CN110457977A - 指纹成像方法和指纹成像系统 - Google Patents

Abstract

一种指纹成像方法和指纹成像系统，指纹成像方法包括：开启背光，以第一采集时间采集光信号以获得第一图像；关闭背光，以第二采集时间采集光信号以获得第二图像；基于所述第一图像和所述第二图像，获得指纹图像。本发明技术方案中，不是强光环境时，所述第一图像的清晰度较高；在强光环境时，所述第二图像的清晰度较高；所以根据所述第一图像和所述第二图像所获得的指纹图像能够在各种光强环境中获得较好的清晰度，特别是能够保证强光环境时所获得指纹图像的质量，能够为后续根据所述指纹图像进行身份识别提供良好的基础。

Description

指纹成像方法和指纹成像系统

技术领域

本发明涉及指纹识别领域，特别涉及一种指纹成像方法和指纹成像系统。

背景技术

指纹成像识别技术，是通过指纹传感器采集到人体的指纹图像，然后与系统里的已有指纹成像信息进行比对，来判断正确与否，进而实现身份识别的技术。由于其使用的方便性，以及人体指纹的唯一性，指纹识别技术已经大量应用于各个领域。比如公安局、海关等安检领域，楼宇的门禁系统，以及个人电脑和手机等消费品领域等等。

指纹成像技术的实现方式有光学成像、电容成像、超声成像等多种技术。相对来说，光学成像技术，其成像效果相对较好，设备成本相对较低。

参考图1，示出了现有一种指纹成像系统的结构示意图。

采集指纹图像时，人体指头1放置于保护玻璃2上；背光板3的出射光31透过光学图像传感器4和保护玻璃2，在人体指头1与保护玻璃2的接触界面发生反射和透射；反射光12透过保护玻璃2，照射到光学图像传感器4上，进行光电转换和信号处理，实现指纹图像的采集。人体指头1与保护玻璃2的接触面特征反映了人体的指纹特征，而且此接触面的特征会直接影响反射光12的特征，因此，光学图像传感器4采集到的图像直接反映了人体指纹的特征。

但是现有的光学式指纹识别设备的成像系统，只能在合适的光照情况下采集指纹图像，在强环境光和太阳光下无法采集符合要求的指纹图像，限制了指纹识别系统的功能和应用。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种指纹成像方法和指纹成像系统，提高强环境光情况下指纹成像的效果。

为解决上述问题，本发明提供一种指纹成像方法，包括：

开启背光，以第一采集时间采集光信号以获得第一图像；关闭背光，以第二采集时间采集光信号以获得第二图像；基于所述第一图像和所述第二图像，获得指纹图像。

可选的，获得第二图像的步骤中，所述第二采集时间的长度大于或等于所述第一采集时间的长度。

可选的，获得所述指纹图像的步骤包括：判断成像环境是否是强光环境；判断所述成像环境不是强光环境时，根据所述第一图像获得所述指纹图像；判断所述成像环境是强光环境时，根据所述第二图像获得所述指纹图像，或者根据所述第一图像和所述第二图像获得所述指纹图像。

可选的，根据所述第二图像获得所述指纹图像的步骤包括：对所述第二图像进行反转处理以获得所述指纹图像。

可选的，根据所述第一图像和所述第二图像获得所述指纹图像的步骤包括：根据所述第一图像和所述第二图像每个像素灰度的差值获得所述指纹图像。

可选的，判断成像环境是否是强光环境的步骤包括：获得所述成像环境的环境光强；根据所述环境光强判断成像环境是否是强光环境。

可选的，根据所述环境光强判断成像环境是否是强光环境的步骤包括：比较所述环境光强与预设的强光阈值的相对大小，所述环境光强小于所述强光阈值时，判断所述成像环境不是强光环境；所述环境光强大于或等于所述强光阈值时，判断所述成像环境是强光环境。

可选的，判断成像环境是否是强光环境的步骤中，根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境。

可选的，根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境的步骤包括：根据所述第一图像，获得第一极值和第二极值；根据所述第一极值和所述第二极值的差值获得跨度范围；比较所述跨度范围和预设的强度阈值的相对大小，所述跨度范围小于或等于所述强度阈值时，判断所述成像环境是强光环境；所述跨度范围大于所述强度阈值时，判断所述成像环境不是强光环境。

可选的，所述第一极值为最大灰度值，所述第二极值为最小灰度值；或者，所述第一极值为光信号的最大信号值，所述第二极值为光信号的最小信号值。

可选的，所述第一极值为光信号的最大信号值，所述第二极值为光信号的最小信号值；获得第一极值和第二极值之前，判断成像环境是否是强光环境的步骤还包括：在所述第一图像中选定识别区域；获得所述第一极值和所述第二极值的步骤中，根据所述识别区域内的第一图像，获得所述第一极值和所述第二极值。

可选的，所述第一极值为最大灰度值，所述第二极值为最小灰度值；获得所述第一极值和所述第二极值之前，判断成像环境是否是强光环境的步骤还包括：以预先设置的窗宽和窗位对所述第一图像进行压缩或锐化；获得所述第一极值和所述第二极值的步骤中，根据经压缩或锐化之后的第一图像，获得所述第一极值和所述第二极值。

可选的，采集透射待成像件的光线以获得所述第二图像。

可选的，采用红外成像装置获得所述第二图像。

相应的，本发明还提供一种指纹成像系统，包括：

控制模块，所述控制模块适宜于控制背光的开启和关闭；获取模块，与所述控制模块相连，在背光开启时，所述获取模块适宜于以第一采集时间采集光信号以获得第一图像；在背光关闭时，所述获取模块适宜于以第二采集时间采集光信号以获得第二图像；分析模块，与所述获取模块相连，所述分析模块适宜于根据所述第一图像和所述第二图像获得指纹图像。

