CN111126147B - 图像处理方法、装置和电子系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种图像处理方法、装置和电子系统；其中，该方法包括：电子设备获取指纹图像；基于预存的指纹动态背景和指纹图像，判断指纹图像是否满足预设条件；当指纹图像满足预设条件时，基于指纹图像和电子设备获取的上一指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。该方式中，更新后的指纹动态背景同时具有本次获取的指纹图像和上一指纹图像的特征，在本次指纹图像出现异常的情况下可以保证指纹动态背景的效果更好，提升指纹图像的处理效果，降低异常状态下指纹识别的误拒率。

Description

图像处理方法、装置和电子系统

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，尤其是涉及一种图像处理方法、装置和电子系统。

背景技术

跨状态指纹识别一直是屏下指纹识别技术的难点，由于用户通常录入指纹模板的环境较为简单，指纹图像较为清晰，而相比之下使用手机的场景较为复杂，导致解锁图像与模板图像差异较大，识别FRR(False Rejection Rate，误拒率)较高。低温环境下，硬件本身会产生一些与常温下不同的噪声。同时，手指本身也会因为温度产生变化，指纹因低温收缩，指纹图像变得模糊，采集图像与模板图像存在一定的差异性。

针对低温场景下采集图像与模板图像的差异性，相关技术中通常通过温度传感器参数等检测状态变换，改变识别策略。但由于温度传感器不灵敏，识别策略不稳定等因素通常会导致指纹识别预处理得到的指纹信息并不准确，指纹图像的预处理效果较差，低温状态下指纹识别的FRR依旧很高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种图像处理方法、装置和电子系统，以提高指纹识别预处理得到的指纹信息的准确性，提升指纹图像的预处理效果，降低低温状态下指纹识别的FRR。

第一方面，本发明实施例提供了一种图像处理方法，包括：电子设备获取指纹图像；基于预存的指纹动态背景和指纹图像，判断指纹图像是否满足预设条件；当指纹图像满足预设条件时，基于指纹图像和电子设备获取的上一指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。

在本发明较佳的实施例中，上述判断指纹图像是否满足预设条件的步骤，包括：基于预存的指纹动态背景，从指纹图像中提取指纹信息；根据指纹信息的第一频域信号值，判断指纹图像是否满足预设条件。

在本发明较佳的实施例中，上述根据指纹信息的第一频域信号值，判断指纹图像是否满足预设条件的步骤，包括：对指纹信息进行傅里叶变换，得到第一频域信号值；计算第一频域信号值和第二频域信号值的差值；当差值大于预设的第一阈值时，确定指纹图像满足预设条件。

在本发明较佳的实施例中，上述根据指纹信息的第一频域信号值，判断指纹图像是否满足预设条件的步骤，还包括：对指纹信息进行傅里叶变换，得到第一频域信号值；当第一频域信号值大于预设的第二阈值时，确定指纹图像满足预设条件。

在本发明较佳的实施例中，上述基于指纹图像和电子设备获取的上一指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新的步骤，包括：确定第一频域信号值和第二频域信号值的差值，第二频域信号值为电子设备获取的上一指纹图像的指纹信息对应的频域信号值；基于差值确定调整指纹动态背景的第一权重值；根据第一权重值、指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。

在本发明较佳的实施例中，上述方法还包括：当指纹图像不满足预设条件时，根据预设第二权重值、指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。

在本发明较佳的实施例中，在上述判断指纹图像是否满足预设条件的步骤之前，上述方法还包括：判断指纹信息的亮度是否满足预设的亮度条件；当指纹信息的亮度满足亮度条件时，执行判断指纹图像是否满足预设条件的步骤；当指纹信息的亮度不满足亮度条件时，不执行判断指纹图像是否满足预设条件的步骤。

在本发明较佳的实施例中，上述电子设备获取指纹图像的步骤，包括：当电子设备处于锁屏状态，并且检测到触控操作时，电子设备响应于触控操作，获取指纹图像。

在本发明较佳的实施例中，上述方法还包括：基于预存的指纹动态背景，对指纹图像进行识别；当指纹图像与预设指纹模板匹配时，解锁电子设备。

第二方面，本发明实施例还提供一种图像处理装置，包括：指纹图像获取模块，用于电子设备获取指纹图像；预设条件判断模块，用于基于预存的指纹动态背景和指纹图像，判断指纹图像是否满足预设条件；指纹动态背景更新模块，用于当指纹图像满足预设条件时，基于指纹图像和电子设备获取的上一指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。

