CN109269404A - 图像处理方法、装置及指纹识别设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像处理方法、装置及指纹识别设备，涉及显示技术领域，用以提高成像效果。本发明的图像处理方法，包括：待检测物体经小孔在图像传感器所在平面成像后，根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿；利用补偿后的照度生成所述待检测物体的图像。本发明可提高成像效果。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种图像处理方法、装置及指纹识别设备。
背景技术
小孔成像为一种精确影像成像的方法。如图1所示，为小孔成像的示意图。LM、LL和LR分别代表从物体或者光源11的中心、左右两边直射到小孔的光线。其中，LM和图像传感器所在平面(sensor plane)12垂直，并和LL之间的夹角为θ。由于θ不同，不同的光线照射到图像传感器所在平面的照度不同，越靠近物体中心的光线，其在图像传感器所在平面上的光照强度(简称照度)越大，那么在成像时就可能会引起画面扭曲，影响成像效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种图像处理方法、装置及指纹识别设备，用以提高成像效果。
本发明实施例提供了一种图像处理方法，包括：
待检测物体经小孔在图像传感器所在平面成像后，根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿；
利用补偿后的照度生成所述待检测物体的图像。
进一步地，所述根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿包括：
利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
按照以下公式确定对所述初始照度补偿后得到的补偿后照度：
E1＝E2/cos4θ
其中，E1表示所述补偿后照度，E2表示所述初始照度，θ表示所述夹角。
进一步地，还包括：
获取所述第一入射光线与所述第二入射光线之间的夹角θ。
进一步地，所述获取所述第一入射光线与所述第二入射光线之间的夹角θ包括：
获取所述小孔到所述图像传感器所在平面的第一垂直距离d；
获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点与所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点之间的第一投影距离；
根据所述第一垂直距离和所述第一投影距离，确定夹角θ。
进一步地，所述方法还包括：
利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
利用图像传感器获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的标准照度；
利用以下公式对夹角θ进行校正：
E2＝E3×cos4θ
其中，E2表示所述初始照度，E3表示所述标准照度。
本发明实施例还提供了一种图像处理装置，包括：
补偿模块，用于待检测物体经小孔在图像传感器所在平面成像后，根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿；
图像生成模块，用于利用补偿后的照度生成所述待检测物体的图像。
进一步地，所述补偿模块包括：
检测单元，用于利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
计算单元，用于按照以下公式确定对所述初始照度补偿后得到的补偿后照度：
E1＝E2/cos4θ
其中，E1表示所述补偿后照度，E2表示所述初始照度，θ表示所述夹角。
进一步地，还包括：
获取模块，用于获取所述第一入射光线与所述第二入射光线之间的夹角θ。
进一步地，所述获取模块包括：
第一获取单元，用于获取所述小孔到所述图像传感器所在平面的第一垂直距离d；
第二获取单元，用于获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点与所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点之间的第一投影距离；
处理单元，用于根据所述第一垂直距离和所述第一投影距离，确定夹角θ。
进一步地，所述获取模块还包括：
第三获取单元，用于利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
第四获取单元，用于利用图像传感器获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的标准照度；
校正单元，用于利用以下公式对夹角θ进行校正：
E2＝E3×cos4θ
其中，E2表示所述初始照度，E3表示所述标准照度。
本发明实施例还提供了一种指纹识别设备，包括如上所述的图像处理装置，所述待检测物体为指纹。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
在本发明实施例中，待检测物体经小孔在图像传感器所在平面成像后，根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿，利用补偿后的照度生成所述待检测物体的图像，从而使得待检测物体上各点发出的入射光线照射到图像传感器所在平面的实际照度相较于其初始照度更为接近第二入射光线照射到图像传感器所在平面的标准照度，因此，减少了画面的扭曲，提高了成像效果。
附图说明
图1为小孔成像示意图；
