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侃透天下专利事儿

指纹识别技术，走入日常生活多年。

按指纹上下班打卡在国内流行多年，指纹认证、指纹解锁也日益平民化。可以说，现在用智能手机、智能门锁的人几乎人人都会用到指纹识别技术。尤其手机领域，从早年的刮擦式识别到按压式，从后置到前置，从电容式到超声波式，技术套路繁多。如今，低端机也配备了该技术，相关芯片更是低到十几元，市场竞争白热化。指纹识别，作为生物识别技术中应用最广泛、价格最低廉的技术之一，是公认的物美价廉、性价比高！今天，知情郎就来聊聊指纹识别专利哪家强！01指纹的唯一性指纹识别技术把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。每个人（包括指纹在内）皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，是唯一的，重复率约为150亿分之一，依靠这种唯一性和稳定性，才能创造指纹识别技术。每个人包括指纹在内的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，呈现唯一性且终生不变。02指纹有哪些特征？总体特征是指那些用人眼直接就可以观察到的特征。包括纹形、模式区、核心点、三角点和纹数等。纹形指纹专家在长期实践的基础上，根据脊线的走向与分布情况一般将指纹分为三大类——环型（loop，又称斗形）、弓形（arch）、螺旋形（whorl）。模式区即指纹上包括了总体特征的区域，从此区域就能够分辨出指纹是属于哪一种类型的。有的指纹识别算法只使用模式区的数据，有的则使用所取得的完整指纹。核心点位于指纹纹路的渐进中心，它在读取指纹和比对指纹时作为参考点。许多算法是基于核心点的，即只能处理和识别具有核心点的指纹。三角点位于从核心点开始的第一个分叉点或者断点，或者两条纹路会聚处、孤立点、折转处，或者指向这些奇异点。三角点提供了指纹纹路的计数跟踪的开始之处。纹数即模式区内指纹纹路的数量。在计算指纹的纹路时，一般先连接核心点和三角点，这条连线与指纹纹路相交的数量即可认为是指纹的纹数。 03指纹识别技术总体来说，指纹识别技术流程较为简单，技术步骤如下：指纹图像的获取、指纹图像的预处理、指纹特征的提取和指纹特征匹配。1、指纹图像获取通过专门的指纹采集仪可以采集指纹图像。指纹采集仪用到的指纹传感器按采集方式主要分为划擦式和按压式两种，按信号采集原理目前有光学式、压敏式、电容式、电感式、热敏式和超声波式等。另外，也可以通过扫描仪、数字相机等获取指纹图像，公安行业普遍采用滚动捺印指纹。2、指纹图像处理（1）指纹图像压缩∶大容量的指纹数据库必须经过压缩后存储，以减少存储空间。主要方法包括JPEG、WSQ、EZW 等。（2）指纹图像处理∶包括指纹区域检测、图像质量判断、方向图和频率估计、图像增强、指纹图像二值化和细化等。预处理是指对含噪声及伪特征的指纹图像采用一定的算法加以处理，使其纹线结构清晰，特征信息突出。其目的是改善指纹图像的质量，提高特征提取的准确性。通常，预处理过程包括归一化、图像分割、增强、二值化和细化，但根据具体情况，预处理的步骤也不尽相同。3、指纹特征提取纹型是指纹的基本分类，是按中心花纹和三角的基本形态划分的。纹形从属于型，以中心线的形状定名。我国十指纹分析法将指纹分为三大类型，九种形态。一般，指纹自动识别系统将指纹分为弓形纹（弧形纹、帐形纹）、箕形纹（左箕、右箕）、斗形纹和杂形纹等。指纹形态特征包括中心（上、下）和三角点（左、右）等，指纹的细节特征点主要包括纹线的起点、终点、结合点和分叉点。从预处理后的图像中提取指纹的特征点信息、（终结点、分叉点.），信息主要包括类型、坐标、方向等参数。指纹中的细节特征，通常包括端点、分叉点、孤立点、短分叉、环等。而纹线端点和分叉点在指纹中出现的机会最多、最稳定，且容易获取。这两类特征点就可对指纹特征匹配∶计算特征提取结果与已存储的特征模板的相似程度。4、指纹匹配指纹匹配是用现场采集的指纹特征与指纹库中保存的指纹特征相比较，判断是否属于同一指纹。可以根据指纹的纹形进行粗匹配，进而利用指纹形态和细节特征进行精确匹配，给出两枚指纹的相似性得分。根据应用的不同，对指纹的相似性得分进行排序或给出是否为同一指纹的判决结果。04哪些玩家技术储备深？