電子裝置及其喚醒方法與流程
2023-05-06 23:25:56
本發明有關一種指紋認證(authentication)，特別是關於一種基於指紋認證用以將電子裝置從休眠模式快速喚醒的方法。
背景技術：
指紋感測器普遍使用於移動裝置(例如行動電話)，用以擷取指紋圖案(pattern)的數字影像。擷取的數字影像經由處理以產生生物樣板(biometrictemplate)，一般稱為最佳樣板(goldentemplate)，將其儲存起來作為後續比對之用。藉此，可識別操作移動裝置的個人且驗證其身份或存取認可。相較於傳統使用密碼的使用者認證機制，指紋認證提供了便利且快速的途徑。
受限於移動裝置的有限寶貴的電池電源，因此使用休眠模式以節省大量的功耗，而非讓移動裝置一直處於開啟狀態。當被喚醒時，移動裝置的操作會從進入休眠時的狀態繼續進行。
然而，設有指紋認證的傳統移動裝置，從休眠模式回復時，由於比對擷取指紋影像與指紋最佳樣板需要花費相當的時間，所以速度慢且浪費功率。鑑於此，亟需提出一種新穎方法與裝置，用以快速地將移動裝置從休眠模式予以喚醒。
技術實現要素：
鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種基於指紋認證，用以將移動裝置從休眠模式快速喚醒的方法，用以降低功耗。
根據本發明實施例，於休眠模式掃描指紋圖案以擷取影像。分析代表掃描指紋圖案的擷取影像，對於每一亮度值，得到擷取影像的像素數目；且轉換擷取影像的分析結果為亮度分布。運算亮度分布以得到特徵值，且將特徵值與預先儲存值作比較，當匹配時則喚醒裝置。
根據本發明另一實施例，裝置包含主處理器、指紋感測器及區域控制器。 主處理器控制裝置的至少一元件。指紋感測器相應設於掃描區域，且區域控制器控制指紋感測器。主處理器於操作模式時與區域控制器進行通信，且於休眠模式時與區域控制器分離。於休眠模式，指紋感測器受控於區域控制器，掃描指紋圖案以擷取影像；分析代表掃描指紋圖案的擷取影像，對於每一亮度值，得到擷取影像的像素數目，區域控制器再將其轉換為亮度分布，據以得到特徵值；當特徵值與預先儲存值匹配時，區域控制器通知主處理器以喚醒裝置。
本發明基於指紋認證，用以將移動裝置從休眠模式快速喚醒，用以降低功耗。
附圖說明
圖1顯示本發明實施例的基於指紋認證，用以將移動裝置從休眠模式喚醒至操作模式的方法的流程圖。
圖2a例示移動裝置的立體圖。
圖2b顯示圖2a的移動裝置的簡化方塊圖。
圖3a例示圖2b的指紋感測器執行全域掃描的時序圖。
圖3b例示圖2b的指紋感測器執行部分掃描的時序圖。
圖4a例示指紋感測器執行部分掃描的示意圖。
圖4b例示指紋感測器執行部分掃描的另一示意圖。
圖5例示指紋圖案的亮度分布所表示的影像直方圖。
圖6例示零圖案的亮度分布的影像直方圖。
圖7例示指紋感測器的示意圖，其被分割為四部分。
其中，附圖標記說明如下：
100基於指紋認證的方法
11掃描指紋
12分析影像
13轉換為直方圖
14得到特徵值
15特徵值是否匹配
20移動裝置
201觸控屏幕
202掃描區域
203主處理器
204區域控制器
205指紋感測器
2051線
2052區塊
2053區塊
206放大器
207a～207d導線
t1～t6時間
具體實施方式
圖1顯示本發明實施例的基於指紋認證，用以將移動裝置從休眠模式(sleepmode)喚醒至操作模式的方法100的流程圖。本實施例的移動裝置可為行動電話，但不限定於此。如圖2a所例示的立體圖，移動裝置20至少包含觸控屏幕201，及設有指紋感測器的相應掃描區域202。本實施例的指紋感測器的實施技術可為電容式、光學式、射頻(rf)、電阻式、超音波、壓電式及微機電系統(mems)等。在本說明書中，休眠模式一詞可泛指移動裝置20的低功率模式，用以節省大量功耗，而非讓移動裝置20一直處於開啟狀態。休眠模式可包含待命(standby)、睡眠(sleep)、暫停(suspend)及休眠(hibernation)等。
圖2b顯示圖2a的移動裝置20的簡化方塊圖。移動裝置20可包含主處理器(hostprocessor)203，主要用以操作移動裝置20的元件(例如觸控屏幕201)。本實施例的主處理器203可包含中央處理單元。
移動裝置20還包含區域控制器204，控制相應於掃描區域202的指紋感測器205，用以認證指紋感測器205所擷取的指紋圖案。於操作模式，主處理器203與區域控制器204進行通信。於休眠模式，主處理器203與區域控制器204分離。
