CN108961504A - 图像质量权衡平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像质量权衡平台，包括：不间断电源，设置在指纹锁所在门体内，用于为指纹锁的各个用电设备提供电力支持；复合捕获设备，设置在指纹锁内，包括CMOS传感器和指纹采集头，所述CMOS传感器用于拍摄门体前方景象，以获得并输出前方景象图像，所述指纹采集头用于采集用户的指纹图像，以获得并输出对应的用户指纹图像；特征提取设备，用于接收频时转换图像，对所述频时转换图像执行生物特征的提取和识别，以确定所述处理图像中生物特征对应的人员是否为准予进入人员。通过本发明，避免基于生物特征的身份识别结果出现偏差。

Description

图像质量权衡平台

技术领域

本发明涉及图像识别领域，尤其涉及一种图像质量权衡平台。

背景技术

生物特征提取是指利用人体生物特征进行身份认证的一种技术。更具体一点，生物特征识别技术就是通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性和行为特征来进行个人身份的鉴定。

生物特征提取系统是对生物特征进行取样，提取其唯一的特征并且转化成数字代码，并进一步将这些代码组合而成的特征模板。人们同识别系统交互进行身份认证时，识别系统获取其特征并与数据可中的特征模板进行比对，以确定是否匹配，从而决定接受或拒绝该人。

发明内容

为了解决当前生物特征识别结果存在偏差的技术问题，本发明提供了一种图像质量权衡平台，对指纹锁输入的面部图像和指纹图像进行基于对比度和动态范围的加权判断，以确定面部图像和指纹图像中质量更好的图像并用于后续的生物特征识别，从而提高了身份验证的精度；尤为重要的是，还为图像设计了一套针对性的尖锐检测机制，并在尖锐检测的基础上，对图像的频域处理进行模式定制，从而能够基于图像中尖锐噪声分布情况定制相应的图像滤波算法，改善了原有的图像频率滤波机制。

根据本发明的一方面，提供了一种图像质量权衡平台，所述平台包括：

不间断电源，设置在指纹锁所在门体内，用于为指纹锁的各个用电设备提供电力支持。

更具体地，在所述图像质量权衡平台中，还包括：

复合捕获设备，设置在指纹锁内，包括CMOS传感器和指纹采集头，所述CMOS传感器用于拍摄门体前方景象，以获得并输出前方景象图像，所述指纹采集头用于采集用户的指纹图像，以获得并输出对应的用户指纹图像。

更具体地，在所述图像质量权衡平台中，还包括：

对比度分析设备，与所述复合捕获设备连接，用于接收所述前方景象图像和所述用户指纹图像，对所述前方景象图像进行对比度分析以获得第一对比度，对所述用户指纹图像进行对比度分析以获得第二对比度。

更具体地，在所述图像质量权衡平台中，还包括：

动态范围分析设备，与所述复合捕获设备连接，用于接收所述前方景象图像和所述用户指纹图像，对所述前方景象图像进行动态范围分析以获得第一动态范围，对所述用户指纹图像进行动态范围分析以获得第二动态范围；归一化输出设备，分别与所述复合捕获设备、所述对比度分析设备和所述动态范围分析设备连接，用于基于第一对比度、对比度权重值、第一动态范围和动态范围权重值获取第一质量因子，还用于基于第二对比度、对比度权重值、第二动态范围和动态范围权重值获取第二质量因子，当所述第一质量因子大于第二质量因子时，将所述前方景象图像作为输出图像，以及当所述第一质量因子小于等于第二质量因子时，将所述用户指纹图像作为输出图像；平滑处理设备，与所述归一化输出设备连接，用于接收所述输出图像，对所述输出图像执行平滑处理，以获得并输出相应的平滑处理图像；噪声分析设备，与所述平滑处理设备连接，用于接收所述平滑处理图像，获取所述平滑处理图像中的每一个像素点的像素值以及坐标位置，基于所述平滑处理图像中的各个像素点的像素值以及坐标位置确定所述平滑处理图像的尖锐等级；在所述噪声分析设备中，基于所述平滑处理图像中的各个像素点的像素值以及坐标位置确定所述平滑处理图像的尖锐等级包括：确定所述平滑处理图像中像素值超过领域像素点各个像素值的均值的像素点以作为突变像素点，将组成连续曲线的多个突变像素点作为一个尖锐曲线，统计所述平滑处理图像中的尖锐曲线数量；参数提取设备，与所述噪声分析设备连接，用于对所述平滑处理图像进行时频转换以获得对应的频域矩阵，接收所述尖锐等级，并基于所述尖锐等级确定对应的频率阈值；坐标处理设备，分别与所述参数提取设备和所述噪声分析设备连接，用于对于所述频域矩阵中的每一个点，计算其在频域中的横坐标和纵坐标的平方和，并在所述平方和的开方值小于等于所述频率阈值时，保留该点的原始频域值，以及在所述平方和的开方值大于所述频率阈值时，将该点的频域值置为零；频时转换设备，与所述坐标处理设备连接，用于接收经过所述坐标处理设备处理后的所述频域矩阵中的每一个点的频域值，并基于各个点处理后的频域值组成处理后的数据矩阵，对所述数据矩阵执行频时转换以获得与所述平滑处理图像对应的频时转换图像；特征提取设备，与所述频时转换设备连接，用于接收所述频时转换图像，对所述频时转换图像执行生物特征的提取和识别，以确定所述处理图像中生物特征对应的人员是否为准予进入人员；其中，在所述特征提取设备中，当所述频时转换图像源自的输出图像为前方景象图像时，所述处理图像中生物特征为面部特征；其中，在所述特征提取设备中，当所述频时转换图像源自的输出图像为用户指纹图像时，所述处理图像中生物特征为指纹特征。

