CN1300994A - 图像拾取装置和图像拾取方法 - Google Patents

Abstract

在当前画面部21中储存有最新从输入单元1输入的指纹图像信息。在先前画面部22中储存有当前画面部21中曾经保存过的图像信息。像素比较部31分别将这两个部的图像信息的相应像素灰度值一一比较。灰度值已改变像素的计数部32根据灰度值比较结果信息,计算灰度值增加的像素数目和灰度值减小的像素数目。拾取定时确定部51利用灰度值已改变像素的计数部32得到的结果,自动检测适合于比对的指纹图像并确定拾取定时。

Description

图像拾取装置和图像拾取方法

本发明涉及一种图像拾取装置和图像拾取方法，具体涉及这样一种图像拾取装置，当手指等放在某个部位时，可以自动拾取其肤纹图案来提供数字图像。

作为通过指纹识别某人的系统，有这样的图像比对装置，其运用图像处理和图形识别技术自动检查验证刚输入的指纹信息和已经登记过的指纹信息。这种类型的图像比对装置已经在很多地方如日本审定专利公报(KOKOKU)No.63-21233中公开。

传统上，这种类型的图像比对装置一般具有指纹输入单元，用于对放在由玻璃等透明体制成的承载表面上的手指产生指纹印记的数字图像，并通过采用玻璃的光边界条件，在装载平面后面设置一灯，来配备光源、电荷耦合器件(CCD)等。这种指纹输入单元在例如日本审定专利公报(KOKAI)No.5-225345中已经公开。

另外，最近有这样的装置也投入了实际的应用，这种装置能够用非光学的方法检测到这种指纹印记。该装置检测到直接与半导体芯片表面接触的指纹的凸起和凹陷部分之类的不规则性，这种装置例如是一种用静电电容或温差或电场差异来检测指纹的类型。

在这种已有的指纹输入单元中，这样输入的指纹的图像容易由于指纹按压状态的变化而造成图像质量的剧烈波动。因为这种图像质量的剧烈波动大大地影响了后面的比对处理，希望在手指按压在上述表面上时能够从所拾取的图像中获得合适的指纹图像数据。

还希望用户界面是这样的，当拾取指纹图像信息时，仅仅是通过将手指放在装置上而不指示时序，来自动拾取合适的图像数据。

常规的图像拾取装置采用了这样一种方法，即，为了从例如输入单元自动拾取合适的图像，当装置确定在从承载表面获取的图像预定位置处，每个其灰度值不小于预定的灰度值阈值Td的像素数目不小于预定的像素数阈值Tn时，其将提取一图像。

该方法当在一个指纹图像中的灰度值密度分布接近均匀，并且在一个指纹图像中指纹的线条纹路尺寸的波动很小时，可在多个这种图像中用合适的阈值灰度值和合适的像素数阈值来自动提取合适的指纹图像。

但是，这种方法具有这样的问题，即指纹图像不能自动输入，因为在构成相同指纹图像中一部分图像的像素的灰度值由于划痕等原因而减少时，或是当指纹图像数据的线条纹路的尺寸变窄时，每个具有超过预定灰度值的相应灰度值的像素数目也会减少。

相反，为了解决这些问题，当灰度值阈值Td或像素阈值数目Tn减少时，即使当该指纹未与面板完全接触，具有超过预定灰度值的相应灰度值的像素数目会变得比其指纹图案的线条纹路具有较大宽度的指纹图像的像素阈值数目大，从而在能够得到足够的图像质量之前就能够拾取指纹图像。

另外在常规方法中，用于检测这种指纹线条纹路的灰度值阈值是固定的，从而当与用于放置要检测手指的某一位置的表面接触的指纹图案的线条纹路窄时，就不能自动选择具有超过预定灰度值的相应灰度值的像素的数目，即使对于具有清晰的指纹线条纹路的指纹图像也不行。

相反，当被检测的指纹线条纹路粗时，具有超过预定灰度值的相应灰度值的像素的数目会超过像素数目的预定阈值，即使当被检测的手指未与用于放置要检测手指的某一位置的表面完全接触也是如此，从而在指纹图像的质量未达到充分条件之前，也选择该指纹图像，这样就造成一个问题，即控制对这种图像信息的选择变得困难了。

对于这些问题，希望提供一种即使当灰度值分布或指纹线条纹路的尺寸有较大波动时，也能够自动拾取合适的指纹图像的方法。

此外，本发明的另一目的是提供一种装置与方法，其通过根据灰度值随时间而增加或减小的像素数目的时间变化信息分析指纹的输入状况，自动拾取合适的具有更好质量的指纹图像，从而解决了传统装置中的上述缺陷。

考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种解决上述问题的图像拾取装置和图像拾取方法，即使当灰度值分布或指纹线条纹路的尺寸有较大波动时，也能够从输入单元输入的指纹图像中自动拾取适合于指纹识别的指纹图像。

本发明的图像拾取装置拾取多个按时间顺序变化排列的图像，以提供一数字图像，该装置包括：用于获取多个所拾取图像间的灰度值变化信息的装置；以及用于确定定时的装置，在该定时，根据获取已改变图像的信息的装置所得到的结果，从那些拾取图像中有选择地提取多个图像中的至少一个，以用于后面的图像处理。