可选的，所述第二采集时间的长度大于或等于所述第一采集时间的长度。

可选的，所述分析模块包括：识别单元，所述识别单元适宜于判断成像环境是否是强光环境；图像单元，与所述获取模块相连，判断所述成像环境不是强光环境时，所述图像单元适宜于根据所述第一图像获得所述指纹图像；判断所述成像环境是强光环境时，所述图像单元适宜于在根据所述第二图像获得所述指纹图像；或者，在判断所述成像环境是强光环境时，所述图像单元适宜于根据所述第一图像和所述第二图像获得所述指纹图像。

可选的，所述图像单元适宜于对所述第二图像进行反转处理以获得所述指纹图像。

可选的，所述图像单元适宜于根据所述第一图像和所述第二图像对应像素灰度的差值获得所述指纹图像。

可选的，所述识别单元包括：采集装置，所述采集装置适宜于获得所述成像环境的环境光强；判识装置，所述判识装置适宜于根据所述环境光强判断成像环境是否是强光环境。

可选的，所述判识装置包括：比较器，所述比较器内预先存储有强光阈值，所述比较器适宜于比较所述环境光强与所述强光阈值的相对大小；判断器，所述环境光强小于所述强光阈值时，所述判断器适宜于判断所述成像环境不是强光环境；所述环境光强大于或等于所述强光阈值时，所述判断器适宜于判断所述成像环境是强光环境。

可选的，所述识别单元适宜于根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境。

可选的，所述识别单元包括：分析装置，所述分析装置适宜于根据所述第一图像，获得第一极值和第二极值；跨度装置，所述跨度装置适宜于根据所述第一极值和所述第二极值的差值获得跨度范围；比较装置，所述比较装置内预先存储有强度阈值，所述比较装置适宜于比较所述强度阈值与所述跨度范围的相对大小；判识装置，所述跨度范围小于或等于所述强度阈值时，所述判识装置适宜于判断所述成像环境是强光环境；所述跨度范围大于所述强度阈值时，所述判识装置适宜于判断所述成像环境不是强光环境。

可选的，所述第一极值为最大灰度值，所述第二极值为最小灰度值；或者，所述第一极值为光信号的最大信号值，所述第二极值为光信号的最小信号值。

可选的，所述第一极值为光信号的最大信号值，所述第二极值为光信号的最小信号值；所述识别单元还包括：选区装置，所述选区装置适宜于在所述第一图像中选定识别区域；所述分析装置适宜于根据所述识别区域内的第一图像，获得所述第一极值和所述第二极值。

可选的，所述第一极值为最大灰度值，所述第二极值为最小灰度值；所述识别单元还包括：处理装置，所述处理装置适宜于以预先设置的窗宽和窗位对所述第一图像进行压缩或锐化；所述分析装置适宜于根据经压缩或锐化之后的第一图像，获得所述第一极值和所述第二极值。

可选的，所述获取模块适宜于采集透射待成像件的光线以获得所述第二图像。

可选的，所述获取模块包括红外成像装置。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案中，所述第一图像为开启背光时以第一采集时间获得的，主要是由背光所产生光线发生反射而形成的；所述第二图像为关闭背光时以第二时间采集获得的，主要是由环境光透射待成像件而形成的，因此在不是强光环境时，所述第一图像的清晰度较高；在强光环境时，所述第二图像的清晰度较高；所以根据所述第一图像和所述第二图像所获得的指纹图像能够在各种光强环境中获得较好的清晰度，特别是能够保证强光环境时所获得指纹图像的质量，能够为后续根据所述指纹图像进行身份识别提供良好的基础。

本发明可选方案中，所述第二采集时间的长度大于或等于所述第一采集时间的长度。由于所述第二图像是由透射待成像件的环境光形成的，因此形成所述第二图像的光线的强度相对较弱，将所述第二采集设置为长度更长，即所述第二图像以更长的采集时间形成，能够有效保证所述第二图像的信号强度，能够有效所述第二图像的信噪比和清晰度，有利于强环境光下所述第二图像质量的改善，有利于所述指纹图像质量的提高。

本发明可选方案中，采用红外成像装置获得所述第二图像。由于待成像件通常为手指一类的人体组织，人体组织对红外光具有较好的透射性，因此采用红外成像装置获得所述第二图像，能够有效提高所述第二图像质量，有利于强环境光下所述第二图像质量的改善，有利于所述指纹图像质量的提高。

本发明可选方案中，所述指纹图像可以通过对所述第二图像进行反转处理而获得；也可以根据所述第一图像和所述第二图像每个像素灰度的差值而获得，也就是说，所述指纹图像的获得与所述第二图像相关；而所述第二图像主要是由透射待成像件的环境光形成的，是由手指表面出射的光线而形成的，因此所述第二图像的获得对不受手指表面油脂层的影响，不受接触面积要求的限制，能够有效的提高干手指的成像质量，能够有效排除假指纹，有利于成像效果的改善，有利于身份识别安全性的提高。

本发明可选方案中，所述指纹图像可以根据所述第一图像和所述第二图像每个像素灰度的差值获得。由于所述第一图像主要是由背光发生反射而形成的，而所述第二图像主要是由透射待成像件的环境光形成的，因此所述第一图像和所述第二图像在指纹谷和指纹脊位置为相反条纹，所以根据所述第一图像和所述第二图像每个像素灰度的差值获得的指纹图像能够具相邻指纹谷和指纹脊之间具有更大的灰度差值，从而能够有效提高所述指纹图像的对比度，有利于所述指纹图像质量的提高。

