CN104021377B - 一种互电容式掌纹识别方法、装置和触摸屏 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种互电容式掌纹识别方法、装置和触摸屏，包括：通过互电容式触摸屏获取用户通过手掌按压得到的电容传感数据，形成手掌模板信息；通过互电容式触摸屏获取当前用户通过手掌按压得到的电容传感数据，形成当前用户手掌信息；将所述当前用户手掌信息与手掌模板信息进行比对，输出比对结果。本发明无需添加额外部件，成本低廉，且要求必须为活体手掌，难以破解和仿造。另外本发明的掌纹信息量大，易于局部采集和辨认，具有不变性和唯一性，能够适用于手机解锁、密码输入、身份验证或门禁系统等各项功能。

Description

一种互电容式掌纹识别方法、装置和触摸屏

技术领域

本发明涉及信息识别领域，尤其涉及一种互电容式掌纹识别方法、装置和触摸屏。

背景技术

掌纹识别技术由于手形特征稳定性高，不易随外在环境或生理变化而改变，在过去的几十年中获得了广泛的应用。

当前的掌纹识别方法主要为CCD光图像提取法，其通过CCD图像采集、掌纹特征提取、保存特征数据和特征值的比对与匹配4个过程来完成识别。这种方法依据光的全反射原理，利用CCD进行人体掌纹的图像采集和图像信息提取，然后经过滤波、图像增强等信息处理过程后获得清晰的掌纹图像，从而转换成特征数据，以获取特征信息。

但是，这种方法需要利用CCD装置进行光学信息传导，体积大，功耗较高，并且其利用的掌纹图像容易复制，无法区分活体和非活体，安全性较差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种互电容式掌纹识别方法、装置和触摸屏，以解决现有技术中的掌纹识别方法功耗高，安全性差的技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种互电容式掌纹识别方法，包括：

通过互电容式触摸屏获取用户通过手掌按压得到的电容传感数据，形成手掌模板信息；

通过互电容式触摸屏获取当前用户通过手掌按压得到的电容传感数据，形成当前用户手掌信息；

将所述当前用户手掌信息与手掌模板信息进行比对，输出比对结果。

进一步地，对所述通过手掌按压得到的电容传感数据进行如下处理：

对所述电容传感数据进行滤波降噪、信号放大和模数转换处理。

进一步地，所述将所述当前用户手掌信息与手掌模板信息进行比对包括：

对所述当前用户手掌信息进行数据处理，依次进行特征信息点检测、大面积信息点检测、手纹信息检测、无报点检测和相对位置检测，并对每次检测进行检测误差分析，其中所述相对位置检测为对所述特征信息点检测、大面积信息点检测、手纹信息检测、无报点检测的检测结果之间的相对位置进行的检测。

进一步地，所述将所述当前用户手掌信息与手掌模板信息进行比对还包括：

将每一项检测误差分析的结果与预设的对应检测阈值进行比较，当每一项检测误差分析的结果均小于其预设的对应检测阈值时，对所述当前用户手掌信息识别成功；否则，则识别失败。

