CN104598894A - 指纹感测装置、具指纹感测功能的产品及其指纹感测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种指纹感测装置、具有指纹感测功能的产品、以及一种产品的指纹感测方法。其中，所述指纹感测方法包括：采集指纹图像；获取所述指纹图像中的细节特征点的空间位置坐标；根据所述空间位置坐标，采用预定的图像覆盖至少部分所述细节特征点所在的位置，来获取用于指纹识别的比对图像。所述指纹感测方法可以提高用户的信息安全。
Description
技术领域
本发明涉及生物识别技术领域，尤其涉及一种具有指纹感测功能的产品、及其指纹感测装置以及指纹感测方法。
背景技术
[随着科技的发展，移动终端应用越来越广泛，在移动终端上的应用也越来越丰富，包括移动支付也成为电子商务的主要支付方式，但与此同时，移动终端的信息安全和移动支付的安全也逐渐显现出重要性，近年来越来越多的移动终端采用了指纹识别技术作为移动终端登入和移动支付的身份识别方式。
现有的指纹识别方法是采用细节特征点作为匹配依据，通过在移动终端系统内存储用户的细节特征点作为匹配模板，在实际应用时采集指纹图像提取细节特征点，进而与系统内存储的细节特征点进行匹配，来获得指纹识别结果。
然，现有采用细节特征点进行匹配执行指纹识别的问题在于：细节特征点在移动终端系统内存储，移动终端系统的安全性并不能完全保障存储信息的安全，一旦泄露细节特征点，它人可以根据细节特征点伪造用户指纹，而同时细节特征点在公安机关、银行都有广泛的应用，作为身份识别的法定依据，一旦泄露细节特征点，用户的风险不可挽回，因此存在较大的安全隐患。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种指纹识别安全性较高的产品、所述产品的指纹感测装置以及所述产品的指纹感测方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种产品的指纹感测方法，其中，所述指纹感测方法包括：
采集指纹图像；
获取所述指纹图像中的细节特征点的空间位置坐标；
根据所述空间位置坐标，采用预定的图像覆盖至少部分所述细节特征点所在的位置，来获取用于指纹识别的比对图像。
优选地，所述指纹感测方法获取用于指纹识别的比对图像包括采样图像，所述指纹感测方法进一步包括:比较获取的采样图像与一预设的样本图像，根据比较结果来确定获取的采样图像是否为有效的采样图像，以得到指纹识别结果。
优选地，所述预设的样本图像为至少部分细节特征点所在的位置被预定的图像覆盖的指纹图像。
优选地，所述指纹感测方法获取用于指纹识别的比对图像进一步包括所述预设的样本图像，其中，所述预设的样本图像先于所述采样图像获得。
优选地，所述产品包括指纹密码设置模式和指纹密码解码模式，样本图像为指纹感测方法在产品执行指纹密码设置模式时所获取的指纹图像，采样图像为指纹感测方法在产品执行指纹密码解码模式时所获取的指纹图像。
优选地，所述指纹感测方法进一步包括：
存储获取的样本图像。
优选地，比较获取的用于指纹识别的图像包括：比较获取的采样图像与存储的样本图像的相关度，以进行指纹识别。
优选地，经比较，如果采样图像与样本图像的相关度不小于一预定阈值，或落入一预定范围，则指纹识别成功，否则，则指纹识别不成功。
优选地，在确认指纹识别成功时，所述指纹感测方法进一步包括：输出指纹识别成功信号给所述产品，以使得所述产品根据所述指纹识别成功信号执行相应的功能。
优选地，所述样本图像的面积大于所述采样图像的面积。
优选地，所述预定的图像的形状为规则形状或非规则形状。
优选地，所述预定的图像为同一灰度、或灰度不同的图像。
优选地，所述细节特征点的面积与覆盖所述细节特征点的预定的图像的面积之比不小于50%。
优选地，所述指纹感测方法根据空间位置坐标，采用多个预定的图像覆盖多个细节特征点所在的位置，其中，每一细节特征点的位置均对应被一预定图像覆盖，以获取指纹识别的比对图像。
优选地，所述预定的图像完全覆盖细节特征点所在的位置。
优选地，所述指纹感测方法根据空间位置坐标，采用多个预定的图像覆盖所有的细节特征点所在的位置，其中，每一细节特征点的位置对应被一预定图像覆盖，以获取指纹识别的比对图像。
优选地，比较获取的采样图像与存储的样本图像的相关度，以进行指纹识别的步骤包括：
转换样本图像与采样图像分别为频域样本图像与频域采样图像，其中，未转换前的样本图像与采样图像分别为空间样本图像与空间采样图像；
对转换后的频域样本图像与频域采样图像进行频域滤波；
