CN112580597B - 一种自动调整指纹图像亮度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调整指纹图像亮度的装置及方法，涉及指纹图像识别技术领域，解决现有的指纹图像亮度调整方法存在的耗时长、效率低的技术缺陷。包括放大模块、偏移模块以及转换模块，偏移模块、转换模块均与放大模块连接，指纹信号包括采集的指纹信号与指纹图像，偏移模块、放大模块相配合用于对指纹传感器采集的采集的指纹信号进行亮度调整，放大模块还用于对采集的指纹信号进行信号放大，转换模块将采集的指纹信号转换成指纹图像。本发明的整个采集过程最多只需2次采图，就能获得目标亮度图像，大大减少了获取图像的时间，大大提高用户体验。

Description

一种自动调整指纹图像亮度的装置及方法

技术领域

本发明涉及指纹图像识别技术领域，尤其涉及一种自动调整指纹图像亮度的装置及方法。

背景技术

指纹识别技术中，需要通过指纹传感器采集指纹图像。指纹传感器根据成像原理分多种，有光学式、电容式和超声波式。常用的是电容式指纹传感器，传感器通过感应手指指纹上的脊和谷之间的电容差，形成电信号，再通过ADC(Analog-to-digital converter)转成数字信号输送给计算机，计算机最终会以指纹图像形式展现。由于不同手指之间的导电性差异，会造成传感器输出的电信号会有比较大的差异，体现在指纹图像上就是不同手指图像亮度会有比较大差异，比如干手指图像亮度过白(见图1)，湿手指图像过黑(见图2)。为了使图像亮度适中达到图3所示的亮度，需要调整传感器的信号偏移参数，对应的，信号偏移参数调小，图像亮度就变小；信号偏移参数调大，图像亮度就变大。为了得到目标亮度的图像，就需要配置一个合适的信号偏移参数值。

然而，通过信号偏移参数调整不能一步到位，而是通过不断尝试的方法来调整。要想得到一张目标亮度的图像就需要尝试很多次信号偏移参数调整，这个过程比较耗时，需要手指按压在传感器上停留较长时间，影响用户体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有的指纹图像亮度调整方法存在的耗时长、效率低的技术问题，提供一种自动调整指纹图像亮度的装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种自动调整指纹图像亮度的装置，该装置用于对指纹传感器采集的指纹信号进行亮度调整，并将经亮度调整的指纹信号转化成指纹图像，包括放大模块、与所述放大模块均相连的偏移模块和转换模块。

进一步地，所述放大模块、偏移模块分别用于对所述采集的指纹信号进行信号放大、亮度调整；所述转换模块用于将所述经亮度调整的指纹信号转换成所述指纹图像。

进一步地，所述放大模块包括依次连接的第一放大模块、第二放大模块、第三放大模块以及第四放大模块。所述偏移模块连接在所述第一放大模块与所述第二放大模块之间；所述转换模块与所述第四放大模块相连接。

进一步地，所述偏移模块用于根据计算的调整偏移量D₁对经所述放大模块信号放大的指纹信号进行亮度调整；所述调整偏移量D₁的计算公式为：

D₁＝(L_b-L₀)/(b×g₂×g₃×g₄)+D₀；

其中，g₂、g₃、g₄分别为所述第二放大模块、第三放大模块以及第四放大模块的放大系数；D₀为初始设置的所述偏移模块的信号偏移量；b为所述转换模块的转换系数；L_b为设置的目标亮度，L₀为采集的指纹亮度。

进一步地，所述第一放大模块、第二放大模块、第三放大模块以及第四放大模块均为信号放大器。

进一步地，其特征在于，所述转换模块为ADC转换器。

进一步地，所述指纹传感器为电容式指纹传感器。

进一步地，本装置还包括与所述放大模块、偏移模块、转换模块以及指纹传感器均相连的处理单元。所述处理单元能够分别从所述指纹传感器获取所述采集的指纹信号的亮度值、从所述放大模块获取放大系数、从所述偏移模块获取亮度偏移量，计算所述采集的指纹图像的调整亮度，并控制所述放大模块、偏移模块、转换模块对所述采集的指纹图像的亮度进行调整、将所述经亮度调整的指纹信号经放大后转换成所述指纹图像。

