CN107918751A - 指纹检测系统 - Google Patents

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Abstract

一种指纹检测系统,包括:时钟频率调节装置、电容检测装置、图像采集装置、图像信息检测装置、手指状态判断装置及图像质量判断装置。时钟频率调节装置用于调整系统工作时钟频率;电容检测装置用于检测是否有手指接触传感器;图像采集装置用于扫描生成指纹图像;图像信息检测装置用于更加精确地判断是否有手指真正接触传感器;手指状态判断装置用于根据采集的指纹图像判断手指状态;图像质量判断装置用于根据采集的指纹图像判断指纹图像质量。本发明减少了大面积扫描检测,提高了检测速度;每个装置模块根据需要在不同频率下进行工作,大大降低了系统在空闲时间内的功耗;手指状态结果和图像质量结果可以用于提示或指导用户更好的使用指纹产品。

Description

指纹检测系统
技术领域
本发明涉及指纹检测技术领域,更具体地说,涉及一种指纹检测系统。
背景技术
现有的指纹检测装置主要有电容检测和图像信息检测。其中电容检测通过电容检测芯片或其他电容检测装置,该检测方法需要借助一个金属片或金属环,增加检测成本。图像信息检测装置每次进行指纹扫描时需要较大面积图像进行检测,该方案手指检测速度相对慢,功耗高。
现有指纹应用越来越广泛,对于一些极端指纹不能很好的使用,比如手指极干或偏干、手指极湿或偏湿的情况,从而影响用户体验效果。
现有指纹识别系统对采集的每张指纹图像进行处理,指纹识别系统运行速度快,功耗高。在某些识别系统中,如果图像质量差的指纹图像进入,识别速度极慢。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题,本发明提出一种功耗低、速度快、功能多样化的指纹检测系统。
本发明提出的指纹检测系统,包括:时钟频率调节装置、电容检测装置、图像采集装置、图像信息检测装置、手指状态判断装置及图像质量判断装置。
进一步地,所述时钟频率调节装置用于调整系统工作时钟频率。所述时钟频率调节装置调整系统工作时钟频率的过程为:当没有检测到手指时,整个系统在低频时钟下进行工作;当检测到手指放上后,时钟频率调节装置将时钟调整到预先设定的高频时钟状态下进行工作。
进一步地,所述电容检测装置用于根据手指接触芯片产生的电容大小检测是否有手指接触传感器。当有手指接触传感器时,启动图像采集装置。
进一步地,所述图像采集装置用于扫描生成指纹图像。所述图像采集装置扫描生成指纹图像的过程包括:当所述电容检测装置检测到有手指接触时,所述图像采集装置被启动,此时只扫描部分阵列点;当所述图像信息检测装置检测到真正有手指放上后,所述图像采集装置扫描整个阵列的指纹图像。
进一步地,所述图像信息检测装置用于更加精确地检测是否有手指真正接触传感器;若确认有手指放上,启动手指状态判断装置和图像质量判断装置。所述图像信息检测装置检测手指的方法包括但不限于图像差分判断、直方图差分判断、指纹图像灰度分布判断、纹理判断。
进一步地,所述手指状态判断装置用于根据采集的指纹图像判断手指状态,并将手指状态结果提示给用户。所述手指状态判断装置判断手指状态的方法是直方图分布区域判断方法,即根据传感器扫描产生的灰度值来判断手指状态。所述手指状态包括干手指、湿手指、正常手指。
进一步地,所述图像质量判断装置用于根据采集的指纹图像判断指纹图像质量,并将图像质量判断结果传给指纹识别系统,用于对指纹图像进行筛选。所述图像质量判断装置判断指纹图像质量的方法包括但不限于AM/FM模型判断、熵判断、方差判断。
所述手指状态判断装置判断的手指状态结果和所述图像质量判断装置判断的图像质量结果可以用于提示或指导用户更好的使用指纹产品。
进一步地,所述指纹检测系统的每个装置由前一级装置满足条件后再启动当前装置模块,否则该装置模块处于深度睡眠状态;未检测到手指放上时,时钟频率调节装置和电容检测装置处于极低频率工作状态;当电容检测装置初步检测到手指放上后,图像采集装置、图像信息检测装置在低频工作状态;当图像信息检测装置检测真正有手指接触传感器后,图像采集装置、图像信息检测装置、手指状态判断装置以及图像质量判断装置进入高频时钟频率下工作。
本发明提供的指纹检测系统,其有益效果为:
1、本发明提出了在指纹传感器芯片内部集成电容检测装置用于检测指纹传感器上部分阵列点上电容值的变化。该检测电路取消了金属环或金属片,在电容检测装置和图像信息检测装置只打开部分点进行检测,减少了大面积扫描检测,提高了检测速度。
2、本发明的指纹检测系统的每个装置模块由前一级装置模块满足条件后再启动当前装置模块,否则该装置模块处于深度睡眠状态;未检测到手指放上时,正在工作的模块处于极低频率工作状态,检测到手指之后,工作的模块进入高频时钟频率进行工作,这样大大降低了系统在空闲时间内的功耗。
3、本发明在指纹检测系统中增加手指状态判断装置,应用层可以根据手指状态信息提示用户处理手指后再采集指纹,这样可以辅助帮助用户更好的应用指纹,从而提高用户体验效果。
4、本发明在指纹检测系统中增加图像质量判断装置,根据图像质量判断结果,可以屏蔽质量差的指纹图像进入指纹识别系统,一定程度上规避了识别速度慢的图像,同时减少了质量差的指纹图像进入指纹识别系统的次数,降低了指纹识别系统处理功耗和减少了指纹识别时间。
附图说明