在德高行全球专利数据库内查询，以指纹识别为关键词，国内相关专利申请人排名如下：申请人专利数量OPPO广东移动通信有限公司1555京东方科技集团股份有限公司1025深圳市汇顶科技股份有限公司731南昌欧菲生物识别技术有限公司656维沃移动通信有限公司582北京小米移动软件有限公司373国家电网有限公司333南昌欧菲光科技有限公司325深圳欧菲光科技股份有限公司300厦门天马微电子有限公司297苏州欧菲光科技有限公司288努比亚技术有限公司207华为技术有限公司175信利光电股份有限公司169武汉华星光电技术有限公司167宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司161成都京东方光电科技有限公司150武汉天马微电子有限公司130上海天马微电子有限公司128OPPO力拔头筹，看来手机领域对指纹识别的技术应用确实饥渴！京东方排第二。知情郎查了下OPPO的专利，从专利维度看，相关专利布局主要分两类，一类在算法，就是对取得的指纹数据（包括图像）进行识别；另一类就是硬件，也就是取得指纹数据的各种输入装置。知情郎重点解读下OPPO的指纹识别专利 - 指纹识别方法及相关产品。专利名称本申请涉及电子设备技术领域，具体涉及一种指纹识别方法及相关产品。授权公告号CN110263752B授权公告日20220111专利摘要本申请实施例公开了一种指纹识别方法及相关产品，应用于电子设备，该电子设备包括超声波指纹识别模组和光学器件，其中方法包括：通过所述光学器件检测接近物体是否为手指；在所述接近物体为手指时，通过所述光学器件进行指纹采集，得到2D指纹图像，以及通过所述超声波指纹识别模组进行指纹采集，得到3D指纹图像；依据所述2D指纹图像和所述3D指纹图像进行指纹识别，得到指纹识别结果；在所述指纹识别结果为指纹识别成功时，执行解锁操作。采用本申请实施例通过光学器件能够进行手指识别，在识别到手指的前提下，才进行指纹采集，因此，具备一定的防误触功能，另外，采集2D指纹图像和3D指纹图像用于指纹识别，有助于提升设备安全性。05专利技术背景介绍随着电子设备(如手机、平板电脑等等)的大量普及应用，电子设备能够支持的应用越来越多，功能越来越强大，电子设备向着多样化、个性化的方向发展，成为用户生活中不可缺少的电子用品。指纹识别技术也成为电子设备的标配技术，随着指纹识别技术的发展，目前来看，指纹识别模组较多情况下，均能够进行指纹采集，因此，造成误触概率较高，且不够智能化。本申请实施例提供了一种指纹识别方法及相关产品，可以降低指纹识别模组的误触概率，以及提升指纹识别模组的智能性。步骤流程解读具体看看OPPO工程师是如何构思的！（图为硬件设备结构示意图）上图是OPPO工程师概念中的指纹识别硬件设备，手指按硬件设备100，触发指纹获取、处理、匹配、解锁等后续动作。电子设备100可以包括控制电路，该控制电路可以包括存储和处理电路110。该存储和处理电路110可以存储器，例如硬盘驱动存储器，非易失性存储器(例如闪存或用于形成固态驱动器的其它电子可编程只读存储器等)，易失性存储器(例如静态或动态随机存取存储器等)等。存储和处理电路110中的处理电路可以用于控制电子设备100的运转。电子设备100可以包括输入-输出电路150。输入-输出电路150可用于使电子设备100实现数据的输入和输出，即允许电子设备100从外部设备接收数据和也允许电子设备100将数据从电子设备100输出至外部设备。输入-输出电路150可以进一步包括传感器170。传感器170可以包括超声波指纹识别模组和光学器件，还可以包括环境光传感器，基于光和电容的接近传感器，触摸传感器(例如，基于光触摸传感器和/或电容式触摸传感器。其中，触摸传感器可以是触控显示屏的一部分，也可以作为一个触摸传感器结构独立使用)，加速度传感器，和其它传感器等。光学器件可以为摄像头，摄像头可以为前置摄像头或者后置摄像头，超声波指纹识别模组可以集成于屏幕下方，或者，超声波指纹识别模组可以设置于电子设备的侧面或者背面，在此不作限定，该超声波指纹识别模组可以用于采集指纹图像。输入-输出电路150还可以包括一个或多个显示屏，例如显示屏130。显示屏130可以包括液晶显示屏，有机发光二极管显示屏，电子墨水显示屏，等离子显示屏，使用其它显示技术的显示屏中一种或者几种的组合。显示屏130可以包括触摸传感器阵列(即，显示屏130可以是触控显示屏)。