更具体地，在所述图像质量权衡平台中：在所述参数提取设备中，确定的对应的频率阈值与所述尖锐等级成正比关系。

更具体地，在所述图像质量权衡平台中：所述噪声分析设备还用于在所述尖锐曲线数量为零时，发出图像平滑信号。

更具体地，在所述图像质量权衡平台中：在所述噪声分析设备中，基于所述平滑处理图像中的各个像素点的像素值以及坐标位置确定所述平滑处理图像的尖锐等级还包括：基于所述平滑处理图像中的尖锐曲线数量确定所述平滑处理图像的尖锐等级，所述平滑处理图像中的尖锐曲线数量与所述平滑处理图像的尖锐等级成正比。

更具体地，在所述图像质量权衡平台中，还包括：

SD存储设备，与所述归一化输出设备连接，用于预先存储所述对比度权重值和所述动态范围权重值；其中，所述SD存储设备还与所述特征提取设备连接，用于预先存储各个准予进入人员对应的各个生物特征。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的图像质量权衡平台的CMOS传感器的内部电路图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的图像质量权衡平台的实施方案进行详细说明。

在目前的研究与应用领域中，生物特征识别主要关系到计算机视觉、图象处理与模式识别、计算机听觉、语音处理、多传感器技术、虚拟现实、计算机图形学、可视化技术、计算机辅助设计、智能机器人感知系统等其他相关的研究。已被用于生物特征提取的生物特征有手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等，行为特征有签字、声音、按键力度等。基于这些特征，生物特征识别技术已经在过去的几年中已取得了长足的进展。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种图像质量权衡平台，能够有效解决相应的技术问题。

根据本发明实施方案示出的图像质量权衡平台包括：

不间断电源，设置在指纹锁所在门体内，用于为指纹锁的各个用电设备提供电力支持。

接着，继续对本发明的图像质量权衡平台的具体结构进行进一步的说明。

在所述图像质量权衡平台中，还包括：

复合捕获设备，设置在指纹锁内，包括CMOS传感器和指纹采集头，所述CMOS传感器用于拍摄门体前方景象，以获得并输出前方景象图像，所述指纹采集头用于采集用户的指纹图像，以获得并输出对应的用户指纹图像；

如图1所示，为所述CMOS传感器的内部电路图，其中，C_sensor为触摸感应电容。

在所述图像质量权衡平台中，还包括：

对比度分析设备，与所述复合捕获设备连接，用于接收所述前方景象图像和所述用户指纹图像，对所述前方景象图像进行对比度分析以获得第一对比度，对所述用户指纹图像进行对比度分析以获得第二对比度。

在所述图像质量权衡平台中，还包括：

动态范围分析设备，与所述复合捕获设备连接，用于接收所述前方景象图像和所述用户指纹图像，对所述前方景象图像进行动态范围分析以获得第一动态范围，对所述用户指纹图像进行动态范围分析以获得第二动态范围；

归一化输出设备，分别与所述复合捕获设备、所述对比度分析设备和所述动态范围分析设备连接，用于基于第一对比度、对比度权重值、第一动态范围和动态范围权重值获取第一质量因子，还用于基于第二对比度、对比度权重值、第二动态范围和动态范围权重值获取第二质量因子，当所述第一质量因子大于第二质量因子时，将所述前方景象图像作为输出图像，以及当所述第一质量因子小于等于第二质量因子时，将所述用户指纹图像作为输出图像；