附图说明

图1是一种指纹成像系统的结构示意图；

图2是本发明指纹成像方法一实施例的流程示意图；

图3是图2所示指纹成像方法实施例中获得指纹图像步骤的流程示意图；

图4是本发明指纹成像系统一实施例的功能框图；

图5是本发明指纹成像系统另一实施例的功能框图；

图6是本发明指纹成像系统再一实施例的功能框图。

具体实施方式

由背景技术可以知道，现有指纹成像系统存在无法获取强环境光情况下的指纹图像的问题，现结合指纹图像成像原理，分析问题原因：如图1所述，现有指纹成像系统是通过入射光31在保护玻璃2和被照射的人体指头1的接触面发生反射和透射，发生反射的光形成反射光12返回到光学图像传感器4；发生透射的光则无法被光学图像传感器4接收，从而在光学图像传感器4的成像表面就形成了仅由反射光12形成的图像，所述图像与保护玻璃2和被照射的人体指头1的接触面一致，所述接触面的特征反应了人体的指纹特征，从而光学图像传感器4实现了指纹图像的采集。

当环境光很强的时候，所述光学图像传感器4接受的光信号除了包含有反射光12，还包含有大量的环境光，从而使反映人体指纹特征的反射光12在所述光学图像传感器4所接收的光信号中所占的比重很小，所以光学图像传感器4所获得图像主要是环境光的光信号，因此现有技术的指纹成像系统无法在强环境光情况下获得指纹图像。

为解决所述技术问题，本发明提供一种指纹成像方法和指纹成像系统，通过不同光线所形成的第一图像和第二图像，在各种光强环境中获得较好的清晰度，特别是能够保证强光环境时所获得指纹图像的质量，能够为后续根据所述指纹图像进行身份识别提供良好的基础。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图2，示出了本发明指纹成像方法一实施例的流程示意图。

如图2所示，首先执行步骤S100，开启背光，以第一采集时间采集光信号以获得第一图像。

需要说明的是，本实施例中，所述指纹成像方法所采用的指纹成像模块包括：背光，所述背光适宜于产生光线；感测面，所述感测面适宜于感受触摸；所述图像传感器适宜于采集光线以获得图像。

待成像件按压在所述感测面上，并且开启背光后，所述背光所产生的光线在所述感测面上发生反射和折射，反射的光线投射在所述图像传感器上被采集。

此外，所述图像传感器在采集反射的光线的同时，也会采集透射所述待成像件的环境光。当成像环境不是强光环境，即环境光强度较小时，透射所述待成像件的环境光在所述图像传感器所采集光线中所占比重较小，所述图像传感器采集光线中主要为反射的光线。所以，所述第一图像主要由反射的光线形成。

接着执行步骤S200，关闭背光，以第二采集时间采集光信号以获得第二图像。

当所述背光关闭后，所述图像传感器所采集的光线全部为透射所述待成像件的环境光，因此所述第二图像主要由透射的环境光形成，即采集透射待成像件的光线以获得所述第二图像。

需要说明的是，本实施例中，获得所述第二图像的步骤中，采用红外成像装置获得所述第二图像。由于待成像件一般为手指一类的人体组织，人体组织对红外光具有较好的透射性，因此透射待成像件的环境光主要为红外光，所以采用红外成像装置获得所述第二图像的做法，能够有效提高所述第二图像质量，有利于强环境光下所述第二图像质量的改善，有利于所述指纹图像质量的提高。

本实施例中，所述第二采集时间的长度大于或等于所述第一采集时间的长度。由于所述第二图像是由透射待成像件的环境光形成的，因此形成所述第二图像的光线的强度相对较弱，将所述第二采集设置为长度更长，即所述第二图像以更长的采集时间形成，能够有效保证所述第二图像的信号强度，能够有效所述第二图像的信噪比和清晰度，有利于强环境光下所述第二图像质量的改善，有利于所述指纹图像质量的提高。

需要说明的是，本实施例中，先获得所述第一图像，再获得所述第二图像；但是这种顺序仅为一示例。本发明其他实施例中，也可以先获得所述第二图像，再获得所述第一图像。

获得所述第一图像和所述第二图像之后，执行步骤S300，基于所述第一图像和所述第二图像，获得所述指纹图像。

由于所述第一图像为反射的光线所产生的，所述第二图像为透射的环境光所产生的；因此在不是强光环境时，所述第一图像的清晰度较高；在强光环境时，所述第二图像的清晰度较高；所以根据所述第一图像和所述第二图像所获得的指纹图像能够在各种光强环境中获得较好的清晰度，特别是能够保证强光环境时所获得指纹图像的质量，能够为后续根据所述指纹图像进行身份识别提供良好的基础。

结合参考图3，示出了图2所示指纹成像方法实施例中步骤S300获得指纹图像的流程示意图。

如图3所示，获得所述指纹图像的步骤包括：执行步骤S310，判断成像环境是否是强光环境；判断所述成像环境不是强光环境时，执行步骤S321，根据所述第一图像获得所述指纹图像；判断所述成像环境是强光环境时，执行步骤S322，根据所述第二图像获得所述指纹图像，或者根据所述第一图像和所述第二图像获得所述指纹图像。

本实施例中，判断成像环境是否是强光环境的步骤中，根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境。

直接根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境的做法，无需增加额外硬件设备，也无需增加额外的采集成本，因此能够有效提高所采用指纹识别模组的集成度，提高所述指纹成像方法的效率。

具体的，根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境的步骤包括：根据所述第一图像，获得第一极值和第二极值；根据所述第一极值和所述第二极值的差值获得跨度范围；比较所述跨度范围和预设的强度阈值的相对大小，所述跨度范围小于或等于所述强度阈值时，判断所述成像环境是强光环境；所述跨度范围大于所述强度阈值时，判断所述成像环境不是强光环境。