对经频域滤波后的频域样本图像与频域采样图像进行图像相关计算，获取频域相位相关信息；
转换获取的频域相位相关信息为空间相位相关信息；
根据转换的空间相位相关信息获取比较结果。
本发明还提供一种产品的指纹感测装置，其中，所述指纹感测装置包括：
指纹采集单元，用于采集指纹图像；
提取单元，用于获取所述指纹图像中的细节特征点的空间位置坐标；
处理单元，用于根据所述空间位置坐标，采用预定的图像覆盖至少部分所述细节特征点所在的位置，来获取用于指纹识别的比对图像。
优选地，所述处理单元获取用于指纹识别的比对图像包括采样图像，所述指纹感测装置进一步包括比较单元，所述比较单元用于比较获取的采样图像与一预设的样本图像，根据比较结果来确定获取的采样图像是否为有效的采样图像，以得到指纹识别结果。
优选地，所述预设的样本图像为至少部分细节特征点所在的位置被预定的图像覆盖的指纹图像。
优选地，所述处理单元获取用于指纹识别的比对图像进一步包括所述预设的样本图像，其中，所述预设的样本图像先于所述采样图像获得。
优选地，所述产品包括指纹密码设置模式和指纹密码解码模式，样本图像为指纹感测装置在产品执行指纹密码设置模式时所获取的指纹图像，采样图像为指纹感测装置在产品执行指纹密码解码模式时所获取的指纹图像。
优选地，所述指纹感测装置进一步包括存储单元，用于存储处理单元所获取的样本图像。
优选地，所述比较单元通过比较获取的采样图像与存储的样本图像的相关度，来得到指纹识别的结果。
优选地，经比较，如果采样图像与样本图像的相关度不小于一预定阈值，或落入一预定范围，则指纹识别成功，否则，则指纹识别不成功。
优选地，在确认指纹识别成功时，所述比较单元输出指纹识别成功信号给所述产品，以使得所述产品根据所述指纹识别成功信号执行相应的功能。
优选地，所述样本图像的面积大于所述采样图像的面积。
优选地，所述预定的图像的形状为规则形状或非规则形状。
优选地，所述预定的图像为同一灰度、或灰度不同的图像。
优选地，所述细节特征点的面积与覆盖所述细节特征点的预定的图像的面积之比不小于50%。
优选地，所述处理单元根据空间位置坐标，采用多个预定的图像覆盖多个细节特征点，其中，每一细节特征点对应被一预定图像覆盖，以获取指纹识别的比对图像。
优选地，所述预定的图像完全覆盖细节特征点。
优选地，所述处理单元根据空间位置坐标，采用多个预定的图像覆盖所有的细节特征点，其中，每一细节特征点对应被一预定图像覆盖，以获取指纹识别的比对图像。
优选地，所述比较单元包括：
第一转换子单元，用于转换样本图像与采样图像分别为频域样本图像与频域采样图像，其中，未转换前的样本图像与采样图像分别为空间样本图像与空间采样图像；
滤波单元，用于对转换后的频域样本图像与频域采样图像进行频域滤波；
计算单元，用于对经频域滤波后的频域样本图像与频域采样图像进行图像相关计算，获取频域相位相关信息；
第二转换子单元，用于转换获取的频域相位相关信息为空间相位相关信息；
分析单元，用于根据转换的空间相位相关信息获取比较结果。
本发明又提供一种具有指纹感测功能的产品，所述产品包括如上所述任意一项所述的指纹感测装置。
优选地，所述产品进一步包括控制装置，在确认指纹识别成功时，所述比较单元输出指纹识别成功信号给所述控制装置，以控制所述产品执行相应的功能。
优选地，所述产品为电子产品。
本发明所述提供的指纹感测装置、具有指纹感测功能的产品、以及指纹感测方法用于比对的是消除至少部分细节特征点的指纹图像，而非细节特征点，相应地，用户指纹的细节特征点不易被泄露，从而可以提高产品的使用安全性，另外，也可以保证用户的信息安全。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明具有指纹感测功能的产品的较佳实施方式的结构示意图。
图2为图1所示产品获取的一用户指纹图像的示意图。
图3为图2所示指纹图像的背景轮廓的示意图。
图4为图3所示指纹图像经二值化分割处理出来的指纹有效区域的示意图。
图5为图4所示指纹图像经再经二值化分割、细化处理出来的指纹图像。
图6为图5所示指纹图像的细节特征点位置标记图。
图7为图6所示细节特征点所在的位置被预定的图像覆盖后的指纹图像。
图8为图1所示比较单元的结构示意图。
图9-图10为采样图像与样本图像相关的示意图。
图11为本发明的一种产品的指纹感测方法的流程图。
图12为图11所示步骤S2获取指纹图像中的细节特征点的空间位置坐标的一实施方式的方法流程图。
图13为图11所示步骤S4比较采样图像与存储的样本图像的相关度、以进行指纹识别的一实施方式的方法流程图。
