相關申請案的交叉參考

本申請案主張2015年2月20日申請的第14/628,025號美國臨時申請案的權益，所述申請案以全文引用的方式并入本文中。

本文所揭示的實施例通常是針對檢測物件，且更明確地說，是針對使用耦合到觸敏屏的傳感器陣列來捕獲所述物件的圖像。

背景技術：

移動裝置隨處可見，且可包含智能電話、平板計算機、個人數字助理(pda)、便攜式游戲控制臺、掌上型計算機、可穿戴健康監(jiān)視器以及其它便攜式電子裝置。移動裝置可被“鎖定”，防止除所述移動裝置的擁有者外的人接入所述移動裝置。擁有者可在移動裝置上設置口令，且通過將口令正確地輸入到所述移動裝置中來驗證，這可能是不便的。不同于使用戶將她的口令輸入到所述移動裝置中，使用例如指紋傳感器等生物信息學來驗證用戶可能是合意的。

當今可用的許多移動裝置具有電容性觸摸屏，其通常使用絕緣體，例如玻璃或塑料，包覆有一或多個經圖案化氧化銦錫(ito)層，充當透明導體。當人類手指觸摸或位于有源觸摸屏附近時，手指充當適度導體來修改局部電場。更具體地說，當手指觸摸觸摸屏的表面時，區(qū)域化電場的失真發(fā)生，其可被測量為鄰近ito電極之間的局部電容的變化，其接著由一或多個相關聯集成電路轉譯為電信號，且由在一或多個本地處理器上運行的算法轉換成觸摸數據。

常規(guī)電容性觸摸屏難以獲取指紋圖像，因為固有的低分辨率以及無法形成指紋脊線和谷線的清晰圖像，這部分歸因于ito電極之間的典型間距，其可為典型的指紋脊線到谷線間距的十倍，且部分歸因于大多數指紋的谷線相對較淺。具有較高分辨率的基于電容的指紋傳感器可使用薄壓板來良好地起作用，但難以穿過移動裝置顯示器的典型厚度的玻璃蓋片或防護透鏡來成像。

技術實現要素：

本發(fā)明提供用于捕獲物件的一或多個傳感器圖像的方法、系統和技術。

與一些實施例一致，提供一種用于捕獲物件的一或多個傳感器圖像的系統。所述系統包含觸摸系統，其包含裝置的觸敏屏和顯示器。所述系統還包含傳感器系統，其包含傳感器陣列和處理組件。所述傳感器陣列耦合到所述觸敏屏，且所述處理組件經配置以在所述觸敏屏檢測到所述物件時，捕獲所述物件的一或多個圖像。所述傳感器陣列的至少一部分與所述觸敏屏的至少一部分重疊。

與一些實施例一致，提供一種捕獲物件的一或多個傳感器圖像的方法。所述方法包含通過耦合到裝置的觸敏屏的傳感器陣列來檢測相對于觸敏屏從物件反射的信號。所述方法還包含基于所述反射的信號來捕獲所述物件的一或多個圖像。所述傳感器陣列的至少一部分與所述觸敏屏的至少一部分重疊。

與一些實施例一致，提供一種上面儲存有用于執(zhí)行操作的計算機可執(zhí)行指令的計算機可讀媒體，所述操作包含：通過耦合到裝置的觸敏屏的傳感器陣列，檢測相對于所述觸敏屏從物件反射的信號；以及基于所述反射的信號，捕獲所述物件的一或多個圖像，其中所述傳感器陣列的至少一部分與所述觸敏屏的至少一部分重疊。

與一些實施例一致，提供一種用于捕獲物件的一或多個傳感器圖像的系統。所述系統包含用于檢測相對于裝置的觸敏屏從物件反射的信號的裝置。所述系統還包含用于基于所述反射的信號來捕獲所述物件的一或多個圖像的裝置。當所述物件位于所述用于捕獲所述一或多個圖像的裝置上方時，所述物件位于所述觸敏屏的至少一部分上方。

附圖說明

圖1是說明與一些實施例一致的包含物件檢測系統的移動裝置的框圖。

圖2是說明與一些實施例一致的使用物件檢測系統來獲取指紋圖像信息或增強生物計量的圖像質量的過程流程的框圖。

圖3是說明與一些實施例一致的移動裝置中的物件檢測系統的組件的框圖。

圖4是說明與一些實施例一致的圖3中的移動裝置中的物件檢測系統的組件的側視圖的框圖。

圖5是說明與一些實施例一致的包含經壓電微機械加工的超聲換能器(pmut)技術的物件檢測系統的框圖。

圖6是說明與一些實施例一致的捕獲物件的一或多個傳感器圖像的方法的流程圖。

圖7是說明與一些實施例一致其中捕獲并分析用戶的指紋的成像區(qū)的框圖。

圖8是說明與一些實施例一致的接收用戶指紋的一部分的圖像的傳感器陣列的框圖。

圖9a到9c示出與一些實施例一致的手指的若干部分的實例指紋。

圖10是說明與一些實施例一致的引導用戶執(zhí)行指紋錄用和/或手指位置或旋轉改變的方法的流程圖。

圖11是說明與一些實施例一致的使特定特征和手指輪廓與對應圖像或特征模板匹配的方法的流程圖。

圖12是說明與一些實施例一致的使聲穿透觸敏屏的一或多個位置和/或區(qū)域的方法的流程圖。

圖13示出與一些實施例一致的包含心電圖(ecg)信號以及表示與手指相關聯的心室壓的曲線圖的表。

圖14是說明與一些實施例一致的使用物件檢測系統利用傳感器陣列和經調適的pct觸摸屏來檢測活躍度的過程流程的框圖。

圖15是說明與一些實施例一致的使用物件檢測系統利用具有外圍電容性感測電極的傳感器陣列來檢測活躍度的過程流程的框圖。

圖16是說明與一些實施例一致的具有外圍電容性感測電極的傳感器陣列的平面視圖的框圖。

圖17是說明與一些實施例一致的在傳感器陣列的上部層上使用分段偏壓電極的過程流程的框圖。

圖18是說明與一些實施例一致的能夠捕獲物件的一或多個傳感器圖像的平臺的圖。

具體實施方式

i.實例系統架構

a.觸摸系統

b.傳感器系統

ii.耦合到觸摸系統以進行物件檢測和成像的傳感器系統

a.觸摸數據

b.指紋數據

c.傳感器數據和裝置狀態(tài)信息

d.處理觸摸數據、指紋數據、傳感器數據和/或裝置狀態(tài)信息

iii.物件檢測系統的組件

iv.傳感器陣列

a.電力減少

b.大小減小

c.傳感器位置的自校準

v.物件輪廓和旋轉

a.觸摸輔助的錄用

b.觸摸輔助的查詢

vi.多手指驗證

vii.活躍度檢測

viii.實例計算機系統

在以下描述中，闡述描述某些實施例的具體細節(jié)。然而，對于所屬領域的技術人員將顯而易見的是，所揭示的實施例可在沒有這些具體細節(jié)中的一些或全部的情況下實踐。所呈現的具體實施例意在為說明性的而不是限制性的。本領域技術人員可能認識到其它材料(盡管本文中未具體描述)在本發(fā)明的范圍和精神內。

i.實例系統架構

圖1是說明與一些實施例一致的包含物件檢測系統110的移動裝置102的框圖100。移動裝置102可(例如)為膝上型計算機、智能電話、個人數字助理、平板計算機、可穿戴健康監(jiān)視器或其它便攜式電子裝置。盡管將移動裝置102示出為非靜態(tài)裝置，但應了解，在其它實施例中，包含物件檢測系統110的計算裝置可為靜止裝置，例如個人計算機、電視機、數字查詢一體機、電子現金寄存器或數字安全系統。

物件檢測系統110可用于檢測移動裝置102的接近性內的物件104(例如手寫筆或用戶的手指)，且捕獲所述物件的一或多個圖像。物件檢測系統110可包含耦合到傳感器系統114的觸摸系統112，其一起作用來增強用戶的體驗。

a.觸摸系統

觸摸系統112包含移動裝置102的觸敏屏和視覺顯示器109。觸敏屏，在本文還稱為“觸摸屏”可并入到顯示器中，且位于移動裝置102的顯示器上方。在一些實施例中，觸敏屏是響應施加到屏幕的壓力的電阻性觸敏屏。在一些實施例中，觸敏屏是光學、射頻(rf)、紅外(ir)或某一其它類型的傳感器。

在一些實施例中，觸敏屏可為電容式觸摸屏。電容性觸摸屏，明確地說投射電容式觸摸(pct)屏幕，可使用手指、手寫筆或其它物件連同透明導電電極陣列和相關聯電路的導電和電介質特性來確定物件104(例如用戶的手指或手寫筆中的一或多者)的位置和越過屏幕的移動。由此，觸摸系統112可使用電容性感測技術，通過測量手指或其它物件104穿越電容式觸摸屏的鄰近或重疊傳導跡線之間的電場線并使其扭曲時的小電流或移位電荷，來檢測物件104的位置。電容性觸摸屏通常在低電力下操作，且是許多移動裝置中的可用特征。觸摸系統112可嵌入、包含、附接或以其它方式并入到移動裝置102中。觸摸系統112可具有比傳感器系統114低的分辨率，且不能接收關于物件104的某些細節(jié)。

b.傳感器系統

傳感器系統114可包含傳感器陣列116以及一或多個處理組件132。傳感器陣列116可耦合到觸敏屏，且可駐存在顯示器的至少一部分或顯示器的整個部分下面，和/或可集成和建構到移動裝置102的顯示器中。在一些實施方案中，傳感器陣列116可使用耦合材料(例如環(huán)氧樹脂、壓敏粘合劑(psa)或其它粘合材料)耦合到觸敏屏在一些實施方案中，傳感器陣列116可層壓或以其它方式接合到觸敏屏的背側或視覺顯示器的背側。在一些實施方案中，傳感器陣列116可構造或以其它方式形成在視覺顯示器、觸敏屏或玻璃蓋片(其可駐存在顯示器的前方)后面或作為其一部分。在一些實施方案中，傳感器陣列可顯示器和/或觸摸屏中的一些或全部重疊。

傳感器陣列116可包含用于發(fā)射信號的一或多個發(fā)射器；以及用于拾取或接收發(fā)射器所發(fā)射的信號的一或多個接收器。傳感器陣列116可為(例如)超聲傳感器陣列、電容性傳感器陣列、光學傳感器陣列、射頻(rf)傳感器陣列、紅外(ir)傳感器陣列、力敏電阻器(fsr)陣列，或其它類型的傳感器陣列。包含于傳感器陣列116中的接收器和發(fā)射器(均未說明)的數量可取決于其大小。舉例來說，傳感器陣列116可大約為3.2英寸×3.0英寸、1英寸×1英寸、11毫米(mm)×11mm、15mm×6mm、9mm×4mm或4mm×4mm。這些僅為實例，且傳感器陣列116的大小可變化。

在一些實施例中，發(fā)射器可發(fā)射信號模式的超聲波，且物件104可在觸敏屏的接近性內或可位于觸敏屏的表面上或上方，從而致使超聲波朝傳感器陣列反射回來。在實例中，發(fā)射器發(fā)射超聲信號。在此實例中，發(fā)射器可為任何合適的超聲裝置，其包含一或多個超聲換能器，例如壓電超聲平面波產生器，以產生超聲信號。接收器可接收來自物件104的反射信號模式，且可為任何合適的超聲接收器。接收器可連續(xù)運行，使得當移動裝置102接通時，它們總是準備好接收來自發(fā)射器的輸入。

處理組件132可執(zhí)行激活和接入傳感器陣列以及基于反射信號模式來確定物件104的位置的各種操作。處理組件132可提取由傳感器陣列116的接收器接收到、檢測到和捕獲的超聲信號，且跟蹤物件104的移動以檢測物件104的相對準確的位置。處理組件132可捕獲或提取物件的圖像(例如基于超聲、電容性、光學、rf、ir或fsr技術的圖像)。