本实施例中，根据获得所述第一图像过程中所采集光信号的强弱判断成像环境是否为强光环境，因此所述第一极值为光信号的最大信号值，所述第二极值为光信号的最小信号值。

需要说明的是，为了降低计算成本，降低系统负荷，提高运行效率，本实施例中，获得第一极值和第二极值之前，判断成像环境是否是强光环境的步骤还包括：在所述第一图像中选定识别区域；获得所述第一极值和所述第二极值的步骤中，根据所述识别区域内的第一图像，获得所述第一极值和所述第二极值，也就是说，根据所述图像传感器内，与所述识别区域相对应的像素单元所采集光信号中，最大信号值为所述第一极值，最小信号值为所述第二极值。

还需要说明的是，本实施例中，根据所采集光信号的强弱判断成像环境是否为强光环境的做法仅为一实例。本发明其他实施例中，也可以根据所述第一图像的灰度范围判断成像环境是否为强光环境，因此所述第一极值为最大灰度值，所述第二极值为最小灰度值。

具体的，由于灰度值是根据所采集光信号进行处理之后所获得的，因此本发明另一些实施例中，获得所述第一极值和所述第二极值之前，判断成像环境是否是强光环境的步骤还包括：以预先设置的窗宽和窗位对所述第一图像进行压缩或锐化；获得所述第一极值和所述第二极值的步骤中，根据经压缩或锐化之后的第一图像，获得所述第一极值和所述第二极值。

此外，本实施例中，根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境的做法仅为一实例。本发明其他实施例中，还可以通过探测器直接获得成像环境的环境光强以进行判断。

本发明另一些实施例中，判断成像环境是否是强光环境，即判断判断所述环境光强度是否过大的步骤包括：获得所述成像环境的环境光强；根据所述环境光强判断成像环境是否是强光环境。

其中，所述图像传感器还适宜于探测成像环境的环境光强；或者，所述指纹成像模组具有环境光强探测器，所述环境光强探测器适宜于探测成像环境的环境光强。

另一方面，根据所述环境光强判断成像环境是否是强光环境的步骤包括：比较所述环境光强与预设的强光阈值的相对大小，所述环境光强小于所述强光阈值时，判断所述成像环境不是强光环境；所述环境光强大于或等于所述强光阈值时，判断所述成像环境是强光环境。

环境光强度较小，透射待成像件的环境光强度更小；背光开启后，背光所产生光线在所述感测面上发生反射所形成的光线强度较大；反射的光线与透射的环境光强度相差较大。

因此背光开启后，所述图像传感器所采集光线中，主要是背光所产生光线在感测面上发生反射的光线，即所述第一图像主要是较强的反射光线而形成的；而背光关闭后，所述图像传感器仅能够采集到透射待成像件的环境光强，即所述第二图像主要是由较弱的透射环境光而形成的。因此在所述成像环境不是强光环境时，所述第一图像的清晰度相对较高，所述第二图像的清晰度相对较低。

环境光强度较大，透射待成像件的环境光强度较大；背光开启后，背光所产生光线在所述感测面上发生反射所形成的光线强度也较大，反射的光线与透射的环境光的强度相当。

因此背光开启后，所述图像传感器所采集光线中，背光所产生光线在感测面上发生反射的光线强度与透射待成像件的光线强度相当，即所述第一图像是由强度相当的反射的光线和透射的环境光形成的；而背光关闭后，所述图像传感器仅能够采集到透射待成像件的环境光强，即所述第二图像主要是强度相对较大的透射环境光而形成的。

另一方面，在所述感测面上发生反射的光线中，与指纹脊相对应的区域，由于更多的光线发生折射，因此反射的光线强度较小；而与指纹谷相对应的区域，由于发生折射的光线较少，因此反射的光线强度较大，也就是说，反射的光线所形成的指纹图像为与指纹脊相对应的为暗条纹，与指纹谷相对应的为亮条纹。

而透射待成像件的光线中，光线在透射待成像件从待成像件表面出射时，指纹脊位置与感测面距离较近，出射光线强度较大，受到散射作用较小；指纹谷位置与感测面距离较远，出射光线强度较小，受到散射作用较大，也就是说，透射的环境光所形成的指纹图像为与指纹脊相对应的为亮条纹，与指纹谷相对应的为暗条纹。

环境光强度较大时，开启背光后，强度相当的反射的光线和透射的环境光之间会发生相互干扰，因此所述第一图像的清晰度相对较低；而关闭背光后，仅由强度相对较大的透射环境光而形成的第二图像的清晰度相对较高。

所以在判断所述成像环境不是强光环境时，根据所述第一图像所获得的指纹图像也具有较高的清晰度；具体的，以所述第一图像作为所述指纹图像。在判断所述成像环境是强光环境时，根据所述第二图像所获得所述指纹图像也具有较高的清晰度；具体的，根据所述第二图像获得所述指纹图像的步骤包括：对所述第二图像进行反转处理以获得所述指纹图像。

其中，所述反转处理是指将所述第二图像中亮条纹与暗条纹对调，所述第二图像中亮条纹的区域转变为暗条纹，所述第二图像中暗条纹的区域转变为亮条纹，以获得所述指纹图像，也就是说，所述指纹图像中亮条纹的区域与所述第二图像中暗条纹的区域相对应，所述指纹图像中暗条纹的区域与所述第二图像中的亮条纹的区域相对应。

由于透射的环境光所形成的指纹图像为与指纹脊相对应的为亮条纹，与指纹谷相对应的为暗条纹，与反射的光线所形成的指纹图像相反，对所述第二图像进行反转处理能够使所获得的指纹图像与所述第一图像的情况类似，以达到简化后续识别难度，提高指纹成像的效果。

而且，由于所述第二图像是由透射的环境光形成的，因此所述第二图像的获得对不受手指表面油脂层的影响，不受接触面积要求的限制，能够有效的提高干手指的成像质量，还能够有效排除假指纹，有利于成像效果的改善，有利于身份识别安全性的提高。