具体实施方式
就目前的应用来讲，具有指纹感测功能的产品至少分为三类：
第一类：提取用户的指纹，而并不用于执行指纹验证，如办理港澳通行证时，出入境中心使用的指纹采集仪；
第二类：验证用户的指纹，而不用于当场提取用户的指纹，而是通过调用之前存储于一计算机系统或一卡片等存储媒质上的预设指纹，并采集当前用户输入的指纹，验证输入的指纹是否为有效的指纹输入的指纹验证装置，如往来香港通关时的指纹感测设备；
第三类：既提取用户的指纹，又验证用户的指纹，如，目前，一些品牌的手机设置有指纹感测装置，用户可以先将自己的指纹存储于手机中，作为密码，当需要手机执行某种功能时，再通过输入指纹来对应控制手机执行相应的功能。
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，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1，图1为本发明具有指纹感测功能的产品的较佳实施方式的结构示意图。其中，所述产品100如为电子产品，或者其它合适类型的产品。所述电子产品包括手机、平板电脑、打卡机等等可设置指纹感测功能的产品。所述产品100包括指纹感测装置10。所述指纹感测装置10用于感测用户输入于其上的手指指纹。
所述指纹感测装置10包括指纹采集单元11、提取单元13、和处理单元15。所述提取单元13与所述指纹采集单元11和所述处理单元15分别连接。所述指纹采集单元11用于采集指纹图像。所述提取单元13用于获取所述指纹图像中的细节特征点的空间位置坐标。所述处理单元15用于根据所述空间位置坐标，采用预定的图像覆盖至少部分所述细节特征点所在的位置，来获取用于指纹识别的比对图像。
需要说明的是，所述细节特征点包括终结点、分叉点、分歧点、孤立点、环点和短纹等不同类型的特征点。
在一实施方式中，所述处理单元15获取的用于指纹识别的图像为样本图像，即用户设置的密码图像，则以所述产品100为上述第一类所涉及的指纹采集仪为例，所述指纹感测装置10通过利用预定的图像覆盖至少部分所述细节特征点所在的位置，来获取用于指纹识别的比对图像，而此比对图像用作后续进行指纹识别比对的样本图像，并非如现有技术采用特征点进行比对，从而，用户指纹的细节特征点不易被泄露，提高了产品100的使用安全性，另外，也可以保证用户的信息安全。
在另一实施方式中，所述处理单元15获取用于指纹识别的比对图像包括采样图像，所述指纹感测装置10进一步包括比较单元17，所述比较单元17用于比较获取的采样图像与一预设的样本图像，根据比较结果来确定获取的采样图像是否为有效的采样图像，以得到指纹识别结果。
以所述产品100为上述第二类所涉及的指纹验证装置为例，所述指纹验证装置通过利用预定的图像覆盖至少部分所述细节特征点所在的位置，来获取用于指纹识别的采样图像，并与预设的采样图像做比对，来得到指纹识别结果，并非如现有技术采用特征点进行比对，从而，用户指纹的细节特征点不易被泄露，提高了产品100的使用安全性，另外，也可以保证用户的信息安全。
优选地，所述预设的样本图像为至少部分细节特征点所在的位置被预定的图像覆盖的指纹图像。更优选地，所述样本图像与所述采样图像中被覆盖的位置的特征点的类型相同。如样本图像的终结点、分叉点、分歧点、孤立点、环点所在的位置均被覆盖，而短纹所在位置并未被覆盖，则采样图像的终结点、分叉点、分歧点、孤立点、环点所在的位置均被覆盖，而短纹所在位置并未被覆盖。
在又一实施例中，所述处理单元15获取用于指纹识别的比对图像进一步包括所述预设的样本图像，其中，所述预设的样本图像先于所述采样图像获得。
所述产品100包括指纹密码设置模式和指纹密码解码模式。其中，指纹密码设置模式为产品100接收用户的指纹输入，将用户输入的指纹作为预设密码。指纹密码解码模式为产品100预执行某种功能，而需要用户输入指纹来进行启动的模式。其中，样本图像为指纹感测装置10在产品100执行指纹密码设置模式时所获取的指纹图像，采样图像为指纹感测装置10在产品100执行指纹密码解码模式时所获取的指纹图像。需要说明的是，样本图像即为用户设置的密码。另外，所述某种功能如为开机、解锁、支付、调用预定应用程序(APP)等等。
以所述产品100为具有指纹感测功能的手机为例，所述手机中预设的作为密码的样本图像和之后为执行某种功能而获取的采样图像均为至少部分所述细节特征点所在的位置被预定的图像覆盖的比对图像，并以此采样图像与样本图像做比对来进行指纹识别，而并非如现有技术采用特征点进行比对，从而，用户指纹的细节特征点不易被泄露，提高了产品100的使用安全性，另外，也可以保证用户的信息安全。