图2为本发明实施例的图像处理方法的流程图；
图3为本发明实施例获取夹角的流程示意图；
图4为不同角度的入射光线在图像传感器所在平面上的照度示意图；
图5为本发明实施例的实现原理示意图；
图6为本发明实施例的应用示意图；
图7为本发明实施例的应用效果示意图；
图8为本发明实施例的图像处理装置的示意图；
图9为本发明实施例的获取模块的示意图；
图10为本发明实施例的获取模块的又一示意图；
图11为本发明实施例的指纹识别设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的实施例提供一种图像处理方法、装置及指纹识别设备，用以提高成像效果。
本发明实施例提供了一种图像处理方法，如图2所示，包括：
步骤201：待检测物体经小孔在图像传感器所在平面成像后，根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿；
步骤202：利用补偿后的照度生成所述待检测物体的图像。
在本发明实施例中，待检测物体经小孔在图像传感器所在平面成像后，根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿，利用补偿后的照度生成所述待检测物体的图像，从而使得待检测物体上各点发出的入射光线照射到图像传感器所在平面的实际照度相较于其初始照度更为接近第二入射光线照射到图像传感器所在平面的标准照度，因此，减少了画面的扭曲，提高了成像效果。
进一步地，所述根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿包括：
利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
按照以下公式确定对所述初始照度补偿后得到的补偿后照度：
E1＝E2/cos4θ
其中，E1表示所述补偿后照度，E2表示所述初始照度，θ表示所述夹角。
进一步地，所述图像处理方法还包括：
获取所述第一入射光线与所述第二入射光线之间的夹角θ。
进一步地，如图3所示，所述获取所述第一入射光线与所述第二入射光线之间的夹角θ包括以下步骤：
步骤301：获取所述小孔到所述图像传感器所在平面的第一垂直距离d；
步骤302：获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点与所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点之间的第一投影距离；
步骤303：根据所述第一垂直距离和所述第一投影距离，确定夹角θ。
进一步地，所述方法还包括：
步骤304：利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；利用图像传感器获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的标准照度；利用以下公式对夹角θ进行校正：
E2＝E3×cos4θ
其中，E2表示所述初始照度，E3表示所述标准照度。
结合图1所示，光线透过小孔直线前进后投射在sensor plane12。由于不同的光线路径在sensor plane上的投射的面积不同，因此，不同角度入射的光线在sensor plane的单位面积上将产生不同的光照强度，即照度。因此，在本发明实施例中，需要参照待检测物体中心点的入射光线在图像传感器所在平面上的照度，对其他入射光线在图像传感器所在平面上的照度进行补偿。
以光线LL为第一入射光线为例，其中，光线LL照射到sensor plane的照度E为：E＝I/(d/cosθ)2×cos2θ＝I×cos4θ/d2，其中I为待检测物体的发光强度(cd)，d为小孔平面的中心点到sensor平面的垂直距离。
再结合图1所示，第二入射光线照射在所述图像传感器所在平面的投影点为点A，所述第一入射光线照射在所述图像传感器所在平面的投影点为点B，点A和点B之间的距离称为在此的第一投影距离l。该第一投影距离可根据两个投影点A和B之间的距离确定得出。
其中，tanθ＝l/d。
那么，由于l，d已知，因此，可根据上述公式求得θ的值。
由于d的距离可能会因为制作的过程而发生变异，为了进一步保证确定的θ的值的准确性，此步骤还可包括：
利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；利用图像传感器获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的标准照度；利用以下公式对夹角θ进行校正：
E2＝E3×cos4θ
其中，E2表示所述初始照度，E3表示所述标准照度。
具体的，在实际应用中，当前后两次计算的夹角的差值的绝对值在某个预设范围内时，可认为计算得到的夹角准确。其中，该预设范围可根据实际需要设置。
再次结合图1所示，假设在sensor plane上各处sensor的灵敏度皆相同的情形下，LL照射到sensor的照度EL与LM照射到sensor的照度EM具有如下关系：EL/EM＝cos4θ。这也就表示，入射到小孔的光线距离物体中心越远，则光线照射到sensor plane的照度越小。如图4所示，越靠近物体中心的光线，其照度越大。
根据以上关系，那么，对于任何的第一入射光线，可得：
E2＝E3×cos4θ (1)
其中，E2表示第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度，E3表示第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的标准照度，θ表示所述夹角。