本发明的另一方面，还提供了一种自动调整指纹图像亮度的方法，其特征在于，包括上文所述的自动调整指纹图像亮度的装置以及如下步骤：

S1、设置目标亮度值L_b与初始偏移量D₀，并计算目标亮度范围FL；

S2、第一次采集待识别人员的指纹信号，调取采集的指纹信号的亮度值L₀；

S3、判断所述亮度值L₀是否落入所述目标亮度范围FL；

S4、如是，直接将所述采集的指纹信号转换成指纹图像；并通过显示终端显示；否则，执行步骤S5-S7；

S5、根据所述亮度值L₀、目标亮度值L_b与初始偏移量D₀计算调整偏移量D₁；

S6、设置所述调整偏移量D₁，第二次采集待识别人员的指纹信号，得到经亮度调整的指纹信号；

S7、将所述经亮度调整的指纹信号转换成所述指纹图像；并通过显示终端显示。

进一步地，所述转换系数b＝0.14。

进一步地，所述步骤S1中，所述目标亮度范围FL范围为：[FL_l,FL_b]；

其中，

FL_l＝L_b-L_b×10％；

FL_b＝L_b+L_b×10％。

实施本发明上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：

本发明提出的自动调整指纹传感器采集的指纹图像亮度的装置与方法，通过放大模块、偏移模块以及相关算法，能够获得目标亮度图像对应的信号偏移量，从而使偏移模块的调整一步到位。整个采集过程最多只需要2次采图，就能获得目标亮度图像，大大减少了获取图像的时间，用户只需快速按压一下传感器便能完成指纹采集，大大提高用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，附图中：

图1是现有技术下在干手指时采集的指纹图像；

图2是现有技术下在湿手指时采集的指纹图像；

图3是采集的标准指纹纹图像；

图4是本实施例的自动调整指纹图像亮度的装置的示意图；

图5是本实施例的自动调整指纹图像亮度的方法流程图。

1、放大模块；10、第一放大模块；11、第二放大模块；12、第三放大模块；13、第四放大模块；2、偏移模块；3、转换模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本发明可能采用的各种示例性实施例，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的装置和方法的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行电路和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介简介相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

如图4所示，一种自动调整指纹图像亮度的装置，用于对指纹传感器采集的指纹信号进行亮度调整，并将经亮度调整的指纹信号转化成指纹图像，包括放大模块1、偏移模块2以及转换模块3。具体地，偏移模块2、转换模块3均与放大模块1连接，放大模块1、偏移模块2分别用于对采集的指纹信号进行信号放大、亮度调整，转换模块3用于将经亮度调整的指纹信号转换成指纹图像，并通过显示终端显示。本结构通过放大模块1与偏移模块2的结合，来调整指纹传感器采集的指纹图像的亮度，特别地，对于采集的诸如干手指与湿手指等异常指纹能够实现快速指纹采集与识别，最多两次指纹采集，便可得到亮度适中的指纹图像。进一步地，放大模块1设置为多个，在本实施例中，包括依次连接的第一放大模块10、第二放大模块11、第三放大模块12以及第四放大模块13。第一放大模块10、第二放大模块11、第三放大模块12以及第四放大模块13优选为信号放大器。偏移模块2连接在第一放大模块10与第二放大模块11之间；转换模块3与第四放大模块13相连接。更为具体地，第一放大模块10的信号输入端与指纹传感器采集端连接，其信号输出端与偏移模块2、第二放大模块11的信号输入端均连接，第二放大模块11的信号输出端与第三放大模块12的信号输入端相连，第三放大模块12的信号输出端与第四放大模块13的信号输入端连接，第四放大模块13的信号输出端连接转换模块3的输入端，转换模块3的输出端连接显示终端。转换模块3优选为ADC转换器，用于将电信号转化成数字信号。指纹传感器为电容式指纹传感器，通过感应人体手指指纹上的脊和谷之间的电容差，形成电信号，即采集的指纹信号，采集的指纹信号经放大模块、偏移模块偏移形成经亮度调整的指纹信号，再通过ADC转换器转成数字图像信号，即指纹图像，指纹图像传送给显示终端，如计算机，并最终会以指纹图像形式展现。本实施的装置还包括与放大模块1、偏移模块2、转换模块3以及指纹传感器均相连的处理单元(图未例示)，该处理单元能够分别从指纹传感器获取采集的指纹信号的亮度值、从放大模块1获取放大系数、从偏移模块2获取亮度偏移量，计算采集的指纹图像的调整亮度，并控制放大模块1、偏移模块2、转换模块3对采集的指纹图像的亮度进行调整、将经亮度调整的指纹信号经放大后转换成指纹图像。