所述指纹感测装置10进一步包括存储单元19，用于存储处理单元15所获取的样本图像。
优选地，所述比较单元17通过比较获取的采样图像与存储的样本图像的相关度，来得到指纹识别的结果。经比较，如果采样图像与样本图像的相关度不小于一预定阈值，或落入一预定范围，则指纹识别成功，否则，则指纹识别不成功。
请再参阅图1，所述产品100进一步包括控制装置20。在确认指纹识别成功时，所述比较单元17输出指纹识别成功信号给所述控制装置20，以控制所述产品100执行相应的功能。
进一步地，所述样本图像的面积大于所述采样图像的面积。
所述预定的图像的形状为规则形状或非规则形状。
所述预定的图像为同一灰度、或灰度不同的图像。
优选地，所述细节特征点的面积与覆盖所述细节特征点的预定的图像的面积之比不小于50%。更优选地，所述细节特征点的面积与覆盖所述细节特征点的预定的图像的面积之比不小于90%。
所述处理单元15根据空间位置坐标，采用多个预定的图像覆盖多个细节特征点，其中，每一细节特征点对应被一预定图像覆盖，以获取指纹识别的比对图像。
优选地，所述预定的图像完全覆盖细节特征点。
进一步地，所述处理单元15根据空间位置坐标，采用多个预定的图像覆盖所有的细节特征点，其中，每一细节特征点对应被一预定图像覆盖，以获取指纹识别的比对图像。
所述指纹采集单元11如为电容式、电感式、光感式等指纹采集单元。其中，所述指纹采集单元11所采集的指纹图像中包含了脊线变化的细节特征点，如终结点、分叉点、分歧点、孤立点、环点和短纹等不同类型的细节特征点。
所述指纹提取单元13提取指纹图像中的细节特征点的空间位置坐标的步骤包括：
步骤S11：图像场计算，对指纹图像(如图2所示)的梯度场进行分析，确定指纹轮廓和背景区域，为准确提取细特征点做准备。
梯度场反映指纹各点图像灰度变化的趋势，设f(x, y)为图像函数，T(x, y)为某位置(x, y)的梯度，则T(x, y)= f(x, y)，则可用近似公式计算梯度幅值:
；
在指纹图像中，因背景部分灰度均匀，可以通过梯度描述指纹背景轮廓，如图3所示。
S12：指纹图像分割，即将指纹部分从指纹图像中提取出来，进一步通过对灰度图进行二值化处理，可以清晰的分割出图像的边缘，如图4所示，并进一步作为指纹有效信息区域判断的依据。
S13：再对分割后的图像进行二值化处理，以进一步进行细化处理，如图5所示，经过背景分割的二值化、细化后的图像，可以作为细节特征点提取的图像。
S14：提取指纹特征点的空间坐标。现以提取端点和叉点为例进行说明，其它特征点的提取方法在此不再赘述，本领域的一般技术人员根据现有指纹图像的细节特征点的提取方法获取即可。
提取端点：遍历图像，若当前点的灰度值为0，且其周围的8个点中有且只有1个点的灰度值为0，则当前点为端点；
提取叉点：遍历图像，若当前点的灰度值为0，且其周围的8个点中有且只有3个点的灰度值为0，则当前点为叉点；
经过提取，细节特征点的所在位置标记如图6所示，分别标示为m1~m18。
所述处理单元15采用预定的图像对至少部分细节特征点所在的位置进行覆盖，以间接消除细节特征点，如图7所示。在其它变更实施方式中，也可以把细节特征点直接去除，然后采用预定的图像覆盖细节特征点所在的位置。
需要说明的是，用于覆盖样本图像和采样图像的细节特征点的预定的图像可以相同，也可以不同。优选地，预定的图像的形状为矩形。
请参阅图8，图8为图1所示比较单元17的结构示意图。所述比较单元17包括第一转换子单元171、滤波单元173、计算单元175、第二转换子单元177、和分析单元179。所述第一转换子单元171用于转换样本图像与采样图像分别为频域样本图像与频域采样图像，其中，未转换前的样本图像与采样图像分别为空间样本图像与空间采样图像。滤波单元173用于对转换后的频域样本图像与频域采样图像进行频域滤波。计算单元175用于对经频域滤波后的频域样本图像与频域采样图像进行图像相关计算，获取频域相位相关信息。第二转换子单元177用于转换获取的频域相位相关信息为空间相位相关信息。分析单元179用于根据转换的空间相位相关信息获取比较结果。
其中，频域相位相关信息的计算公式为：
；
频域相位相关信息经逆傅里叶变换为空间相位相关信息的表达式为：
；
样本图像和采样图像经过覆盖特征点后，分别进行空间域转换为频率域图像F(u,v)和G(u,v)。