第三方面，本发明实施例还提供一种电子系统，电子系统包括：图像采集设备、处理设备和存储装置；图像采集设备，用于获取指纹图像；存储装置上存储有计算机程序，计算机程序在被处理设备运行时执行如上述图像处理方法。

第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理设备运行时执行如上述图像处理方法的步骤。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供了一种图像处理方法、装置和电子系统，基于预存的指纹动态背景从电子设备获取到的指纹图像判断指纹图像是否满足预设条件，对于满足预设条件的指纹图像，基于指纹图像和电子设备获取的上一指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。该方式中，更新后的指纹动态背景同时具有本次获取的指纹图像和上一指纹图像的特征，在本次指纹图像出现异常的情况下可以保证指纹动态背景的效果更好，提升指纹图像的处理效果，降低异常状态下指纹识别的FRR。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电子系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种图像处理方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的另一种图像处理方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的另一种图像处理方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种图像处理方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种图像处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有的图像处理方法得到的指纹信息并不准确，指纹图像的预处理效果较差，低温状态下指纹识别的FRR依旧很高的问题，本发明实施例提供的一种图像处理方法、装置和电子系统，该技术可以应用于服务器、计算机、相机、手机、平板电脑等多种设备中，该技术可采用相应的软件和硬件实现，以下对本发明实施例进行详细介绍。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种图像处理方法进行详细介绍。

实施例一：

首先，参照图1来描述用于实现本发明实施例的图像处理方法和装置的示例电子系统100。

如图1所示的一种电子系统的结构示意图，电子系统100包括一个或多个处理设备102、一个或多个存储装置104、输入装置106、输出装置108以及一个或多个图像采集设备110，这些组件通过总线系统112和/或其它形式的连接机构(未示出)互连。应当注意，图1所示的电子系统100的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，电子系统也可以具有其他组件和结构。

处理设备102可以是网关，也可以为智能终端，或者是包含中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元的设备，可以对电子系统100中的其它组件的数据进行处理，还可以控制电子系统100中的其它组件以执行期望的功能。

存储装置104可以包括一个或多个计算机程序产品，计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理设备102可以运行程序指令，以实现下文的本发明实施例中(由处理设备实现)的客户端功能以及/或者其它期望的功能。在计算机可读存储介质中还可以存储各种应用程序和各种数据，例如应用程序使用和/或产生的各种数据等。

输入装置106可以是用户用来输入指令的装置，并且可以包括键盘、鼠标、麦克风和触摸屏等中的一个或多个。

输出装置108可以向外部(例如，用户)输出各种信息(例如，图像或声音)，并且可以包括显示器、扬声器等中的一个或多个。

图像采集设备110可以采集指纹图像，并且将采集到的指纹图像数据存储在存储装置104中以供其它组件使用。

示例性地，用于实现根据本发明实施例的图像处理方法和装置中的各器件可以集成设置，也可以分散设置，诸如将处理设备102、存储装置104、输入装置106和输出装置108集成设置于一体，而将图像采集设备110设置于可以采集到图片的指定位置。当上述电子系统中的各器件集成设置时，该电子系统可以被实现为诸如相机、智能手机、平板电脑、计算机、车载终端等智能终端。

实施例二：

本实施例提供了一种图像处理方法，该方法由上述电子系统中的处理设备执行；该处理设备可以是具有数据处理能力的任何设备或芯片。如图2所示的一种图像处理方法的流程图，该图像处理方法包括如下步骤：

步骤S202，电子设备获取指纹图像。

指纹图像是指包含指纹信息的图像，指纹信息为描述指纹的纹路的信息，指纹图像除了指纹信息之外还包括背景图，指纹图像除了指纹信息以外的其他区域都称作背景图。电子设备可以是上述电子系统的图像采集设备，即指纹图像可以由上述电子系统的图像采集设备采集，大小可以为200像素*200像素；指纹图像也可以存储在上述存储装置中，在需要处理的时候发送到处理设备进行预处理。采集指纹图像的图像采集设备可以为指纹采集器、指纹传感器等设备，其中，图像采集设备可以为光学屏下指纹采集设备或超声波屏下指纹采集设备，图像采集设备的屏幕可以是OLED(OrganicLight-Emitting Diode，机发光半导体)或LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)屏。