另一方面，在本发明中，提供了一种图像拾取方法，其拾取多个按时间顺序变化排列的图像，以提供一数字图像，包括如下步骤，获取多个所拾取图像间的灰度值变化的信息，并确定一定时，在该定时，根据获取已改变图像的信息的装置所得到的结果，从那些拾取图像中有选择地提取多个图像中的至少一个，以用于后面的图像处理。

即，在本发明中，象CCD照相机这样的图像拾取装置或静态电容型图像捕捉装置在大约几秒内每隔一定的间隔时间拍摄一次，来连续和按时间顺序获取人手指指纹印记的多个图像。

此外在本发明中，指纹的多个图像都曾经暂时储存在多个存储装置中，并且它们用于互相比较和处理，以在考虑在这多个图像中的哪个图像将是用于识别处理的更为相关的一个图像的情况下，提取一个图像，其中在识别处理中，要求确定当前获得的图像与已经登记在某个存储器中的指纹图像是否符合。

注意，在本发明中，图像拾取装置从已获取并暂时储存在存储器中的按时间序列的多个指纹图像中选择一个指纹图像，以利用这些图像中的灰度值改变信息，从而检测适合比对的图像。

更具体地说，在本发明中，构成获取已改变图像的信息的装置，以将多个图像中每一个图像的各像素和其他图像中相同像素的灰度值彼此进行比较，从而获得在一个其灰度值比其它图像中的相同像素的灰度值增加的图像中的像素数目，和在一个其灰度值比其它图像中的相同像素的灰度值减小的图像中的像素数目。

这样，通过在某个数据处理装置中使用这些数据，可以容易地确定合适的图像。

在本发明中，在进行上述处理时，所述的多个图像可以是由这种照相机装置按时间顺序连续摄取的两个图像。

例如，使用在某个时间拾取的指纹图像信息和在该前一指纹图像信息已拾取完后的下一时间拾取的指纹图像信息。

在本发明的更为具体的例子中，当在其灰度值比其它图像之一的相同像素的灰度值增加的像素数目少于其灰度值比其它图像中相同像素的灰度值减小的图像中的像素数目时，该装置检测到一个定时，在该定时应当在多个拾取的图像中提取和捕捉合适的图像。

另外，当在其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值增加的一个图像中的像素数目与其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值减小的一个图像中的像素数目之间存在的差异少于预定的像素数目阈值时，该装置检测上述的定时。

这样，即使当观察到在一个指纹图像内指纹图案的线条纹路尺寸的密度分布有大的波动时，该装置也能够自动确定和提取合适的指纹图像。

图1是根据本发明一实施例的图像拾取装置结构的方框图；

图2是根据本发明同一实施例的同一图像拾取装置的操作流程图；

图3是根据本发明另一实施例的图像拾取装置结构的方框图；

图4是根据本发明该另一实施例的同一图像拾取装置的操作流程图；

图5是根据本发明又一实施例的图像拾取装置结构的方框图；

图6是根据本发明该又一实施例的同一图像拾取装置的操作流程图；

图7是根据本发明再一实施例的图像拾取装置结构的方框图；

图8是根据本发明该再一实施例的同一图像拾取装置的操作流程图；

图9是显示其灰度值增加的像素数目随时间变化与其灰度值减少的像素数目随时间变化之间的关系的图；

图10是显示其灰度值增加的像素数目随时间变化与其灰度值减小的像素数目随时间变化以及在手指和手指放置板之间形成的接触面积之间的关系的图；

图11显示了在本发明中在指纹图像之间进行比较的方法的示意图；

图12显示了包括各个具有各自灰度值的指纹图像的例子。

下面将参考附图说明本发明的实施例。图1是根据本发明一实施例的图像拾取装置的方框图。如图1所示，根据本发明一实施例的图像拾取装置包括：输入单元1，例如一个传感器；存储单元2，用于储存图像信息；数据处理单元3，其在程序的控制下进行操作；以及一输出单元4，例如一指纹识别装置或结果显示装置。

存储单元2包括一当前画面部21和一先前画面部22。在当前画面部21中储存有最近从输入单元1输入的指纹图像信息。在先前画面部22中储存在当前画面部21中已保存过的但已不是最新图像信息的其它图像信息。

数据处理部3包括像素比较部31、灰度值已改变像素的计数部32、以及一拾取定时确定部33。像素比较部31分别将储存在当前画面部21(即第一存储装置)中的图像数据中某一位置的一个像素的灰度值与储存在先前画面部22(即第二存储装置)的图像数据中一个和相同位置的一个像素的灰度值进行比较。

灰度值已改变像素的计数部32根据像素比较部31得到的灰度值比较结果信息，计算灰度值减小的像素数目和灰度值增加的像素数目。

然后，拾取定时确定部33利用在已改变像素的计数部32得到的结果，自动检测适合于比对的指纹图像并决定拾取定时。

还有，拾取定时确定部33根据决定的结果，向输出单元4输出合适的指纹图像。

图2是根据本发明相同实施例的同一图像拾取装置的操作流程图。下面将参考图1和图2详细说明本发明该实施例的操作。

注意此处图2所示的过程是当根据本发明该实施例的图像拾取装置执行保存在控制存储器(未示出)中的程序时被实施的。这种控制存储器可以是ROM(只读存储器)和IC(集成电路)存储器等。