盡管可將傳感器系統114描述為超聲傳感器系統，且可將處理組件132描述為處理超聲信號并捕獲超聲圖像，但這既定不是限制性的。傳感器系統114可為(例如)電容性傳感器陣列、光學傳感器陣列、射頻(rf)傳感器陣列、紅外傳感器陣列、力敏電阻器陣列，或其它類型的傳感器陣列。

在一些實施例中，處理組件132可提取超聲傳感器陣列檢測到的超聲信號，且確定是否存儲物件的所述一或多個超聲圖像(其可包含指紋、血管結構、汗孔細節(jié)等)。如果超聲圖像滿足某一閾值，例如如果其是清晰的，那么處理組件132可存儲所述超聲圖像，且如果其不清晰，那么丟棄所述超聲圖像。在一些實施例中，處理組件132可為一或多個處理器、中央處理單元(cpu)、圖像信號處理器(isp)、微控制器或數字信號處理器(dsp)、圖形處理單元(gpu)和音頻信號處理器，其可包含模擬和/或數字音頻信號處理器。傳感器系統114可嵌入、包含、附接或以其它方式并入到移動裝置102中。在一些實施方案中，傳感器系統114的傳感器陣列116可為位于移動裝置102的觸敏屏或視覺顯示器下面、并入到其中，或以其它方式與其包含在一起。在一些實施方案中，觸敏屏可位于移動裝置102的顯示器上方、并入到其中，或以其它方式與其包含在一起。

移動裝置102還包含存儲器134。存儲器134可包含：系統存儲器組件，其可對應于隨機存取存儲器(ram)；內部存儲器組件，其可對應于只讀存儲器(rom)；和/或外部或靜態(tài)存儲器，其可例如對應于光學、磁性或固態(tài)存儲器。存儲器134可對應于非瞬時性機器可讀媒體，其包括例如軟盤、軟磁盤、硬盤、磁帶、任何其它磁性媒體、cd-rom、任何其它光學媒體、穿孔卡片、紙帶、具有孔洞圖案的任何其它物理媒體、ram、prom、eprom、flash-eprom、任何其它存儲器芯片或盒帶，和/或處理組件132能夠讀取的任何其它媒體。

ii.耦合到觸摸系統以進行物件檢測和成像的傳感器系統

用戶可通過觸摸觸敏屏來與觸摸系統112交互，其檢測物件104在觸敏屏的表面上的位置。當物件104位于傳感器陣列116上或上方時，可引發(fā)包含于傳感器陣列116中的發(fā)射器(例如超聲發(fā)射器)獲取所述物件的一或多個圖像(例如超聲圖像)。在與傳感器系統114交互之前，用戶可與觸摸系統112交互。

圖2是說明與一些實施例一致的使用物件檢測系統110來獲取指紋圖像信息或增強生物計量的圖像質量的過程流程的框圖200。在圖2中示出的實例中，物件是手指204，且觸敏屏可輔助獲取指紋傳感器數據，或用以增強指紋圖像質量和/或通過觸摸接口(例如電容性觸摸接口)的指紋識別的其它方面。盡管可將生物計量描述為用戶的指紋，但這既定不是限制性的，且所述生物計量可包含其它識別信息(例如用戶的掌印)。

圖2說明移動裝置102以及手指204觸摸移動裝置102的觸敏屏的表面的側視圖。在圖2中示出的實例中，觸摸系統112位于傳感器系統114上方，且傳感器陣列116的至少一部分與觸敏屏的至少一部分重疊。明確地說，傳感器陣列116定位成使得當手指204觸摸觸敏屏時，手指204也可位于傳感器陣列116的至少一部分上或上方。

顯示器在其中傳感器陣列116與觸敏屏重疊的部分中是通過指紋檢測啟用的，而其余不重疊部分不是通過指紋檢測啟用的。傳感器系統114可被稱為指紋傳感器系統，且傳感器陣列116可被稱為指紋傳感器。

a.觸摸數據

在一些實施方案中，顯示器可提供請求用戶掃描她的手指以便驗證的提示。如果用戶通過驗證，那么移動裝置102可允許所述用戶接入到應用程序并存取存儲在移動裝置102中的數據，且如果用戶未通過驗證，那么阻止所述用戶接入應用程序并存取存儲在移動裝置102中的數據。

用戶可通過將手指204放在觸敏屏的表面上來與顯示器交互。在動作210處，觸摸系統112可接收并處理包含來自用戶的觸摸的一或多個觸摸參數的觸摸數據。觸摸系統112可將所述觸摸參數中的一或多者傳遞到指紋控制塊220。觸摸參數可用于導出傳感器系統114應如何且在何時捕獲物件的圖像。

觸摸系統112可從用戶的觸摸導出觸摸參數，例如觸摸大小、區(qū)域、位置、x-y位置、用戶手指的角度和定向、用戶手指的移動和/或移動速率，以及觸摸裝置的觸敏屏的物件的觸地時間(例如其中用戶的手指觸摸著觸敏屏的持續(xù)時間)。在一個實例中，如果用戶的手指仍在移動，那么捕獲用戶的指紋的圖像可能是無效的。捕獲所述圖像的較理想時間是例如當用戶的手指實際上靜止，且仍在觸敏屏的閾值接近性內(例如觸摸著觸敏屏)時。

在另一實例中，可使用觸摸參數來確定用戶的手指何時位于指紋傳感器陣列116上方，以允許及時捕獲和獲取指紋圖像，且在不存在手指時，防止所述傳感器陣列116的不必要引發(fā)或激活，從而降低移動裝置102的總電力消耗。在另一實例中，可使用觸摸參數來確定物件可能是手指、手掌還是手寫筆(例如基于物件抵靠觸摸屏的面積或輪廓)，且相應地激活傳感器陣列116的部分。在另一實例中，可檢測多個同時觸摸(例如多觸摸能力)的觸摸參數可用于觸發(fā)傳感器陣列116的與其中已檢測到多個手指觸摸的位置相關聯的部分，以允許兩個、三個、四個或五個手指的同時指紋識別。在一些實施方案中，手指的位置和定向可由觸摸屏檢測，且用以輔助用戶向指紋傳感器系統的錄用和/或檢驗。

觸摸系統112還可從移動裝置102的移動與移動裝置102有關的數據(例如所述移動裝置的移動速率、觸控信號層級數據(例如閾值或信噪比(snr))或抓握檢測)導出觸摸參數。抓握檢測可指關于用戶在移動裝置上的抓握的數據。舉例來說，觸摸系統112可能夠認識到用戶正使用哪只手來握住移動裝置(例如右手或左手)、用戶正抓握在移動裝置的何處(例如頂部、底部、左側和/或右側)，以及哪只手正觸摸屏幕(例如正使用左手還是右手來選擇在小鍵盤上顯示的特定數字)。

b.指紋數據

在動作212處，傳感器系統114可接收并處理指紋數據。在一些實施例中，傳感器系統114可包含指紋硬件和電路來處理從自用戶的手指反射的超聲波捕獲的圖像。傳感器系統114可將指紋數據傳遞到指紋控制塊220。當手指204位于傳感器陣列116上方時，可引發(fā)包含于傳感器陣列116中的超聲發(fā)射器來獲取手指204的一或多個超聲圖像。

c.傳感器數據和裝置狀態(tài)信息

在動作214處，可檢索傳感器數據和/或裝置狀態(tài)信息，并將其傳遞到指紋控制塊220。移動裝置102可包含裝置傳感器，例如溫度傳感器(例如環(huán)境溫度、電話溫度，以及傳感器和/或觸敏屏的溫度)和/或濕度傳感器，其提供傳感器數據以允許傳感器補償。

移動裝置102還可包含一或多個陀螺儀和加速計和/或全球定位系統(gps)，以例如確定用戶是否正在移動，或用戶移動得多快。舉例來說，如果用戶正在跑，那么捕獲用戶指紋的圖像可能是無效的。在此實例中，移動裝置102可允許用戶解鎖移動裝置102，但不允許用戶進行在線購買，因為所述購買在用戶部分可能是無意的。捕獲用戶指紋的圖像的較理想時間是例如用戶的手指實際上靜止且在觸敏屏的閾值接近性內時。另外，可檢索裝置狀態(tài)信息，例如蜂窩式狀態(tài)、rf信號電平(例如強、中或弱信號)和/或電池電量，并將其傳遞到指紋控制塊220。

d.處理觸摸數據、指紋數據、傳感器數據和/或裝置狀態(tài)信息

觸摸數據(見動作210)、指紋數據(見動作212)和傳感器數據和/或裝置狀態(tài)信息(見動作214)可將情境提供到用戶的移動中，并輔助傳感器系統114確定是否是捕獲用戶指紋的圖像的合適時間，或識別傳感器系統114所處理的不同參數以便捕獲指紋的不同圖像或稍后捕獲指紋圖像是否可為合意的。

在指紋控制塊220中，可合成數據，并以多種方式提供情境和實現。在動作222處，可導出可控制指紋掃描的參數?？珊铣捎|摸數據、指紋數據、傳感器數據和/或裝置狀態(tài)信息，以便實現最佳指紋傳感器操作參數，且動作222的輸出可調整指紋傳感器系統的參數，以獲得高品質指紋圖像。舉例來說，在動作224處，可確定傳感器系統114的最佳調諧參數以及激活掃描硬件的最佳時間，并將其傳遞到物件檢測系統110。

在動作226處，可合成數據以向用戶提供實時反饋，并傳遞到物件檢測系統110。在實例中，可經由顯示器將具有對手指位置調整的一或多個建議的實時反饋提供給用戶。明確地說，實時反饋可向用戶提供關于如何調整其手指或手來增加獲得其手指的良好圖像的概率的建議。舉例來說，傳感器系統114可能夠確定用戶正觸摸在哪里，要觸摸觸摸屏或視覺顯示器的哪些部分來捕獲清晰的指紋圖像，移動裝置102是否周圍擠了太多，和/或是否已獲取良好的指紋圖像。

物件檢測系統110可經由系統用戶接口向用戶提供例如視覺、聽覺和/或觸覺反饋。視覺反饋的實例可為在移動裝置102的顯示器上提供視覺符號(例如指紋的有界框或說明，具有非常接近于所述有界框或指紋說明的文本“觸摸此處”)，其指示用戶應在觸敏屏上何處觸摸，來使系統能夠捕獲用戶指紋的良好圖像(見圖3中的視覺圖像322)。

視覺顯示器的另一實例可為在移動裝置102的顯示器上提供提示，其指示已成功地捕獲或例如歸因于移動裝置102的移動或手指在圖像捕獲事件期間的過量移動而尚未成功地捕獲用戶指紋的圖像。視覺顯示器的另一實例可為致使耦合到移動裝置102的綠色發(fā)光二極管(led)點亮，以便指示已成功地捕獲用戶的指紋，且致使耦合到移動裝置102的紅色led點亮，以便指示尚未成功地捕獲用戶的指紋。在一些實施方案中，可將音頻反饋，例如音調、聲音或口頭響應，提供給用戶。在一些實施方案中，可將觸覺反饋提供給用戶，例如當獲取指紋圖像時或當錄用、匹配或驗證已成功時的蜂音或咔噠聲。

在動作228處，可導出用于增強型記錄創(chuàng)建和管理的參數。當手指204觸摸觸敏屏時，傳感器陣列116可為所引發(fā)且掃描手指204的超聲傳感器陣列。在此實例中，處理組件132獲取用戶指紋的一或多個超聲圖像，且可將指紋圖像或相關聯的指紋特征存儲在存儲器134(見圖1)中。指紋特征可包含與指紋相關聯的各種特征點的類型、位置和角度。為了確保安全性，處理組件132可對指紋圖像或特征進行加密，且接著將經加密的指紋圖像或特征存儲在存儲器134中。

如果處理組件132感知到正使用哪只手(例如右手或左手)、手指(例如拇指、食指、中指、無名指或小指)，和/或正使用用戶手指的哪一部分(例如指尖、中部、側面或底部)來創(chuàng)建指紋圖像，那么處理組件132可能夠更容易地使用戶的指紋圖像或特征與存儲在存儲器134中的另一指紋圖像或特征匹配。