平滑处理设备，与所述归一化输出设备连接，用于接收所述输出图像，对所述输出图像执行平滑处理，以获得并输出相应的平滑处理图像；

噪声分析设备，与所述平滑处理设备连接，用于接收所述平滑处理图像，获取所述平滑处理图像中的每一个像素点的像素值以及坐标位置，基于所述平滑处理图像中的各个像素点的像素值以及坐标位置确定所述平滑处理图像的尖锐等级；在所述噪声分析设备中，基于所述平滑处理图像中的各个像素点的像素值以及坐标位置确定所述平滑处理图像的尖锐等级包括：确定所述平滑处理图像中像素值超过领域像素点各个像素值的均值的像素点以作为突变像素点，将组成连续曲线的多个突变像素点作为一个尖锐曲线，统计所述平滑处理图像中的尖锐曲线数量；

参数提取设备，与所述噪声分析设备连接，用于对所述平滑处理图像进行时频转换以获得对应的频域矩阵，接收所述尖锐等级，并基于所述尖锐等级确定对应的频率阈值；

坐标处理设备，分别与所述参数提取设备和所述噪声分析设备连接，用于对于所述频域矩阵中的每一个点，计算其在频域中的横坐标和纵坐标的平方和，并在所述平方和的开方值小于等于所述频率阈值时，保留该点的原始频域值，以及在所述平方和的开方值大于所述频率阈值时，将该点的频域值置为零；

频时转换设备，与所述坐标处理设备连接，用于接收经过所述坐标处理设备处理后的所述频域矩阵中的每一个点的频域值，并基于各个点处理后的频域值组成处理后的数据矩阵，对所述数据矩阵执行频时转换以获得与所述平滑处理图像对应的频时转换图像；

特征提取设备，与所述频时转换设备连接，用于接收所述频时转换图像，对所述频时转换图像执行生物特征的提取和识别，以确定所述处理图像中生物特征对应的人员是否为准予进入人员；

其中，在所述特征提取设备中，当所述频时转换图像源自的输出图像为前方景象图像时，所述处理图像中生物特征为面部特征；

其中，在所述特征提取设备中，当所述频时转换图像源自的输出图像为用户指纹图像时，所述处理图像中生物特征为指纹特征。

在所述图像质量权衡平台中：在所述参数提取设备中，确定的对应的频率阈值与所述尖锐等级成正比关系。

在所述图像质量权衡平台中：所述噪声分析设备还用于在所述尖锐曲线数量为零时，发出图像平滑信号。

在所述图像质量权衡平台中：在所述噪声分析设备中，基于所述平滑处理图像中的各个像素点的像素值以及坐标位置确定所述平滑处理图像的尖锐等级还包括：基于所述平滑处理图像中的尖锐曲线数量确定所述平滑处理图像的尖锐等级，所述平滑处理图像中的尖锐曲线数量与所述平滑处理图像的尖锐等级成正比。

在所述图像质量权衡平台中，还包括：

SD存储设备，与所述归一化输出设备连接，用于预先存储所述对比度权重值和所述动态范围权重值；

其中，所述SD存储设备还与所述特征提取设备连接，用于预先存储各个准予进入人员对应的各个生物特征。

另外，CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，他本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器。

对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术具有一个明显的优势：CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而CCD芯片则需要大约12V的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个好处：他去除了与其他半导体元件的所有外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。

采用本发明的图像质量权衡平台，针对现有技术中生物特征识别结果不够准确的技术问题，通过对指纹锁输入的面部图像和指纹图像进行基于对比度和动态范围的加权判断，以确定面部图像和指纹图像中质量更好的图像并用于后续的生物特征识别，从而提高了身份验证的精度；尤为重要的是，还为图像设计了一套针对性的尖锐检测机制，并在尖锐检测的基础上，对图像的频域处理进行模式定制，能够基于图像中尖锐噪声分布情况定制相应的图像滤波算法，改善了原有的图像频率滤波机制，从而解决了上述技术问题。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种图像质量权衡平台，其特征在于，所述平台包括：

不间断电源，设置在指纹锁所在门体内，用于为指纹锁的各个用电设备提供电力支持。

2.如权利要求1所述的图像质量权衡平台，其特征在于，所述平台还包括：

复合捕获设备，设置在指纹锁内，包括CMOS传感器和指纹采集头，所述CMOS传感器用于拍摄门体前方景象，以获得并输出前方景象图像，所述指纹采集头用于采集用户的指纹图像，以获得并输出对应的用户指纹图像。

