CN105205442A - 指纹采集的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种指纹采集的方法和装置,属于生物识别技术领域。所述方法包括:设备上电启动时,预先采集并存储一幅背景图像;当需要时,采集指纹图像;利用所述背景图像对采集的指纹图像进行差值计算;输出差值计算后的指纹图像。与现有技术相比,本发明在设备上电启动时,预先采集并存储一幅背景图像,当需要时,采集指纹图像,利用背景图像对指纹图像进行差值计算,通过差值计算可以对指纹残留痕迹进行处理,可以在几乎无图像质量损耗和采集效率损耗,不改变指纹图像纹理的情况下提高采集的图像的质量。

Description

指纹采集的方法和装置
技术领域
本发明涉及生物识别技术领域,特别是指一种指纹采集的方法和装置。
背景技术
在与图像采集相关的产品设计中,由于对于整体成本的考虑,产品往往会采用成本较低的指纹传感器,这类指纹传感器的主要优点是成本低,但是明显的缺点是图像质量差、帧数小。这类指纹传感器表面处理技术有限,污迹和指纹残留严重,成为导致图像质量差的一个主要原因。
并且,污迹的残留会渐渐堆积在指纹传感器的周边区域,此区域按压指纹时通常不会接触(通常指纹位于图像的中间位置),但是属于指纹图像的一部分(周边),影响指纹图像的整洁性,同时污迹严重时会导致指纹图像失去其有效性。
发明内容
本发明提供一种提高图像质量的指纹采集的方法和装置。
为解决上述技术问题,本发明提供技术方案如下:
一种指纹采集的方法,包括:
设备上电启动时,预先采集并存储一幅背景图像;
当需要时,采集指纹图像;
利用所述背景图像对采集的指纹图像进行差值计算;
输出差值计算后的指纹图像。
一种指纹采集的装置,包括:
存储模块,用于设备上电启动时,预先采集并存储一幅背景图像;
图像采集模块,用于当需要时,采集指纹图像;
差值计算模块,用于利用所述背景图像对采集的指纹图像进行差值计算;
输出模块,用于输出差值计算后的指纹图像。
本发明具有以下有益效果:
与现有技术相比,本发明在设备上电启动时,预先采集并存储一幅背景图像,当需要时,采集指纹图像,利用背景图像对指纹图像进行差值计算,通过差值计算可以对指纹残留痕迹进行处理,可以在几乎无图像质量损耗和采集效率损耗,不改变指纹图像纹理的情况下提高采集的图像的质量。
附图说明
图1为本发明的指纹采集的方法的一个实施例的流程示意图;
图2为本发明的指纹采集的方法的另一实施例的流程示意图;
图3为本发明的指纹采集的装置的一个实施例的流程示意图;
图4为本发明的指纹采集的装置的另一实施例的流程示意图;
图5为本发明的指纹采集的装置获取的指纹图像的像素排布示意图;
图6为同一指纹图像使用本发明的指纹采集的装置进行差值计算前后的一个实施例。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
名词解释
1、背景图像:在无指纹按压时得到的图像数据,包含了污迹数据,用做差值处理时的差值数据。
2、指纹图像:图像中有有效指纹的图像。
3、无效图像:获得的图像数据中有指纹信息但不完整的图像数据。
4、图像数据:从指纹传感器获取到的数据,可能是背景图像、指纹图像或者无效图像。
5、可输出图像数据:经过差值计算后可返回给上位机显示或进一步处理的图像数据。
一方面,如图1所示,本发明提供一种指纹采集的方法,包括:
步骤S101:设备上电启动时,预先采集并存储一幅背景图像;
本步骤中,可以在内存中专门设置一背景图像数据缓冲区,以存储所采集的背景图像。
步骤S102:当需要时,采集指纹图像;
其中“需要时”可以是指设备接收到采集指纹图像的命令等情况。
步骤S103:利用背景图像对采集的指纹图像进行差值计算;
本步骤中,通过利用背景图像和指纹图像之间进行差值计算,可以去掉采集的图像数据中的污迹背景,得到可输出的图像数据,其中差值计算类似于参照物的概念。
步骤S104:输出差值计算后的指纹图像。
设备将差值计算后的指纹图像数据输出(如本机显示或者返回给上位机显示等),或者设备根据差值计算后的图像数据进行进一步的处理。
与现有技术相比,本发明在设备上电启动时,预先采集并存储一幅背景图像,当需要时,采集指纹图像,利用背景图像对指纹图像进行差值计算,通过差值计算可以对指纹残留痕迹进行处理,可以在几乎无图像质量损耗和采集效率损耗,不改变指纹图像纹理的情况下提高采集的图像的质量。
作为本发明的一种改进,如图2所示,当需要时采集指纹图像包括:
步骤S121:当需要采集指纹图像时,判断有无手指按压;
本步骤中,需要采集指纹图像的情况可以是设备接收到采集图像的命令后,可以是用户触动采集图像的按键,也可以是其他需要采集图像时候的情况,优选通过设备中的指纹传感器自带的感应功能判断有无手指按压。
步骤S122:采集指纹图像;
本步骤中,采集到的图像不一定是有效图像,有可能是背景图像、指纹图像或无效图像。
步骤S123:再次判断有无手指按压,当两次判断都有手指按压时,执行后续步骤。