图1为本发明实施例的指纹检测系统的框架图;
图2为本发明实施例的单个阵列点的电容检测装置的电路结构图;
图3为本发明实施例的图像采集装置扫描的部分阵列点的示意图;
图4为本发明实施例的指纹图像灰度分布检测结果示意图,(a)为无手指直方图,(b)为有手指直方图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明的优选实施例,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本实施例中,指纹检测系统的框架图如图1所示,该指纹检测系统包括,时钟频率调节装置100、电容检测装置200、图像采集装置300、图像信息检测装置400、手指状态判断装置500及图像质量判断装置600。
时钟频率调节装置100:指纹检测系统未检测到指纹时,只有时钟频率调节装置和电容检测装置进行工作,时钟频率调节装置只产生一个1001的低频时钟信号。如果电容检测装置检测到有手指接触后,产生1002和1003的低频时钟信号。如果图像信息检测装置检测到手指真正接触到指纹传感器,产生1002'、1003'和1004的高频时钟信号,1001关掉。所述低频时钟信号1001、1002、1003,高频时钟信号1002'、1003'和1004由系统装置实际工作需要确定。
电容检测装置200:根据手指接触芯片产生的电容大小检测是否有手指接触传感器,有手指接触传感器再启动图像采集装置300。电容检测装置只检测传感器阵列部分阵列点的电容大小,本实施例中,单个阵列点的电容检测装置的电路结构如图2所示。手指与传感器极板形成电容Cf,电路通过电压表测量出Cf对应的电压V_O1,同理内部设定一个基准电容Cref,通过电压表测量出Cref对应的电压V_O2,将V_O1、V_O2送入电压差分比较器,如果V_O1与V_O2的差值大于阈值Vr_p与Vr_n的差值,则认为有手指接触到传感器,否则认为无手指接触传感器。阈值Vr_p与Vr_n由电路实际需要设定。
图像采集装置300:扫描生成指纹图像。在本实施例中,电容检测装置200检测到有手指接触时,该模块被启动,此时该装置在低频时钟信号1002下只扫描部分阵列点3001;图像信息检测装置400检测到真正有手指放上后,该装置在高频时钟信号1002'下扫描整个阵列的指纹图像。本实施例所述图像采集装置扫描的部分阵列点如图3所示。所述部分阵列点根据传感器阵列大小、产品使用方式等进行设置,部分阵列点的个数以及位置不限于本实施例所描述的例子。
图像信息检测装置400:图像信息检测装置旨在更加精确的检测是否有手指真正接触传感器。若确认有手指放上,启动手指状态判断装置500和图像质量判断装置600。其常用的检测手指的方法有图像差分判断、直方图差分判断、指纹图像灰度分布判断、纹理判断等。本实施例以指纹图像灰度分布判断为例进行说明,没有手指接触传感器时,传感器产生的灰度值由每个阵列点与空气接触扫描生成,每个阵列点电路结构一致,所以该灰度值分布在一个小的区间内;有手指放上时,指纹脊线和谷线的差异性会改变直方图分布特性,根据直方图分布差异属性即可完成图像灰度信息检测。如图4所示指纹图像灰度分布检测结果示意图,(a)为无手指直方图,(b)为有手指直方图。
手指状态判断装置500:手指状态判断装置旨在根据采集的指纹图像判断手指状态,手指状态主要为:干手指、湿手指、正常手指。本实施例中,手指状态判断装置500判断手指状态的方法是直方图分布区域判断方法,即根据传感器扫描产生的灰度值来判断手指状态。手指状态不一样,传感器扫描产生的灰度值不一样,即直方图分布区域不一样,根据直方图分布区域的差异性可以判断出手指状态。指纹识别应用产品可以根据手指状态提示用户正确使用指纹,以提高用户体验效果。
图像质量判断装置600:图像质量判断装置旨在用于根据采集的指纹图像判断指纹图像质量,并将图像质量判断结果传给指纹识别系统,用于对指纹图像进行筛选。指纹识别系统可以根据图像质量判断结果筛选掉图像质量差的指纹图像;减少不能识别的图像进入指纹识别装置的次数,可以从一定程度上降低指纹识别系统的功耗和指纹识别时间。图像质量判断装置判断指纹图像质量的常用方法有AM/FM模型判断、熵判断、方差判断等,本实施例以方差判断为例进行说明,实际可以不限于使用方差进行图像质量判断。根据方差判断确定指纹图像脊谷对比度是否清晰,进而得到指纹图像质量的结果。在一个小方块内,指纹脊谷对比度不清晰,该小方块的方差很小;如果指纹脊谷对比度清晰,该小方块的方差很大。通过判断方差阈值判断该小方块的图像质量,所有块统计完成后,统计图像质量差的小方块占所有小方块的比例,该比例超过一个上限阈值时,认为该指纹图像质量差,否则认为指纹图像质量好,该上限阈值根据经验设定。
本发明的指纹检测系统的每个装置由前一级装置满足条件后再启动当前装置模块,否则该装置模块处于深度睡眠状态;未检测到手指放上时,时钟频率调节装置100和电容检测装置200处于极低频率工作状态;当电容检测装置200初步检测到手指放上后,图像采集装置300、图像信息检测装置400在低频工作状态;当图像信息检测装置400检测真正有手指接触传感器后,图像采集装置300、图像信息检测装置400、手指状态判断装置500以及图像质量判断装置600进入高频时钟频率下工作。
本发明实施例的详细描述和附图只是用于说明本发明,而不是限制由权利要求和其等价物定义的本发明的范围。