进一步，将频率域图像F(u,v)和G(u,v)进行求取相位相关信息R(u,v)，再进一步进行逆频率域变换，即可得到相关的空间位置信息，通过判断逆频率域变换的空间峰值，作为匹配比对的判断依据，如图9和图10，其中，图9的纵坐标为相关值，横坐标代表空间坐标的x值，图10的纵坐标为相关值，横坐标代表空间坐标的y值，从而获得细节特征点的空间坐标(x, y)。
需要说明的是，采用本发明的指纹感测装置10感测指纹，比较单元17需要将采样图像旋转不同角度来与样本图像做比对，以用于当用户手指旋转不同角度触摸指纹感测装置时，均可以获得准确指纹识别结果。
由于本发明的指纹感测装置10存储的是消除至少部分细节特征点的指纹图像，而非细节特征点，相应地，用户指纹的细节特征点不易被泄露，从而可以提高具有所述指纹感测装置10的产品100的使用安全性，另外，也可以保证用户的信息安全。
进一步地，在消除细节特征点后的指纹图像的基础上，可以进行全局相关的图像比对，因为消除的细节特征点的信息在整体的图像比重小于10%，因此图像比对的识别性能不会受到较大的损失，同时也保护了用户指纹的细节特征点信息。
请参阅图11，图11为本发明的一种产品的指纹感测方法的流程图。其中，在本申请中，为了更清楚的描述所述指纹感测方法的技术方案，结合所述产品100的实施例对指纹感测方法的各步骤进行详细说明。然，本发明的指纹感测方法并不限于应用于上述产品100，也可以应用于其它合适类型的产品。所述指纹感测方法包括如下步骤。
步骤S1：采集指纹图像；
在步骤S1中，所述产品100的指纹感测装置10的指纹采集单元11来采集用户输入的指纹图像，其中，所述指纹采集单元11例如为电容式、电感式或光感式等可采集指纹的装置。
其中，所述指纹采集单元11所采集的指纹图像中包含了脊线变化的细节特征点，如终结点、分叉点、分歧点、孤立点、环点和短纹等不同类型的细节特征点。
步骤S2：获取所述指纹图像中的细节特征点的空间位置坐标；
在步骤S2中，所述提取单元13来获取所述指纹图像中的细节特征点的空间位置坐标。
步骤S3：根据所述空间位置坐标，采用预定的图像覆盖至少部分所述细节特征点所在的位置，来获取用于指纹识别的图像；
所述处理单元15采用预定的图像对至少部分细节特征点所在的位置进行覆盖，以间接消除细节特征点，如图7所示。在其它变更实施方式中，也可以把细节特征点直接去除，然后采用预定的图像覆盖细节特征点所在的位置。
在一实施方式中，所述步骤S3获取的用于指纹识别的图像为样本图像，即用户设置的密码图像，则以所述产品100为上述第一类所涉及的指纹采集仪为例，所述指纹感测方法通过利用预定的图像覆盖至少部分所述细节特征点所在的位置，来获取用于指纹识别的比对图像，而此比对图像用作后续进行指纹识别比对的样本图像，并非如现有技术采用特征点进行比对，从而，用户指纹的细节特征点不易被泄露，提高了产品100的使用安全性，另外，也可以保证用户的信息安全。
在另一实施方式中，所述步骤S3获取用于指纹识别的比对图像包括采样图像，所述指纹感测方法进一步包括步骤S4：比较获取的采样图像与一预设的样本图像，根据比较结果来确定获取的采样图像是否为有效的采样图像，以得到指纹识别结果。
在步骤S4中，所述比较单元17用于比较获取的采样图像与一预设的样本图像，根据比较结果来确定获取的采样图像是否为有效的采样图像，以得到指纹识别结果。
以所述产品100为上述第二类所涉及的指纹验证装置为例，所述指纹感测方法通过利用预定的图像覆盖至少部分所述细节特征点所在的位置，来获取用于指纹识别的采样图像，并与预设的采样图像做比对，来得到指纹识别结果，并非如现有技术采用特征点进行比对，从而，用户指纹的细节特征点不易被泄露，提高了产品100的使用安全性，另外，也可以保证用户的信息安全。
优选地，所述预设的样本图像为至少部分细节特征点所在的位置被预定的图像覆盖的指纹图像。更优选地，所述样本图像与所述采样图像中被覆盖的位置的特征点的类型相同。如样本图像的终结点、分叉点、分歧点、孤立点、环点所在的位置均被覆盖，而短纹所在位置并未被覆盖，则采样图像的终结点、分叉点、分歧点、孤立点、环点所在的位置均被覆盖，而短纹所在位置并未被覆盖。
在又一实施例中，所述步骤S3获取用于指纹识别的比对图像进一步包括所述预设的样本图像，其中，所述预设的样本图像先于所述采样图像获得。
所述产品100包括指纹密码设置模式和指纹密码解码模式。其中，指纹密码设置模式为产品100接收用户的指纹输入，将用户输入的指纹作为预设密码。指纹密码解码模式为产品100预执行某种功能，而需要用户输入指纹来进行启动的模式。其中，样本图像为指纹感测方法在产品100执行指纹密码设置模式时所获取的指纹图像，采样图像为指纹感测方法在产品100执行指纹密码解码模式时所获取的指纹图像。需要说明的是，样本图像即为用户设置的密码。另外，所述某种功能如为开机、解锁、支付、调用预定应用程序(APP)等等。
