CN106295539A - 指纹识别方法、指纹识别装置和终端设备 - Google Patents

指纹识别方法、指纹识别装置和终端设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供的指纹识别方法，包括：获取手指指纹的第一图像；获取手指指纹的第二图像，所述第二图像表征的手指指纹的面积大于所述第一图像表征的手指指纹的面积；将所述第二图像和预存储的指纹图像比对；在所述第二图像和预存储的指纹图像匹配失败后，将所述第一图像和预存储的指纹图像比对，以确定是否匹配。由于第二图像的指纹面积大于第一图像的指纹面积，所以该指纹识别方法可以理解为指纹的整体识别到局部识别的方法。将指纹的整体识别和局部识别结合，解决了通过拼接后的指纹图像进行指纹识别可能导致识别困难或识别错误的问题，使识别结果更加准确和实用。本发明实施例同时提供一种指纹识别装置和终端设备。

Description

指纹识别方法、指纹识别装置和终端设备
技术领域
本公开实施例涉及指纹识别领域，具体涉及一种指纹识别方法和指纹识别装置。
背景技术
在诸如手机和平板之类的移动终端中，采用指纹识别验证用户的身份可以方便地保护重要的隐私数据。在超声波指纹识别中，采用16次扫描获得不同区域的局部指纹图像，然后拼接成完整的指纹图像。将拼接的指纹图像与预存的指纹信息匹配，以判断二者是否一致。
但是在实现本公开的过程中，发明人发现现有技术中存在以下缺陷，多个局部指纹图像的边缘和结合部分存在偏差，因此通过拼接后的完整的指纹图像进行指纹识别可能导致识别困难或识别错误。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供一种指纹识别方法和指纹识别装置，以解决通过拼接后的完整的指纹图像进行指纹识别可能导致识别困难或识别错误的问题。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种指纹识别方法，包括：获取手指指纹的第一图像；获取手指指纹的第二图像，所述第二图像表征的手指指纹的面积大于所述第一图像表征的手指指纹的面积；将所述第二图像和预存储的指纹图像比对；在所述第二图像和预存储的指纹图像匹配失败后，将所述第一图像和预存储的指纹图像匹配，以以确定是否匹配。
可选地，所述第一图像通过指纹传感器扫描手指指纹获得，所述第二图像通过多个所述第一图像拼接而成。
可选地，所述第一图像通过指纹传感器扫描手指指纹获得，所述第二图像通过指纹传感器扫描手指指纹获得，其中，所述第二图像通过粗扫描所述手指指纹获得，所述第一图像通过细扫描所述手指指纹获得，所述细扫描比所述粗扫描在单位面积上扫描更多手指指纹的特征点，所述粗扫描比所述细扫描扫描到的手指指纹的范围更大。
可选地，所述粗扫描包括通过隔行或隔列的指纹传感器扫描所述手指指纹，所述细扫描包括通过逐行或逐列的指纹传感器扫描所述手指指纹。
可选地，所述指纹传感器为超声波指纹传感器。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种指纹识别装置，包括：获取模块，用于获取手指指纹的第一图像和第二图像，所述第二图像表征的手指指纹的面积大于所述第一图像表征的手指指纹的面积；匹配模块，用于将所述第二图像和预存储的指纹图像比对；在所述第二图像和预存储的指纹图像匹配失败后，将所述第一图像和预存储的指纹图像匹配，以确定是否匹配。
可选地，所述获取模块包括：采集单元，用于通过指纹传感器扫描手指指纹获得所述第一图像；拼接单元，用于拼接多个所述第一图像获得所述第二图像。
可选地，所述获取模块包括：第一获取单元，用于通过指纹传感器扫描手指指纹获得所述第一图像；第二获取单元，用于通过指纹传感器扫描手指指纹获得所述第二图像，其中，所述第二图像通过粗扫描所述手指指纹获得，所述第一图像通过细扫描所述手指指纹获得，所述细扫描比所述粗扫描在单位面积上扫描更多手指指纹的特征点，所述粗扫描可选地，所述指纹传感器为超声波指纹传感器。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种指纹识别装置，包括上述的指纹识别装置。