3.如权利要求2所述的图像质量权衡平台，其特征在于，所述平台还包括：

对比度分析设备，与所述复合捕获设备连接，用于接收所述前方景象图像和所述用户指纹图像，对所述前方景象图像进行对比度分析以获得第一对比度，对所述用户指纹图像进行对比度分析以获得第二对比度。

4.如权利要求3所述的图像质量权衡平台，其特征在于，所述平台还包括：

动态范围分析设备，与所述复合捕获设备连接，用于接收所述前方景象图像和所述用户指纹图像，对所述前方景象图像进行动态范围分析以获得第一动态范围，对所述用户指纹图像进行动态范围分析以获得第二动态范围；

归一化输出设备，分别与所述复合捕获设备、所述对比度分析设备和所述动态范围分析设备连接，用于基于第一对比度、对比度权重值、第一动态范围和动态范围权重值获取第一质量因子，还用于基于第二对比度、对比度权重值、第二动态范围和动态范围权重值获取第二质量因子，当所述第一质量因子大于第二质量因子时，将所述前方景象图像作为输出图像，以及当所述第一质量因子小于等于第二质量因子时，将所述用户指纹图像作为输出图像；

平滑处理设备，与所述归一化输出设备连接，用于接收所述输出图像，对所述输出图像执行平滑处理，以获得并输出相应的平滑处理图像；

噪声分析设备，与所述平滑处理设备连接，用于接收所述平滑处理图像，获取所述平滑处理图像中的每一个像素点的像素值以及坐标位置，基于所述平滑处理图像中的各个像素点的像素值以及坐标位置确定所述平滑处理图像的尖锐等级；在所述噪声分析设备中，基于所述平滑处理图像中的各个像素点的像素值以及坐标位置确定所述平滑处理图像的尖锐等级包括：确定所述平滑处理图像中像素值超过领域像素点各个像素值的均值的像素点以作为突变像素点，将组成连续曲线的多个突变像素点作为一个尖锐曲线，统计所述平滑处理图像中的尖锐曲线数量；

参数提取设备，与所述噪声分析设备连接，用于对所述平滑处理图像进行时频转换以获得对应的频域矩阵，接收所述尖锐等级，并基于所述尖锐等级确定对应的频率阈值；

坐标处理设备，分别与所述参数提取设备和所述噪声分析设备连接，用于对于所述频域矩阵中的每一个点，计算其在频域中的横坐标和纵坐标的平方和，并在所述平方和的开方值小于等于所述频率阈值时，保留该点的原始频域值，以及在所述平方和的开方值大于所述频率阈值时，将该点的频域值置为零；

频时转换设备，与所述坐标处理设备连接，用于接收经过所述坐标处理设备处理后的所述频域矩阵中的每一个点的频域值，并基于各个点处理后的频域值组成处理后的数据矩阵，对所述数据矩阵执行频时转换以获得与所述平滑处理图像对应的频时转换图像；

特征提取设备，与所述频时转换设备连接，用于接收所述频时转换图像，对所述频时转换图像执行生物特征的提取和识别，以确定所述处理图像中生物特征对应的人员是否为准予进入人员；

其中，在所述特征提取设备中，当所述频时转换图像源自的输出图像为前方景象图像时，所述处理图像中生物特征为面部特征；

其中，在所述特征提取设备中，当所述频时转换图像源自的输出图像为用户指纹图像时，所述处理图像中生物特征为指纹特征。

5.如权利要求4所述的图像质量权衡平台，其特征在于：

在所述参数提取设备中，确定的对应的频率阈值与所述尖锐等级成正比关系。

6.如权利要求5所述的图像质量权衡平台，其特征在于：

所述噪声分析设备还用于在所述尖锐曲线数量为零时，发出图像平滑信号。

7.如权利要求6所述的图像质量权衡平台，其特征在于：

在所述噪声分析设备中，基于所述平滑处理图像中的各个像素点的像素值以及坐标位置确定所述平滑处理图像的尖锐等级还包括：基于所述平滑处理图像中的尖锐曲线数量确定所述平滑处理图像的尖锐等级，所述平滑处理图像中的尖锐曲线数量与所述平滑处理图像的尖锐等级成正比。

8.如权利要求4-7任一所述的图像质量权衡平台，其特征在于，所述平台还包括：

SD存储设备，与所述归一化输出设备连接，用于预先存储所述对比度权重值和所述动态范围权重值；

其中，所述SD存储设备还与所述特征提取设备连接，用于预先存储各个准予进入人员对应的各个生物特征。