以所述产品100为具有指纹感测功能的手机为例，所述指纹感测方法使得手机中预设的作为密码的样本图像和之后为执行某种功能而获取的采样图像均为至少部分所述细节特征点所在的位置被预定的图像覆盖的比对图像，并以此采样图像与样本图像做比对来进行指纹识别，而并非如现有技术采用特征点进行比对，从而，用户指纹的细节特征点不易被泄露，提高了产品100的使用安全性，另外，也可以保证用户的信息安全。
所述指纹感测装置10进一步包括步骤：存储获取的样本图像。
所述存储单元19存储处理单元15所获取的样本图像。
优选地，所述比较单元17通过比较获取的采样图像与存储的样本图像的相关度，来得到指纹识别的结果。经比较，如果采样图像与样本图像的相关度不小于一预定阈值，或落入一预定范围，则指纹识别成功，否则，则指纹识别不成功。
在确认指纹识别成功时，所述指纹感测方法进一步包括步骤：输出指纹识别成功信号给所述产品100，以使得所述产品100根据所述指纹识别成功信号执行相应的功能。
进一步地，所述样本图像的面积大于所述采样图像的面积。
所述预定的图像的形状为规则形状或非规则形状。
所述预定的图像为同一灰度、或灰度不同的图像。
优选地，所述细节特征点的面积与覆盖所述细节特征点的预定的图像的面积之比不小于50%。更优选地，所述细节特征点的面积与覆盖所述细节特征点的预定的图像的面积之比不小于90%。
所述指纹感测方法根据空间位置坐标，采用多个预定的图像覆盖多个细节特征点所在的位置，其中，每一细节特征点的位置均对应被一预定图像覆盖，以获取指纹识别的比对图像。
优选地，所述预定的图像完全覆盖细节特征点所在的位置。
进一步地，所述指纹感测方法根据空间位置坐标，采用多个预定的图像覆盖所有的细节特征点所在的位置，其中，每一细节特征点的位置对应被一预定图像覆盖，以获取指纹识别的比对图像。
进一步地，请参阅图12，图12为图11所示步骤S2获取指纹图像中的细节特征点的空间位置坐标的一实施方式的方法流程图。在步骤S2中，获取指纹图像中的细节特征点的空间位置坐标的步骤包括如下步骤。
步骤S11：图像场计算，对指纹图像(如图2所示)的梯度场进行分析，确定指纹轮廓和背景区域，为准确提取细特征点做准备。
梯度场反映指纹各点图像灰度变化的趋势，设f(x, y)为图像函数，T(x, y)为某位置(x, y)的梯度，则T(x, y)=f(x, y)，则可用近似公式计算梯度幅值:
；
在指纹图像中，因背景部分灰度均匀，可以通过梯度描述指纹背景轮廓，如图3所示。
步骤S12：指纹图像分割，即将指纹部分从指纹图像中提取出来，进一步通过对灰度图进行二值化处理，可以清晰的分割出图像的边缘，如图4所示，并进一步作为指纹有效信息区域判断的依据。
步骤S13：再对分割后的图像进行二值化处理，以进一步进行细化处理，如图5所示，经过背景分割的二值化、细化后的图像，可以作为细节特征点提取的图像。
步骤S14：提取指纹特征点的空间坐标。现以提取端点和叉点为例进行说明，其它特征点的提取方法在此不再赘述，本领域的一般技术人员根据现有指纹图像的细节特征点的提取方法获取即可。
提取端点：遍历图像，若当前点的灰度值为0，且其周围的8个点中有且只有1个点的灰度值为0，则当前点为端点；
提取叉点：遍历图像，若当前点的灰度值为0，且其周围的8个点中有且只有3个点的灰度值为0，则当前点为叉点；
经过提取，细节特征点的所在位置标记如图6所示，分别标示为m1~m18。
需要说明的是，用于覆盖样本图像和采样图像的细节特征点的预定的图像可以相同，也可以不同。优选地，预定的图像的形状为矩形。
进一步地，请参阅图13，图13为图11所示步骤S4比较采样图像与存储的样本图像的相关度、以进行指纹识别的一实施方式的方法流程图。在步骤S4中，比较获取的采样图像与存储的样本图像的相关度，以进行指纹识别的步骤包括步骤。
步骤S21：转换样本图像与采样图像分别为频域样本图像与频域采样图像，其中，未转换前的样本图像与采样图像分别为空间样本图像与空间采样图像；
步骤S22：对转换后的频域样本图像与频域采样图像进行频域滤波；
步骤S23：对经频域滤波后的频域样本图像与频域采样图像进行图像相关计算，获取频域相位相关信息；
步骤S24：转换获取的频域相位相关信息为空间相位相关信息；
步骤S25：根据转换的空间相位相关信息获取比较结果。
其中，频域相位相关信息的计算公式为：
；
频域相位相关信息经逆傅里叶变换为空间相位相关信息的表达式为：
；