在本发明实施例中，首先通过第二图像进行比对，当第二图像匹配失败后，再通过第一图像进行比对，确定指纹图像是否匹配，由于第二图像的指纹面积大于第一图像的指纹面积，所以该指纹识别方法可以理解为指纹的整体识别到局部识别的方法。将指纹的整体识别和局部识别结合，解决了通过拼接后的指纹图像进行指纹识别可能导致识别困难或识别错误的问题，使识别结果更加准确和实用。。
附图说明
通过参照以下附图对本公开实施例的描述，本公开实施例的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是根据本公开实施例的指纹识别方法的流程图；
图2和3给出了通过手指按压指纹面板以采集指纹图像的示意图；
图4是根据本公开实施例的指纹面板上的指纹传感器的示意图；
图5是根据本公开另一实施例的指纹识别方法的流程图；
图6是根据本公开实施例的指纹识别装置的结构图；
图7是根据本公开另一实施例的指纹识别装置的结构图；
图8是根据本公开另一实施例的指纹识别装置的结构图；
图9是根据本公开实施例的终端设备的结构图；
图10是根据本公开实施例的指纹识别方法的计算机程序的示意图；
具体实施方式
以下基于实施例对本公开实施例进行描述，但是本公开实施例并不仅仅限于这些实施例。在下文对本公开实施例的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本公开实施例。为了避免混淆本公开实施例的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。另外附图不一定是按比例绘制的。
附图中的流程图、框图图示了本公开实施例的系统、方法、装置的可能的体系框架、功能和操作，流程图和框图上的方框可以代表一个、程序段或仅仅是一段代码，所述、程序段和代码都是用来实现规定逻辑功能的可执行指令。也应当注意，所述实现规定逻辑功能的可执行指令可以重新组合，从而生成新的和程序段。因此附图的方框以及方框顺序只是用来更好的图示实施例的过程和步骤，而不应以此作为对发明本身的限制。
图1是根据本公开实施例的指纹识别方法的流程图。所述方法包括步骤100-104。
在步骤100中，获取手指指纹的第一图像。
获取指纹图像涉及多种方式，例如通过指纹传感器采集指纹图像。再例如，通过照相机采集指纹图像。图2给出了通过手指按压指纹面板以采集指纹图像的示意图，其中，编号20是指纹面板，在手指在指纹面板上按压时，指纹面板内设置的指纹传感器开始工作，获取手指指纹的特征信息，从而生成手指指纹图像。本领域技术人员可以理解的是，由于手指按压的方位、着力点等不同会导致指纹图像不同，即使在同一个指纹图像中，各个区域的清晰度也不同。
在步骤101中，获取手指指纹的第二图像，第二图像表征的手指指纹的面积大于第一图像表征的手指指纹的面积。
获取指纹图像涉及多种方式，例如通过指纹传感器采集指纹图像。或者，通过照相机采集指纹图像。再或者，通过拼接第一图像获得第二图像。只要满足第二图像表征的手指指纹的面积大于第一图像表征的手指指纹的面积即可。
在步骤102中，将第二图像和预存储的指纹图像比对，以确定是否匹配。
通过一定的匹配算法在第二图像和多幅预存储的指纹图像之间识别同名点，根据同名点确定图像是否匹配。现有技术中的特征匹配在图像比对中应用较多，特征匹配通过分别提取两个或多个图像的特征(点、线、面等特征)，对特征进行参数描述，然后运用所描述的参数来进行匹配的一种算法。落实到指纹图像上，例如，可以先确定指纹图像是斗形纹、箕形纹还是弓线纹，过滤掉一部分指纹图像样本后，再进行细节特征的比对。
在步骤103中，判断是否匹配。如果不匹配，执行步骤104。
在步骤104中，将第一图像和预存储的指纹图像比对。
在第二图像和预存储的指纹图像不匹配的情况下，将第一图像和预存储的指纹图像比对，如果第一图像和其中一个预存储的指纹图像匹配，则说明匹配成功。