当手指放到由玻璃等制成的透明承载表面(未示出)上时，数字指纹图像可以通过输入单元1得到。

这样在输入单元1得到的数字指纹图像储存在存储单元2的当前画面部21中。这使得先前储存在当前画面部21中的图像信息复制到先前画面部22中(图2中的步骤S1)。

数据处理部3的像素比较部31输入在当前画面部21和先前画面部22中储存的图像信息，并分别比较两者图像信息中相同像素的灰度值(图2中的步骤S2)。

灰度值已改变像素的计数部32根据像素比较部31得到的结果信息，计算灰度值增加的像素数目Np和灰度值减小的像素数目Nm(图2中的步骤S3和S4)。

拾取定时确定部33将灰度值增加的像素数目Np和灰度值减小的像素数目Nm进行比较(图2中的步骤S5)，然后如果灰度值增加的像素数目Np小于灰度值减小的像素数目Nm(Np＜Nm)，其判定相关的图像信息是合适的，从而将储存在先前画面部22中的图像信息输出到输出单元4，以在此定时比对(图2中的步骤S6)。

另一方面，当灰度值增加的像素数目Np不小于灰度值减小的像素数目Nm(Np≥Nm)，则拾取定时确定部33确定提取图像信息的定时是不合适的，于是返回到输入下一画面的步骤(图2中的步骤S1)。

图3是根据本发明另一实施例的图像拾取装置结构的方框图。如图3所示，本发明该另一实施例的图像拾取装置与图1中的第一实施例有相同的结构，但是在数据处理单元5中的拾取定时确定部51的操作则不同。在图3中，相同的部件用相同的参考标号来表示。另外，相同参考标号的部件在第一实施例与该实施例中的操作均相同。

本发明该另一实施例的图像拾取装置与根据本发明第一实施例的图像拾取装置大体相同，包括：输入单元1，例如一个指纹传感器；存储单元2，用于储存图像信息；数据处理单元5，其在程序的控制下进行操作；以及一输出单元4，例如一指纹识别装置或结果显示装置。

存储单元2包括当前画面部21和先前画面部22。在当前画面部21中储存有最新从输入单元1输入的指纹图像信息。在先前画面部22中储存的图像信息是在当前画面部21中曾经保存过的但已不是最新图像信息。

数据处理部5包括像素比较部31、灰度值已改变像素的计数部32、以及一拾取定时确定部33。像素比较部31分别将两个图像信息的相同像素一一比较。

灰度值已改变像素的计数部32根据像素比较部31得到的灰度值比较结果信息，计算灰度值增加的像素数目Np和灰度值减小的像素数目Nm。

然后，拾取定时确定部51利用灰度值已改变像素的计数部32得到的结果，自动检测适合于比对的指纹图像并确定拾取定时。

另外，拾取定时确定部51根据确定结果将合适的指纹图像输出到输出单元4。

图4是根据本发明另一实施例的相同图像拾取装置的操作流程图。下面将参考图3和图4详细说明根据本发明该另一实施例的图像拾取装置的操作。参考图3和图4，下面将详细说明根据本发明该另一实施例的图像拾取装置的操作。注意这里图4所示的过程是在根据本发明该实施例的图像拾取装置执行储存在控制存储器(未示出)中的程序而实施的，这种控制存储器可以是ROM(只读存储器)和IC(集成电路)存储器等。

当手指放到由玻璃等制成的透明承载表面(未示出)上时，数字指纹图像可以通过输入单元1得到。这样在输入单元1得到的数字指纹图像储存在存储单元2的当前画面部21中。这使得先前储存在当前画面部21中的图像信息复制到先前画面部22中(图4中的步骤S11)。

数据处理部5的像素比较部31输入在当前画面部21和先前画面部22中储存的图像信息，并分别比较两者图像信息中相同像素的灰度值(图4中的步骤S12)。

灰度值已改变像素的计数部32根据像素比较部31得到的结果信息，计算灰度值增加的像素数目Np和灰度值减小的像素数目Nm(图4中的步骤S13和S14)。

拾取定时确定部51将灰度值增加的像素数目Np和灰度值减小的像素数目Nm进行比较(图4中的步骤S15)，然后如果灰度值增加的像素数目Np与灰度值减小的像素数目Nm之差的绝对值小于预定阈值N(|Np-Nm|＜N)，则拾取定时确定部51判定相关的图像信息是合适的，从而将储存在先前画面部22中的图像信息输出到输出单元4，以在此定时比对(图4中的步骤S16)。

另一方面，当灰度值增加的像素数目Np与灰度值减小的像素数目Nm之差的绝对值大于预定阈值N(|Np-Nm|＞N)时，则拾取定时确定部33确定提取图像信息的定时是不合适的，于是返回到输入下一画面的步骤(图4中的步骤S11)。

图5是根据本发明又一实施例的图像拾取装置结构的方框图。如图5所示，本发明该又一实施例的图像拾取装置与图1中的第一实施例有相同的结构，但是在根据本发明该又一实施例的图像拾取装置中，数据处理单元6中有一个指纹线条纹路像素计数部61、一拾取定时确定部62。在图5中，相同的部件用相同的参考标号来表示。另外，相同参考标号的部件与第一实施例中的操作均相同。