可能需要最小化傳感器陣列116的大小來降低成本。如果傳感器陣列116較小，那么可捕獲用戶手指的少量細節(jié)或特征，且基于少量數據來作出用戶的指紋圖像是否與另一指紋圖像匹配的確定。因此，為了獲得較準確且較快速的結果，知曉用戶手指的哪一部分被捕獲并由所述指紋圖像表示可為有幫助的。

在動作230處，可合成數據來增強指紋記錄管理，以例如創(chuàng)建、匹配和/或驗證用戶的指紋圖像。如果用戶建立她的帳戶，那么處理組件132可捕獲手指204的圖像，分析指紋圖像的細節(jié)和/或特征，并將所述細節(jié)和/或特征作為指紋模板信息(也被稱作指紋“模板”)存儲在存儲器134中。所述圖像可基于傳感器陣列116與物件的交互。在后續(xù)時間點，如果處理組件132確定手指204的所捕獲指紋圖像與存儲器134中所存儲的指紋模板匹配，那么處理組件132可驗證所述用戶。相比之下，如果處理組件132確定手指204的所捕獲指紋圖像與存儲器134中所存儲的模板中的任一者不匹配，那么處理組件132可確定驗證失敗且不驗證所述用戶。

iii.物件檢測系統的組件

圖3是說明與一些實施例一致的移動裝置102中的物件檢測系統110的組件的框圖300。圖4是說明與一些實施例一致的圖3的移動裝置102中的物件檢測系統110的組件的側視圖的框圖400。

在圖3中，觸摸系統112包含觸敏屏302和視覺顯示器304。觸敏屏302可并入到顯示器304中，或位于移動裝置102的顯示器304上方或下方。在一些實施例中，觸敏屏302可為電阻式觸摸屏。在另一實例中，觸敏屏302可為投射式電容(pcap)觸摸屏，也被稱作投射電容式觸摸(pct)。投射式電容感測硬件可包含玻璃頂部或覆蓋層，在玻璃襯底下方具有n個傳感器電極(例如行電極)的陣列、絕緣層，以及m個傳感器電極(例如列電極)的縱橫交錯陣列。

觸敏屏302可由玻璃材料制成，且包含存在于觸敏屏下方的玻璃上硅組件306。在一些實施例中，顯示驅動器、pct前端(模擬前端或afe)和指紋傳感器afe可組合成玻璃上硅組件306。每一afe可包含一或多個模/數轉換器，以及用于獲取和轉換來自各種傳感器的數據的相關聯時序電路。由此，顯示驅動器、觸摸afe和指紋傳感器afe之間可發(fā)生高度交互，而不離開玻璃上硅組件306。盡管將觸敏屏302描述為由玻璃材料制成，但應理解，觸摸系統112可由任何透明材料制成。舉例來說，觸敏屏302可由聚碳酸酯或藍寶石材料組成。

雙側撓曲電路308可安置于觸敏屏302與傳感器陣列116之間。傳感器陣列116可存在于撓曲部、玻璃上，或以其它方式耦合到觸摸屏。雙側撓曲電路308是電氣和物理接口，且可包含其間具有絕緣層的兩個或更多個導電層。外導電層可具有暴露的墊，其可從撓曲部的一側或兩側接近。傳感器陣列116可使用撓曲電路308上的電連接來提供電力并檢索指紋傳感器數據。類似地，觸敏屏302可使用撓曲電路308上的電連接來產生和接收電信號，用于檢測屏幕表面上的一或多個觸摸。類似地，顯示器304可使用撓曲電路308上的電連接來提供電力，并接收從主要印刷電路板(pcb)320流動的顯示信息。

在一個實例中，雙側撓曲電路308可經由撓曲部分308a將電連接向上饋送到顯示器304，且經由撓曲部分308b向下饋送到傳感器陣列116，使得數據可傳遞到彼此和主pcb320，和/或從其接收數據。在另一實例中，雙側撓曲電路308可經由撓曲部分308b將電連接向上饋送到顯示器304，且經由撓曲部分308a向下饋送到傳感器陣列116，使得可將數據傳遞到彼此和主pcb320，和/或從其接收數據。另外，雙側撓曲電路308中的電鍍通孔可提供觸敏屏302與傳感器陣列116之間的連接。

雙側撓曲電路308可包含存在于撓曲電路308的一側或兩側上的一或多個撓曲部上硅組件310。在一些實施例中，指紋發(fā)射器(tx)驅動器區(qū)段以及一或多個指紋/觸摸低跌落(ldo)電壓調節(jié)器可組合撓曲部上硅組件310。撓曲部上硅組件310的電力供應器可與其它集成電路(ic)共享。

如上文所論述，請求用戶掃描她的手指來進行驗證的視覺提示可在顯示器304上出現。所述提示可伴隨有一或多個音頻音調、口頭命令或觸覺反饋來擴增或核實所述請求。主pcb320可操作并將數據發(fā)送到顯示器304，且提供視覺圖像322來向用戶顯示將她的手指放置在觸敏屏302或顯示器304的表面上何處。視覺圖像322示出為虛線框，且可指示耦合在其下方的傳感器陣列116的有效區(qū)域的輪廓。在圖3中，傳感器陣列116以分解視圖向下投影。視覺圖像322大約可為傳感器陣列116的有效區(qū)域(圖像捕獲區(qū)域)的大小或小于其大小。

主pcb320可包含處理組件132，其具有有一或多個移動臺調制解調器(msm)以及一或多個編解碼器(譯碼器-解碼器)326的芯片組324。具有一或多個數字處理器的芯片組324可執(zhí)行指紋處理和/或控制顯示接口。芯片組324可執(zhí)行動作214(見圖2)，且處理傳感器數據和裝置信息。舉例來說，芯片組324可執(zhí)行傳感器集線器處理、觸摸處理和模式控制(例如指紋、觸摸和傳感器模式控制)。芯片組324可經配置以喚醒傳感器系統114和/或傳感器陣列116，例如在用戶觸摸觸敏屏302的在傳感器陣列116上方或附近的適當部分時。這些功能中的一些可在芯片組324和/或編解碼器326中執(zhí)行。編解碼器326可執(zhí)行傳統的功能，例如為與移動裝置102相關聯的各種揚聲器、麥克風、顯示器和相機(例如傳感器344、346和/或348)編碼和/或解碼音頻和視頻流。

當觸摸系統112活動時，用戶可將她的手指放置在觸敏屏302上，在視覺圖像322的有界虛線框內，使得傳感器系統114被引發(fā)，且處理組件132捕獲用戶的指紋332的圖像。觸摸系統112可處理用戶的觸摸，并經由或更多電連接340將觸摸數據(見圖2中的動作210)發(fā)送到主pcb320。撓曲連接性342可包含一或多個連接340來允許觸摸和指紋數據的串行外圍接口(spi)連接性、用于顯示器的移動行業(yè)處理器接口(mipi)，以及電力和接地連接。撓曲連接性342可針對觸摸和指紋數據包含相同或不同的spi。

芯片組324中的一或多個處理器可分析來自觸敏屏302的觸摸數據，并確定是否捕獲指紋332的圖像。舉例來說，如果用戶正在移動，且指紋332不清晰或模糊，那么芯片組324可確定不捕獲指紋332的圖像。如果芯片組324確定指紋332是用于捕獲其圖像的良好候選者，那么芯片組324可激活傳感器陣列116，其接著可與指紋afe通信，來結合觸摸參數數據和任何調整來運行指紋332的掃描。傳感器陣列116可掃描指紋332持續(xù)預定時間段，并將指紋數據發(fā)送到處理組件132以供處理。處理組件132可例如創(chuàng)建用于錄用的指紋圖像的模板或記錄，或確定模板或指紋圖像是否與存儲在存儲器134(圖1)中的指紋圖像中的任一者匹配，以進行用戶的檢驗或驗證。

在圖4中，觸敏屏302可并入到顯示器304中或位于顯示器304上方，且傳感器陣列116位于觸敏屏302和顯示器304的一部分下面。應理解，圖4中的實例既定不具有限制性，且圖4中的組件的位置可與示出的位置不同。

存在于玻璃上硅組件306和撓曲部上硅組件310中的組件可基于各種實施方案而變化。在一個實例中，顯示驅動器和觸摸afe可組合成玻璃上硅組件306，且指紋發(fā)射器驅動器區(qū)段、指紋/投射電容式觸摸ldo和指紋afe組合成撓曲部上硅組件310在另一實例中，顯示驅動器可包含于玻璃上硅組件306中，且觸摸afe、指紋發(fā)射器驅動器區(qū)段、指紋/投射電容式觸摸ldo和指紋afe組合成撓曲部上硅組件310。

另外，多于一個硅組件可存在于觸敏屏的玻璃上，且多于一個硅組件可存在于撓曲電路上。如果觸摸afe和指紋afe存在于同一芯片中，那么它們可使用相同的spi。如果觸摸afe和指紋afe存在于不同芯片中，那么它們可各自使用其自己的spi。通過使用兩個spi，在主pcb320與雙側撓曲電路308之間布設電線或其它電連接可能更具挑戰(zhàn)性且昂貴，但更靈活。

在一個實例中，顯示驅動器可存在于玻璃上硅組件306中，且兩個不同硅組件存在于雙側撓曲電路308上。在另一實例中，指紋發(fā)射器驅動器區(qū)段和指紋/觸摸ldo可存在于第一撓曲部上硅組件(未圖示)中，且觸摸afe和指紋afe組合成第二撓曲部上硅組件(未圖示)。在另一實例中，指紋發(fā)射器驅動器區(qū)段和指紋/投射電容式觸摸ldo存在于第一撓曲部上硅組件中，且觸摸afe存在于第二撓曲部上硅組件(未圖示)中。

圖5是說明與一些實施例一致的包含經壓電微機械加工的超聲變換器(pmut)技術的物件檢測系統110的框圖500。pmut觸摸/指紋傳感器502可包含整個顯示器(如圖所示)，或可小于顯示器。在一個實施例中，玻璃上硅組件306可包含顯示驅動器，且撓曲部上硅組件310可包含pmutafe。在另一實施例中，顯示驅動器和pmutafe可組合成單個玻璃上硅組件306。

如上文所論述且進一步在此處強調，圖1到5僅為實例，其不應不恰當地限制權利要求書的范圍。舉例來說，盡管將一個物件說明為由物件檢測系統110檢測，但應理解，可檢測多于一個物件(例如多個手指、手指和手寫筆，等等)。

圖6是說明與一些實施例一致的捕獲物件的一或多個傳感器圖像的方法600的流程圖。方法600無意具有限制性的，且可用于其它應用。

方法600包含框602到604。在框602中，耦合到觸敏屏的傳感器陣列檢測可相對于裝置的觸敏屏從物件反射的信號。在實例中，傳感器陣列116是超聲傳感器陣列，其檢測相對于移動裝置102的觸敏屏從物件104反射的超聲信號。

在框604中，可基于反射的信號來捕獲物件的一或多個圖像，其中所述傳感器陣列的至少一部分與所述觸敏屏的至少一部分重疊。在實例中，傳感器陣列116是超聲傳感器陣列，且處理組件132基于反射的超聲信號來捕獲物件104的一或多個超聲圖像，其中所述超聲傳感器陣列的至少一部分與觸敏屏的至少一部分重疊。

還理解，在上文所論述的框602到604之前、期間或之后，可執(zhí)行額外過程。還理解，可省略、組合或以與所要不同的序列執(zhí)行本文所述的方法600的框中的一或多者。在實施例中，可為懸停在觸敏屏的表面之上或位于其上的任何數目的物件(例如多個手指)，執(zhí)行框602到604。

iv.傳感器陣列

a.電力減少

再次參看圖2，傳感器系統114在起作用時可消耗可觀的電力，且在為超聲指紋傳感器陣列產生超聲波時，可消耗額外電力。歸因于用于驅動與超聲傳感器陣列116相關聯的超聲發(fā)射器的中等高的電力消耗，可能需要最小化發(fā)射器工作時間，且減少傳感器系統114消耗的電力的量。