对于上述过程，可用图5来描述一下其具体实现原理。对于不同的入射光线获得的照度，使其根据上述公式(1)进行照度的补偿，从而使得各入射光线的照度基本相同或者接近，进而使得图像画面扭曲减小。
如图6所示，本发明实施例的方案可应用在指纹小孔成像上。适当的安排物距c与像距d，可使得sensor63的解析度达到至少是一个sensor对应一个谷61或一个脊62的效果。由于指纹成像需要利用灰阶去区分谷脊并识别，所以亮度的补正便会影响灰阶的结果，因此，需要利用本发明实施例的方案进行补偿。图7为用较高解析度去指纹成像的结果。从图7中可以看出，中心点的亮度高而边缘点的亮度低，因此需要让中心点和边缘点的亮度相同或者接近，才能进行分辨，否则边缘就都是谷了。因此，利用本发明实施例的方案后，可使得中心点和边缘点的亮度相同或者接近，从而方便进行指纹识别。
本发明实施例还提供了一种图像处理装置，如图8所示，包括：
补偿模块801，用于待检测物体经小孔在图像传感器所在平面成像后，根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿；
图像生成模块802，用于利用补偿后的照度生成所述待检测物体的图像。
在本发明实施例中，待检测物体经小孔在图像传感器所在平面成像后，根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿，利用补偿后的照度生成所述待检测物体的图像，从而使得待检测物体上各点发出的入射光线照射到图像传感器所在平面的实际照度相较于其初始照度更为接近第二入射光线照射到图像传感器所在平面的标准照度，因此，减少了画面的扭曲，提高了成像效果。
进一步地，所述补偿模块801包括：
检测单元，用于利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
计算单元，用于按照以下公式确定对所述初始照度补偿后得到的补偿后照度：
E1＝E2/cos4θ
其中，E1表示所述补偿后照度，E2表示所述初始照度，θ表示所述夹角。
进一步地，如图9和图10所示，图像处理装置还包括：
获取模块803，用于获取所述第一入射光线与所述第二入射光线之间的夹角θ。
进一步地，如图9所示，所述获取模块803包括：
第一获取单元8031，用于获取所述小孔到所述图像传感器所在平面的第一垂直距离d；
第二获取单元8032，用于获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点与所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点之间的第一投影距离；
处理单元8033，用于根据所述第一垂直距离和所述第一投影距离，确定夹角θ。
进一步地，如图10所示，所述获取模块803还包括：
第三获取单元8034，用于利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
第四获取单元8035，用于利用图像传感器获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的标准照度；
校正单元8036，用于利用以下公式对夹角θ进行校正：
E2＝E3×cos4θ
其中，E2表示所述初始照度，E3表示所述标准照度。
其中，本发明实施例所述装置的工作原理可参照前述方法实施例的描述。
本发明实施例还提供了一种指纹识别设备，包括如上所述的图像处理装置，所述待检测物体为指纹。
如图11所示，本发明实施例的指纹识别设备，包括：存储器1101、处理器1102、显示模块1103，及存储在所述存储器1101上并可在所述处理器上运行的计算机程序；
所述处理器1102执行所述程序时实现如下步骤：
待检测物体经小孔在图像传感器所在平面成像后，根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿；
利用补偿后的照度生成所述待检测物体的图像。
所述处理器1102执行所述程序时实现如下步骤：
利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
按照以下公式确定对所述初始照度补偿后得到的补偿后照度：
E1＝E2/cos4θ
其中，E1表示所述补偿后照度，E2表示所述初始照度，θ表示所述夹角。
所述处理器1102执行所述程序时实现如下步骤：
获取所述第一入射光线与所述第二入射光线之间的夹角θ。
所述处理器1102执行所述程序时实现如下步骤：
获取所述小孔到所述图像传感器所在平面的第一垂直距离d；
获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点与所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点之间的第一投影距离；
根据所述第一垂直距离和所述第一投影距离，确定夹角θ。
所述处理器1102执行所述程序时实现如下步骤：
利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；利用图像传感器获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的标准照度；利用以下公式对夹角θ进行校正：
E2＝E3×cos4θ
其中，E2表示所述初始照度，E3表示所述标准照度。
所述显示模块1103用于显示生成的所述待检测物体的图像等。
此外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行实现以下步骤：
待检测物体经小孔在图像传感器所在平面成像后，根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿；
利用补偿后的照度生成所述待检测物体的图像。