进一步地，所述方法还包括：

当所述当前用户手掌信息识别成功后，利用所述当前用户手掌信息对所存储的相应的手掌模板信息进行修正。

另一方面，本发明还提供一种互电容式掌纹识别装置，包括：

触摸传感器，用于通过互电容式触摸屏获取用户通过手掌按压得到的电容传感数据，形成用户的手掌模板信息和当前用户手掌信息；

触摸控制器，用于控制所述触摸传感器进行电容传感数据采集，对所获取的手掌模板信息和当前用户手掌信息进行处理并存储；

识别单元，用于将处理过的当前用户手掌信息与手掌模板信息进行比对，输出比对结果。

进一步地，所述触摸控制器还包括：

滤波模块，用于对获取的所述电容传感数据进行滤波降噪；

放大模块，用于对滤波降噪后的电容传感数据进行信号放大；

模数转换模块，用于信号放大后的电容传感数据进行模数转换。

进一步地，所述识别单元包括：

特征信息点检测模块，用于对所述当前用户手掌信息进行特征信息点检测，输出检测误差分析结果；

大面积信息点检测模块，用于对所述当前用户手掌信息进行大面积信息点检测，输出检测误差分析结果；

手纹信息检测模块，用于对所述当前用户手掌信息进行手纹信息检测，输出检测误差分析结果；

无报点检测模块，用于对所述当前用户手掌信息进行无报点检测，输出检测误差分析结果；

相对位置检测模块，用于对所述当前用户手掌信息的特征信息点检测、大面积信息点检测、手纹信息检测、无报点检测的检测结果之间的相对位置进行检测，输出检测误差分析结果。

进一步地，所述识别单元还包括：

判断模块，分别与所述特征信息点检测模块、大面积信息点检测模块、手纹信息检测模块、无报点检测模块和相对位置检测模块相连，用于将所述特征信息点检测模块、大面积信息点检测模块、手纹信息检测模块、无报点检测模块和相对位置检测模块输出的检测误差分析结果分别与预设的对应检测阈值进行比较，当每一项检测误差分析的结果均小于其预设的对应检测阈值时，判断所述当前用户手掌信息识别成功；否则，识别失败。

进一步地，所述识别单元还包括：

修正模块，用于当所述当前用户手掌信息识别成功后，利用所述当前用户手掌信息对所述触摸控制器存储的相应的手掌模板信息进行修正。

再一方面，本发明还提供一种互电容式掌纹识别触摸屏，包括如上任一项所述的互电容式掌纹识别装置。

(三)有益效果

可见，在本发明实施例提供的互电容式掌纹识别方法、装置和触摸屏中，能够通过互电容式触摸方式利用手掌纹理凹凸不平的原理获取当前用户的电容传感数据，形成当前用户手掌信息，通过与预先存储的手掌模板信息进行比对来完成手掌的识别。本发明实施例无需添加额外部件，成本低廉，且要求必须为活体手掌，难以破解和仿造。另外本发明实施例的掌纹信息量大，易于局部采集和辨认，具有不变性和唯一性，能够适用于手机解锁、密码输入、身份验证或门禁系统等各项功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例互电容式掌纹识别方法的基本流程示意图；

图2是本发明实施例互电容式掌纹识别方法的一个优选流程示意图；

图3是本发明实施例在未进行触摸时每个区域上采集的初始电容传感数据；

图4是本发明实施例所采集的用户的电容传感数据示意图；

图5是本发明实施例所采集的当前用户的电容传感数据示意图；

图6是本发明实施例互电容式掌纹识别装置基本结构示意图；

图7是本发明实施例互电容式掌纹识别装置一种优选结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例首先提供一种互电容式掌纹识别方法，参见图1，包括：

步骤101：通过互电容式触摸屏获取用户通过手掌按压得到的电容传感数据，形成手掌模板信息。

步骤102：通过互电容式触摸屏获取当前用户通过手掌按压得到的电容传感数据，形成当前用户手掌信息。

步骤103：将所述当前用户手掌信息与手掌模板信息进行比对，输出比对结果。

可见，在本发明实施例提供的互电容式掌纹识别方法中，能够通过互电容式触摸方式利用手掌纹理凹凸不平的原理获取当前用户的电容传感数据，形成当前用户手掌信息，通过与预先存储的手掌模板信息进行比对来完成手掌的识别。本发明实施例无需添加额外部件，成本低廉，且要求必须为活体手掌，难以破解和仿造。另外本发明实施例的掌纹信息量大，易于局部采集和辨认，具有不变性和唯一性，能够适用于手机解锁、密码输入、身份验证或门禁系统等各项功能。

在本发明实施例方法的实现过程中，当手掌大面积按压屏幕时，皮下层导电可以得到不同的电容值，从而采集得到电容传感数据，对应手掌模板信息和当前用户手掌信息。在数据处理过程中，可以对所获取的电容传感数据进行处理，优选地，可以对电容传感数据进行滤波降噪、信号放大和模数转换处理。