一种具体实施方案为：指纹传感器将采集的待识别人员的采集的指纹信号，通过第一至第四放大模块以及偏移模块2进行明暗调整，当采集的指纹信号的明暗强度与标准指纹信号的明暗强度一致，则不要调整，便直接输出至显示终端；如果不一致，则需要再采集一次待识别人员的指纹信号，在处理单元的控制下，一次偏移调整，便可在显示终端得到亮度适中的指纹图像。

实施例二：

如图5所示，一种自动调整指纹图像亮度的方法，包括实施例一所述的装置。该装置包括放大模块1、偏移模块2以及转换模块3，指纹信号包括采集的指纹信号、经亮度调整的指纹信号与指纹图像。放大模块1包括依次连接的第一放大模块10、第二放大模块11、第三放大模块12以及第四放大模块13，偏移模块2连接在第一放大模块10、第二放大模块11之间，转换模块3与第四放大模块13相连接。偏移模块2、放大模块1相配合用于对指纹传感器采集的采集的指纹信号进行亮度调整，放大模块1还用于对采集的指纹信号进行信号放大，转换模块3用于将采集的指纹信号转换成指纹图像。该装置还包括与放大模块1、偏移模块2、转换模块3以及指纹传感器均相连的处理单元(图未例示)，该处理单元能够分别从指纹传感器获取采集的指纹信号的亮度值、从放大模块1获取放大系数、从偏移模块2获取亮度偏移量，计算采集的指纹图像的调整亮度，并控制放大模块1、偏移模块2、转换模块3对采集的指纹图像的亮度进行调整、将经亮度调整的指纹信号经放大后转换成指纹图像。

自动调整指纹图像亮度的方法包括如下步骤：

S1、设置目标亮度值L_b与初始偏移量D₀，并计算目标亮度范围FL。目标亮度值L_b是经过多次采集正常情况下(如手指干湿适中，没有异物遮挡)的人体指纹数据，在初始偏移量D₀＝0时，经偏移模块2多次生成亮度值，最终取其均值作为目标亮度值L_b，当然，目标亮度值L_b也可以是专家提供的经验值。初始时，偏移量D₀可以设置为0。一般情况下，初始偏移量D₀在偏移模块2中设置，目标亮度值L_b可以在处理单元设置；进一步地，目标亮度范围FL范围可定义为目标亮度值L_b减去该目标亮度值L_b的一定比例作为下限，目标亮度值L_b加上该目标亮度值L_b的一定比例作为上限，在本实施例中一定比例优选为10％，即：FL＝[FL_l,FL_b]；

其中，

FL_l＝L_b-L_b×10％ (1)

FL_b＝L_b+L_b×10％ (2)

S2、第一次采集待识别人员的指纹信号，调取采集的指纹信号的亮度值L₀。指纹信号通过指纹传感器采集，采集的指纹信号经偏移模块2处理后，自动计算出亮度值L₀，处理单元从偏移模块2中调取该采集的指纹信号的亮度值L₀；

S3、判断亮度值L₀是否落入目标亮度范围FL。

S4、如是，直接将采集的指纹信号转换成指纹图像(转换模块3中转换)；并通过显示终端显示；否则，执行步骤S5-S7；

S5、根据亮度值L₀、目标亮度值L_b与初始偏移量D₀计算调整偏移量D₁，调整偏移量D₁的计算公式如下：

D₁＝(L_b-L₀)/(b×g₂×g₃×g₄)+D₀ (3)

其中，g₁、g₂、g₃、g₄分别为第一放大模块10、第二放大模块11、第三放大模块12以及第四放大模块13的放大系数；D₀为初始设置的偏移模块2的信号偏移量；b为转换模块3的转换系数。

S6、设置调整偏移量D₁，第二次采集待识别人员的指纹信号，得到经亮度调整的指纹信号。

S7、将经亮度调整的指纹信号转换成指纹图像；并通过显示终端显示。

综上所述，本实施例提出的自动调整指纹传感器采集的指纹图像亮度的装置与方法，通过放大模块、偏移模块以及相关算法，能够获得目标亮度图像对应的信号偏移量，从而使偏移模块的调整一步到位。整个采集过程最多只需要2次采图，就能获得目标亮度图像，大大减少了获取图像的时间，用户只需快速按压一下传感器便能完成指纹采集，大大提高用户体验。