触摸传感器可以是由透明的触摸传感器电极(例如氧化铟锡(ITO)电极)阵列形成的电容式触摸传感器，或者可以是使用其它触摸技术形成的触摸传感器，例如音波触控，压敏触摸，电阻触摸，光学触摸等。上面这些都是基础软硬件设备。06超声波指纹识别模组上述这套设备，其实最核心就是超声波指纹识别模组，它代表最新的超声波指纹识别技术。超声波指纹识别技术已经广泛用语手机指纹识别领域，行业专家评论称，超声波识别和电容指纹识别的区别在于不需要在面板上开孔，其最大的优点是可以穿透和感知各种材料，比如金属和玻璃，其局限性相对电容指纹识别要小一些。从技术层面来看，超声波指纹识别技术可以视为第三代指纹识别技术的代表。与第一代光学识别和第二代电容式指纹识别技术相比，进步相当明显。早年，一些手机和笔记本配备了第一代光学识别技术，即滑动指纹识别。从实际效果来看，识别准确率太低，没有形成规模。直到第二代电容式指纹识别开始，技术才相对成熟。但无论是第一代还是第二代指纹识别，对脏手指或湿手指的识别率都比较低。第三代指纹识别采用射频技术，分为无线电波检测和超声波检测。它的原理类似于声纳。它依靠特定频率的信号反射来找出指纹的特定形状。具体来说，它利用超声波穿透材料的能力，根据不同材料产生的回波来区分指纹峰谷的位置。相比第一代和第二代，超声波指纹识别技术优势明显，手指不需要直接接触指纹模块，不会对手机外观造成太大影响。从识别原理来看，它受手指污垢、油脂和汗液的影响较小，即使手有水有汗，它仍然可以准确识别。在OPPO工程师的描述中，OPPO的超声波指纹识别模组可以包括：TFT Glass层、Pixel层、Ag Ink层和凝固胶层。TFT Glass层用于metal布线、材料涂布；Pixel层，用于嵌在TFT Glass上的Metal电极，作为超声波发射/接收的负极、Copolymer，也叫压电换能材料，可以“材料形变-电压”相互转换；Ag Ink层，用作超声波发射/接收的正极；DAF是凝固胶，用于保护超声波指纹识别模组；Adhesive层是将超声波指纹识别模组站在OLED屏底部的粘胶。具体实现中，超声波指纹识别模组可以包括2个状态，TX状态(用于发射超声波)和RX状态(用于接收超声波)。TX状态下，通过在Copolymer(压电材料)两端的电极(Pixel负电极和Ag Ink正电极)提供高频率(通常为10MHz级别)振荡信号，如正弦波，Copolymer会产生响应频率的振动并发出超声波，向上传输的超声波在透过OLED屏后，到达与屏幕表面接触的指纹，由于指纹谷脊与屏幕贴合时，由于指纹谷中的空气的声阻特性与屏表面玻璃声阻特性相差较大，指纹脊的皮肤组织的声阻特性与屏表面玻璃声阻特性差异相对较大，因此，指纹谷脊对超声波的反射信号强度不同。RX状态下，当反射回来的超声波再次穿过显示屏到达超声波指纹识别模组(Pixel-Copolymer-Ag Ink)后，引起Copolymer振动产生电信号，不同位置的指纹谷脊对应的pixel区域的Copolymer振动强度大小不同，因此不同位置Pixel接收到的电势差也不相同(Ag Ink为等电势)，将电势差转换为二维的图像信号，由此得到超声波指纹图像。这部分解释过于技术化了，知情郎非该行业做指纹识别的工程师，自然不懂，只是精炼了这部分专利内容。07确定指纹图像手指按住硬件设备触发指纹采集确认，其实要走分开2步。第一步，确定触碰硬件设备的物体是否是人类手指，也有可能是手掌、异物。只有在所述之物确认为手指时，系统才会进行指纹采集，得到2D指纹图像。这一步如何操作专利未具体解释，只是简单描述了过程。过程如下：1）通过所述光学器件进行接近检测；2）在检测到接近物体与所述光学器件之间的距离小于预设距离时，获取所述接近物体的目标图像；3）对所述目标图像进行轮廓提取，得到目标轮廓图像；4）在所述目标轮廓图像满足预设要求时，确认所述接近物体为手指，否则，确认所述接近物体不为手指。按知情郎的理解，大概那些光学器件能够检测手指性状，判断接近物体是手指的准确率很高。第二步，超声波指纹识别模组，用于进行指纹采集，得到3D指纹图像。整个流程总结就是：该电子设备包括超声波指纹识别模组和光学器件，通过光学器件检测接近物体是否为手指，在接近物体为手指时，通过光学器件进行指纹采集，得到2D指纹图像，以及通过超声波指纹识别模组进行指纹采集，得到3D指纹图像，依据2D指纹图像和3D指纹图像进行指纹识别，得到指纹识别结果，在指纹识别结果为指纹识别成功时，执行解锁操作。如此，光学器件能够进行手指识别，在识别到手指的前提下，才进行指纹采集，因此，具备一定的防误触功能。