与根据本发明第一个实施例的装置相类似，根据本发明另一个实施例所述的图像拾取装置包括：输入单元1，如指纹传感器或类似装置；用于保存图像信息的存储单元2；在程序控制下工作的数据处理单元6；以及输出单元4，如指纹识别装置或结果显示器。

存储单元2包括当前画面部21和先前画面部22。当前画面部21中保存有从输入单元1输入的指纹图像的最新图像信息。先前画面部22中则保存有过去保存在当前画面部21之中的图像信息而不是最新的图像信息。

数据处理单元6包括像素比较部31、灰度值已改变像素的计数部32、指纹线条纹路像素计数部61以及拾取定时确定部62。像素比较部31可对分别保存在当前画面部21和先前画面部22之中的相应像素灰度信息块相互进行比较。

灰度值已改变像素的计数部32可根据像素比较部31对像素灰度值的比较结果信息来计算出灰度值减小的像素数目以及灰度值增加的像素数目。

指纹线条纹路像素计数装置61可计算出保存于当前画面部21中的图像信息之中其灰度值超过一灰度值的预定阈值的像素数目。

图像拾取定时确定部62能够利用在灰度值已改变像素的计数部32和指纹线条纹路像素计数部61上所获得的结果，自动检测可正确匹配的指纹图像，从而确定拾取定时。另外，拾取定时确定部62可根据确定结果将正确的指纹图像输出给输出单元4。

图6的流程图显示了根据本发明又一个实施例的图像拾取装置的工作过程。以下将参考图5和图6对根据本发明该又一个实施例的图像拾取装置的工作过程进行详细说明。此处应该注意，图6所示的过程是在当根据本发明这个实施例所述的图像拾取装置执行保存在一控制存储器(未示出)之中的程序时被实现的，上述控制存储器可以是ROM(只读存储器)、IC(集成电路)存储器，等等。

当手指放在一由玻璃等制成的透明承载表面(未示出)上时，输入单元1可以获得数字指纹图像。在输入单元1上获得的数字指纹图像被保存在存储单元2的当前画面部21之中。此举将使先前保存在当前画面部21中的图像信息被复制到先前画面部22中(图6中的步骤S21)。

保存在当前画面部21和先前画面部22中的图像信息被同时输入进数据处理单元6的像素比较部31，然后它将对两个图像信息中的每个相同像素的灰度值相互进行比较(图6中的步骤S22)。

灰度值已改变像素的计数部32根据像素灰度值比较装置31的比较结果信息分别计算出灰度值增加的像素数目Np以及灰度值减小的像素数目Nm(分别为图6中的步骤23和24)。

保存在当前画面部21之中的图像信息被输入进指纹线条纹路像素计数装置61，然后它将把图像信息的各个像素的灰度值与一灰度值预定阈值t进行比较，从而计出灰度值超过该灰度值预定阈值t的像素数目Nt(图6中的步骤S25)。

灰度值增加的像素数目Np以及灰度值减小的像素数目Nm被分别输入进拾取定时确定部62以进行相互比较(图6中的步骤S26)。然后，当灰度值增加的像素数目Np小于灰度值减小的像素数目Nm(Np＜Nm)时以及当灰度值超过灰度值预定阈值t的像素数目Nt大于像素数的预定阈值T(Nt＞T)时，拾取定时确定部62将确定有关图像的信息是正确的，并会将保存在当前画面部21中的图像信息输出至输出单元4以供比对(图6中的步骤S27)。

另一方面，当灰度值增加的像素数目Np不小于灰度值减小的像素数目Nm时(Np≥Nm)，或者当灰度值超过灰度值预定阈值t的像素数目Nt不大于像素数的预定阈值时(Nt≤T)，拾取定时确定部62将确定出此时不适于提取一个图像信息，并且返回至输入下一个画面的步骤(图6中的步骤S21)。

图7的框图显示了根据本发明另一个实施例的一种图像拾取装置的结构。如图7所示，除数据处理单元7内拾取定时确定部71的工作过程以外，根据本发明这个实施例所述的图像拾取装置具有与图5所示的本发明实施例相同的结构。在图7中，相同的单元被用相同的参考符号来表示。还有，具有相同参考标号的单元，其工作方式在另一个实施例与本实施例中都相同。

与根据本发明另一个实施例所述的装置相类似，根据本发明的这个实施例的图像拾取装置包括：输入单元1，如指纹传感器或类似装置；用于保存图像信息的存储单元2；在程序控制下工作的数据处理单元7；以及输出单元4，如指纹识别装置或结果显示器。

存储单元2包括当前画面部21和先前画面部22。当前画面部21中保存有从输入单元1输入的指纹图像的最新图像信息。先前画面部22中则保存有过去保存在当前画面部21之中的图像信息但不是较新的图像信息。

数据处理单元7包括像素比较部31、灰度值已改变像素的计数部32、指纹线条纹路像素计数部61以及拾取定时确定部71。像素比较部31可对分别保存在当前画面部21和先前画面部22之中的相应像素灰度信息块相互进行比较。

灰度值已改变像素的计数部32可根据像素比较部31对像素灰度值的比较结果信息，通过计出灰度值增加的像素数目以及灰度值减小的像素数目，来作出确定。指纹线条纹路像素计数装置61可通过计数来确定灰度值大于包含在保存于当前画面部21中的图像信息之中的预定门限灰度值的像素数目。