在一些實施例中，處理組件132可斷開傳感器陣列116，或將傳感器陣列116置于低電力模式，使得發(fā)射器不發(fā)射信號，和/或接收器不捕獲或以其它方式處理接收到的信號。舉例來說，處理組件132可制止將發(fā)射器啟用信號或驅動電壓發(fā)送到超聲傳感器陣列116，從而防止產生超聲波，直到超聲成像需要超聲波為止。類似地，處理組件132可將傳感器陣列116的接收器部分置于低電力或睡眠模式，直到需要圖像為止，從而降低總電力消耗。還可將處理組件132置于睡眠模式，持續(xù)某一時間周期。觸敏屏通常是活動的，且用以跟蹤物件的移動。明確地說，觸敏屏可用于確定手指204何時已停止移動，以及手指204何時位于傳感器陣列116的有效區(qū)域之上。如果當捕獲手指的圖像時，用戶已停止移動手指204，那么獲取的指紋圖像可較清晰且較精確。

觸摸傳感器和觸敏屏幕可消耗比傳感器系統114少的電力，使得在一些實施方案中，觸摸傳感器或觸敏屏可用于檢測手指或其它物件，其可反過來觸發(fā)處理組件132來喚醒指紋傳感器。舉例來說，如果位于觸敏屏上的物件的檢測到的區(qū)域和/或輪廓的大小和形狀類似于手指的大小和形狀，而不是手寫筆或保護盒內部的大小和形狀，那么處理組件132可喚醒并調用傳感器系統114和傳感器陣列116。另外，如果手指或手指輪廓的坐標在傳感器陣列116的圖像捕獲區(qū)域(有效區(qū)域)內，那么可捕獲所述手指的一或多個傳感器圖像。

觸摸系統112可檢測觸敏屏的表面上的手指204，并將關于所述檢測到的手指的信號發(fā)送到處理組件132。如果處理組件132的若干部分在休眠，那么可喚醒所需的部分或使其從休眠模式出來。處理組件132可檢測手指204何時在指紋傳感器區(qū)域內。響應于檢測到手指204在指紋傳感器區(qū)域內，處理組件132可接通傳感器陣列116，使得一或多個發(fā)射器發(fā)射信號(例如超聲信號)，且一或多個接收器接收來自手指204的反射信號模式。接通傳感器陣列116的適當時間可為當手指已停止移動且已穩(wěn)定到相對靜止的位置(即，在指紋傳感器陣列的有效區(qū)域上方)中時。處理組件132接著可獲取并處理反射信號模式，來捕獲手指的一或多個圖像。

在一個實例中，移動裝置102可休眠，其中觸摸屏和顯示器關閉。用戶可將手指放置在指定區(qū)域(例如首頁按鈕)上，以喚醒移動裝置102。如果觸敏屏在屏幕的外圍附近包含一或多個電容式觸控傳感器，那么可使用電容式觸控傳感器來以低重復率感測觸敏屏的僅一部分(例如傳感器陣列116周圍且包含傳感器陣列116的區(qū))，以節(jié)約電力。在另一實例中，當觸摸屏和顯示器處于低電力模式(例如觸敏屏醒來并切換到僅指定區(qū)域中的電容性感測通道(行和列)的較高掃描速率，喚醒指紋傳感器陣列，且起始圖像獲取循環(huán))時，僅指紋傳感器陣列所位于的觸敏屏的指定區(qū)域中的驗證的觸摸可起作用?？珊雎云渌|摸，因為指定區(qū)域外部的電容性感測通道可關閉，或可在指定傳感器區(qū)域外部的區(qū)中進行觸摸。

在一些實施方案中，傳感器系統114可在捕獲模式與非捕獲模式之間切換。如果傳感器系統114處于捕獲模式，那么傳感器系統114是活動的，且在其處于觸敏屏的閾值接近性內時，捕獲指紋的圖像。如果傳感器系統114處于非捕獲模式，那么傳感器系統114是活動的，且不捕獲指紋的圖像(即使其在觸敏屏的閾值接近性內也是如此)。

在一些實施方案中，如果用戶用戴手套的手觸摸顯示器上的指紋區(qū)域，那么所述觸摸可被記錄，但預設閾值可指示觸控信號的量值過低而無法進行指紋識別，但對于屏幕導航來說是足夠的。在此類情形中，觸摸系統112可不嚙合指紋傳感器，從而通過不在每次觸摸時嚙合指紋傳感器來減少所消耗的電力的量。在此實例中，戴手套的手指的觸摸可滿足允許屏幕導航的最小信號閾值。

因此，通過在物件的傳感器圖像容易不清晰時斷開傳感器陣列116或使其處于低電力休眠模式，且在物件的傳感器圖像容易為清晰時接通傳感器陣列116，物件檢測系統110可實現傳感器系統114的較好電力管理。以此方式，傳感器系統114的電力需求可減少，且第一時間掃描成功的較高概率得以確保。

b.大小減小

可將傳感器陣列116放置在觸敏屏的一部分下面(而不是整個觸敏屏下面)。對于耦合到觸敏屏的傳感器陣列116，傳感器陣列116的大小可較小，同時仍提供清晰的指紋成像以及其它優(yōu)點，如本發(fā)明中所論述。在實例中，傳感器陣列116的有效區(qū)域可約為1/4英寸×1/2英寸。觸敏屏(例如電容式觸摸屏)輔助減小的大小指紋傳感器的有效操作。舉例來說，觸敏屏可檢測手指204在觸敏屏的表面上的位置，并輔助確定手指何時位于減小大小的指紋傳感器之上。

用戶可觸摸顯示器上的有效指紋區(qū)域。在實例中，用戶接口(ui)可顯示指紋傳感器上方的觸摸區(qū)域的輪廓，且為用戶提供圖形引導來將她的手指定位在正確的位置和/或定向中(例如，見圖3中的視覺圖像322)。觸摸系統112可將來自檢測到的觸摸的大小參數提供到指紋控制塊220。觸摸大小信息可包含關于正掃描手指的哪一部分(例如指尖、中部、底部或側面)以及所述手指的大小和位置的細節(jié)。由此，可避免對被認為太大或具有奇怪形狀(例如頰部、手掌、襯衫袖子或屏幕上的液體)的觸摸的不必要掃描。

c.傳感器位置的自校準

作為減小大小的指紋傳感器與具有觸敏屏的顯示器之間的交互的一部分，知曉傳感器陣列116相對于顯示器的物理位置可為重要的。舉例來說，允許在移動裝置102上執(zhí)行的應用程序知曉傳感器陣列116相對于顯示器的位置可為重要的。

對于各種移動裝置模型之間的放置變化和組裝容差，可能需要確定每一裝置內的傳感器陣列116的位置。在移動裝置上運行的一些軟件應用程序可請求來自用戶的驗證觸摸輸入。如果應用程序并不知曉傳感器陣列116的位置，那么應用程序可不能夠從傳感器陣列116獲取圖像。在另一實例中，如果應用程序不正確地知曉移動裝置102中的傳感器陣列116的位置，那么應用程序可能不能夠接收用戶的觸摸輸入，且可能無意中掛起或變?yōu)楣δ墚惓！?/p>

在一些實施例中，在傳感器附接到顯示器之后，傳感器陣列116與觸敏屏之間的電磁或靜電交互可用于自動校準傳感器位置和/或定向。舉例來說，可用ac或dc信號來使與傳感器陣列116相關聯的發(fā)射器或接收器電極臨時偏置，以允許通過觸敏屏對傳感器的檢測。可使用傳感器陣列的有效部分的輪廓來確定傳感器的物理放置。軟件應用程序可能夠運行例程來確定傳感器陣列116的位置，且將觸敏屏自動校準到較小傳感器陣列116。

在實例中，傳感器陣列116可附接到顯示器和放置在顯示器之上且粘附到顯示器的觸敏屏(例如投射式電容觸摸屏(pct))的背側。為了自動確定傳感器陣列116相對于觸敏屏的位置，可將偏壓電壓施加到接收器(例如超聲接收器)或發(fā)射器(例如超聲發(fā)射器)電極中的一或多者?？蓪⑵珘弘妷菏┘拥阶罱咏|敏屏的接收器或發(fā)射器電極?？墒箓鞲衅麝嚵?16的一或多個電極偏置或注入有可由上覆電容式觸摸屏檢測的時變信號，以檢驗傳感器操作的若干方面(在傳感器自測試程序期間)。

可執(zhí)行觸敏屏的掃描，且確定傳感器的有效區(qū)域?？纱_定有效傳感器區(qū)的坐標，并存儲在存儲器134中(例如區(qū)域校準)。有效傳感器區(qū)域的大小也可存儲在存儲器134中。因此，可確定傳感器陣列116相對于電容式觸摸屏的大小、位置和定向，并存儲在存儲器134中。

在移動裝置102上運行的軟件應用程序可調用大小、位置，和/或定向參數，來將用戶引導到屏幕上其中可捕獲用戶指紋的指紋圖像的位置。虛擬圖像可向用戶提供將她的手指放置在觸敏屏上何處的實例輪廓(見圖3中的視覺圖像322)。軟件應用程序還可調用大小、位置和/或定向參數，來允許應用程序在需要時檢測來自傳感器陣列116的生物計量信息，將來自觸敏屏的坐標與所存儲的傳感器參數進行比較，以確定物件何時位于傳感器上方，和/或啟用其它應用程序。

v.物件輪廓和旋轉

在使用小區(qū)域指紋傳感器的錄用期間，可請求多次觸摸/輕拍來登記每一所要的手指。這可能不利地影響用戶的體驗(例如過量的等待時間和重復觸摸/輕拍)，且需要過量的計算。舉例來說，在錄用期間請求用戶輕拍多次來記錄或登記指紋的過程可能花費15秒或更長。另外，用戶的匹配或驗證可消耗廣泛的計算資源，且取決于所錄用的手指或用戶的數目而導致相當大的等待時間。舉例來說，對于每一錄用圖像，錄用的等待時間和處理可花費大約500毫秒。處理時間可與手指和用戶的數目成線性增長，從而使用戶的體驗降級。

為了減少處理指紋圖像的時間量，可使用觸敏屏來檢測近似手指輪廓以及用戶觸摸的區(qū)。圖7是說明與一些實施例一致的移動裝置701和成像區(qū)702、704、706、708和710的框圖700?？苫诔上駞^(qū)來捕獲和分析用戶的指紋。在一些實施例中，觸敏屏可為檢測物件的觸摸的位置以及被觸摸區(qū)的輪廓的電容式觸摸屏。在一些實例中，觸敏屏可為低分辨率電容式觸摸屏。

傳感器陣列116可能僅看到用戶指紋的一部分，例如在傳感器陣列116具有小于指紋的有效區(qū)域時，或在手指的僅一部分與傳感器的有效區(qū)域重疊時。圖8是說明與一些實施例一致的接收用戶指紋的一部分的圖像的傳感器陣列116的框圖800。在圖8中，傳感器陣列116可為超聲傳感器陣列，其被引發(fā)來獲取指紋332的一或多個超聲圖像，且傳感器陣列116可捕獲一或多個局部指紋。如圖8中所說明，平面內旋轉是圍繞縱搖軸的旋轉。平面外旋轉是圍繞橫擺軸的旋轉和/或圍繞橫滾軸的旋轉。手指圍繞縱搖軸的旋轉可需要旋轉角的校正來準確地錄用和/或匹配指紋圖像。來自觸摸屏(即使低分辨率觸摸屏)的信息可有助于確定旋轉角，且隨后幫助指紋錄用和/或匹配。

圖9a到9c示出與一些實施例一致的手指的若干部分的實例指紋。手指輪廓可用于識別手指旋轉。如圖9a中所示，觸摸觸敏屏的表面的手指的指尖可看起來是圓形或橢圓形的，內部具有脊線-谷線圖案(例如橫擺角度約為90度，參看圖8)。如圖9b中所示，指紋可較寬，指示手指基本上平坦地抵靠觸摸屏的表面放置(例如所有三個角度均約為零度，參看圖8)。如圖9c中所示，具有窄形狀的“側向”指紋可指示用戶已使她的手指橫滾到一側或另一側(例如橫滾角度約為90度，參看圖8)。