样本图像和采样图像经过覆盖特征点后，分别进行空间域转换为频率域图像F(u,v)和G(u,v)。
进一步，将频率域图像F(u,v)和G(u,v)进行求取相位相关信息R(u,v)，再进一步进行逆频率域变换，即可得到相关的空间位置信息，通过判断逆频率域变换的空间峰值，作为匹配比对的判断依据，如图9和图10，其中，图9的纵坐标为相关值，横坐标代表空间坐标的x值，图10的纵坐标为相关值，横坐标代表空间坐标的y值，从而获得细节特征点的空间坐标(x, y)。
需要说明的是，采用本发明的指纹感测方法感测指纹，在步骤S4中，比较单元17需要将采样图像旋转不同角度来与样本图像做比对，以用于当用户手指旋转不同角度触摸指纹感测装置时，均可以获得准确指纹识别结果。
由于本发明的指纹感测方法存储的是消除至少部分细节特征点的指纹图像，而非细节特征点，相应地，用户指纹的细节特征点不易被泄露，从而可以提高产品100的使用安全性，另外，也可以保证用户的信息安全。
进一步地，在消除细节特征点后的指纹图像的基础上，可以进行全局相关的图像比对，因为消除的细节特征点的信息在整体的图像比重小于10%，因此图像比对的识别性能不会受到较大的损失，同时也保护了用户指纹的细节特征点信息。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (37)
1.一种产品的指纹感测方法，其中，所述指纹感测方法包括：
采集指纹图像；
获取所述指纹图像中的细节特征点的空间位置坐标；
根据所述空间位置坐标，采用预定的图像覆盖至少部分所述细节特征点所在的位置，来获取用于指纹识别的比对图像。
2.根据权利要求1所述的指纹感测方法，其特征在于：所述指纹感测方法获取用于指纹识别的比对图像包括采样图像，所述指纹感测方法进一步包括:比较获取的采样图像与一预设的样本图像，根据比较结果来确定获取的采样图像是否为有效的采样图像，以得到指纹识别结果。
3.根据权利要求2所述的指纹感测方法，其特征在于：所述预设的样本图像为至少部分细节特征点所在的位置被预定的图像覆盖的指纹图像。
4.根据权利要求2所述的指纹感测方法，其特征在于：所述指纹感测方法获取用于指纹识别的比对图像进一步包括所述预设的样本图像，其中，所述预设的样本图像先于所述采样图像获得。
5.根据权利要求4所述的指纹感测方法，其特征在于：所述产品包括指纹密码设置模式和指纹密码解码模式，样本图像为指纹感测方法在产品执行指纹密码设置模式时所获取的指纹图像，采样图像为指纹感测方法在产品执行指纹密码解码模式时所获取的指纹图像。
6.根据权利要求4所述的指纹感测方法，其特征在于：所述指纹感测方法进一步包括：
存储获取的样本图像。
7.根据权利要求6所述的指纹感测方法，其特征在于：比较获取的用于指纹识别的图像包括：比较获取的采样图像与存储的样本图像的相关度，以进行指纹识别。
8.根据权利要求7所述的指纹感测方法，其特征在于：经比较，如果采样图像与样本图像的相关度不小于一预定阈值，或落入一预定范围，则指纹识别成功，否则，则指纹识别不成功。
9.根据权利要求8所述的指纹感测方法，其特征在于：在确认指纹识别成功时，所述指纹感测方法进一步包括：输出指纹识别成功信号给所述产品，以使得所述产品根据所述指纹识别成功信号执行相应的功能。
10.根据权利要求2所述的指纹感测方法，其特征在于：所述样本图像的面积大于所述采样图像的面积。
11.根据权利要求1所述的指纹感测方法，其特征在于：所述预定的图像的形状为规则形状或非规则形状。
12.根据权利要求1所述的指纹感测方法，其特征在于：所述预定的图像为同一灰度、或灰度不同的图像。
13.根据权利要求1所述的指纹感测方法，其特征在于：所述细节特征点的面积与覆盖所述细节特征点的预定的图像的面积之比不小于50%。
14.根据权利要求1所述的指纹感测方法，其特征在于：所述指纹感测方法根据空间位置坐标，采用多个预定的图像覆盖多个细节特征点所在的位置，其中，每一细节特征点的位置均对应被一预定图像覆盖，以获取指纹识别的比对图像。
15.根据权利要求14所述的指纹感测方法，其特征在于：所述预定的图像完全覆盖细节特征点所在的位置。
16.根据权利要求1所述的指纹感测方法，其特征在于：所述指纹感测方法根据空间位置坐标，采用多个预定的图像覆盖所有的细节特征点所在的位置，其中，每一细节特征点的位置对应被一预定图像覆盖，以获取指纹识别的比对图像。
17.根据权利要求7所述的指纹感测方法，其特征在于：比较获取的采样图像与存储的样本图像的相关度，以进行指纹识别的步骤包括：