图像拾取定时确定部71利用在灰度值已改变像素的计数部32和指纹线条纹路像素计数部61上所获得的结果，自动检测适合于比对的指纹图像，从而确定拾取定时。另外，拾取定时确定部71可根据确定结果将正确的指纹图像输出给输出单元4。

图8的流程图显示了根据本发明这个实施例所述图像拾取装置的工作过程。以下将参考图7和图8对根据本发明这个实施例所述的图像拾取装置的工作过程进行详细说明。此处应该注意，图8所示的过程是在当根据本发明这个实施例所述的图像拾取装置执行保存在一控制存储器(未示出)之中的程序时被实现的，上述控制存储器可以是ROM(只读存储器)、IC(集成电路)存储器，等等。

当手指放在一由玻璃等制成的透明承载表面(未示出)上时，输入单元1可以获得数字指纹图像。在输入单元1上获得的数字指纹图像被保存在存储单元2的当前画面部21之中。此举将使先前保存在当前画面部21中的图像信息被复制到先前画面部22(图8中的步骤S31)。

数据处理单元7的像素比较部31接收保存于当前画面部21和先前画面部22中的图像信息以作为输入图像信息，并对两个图像中每个相同像素的灰度值相互进行比较(图8中的步骤S32)。

灰度值已改变像素的计数部32根据像素灰度值比较部31的比较结果信息分别计算出灰度值增加的像素数目Np以及灰度值减小的像素数目Nm(分别为图8中的步骤33和34)。

保存在当前画面部21之中的图像信息被输入进指纹线条纹路像素计数装置61，然后它将把该图像信息的各个像素的灰度值与一灰度值预定阈值t进行比较，从而数出灰度值超过该灰度值预定阈值t的像素数目Nt(图8中的步骤S35)。

灰度值增加的像素数目Np以及灰度值减小的像素数目Nm被分别输入进拾取定时确定部71以与一预定阈值N进行比较(图8中的步骤S36)。

当灰度值增加的像素数目Np与灰度值减小的像素数目Nm之差的绝对值小于一预定阈值N(|Np-Nm|＜N)时、并且当灰度值超过灰度值预定阈值t的像素数目Nt大于像素数的预定阈值T(Nt＞T)时，拾取定时确定部71将确定有关图像的信息是正确的，并会将保存在当前画面部21或先前画面部22中的图像信息输出至输出单元4以供比对(图8中的步骤S37)。

另一方面，当灰度值增加的像素数目Np与灰度值减小的像素数目Nm之差的绝对值不小于一预定阈值N(|Np-Nm|≥N)时或者当灰度值超过灰度值预定阈值t的像素数目Nt不大于像素数的预定阈值时(Nt≤T)，拾取定时确定部71将确定出此时不适于提取一个图像信息，并且返回至输入下一个画面的步骤(图8中的步骤S31)。

通过利用多个时间序列图像的信息，即使当一个指纹图像内的灰度属性或在指纹隆起线条纹路的尺寸出现大的波动时，也可自动检测并拾取出正确的指纹图像。这样就可以解决在现有技术中所不能解决的问题。

以下将对本发明的基本技术概念进行更为精确地说明。

图9显示了在一待被以输入指纹图形的方式进行检测的图像上显示的灰度值分别超过一确定阈值的像素数目随时间的变化情况，该指纹图形是通过真人的手指得到的。而且在图9中，各曲线分别显示出了被安排在图像内预定位置中的灰度值比安排在紧邻先前图像之前的同一图像的相同位置中的像素的灰度值增加或减小的像素的数目。

在图9中，纵轴代表像素的数目，横轴则代表经过的时间。

在图9中，曲线fp代表了被安排在当前图像的预定位置中且灰度值超过被安排在紧邻当前图像之前的先前图像的相同位置中的各像素的灰度值的像素数目随时间变化的情况。而曲线fm则代表了被安排在当前图像的预定位置中且灰度值低于被安排在紧邻当前图像之前的先前图像的相同位置中的各像素的灰度值的像素数目随时间变化的情况。

可以看到，利用一个真人的手指来进行的指纹图形的输入过程如下，首先使手指皮肤的一部分与指纹输入装置的手指放置板表面相接触，然后再使手指与手指放置板的接触区逐渐增大并同时增加手指对手指放置板的接触压力。

随着手指对手指放置板的接触压力逐渐增大，显示出手指接触区的图像之中的指纹线条纹路的灰度值也逐渐增大，进而使输入图像中显示出手指接触区的指纹线条纹路逐渐变得清晰。

当手指放置板上进行的手指固定操作完成之后，通过相对稳定地减小手指按压手指放置板的平均压力，就可使手指与手指放置板之间形成的接触区变得相对稳定。

但是，人很难在一段时间内使施加在形成于手指与手指放置板的接触部分之间的整体接触位置上的压力保持均匀。

即使当施加在整体接触表面位置上的平均压力看起来均匀时，施加在接触表面中各局部位置上的压力通常也会改变。

因此，指纹图像中局部位置的灰度值也总是会改变。

但是，当上述手指放置板上的手指放置条件稳定时，由于手指按压手指放置板的平均压力是相对均匀的，所以灰度值比紧邻当前图像之前的先前图像的灰度值增加了的当前图像的像素的数目与灰度值比紧邻当前图像之前的先前图像的灰度值减小了的当前图像的像素的数目基本相同。