在本发明实施例中，首先通过第二图像进行比对，当第二图像匹配失败后，再进行第一图像的比对，以确定是否匹配，由于第二图像的指纹面积大于第一图像的指纹面积，所以可以将该指纹识别方法理解为从指纹的整体识别到局部识别的方法。该指纹识别方法将整体识别和局部识别结合，可以使识别结果更加准确和实用。
在一个可选的实施例中，通过指纹传感器扫描手指指纹获取第一图像和第二图像，其中，第二图像通过粗扫描手指指纹获得，第一图像通过细扫描手指指纹获得，细扫描比粗扫描在单位面积上扫描更多手指指纹的特征点。参考图4，40是指纹面板，41是设置在指纹面板上的指纹传感器，多个指纹传感器组成传感器阵列，通过多个指纹传感器扫描手指指纹获得指纹图像。粗扫描意味着在相同的手指面积上，采用更少的指纹传感器进行扫描，但是粗扫描比细扫描扫描到的手指指纹的范围更大。
在一个可选的实施例中，粗扫描包括通过隔行或隔列的指纹传感器扫描手指指纹，细扫描包括通过逐行或逐列的指纹传感器扫描手指指纹。通过粗扫描获得较少的特征点进行比对，从而能够提升图像比对的性能。细扫描获得更多对特征点进行比对，从而提高图像比对的准确性。
进一步地，指纹传感器包括电容传感器、射频传感器、光学传感器、超声波指纹传感器。其中超声波指纹传感器为本公开实施例中的较佳的选择，由于超声波具有一定穿透性，所以在手指有少量污垢或潮湿的情况下仍能工作，超声波可以穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石、塑料等设备进行识别。因此可以将传感器装在设备内部和设备融为一体，而不必将指纹识别装置单独做成一个外露的表面部件。
图5是根据本公开另一实施例的指纹识别方法的流程图。所述指纹识别方法包括步骤500-504。
在步骤500中，通过指纹传感器扫描手指指纹获得第一图像。
在手指在指纹面板上按压时，指纹面板内设置的指纹传感器开始工作，获取手指指纹的特征信息，从而生成手指指纹图像。
在步骤501中，拼接多个第一图像获得第二图像。
由于手指按压的方位、着力点等不同会导致最终的指纹图像不同，而且在一个指纹图像中，有些区域更加清晰，有些区域比较模糊。因此，可以将多个第一图像拼接起来，生成相对完整的第二图像。
在步骤502中，将第二图像和预存储的指纹图像比对，已确定是否匹配。
通过一定的匹配算法在第二图像和预存储的多幅预存储的之间识别同名点，根据同名点确定图像是否匹配。现有技术中的特征匹配在图像比对中应用较多，特征匹配通过分别提取两个或多个图像的特征(点、线、面等特征)，对特征进行参数描述，然后运用所描述的参数来进行匹配的一种算法。落实到指纹图像上，例如，可以先确定指纹图像是斗形纹、箕形纹还是弓线纹，过滤掉一部分指纹图像样本后，再进行细节特征的比对。
在步骤503中，判断是否匹配。如果不匹配，执行步骤504。
在步骤504中，将第一图像和预存储的指纹图像匹配。
在第二图像和第一图像不匹配的情况下，将第一图像和预存储的指纹图像比对，如果第一图像和其中一个预存储的指纹图像匹配，则说明匹配成功。
在本公开实施例中，获得多个第一图像进行拼接生成第二图像，在判断第二图像和预存储的图像不匹配的情况下，进行多个第一图像的比对，确定指纹图像是否匹配。该指纹识别方法解决了拼接后的指纹图像进行指纹识别可能导致识别困难或识别错误的问题，将指纹的整体识别和局部识别结合，可以使识别结果更加准确和实用。
图6是根据本公开实施例的指纹识别装置的结构图。该指纹识别装置包括获取模块601和匹配模块602。
获取模块601获取手指指纹的第一图像和第二图像，第二图像表征的手指指纹的面积大于第一图像表征的手指指纹的面积。
匹配模块602将第二图像和预存储的指纹图像比对，在第二图像和预存储的指纹图像匹配失败后，将第一图像和预存储的指纹图像比对，以完成指纹识别。
图7是根据本公开另一实施例的指纹识别装置的结构图。该指纹识别装置包括获取模块701和匹配模块702。
