维皮纹感测模块由呈线性排列的多个皮纹感测元件组成，包括：主要一维感测元件阵列，具有多个、连续、且排列成线性的感测元件ｐ １，ｐ２，ｐ３，…ｐＮ组成，用以撷取一维的皮纹信息；以及次要感测元件组，由至少一个或一个以上的多个感测元件ｓ１，ｓ２，…ｓＭ组成，且ｓ１，ｓ２，…ｓＭ均与该主要一维感测元件阵列的长轴不共线；又该组感测元件ｓ１，ｓ２，…ｓＭ，在与该主 要一维感测元件阵列垂直的方向上，各自以预定距离ｄ１，ｄ２，…ｄＭ，垂直对齐于该主要一维感测元件阵列中的相对感测元件ｐｓ１，ｐｓ２，…ｐｓＭ，该ｐｓ１，ｐｓ２，…ｐｓＭ包含于ｐ１，ｐ２，ｐ３，…ｐＮ中；其中，该主要一维皮纹感测模块的长 轴方向与待测皮纹产生相对垂直运动以撷取该一维信息；以及提供一运算单元，透过该运算单元将该一维皮纹感测模块所得的一维信息重建回二维信息；其中，该运算单元运作步骤如下：（ｉ）依据该一维皮纹感测模块于与待测皮纹产生垂直相对运动期间 ，连续感测取样的时序，储存该次要感测元件元件组的各感测元件所撷取的信息ｓ１（ｋ），ｓ２（ｋ），…ｓＭ（ｋ），以及储存该主要一维感测元件阵列的各感测元件所撷取的信息ｐ１（ｋ），ｐ２（ｋ），…ｐＮ（ｋ），其中ｋ＝１，２，３，…；（ｉｉ） 从该等所撷取数据中，各选取一段数据长度Ｌ，将ｓ１（ｌ），ｓ２（ｌ），…ｓＭ（ｌ）中的至少一项信息ｓｉ（ｌ），或多个项信息ｓｉ（ｌ），ｓｊ（ｌ），…以及在ｐｓ１（ｌ），ｐｓ２（ｌ），…ｐｓＭ（ｌ）中，各自与其对应的ｐｉ（ｌ），或ｐｓｉ（ｌ），ｐｓｊ（ｌ）信息等两组数据中的一组依时序移动，并比较于各次移动中，该两组数据的相似度，其中ｌ＝ｔ＋１，ｔ＋２，…，ｔ＋Ｌ，ｔ为任一次比较时的时的时序序数；（ｉｉｉ）依据使该相似度最高移动次数，亦即其所对应的时序间隔，以及参与比对的该 次要感测元件以及该主要一维感测元件间已知的距离，即可得知于时序ｔ时，一维皮纹感测模块与待测皮纹的相对移动速度；以及（ｉｖ）逐次等距递增时序序数ｔ，并重复（ｉ）～（ｉｉｉ）的步骤，即可得出于各判断时间间隔内，一维皮纹感测模块与待测皮纹 的相对移动速度，根据此一速度信息，及可由该主要一维感测元件阵列的各感测元件所撷取的一维信息ｐ１（ｋ），ｐ２（ｋ），…ｐＮ（ｋ）...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑家驹，吴诗斌，
申请(专利权)人：敦南科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]