如下文較詳細論述，作為第一層級的驗證，可對照模板來匹配檢測到的輪廓，且進一步將其用于選擇性激活高分辨率指紋成像。在一些實施方案中，一或多個手指輪廓中的輪廓可用作大區(qū)域多手指指紋傳感器中的初級或次級生物計量特征。舉例來說，手指輪廓結果可進一步觸發(fā)次級驗證(例如超聲指紋成像)和/或生物計量增強(例如活躍度檢測)?；钴S度檢測檢測生命的生理記號。另外，手指輪廓可用于實現大屏幕傳感器上的手指位置的局部化的高分辨率和/或聲透射，從而降低電力消耗和處理器利用。聲投射可指用受控的聲波來使區(qū)域或物件溢流，通常作為聲納或超聲成像的一部分。因此，可以低等待時間、低處理器利用和低功耗來執(zhí)行多層級驗證系統。

傳感器陣列116的位置和區(qū)域可與手指輪廓相關聯，以估計手指的指紋接觸面積和位置。在一些實施例中，手指輪廓可用于模板關聯。通過使用來自觸摸系統112的額外手指輪廓和/或旋轉信息，可使處理來自傳感器系統114的指紋圖像數據加速(例如旋轉、位置和/或區(qū)域)。

常規(guī)觸敏屏幕可以約10到20點每英寸(dpi)來成像，而指紋傳感器可以約500dpi來成像。在一些實施例中，觸摸屏傳感器可用于確定手指輪廓，其可用于估計相對于傳感器陣列116的手指旋轉和定位。在實例中，在基于小面積傳感器的指紋錄用程序中，輪廓和手指旋轉/位置信息可用于圖像模板或特征模板拼接。來自單個手指或所述手指的一部分的所存儲的細節(jié)和/或指紋特征可被稱為特征模板，而指紋脊線、谷線和其它特征的具體圖像可被稱為圖像模板。在一些情況下，指紋捕獲區(qū)域可與用戶的手手掌或手的一部分或區(qū)域相關聯。

來自單個手指的多個錄用圖像可拼接和/或存儲來表示所述手指。所述手指的此表示可被稱作圖像模板。舉例來說，觸摸系統112可檢測觸敏屏的表面上的用戶指尖的輪廓(見圖9a)，且處理組件132可將用戶指尖的輪廓的圖像存儲在存儲器中。在后續(xù)時間點，觸摸系統112可檢測觸敏屏的表面上的用戶的平坦手指輪廓(見圖9b)，且處理組件132可將用戶的平坦手指輪廓的圖像存儲在存儲器中。處理組件132可部分地使用存儲在存儲器中的手指或指尖輪廓，將這兩個圖像拼接在一起，以表示用戶手指的一部分，其比指尖或平坦手指大或完整。

在實例中，觸摸系統可基于檢測物件在觸敏屏的表面上的觸摸來確定物件輪廓，且確定所述物件從所述物件輪廓的旋轉。在此實例中，處理組件132可基于物件輪廓和旋轉來識別圖像模板，將所述物件的一或多個圖像與所識別的圖像模板拼接在一起，且基于所述拼接形成新的或經更新的圖像模板。所述圖像模板可為所述物件的局部或完整圖像。

在一些實施例中，可提取來自指紋圖像的特征，且可將相關聯的特征描述符存儲為手指的表示。手指的此表示可被稱作特征模板。在實例中，觸摸系統可基于檢測到物件在觸敏屏的表面上的觸摸而創(chuàng)建或確定物件輪廓，且確定所述物件從所述物件輪廓的旋轉。在此實例中，處理組件132可從一或多個所捕獲的圖像提取一或多個特征，基于所述物件輪廓、旋轉和/或所提取的特征來識別特征模板，且拼接所述物件的一或多個圖像來形成或增強特征模板。處理組件132接著可基于所述拼接來創(chuàng)建或確定新特性模板。所述特征模板可為所述物件的局部或完整圖像。

所述模板(例如圖像模板或特征模板)可標注有手指輪廓、旋轉和位置信息來輔助將來的查詢。在錄用期間，用戶手指的模板可存儲在裝置安全快閃存儲器(例如電話中的安全存儲器)中。在一些實施例中，存儲用戶手指的模板可為單次過程。在一些實施例中，用戶手指的模板可在查詢期間更新。另外，一或多個用戶的多個手指模板可存儲在裝置中。當用戶調用指紋驗證系統(例如嘗試解鎖裝置)時，可使當前查詢圖像的特征與模板匹配，且可計算匹配得分?；谒銎ヅ涞梅?，用戶可或可不通過驗證。

另外，可用對旋轉和位置的知曉來增強關于錄用過程的用戶反饋，從而改進用戶的體驗(例如降低所需的觸摸的次數以及總等待時間)和處理器利用率。舉例來說，觸摸屏檢測到的參數可用于通過提供有用的反饋(例如引導用戶以及告知所述用戶進程)來增強用戶的體驗(見圖2中的動作226)。在查詢期間，可從所捕獲的圖像提取手指輪廓以及位置和/或旋轉?？墒共樵冚喞c所錄用的輪廓模板匹配。用于匹配的指紋模板可根據輪廓匹配得分進行分類，且用以驗證或檢驗所錄用的用戶。

在一些實施例中，指紋模板匹配可僅通過匹配輪廓來執(zhí)行。在實例中，匹配包含物件(例如用戶的手指、一組手指、手掌或手)的兩個輪廓/剪影圖像的相關。在另一實例中，可使用機器學習來確定查詢輪廓是否與錄用(模板)輪廓匹配。在此實例中，機器學習可用于出于指紋匹配目的而定位模板。

另外，可在查詢期間，基于所估計的參數來細化用于匹配的位置和旋轉。由此，可對照選定或所訂購的模板來匹配查詢指紋特征。在成功匹配后，可出現早期退出，從而減少驗證等待時間，且最小化硬件資源利用。在大面積傳感器中，低分辨率觸摸傳感器可用于檢測初始觸摸，且確定手指、手或手掌的輪廓，接著是具有高分辨率傳感器陣列的關注區(qū)中的選擇性圖像獲取和圖像處理。

a.觸摸輔助的錄用

圖10是說明與一些實施例一致的引導用戶執(zhí)行指紋錄用和/或手指位置或旋轉改變的方法1000的流程圖。方法1000無意為限制性的，且可用于其它應用。

方法1000包含框1002到1022。在框1002中，可檢測傳感器陣列116與觸摸傳感器的若干部分或全部之間的重疊。在實例中，傳感器陣列116可為超聲指紋傳感器，且觸摸傳感器可為并入到觸敏屏中的一或多個電容性感測通道。可檢測指紋傳感器位置，并將其存儲在存儲器134中?？?002可每裝置執(zhí)行一次。

如果指紋錄用完成，那么過程流可繼續(xù)到框1004，其中所述過程可結束。如果指紋錄用未結束，那么過程流可繼續(xù)到框1006，其中可使用觸摸傳感器來檢測手指輪廓。在框1008中，可基于手指輪廓來確定一或多個旋轉角度。在實例中，處理組件132可分析手指輪廓的形狀和面積來確定一或多個旋轉角度。旋轉角可為例如圍繞縱搖軸的平面內旋轉、圍繞橫擺軸的平面外旋轉和/或圍繞橫滾軸的旋轉。

在框1010中，可將手指輪廓映射到傳感器陣列116。在實例中，來自觸摸傳感器的信號允許手指輪廓的坐標的識別，且處理組件132可檢測手指輪廓與傳感器陣列116的有效區(qū)域之間的重疊?？?010可將指紋傳感器和觸摸傳感器位置信息(例如指紋傳感器坐標和觸摸傳感器坐標)保持或存儲在存儲器中。從框1002，可相對于觸摸傳感器坐標確定指紋傳感器位置。因此，可將手指的觸摸導出的輪廓和接觸面積轉譯為指紋傳感器參數，并映射到傳感器陣列116上。

在框1012中，可檢測手指和傳感器陣列接觸區(qū)域。處理組件132可將手指輪廓的捕獲區(qū)域關聯到在所述一或多個圖像中捕獲的手指的區(qū)域(例如手指的指尖)。處理組件132可使用映射到傳感器陣列116的區(qū)域的手指輪廓的坐標來檢測接觸區(qū)域。在框1014中，可捕獲手指的當前圖像(例如超聲圖像)。在實例中，傳感器陣列116可為超聲傳感器陣列，其被引發(fā)來獲取手指的一或多個超聲圖像，且處理組件132捕獲手指的一或多個超聲圖像。

框1016和1020具有短劃線，指示可為從方法1000的框1014到框1022的每一流執(zhí)行這些框中的至多一者。如果執(zhí)行框1016，那么不執(zhí)行框1020，且過程流從框1016繼續(xù)到框1018，且接著到框1022。在框1016中，提取所述圖像的一或多個特征，其中所述圖像是手指的局部錄用圖像。指紋特征的實例是指紋細節(jié)，且圖像特征的實例是指紋圖像中的邊緣和拐點。在實例中，可使用所述圖像特征周圍的局部框的梯度或各種統計參數的直方圖來描述特征。接著可通過匹配算法來匹配描述符。

在框1018中，可將圖像模板和/或特征模板與手指的當前圖像拼接在一起。例如一或多個所存儲的圖像模板或特征模板的外部數據可用于與當前圖像拼接。手指(或其它物件)的一或多個圖像或特征可與所存儲的圖像或特征模板拼接在一起，且可基于所述拼接創(chuàng)建或形成新的或經更新的圖像或特征模板。

從小面積圖像到實際大小的圖像或特征模板的轉換可以多種方式執(zhí)行。在一個實例中，可使用圖像登記技術將小面積圖像拼接在一起，且可提取經拼接圖像的一或多個特征。在另一實例中，可提取局部圖像的一或多個特征，且所述模板經標注并拼接在一起，以創(chuàng)建、確定或形成另一特征或圖像模板。在另一實例中，可用位置和旋轉角度信息來標注所捕獲指紋圖像。位置和旋轉角度信息可用于拼接所述圖像或標記/拼接所述圖像模板。另外，可將手指輪廓、位置和面積信息標記到模板，以輔助快速匹配/查詢。

在一些實施方案中，特征或圖像模板可不拼接在一起。實際上，可將所述模板排序或以其它方式編號，并存儲以用于將來查詢、匹配或驗證目的。在一些實施方案中，基于相對于指紋傳感器的已知重疊區(qū)域，觸摸傳感器或觸敏屏可在拼接模板時輔助。舉例來說，平坦手指(見圖9b)的中間區(qū)段可位于減小大小的指紋傳感器的有效區(qū)域之上。雖然來自指紋傳感器的傳感器圖像無法直接揭示正對手指的哪一部分成像，但來自觸摸傳感器或觸敏屏的觸摸信息可提供手指的總輪廓，從而允許作出關于正對手指的哪一部分成像的確定，且潛在地減少錄用或匹配所需的處理時間。在一些實施方案中，手指輪廓可提供模板排序、識別和關聯信息。在一些實施方案中，手指輪廓可輔助確定和顯示錄用進程。舉例來說，針對在錄用期間完成的掃描，來自指紋傳感器的指紋圖像信息可疊加在手指輪廓上，以確定手指的哪些部分已成像，且哪些部分尚未成像?？上蛴脩麸@示具有尚未錄用的部分的手指輪廓，以輔助錄用過程。在一些實施方案中，手指輪廓可用于檢測一或多個手指是否正由同一用戶錄用?？衫缤ㄟ^使用在移動裝置上顯示的圖標來告知用戶多個手指正錄用。在一些實施方案中，來自單個用戶的多個手指的錄用可為不贊成或不允許的。

從框1018，過程流程進行到框1022，其中可向用戶提供引導來執(zhí)行錄用位置/旋轉改變(見圖2中的動作226)。位置和旋轉角度信息可用于引導最終用戶進行指紋錄用過程(例如輕拍位置、百分比進程、其余時間等)。歸因于此增強型消息接發(fā)，用戶錄用等待時間(且因此計算資源使用)可最小化?？蛇B同來自手指輪廓的總面積來確定用戶的完成位置、面積和角度。從框1022，過程流可繼續(xù)確定錄用是否完成。