获取模块701获取手指指纹的第一图像和第二图像，第二图像表征的手指指纹的面积大于第一图像表征的手指指纹的面积。获取模块701进一步包括采集单元7011和拼接单元7012。采集单元7011通过指纹传感器扫描手指指纹获得第一图像。拼接单元7012拼接多个第一图像获得第二图像。在通过采集单元7011采集第一图像时，可以将指纹面板分成多个采集区域，这些采集区域可以具有重叠区域，也可以不具有重合局域，通过各自区域的指纹传感器扫描指纹获得指纹图像。手指在指纹面板上时，可以在指纹面板上移动，由此分区域采集的指纹图像多具有重合区域。
匹配模块702将第二图像和预存储的指纹图像比对，在第二图像和预存储的指纹图像匹配失败后，将第一图像和预存储的指纹图像比对，以完成指纹识别。
图8是根据本公开另一实施例的指纹识别装置的结构图。该指纹识别装置包括获取模块801和匹配模块802。
获取模块801获取手指指纹的第一图像和第二图像，第二图像表征的手指指纹的面积大于第一图像表征的手指指纹的面积。获取模块801进一步包括第一获取单元8011和第二获取单元8012。第一获取单元8011通过指纹传感器扫描手指指纹获得第一图像。第二获取单元8012通过指纹传感器扫描手指指纹获得第二图像，其中第二图像的扫描范围大于第二图像的扫描范围。
可选地，第一获取单元8011和第二获取单元8012采用不同的扫描方式。例如，第一获取单元8011采用粗扫描，用以确定指纹的大致区域，获得指纹的粗略图像，第二获取单元8012采用细扫描，用于获得指纹的局部清晰图像。这里，细扫描比粗扫描更加清晰，在单位面积上获得的手指指纹的特征点更多。通过采用不同的扫描方式，可以降低了图像处理压力，提高了处理效率。
匹配模块802将第二图像和预存储的指纹图像比对，在第二图像和预存储的指纹图像匹配失败后，将第一图像和预存储的指纹图像比对，以完成指纹识别。在将指纹图像和预存储的指纹图像进行比对前，可以选择对图像预处理，包括图像二值化处理、无关点过滤等。图像预处理用于提升图像比对结果的准确性。
图7和图8提供的实施例，各自采用不同的方式获取第一图像和第二图像，并根据第一图像和第二图像进行图像比对，以完成指纹识别。该指纹识别方法解决了拼接后的指纹图像进行指纹识别可能导致识别困难或识别错误的问题，将指纹的整体识别和局部识别结合，可以使识别结果更加准确和实用。
在可选的实施例中，通过超声波指纹传感器扫描手指指纹获得第一图像和第二图像。
在可选的实施例中，上述指纹识别装置可用于终端设备，例如，移动电话、IPAD上、PC机、虚拟设备，通过在终端设备上加载指纹识别装置，能够进一步增加移动终端的安全性。
图9是根据本公开实施例的终端设备的结构图。该终端设备包括上述的指纹识别装置。具体地，如图9所示，终端设备90包括通过总线连接的至少一个处理器901和存储器902。存储器902存储有各种计算机指令，处理器901从存储器902中读取一组指令，执行该指令以完成以下的操作：获取手指指纹的第一图像；获取手指指纹的第二图像，第二图像表征的手指指纹的面积大于第一图像表征的手指指纹的面积；将第二图像和预存储的指纹图像比对；在第二图像和预存储的指纹图像匹配失败后，将第一图像和预存储的指纹图像比对，以确定是否匹配。
图10是根据本公开实施例的指纹识别方法的计算机程序的示意图。如图8所示，本公开实施例的计算机程序产品80，可以包括信号承载介质801。信号承载介质801为指令载体，可以包括一个或多个指令8011，指令8011在被例如处理器执行时，可以完成上述实施例中描述的功能。例如，指令8011被执行以完成以下的功能：获取手指指纹的第一图像；获取手指指纹的第二图像，第二图像表征的手指指纹的面积大于第一图像表征的手指指纹的面积；将第二图像和预存储的指纹图像比对；在第二图像和预存储的指纹图像匹配失败后，将第一图像和预存储的指纹图像比对，以确定是否匹配。