当采集到当前用户的手掌信息后，需要与所存储的手掌模板信息进行比对，首先可以对特征信息进行提取，然后按照特征信息的相对位置进行排序，调用所存储的手掌模板信息依次进行包括特征信息点检测、大面积信息点检测、手纹信息检测、无报点检测等各项检测步骤，然后根据特征信息点检测、大面积信息点检测、手纹信息检测和无报点检测的检测结果之间的相对位置进行相对位置检测，以判断当前用户的手掌信息与手掌模板信息是否匹配。掌纹中最重要的特征是纹线特征，而且这些纹线特征中最清晰的几条纹线基本上是伴随人的一生不发生变化的，并且在低分辨中仍能够清晰的辨认。利用手掌的纹线特征、点特征、纹理特征、几何特征等结合的电容识别数据完全可以确定一个人的身份。其中在每项检测过程中均须将检测误差与预设的相应的检测阈值进行比对和误差分析，以便通过信号强度进行判断。当每项检测误差均小于相应的检测阈值时，则认为当前用户的手掌信息和所存储的手掌模板信息识别成功；否则，若有一项或多项检测的检测误差不小于相应的检测阈值，则认为识别失败，或者可以重新进行信息采集和检测。

若当前用户手掌信息和所存储的手掌模板信息识别成功后，可以通过所采集到的当前用户手掌信息对手掌模板信息进行自修正，从而进一步丰富所存储的手掌模板数据，提高模板的准确性和验证可靠性。

在当前用户手掌信息采集过程中，如果多次识别不成功，可以根据设定的比对阈值来终止信息采集操作或报错。

下面以通过一种互电容式触摸屏对用户的掌纹进行识别和检测为例，来详细说明本发明实施例掌纹识别方法的具体实现过程，参见图2：

步骤201：获取并存储用户的手掌模板信息。

本发明实施例中的互电容式触摸屏被划分为多个区域(横向为0～12，纵向为0～22)，在用户未进行触摸时每个区域上的初始电容值如图3所示。

本步骤中，首先通过互电容式触摸屏获取用户通过手掌按压得到的手掌信息，在侦测到按压手掌在触摸屏上的电容值后，可以对数据进行滤波、放大、模数转换等处理，并通过相应数学算法生成手掌模板信息，将此手掌模板信息经过数学加密后进行存储，它反映了用户手掌的一部分或全部，结果如图4所示。

步骤202：采集当前用户手掌信息。

本步骤中，令当前用户通过对互电容式触摸屏进行按压来采集电容传感数据，形成当前用户手掌信息，也可以对采集到的数据进行滤波、放大、模数转换和算法处理等降噪过程，得到结果如图5。当手掌在按压时，由于部位的不同，有不同的采样数据表现，若单位面积内的通道数越多，则采样数据越精确。本发明实施例的互电容式触摸屏的结构不限，但电容信号强度越大，侦测效果越佳。

步骤203：将当前用户手掌信息与所存储的手掌模板信息进行比对，输出比对结果。

由于当用户的手掌按压到触摸屏时会出现电容传感数据变化，并且结合手掌的形状和相对固定位置考虑，将导致电容传感数据的变化大小不同，因此可以将当前用户手掌信息与存储的手掌模板信息来比对完成手掌识别过程。

在本步骤中，首先可以对当前用户手掌的特征信息进行提取，然后将提取的特征信息按照其相对位置进行排序，然后调用所存储的手掌模板信息依次进行各项检测，这里所采用的检测可以包括特征信息点检测、大面积信息点检测、手纹信息检测、无报点检测和相对位置检测等等。其中特征信息点检测可以用于检测掌纹特有的点特征；大面积信息点检测用于检测手掌上拇指根部的大面积几何特征，因拇指根部的三角区域部分无明显的纹路和特征点，需要以检测几何特征为主；手纹信息检测用于检测各主要掌纹的纹线特征；无报点检测用于检测手掌的未按压位置的信息。当通过上述征信息点检测、大面积信息点检测、手纹信息检测和无报点检测后，可以综合所有检测结果获取各检测结果之间的相对位置，进一步进行相对位置检测。通过上述检测过程，可以完全确定一个人的身份。

在每项检测过程中，均须依实际情况预设检测阈值，然后将检测误差与预设的对应的检测阈值进行比对和误差分析，当每项检测误差均小于相应的检测阈值时，则认为当前用户的手掌信息和所存储的手掌模板信息识别成功；否则，若有一项或多项检测的检测误差不小于相应的检测阈值，则认为识别失败。