另外，采集2D指纹图像和3D指纹图像用于指纹识别，有助于提升设备安全性。知情郎的理解是，其实就是做了不同技术下的2次指纹采集、匹配来确认样本真实性，加了次验证流程，提高了准确性。08如何确认2D指纹与3D指纹图像都匹配匹配度其实是整个专利是最难的点。算法复杂，并不简洁。在知情郎看来，这也是整个专利最核心的部分，如何通过算法，判定指纹图像匹配。OPPO工程师提供了前置条件以及多个算法。首先，电子设备中可以预先存储至少一个预设指纹模板，该至少一个预设指纹模板包括：第一预设指纹模板、第二预设指纹模板和预设合成指纹模板。其中，第一预设指纹模板由光学器件进行指纹采集得到，第二预设指纹模板由超声波指纹识别模组进行指纹采集得到，预设合成指纹模板由第一预设指纹模板和第二预设指纹模板进行图像融合得到。具体实现中，电子设备可以依据2D指纹图像（由光学器件采集）和3D指纹图像（由超声波指纹识别模组）进行指纹识别，得到指纹识别结果，指纹识别结果可以为指纹识别成功或者指纹识别失败。OPPO工程师举了多个实践操作范例，知情郎选了个流程最简单的案例，步骤如下：1、将所述2D指纹图像与第一预设指纹模板进行匹配；2、在所述2D指纹图像与所述第一预设指纹模板匹配成功时，将所述3D指纹图像与所述第二预设指纹模板进行匹配；3、在所述3D指纹图像与所述第二预设指纹模板匹配成功时，确认指纹识别结果为指纹识别成功。其中，具体实现中，可以先将2D指纹图像与第一预设指纹模板进行匹配，在该2D指纹图像与第一预设指纹模板匹配成功时，可以将3D指纹图像与第二预设指纹模板进行匹配，在3D指纹图像与第二预设指纹模板匹配成功时，则确认指纹识别结果为指纹识别成功。比较核心的细节是，电子设备可以对2D指纹图像进行图像分割，得到目标指纹区域图像，进而，分析该目标指纹区域图像的特征点分布，按照M个不同圆心对该目标指纹区域图像进行圆形图像截取，得到M个圆形指纹区域图像，M为大于3的整数，从M个圆形指纹区域图像中选出目标圆形指纹区域图像，目标圆形指纹区域图像所包含的特征点的数量大于M个圆形指纹区域图像中的其他圆形指纹区域图像，将目标圆形指纹区域图像划分得到N个圆环，N个圆环的环宽相同，从N个圆环中半径最小的圆环开始，将N个圆环依次与预设指纹模板进行特征点匹配，并累计已匹配圆环的匹配值。如此，在指纹识别过程中，可以将不同位置或者不同指纹的特征点用于匹配，相当于对整个指纹图像进行采样，且该采样能够覆盖整个指纹区域，从而，从每个区域中均可以找到相应的达标性特征以用于匹配，当累计的匹配值大于预设匹配阈值时立即停止进行特征点匹配，并输出2D指纹图像指纹识别成功的提示消息，如此，能够快速且精准识别指纹识别。OPPO工程师在指纹匹配算法上举个多个例子，有几个知情郎看的一头雾水，所以就不拿出来举例了，找个上面找个最容易理解的。有兴趣的朋友可以下载相关PDF，指纹识别硬件设备方面，如今都普及了，现在指纹识别率要提高要靠工程师对样本匹配度算法构思上的细腻度。还是那句话老话，样本资料无穷尽，谁的算法、算力优秀，优化得出的结果才准确。知情郎视频栏目：专利100问苦心酝酿多日，知情郎推出《专利100问》栏目。该栏目以通俗易懂、闲话家常的方式，和大家聊聊有关专利的方方面面。十三期 专利权是按照国家来保护的科创板、北交所的接连设立，正是国家重视企业科技创新的表现。未来，证监会对科创属性（科技+创新属性）的把关将会越来越严格，科创属性成为企业IPO的根基，机构尽调标的企业专利风险成了重中之重。同时，企业IPO与知识产权相关的指标要求、披露要求与问询越来越成为监管层关注的焦点。目前，深圳德高行知识产权数据技术有限公司，在建设全球专利数据库基础上，又开发完成了企业IPO知识产权风险管理数据库系统，汇总梳理600+科创板企业IPO问询中存在的知识产权问题，并基于企业IPO知识产权管理服务模型进行深度分析，同时推出了针对拟上市企业的IPO知识产权管理专项解决方案（线下专项课程和实操辅导），帮助企业实时了解科创板动态和监管层关注点，避免企业上市过程中遭遇知识产权重大问题，早日登陆科创板。此外，基于拟上市公司、上市公司的专利风险问题，利用德高行自建的全球专利数据库，作为知情郎产品的数据支撑，上市公司、投资人、任何机构可通过知情郎一键搜索相关标的企业，查询专利详情。

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