如图9所示，在时刻Ta上，手指与手指放置板的接触操作开始于时刻Ta与时刻Ta’之间，手指对手指放置板的接触压力逐渐增大。

在这种情况下，当前图像中的灰度值比紧邻当前图像之前的先前图像灰度值增加了的像素数目Pa与灰度值比紧邻当前图像之前的先前图像的灰度值减小了的当前图像的像素数目Ma之间所形成的差异是非常大的。之后，在时刻Tb上，由于手指放置操作已被基本完成，所以手指按压手指放置板的平均压力将变得相对稳定。

在这种情况下，灰度值增加的像素数目Pa与灰度值减小的像素数目Ma之间的差异相对较小。

然后，在时刻Tc上，手指被从手指放置板上移开，从而使手指按压手指放置板的压力也相应地开始减小。

在这种情况下，灰度值增加的像素数目Pa与灰度值减小的像素数目Ma之间所形成的差异相对较大。

根据本发明所述的自动指纹图像拾取方法利用了这样一种特性，即，当手指被稳定地放置在手指放置板上时，灰度值比紧邻当前图像之前的先前图像的灰度值增加了的当前图像的像素数目Pa与灰度值比紧邻当前图像之前的先前图像的灰度值减小了的当前图像的像素数目Ma之间所形成的差异相对较小。

但是，在本发明中，仅利用这种技术概念是不足以实现本发明的目标的。

以下将参考图10对其原因进行说明。

在图10中，纵轴代表像素的数目，横轴则代表经过的时间。

在图10中，曲线fp代表了被安排在当前图像的预定位置中并且灰度值超过被安排在紧邻当前图像之前的先前图像的相同位置中各像素灰度值的像素数目随时间变化的情况。而曲线fm则代表了被安排在当前图像的预定位置中且灰度值低于被安排在紧邻当前图像之前的先前图像的相同位置中的各像素灰度值的像素数目随时间变化的情况。

另外，曲线fa代表了灰度值超过一灰度值预定阈值且代表指纹图像的线条纹路的像素数目随时间变化的情况。

如图10所示，在时刻Td上，手指的皮肤刚开始与指纹输入装置的手指放置板的表面产生接触，在这个周期上，手指与手指放置板的接触区相对较小，而且灰度值比就在当前图像之前的先前图像的灰度值增加了的当前图像的像素数目Pa与灰度值比就在当前图像之前的先前图像的灰度值减小了的当前图像的像素数目Ma之间所形成的差异也相对较小。

在本发明中，为了将形成于手指和手指放置板之间的手指接触区较小的情况与手指被稳定地固定在手指放置板上的情况区分开来，最好额外使用指纹图像线条纹路的像素的数目，它代表了形成于手指和手指放置板之间的手指接触区的大小。

如图10所示，曲线fa显示了这样一种情况，即，在当手指刚与手指放置板接触之后或就在手指从手指放置板上移开之前的情况下，形成于手指和手指放置板之间的手指接触区较小，而且指纹图像线条纹路的像素的数目也较少。

另一方面，在另一个周期中，例如在定时T1至定时T2之间，形成于手指和手指放置板之间的手指接触区相对较大，而且指纹图像线条纹路的像素的数目也大得超过了预定的像素数目Pt。

因此，本发明的一个最佳模式将是利用这样的特性，即，当手指已与手指放置板稳定地接触时，灰度值比紧邻当前图像之前的先前图像的灰度值增加了的当前图像的像素数目Pa与灰度值比紧邻当前图像之前的先前图像的灰度值减小了的当前图像的像素数目Ma之间所形成的差异相对较小，以及另一个特性，即，灰度值超过灰度值预定阈值的各指纹图像线条纹路的像素的数目较大。

具体来说，由拾取装置在连续周期中采集的两个图像之一可在这样一个定时被挑选出来，即，在该定时，灰度值超过一灰度值预定阈值的各像素的数目较大，并且灰度值增加的像素数目Pa与灰度值减小的像素数目Ma之间所形成的差异较小。

在上述关于本发明的说明中，参考了特定的实施例来进行举例说明，在这些实施例中，拾取装置在连续周期内采集了两个连续的图像。

但是，在本发明中，为了获得更加稳定和质量更高的指纹图像，也可以使用两个以上的图像，例如，可以采用在连续周期内采集四个连续图像。

如图11(A)所示，当由拾取装置采集的两个连续指纹图像数据被用于一个检测操作之中时，使用了由拾取装置在图10所示的连续时间周期T11,T12,T13,…上分别采集的指纹图像f1,f2,f3,…，而且指纹图像f1和f2将首先被进行相互比较以确定出是否满足上述条件。接下来，指纹图像f2和f3将被进行相互比较以确定出是否满足上述条件。

如果两个指纹图像f2与f3之间满足了上述条件，则应在周期T13上将由此获取的指纹图像作为最佳指纹图像提取出来以用于和参考指纹图像数据进行比对，而且可将指纹图像f2和f3中的任何一个提取出来以作为选定的指纹图像。