需要说明的是，本实施例中，根据所述第二图像获得所述指纹图像的做法仅为一实例。本发明其他实施例中，还可以根据所述第一图像和所述第二图像获得所述指纹图像。

本发明另一些实施例中，为了提高指纹图像的质量、获得高对比度的指纹图像，在判断所述成像环境是强光环境时，根据所述第一图像和所述第二图像获得所述指纹图像的步骤包括：根据所述第一图像和所述第二图像每个像素灰度的差值获得所述指纹图像。

由于所述第一图像是由反射的光线形成的，所述第二图像是由透射的环境光形成的，针对同一待成像件而言，所述第一图像的明暗条纹与所述第二图像的明暗条纹为对应相反，即所述第一图像的亮条纹与所述第二图像的暗条纹相对应，所述第一图像的暗条纹与所述第二图像的亮条纹相对应，因此根据所述第一图像和所述第二图像每个像素灰度的差值获得的指纹图像能够具相邻指纹谷和指纹脊之间具有更大的灰度差值，从而能够有效提高所述指纹图像的对比度，有利于所述指纹图像质量的提高。

相应的，本发明还提供一种指纹成像系统。

参考图4，示出了本发明指纹成像系统一实施例的功能框图。

所述指纹成像系统包括：

控制模块110，所述控制模块110适宜于控制背光的开启和关闭；获取模块120，与所述控制模块110相连，在背光开启时，所述获取模块120适宜于以第一采集时间采集光信号以获得第一图像；在背光关闭时，所述获取模块适宜于以第二采集时间采集光信号以获得第二图像；分析模块130，与所述获取模块120相连，所述分析模块130适宜于根据所述第一图像和所述第二图像获得指纹图像。

在不是强光环境时，所述第一图像的清晰度较高；在强光环境时，所述第二图像的清晰度较高；所以根据所述第一图像和所述第二图像所获得的指纹图像能够在各种光强环境中获得较好的清晰度，特别是能够保证强光环境时所获得指纹图像的质量，能够为后续根据所述指纹图像进行身份识别提供良好的基础。

需要说明的是，本实施例中，所述获取模块120包括：背光，所述背光适宜于产生光线；感测面，所述感测面适宜于感受触摸；所述图像传感器适宜于采集光线以获得图像。

所述控制模块110与所述获取模块120相连，所述控制模块110适宜于控制所述获取模块120中背光的开启和关闭；在所述背光开启或关闭时，所述获取模块120中的图像传感器适宜于分别获得所述第一图像或者所述第二图像。

具体的，待成像件按压在所述感测面上，在所述控制模块110的控制下，所述获取模块120中的背光开启；所述背光所产生的光线在所述感测面上发生反射和折射，反射的光线投射在所述获取模块120中的图像传感器上被采集以获得所述第一图像。

由于所述图像传感器在采集反射的光线的同时，也会采集透射所述待成像件的环境光。当成像环境不是强光环境，即环境光强度较小时，透射所述待成像件的环境光在所述图像传感器所采集光线中所占比重较小，所述图像传感器采集光线中主要为反射的光线。所以，所述获取模块120所获得的第一图像主要由反射的光线形成。

另一方面，待成像件按压在所述感测面上，在所述控制模块110的控制下，所述获取模块120中的背光关闭；所述获取模块120中的图像传感器所采集的光线全部为透射所述待成像件的环境光，因此所述第二图像主要由透射的环境光形成，即所述获取模块120适宜于采集透射待成像件的光线以获得所述第二图像。

需要说明的是，本实施例中，所述获取模块120包括红外成像装置。由于待成像件一般为手指一类的人体组织，人体组织对红外光具有较好的透射性，因此透射待成像件的环境光主要为红外光，所以在所述获取模块120中设置红外成像装置，通过所述红外成像装置获得所述第二图像的做法，能够有效提高所述第二图像质量，有利于强环境光下所述第二图像质量的改善，有利于所述指纹图像质量的提高。

本实施例中，所述第二采集时间的长度大于或等于所述第一采集时间的长度。由于所述第二图像是由透射待成像件的环境光形成的，因此形成所述第二图像的光线的强度相对较弱，将所述第二采集设置为长度更长，即所述获取模块120的图像传感器以更长的采集时间获得所述第二图像，能够有效保证所述第二图像的信号强度，能够有效所述第二图像的信噪比和清晰度，有利于强环境光下所述第二图像质量的改善，有利于所述指纹图像质量的提高。

所述分析模块130与所述获取模块120相连，所述分析模块130适宜于从所述获取模块120处获得所述第一图像和所述第二图像；所述分析模块130还适宜于根据所述第一图像和所述第二图像获得指纹图像。

由于所述第一图像为反射的光线所产生的，所述第二图像为透射的环境光所产生的；因此在不是强光环境时，所述第一图像的清晰度较高；在强光环境时，所述第二图像的清晰度较高；所以根据所述第一图像和所述第二图像，所述分析模块130能够在各种光强环境中获得较好清晰度的指纹图像，特别是能够保证强光环境时所获得指纹图像的质量，能够为后续根据所述指纹图像进行身份识别提供良好的基础。

如图4所示，本实施例中，所述分析模块130包括：识别单元131，所述识别单元131适宜于判断成像环境是否是强光环境；图像单元132，与所述获取模块120相连，判断所述成像环境不是强光环境时，所述图像单元132适宜于根据所述第一图像获得所述指纹图像；判断所述成像环境是强光环境时，所述图像单元132适宜于在根据所述第二图像获得所述指纹图像；或者，在判断所述成像环境是强光环境时，所述图像单元132适宜于根据所述第一图像和所述第二图像获得所述指纹图像。

本实施例中，所述识别单元131与所述获取模块120相连，从所述获取模块120获得所述第一图像；所述识别单元131还适宜于根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境。

所述识别单元131直接根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境的做法，无需增加额外硬件设备，也无需增加额外的采集成本，因此将所述识别单元131直接设置为根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境的做法，能够有效提高系统集成度，提高成像效率。