指纹动态背景预先保存在上述存储设备中，指纹动态背景仅包括背景，不包括指纹信息。因此，从指纹图像中剔除指纹动态背景，即可提取该指纹图像中包括的指纹信息。

步骤S204，基于预存的指纹动态背景和指纹图像，判断指纹图像是否满足预设条件。

预设条件的判断用于说明指纹图像的图像状态类型，图像状态类型包括正常指纹图像和异常指纹图像。图像状态类型是指在采集指纹图像时，图像采集设备和被采集人所处的环境，其中，将满足预设条件的指纹图像称为异常指纹图像。

异常指纹图像是指因为环境变化(例如低温、干燥等)导致采集到的指纹图像与正常的指纹图像存在较大区别的指纹图像。以低温为例，正常指纹图像是指图像采集设备和被采集人处于常温环境(一般是指不小于18℃)，而异常指纹图像是指图像采集设备和被采集人处于低温环境(一般是指小于18℃)。

步骤S206，当指纹图像满足预设条件时，基于指纹图像和电子设备获取的上一指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。

对于满足预设条件的异常指纹图像，需要对指纹动态背景进行更新，更新基于本次电子设备获得的本次指纹图像和上一次电子设备获得的上一指纹图像进行。这样更新后的指纹动态背景同时具备本次指纹图像和一指纹图像的特征。这样，如果下一次电子设备获得的下一指纹图像如果还是异常指纹图像，那么下一指纹图像与更新后的指纹动态背景的差距较小，提取的指纹信息更加精确，可以降低异常状态下指纹识别的FRR。

本发明实施例提供了一种图像处理方法，基于预存的指纹动态背景从电子设备获取到的指纹图像判断指纹图像是否满足预设条件，对于满足预设条件的指纹图像，基于指纹图像和电子设备获取的上一指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。该方式中，更新后的指纹动态背景同时具有本次获取的指纹图像和上一指纹图像的特征，在本次指纹图像出现异常的情况下可以保证指纹动态背景的效果更好，提升指纹图像的处理效果，降低异常状态下指纹识别的FRR。

实施例三：

本实施例提供了另一种图像处理方法，该方法在上述实施例的基础上实现；本实施例重点描述判断指纹图像是否满足预设条件的具体过程。如图3所示的另一种图像处理方法的流程图，本实施例中的图像处理方法包括如下步骤：

步骤S302，电子设备获取指纹图像。

电子设备预先处于锁屏状态，当用户用手指按压或者触摸电子设备的屏幕，就会产生触控操作，电子设备会响应于该触控操作，获取指纹图像。

步骤S304，基于预存的指纹动态背景，从指纹图像中提取指纹信息；根据指纹信息的第一频域信号值，判断指纹图像是否满足预设条件。

指纹动态背景是指上一次预处理指纹图像后更新的指纹动态背景。如果这是第一次预处理，那么不存在上一次预处理，存储设备会存有一个预设的背景，将预设的背景作为第一次预处理使用的指纹动态背景。

指纹图像包括指纹信息和背景图，背景图的数据与指纹动态背景近似，如果将该指纹图像和指纹动态背景做差，则指纹图像的背景图会与指纹动态背景相互抵消，只剩下指纹信息。

例如，指纹图像的大小为64像素*64像素，其中，指纹图像中外围的像素范围都是背景图，而这些范围同样是指纹动态背景，那么指纹图像和指纹动态背景的差就是指纹图像中非背景图的区域的数据，也就是指纹信息对应的数据。

在判断指纹图像是否满足预设条件之前首先需要对指纹图像进行预处理，预处理包括：

过滤该指纹信息中的噪声和调整该指纹信息的对比度至预设对比度范围。

噪声的产生原因是多种多样的，可能是采集指纹的硬件产生的噪声，也可能是有图手指过于干燥或湿润产生的噪声。对于低温环境，手机硬件会受到一定的影响，与室温存在差异；同时低温使手指表面变的干燥，指纹变的更加模糊，这些会导致产生与正常环境不同的噪声。预先将指纹信息转化为频域信号，则频域信号的高频信号多为噪声，需要把高频信号过滤，即可过滤该指纹信息中的噪声。