另一方面，如图11(B)所示，当由拾取装置采集的四个连续指纹图像数据被用于一个检测操作之中时，使用了由拾取装置在图10所示的连续时间周期T11,T12,T13,T14上分别采集的指纹图像f1,f2,f3,f4，而且前两个指纹图像f1和f2将首先进行相互比较以确定出是否满足上述条件，并产生一个比较结果R1，在接下来的两个步骤中，指纹图像f2和f3以及指纹图像f3和f4将被分别进行相互比较，并且分别产生两个比较结果R2和R3。

如果上述三个比较结果中至少有两个结果满足了上述条件，则可以确定出手指已被稳定地固定在手指放置板上，并且可以提取出指纹图像f1,f2,f3,f4中的任何一个。否则，就不会提取出指纹图像f1,f2,f3,f4中任何一个，然后将进入下一个图像采集操作过程。

以下将参考图12对本发明中用于确定是否满足上述条件的一个

实施例进行说明。

可以注意到，指纹图像f1,f2,f3分别是由拾取装置在如图10所示的连续时间周期T11,T12,T13上获取的，并且指纹图像f1,f2,f3中的每一个都含有四个像素P1,P2,P3和P4，这四个像素被安排在指纹图像f1,f2,f3中的相同位置上，而且每个像素都分别具有如图12所示的灰度值。

在本例中，其灰度值超过预定阈值的各像素数目的阈值被设定为3个像素，而且灰度值的预定阈值被设定为4。

本例中，在第一个步骤上，指纹图像f1和f2被首先进行相互比较，从而指出指纹图像f2中灰度值比指纹图像f1中相同像素的灰度值增加的像素数目为2，其灰度值比指纹图像f1中相同像素的灰度值减小的像素数目也为2，并且灰度值超过灰度值预定阈值4的像素的数目也为2。

因此，指纹图像f2不能够满足上述条件，因而，提取指纹图像f2的时段不合适，所以此时就不应提取指纹图像f2来作为适当的指纹图像。

然后，在下一个步骤中，指纹图像f2和f3被进行相互比较，从而得出指纹图像f3中灰度值比指纹图像f2中相同像素的灰度值增加的像素数目为1，其灰度值比指纹图像f2中相同像素的灰度值减小的像素数目也为2，并且灰度值超过灰度值预定阈值4的像素的数目为3。

因此，指纹图像f3能够满足上述条件，因而，提取指纹图像f3的时段就是一个合适的时间，所以此时就应提取指纹图像f3来作为适当的指纹图像。

在这种情况下，提取指纹图像f2的时段也是一个合适的时间，所以此时也可以提取指纹图像f2来作为适当的指纹图像。

如上所述，根据本发明的用于自动拾取多个时序图像以提供一数字图像的图像拾取装置能够提供出这样的效果，即，通过获取多个图像中每个图像的灰度值变化信息，并根据所获取的结果来确定它们的拾取时间点，即便在当它们的灰度属性中或指纹隆起线条纹路的尺寸中出现大的波动时，也可以从输入单元所输入的多个指纹图像中自动地拾取适用于指纹识别的图像。

Claims (23)

1．一种图像拾取装置，用于拾取多个按时间顺序变化排列的图像，以提供一数字图像，该装置包括：

用于获取多个所拾取图像间的灰度值变化信息的装置；以及

用于确定定时的装置，在该定时，根据所述已改变图像的信息获取装置所得到的结果，从那些拾取图像中有选择地提取所述多个图像中的至少一个，以用于后面的图像处理。

2．根据权利要求1的图像拾取装置，其特征在于，所述获取已改变图像的信息的装置构成为，将所述多个图像中的各像素的所述灰度值和其它图像相同像素的灰度值彼此进行比较，从而获得在一个其灰度值比其它图像中相同像素的灰度值增加的一个所述图像中的像素数目，和在一个其灰度值比其它图像中的相同像素的灰度值减小的一个所述图像之一中的像素数目。

3．根据权利要求2的图像拾取装置，其特征在于，

当其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值增加的所述图像中的所述像素数目少于其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值减小的一个所述图像中的所述像素数目时，所述定时确定装置确定用于从那些拾取的图像中选择提取一个图像的定时。

4．根据权利要求2的图像拾取装置，其特征在于，当其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值增加的一个所述图像中的所述像素数目与其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值减小的一个所述图像中的所述像素数目之差的绝对值小于预定阈值时，所述定时确定装置确定用于从那些拾取的图像中选择提取一个图像的定时。

5．根据权利要求3的图像拾取装置，其特征在于，

所述获取已改变图像的信息的装置在所拾取的所述多个图像的每一个图像中获得其所述灰度值超过所述灰度值的预定阈值的像素的数目；和

当在一个图像中其灰度值超过所述灰度值的预定阈值的所述像素的数目超过预定的像素数目阈值时，并且当其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值增加的一个所述图像中的所述像素数目少于其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值减小的一个所述图像中的所述像素数目时，所述定时确定装置确定用于从那些拾取的图像中选择提取一个图像的定时。

6．根据权利要求2的图像拾取装置，其特征在于，

所述改变图像的信息获取装置从所拾取的所述多个图像的每一个图像中，获得其所述灰度值超过所述灰度值的预定阈值的像素的数目；和

当在一个图像中其灰度值超过所述灰度值的预定阈值的所述像素的数目超过预定的像素数目阈值时，并且当其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值增加的一个所述图像中的所述像素数目与其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值减小的一个所述图像中的所述像素数目之差的绝对值小于像素数的预定阈值时，所述定时确定装置确定用于从那些拾取的图像中选择提取一个图像的定时。