相比之下，如果執(zhí)行框1020，那么不執(zhí)行框1016，且過程流從框1014繼續(xù)到框1018到1022。在此實例中，從框1018，過程流進行到框1020。在框1020中，可提取所述圖像的一或多個特征，其中所述圖像是手指的全錄用圖像。所述一或多個特征和/或圖像可存儲在存儲器中。從框1020，過程流進行到框1022。

還理解，在上文所論述的框1002到1022之前、期間或之后，可執(zhí)行額外過程。還理解，可省略、組合或以與所要不同的序列執(zhí)行本文所述的方法1000的框中的一或多者。在實施例中，可對懸停在觸敏屏之上或接觸觸敏屏的表面的任何數目的物件(例如多個手指)執(zhí)行方法1000。

b.觸摸輔助的查詢

圖11是說明與一些實施例一致的使特定特征和手指輪廓與對應圖像或特征模板匹配的方法1100的流程圖。方法1100無意為限制性的，且可用于其它應用。

方法1100包含框1102到1120。在框1102中，可檢測傳感器陣列116與觸摸傳感器的若干部分或全部(例如觸摸屏)之間的重疊。在實例中，傳感器陣列116可為超聲指紋傳感器，且觸摸傳感器可為并入到觸敏屏中的一或多個電容式觸控傳感器、電容性觸摸按鈕或電容性感測通道中的一者?？蓹z測指紋傳感器位置，并將其存儲在存儲器134中。在一些實施方案中，可檢測與傳感器陣列116相對于觸摸傳感器的有效區(qū)域的周長相關聯的每一拐點的x-y坐標，并將其存儲在存儲器134中?？?102可每裝置執(zhí)行一次(例如針對移動裝置102中的每一傳感器陣列116和/或針對每一觸摸傳感器(即，電容式觸摸屏和每一電容性觸摸按鈕))。

從框1102，過程流可繼續(xù)到框1104，其中可使用觸摸傳感器來檢測手指的輪廓。從框1104，過程流可繼續(xù)到下文進一步描述的框1106和框1118。在框1106中，可對照一或多個所存儲的手指輪廓模板(例如與手指輪廓相關聯的圖像模板或特征模板)，來匹配手指輪廓。在實例中，處理組件132可嘗試對照在先前錄用過程期間獲得的一或多個手指輪廓模板來匹配手指輪廓。在框1108中，可確定手指輪廓是否與所存儲的手指輪廓模板中的一或多者匹配。在實例中，手指輪廓可與可包含所登記的手指輪廓的所登記指紋數據庫匹配。可選擇對應于匹配手指輪廓的手指輪廓模板來進行進一步分析，例如從用戶獲取的指紋圖像的指紋分析。

如果確定手指輪廓與手指輪廓模板中的任一者不匹配，過程流可繼續(xù)到框1120，其中所述過程可結束。如果確定手指輪廓與一或多個手指模板輪廓匹配，那么過程流可繼續(xù)到框1110和1112。在框1110中，可從在框1104中檢測到的手指輪廓檢測手指旋轉。從框1110，過程流可繼續(xù)到框1116，其中可檢測手指與傳感器陣列接觸面積。從框1110，過程流也可繼續(xù)到框1118，其在下文進一步描述。

從框1116和1112，過程流可繼續(xù)到框1118，其中使例如手指旋轉、一或多個手指的相對位置、手指的接觸面積和/或手指輪廓等特征與對應輪廓模板匹配(見框1106)。可從手指輪廓以及傳感器陣列相對于手指輪廓的位置估計手指位置、旋轉和傳感器陣列接觸面積。使用所估計旋轉、位置、接觸面積和/或手指識別符，可對照對應的輪廓模板來匹配從查詢手指圖像獲得的特征。作為回退，如果已經初步識別的基于輪廓的模板未能找到匹配，那么可檢索其它模板。單個用戶或多個用戶的一或多個手指的模板信息可存儲在移動裝置的存儲器中。另外，每一手指可具有由指紋傳感器捕獲的子部分。此外，可基于輪廓匹配得分來使模板為搜索/匹配進行優(yōu)先級排序以減少等待時間。

在一些實施方案中，可基于手指輪廓或手指面積來確定手指識別。手指識別可包含手的哪根手指正被斷言、手指之間的相對位置，和/或手指面積(例如手指的大小或手指或手的各個關節(jié)之間的接觸面積)。手指識別可有助于窄指紋搜索和匹配?；蛘撸种篙喞捎兄谧R別或最初選擇要搜索哪一指紋圖像或特征模板。舉例來說，手指輪廓可用于確定查詢與錄用圖像之間的偏移角，以輔助搜索和匹配。在一些實施方案中，手指輪廓或區(qū)域可允許低等級檢驗。從框1118，過程流可繼續(xù)到框1120，其中所述過程結束。

還理解，在上文所論述的框1102到1120之前、期間或之后，可執(zhí)行額外過程。還理解，可省略、組合或以與所要不同的序列執(zhí)行本文所述的方法1100的框中的一或多者。在實施例中，可對懸停在觸敏屏之上或接觸觸敏屏的表面的任何數目的物件(例如多個手指)執(zhí)行方法1100。

盡管將圖1中的物件104和圖2中的物件204說明為用戶的手指，但這無意為限制性的，且物件可為能夠與觸敏屏交互的任何物理物件。在一些實施例中，所述物件可為手寫筆。

再次參看圖2，傳感器系統114可經配置以檢測非手指物件，例如手寫筆。在一些實施例中，傳感器系統114可確定物件104是手寫筆而不是手指。舉例來說，傳感器系統114可為超聲傳感器陣列，其被引發(fā)來獲取一或多個超聲圖像，且處理組件132可基于從所述物件反射的超聲波的信號強度和模式，確定所述物件不是手指，且可進一步能夠基于與所述圖像相關聯的近似寬度、長度、直徑或大體圓形或橢圓形狀，來確定所述物件是手寫筆。

響應于確定所述物件是手寫筆，傳感器系統114可認識到其正在檢測，且正被手寫筆觸摸，并重配置觸敏屏來最佳感測所述物件。舉例來說，與觸摸屏相關聯的主pcb320或控制器可增加樣本速率，從而產生屏幕上的較高動態(tài)分辨率。也就是說，增加的取樣速率允許較快的檢測和對例如手寫筆等物件在觸摸屏的表面上的移動的響應，從而增加觸摸系統可跟隨觸摸屏上快速移動的手寫筆、手指或其它物件的速度。

所述用戶可觸摸觸敏屏的與傳感器陣列116重疊的部分。在實例中，用戶可觸摸與手寫筆的筆尖重疊的部分(觸敏屏的與傳感器陣列116重疊的部分)，可獲得手寫筆筆尖的圖像，傳感器系統114可確定物件是手寫筆，且可基于手寫筆確定來重新配置觸敏屏以容納所述手寫筆。舉例來說，可經由觸摸系統112，將與特定筆尖的手寫筆模式相關聯的樣本速率、增益、觸摸閾值和濾波器設置應用于觸摸屏?？赏ㄟ^更快速地接入觸敏屏的各行和列來增加觸摸屏的樣本速率，從而允許數據的較快獲取，以及跨越觸摸屏的表面跟蹤快速移動的手寫筆的能力。

或者，可接入與觸摸屏相關聯的行和列的受限部分，從而允許所關注區(qū)域中(例如手寫筆筆尖附近)的增加的幀速率。當確定檢測到的物件為手寫筆時，可增加與觸摸屏的一或多個通道相關聯的增益，因為與手寫筆的筆尖相關聯的區(qū)域(和信號)通常比手指觸摸觸摸屏的區(qū)域(和信號)小得多。舉例來說，當嘗試檢測觸摸屏的表面上或附近的小面積物件的存在時，放大因子可針對對應電容性感測通道而增加。

或者，與用于檢測例如手指等較大物件的閾值相比，當預見手寫筆筆尖的檢測時，可降低用于檢測物件的閾值，因為針對小物件感測到的信號通常小于針對大物件感測到的信號。可調整各種濾波器設置(例如電子濾波器或圖像處理濾波器)，以適應手寫筆筆尖的檢測，例如識別小面積物件的軟件濾波器。舉例來說，當檢測到手指的存在時，可使用低通空間濾波器，來減少或消除與觸摸屏的表面上的灰塵、小刮擦或碎屑相關聯的較高空間頻率。允許增加低通濾波器的滾降頻率來允許與手寫筆筆尖相關聯的空間頻率的檢測可并入到觸摸系統112中。

或者，定中心在手寫筆筆尖的近似空間頻率周圍的關注區(qū)中的帶通濾波器可并入到觸摸系統112中。類似地，通過與手寫筆筆尖相關聯的空間頻率而不是與手指相關聯的空間頻率的高通濾波器可并入到觸摸系統112中?？蛇M一步調整與手寫筆模式相關聯的樣本速率、增益、觸摸閾值和濾波器設置，以適應特定風格的手寫筆筆尖。

在另一實例中，用戶可觸摸與手寫筆的平頭筆尖重疊的部分。在此實例中，在傳感器陣列116檢測到手寫筆且傳感器系統114確定手寫筆特性之后，可針對與“平頭筆尖”手寫筆模式相關聯的樣本速率、增益、觸摸閾值和濾波器設置重新配置觸敏屏。平頭筆尖可例如示范較大標記筆尖、軟或屈從性標記筆尖或成角度的矩形標記筆尖。在另一實例中，用戶可觸摸與手寫筆的細筆尖重疊的部分。在此實例中，在傳感器陣列116檢測到手寫筆且傳感器系統114確定手寫筆特性之后，可針對與“細筆尖”手寫筆模式相關聯的樣本速率、增益、觸摸閾值和濾波器設置重新配置觸敏屏。細筆尖可例如示范圓珠筆或鉛筆的較小標記筆尖或小半徑筆尖。

在另一實例中，用戶可用物件來觸摸所述觸摸屏和傳感器陣列的重疊部分，例如聲學信息標記。所述聲學信息標記可含有聲學簽名或其它聲學識別符。舉例來說，聲學標記可含有一維或二維條碼的聲學版本，例如upc條形碼、qr碼或其它承載信息的碼。或者，聲學信息標記可含有聲學識別符，例如個人化記號、簽名、標記、標志或紋身。舉例來說，可用基礎超聲傳感器來檢測聲學標記上的一組棘爪或升高的表面(例如凸起部分)。相對于安置在所述升高的區(qū)之間的空氣或其它聲學不匹配材料的介入區(qū)，升高的區(qū)在與上覆于超聲傳感器上的觸摸屏、玻璃蓋片、防護透鏡或壓板的表面接觸時，可傳遞或發(fā)射較多的聲能。移動裝置102可辨識所述聲學信息標記。所述標記可由觸摸屏檢測，且接著由基礎超聲傳感器陣列116成像。聲學標記可使動作能夠發(fā)生(例如提供優(yōu)惠券、投放廣告、跟蹤一件設備、識別一個人等)。在此實例中，處理組件132可識別聲學信息標記或聲學識別符，且致使動作發(fā)生。

另外，移動裝置102可具有不位于在視覺顯示器的有效區(qū)域上方的觸敏屏上或作為其一部分的一或多個觸摸按鈕。在實例中，觸摸按鈕可為電容性感測觸摸按鈕，其包含安裝或定位在主動顯示區(qū)域的外圍外部的電容性電極。在一些實施例中，傳感器陣列116可位于外圍觸摸按鈕中的一或多者下面。觸摸按鈕可為例如首頁、菜單或返回按鈕，其位于移動裝置102的底部。與傳感器系統114交互的處理組件132也可管理觸摸按鈕，使得觸摸按鈕將數據饋送到傳感器陣列116中。舉例來說，具有基礎超聲傳感器陣列116的電容性觸摸屏按鈕可使用來自電容性觸摸屏按鈕的數據，來確定例如手指等物件何時充分地在傳感器陣列116之上，接著激活傳感器陣列116來獲取手指的一或多個圖像。在一些實施方案中，傳感器陣列116可能不是直接位于顯示器的有效部分下面，而是可在顯示器外圍，同時仍共享共用的玻璃蓋片。