对比度是该指纹信息中明暗区域最亮的亮度和最暗的亮度之间不同亮度的差异范围，差异范围越大代表对比度越大，差异范围越小代表对比度越小。如果对比度过小，则指纹信息难以被识别，如果对比度过大；则可能会将一些不是指纹的其他信息识别，造成识别失败。因此，需要保证指纹信息的对比度在预设对比度范围内，以增加指纹信号，方便后续的指纹识别。

该方式中，在将指纹图像和指纹动态背景的差作为指纹信息之后，需要过滤指纹信息的噪声，调整指纹信息的对比度至预设对比度范围，可以保证指纹信息的完整和准确，降低指纹识别的FRR。

在过滤噪声和调整对比度之后的指纹信息更为完整和准确，因此可以进行指纹识别，可以通过以下步骤执行：基于预存的指纹动态背景，对指纹图像进行识别；当指纹图像与预设指纹模板匹配时，解锁电子设备。

预设指纹模板由用户提前存入电子设备中，电子设备会计算指纹图像与指纹模板的匹配程度，当匹配程度大于预设的匹配阈值，就会解锁电子设备。

在过滤噪声和调整对比度之后的指纹信息可以用于判断指纹图像是否满足预设条件，通过步骤A1-步骤A3执行：

步骤A1，对指纹信息进行傅里叶变换，得到第一频域信号值。

第一频域信号值是将指纹信息由图像变换为频域信息，转化的频域信息的指纹信息范围可以是64像素*64像素，将指纹信息中间的64像素*64像素的图像提取，并将该图像转化为频域信息，这个频域信息称为第一频域信号，第一频域信号分为低频信号和高频信号；其中，低频信号一般为可用的指纹信息，高频信号一般为无用的噪声。而低温环境下的噪声相比于常温环境较多，因此高频信号占比更大，低温环境下的第一频域信号的数值(第一频域信号值)与常温环境下的第一频域信号的数值不同。

对指纹信息进行傅里叶变换，可以将指纹信息由时域信号转化为频域信号，频域信号以频率轴为坐标，可以清楚地确定该信号的频率分布，本步骤中的傅里叶变换可以是快速傅里叶变换，快速傅里叶变换是利用计算机计算离散傅里叶变换的高效、快速计算方法的统称。经过傅里叶变换的第一频域信号会输出一个值，这个数值就是第一频域信号值。其中，第一频域信号的高频越多，该第一频域信号值越大。一般来说，常温状态的频域信号值在20000左右。

步骤A2，计算第一频域信号值和第二频域信号值的差值。

第二频域信号值是上一次预处理指纹图像的指纹信息对应的频域信号值。第一频域信号值大于第二频域信号值，则说本次预处理指纹图像的指纹信息相比上一次预处理指纹图像的指纹信息高频较多，则本次预处理所处的环境的温度更低。

步骤A3，当差值大于预设的第一阈值时，确定指纹图像满足预设条件。

如果差值大于预设的第一阈值，则说明本次预处理所处的环境温度比上一次预处理所处的环境温度低很多，可以确定本次预处理的指纹图像的图像状态类型为异常指纹图像。其中，第一阈值可以设置为60000。

该方式中，如果第一频域信号值和第二频域信号值的差值大于预设的第一阈值，则说明本次预处理所处的环境温度要远低于上一次预处理所处的环境温度，本次预处理的指纹图像的图像状态类型可以判断为异常指纹图像。

除了上述方法之外，判断指纹图像的图像状态类型的步骤还可以通过步骤B1-步骤B2执行：

步骤B1，对指纹信息进行傅里叶变换，得到第一频域信号值；

步骤B2，当第一频域信号值大于预设的第二阈值时，确定指纹图像满足预设条件。

预设的第二阈值可以设置为70000，预设的第二阈值对应的环境温度可以认为是低温环境与正常环境的临界温度，大于预设的第二阈值的第一频域信号值对应的环境即为低温环境，可以确定本次预处理的指纹图像的图像状态类型为异常指纹图像。

该方式中，第一频域信号值大于预设的第二阈值，则说明本次预处理所处的环境温度要比预设的第二阈值对应的温度低，则本次预处理的指纹图像的图像状态类型可以判断为异常指纹图像。