於步驟11(圖1)，當處於休眠模式，指紋感測器205掃描指紋圖案以 擷取影像。在一實施例中，指紋感測器205受控於區域控制器204以執行全域掃描(fullscan)，使得整個指紋感測器205都受到掃描。圖3a例示圖2b的指紋感測器205執行全域掃描的時序圖。指紋感測器205受控於區域控制器204而周期性地(例如於周期t1～t2及周期t3～t4)執行全域掃描。手指於時間t2與t3之間碰觸指紋感測器205。
在另一實施例中，指紋感測器205受控於區域控制器204以執行部分掃描(partialscan)，使得部分指紋感測器205受到掃描。圖3b例示圖2b的指紋感測器205執行部分掃描的時序圖。指紋感測器205受控於區域控制器204而周期性地(例如於周期t1～t2及周期t3～t4)執行部分掃描。相較於全域掃描(圖3a)的實施例，本實施例所執行的部分掃描(圖3b)的速度較快且功耗較低。
圖4a例示指紋感測器205執行部分掃描的示意圖。在此例子中，多條(例如10條)連續的線當中僅有一條線2051被掃描。圖4b例示指紋感測器205執行部分掃描的另一示意圖。在此例子中，區塊2052的線被掃描，而其他區塊2053的線則未被掃描。
於步驟12，區域控制器204分析代表掃描指紋圖案的擷取影像。在本實施例中，使用統計方法以分析擷取影像，得到該擷取影像中，對應於每一亮度值的像素數目。
於步驟13，區域控制器204收集步驟12的分析結果，並將其轉換為亮度分布。根據本實施例的特徵之一，分析結果被轉換為影像直方圖(histogram)。垂直軸表示像素數目，水平軸表示亮度值，藉此，可畫出影像直方圖。在一例子中，較大亮度值表示較亮的像素。圖5例示指紋圖案的亮度分布所表示的影像直方圖。
如圖5所示，事先決定指紋圖案的影像直方圖的高(或第一)臨界值。為了決定高臨界值，首先要得到零(null)圖案(亦即，不具指紋的圖案)的亮度分布的背景直方圖，如圖6所例示。因為不具有指紋，因此所擷取影像的像素大部分位於高亮度值的一狹窄背景範圍內。在本實施例中，將背景範圍(圖6)的左(或低)邊界值設為指紋圖案(圖5)的影像直方圖的高臨界值。
參閱圖5，接著決定指紋圖案的影像直方圖的低(或第二)臨界值，其 中低臨界值小於高臨界值。位於影像直方圖左側的亮度分布呈單調上升，本實施例將較顯著像素數目(例如250)處所對應的亮度值設為低臨界值。比低臨界值更低的亮度值的像素主要為雜訊，必須予以捨棄。
由於指紋感測器205的不同部分受到不同程度的信號衰減，使得不同部分的反應各不相同。圖7例示指紋感測器205的示意圖，其被分割為四部分，亦即部分a、部分b、部分c及部分d。從部分a所收集的信號經由導線207a而被放大器206所放大。類似的情形，從部分b、部分c及部分d所收集的信號分別經由導線207b、207c及207d而被放大器206所放大。相較於(較短)導線207a及207d的信號，(較長)導線207b及207c的信號受到較大的信號衰減，因此，部分a、部分b、部分c及部分d使用不同的高臨界值/低臨界值。例如，部分b/c的高/低臨界值較小於部分a/d的高/低臨界值。
接著，於步驟14，區域控制器204針對低臨界值與高臨界值之間的像素數目進行運算，以得到特徵值。例如，將低臨界值與高臨界值之間的像素數目予以加總，以得到特徵和。在另一例子中，則是得到標準差(standarddeviation)或者最大值/最小值作為特徵值。
於步驟15，區域控制器204將步驟14所得到的特徵值與預先儲存的特徵值(其根據移動裝置20的使用者的指紋圖案所得到)作比較。如果二特徵值相匹配，則區域控制器204通知主處理器203，由主處理器203將移動裝置20從休眠模式喚醒為操作模式(例如於圖3a/圖3b所示的時間t4)。如果二特徵值未匹配，則流程回到步驟11。根據上述，本實施例不像傳統移動裝置需要輸入密碼或按壓特定鈕來喚醒移動裝置。
於進入操作模式後，指紋感測器205可進行全域掃描(例如於圖3a/圖3b所示的周期t5～t6)，掃描指紋圖案以擷取影像。該擷取影像可由主處理器203使用傳統技術(例如與預先儲存的指紋最佳樣板作比較，該傳統技術異於上述的直方圖技術)來進行認證，用以確定操作移動裝置20的個人是移動裝置20所認可的使用者。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明的權利要求範圍；凡其它未脫離發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述的權利要求保護範圍內。