转换样本图像与采样图像分别为频域样本图像与频域采样图像，其中，未转换前的样本图像与采样图像分别为空间样本图像与空间采样图像；
对转换后的频域样本图像与频域采样图像进行频域滤波；
对经频域滤波后的频域样本图像与频域采样图像进行图像相关计算，获取频域相位相关信息；
转换获取的频域相位相关信息为空间相位相关信息；
根据转换的空间相位相关信息获取比较结果。
18.一种产品的指纹感测装置，其中，所述指纹感测装置包括：
指纹采集单元，用于采集指纹图像；
提取单元，用于获取所述指纹图像中的细节特征点的空间位置坐标；
处理单元，用于根据所述空间位置坐标，采用预定的图像覆盖至少部分所述细节特征点所在的位置，来获取用于指纹识别的比对图像。
19.根据权利要求18所述的指纹感测装置，其特征在于：所述处理单元获取用于指纹识别的比对图像包括采样图像，所述指纹感测装置进一步包括比较单元，所述比较单元用于比较获取的采样图像与一预设的样本图像，根据比较结果来确定获取的采样图像是否为有效的采样图像，以得到指纹识别结果。
20.根据权利要求19所述的指纹感测装置，其特征在于：所述预设的样本图像为至少部分细节特征点所在的位置被预定的图像覆盖的指纹图像。
21.根据权利要求19所述的指纹感测装置，其特征在于：所述处理单元获取用于指纹识别的比对图像进一步包括所述预设的样本图像，其中，所述预设的样本图像先于所述采样图像获得。
22.根据权利要求21所述的指纹感测装置，其特征在于：所述产品包括指纹密码设置模式和指纹密码解码模式，样本图像为指纹感测装置在产品执行指纹密码设置模式时所获取的指纹图像，采样图像为指纹感测装置在产品执行指纹密码解码模式时所获取的指纹图像。
23.根据权利要求21所述的指纹感测装置，其特征在于：所述指纹感测装置进一步包括存储单元，用于存储处理单元所获取的样本图像。
24.根据权利要求23所述的指纹感测装置，其特征在于：所述比较单元通过比较获取的采样图像与存储的样本图像的相关度，来得到指纹识别的结果。
25.根据权利要求24所述的指纹感测装置，其特征在于：经比较，如果采样图像与样本图像的相关度不小于一预定阈值，或落入一预定范围，则指纹识别成功，否则，则指纹识别不成功。
26.根据权利要求24所述的指纹感测装置，其特征在于：在确认指纹识别成功时，所述比较单元输出指纹识别成功信号给所述产品，以使得所述产品根据所述指纹识别成功信号执行相应的功能。
27.根据权利要求19所述的指纹感测装置，其特征在于：所述样本图像的面积大于所述采样图像的面积。
28.根据权利要求18所述的指纹感测装置，其特征在于：所述预定的图像的形状为规则形状或非规则形状。
29.根据权利要求18所述的指纹感测装置，其特征在于：所述预定的图像为同一灰度、或灰度不同的图像。
30.根据权利要求18所述的指纹感测装置，其特征在于：所述细节特征点的面积与覆盖所述细节特征点的预定的图像的面积之比不小于50%。
31.根据权利要求18所述的指纹感测装置，其特征在于：所述处理单元根据空间位置坐标，采用多个预定的图像覆盖多个细节特征点，其中，每一细节特征点对应被一预定图像覆盖，以获取指纹识别的比对图像。
32.根据权利要求31所述的指纹感测装置，其特征在于：所述预定的图像完全覆盖细节特征点。
33.根据权利要求18所述的指纹感测装置，其特征在于：所述处理单元根据空间位置坐标，采用多个预定的图像覆盖所有的细节特征点，其中，每一细节特征点对应被一预定图像覆盖，以获取指纹识别的比对图像。
34.根据权利要求21所述的指纹感测装置，其特征在于：所述比较单元包括：
第一转换子单元，用于转换样本图像与采样图像分别为频域样本图像与频域采样图像，其中，未转换前的样本图像与采样图像分别为空间样本图像与空间采样图像；
滤波单元，用于对转换后的频域样本图像与频域采样图像进行频域滤波；
计算单元，用于对经频域滤波后的频域样本图像与频域采样图像进行图像相关计算，获取频域相位相关信息；
第二转换子单元，用于转换获取的频域相位相关信息为空间相位相关信息；
分析单元，用于根据转换的空间相位相关信息获取比较结果。
35.一种具有指纹感测功能的产品，其特征在于：所述产品包括如权利要求18-34中任意一项所述的指纹感测装置。
36.根据权利要求35所述的产品，其特征在于：所述产品进一步包括控制装置，在确认指纹识别成功时，所述比较单元输出指纹识别成功信号给所述控制装置，以控制所述产品执行相应的功能。
37.根据权利要求35所述的产品，其特征在于：所述产品为电子产品。
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