當用戶觸摸所述觸摸按鈕時，用戶還可觸摸極為接近所述觸摸按鈕的傳感器陣列116(或懸停在其之上)。在此實例中，可引發(fā)傳感器陣列116來獲取物件的一或多個超聲圖像。舉例來說，觸摸按鈕可執(zhí)行(圖1中的)動作210，且處理觸摸數據來錄用、檢驗或驗證所述用戶，或執(zhí)行另一動作。

vi.多手指驗證

圖12是說明與一些實施例一致的驗證多手指觸摸的方法1200的流程圖。圖12還表示與一些實施例一致的使聲穿透觸敏屏的一或多個位置和/或區(qū)域的方法的流程圖。方法1200無意為限制性的，且可用于其它應用。下文一起論述圖7和12來更好地闡釋多手指觸摸驗證。圖7包含與一些實施例一致的大面積指紋傳感器的實例。在實例中，移動裝置701包含用于多手指辨識的大面積傳感器，以及相對較低分辨率觸敏屏(例如10dpi)。

方法1200包含框1202到1210。在框1202中，可通過觸摸傳感器來檢測物件的輪廓。在實例中，物件是用戶的手指，且觸摸系統112檢測用戶的手指在觸敏屏的表面上的輪廓。移動裝置701可包含低電力觸摸屏傳感器，其用以檢測初始觸摸和手指輪廓。

在框1204中，可驗證物件的輪廓。在實例中，來自觸敏屏中的低或中間分辨率電容性傳感器的輸出可用于驗證物件的輪廓。在實例中，物件可為手、手指或手掌，且低或中間分辨率驗證可使用10到50dpi觸敏屏來驗證所述輪廓。如果物件的輪廓未能驗證，那么過程流可繼續(xù)到框1210，其中所述過程結束。如果物件的輪廓通過驗證，那么過程流可繼續(xù)到框1206，其中可檢測物件的面積和位置。在另一實施例中，驗證等效于檢測，使得觸摸系統112檢測手指，而無任何關于用戶的身份的任何特定性。在此實施例中，將驗證與手指的輪廓(例如形狀、高寬比等)匹配的任何物件。

單手指或多手指/手輪廓可用于使用物件的較詳細特征來觸發(fā)第二驗證等級。舉例來說，可僅在用戶的手指、手掌或手的輪廓已通過初始低等級驗證工作之后，基于來自觸摸屏的信號，嘗試高等級驗證工作，以避免高等級驗證通常所需的電力、時間和計算資源?；蛘?，手指、手掌或手的低分辨率輪廓可提供手指、手掌或手在觸摸屏上的近似位置，以進行進一步高分辨率檢測。在實例中，觸敏屏可檢測同時觸摸觸摸屏的表面的多個手指的區(qū)域和位置，如由圖7中的成像區(qū)702到710所示。

從框1206，過程流可繼續(xù)到框1208，其中在一或多個選定物件位置和區(qū)域上啟用高分辨率圖像捕獲，使聲穿透觸摸屏上的位置和區(qū)域。舉例來說，手指輪廓可用于對應于圖7中成像區(qū)702到710的選擇性聲穿透(例如在選擇性區(qū)域上發(fā)出/捕獲超聲指紋圖像。對于傳感系統114來說，處理移動裝置701的整個屏幕可為不必要的，因為觸摸系統112已檢測到觸摸的區(qū)域和位置。明確地說，成像區(qū)702到710可指示觸摸區(qū)域，且聲穿透可限于這些觸摸區(qū)域，從而節(jié)省電力，因為使聲穿透整個觸摸區(qū)域可能是不必要的。舉例來說，傳感器陣列116可為超聲傳感器陣列，其引發(fā)所檢測的觸摸區(qū)域(例如由成像區(qū)702到710指示)中的超聲波，且處理組件132可獲取超聲圖像。

因此，兩級指紋驗證系統可經由低或中間分辨率電容性感測來驗證第一驗證等級，且在第二層級，經由高分辨率超聲指紋感測來驗證。第一驗證等級可在低等級下使用手指輪廓來驗證指紋?？苫谥讣y是否通過第一驗證等級來“喚醒”第二驗證等級。在實例中，僅在第一驗證等級需要啟用基于高分辨率超聲波的活躍度和/或指紋檢驗時，才觸發(fā)第二驗證等級。盡管已使用超聲技術作為實例，但應理解，用于活躍度檢測和指紋成像的其它技術(例如電容性、光學、rf、ir或fsr技術)在本發(fā)明的范圍內。

還理解，在上文所論述的框1202到1210之前、期間或之后，可執(zhí)行額外過程。還理解，可省略、組合或以與所要不同的序列執(zhí)行本文所述的方法1200的框中的一或多者。在一些實施例中，可為懸停在觸敏屏之上或觸摸觸敏屏的任何數目的物件(例如多個手指)執(zhí)行方法1200。在一些實施例中，第二驗證等級可用作第一驗證等級的備份。舉例來說，如果第一驗證等級未能獲取物件的充分傳感器圖像，那么第二驗證等級可用于獲取物件的更詳細傳感器圖像且驗證所述用戶。

vii.活躍度檢測

在一些實施例中，第二驗證等級可用于使用次表面成像(例如從超聲或ir波)來檢測活躍度。雖然傳感器(例如超聲指紋傳感器)可在檢驗和使用戶生效中有效，但用人工創(chuàng)建的手指或指紋圖案來欺騙此系統仍是關注點?？蓪⒊曁结樁ㄎ辉诰哂谐曋讣y功能的顯示器的表面上，以在手指放置在顯示器表面上時，檢測與超聲傳感器陣列相關聯的超聲發(fā)射器的引發(fā)，同時可使用電容探針來確定可用于活躍度檢測的電極的刺激?？墒褂糜|敏屏，通過例如辨識因為血灌注在手指的指尖上而導致的電容變化，來檢測手指的“活躍度”。

如所論述，位于顯示器上方的pct觸摸屏可耦合到位于顯示器的一部分下方的傳感器陣列(例如超聲傳感器陣列)。在一些實施例中，可刺激pct觸摸屏或超聲傳感器陣列上、并入到其中或以其它方式與其包含在一起的選擇電極(例如電容性電極)，來檢測電容率(er(t))相對于手指定位在可檢測手指的心率或活躍度的指紋傳感器上方的顯示器上的時間的改變?！癳r”可被稱為相對介電常數，且歸一化為自由空間電容率，其可被稱為“e0”。電極可用于通過將信號注入所述選定電極中的一或多者中來檢測心率或活躍度。隨著血液流過身體，血液的量相對于其它生物組織變化，升高和降低，且改變接觸觸摸屏的身體部分的電特性(例如電阻抗)。

隨著電容率改變，可將一或多個信號注入到作為觸敏屏(例如列或行電極)或傳感器陣列的一部分的選擇電極中，以便檢測隨著血脈動到手指中而出現的電容的輕微改變。舉例來說，可將數十千赫茲到數十兆赫茲范圍內的小電信號注入到電極中的一者中，且在所述電極中的另一者處檢測對應信號。可部分地通過接近電極或觸摸電極的物件的電容率來確定所述第一和第二電極之間的電容耦合。有效電容率可隨著手指區(qū)中的血的比例而變化，且可與血壓脈搏相關。電容通常與有效電容率成比例，其在特定時間點，可與手指中的血液的量相關。因為隨著用戶的心跳而灌注較大和較小量的血改變了手指的有效電容率，因此捕獲和濾波來自選定電極的時域信號允許通過檢測心跳來確定活躍度?；钴S度檢測方法可在獲取指紋圖像數據(例如超聲指紋圖像數據)之前、之后或同時應用，以將活躍度的重要組成部分添加到用戶驗證，并降低欺騙驗證系統的能力。

圖13示出與一些實施例一致的包含心電圖(ecg)信號以及表示與手指204相關聯的心室壓的曲線圖的表。所述表包含心電圖(ecg)信號1302，其是在心臟泵送時從放入胸部中或周圍的電極接收到的電脈沖或電位的代表性信號。隨著每次心跳，電信號從心臟的頂部擴散到底部。如其所揭示，信號致使心臟收縮，并泵送血液。所述過程隨著每次新的心跳而重復。

電容與時間信號1304表示一用戶與時間(具有大約1到2hz心率的任意單位)的心室壓。盡管說明心室壓，但應理解，這是說明性的，且無意為限制性的，且可檢測其它類型的生物壓力，并用以確定活躍度。舉例來說，可使用心房和/或主動脈壓力。另外，可檢測用戶的脈搏。

用戶可與和(例如觸摸屏上、傳感器陣列上或觸摸屏或傳感器陣列外圍的)傳感器陣列相關聯的電容性脈沖檢測電極交互。返回參看圖2，動作222還可包含使用電容性電極來進行脈搏或活躍度檢測，且動作228可包含脈搏或活躍度確定。動作228的輸出可為手指204的脈搏檢測。舉例來說，為了輔助檢測電容與時間信號1304，可使用傳感器陣列116上的pct觸摸屏或專用電容性電極的選定電容性感測通道(例如行或列)的受控激勵頻率。

可對電容與時間信號1304進行濾波來提取活躍度信息?？墒褂靡换蚨鄠€活躍度信號注入頻率(例如在約10khz與100mhz之間的范圍內)來確定電容與時間信號1304，以依據激勵頻率來檢測電容率或電容隨脈搏的改變(即依據頻率的有效阻抗)。為了提取活躍度信息，可對電容與時間信號1304進行預濾波，且可對電容與時間信號1304執(zhí)行快速傅里葉變換(fft)分析。舉例來說，可用低通濾波器來對活躍度檢測信號進行濾波，以將高頻噪聲從觸摸屏的正常操作濾除，或濾除所注入的活躍度檢測信號。fft可揭示在大約1到2hz范圍內的活躍度信號的內容，指示人類心跳。在大約1到2hz范圍內缺乏高于活躍度檢測閾值的信號可指示物件正被檢測和/或驗證不是實況的。為了確保適當的活躍度檢測，可能需要用戶的手指駐留在觸敏屏上的相同位置，持續(xù)約心臟的1到2次脈動。

在一些實施例中，可使用pct觸摸屏的特定電極來檢測心率脈搏，且可使用基礎傳感器系統114(例如超聲生物計量傳感器)來獲取指紋圖像信息。可使用指紋圖像信息來識別或以其它方式檢驗用戶，且可使用心率信息來確定用戶的活躍度，并削弱欺騙。在實例中，傳感器系統114是超聲指紋系統，且用戶可將手指204放置在超聲指紋傳感器上方的觸摸屏上。響應于觸摸屏檢測到手指的放置，可引發(fā)超聲傳感器來獲取超聲指紋圖像，且可激勵pct觸摸屏或傳感器陣列的特定電極，并對其進行取樣來獲取與所述手指相關聯的脈搏信息。

圖14是說明與一些實施例一致的使用物件檢測系統利用傳感器陣列和經調適的pct觸摸屏來檢測活躍度的過程流程的框圖1400。在圖14中，手指204可與觸敏屏和/或顯示器接觸。圖14包含：動作212，其中傳感器系統114接收并處理指紋數據；以及動作214，其中可檢索并處理傳感器數據和/或裝置狀態(tài)信息。在動作1410處，觸摸系統112可接收并處理包含來自用戶的觸摸的一或多個觸摸參數的觸摸數據。所述一或多個參數可包含手指204相對于移動裝置102的觸敏屏和視覺顯示器的位置、手指204相對于觸敏屏的任何移動的速度和方向、與手指204相關聯的脈搏或活躍度信息，以及手指204觸摸觸敏屏的持續(xù)時間，以及其它觸摸數據。在一些實施方案中，觸摸參數可包含正觸摸移動裝置102的觸敏屏的手指的數目(例如用戶的手的五根手指中的一根)。

在動作1420處，指紋控制塊可接收動作212、1410和/或214的輸出，且物件檢測系統110可處理所述輸入。在實例中，傳感器陣列116可引發(fā)一或多個發(fā)射器，且處理組件132可在手指204位于傳感器陣列116上方時獲取指紋圖像數據。處理組件132可在獲取脈搏信息時監(jiān)視手指的存在，以確保手指尚未發(fā)生實質性移動，且手指保持與觸摸屏的表面接觸。在動作1424處，可確定獲取時序，并將其用作輸入進入傳感器系統114中。另外，在動作1426處，可將視覺、聽覺和觸覺反饋提供給用戶。