步骤204：判断识别是否成功，是则进入步骤205；否则转入步骤206。

步骤205：利用识别成功的当前用户手掌信息对手掌模板信息进行修正。

若当前用户手掌信息与所存储的手掌模板信息识别成功后，可以利用所采集到的当前用户手掌信息中的电容传感数据对手掌模板信息进行自修正，从而进一步丰富所存储的手掌模板数据，提高模板的准确性和验证可靠性。

步骤206：重新进行当前用户手掌信息采集，当采集次数超过预设识别阈值时，停止对当前用户手掌信息的采集。

此处，所预设的识别阈值可以根据实际应用情况确定，如3次或5次等，当超过预设识别阈值时，可以进行报警提示并中断信息采集过程。

至此则完成了本发明实施例互电容式掌纹识别方法对用户进行掌纹识别和检测的全过程。

本发明实施例还提供一种互电容式掌纹识别装置，参见图6，包括：

触摸传感器601，用于通过互电容式触摸屏获取用户通过手掌按压得到的电容传感数据，形成用户的手掌模板信息和当前用户手掌信息；

触摸控制器602，用于控制所述触摸传感器进行电容传感数据采集，对所获取的手掌模板信息和当前用户手掌信息进行处理并存储；

识别单元603，用于将处理过的当前用户手掌信息与手掌模板信息进行比对，输出比对结果。

优选地，触摸控制器602还可以包括：滤波模块701，见图7，用于对获取的所述电容传感数据进行滤波降噪；放大模块702，用于对滤波降噪后的电容传感数据进行信号放大；模数转换模块703，用于信号放大后的电容传感数据进行模数转换。

优选地，识别单元603还可以包括：特征信息点检测模块704，用于对当前用户手掌信息进行特征信息点检测，输出检测误差分析结果；

大面积信息点检测模块705，用于对当前用户手掌信息进行大面积信息点检测，输出检测误差分析结果；

手纹信息检测模块706，用于对当前用户手掌信息进行手纹信息检测，输出检测误差分析结果；

无报点检测模块707，用于对当前用户手掌信息进行无报点检测，输出检测误差分析结果；

相对位置检测模块708，用于对当前用户手掌信息的特征信息点检测、大面积信息点检测、手纹信息检测、无报点检测的检测结果之间的相对位置进行检测，输出检测误差分析结果。

优选地，识别单元603还可以包括：判断模块709，分别与特征信息点检测模块704、大面积信息点检测模块705、手纹信息检测模块706、无报点检测模块707和相对位置检测模块708相连，用于将特征信息点检测模块704、大面积信息点检测模块705、手纹信息检测模块706、无报点检测模块707和相对位置检测模块708输出的检测误差分析结果分别与预设的对应检测阈值进行比较，当每一项检测误差分析的结果均小于其预设的对应检测阈值时，判断所述当前用户手掌信息识别成功；否则，识别失败。

优选地，识别单元603还可以包括：修正模块710，用于当当前用户手掌信息识别成功后，利用当前用户手掌信息对触摸控制器602存储的相应的手掌模板信息进行修正。

本发明实施例的互电容式掌纹识别装置成为一个整体，也可以由多个分体构成，只要具有上述功能单元即可。本领域技术人员可以采用硬件、软件、固件或三者的结合来实现上述功能单元，从而形成本发明的互电容式掌纹识别装置。

本发明实施例还提供一种互电容式掌纹识别触摸屏，包括如上任一项所述的互电容式掌纹识别装置。可以应用于智能手机、液晶显示器、个人电脑、电视机等各项装置。

可见，本发明实施例至少具有如下有益效果：

在本发明实施例提供的互电容式掌纹识别方法、装置和触摸屏中，能够通过互电容式触摸方式利用手掌纹理凹凸不平的原理获取当前用户的电容传感数据，得到当前用户手掌信息，通过与预先存储的手掌模板信息进行比对来完成手掌的识别。本发明实施例无需添加额外部件，成本低廉，且要求必须为活体手掌，难以破解和仿造。另外本发明实施例的掌纹信息量大，易于局部采集和辨认，具有不变性和唯一性，能够适用于手机解锁、密码输入、身份验证或门禁系统等各项功能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种互电容式掌纹识别方法，其特征在于，包括：