具体的，所述识别单元131包括：分析装置131b，与所述获取模块120相连，所述分析装置131b适宜于从所述获取模块120获得所述第一图像，所述分析装置131b还适宜于根据所述第一图像，获得第一极值和第二极值；跨度装置131c，与所述分析装置131b相连，所述跨度装置131c适宜于从所述分析装置131b获得所述第一极值和所述第二极值，所述跨度装置131c还适宜于根据所述第一极值和所述第二极值的差值获得跨度范围；比较装置131d，与所述跨度装置131c相连，所述比较装置131d适宜于从所述跨度装置131c获得所述跨度范围，所述比较装置131d内预先存储有强度阈值，所述比较装置131d还适宜于比较所述强度阈值与所述跨度范围的相对大小；判识装置131e，与所述比较装置131d相连，所述判识装置131e从所述比较装置131d获得所述强度阈值与所述跨度范围的相对大小比较结果，所述跨度范围小于或等于所述强度阈值时，所述判识装置131e还适宜于判断所述成像环境是强光环境；所述跨度范围大于所述强度阈值时，所述判识装置131e还适宜于判断所述成像环境不是强光环境。

本实施例中，所述分析装置131b根据获得所述第一图像过程中所采集光信号的强弱判断成像环境是否为强光环境，因此所述第一极值为光信号的最大信号值，所述第二极值为光信号的最小信号值。

需要说明的是，为了降低计算成本，降低系统负荷，提高运行效率，本实施例中，所述识别单元131还包括：选区装置131a，与所述获取模块120相连，从所述获取模块120获得所述第一图像，所述选区装置131a还适宜于在所述第一图像中选定识别区域；所述分析装置131b，与所述选区装置131a相连，从所述选区装置131a获得识别区域内的第一图像，所述分析装置131b还适宜于根据所述识别区域内的第一图像，获得所述第一极值和所述第二极值。

所以本实施例中，所述分析装置131b通过所述选区装置131a与所述获取模块120相连。根据所述图像传感器内，与所述识别区域相对应的像素单元所采集光信号中，所述分析装置131b获得最大信号值为所述第一极值，获得最小信号值为所述第二极值。

环境光强度较小，透射待成像件的环境光强度更小；背光开启后，背光所产生光线在所述感测面上发生反射所形成的光线强度较大；反射的光线与透射的环境光强度相差较大。

因此背光开启后，所述图像传感器所采集光线中，主要是背光所产生光线在感测面上发生反射的光线，即所述获取模块120获得的第一图像主要是较强的反射光线而形成的；而背光关闭后，所述图像传感器仅能够采集到透射待成像件的环境光强，即所述获取模块120获得的第二图像主要是由较弱的透射环境光而形成的。因此在所述成像环境不是强光环境时，所述第一图像的清晰度相对较高，所述第二图像的清晰度相对较低。

环境光强度较大，透射待成像件的环境光强度较大；背光开启后，背光所产生光线在所述感测面上发生反射所形成的光线强度也较大，反射的光线与透射的环境光的强度相当。

因此背光开启后，所述图像传感器所采集光线中，背光所产生光线在感测面上发生反射的光线强度与透射待成像件的光线强度相当，即所述获取模块120获得的第一图像是由强度相当的反射的光线和透射的环境光形成的；而背光关闭后，所述图像传感器仅能够采集到透射待成像件的环境光强，即所述获取模块120获得的第二图像主要是强度相对较大的透射环境光而形成的。

另一方面，在所述感测面上发生反射的光线中，与指纹脊相对应的区域，由于更多的光线发生折射，因此反射的光线强度较小；而与指纹谷相对应的区域，由于发生折射的光线较少，因此反射的光线强度较大，也就是说，反射的光线所形成的指纹图像为与指纹脊相对应的为暗条纹，与指纹谷相对应的为亮条纹。

而透射待成像件的光线中，光线在透射待成像件从待成像件表面出射时，指纹脊位置与感测面距离较近，出射光线强度较大，受到散射作用较小；指纹谷位置与感测面距离较远，出射光线强度较小，受到散射作用较大，也就是说，透射的环境光所形成的指纹图像为与指纹脊相对应的为亮条纹，与指纹谷相对应的为暗条纹。

在环境光强度较大时，关闭背光后，强度相当的反射的光线和透射的环境光之间会发生相互干扰，因此所述获取模块120获得的第一图像的清晰度相对较低；而关闭背光后，所述获取模块120获得的第二图像，由于仅由强度相对较大的透射环境光而形成，因此清晰度相对较高。

所述图像单元132，与所述获取模块120相连，所述图像单元132适宜于从所述获取模块120获得所述第一图像和所述第二图像；所述图像单元132还，与所述识别单元131的判识装置131e相连，从所述判识装置131e获得成像环境是否是强光环境的判断结果；在判断所述成像环境不是强光环境时，所述图像单元132适宜于根据清晰度更高的所述第一图像获得指纹图像；具体的，所述图像单元132以所述第一图像作为所述指纹图像。

在判断所述成像环境是强光环境时，所述图像单元132适宜于根据清晰度更高的所述第二图像获得所述指纹图像；具体的，所述图像单元132适宜于对所述第二图像进行反转处理以获得所述指纹图像。

其中，所述反转处理是指所述图像单元132将所述第二图像中亮条纹与暗条纹对调，所述第二图像中亮条纹的区域转变为暗条纹，所述第二图像中暗条纹的区域转变为亮条纹，以获得所述指纹图像，也就是说，所述指纹图像中亮条纹的区域与所述第二图像中暗条纹的区域相对应，所述指纹图像中暗条纹的区域与所述第二图像中的亮条纹的区域相对应。