在一些实现中，信号承载介质801可以包括计算机可读介质8012，诸如但不限于硬盘驱动器、压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)、数字带、存储器等。在一些实现中，信号承载介质801可以包括可记录介质8013，诸如但不限于存储器、读/写(R/W)CD、R/W DVD等。在一些实现中，信号承载介质801可以包括通信介质8014，诸如但不限于数字和/或模拟通信介质(例如，光纤线缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。
本公开实施例的计算机程序产品，获取手指指纹的第一图像；获取手指指纹的第二图像，第二图像表征的手指指纹的面积大于第一图像表征的手指指纹的面积；将第二图像和预存储的指纹图像比对；在第二图像和预存储的指纹图像匹配失败后，将第一图像和预存储的指纹图像比对，以确定是否匹配。通过完整图像比对和细节比对，提高比对的准确性。
本公开实施例结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。
以上所述仅为本公开实施例的优选实施例，并不用于限制本公开实施例，对于本领域技术人员而言，本公开实施例可以有各种改动和变化。凡在本公开实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开实施例的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种指纹识别方法，包括：
获取手指指纹的第一图像；
获取手指指纹的第二图像，所述第二图像表征的手指指纹的面积大于所述第一图像表征的手指指纹的面积；
将所述第二图像和预存储的指纹图像比对；
在所述第二图像和预存储的指纹图像匹配失败后，将所述第一图像和预存储的指纹图像比对，以确定是否匹配。
2.根据权利要求1所述的指纹识别方法，其中，所述第一图像通过指纹传感器扫描手指指纹获得，所述第二图像通过多个所述第一图像拼接而成。
3.根据权利要求1所述的指纹识别方法，所述第一图像通过指纹传感器扫描手指指纹获得，所述第二图像通过指纹传感器扫描手指指纹获得，其中，所述第二图像通过粗扫描所述手指指纹获得，所述第一图像通过细扫描所述手指指纹获得，所述细扫描比所述粗扫描在单位面积上扫描更多手指指纹的特征点，所述粗扫描比所述细扫描扫描到的手指指纹的范围更大。
4.根据权利要求3所述的指纹识别方法，其中，所述粗扫描包括通过隔行或隔列的指纹传感器扫描所述手指指纹，所述细扫描包括通过逐行或逐列的指纹传感器扫描所述手指指纹。
5.根据权利要求2或3所述的指纹识别方法，其中，所述指纹传感器为超声波指纹传感器。
6.一种指纹识别装置，包括：
获取模块，用于获取手指指纹的第一图像和第二图像，所述第二图像表征的手指指纹的面积大于所述第一图像表征的手指指纹的面积；
匹配模块，用于将所述第二图像和预存储的指纹图像比对，在所述第二图像和预存储的指纹图像匹配失败后，将所述第一图像和预存储的指纹图像比对，以确定是否匹配。
7.根据权利要求6所述的指纹识别装置，其中，所述获取模块包括：
采集单元，用于通过指纹传感器扫描手指指纹获得所述第一图像；
拼接单元，用于拼接多个所述第一图像获得所述第二图像。
8.根据权利要求6所述的指纹识别装置，所述获取模块包括：
第一获取单元，用于通过指纹传感器扫描手指指纹获得所述第一图像；
第二获取单元，用于通过指纹传感器扫描手指指纹获得所述第二图像，其中，所述第二图像通过粗扫描所述手指指纹获得，所述第一图像通过细扫描所述手指指纹获得，所述细扫描比所述粗扫描在单位面积上扫描更多手指指纹的特征点，所述粗扫描比所述细扫描扫描到的手指指纹的范围更大。
9.根据权利要求8所述的指纹识别装置，其中，所述粗扫描包括通过隔行或隔列的指纹传感器扫描所述手指指纹，所述细扫描包括通过逐行或逐列的指纹传感器扫描所述手指指纹。
10.根据权利要求7或8所述的指纹识别装置，其中，所述指纹传感器为超声波指纹传感器。
11.一种终端设备，包括6至10任一项所述的指纹识别装置。
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