在動作1430處，觸敏屏可執(zhí)行動作，例如確定手指204何時位于傳感器陣列116上方，從而使選擇pct電極能夠檢測與手指204相關聯的脈搏信息，獲取與手指204相關聯的脈搏信息，并將脈搏信息提供給處理組件132，來與指紋圖像數據組合，并產生活躍度輸出信號(例如圖13中處于一或多個活躍度信號注入頻率下的電容與時間信號1304)。動作1430的輸出可用作到觸摸系統112中的輸入。

在一些實施例中，用以檢測用戶的脈搏的電極可以列和行結構布置。在一些實施方案中，pct觸摸屏的行和列中的一者、一些或全部可另外用作用于檢測用戶的脈搏的電極。在一些實施方案中，專用脈搏檢測電極可與觸敏屏或與傳感器系統114的指紋傳感器陣列116包含在一起。如所論述，可將信號注入到所述結構的特定行和列，來刺激一或多個電極進行活躍度檢測。如果正使用相同電極來掃描用戶的手指以獲取所述手指的圖像，那么可能希望不干擾所述結構的特定行和列的掃描操作。在一個實例中，為了克服此干擾，所述掃描的操作可在活躍度檢測期間掛起，且在活躍度檢測之后恢復。在另一實例中，注入的活躍度檢測信號可在從正常pct觸摸屏操作去除的頻率下，電容耦合到所述結構的選擇行和列。在另一實例中，可執(zhí)行選擇性濾波來濾除在特定集合的交互或重疊電極中是否檢測到脈搏，或是否檢測到物件，以確定物件是否在觸敏屏上方或觸摸所述觸敏屏。

在一些實施例中，傳感器陣列114的周長處的電容性電極可用于檢測心率或活躍度，而傳感器陣列獲取指紋圖像?？墒褂弥讣y圖像信息來識別或檢驗用戶，且可使用心率信息來確定用戶的活躍度，并削弱欺騙。與指紋傳感器包含在一起的電容性電極(例如，不是與上覆觸敏屏相關聯的電極)可允許隨著在獲取指紋信息時檢測到的心率的電容率或阻抗變化。

圖15是說明與一些實施例一致的使用物件檢測系統利用具有外圍電容性感測電極的傳感器陣列來檢測活躍度的過程流程的框圖1500。在圖15中，移動裝置102包含壓板或玻璃蓋片1502以及傳感器系統114。外圍電容電極1550和1552可位于傳感器陣列116的周長處(圖15中未說明)，且用以檢測與手指204相關聯的脈搏。在實例中，傳感器系統114是超聲傳感器系統，且用戶可將手指放置在超聲傳感器陣列(具有或不具有玻璃蓋片)上。傳感器陣列的外圍附近的電容電極1550和1552可檢測用戶的脈搏，同時處理組件132獲取超聲指紋圖像。

在動作1505，可捕獲并處理指紋數據和電容性數據。在動作1520處，指紋控制塊可接收動作1505和/或214的輸出，且物件檢測系統110可處理所述輸入。在實例中，電容電極1550和1552可以電容方式檢測手指的放置，傳感器系統114中的傳感器陣列116(圖15中未圖示)引發(fā)一或多個超聲發(fā)射器，且處理組件132獲取指紋圖像數據。

電容電極1550和1552可以電容方式檢測與手指204相關聯的脈搏，且處理組件132可獲取脈搏信息。處理組件132可處理指紋圖像數據和脈搏信息，以識別或檢驗用戶且產生活躍度輸出信號。另外，處理組件132可以超聲方式監(jiān)視手指的存在，同時經由電容電極1550和1552獲取脈搏信息?；蛘?，處理組件132可經由電容性電極1550和1552監(jiān)視手指的存在，同時以超聲方式獲取指紋圖像數據。

在一些實施例中，傳感器陣列的上部層上的分段式偏壓電極可用于檢測心率或活躍度，同時處理組件132獲取指紋圖像。指紋圖像信息可用于識別或檢驗用戶，且心率信息可用于確定活躍度。舉例來說，超聲傳感器陣列116的上部層所述的分段式偏壓電極可用于檢測心率和/或活躍度，同時傳感器陣列116以超聲方式獲取指紋圖像。

圖16是說明與一些實施例一致的具有外圍電容性感測電極的傳感器陣列116的平面視圖的框圖。傳感器陣列116可包含有效區(qū)域1602，其中可獲取指紋或其它物件的傳感器圖像；以及可用于檢測心率、脈搏和/或活躍度的外圍電容電極1550和1552。電容性感測電極1550和/或1552可充當電容性觸摸傳感器，其可用于檢測喚醒傳感器陣列116之前物件的觸摸。舉例來說，當傳感器陣列116正在低電力模式下操作時，可使用與處理組件132協作的電容性感測通道afe來檢測例如手指等物件在感測電極1550和/或1552上或附近的觸摸。在檢測到觸摸之后，處理組件132可喚醒指紋傳感器陣列，且起始圖像獲取循環(huán)來捕獲傳感器圖像。

圖17是說明與一些實施例一致的使用傳感器陣列的上部層上的分段式偏壓電極1750、1752、1754和1756的過程流的框圖1700。在圖17中，移動裝置102包含壓板或玻璃蓋片1502以及傳感器系統114?？蓪鞲衅鞯纳喜侩姌O(例如接收器偏壓或“rbias”電極1750、1752、1754和1756)進行分段，以允許在獲取超聲波圖像信息時對心率的電容性檢測。在實例中，傳感器系統114可為超聲傳感器系統，且用戶可將手指放置在超聲傳感器陣列(具有或不具有玻璃蓋片)上。在此實例中，傳感器陣列的壓電接收器層上方的分段式偏壓電極可在獲取超聲指紋圖像時檢測用戶的脈搏。在一些實施方案中，可在檢測脈搏時獲取并處理超聲指紋圖像。在一些實施方案中，在檢查活躍度之前，可獲取、處理超聲指紋圖像，且對其進行驗證或檢驗確定，以消除在未授權用戶嘗試獲得對移動裝置102的接入權時，確定活躍度所需的時間。

viii.實例計算機系統

圖18是說明與一些實施例一致的能夠捕獲物件的一或多個傳感器圖像的平臺1800的圖。如上文所論述且進一步在此處強調，圖1到18僅為實例，其不應不恰當地限制權利要求書的范圍。

計算裝置可運行平臺1800，其可包含與控制單元1804通信的用戶接口1802，例如控制單元可1804接受來自且控件用戶接口1802的數據。用戶接口1802可包含顯示器304，其包含用于顯示圖形、文本和圖像的裝置，例如lcd或oled顯示器。

用戶接口1802可進一步包含用戶可通過其將信息輸入到平臺1800的小鍵盤1810或其它輸入裝置。如果需要，那么可通過將虛擬小鍵盤集成到顯示器304中來消除小鍵盤1810。應理解，使用平臺1800的一些配置，用戶接口1802的部分可與控制單元1804物理上分離，且經由纜線或無線地(例如，在藍牙頭戴式耳機中)連接到控制單元1804。通過檢測正觸摸觸敏屏的表面的物件，觸摸傳感器1812可用作用戶接口1802的一部分。觸摸傳感器1812可為(例如)觸摸屏或傳感器陣列116的一部分上的電容性觸摸傳感器，例如pct觸摸屏或專用電容性電極。

物件檢測系統110可檢測物件，并捕獲所述物件的一或多個超聲圖像?？刂茊卧?804可接受并處理來自用戶接口1802、觸摸傳感器1812和傳感器陣列116的數據。平臺1800可包含用于檢測相對于裝置的觸敏屏從物件反射的信號(例如超聲、光學或ir信號)的裝置。平臺1800可進一步包含用于基于反射的信號來捕獲所述物件的一或多個傳感器圖像的裝置。當物件位于所述用于捕獲所述一或多個圖像的裝置上方時，所述物件可位于所述觸敏屏的至少一部分上方。

控制單元1804可包含一或多個處理器1820，以及相關聯的存儲器1822、硬件1824、軟件1826和固件1828?？刂茊卧?804可包含用于控制物件檢測系統110的裝置。物件檢測系統110的組件可包含于處理器1820、存儲器1822、硬件1824、固件1828或軟件1826中，例如存儲在存儲器1822中(例如方法600、1000、1100和1200)且由處理器1820執(zhí)行的電腦可讀媒體，或其組合。處理器1820可對應于處理組件132，且執(zhí)行指令來捕獲物件的一或多個傳感器圖像。在實例中，處理組件132可捕獲物件的超聲圖像。

另外將理解，如本文所使用，處理器1820可以但是無需必須地包含一或多個微處理器、嵌入式處理器、控制器、專用集成電路(asic)、數字信號處理器(dsp)、圖形處理單元(gpu)等等。術語處理器意在描述由系統而非特定硬件實施的功能。此外，如本文中所使用，術語“存儲器”指任何類型的計算機存儲媒體，其包含與平臺相關聯的長期、短期或其它存儲器，且并不限于任何特定類型的存儲器或特定數目的存儲器，或特定類型的其上存儲有存儲器的媒體。

取決于應用，可通過各種裝置來實施本文中所描述的方法。舉例來說，這些方法可在硬件1824、軟件1826、固件1828或其任何組合中實施。對于硬件實施方案，處理單元可實施于一或多個專用集成電路(asic)、數字信號處理器(dsp)、數字信號處理裝置(dspd)、可編程邏輯裝置(pld)、現場可編程門陣列(fpga)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、電子裝置、經設計以執(zhí)行本文中所描述功能的其它電子單元，或其組合內。

對于固件和/或軟件實施方案，可用執(zhí)行本文中所描述的功能的模塊(例如，程序、函數等等)來實施所述方法。在實施本文所描述的方法時，可使用有形地體現指令的任何機器可讀媒體。舉例來說，軟件代碼可存儲在存儲器1822中且由處理器1820執(zhí)行。存儲器可實施在處理器單元內或處理器單元外部。

舉例來說，如本文所述，軟件1826可包含存儲在存儲器1822中并且由處理器1820執(zhí)行的程序代碼，并且可用于運行處理器且控制平臺1800的操作。存儲在計算機可讀媒體(例如存儲器1822)中的程序代碼可包含用以通過耦合到裝置的觸敏屏的傳感器陣列來檢測相對于觸敏屏從物件反射的信號，且基于所述反射的信號來捕獲所述物件的一或多個圖像的程序代碼，其中所述超聲傳感器陣列的至少一部分與所述觸敏屏的至少一部分重疊。存儲在計算機可讀媒體中的程序代碼可另外包含致使所述處理器控制平臺1800的任何操作的程序代碼，如下文中進一步描述。

如果以固件和/或軟件實施，那么可將所述功能作為一或多個指令或代碼存儲在計算機可讀媒體上。實例包含編碼有數據結構的計算機可讀媒體和編碼有計算機程序的計算機可讀媒體。計算機可讀媒體包含物理計算機存儲媒體。存儲媒體可為可由計算機存取的任何可用媒體。作為實例而非限制，此類計算機可讀媒體可包含ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盤存儲裝置，磁盤存儲裝置或其它磁性存儲裝置，或任何其它可用于存儲呈指令或數據結構形式的所要程序代碼并且可由計算機存取的媒體；如本文中所使用，磁盤和光盤包含壓縮光盤(cd)、激光光盤、光學光盤、數字多功能光盤(dvd)，軟性磁盤和藍光光盤，其中磁盤通常以磁性方式再現數據，而光盤用激光以光學方式再現數據。以上各項的組合也應包含在計算機可讀媒體的范圍內。

所屬領域的技術人員可容易地設計與所揭示實施例一致的其它系統，其既定在本發(fā)明的范圍內。前面的揭示內容無意將本發(fā)明限于所揭示的精確形式或特定使用領域。因此，根據揭示內容，預期對本發(fā)明的不同替代實施例和/或修改，無論是在本文明確描述還是暗示。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可進行形式和細節(jié)方面的改變。因此，本發(fā)明僅受所附權利要求書限制。