由于透射的环境光所形成的指纹图像为与指纹脊相对应的为亮条纹，与指纹谷相对应的为暗条纹，与反射的光线所形成的指纹图像相反，对所述第二图像进行反转处理能够使所获得的指纹图像与所述第一图像的情况类似，以达到简化后续识别难度，提高指纹成像的效果。

而且，由于所述第二图像是由透射的环境光形成的，因此所述第二图像的获得对不受手指表面油脂层的影响，不受接触面积要求的限制，能够有效的提高干手指的成像质量，还能够有效排除假指纹，有利于成像效果的改善，有利于身份识别安全性的提高。

需要说明的是，本实施例中，所述图像单元132根据所述第二图像获得所述指纹图像的做法仅为一实例。本发明其他实施例中，所述图像单元还可以根据所述第一图像和所述第二图像获得所述指纹图像。

本发明另一些实施例中，为了提高指纹图像的质量、获得高对比度的指纹图像，在判断所述成像环境是强光环境时，所述图像单元根据所述第一图像和所述第二图像每个像素灰度的差值获得所述指纹图像。

由于所述第一图像是由反射的光线形成的，所述第二图像是由透射的环境光形成的，针对同一待成像件而言，所述第一图像的明暗条纹与所述第二图像的明暗条纹为对应相反，即所述第一图像的亮条纹与所述第二图像的暗条纹相对应，所述第一图像的暗条纹与所述第二图像的亮条纹相对应，因此所述图像单元根据所述第一图像和所述第二图像每个像素灰度的差值获得的指纹图像能够具相邻指纹谷和指纹脊之间具有更大的灰度差值，从而能够有效提高所述指纹图像的对比度，有利于所述指纹图像质量的提高。

参考图5，示出了本发明指纹成像系统另一实施例的功能框图。

本实施例与前一实施例相同之处，本发明在此不再赘述。本实施例与前一实施例不同之处在于，本实施例中，所述分析装置231b根据所述第一图像的灰度范围判断成像环境是否为强光环境，因此所述第一极值为最大灰度值，所述第二极值为最小灰度值。

由于灰度值是根据所采集光信号进行处理之后所获得的，所以本实施例中，所述识别单元231还包括：处理装置231a，所述处理装置231a适宜于以预先设置的窗宽和窗位对所述第一图像进行压缩或锐化；所述分析装置231b，与所述处理装置231a相连，从所述处理装置231a获得压缩或锐化之后的第一图像，所述分析装置231b还适宜于根据经压缩或锐化之后的第一图像，获得所述第一极值和所述第二极值。

参考图6，示出了本发明指纹成像系统再一实施例的功能框图。

本实施例与前述实施例相同之处，本发明在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述识别单元331能够获得成像环境的环境光强并根据所述环境光强判断成像环境是否是强光环境。

具体的，如图6所示，本实施例中，所述识别单元331包括：采集装置331a，所述采集装置331a适宜于获得所述成像环境的环境光强；判识装置331b，所述判识装置331b适宜于根据所述环境光强判断成像环境是否是强光环境。

其中，所述采集装置331a可以为所述获取模块中的图像传感器；或者，所述采集装置331a还可以为环境光强探测器，所述环境光强探测器适宜于探测成像环境的环境光强。

如图6所示，所述判识装置331b包括：比较器(图中未标示)，与所述采集装置331a相连，从所述采集装置331a获得所述环境光强；所述比较器内预先存储有强光阈值，所述比较器还适宜于比较所述环境光强与所述强光阈值的相对大小；判断器(图中未标示)，所述判断器与所述比较器相连，从所述比较器获得所述环境光强与所述强光阈值相对大小的比较结果；所述环境光强小于所述强光阈值时，所述判断器还适宜于判断所述成像环境不是强光环境；所述环境光强大于或等于所述强光阈值时，所述判断器还适宜于判断所述成像环境是强光环境。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (28)

1.一种指纹成像方法，其特征在于，包括：

开启背光，以第一采集时间采集光信号以获得第一图像；

关闭背光，以第二采集时间采集光信号以获得第二图像；

基于所述第一图像和所述第二图像，获得指纹图像。

2.如权利要求1所述的指纹成像方法，其特征在于，获得第二图像的步骤中，所述第二采集时间的长度大于或等于所述第一采集时间的长度。

3.如权利要求1所述的指纹成像方法，其特征在于，获得所述指纹图像的步骤包括：

判断成像环境是否是强光环境；

判断所述成像环境不是强光环境时，根据所述第一图像获得所述指纹图像；

判断所述成像环境是强光环境时，根据所述第二图像获得所述指纹图像，或者根据所述第一图像和所述第二图像获得所述指纹图像。

4.如权利要求3所述的指纹成像方法，其特征在于，根据所述第二图像获得所述指纹图像的步骤包括：对所述第二图像进行反转处理以获得所述指纹图像。

5.如权利要求3所述的指纹成像方法，其特征在于，根据所述第一图像和所述第二图像获得所述指纹图像的步骤包括：根据所述第一图像和所述第二图像每个像素灰度的差值获得所述指纹图像。

6.如权利要求3所述的指纹成像方法，其特征在于，判断成像环境是否是强光环境的步骤包括：

获得所述成像环境的环境光强；

根据所述环境光强判断成像环境是否是强光环境。

7.如权利要求6所述的指纹成像方法，其特征在于，根据所述环境光强判断成像环境是否是强光环境的步骤包括：比较所述环境光强与预设的强光阈值的相对大小，所述环境光强小于所述强光阈值时，判断所述成像环境不是强光环境；所述环境光强大于或等于所述强光阈值时，判断所述成像环境是强光环境。

8.如权利要求3所述的指纹成像方法，其特征在于，判断成像环境是否是强光环境的步骤中，根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境。

9.如权利要求8所述的指纹成像方法，其特征在于，根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境的步骤包括：