这里需要说明的是，步骤A1-A3与步骤B1-B3均是判断图像状态类型为异常指纹图像的方法，只要满足步骤A1-A3与步骤B1-B3之一，图像状态类型判断为异常指纹图像；只有步骤A1-A3与步骤B1-B3均不满足，图像状态类型判断为正常指纹图像。

也就是说，如果第一频域信号值和第二频域信号值的差值大于上述第一阈值，或者第一频域信号值大于上述第二阈值，则图像状态类型为异常指纹图像；如果第一频域信号值和第二频域信号值的差值不大于上述第一阈值，并且第一频域信号值不大于上述第二阈值，则图像状态类型为正常指纹图像。

步骤S306，当指纹图像满足预设条件时，基于指纹图像和电子设备获取的上一指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。

如果图像状态类型为异常指纹图像，则需要对指纹动态背景进行更新。在更新的过程中，需要基于第一频域信号值和预存的第二频域信号值进行更新。如果第一频域信号值和预存的第二频域信号值的差距越大，则说明本次预处理指纹图像的指纹信息与上一次预处理指纹图像的指纹信息的差别越大，更新指纹动态背的过程中需要更注重本次预处理采集的指纹图像。

但是，异常指纹图像只能说明本次预处理所处的环境温度是异常环境(例如低温)，不同的异常环境更新指纹动态背景的方式也存在不同，以低温为例，温度越低指纹动态背景就需要越接近本次预处理获取的指纹图像。具体的更新指纹动态背景的步骤，可以通过步骤C1-步骤C3执行：

步骤C1，确定第一频域信号值和第二频域信号值的差值，第二频域信号值为电子设备获取的上一指纹图像的指纹信息对应的频域信号值。

第二频域信号值是上一次预处理指纹图像的指纹信息对应的频域信号值，第一频域信号值和第二频域信号值的差值越大，则说明本次预处理所处的环境温度与上一次预处理所处的环境温度相差越大，则更新指纹动态背景时越需要侧重于本次预处理的指纹图像。

步骤C2，基于差值确定调整指纹动态背景的第一权重值。

第一权重值用于说明调整指纹动态背景时本次预处理的指纹图像的侧重度，权重值越高，则调整指纹动态背景时越需要侧重于本次预处理的指纹图像。可以通过下述方法之一调整第一权重值：

(1)根据预先设定的差值与权重值的对应关系调整第一权重值。

例如，预先设定当差值大于25000，则判断图像状态类型为异常指纹图像。当差值大于25000并且小于35000，第一权重值n＝4；当差值大于35000并且小于45000，第一权重值n＝3；当差值大于45000并且小于60000，第一权重值n＝1；当差值大于60000，第一权重值n＝0。

(2)通过预先设定一个以差值为自变量，第一权重值为因变量的函数，根据该函数可以确定差值对应的第一权重值。例如，约定差值为x、第一权重值为n，设定函数n＝4-(x-25000)/10000。

(3)先设定差值与第一权重值的对应关系，然后在每个对应关系区间内设置一个以差值为自变量，第一权重值为因变量的函数。

例如，当差值x大于25000并且小于35000，第一权重值n＝4-(x-25000)/10000；当差值x大于35000并且小于45000，第一权重值n＝3-(x-35000)/5000；当差值x大于45000并且小于60000，第一权重值n＝1-(x-45000)/15000；当差值大于60000，第一权重值n＝0。

步骤C3，根据第一权重值、指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。

通过以下函数更新指纹动态背景：refe₁＝(n×refe₂+new_raw)/(1+n)；其中，refe₁为更新后的指纹动态背景；refe₂为更新前的指纹动态背景；new_raw为指纹图像；n为第一权重值。

根据上述步骤确定的权重值更新指纹动态背景，可以看出，n越大，更新后的指纹动态背景越侧重本次预处理的指纹图像，当n＝0时，refe₁＝new_raw，就是直接将本次预处理的指纹图作为更新后的指纹动态背景。

该方式中，第一频域信号值和预存的第二频域信号值的差值越大，指纹动态背景的第一权重值越大，更新后的指纹动态背景越侧重本次预处理的指纹图像，也就是说，本次预处理所处的环境温度与上一次预处理所处的环境温度相差越大，更新后的指纹动态背景越侧重本次预处理的指纹图像。可以保证下一次预处理的动态背景包括更多的本次预处理的指纹图像信息，即下一次预处理的动态背景包括更多的噪声，保证下一次预处理的指纹图像信息的噪声全部被动态背景的噪声消除，以提高下一次预处理得到的指纹信息的准确性，提升指纹图像的预处理效果，降低低温状态下指纹识别的FRR。