通过互电容式触摸屏获取用户通过手掌按压得到的电容传感数据，形成手掌模板信息；

通过互电容式触摸屏获取当前用户通过手掌按压得到的电容传感数据，形成当前用户手掌信息；

将所述当前用户手掌信息与手掌模板信息进行比对，输出比对结果；

所述将所述当前用户手掌信息与手掌模板信息进行比对包括：

对所述当前用户手掌信息进行数据处理，依次进行特征信息点检测、大面积信息点检测、手纹信息检测、无报点检测和相对位置检测，并对每次检测进行检测误差分析，其中所述相对位置检测为对所述特征信息点检测、大面积信息点检测、手纹信息检测、无报点检测的检测结果之间的相对位置进行的检测；

所述将所述当前用户手掌信息与手掌模板信息进行比对还包括：将每一项检测误差分析的结果与预设的对应检测阈值进行比较，当每一项检测误差分析的结果均小于其预设的对应检测阈值时，对所述当前用户手掌信息识别成功；否则，则识别失败。

2.根据权利要求1所述的互电容式掌纹识别方法，其特征在于，在获取用户通过手掌按压得到的电容传感数据后，进行如下处理：

对所述电容传感数据进行滤波降噪、信号放大和模数转换处理。

3.根据权利要求1所述的互电容式掌纹识别方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述当前用户手掌信息识别成功后，利用所述当前用户手掌信息对所存储的相应的手掌模板信息进行修正。

4.一种互电容式掌纹识别装置，其特征在于，包括：

触摸传感器，用于通过互电容式触摸屏获取用户通过手掌按压得到的电容传感数据，形成用户的手掌模板信息和当前用户手掌信息；

触摸控制器，用于控制所述触摸传感器进行电容传感数据采集，对所获取的手掌模板信息和当前用户手掌信息进行处理并存储；

识别单元，用于将处理过的当前用户手掌信息与手掌模板信息进行比对，输出比对结果；

所述识别单元包括：特征信息点检测模块，用于对所述当前用户手掌信息进行特征信息点检测，输出检测误差分析结果；

大面积信息点检测模块，用于对所述当前用户手掌信息进行大面积信息点检测，输出检测误差分析结果；

手纹信息检测模块，用于对所述当前用户手掌信息进行手纹信息检测，输出检测误差分析结果；

无报点检测模块，用于对所述当前用户手掌信息进行无报点检测，输出检测误差分析结果；

相对位置检测模块，用于对所述当前用户手掌信息的特征信息点检测、大面积信息点检测、手纹信息检测、无报点检测的检测结果之间的相对位置进行检测，输出检测误差分析结果；

所述识别单元还包括：判断模块，分别与所述特征信息点检测模块、大面积信息点检测模块、手纹信息检测模块、无报点检测模块和相对位置检测模块相连，用于将所述特征信息点检测模块、大面积信息点检测模块、手纹信息检测模块、无报点检测模块和相对位置检测模块输出的检测误差分析结果分别与预设的对应检测阈值进行比较，当每一项检测误差分析的结果均小于其预设的对应检测阈值时，判断所述当前用户手掌信息识别成功；否则，识别失败。

5.根据权利要求4所述的互电容式掌纹识别装置，其特征在于，所述触摸控制器还包括：

滤波模块，用于对获取的所述电容传感数据进行滤波降噪；

放大模块，用于对滤波降噪后的电容传感数据进行信号放大；

模数转换模块，用于信号放大后的电容传感数据进行模数转换。

6.根据权利要求4所述的互电容式掌纹识别装置，其特征在于：所述识别单元还包括：

修正模块，用于当所述当前用户手掌信息识别成功后，利用所述当前用户手掌信息对所述触摸控制器存储的相应的手掌模板信息进行修正。

7.一种互电容式掌纹识别触摸屏，其特征在于，包括如权利要求4至6中任一项所述的互电容式掌纹识别装置。