在阅读完下面将要描述的内容之后，本领域的技术人员应当明白，本文描述的各种特征可通过方法、数据处理系统或计算机程序产品来实现。因此，这些特征可不采用硬件的方式、全部采用软件的方式或者采用硬件和软件结合的方式来表现。此外，上述特征也可采用存储在一种或多种计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式来表现，该计算机可读存储介质中包含计算机可读程序代码段或者指令，其存储在存储介质中。可读存储介质被配置为存储各种类型的数据以支持在装置的操作。可读存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现。如静硬态盘、随机存取存储器(SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(ROM)、光存储设备、磁存储设备、快闪存储器、磁盘或光盘和/或上述设备的组合。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自动调整指纹图像亮度的装置，其特征在于，所述装置用于对指纹传感器采集的指纹信号进行亮度调整，并将经亮度调整的指纹信号转化成指纹图像，包括放大模块(1)、与所述放大模块(1)均相连的偏移模块(2)和转换模块(3)；

所述放大模块(1)、偏移模块(2)分别用于对所述采集的指纹信号进行信号放大、亮度调整；所述转换模块(3)用于将所述经亮度调整的指纹信号转换成所述指纹图像；

所述放大模块(1)包括依次连接的第一放大模块(10)、第二放大模块(11)、第三放大模块(12)以及第四放大模块(13)；所述偏移模块(2)连接在所述第一放大模块(10)与所述第二放大模块(11)之间；所述转换模块(3)与所述第四放大模块(13)相连接；所述偏移模块(2)用于根据计算的调整偏移量D₁对经所述放大模块(1)信号放大的指纹信号进行亮度调整；所述调整偏移量D₁的计算公式为：

D₁＝(L_b-L₀)/(b×g₂×g₃×g₄)+D₀；

其中，g₂、g₃、g₄分别为所述第二放大模块(11)、第三放大模块(12)以及第四放大模块(13)的放大系数；D₀为初始设置的所述偏移模块(2)的信号偏移量；b为所述转换模块(3)的转换系数；L_b为设置的目标亮度，L₀为采集的指纹亮度。

2.根据权利要求1所述的自动调整指纹图像亮度的装置，其特征在于，所述第一放大模块(10)、第二放大模块(11)、第三放大模块(12)以及第四放大模块(13)均为信号放大器。

3.根据权利要求1所述的自动调整指纹图像亮度的装置，其特征在于，所述转换模块(3)为ADC转换器。

4.根据权利要求1所述的自动调整指纹图像亮度的装置，其特征在于，所述指纹传感器为电容式指纹传感器。

5.根据权利要求1所述的自动调整指纹图像亮度的装置，其特征在于，还包括与所述放大模块(1)、偏移模块(2)、转换模块(3)以及指纹传感器均相连的处理单元；

所述处理单元能够分别从所述指纹传感器获取所述采集的指纹信号的亮度值、从所述放大模块(1)获取放大系数、从所述偏移模块(2)获取亮度偏移量，计算所述采集的指纹图像的调整亮度，并控制所述放大模块(1)、偏移模块(2)、转换模块(3)对所述采集的指纹图像的亮度进行调整、将所述经亮度调整的指纹信号经放大后转换成所述指纹图像。

6.一种自动调整指纹图像亮度的方法，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的自动调整指纹图像亮度的装置以及如下步骤：

S1、设置目标亮度值L_b与初始偏移量D₀，并计算目标亮度范围FL；

S2、第一次采集待识别人员的指纹信号，调取采集的指纹信号的亮度值L₀；

S3、判断所述亮度值L₀是否落入所述目标亮度范围FL；

S4、如是，直接将所述采集的指纹信号转换成指纹图像；并通过显示终端显示；否则，执行步骤S5-S7；

S5、根据所述亮度值L₀、目标亮度值L_b与初始偏移量D₀计算调整偏移量D₁；

S6、设置所述调整偏移量D₁，第二次采集待识别人员的指纹信号，得到经亮度调整的指纹信号；

S7、将所述经亮度调整的指纹信号转换成所述指纹图像；并通过显示终端显示。

7.根据权利要求6所述的自动调整指纹图像亮度的方法，其特征在于，所述转换系数b＝0.14。

8.根据权利要求6所述的自动调整指纹图像亮度的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述目标亮度范围FL＝[FL_l,FL_b]；

FL_l＝L_b-L_b×10％；

FL_b＝L_b+L_b×10％。

Images