所述计算机程序可被处理器执行实现以下步骤：
利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
按照以下公式确定对所述初始照度补偿后得到的补偿后照度：
E1＝E2/cos4θ
其中，E1表示所述补偿后照度，E2表示所述初始照度，θ表示所述夹角。
所述计算机程序可被处理器执行实现以下步骤：
获取所述第一入射光线与所述第二入射光线之间的夹角θ。
所述计算机程序可被处理器执行实现以下步骤：
获取所述小孔到所述图像传感器所在平面的第一垂直距离d；
获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点与所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点之间的第一投影距离；
根据所述第一垂直距离和所述第一投影距离，确定夹角θ。
所述计算机程序可被处理器执行实现以下步骤：
利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；利用图像传感器获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的标准照度；利用以下公式对夹角θ进行校正：
E2＝E3×cos4θ
其中，E2表示所述初始照度，E3表示所述标准照度。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述收发方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种图像处理方法，其特征在于，包括：
待检测物体经小孔在图像传感器所在平面成像后，根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿；
利用补偿后的照度生成所述待检测物体的图像。
2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿包括：
利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
按照以下公式确定对所述初始照度补偿后得到的补偿后照度：
E1＝E2/cos4θ
其中，E1表示所述补偿后照度，E2表示所述初始照度，θ表示所述夹角。
3.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，还包括：
获取所述第一入射光线与所述第二入射光线之间的夹角θ。
4.根据权利要求3所述的图像处理方法，其特征在于，所述获取所述第一入射光线与所述第二入射光线之间的夹角θ包括：
获取所述小孔到所述图像传感器所在平面的第一垂直距离d；
获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点与所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点之间的第一投影距离；
根据所述第一垂直距离和所述第一投影距离，确定夹角θ。
5.根据权利要求4所述的图像处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
利用图像传感器获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的标准照度；
利用以下公式对夹角θ进行校正：
E2＝E3×cos4θ
其中，E2表示所述初始照度，E3表示所述标准照度。
6.一种图像处理装置，其特征在于，包括：
补偿模块，用于待检测物体经小孔在图像传感器所在平面成像后，根据所述待检测物体上任一点到小孔的第一入射光线与所述待检测物体的中心点入射到小孔的第二入射光线之间的夹角对所成图像的照度进行补偿；
图像生成模块，用于利用补偿后的照度生成所述待检测物体的图像。
7.根据权利要求6所述的图像处理装置，其特征在于，所述补偿模块包括：
检测单元，用于利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
计算单元，用于按照以下公式确定对所述初始照度补偿后得到的补偿后照度：
E1＝E2/cos4θ
其中，E1表示所述补偿后照度，E2表示所述初始照度，θ表示所述夹角。
8.根据权利要求6所述的图像处理装置，其特征在于，还包括：
获取模块，用于获取所述第一入射光线与所述第二入射光线之间的夹角θ。
9.根据权利要求8所述的图像处理装置，其特征在于，所述获取模块包括：
第一获取单元，用于获取所述小孔到所述图像传感器所在平面的第一垂直距离d；
第二获取单元，用于获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点与所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的投影点之间的第一投影距离；
处理单元，用于根据所述第一垂直距离和所述第一投影距离，确定夹角θ。
10.根据权利要求9所述的图像处理装置，其特征在于，所述获取模块还包括：
第三获取单元，用于利用图像传感器获取所述第一入射光线投射到所述图像传感器所在平面的初始照度；
第四获取单元，用于利用图像传感器获取所述第二入射光线投射到所述图像传感器所在平面的标准照度；
校正单元，用于利用以下公式对夹角θ进行校正：
E2＝E3×cos4θ
其中，E2表示所述初始照度，E3表示所述标准照度。
11.一种指纹识别设备，其特征在于，包括如权利要求6-10中任一项所述的图像处理装置，所述待检测物体为指纹。
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