实施例四：

本实施例提供了另一种图像处理方法，该方法在上述实施例的基础上实现；本实施例重点描述判断指纹图像是否满足预设条件的步骤之前的具体过程。如图4所示的另一种图像处理方法的流程图，本实施例中的图像处理方法包括如下步骤：

步骤S402，电子设备获取指纹图像。

在通过指纹图像提取指纹信息之后，需要对指纹信息进行质量检查，只有质量合格的指纹信息可以更新指纹动态背景。质量检查实质上就是检查指纹信息的亮度是否符合预设的亮度阈值，质量检查的方法可以通过步骤D1-步骤D3执行：

步骤D1，判断指纹信息的亮度是否满足预设的亮度条件。

对于RGB(Red Green Blue，红绿蓝)亮度共有256级，预设的亮度条件可以设置为50-220级之间，首先计算指纹信息所有像素中不满足亮度条件的像素数，如果不满足条件的像素数大于预设要求，则指纹信息的亮度不符合预设的亮度条件。例如，预设要求为120，则在指纹信息中小于50和大于220的像素数的总和大于120，则说明该指纹信息不符合预设的亮度条件。

步骤D2，当指纹信息的亮度满足亮度条件时，执行判断指纹图像是否满足预设条件的步骤。

当指纹信息的亮度满足亮度条件时，则说明该指纹信息的质量合格，可以用于更新指纹动态背景，可以继续执行判断指纹图像的图像状态类型的步骤。

步骤D3，当指纹信息的亮度不满足亮度条件时，不执行判断指纹图像是否满足预设条件的步骤。

当指纹信息的亮度不满足亮度条件时，则说明该指纹信息的质量不合格，不可以用于更新指纹动态背景，但是是否可以用于指纹识别要看用户的设定。如果设定可以用于指纹识别，那无论指纹信息的质量是否合格，均可以用于接下来的指纹识别。

该方式中，需要预先判断指纹信息的亮度是否符合预设的亮度条件，只有符合预设的亮度条件的指纹信息才可以继续执行判断指纹图像的图像状态类型的步骤，以保证更新的指纹动态背景更加准确和清晰。

步骤S404，基于预存的指纹动态背景和指纹图像，判断指纹图像是否满足预设条件。

步骤S406，当指纹图像不满足预设条件时，根据预设第二权重值、指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。

如果指纹图像不满足预设条件时，图像状态类型为正常指纹图像，通过以下函数更新指纹动态背景：refe₁＝(m×refe₂+new_raw)/(1+m)；其中，refe₁为更新后的指纹动态背景；refe₂为更新前的指纹动态背景；new_raw为指纹图像；m为预设的第二权重值。

当述图像状态类型为正常指纹图像时，说明本次预处理得到的指纹信息与上一次预处理得到的指纹信息类似，无需调整权重值，此时的权重值为第二权重值m，m可以为14，根据上述函数更新指纹动态背景。可以看出，如果图像状态类型为正常指纹图像，那么在更新指纹动态背景的时候就无需调整权重值，也就是无需根据第一频域信号和第二频域信号的差值来调整权重值，即与频域信号无关，只需要将指纹图像与更新前的指纹动态背景输入到上述函数中，即可得到更新后的指纹动态背景。

该方式中，对于正常指纹图像无需调整更新指纹动态背景时的第二权重值，只需要基于指纹图像对指纹动态背景进行更新。

整体的图像处理方法可以参见图5所示的一种图像处理方法的流程示意图。如图5所示，对于接收图像采集装置采集的指纹图像，这时的指纹图像包括指纹信息和背景图，存储设备中存有指纹动态背景和第二频域信号值，其中，指纹动态背景为上一次预处理指纹图像更新的指纹动态背景，如果本次预处理为第一次预处理，则指纹动态背景有一个预设的背景图；第二频域信号值为上一次预处理指纹图像的指纹信息对应的频域信号值。