7．根据权利要求2的图像拾取装置，其特征在于，所述多个图像是已经被所述图像拾取装置连续拾取的两个连续的图像。

8．根据权利要求7的图像拾取装置，其特征在于，所述多个图像中的第一图像由第一画面构成，所述多个图像中的第二图像由第二画面构成。

9．根据权利要求8的图像拾取装置，其特征在于，所述装置还包括：图像拾取装置；用于储存由所述装置拾取的所述图像的存储装置，包括第一存储装置和第二存储装置；数据处理装置，其包括像素比较装置；像素数目计数装置，用于对灰度值已改变的所述像素进行计数；定时确定装置，用于确定一个定时，在该定时至少所述图像中的一个可以被提取作为用于图像处理的适合图像；以及一输出装置。

10．根据权利要求9的图像拾取装置，其特征在于，所述连续图像中的第一画面储存在所述第一存储装置中，而紧随其后由所述图像拾取装置拾取的第二画面则储存在所述第二存储装置中。

11．根据权利要求9的图像拾取装置，其特征在于，在所述像素比较装置中，所述第一图像的所述第一画面的每个像素的灰度值与所述第二图像的所述第二画面的每个相同像素的灰度值互相比较。

12．根据权利要求1的图像拾取装置，其特征在于，所述图像处理包括指纹图像数据处理。

13．一种图像拾取方法，其拾取多个按时间顺序变化排列的图像，以提供一数字图像，包括如下步骤：

获取多个所拾取图像间的灰度变化信息；和

确定一定时，在该定时上，根据获取已改变图像的信息的装置所得到的结果，从那些拾取图像中有选择地提取所述多个图像中的至少一个，以用于后面的图像处理。

14．根据权利要求13的图像拾取方法，其中所述获取多个图像中的所述灰度值已改变的图像信息的步骤对所述多个图像中每一个的各像素及其它图像的相同像素进行灰度值比较，从而得到其所述灰度值比其它图像中相同像素的所述灰度值增加的一个所述图像的像素数目，和其灰度值比其它图像中的相同像素的灰度值减小的所述图像之一中的像素数目。

15．根据权利要求14的图像拾取方法，其中当其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值增加的一个所述图像中的所述像素数目少于其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值减小的一个所述图像中的所述像素数目时，所述确定一定时以从所拾取的多个图像中选择提取一个图像的步骤确定一个定时，以从那些拾取的图像中选择提取一个图像。

16．根据权利要求14的图像拾取方法，其中当其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值增加的一个所述图像中的所述像素数目与其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值减小的一个所述图像中的所述像素数目之差的绝对值小于预定阈值时，所述确定一定时以从所拾取的多个图像中选择提取一个图像的步骤确定一个定时。

17．根据权利要求13的图像拾取方法，其中：

获得所述改变图像的信息的所述步骤在所拾取的所述多个图像的每一个图像中获得其所述灰度值超过所述灰度值的预定阈值的像素的数目；和

当其所述灰度值超过所述灰度值预定阈值的所述像素的数目超过预定的像素数目阈值时，并且当其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值增加的一个所述图像中的所述像素数目少于其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值减小的一个所述图像中的所述像素数目时，所述确定一定时以从所拾取的多个图像中选择提取一个图像的步骤确定一个定时。

18．根据权利要求13的图像拾取方法，其中：

所述获得改变图像的信息的步骤在所拾取的所述多个图像的每一个图像中获得其所述灰度值超过所述灰度值的预定阈值的像素的数目；和

当其灰度值超过所述灰度值的预定阈值的所述像素的数目超过预定的像素数目阈值时，并且当其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值增加的一个所述图像中的所述像素数目与其灰度值比其它图像的相同像素的灰度值减小的一个所述图像中的所述像素数目之差的绝对值小于像素数目的预定阈值时，所述确定一定时以从所拾取的多个图像中选择提取一个图像的步骤确定一个定时。

19．根据权利要求13的图像拾取方法，其中所述多个图像是已经被所述图像拾取装置连续拾取的两个连续的图像。

20．根据权利要求13的图像拾取方法，其中所述多个连续图像中的第一图像由第一画面构成，所述多个连续图像中的第二图像由第二画面组成。

21．根据权利要求13的图像拾取方法，其中，所述装置还包括图像拾取装置；用于储存由所述装置拾取的所述图像的存储装置，其包括第一存储装置和第二存储装置；数据处理装置，其包括像素比较装置；像素数目计数装置，用于对灰度值已改变的所述像素进行计数；定时确定装置，用于确定一个定时，在该定时至少所述图像中的一个可以被提取作为用于图像处理的适合图像；以及一输出装置，所述方法还包括如下步骤：

将所述连续图像中的第一画面图像数据储存在所述第一存储装置中，和

将所述连续图像中的第二画面图像数据储存在所述第二存储装置中。

22．根据权利要求13的图像拾取方法，其中所述方法还包括：

将所述第一图像的所述第一画面的每个所述像素的灰度值与所述第二图像的所述第二画面的每个相同像素的灰度值互相比较。

23．根据权利要求13的图像拾取方法，其中所述图像处理包括指纹图像数据处理。

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