Claims (8)

1.一种指纹检测系统,其特征在于,包括:时钟频率调节装置、电容检测装置、图像采集装置、图像信息检测装置、手指状态判断装置及图像质量判断装置;
所述时钟频率调节装置用于调整系统工作时钟频率;
所述电容检测装置用于根据手指接触芯片产生的电容大小检测是否有手指接触传感器;当有手指接触传感器时,启动图像采集装置;
所述图像采集装置用于扫描生成指纹图像;
所述图像信息检测装置用于更加精确地检测是否有手指真正接触传感器;若确认有手指放上,启动手指状态判断装置和图像质量判断装置;
所述手指状态判断装置用于根据采集的指纹图像判断手指状态,并将手指状态结果提示给用户;
所述图像质量判断装置用于根据采集的指纹图像判断指纹图像质量,并将图像质量判断结果传给指纹识别系统。
2.如权利要求1所述的指纹检测系统,其特征在于,所述时钟频率调节装置调整系统工作时钟频率的过程为:当没有检测到手指时,整个系统在低频时钟下进行工作;当检测到手指放上后,时钟频率调节装置将时钟调整到预先设定的高频时钟状态下进行工作。
3.如权利要求1所述的指纹检测系统,其特征在于,所述图像采集装置扫描生成指纹图像的过程包括:当所述电容检测装置检测到有手指接触时,所述图像采集装置被启动,此时只扫描部分阵列点;当所述图像信息检测装置检测到真正有手指放上后,所述图像采集装置扫描整个阵列的指纹图像。
4.如权利要求1所述的指纹检测系统,其特征在于,所述图像信息检测装置检测手指的方法包括:图像差分判断、直方图差分判断、指纹图像灰度分布判断、纹理判断。
5.如权利要求1所述的指纹检测系统,其特征在于,所述手指状态判断装置判断手指状态的方法是直方图分布区域判断方法,即根据传感器扫描产生的灰度值来判断手指状态。
6.如权利要求5所述的指纹检测系统,其特征在于,所述手指状态包括干手指、湿手指、正常手指。
7.如权利要求1所述的指纹检测系统,其特征在于,所述图像质量判断装置判断指纹图像质量的方法包括:AM/FM模型判断、熵判断、方差判断。
8.如权利要求1所述的指纹检测系统,其特征在于,所述指纹检测系统的每个装置由前一级装置满足条件后再启动当前装置模块,否则该装置模块处于深度睡眠状态;未检测到手指放上时,时钟频率调节装置和电容检测装置处于极低频率工作状态;当电容检测装置初步检测到手指放上后,图像采集装置、图像信息检测装置在低频工作状态;当图像信息检测装置检测真正有手指接触传感器后,图像采集装置、图像信息检测装置、手指状态判断装置以及图像质量判断装置进入高频时钟频率下工作。
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