本步骤中,如图5所示,指纹传感器在采集指纹图像时就是通过一行行的扫描来获取相应像素点的灰度值,指纹采集器图像采集原理就是如此。现有技术中有一类成本较低的指纹传感器,这类传感器扫描的速度慢,采集的图像质量较差,而且传感器表面残留痕迹比较严重。当这类指纹采集器获得一帧的时间比较长,即帧数较小时,就有可能出现扫描到一半时,按压在传感器表面的手指移动或者离开的情况。这样就会导致获得的图像不完整(出现半幅图像)的情况,因此需要再次判断有无手指按压。
根据两次有无手指按压的情况,可以判断获取的图像属于背景图像、无效图像或者指纹图像。若指纹传感器两次判断都没有手指按压,则获取的图像是背景图像;若两次判断都有手指按压,则获取的图像是指纹图像;若两次判断的情况属于其他情况,获取的图像是无效图像。由于没有必要输出无效的图像数据,因此为了消除无效图像这种概念,当获取的图像是无效图像时,用背景图像数据缓冲区内存储的背景图像数据覆盖当前的图像数据。
由于污迹随时可能会发生改变,当两次判断都没有手指按压时,优选的将采集到的指纹图像替换背景图像,相比现有技术,本发明在获取指纹图像的过程中,可以实时对背景图像进行更新,除了在上电时采集一幅背景图像外,不需要再定期或在每次手指按压前,花额外的时间去采集一幅背景图像,而且,如果要额外采集一幅背景图像,还要提醒用户此时不要按指纹,因为如果获取的图像不是背景图像时,需重新采集。这样背景图像数据缓冲区内存储的背景图像数据都是最新的图像数据,还可以在不额外花费花间的同时更新背景图像缓冲区中的数据,提高了效率。
作为本发明的另一种改进,如图3所示,利用背景图像对采集的指纹图像进行差值计算进一步为步骤S131:计算A=255-(A1-A2),其中A为差值计算后的指纹图像中像素点的像素值,A1为背景图像中对应像素点的像素值,A2为采集的指纹图像中对应像素点的像素值。
进一步的,当A>255时,取A=255;当A<0时,取A=0。
现有技术在不做差值的情况下默认是以纯白背景作为背景图像的。图像是由很多整齐排列的像素点排列而成的,图像数据就是指的图像每个像素点的数据。指纹图像是黑白图像,每个像素点的取值范围[0~255]。值越大,表现在图上就越白,反之就越黑。利用背景图像对采集的指纹图像进行差值计算的一个具体实施例为:
假如一个像素点A的值应该是白色的(255),但是由于污迹的原因,像素点A的值变成灰色。那么,假如背景图像中像素点A的值A1=150,指纹图像中像素点A的值为A2=160。那么差值后的像素值A=255–(A1–A2),A=265,由于像素点的取值范围是[0~255],所以做了一下限制:A>255时让A=255;A<0时让A=0。那么上面A的值就是255,白色。由此,污迹的影响就被消除掉了。
另一方面,如图4所示,与上述的方法相对应,本发明还提供一种指纹采集的装置,包括:
存储模块10,用于设备上电启动时,预先采集并存储一幅背景图像;
图像采集模块20,用于当需要时,采集指纹图像;
差值计算模块30,用于利用所述背景图像对采集的指纹图像进行差值计算;
输出模块40,用于输出差值计算后的指纹图像。
与上述方法相对应的,本发明的存储模块在设备上电启动时,预先采集并存储一幅背景图像,图像采集模块用于当需要时采集指纹图像,差值计算模块利用背景图像对指纹图像进行差值计算,通过差值计算可以对指纹残留痕迹进行处理,可以在几乎无图像质量损耗和采集效率损耗,不改变指纹图像纹理的情况下提高采集的图像的质量。
作为本发明的另一种改进,图像采集模块20还可以包括:
第一判断子模块21,用于当需要采集指纹图像时,判断有无手指按压;
采集子模块22,用于采集指纹图像;
第二判断子模块23,用于再次判断有无手指按压,当两次判断都有手指按压时,转至所述差值计算模块。
与上述方法相对应的,通过第一判断子模块和第二判断子模块分别判断有无手指按压,可以确定获取的图像是指纹图像,背景图像或者无效图像,针对获取的图像类型进行不同的操作。
优选的,如图6所示,图像采集模块20还可以包括:
替换子模块24,用于当两次判断都没有手指按压时,将采集到的指纹图像替换背景图像。与上述方法相对应的,替换子模块不仅可以使背景图像数据缓冲区内存储的背景图像数据都是最新的图像数据,还可以在不额外花费花间的同时更新背景图像缓冲区中的数据,提高了效率。
本发发明中,差值计算模块30进一步可以用于,计算A=255-(A1-A2),其中A为差值计算后的指纹图像中像素点的像素值,A1为背景图像中对应像素点的像素值,A2为采集的指纹图像中对应像素点的像素值。
优选的,差值计算模块30中,当A>255时,取A=255;当A<0时,取A=0。与上述方法相对应的,该差值计算模块可以去除获取的指纹图像中的残留痕迹,提高图像的质量。
综上所述,本发明具有以下优点:
1、对图像指纹残留污迹的处理方法,此方法使用背景图像和图像数据两张图像对指纹残留污迹进行清除;
2、对指纹残留污迹进行处理时用到的两张图像数据,只用了一张图的采集时间。背景图像的获取和更新没有占用图像传感器资源,而是通过判断进行的自动归类。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种指纹采集的方法,其特征在于,包括:
设备上电启动时,预先采集并存储一幅背景图像;
当需要时,采集指纹图像;
利用所述背景图像对采集的指纹图像进行差值计算;
输出差值计算后的指纹图像。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述当需要时采集指纹图像包括:
当需要采集指纹图像时,判断有无手指按压;
采集指纹图像;
再次判断有无手指按压,当两次判断都有手指按压时,执行后续步骤。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,当两次判断都没有手指按压时,将采集到的指纹图像替换所述背景图像。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法,其特征在于,所述利用所述背景图像对采集的指纹图像进行差值计算进一步为:
计算A=255-(A1-A2),其中A为差值计算后的指纹图像中像素点的像素值,A1为背景图像中对应像素点的像素值,A2为采集的指纹图像中对应像素点的像素值。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,当A>255时,取A=255;当A<0时,取A=0。
6.一种指纹采集的装置,其特征在于,包括:
存储模块,用于设备上电启动时,预先采集并存储一幅背景图像;
图像采集模块,用于当需要时,采集指纹图像;
差值计算模块,用于利用所述背景图像对采集的指纹图像进行差值计算;
输出模块,用于输出差值计算后的指纹图像。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述图像采集模块还包括:
第一判断子模块,用于当需要采集指纹图像时,判断有无手指按压;
采集子模块,用于采集指纹图像;
第二判断子模块,用于再次判断有无手指按压,当两次判断都有手指按压时,转至所述差值计算模块。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述图像采集模块还包括:
替换子模块,用于当两次判断都没有手指按压时,将采集到的指纹图像替换所述背景图像。
9.根据权利要求6-8中任一所述的装置,其特征在于,所述差值计算模块进一步用于计算A=255-(A1-A2),其中A为差值计算后的指纹图像中像素点的像素值,A1为背景图像中对应像素点的像素值,A2为采集的指纹图像中对应像素点的像素值。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述差值计算模块中当A>255时,取A=255;当A<0时,取A=0。
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TR01 Transfer of patent right
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Effective date of registration: 20211213

Address after: 071800 Beijing Tianjin talent home (Xincheng community), West District, Xiongxian Economic Development Zone, Baoding City, Hebei Province

Patentee after: BEIJING EYECOOL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Patentee after: Beijing Eye Intelligent Technology Co., Ltd

Address before: 100085, 1 floor 8, 1 Street, ten Street, Haidian District, Beijing.

Patentee before: Beijing Eyes Intelligent Technology Co.,Ltd.

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
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Denomination of invention: Fingerprint acquisition method and device

Effective date of registration: 20220228

Granted publication date: 20191025

Pledgee: China Construction Bank Corporation Xiongxian sub branch

Pledgor: BEIJING EYECOOL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2022990000113