根据所述第一图像，获得第一极值和第二极值；

根据所述第一极值和所述第二极值的差值获得跨度范围；

比较所述跨度范围和预设的强度阈值的相对大小，所述跨度范围小于或等于所述强度阈值时，判断所述成像环境是强光环境；所述跨度范围大于所述强度阈值时，判断所述成像环境不是强光环境。

10.如权利要求9所述的指纹成像方法，其特征在于，所述第一极值为最大灰度值，所述第二极值为最小灰度值；

或者，所述第一极值为光信号的最大信号值，所述第二极值为光信号的最小信号值。

11.如权利要求9所述的指纹成像方法，其特征在于，所述第一极值为光信号的最大信号值，所述第二极值为光信号的最小信号值；

获得第一极值和第二极值之前，判断成像环境是否是强光环境的步骤还包括：在所述第一图像中选定识别区域；

获得所述第一极值和所述第二极值的步骤中，根据所述识别区域内的第一图像，获得所述第一极值和所述第二极值。

12.如权利要求9所述的指纹成像方法，其特征在于，所述第一极值为最大灰度值，所述第二极值为最小灰度值；

获得所述第一极值和所述第二极值之前，判断成像环境是否是强光环境的步骤还包括：以预先设置的窗宽和窗位对所述第一图像进行压缩或锐化；

获得所述第一极值和所述第二极值的步骤中，根据经压缩或锐化之后的第一图像，获得所述第一极值和所述第二极值。

13.如权利要求1～12任意一项所述的指纹成像方法，其特征在于，采集透射待成像件的光线以获得所述第二图像。

14.如权利要求1～12任意一项所述的指纹成像方法，其特征在于，采用红外成像装置获得所述第二图像。

15.一种指纹成像系统，其特征在于，包括：

控制模块，所述控制模块适宜于控制背光的开启和关闭；

获取模块，与所述控制模块相连，在背光开启时，所述获取模块适宜于以第一采集时间采集光信号以获得第一图像；在背光关闭时，所述获取模块适宜于以第二采集时间采集光信号以获得第二图像；

分析模块，与所述获取模块相连，所述分析模块适宜于根据所述第一图像和所述第二图像获得指纹图像。

16.如权利要求15所述的指纹成像系统，其特征在于，所述第二采集时间的长度大于或等于所述第一采集时间的长度。

17.如权利要求15所述的指纹成像系统，其特征在于，所述分析模块包括：

识别单元，所述识别单元适宜于判断成像环境是否是强光环境；

图像单元，与所述获取模块相连，判断所述成像环境不是强光环境时，所述图像单元适宜于根据所述第一图像获得所述指纹图像；判断所述成像环境是强光环境时，所述图像单元适宜于在根据所述第二图像获得所述指纹图像；或者，在判断所述成像环境是强光环境时，所述图像单元适宜于根据所述第一图像和所述第二图像获得所述指纹图像。

18.如权利要求17所述的指纹成像系统，其特征在于，所述图像单元适宜于对所述第二图像进行反转处理以获得所述指纹图像。

19.如权利要求17所述的指纹成像系统，其特征在于，所述图像单元适宜于根据所述第一图像和所述第二图像对应像素灰度的差值获得所述指纹图像。

20.如权利要求17所述的指纹成像系统，其特征在于，所述识别单元包括：

采集装置，所述采集装置适宜于获得所述成像环境的环境光强；

判识装置，所述判识装置适宜于根据所述环境光强判断成像环境是否是强光环境。

21.如权利要求20所述的指纹成像系统，其特征在于，所述判识装置包括：

比较器，所述比较器内预先存储有强光阈值，所述比较器适宜于比较所述环境光强与所述强光阈值的相对大小；

判断器，所述环境光强小于所述强光阈值时，所述判断器适宜于判断所述成像环境不是强光环境；所述环境光强大于或等于所述强光阈值时，所述判断器适宜于判断所述成像环境是强光环境。

22.如权利要求17所述的指纹成像系统，其特征在于，所述识别单元适宜于根据所述第一图像判断成像环境是否是强光环境。

23.如权利要求22所述的指纹成像系统，其特征在于，所述识别单元包括：

分析装置，所述分析装置适宜于根据所述第一图像，获得第一极值和第二极值；

跨度装置，所述跨度装置适宜于根据所述第一极值和所述第二极值的差值获得跨度范围；

比较装置，所述比较装置内预先存储有强度阈值，所述比较装置适宜于比较所述强度阈值与所述跨度范围的相对大小；

判识装置，所述跨度范围小于或等于所述强度阈值时，所述判识装置适宜于判断所述成像环境是强光环境；所述跨度范围大于所述强度阈值时，所述判识装置适宜于判断所述成像环境不是强光环境。

24.如权利要求23所述的指纹成像系统，其特征在于，所述第一极值为最大灰度值，所述第二极值为最小灰度值；

或者，所述第一极值为光信号的最大信号值，所述第二极值为光信号的最小信号值。

25.如权利要求23所述的指纹成像系统，其特征在于，所述第一极值为光信号的最大信号值，所述第二极值为光信号的最小信号值；

所述识别单元还包括：选区装置，所述选区装置适宜于在所述第一图像中选定识别区域；

所述分析装置适宜于根据所述识别区域内的第一图像，获得所述第一极值和所述第二极值。

26.如权利要求23所述的指纹成像系统，其特征在于，所述第一极值为最大灰度值，所述第二极值为最小灰度值；

所述识别单元还包括：处理装置，所述处理装置适宜于以预先设置的窗宽和窗位对所述第一图像进行压缩或锐化；

所述分析装置适宜于根据经压缩或锐化之后的第一图像，获得所述第一极值和所述第二极值。

27.如权利要求15～26任意一项所述的指纹成像系统，其特征在于，所述获取模块适宜于采集透射待成像件的光线以获得所述第二图像。

28.如权利要求15～26任意一项所述的指纹成像系统，其特征在于，所述获取模块包括红外成像装置。