指纹图像的背景图与指纹动态背景相互抵消，可以提取出指纹信息，这时候的指纹信息存在并不能直接用于指纹提取，需要去除噪声并且增加对比度，以使指纹信息更加的准确和完整。其中，去除噪声的时候需要将指纹信息转化为第一频域信号，将第一频域信号中的高频信息去除，即为去除噪声。去除噪声和增加对比度之后的指纹信息可以进行指纹识别。

接下来，需要判断指纹信息的质量是否合格(即亮度是否符合预设的亮度阈值)，如果不合格，则结束流程，不更新指纹动态背景；如果合格，则判断指纹图像的图像状态类型；其中，图像状态类型包括正常指纹图像和异常指纹图像。

如果图像状态类型为异常指纹图像，基于第一频域信号值和预存的第二频域信号值更新调整权重值，并且指纹动态背景；如果图像状态类型为正常指纹图像，则基于无关第一频域信号值和第二频域信号值，不调整权重值，只需要根据更新前的指纹动态背景和指纹图像更新指纹动态背景。

本发明实施例提供的一种图像处理方法，在检测到指纹图像的环境发生变化时，改变指纹图像的预处理流程，提升低温环境下指纹图像的预处理效果，进而降低指纹识别的FRR。利用图像处理方法，可以有效提升环境发生变化时指纹识别的预处理效果，显著改善环境发生变化时硬件差异等带来的图像噪声问题，进而解决状态突变时异常指纹图像与指纹动态背景的差异带来的误拒问题，可以提高指纹识别预处理得到的指纹信息的准确性，提升指纹图像的预处理效果，降低低温状态下指纹识别的FRR。

实施例五：

对应于上述方法实施例，参见图6所示的一种图像处理装置的结构示意图，该装置包括：

指纹图像获取模块61，用于电子设备获取指纹图像；

预设条件判断模块62，用于基于预存的指纹动态背景和指纹图像，判断指纹图像是否满足预设条件；

指纹动态背景更新模块63，用于当指纹图像满足预设条件时，基于指纹图像和电子设备获取的上一指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。

进一步地，上述预设条件判断模块，用于：基于预存的指纹动态背景，从指纹图像中提取指纹信息；根据指纹信息的第一频域信号值，判断指纹图像是否满足预设条件。

进一步地，上述预设条件判断模块，用于：对指纹信息进行傅里叶变换，得到第一频域信号值；计算第一频域信号值和第二频域信号值的差值；当差值大于预设的第一阈值时，确定指纹图像满足预设条件。

进一步地，上述预设条件判断模块，用于：对指纹信息进行傅里叶变换，得到第一频域信号值；当第一频域信号值大于预设的第二阈值时，确定指纹图像满足预设条件。

进一步地，上述指纹动态背景更新模块，用于：确定第一频域信号值和第二频域信号值的差值，第二频域信号值为电子设备获取的上一指纹图像的指纹信息对应的频域信号值；基于差值确定调整指纹动态背景的第一权重值；根据第一权重值、指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。

进一步地，上述装置还包括第二指纹动态背景更新模块，用于：当指纹图像不满足预设条件时，根据预设第二权重值、指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。

进一步地，上述装置还包括质量判断模块，用于：判断指纹信息的亮度是否满足预设的亮度条件；当指纹信息的亮度满足亮度条件时，执行判断指纹图像是否满足预设条件的步骤；当指纹信息的亮度不满足亮度条件时，不执行判断指纹图像是否满足预设条件的步骤。

进一步地，上述指纹图像获取模块，用于：当电子设备处于锁屏状态，并且检测到触控操作时，电子设备响应于触控操作，获取指纹图像。

进一步地，上述装置还包括指纹图像识别模块，用于：基于预存的指纹动态背景，对指纹图像进行识别；当指纹图像与预设指纹模板匹配时，解锁电子设备。

本发明实施例提供了一种图像处理装置，基于预存的指纹动态背景从电子设备获取到的指纹图像判断指纹图像是否满足预设条件，对于满足预设条件的指纹图像，基于指纹图像和电子设备获取的上一指纹图像，对预存的指纹动态背景进行更新。该装置中，更新后的指纹动态背景同时具有本次获取的指纹图像和上一指纹图像的特征，在本次指纹图像出现异常的情况下可以保证指纹动态背景的效果更好，提升指纹图像的处理效果，降低异常状态下指纹识别的FRR。

