[发明专利]指纹识别装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种指纹识别装置和方法。

背景技术

人的手指纹路有深度差异，凸的地方称为“峰(ridge)”，凹的地方称为“谷(valley)”。电容式指纹识别装置利用指纹上包含的“峰”和“谷”对应的感应电容大小不同，所以在同样的交流信号激励下输出信号的幅度也不同的原理，将“峰”和“谷”的图像信息转化为相应的电信号。

对于采用指纹感应单元作为基本单元的电容式指纹识别装置，指纹感应单元提取每个像素点的电容耦合信号，再送入指纹识别装置的其他部分进行放大、模数转换、图像拼接等操作，提取出有效的指纹信息。为防止反复触摸过程对指纹识别装置的传感器的静电损伤，以及提高机械强度，需在传感器表面放置不导电的厚介质层(cover)，因此手指到指纹感应单元的耦合电容很小；另外由于指纹深度较浅，因此“峰”“谷”对应的电容差异也很小，这部分差异信息通常只占到指纹信息量化数据的1％-3％。

因此，如何增大指纹信息数据的分布范围，进而增大“峰”和“谷”之间的差异信息在指纹信息量化数据中的占比，即增强“峰”和“谷”图像的对比度，是提高指纹识别的识别率的关键所在。

申请号为200510063872.3的中国专利公开了一种采用电荷放大器来实现指纹传感器的方法。该专利中指纹感应单元的极板需采用应变薄膜材料，利用触摸时指纹深度的压力，来获得两层薄膜的相对电容变化。然而应变薄膜材料在工艺制造上成本较高，实现难度大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种指纹识别方法和装置，旨在以较低的成本实现增大指纹图像的对比度，进而提高指纹识别的识别率。

为达以上目的，本发明提出一种指纹识别装置，包括依次连接的指纹采集模块、模数转换模块和控制模块，所述模数转换模块包括一产生量化电压的量化电压发生器，所述指纹采集模块用于采集指纹信息，所述模数转换模块用于对所述指纹信息进行模数转换并输出量化后的指纹信息数据，所述控制模块用于根据所述指纹信息数据的分布范围，来控制所述量化电压发生器调整量化电压的输出范围，以增大量化后的指纹信息数据的分布范围。

优选地，所述指纹识别装置还包括分别连接所述指纹采集模块和模数转换模块的共模电压产生电路，所述共模电压产生电路用于协调所述指纹采集模块的输出信号的共模电平和模数转换模块的输入信号的共模电平。

优选地，所述指纹采集模块包括依次连接的指纹感应单元、信号放大器和信号增强单元，所述信号增强单元连接所述模数转换模块。

优选地，所述模数转换器为斜坡模数转换器，所述量化电压发生器为斜坡发生器。

优选地，所述量化电压发生器输出的信号为单端信号或差分信号。

优选地，所述模数转换器为流水线模数转换器或逐次逼近模数转换器。

本发明同时提出一种指纹识别方法，包括步骤：

指纹采集模块采集指纹信息，并输出所述指纹信息至模数转换模块；

模数转换模块产生量化电压对所述指纹信息进行模数转换，并输出量化后的指纹信息数据至控制模块；

控制模块根据所述指纹信息数据的分布范围，向所述模数转换模块发送量化电压调整信号；

模数转换模块根据所述量化电压调整信号，调整所述量化电压的输出范围。

优选地，所述指纹采集模块输出所述指纹信息至模数转换模块的同时还包括：

共模电压产生电路协调指纹采集模块的输出信号的共模电平和模数转换模块的输入信号的共模电平。

优选地，所述模数转换模块通过量化电压发生器产生量化电压。

优选地，所述模数转换模块为斜坡模数转换器、流水线模数转换器或逐次逼近模数转换器。

本发明所提供的一种指纹识别装置，根据当前接收到的指纹信息数据的分布范围来调整模数转换器的量化电压范围，进而实现增大后续指纹信息数据的分布范围，实现了指纹图像对比度的动态调节。通过提高指纹信息模数转换分辨率，实现了指纹图像灰度信息对比度和信噪比的提高。此外，通过共模电压产生电路协调指纹采集模块的信号增强单元的输出信号的共模电平和模数转换模块的输入信号的共模电平，使得指纹侦测信号的摆幅达到最大的信号摆幅，且该信号摆幅不超过但最接近调整后的量化窗口的大小，使得模数转换模块工作在最佳状态。本发明的指纹识别装置，增大了“峰”和“谷”之间的差异信息在指纹信息量化数据中的占比，即增强了“峰”和“谷”图像的对比度，显著提高了成像质量，最终提高了后续的指纹识别的识别率。