实施例六：

本发明实施例提供了一种电子系统，该电子系统包括：图像采集设备、处理设备和存储装置；图像采集设备，用于获取指纹图像；存储装置上存储有计算机程序，计算机程序在被处理设备运行时执行如上述图像处理方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的电子系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理设备运行时执行如图像处理方法的步骤。

本发明实施例所提供的图像处理方法、装置和电子系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和/或装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品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方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种图像处理方法，其特征在于，包括：

电子设备获取指纹图像；

基于预存的指纹动态背景和所述指纹图像，判断所述指纹图像是否满足预设条件；

当所述指纹图像满足所述预设条件时，基于所述指纹图像和所述电子设备获取的上一指纹图像，对所述预存的指纹动态背景进行更新；其中，满足所述预设条件的指纹图像称为异常指纹图像，所述异常指纹图像表征图像采集设备和被采集人处于低温或干燥环境下采集的图像，正常指纹图像表征图像采集设备和被采集人处于常温或非干燥环境下采集的图像；

判断所述指纹图像是否满足预设条件的步骤，包括：基于预存的指纹动态背景，从所述指纹图像中提取指纹信息；根据所述指纹信息的第一频域信号值，判断所述指纹图像是否满足预设条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述指纹信息的第一频域信号值，判断所述指纹图像是否满足预设条件的步骤，包括：

对所述指纹信息进行傅里叶变换，得到所述第一频域信号值；

计算所述第一频域信号值和第二频域信号值的差值；

当所述差值大于预设的第一阈值时，确定所述指纹图像满足所述预设条件。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述指纹信息的第一频域信号值，判断所述指纹图像是否满足预设条件的步骤，还包括：

对所述指纹信息进行傅里叶变换，得到所述第一频域信号值；

当所述第一频域信号值大于预设的第二阈值时，确定所述指纹图像满足所述预设条件。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，基于所述指纹图像和所述电子设备获取的上一指纹图像，对所述预存的指纹动态背景进行更新的步骤，包括：

确定所述第一频域信号值和第二频域信号值的差值，所述第二频域信号值为电子设备获取的上一指纹图像的指纹信息对应的频域信号值；

基于所述差值确定调整指纹动态背景的第一权重值；

根据所述第一权重值、所述指纹图像，对所述预存的指纹动态背景进行更新。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述指纹图像不满足所述预设条件时，根据预设第二权重值、所述指纹图像，对所述预存的指纹动态背景进行更新。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在判断所述指纹图像是否满足预设条件的步骤之前，所述方法还包括：

判断所述指纹信息的亮度是否满足预设的亮度条件；

当所述指纹信息的亮度满足所述亮度条件时，执行所述判断所述指纹图像是否满足预设条件的步骤；

当所述指纹信息的亮度不满足所述亮度条件时，不执行所述判断所述指纹图像是否满足预设条件的步骤。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子设备获取指纹图像的步骤，包括：

当所述电子设备处于锁屏状态，并且检测到触控操作时，所述电子设备响应于所述触控操作，获取所述指纹图像。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于预存的指纹动态背景，对所述指纹图像进行识别；

当所述指纹图像与预设指纹模板匹配时，解锁所述电子设备。

9.一种图像处理装置，其特征在于，包括：

指纹图像获取模块，用于电子设备获取指纹图像；

预设条件判断模块，用于基于预存的指纹动态背景和所述指纹图像，判断所述指纹图像是否满足预设条件；

指纹动态背景更新模块，用于当所述指纹图像满足所述预设条件时，基于所述指纹图像和所述电子设备获取的上一指纹图像，对所述预存的指纹动态背景进行更新；其中，满足所述预设条件的指纹图像称为异常指纹图像，所述异常指纹图像表征图像采集设备和被采集人处于低温或干燥环境下采集的图像，正常指纹图像表征图像采集设备和被采集人处于常温或非干燥环境下采集的图像；

所述指纹动态背景更新模块，用于基于预存的指纹动态背景，从所述指纹图像中提取指纹信息；根据所述指纹信息的第一频域信号值，判断所述指纹图像是否满足预设条件。

10.一种电子系统，其特征在于，所述电子系统包括：图像采集设备、处理设备和存储装置；

所述图像采集设备，用于获取指纹图像；

所述存储装置上存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理设备运行时执行如权利要求1至8任一项所述的图像处理方法。

11.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理设备运行时执行如权利要求1至8任一项所述的图像处理方法的步骤。