TWI423145B

TWI423145B - 指紋圖像檢測方法

Info

Publication number: TWI423145B
Application number: TW098136126A
Authority: TW
Inventors: Cheng Hsing Kuo; Yen Hui Wang; Tung Jung Wu
Original assignee: Wistron Corp
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2014-01-11
Also published as: US8355546B2; TW201115484A; US20110096962A1

Description

指紋圖像檢測方法

本發明係指一種指紋圖像檢測方法，尤指一種用來正確且迅速地測試具指紋辨識功能之電子裝置所掃描之指紋圖像的檢測方法。

由於人類的指紋具有唯一及不變的特性，因此目前指紋辨識技術已被廣泛用來作為身分識別之用。尤其是在許多可攜式電子產品中，常常利用指紋辨識技術來當作安全控管的工具。然而，就如同一般的電子產品，為了確保產品的品質，製造商在生產製造過程中或是完成製造之後，會對每一個電子產品進行基本功能測試，來驗證其功能是否能運作良好並合乎品管要求，以決定是否供應給消費者使用。

舉例來說，對於具有指紋辨識功能之電子裝置來說，必須能擷取清晰之指紋圖像，再對所擷取之指紋圖像進行指紋辨識程序。然而，若是遇到所擷取指紋圖像之品質不佳的情況，將會對後續的處理，造成很大的困擾。因此，為了確認電子裝置能夠正確掃描擷取到使用者的指紋圖像，掃描測試即是出廠前必須檢測的項目之一。傳統的檢測掃描功能的方式，通常是事先建立測試人員或是特定指紋的指紋庫，再利用測試人員對待測電子裝置刷入其本身的指紋，或是使用具有特定指紋的指套或假手指來刷入指紋，以透過待測電子裝置掃描出指紋圖像。接著，再透過圖前處理、特徵擷取、指紋匹配比對等運算程序來比對所掃描出之指紋圖像與指紋庫所載是否吻合，如此一來，便可達成測試的目的。

然而，對待測之電子裝置來說，前述之特徵擷取或是比對的程序過於複雜與耗時。對於目前大量生產的商業模式而言，在實際應用上將無法產生有效率的測試。因此，隨著成本壓力越來越大，生產週期卻日益縮短的趨勢，亟需能夠在生產線上既能提供正確檢測，又可有效提升檢測速度的檢測方式。

因此，本發明主要在於提供一種指紋圖像檢測方法。

本發明揭露一種指紋圖像之檢測方法，該方法包含輸入一電子裝置所擷取之一指紋圖像；計算該指紋圖像中之所有有效紋線像素點之數量，以計算該所有有效紋線像素點佔該指紋圖像之所有像素點之一第一比例；於該第一比例落於一第一預定範圍內時，計算該指紋圖像中之所有連續紋線像素之數量，以計算該連續紋線像素佔該指紋圖像之所有像素點之一第二比例；以及於該第二比例落於一第二預定範圍內時，判斷該指紋圖像為一有效指紋圖像且該電子裝置通過檢測。

本發明另揭露一種指紋圖像之檢測方法，包含有輸入一電子裝置所擷取之一指紋圖像；裁切該指紋圖像之周圍部份；計算該經裁切之指紋圖像中之所有有效紋線像素點之數量，以計算該所有有效紋線像素點佔該指紋圖像之所有像素點之一第一比例；於該第一比例落於一第一預定範圍內時，計算該經裁切之指紋圖像中之所有連續紋線像素之數量，以計算該連續紋線像素佔該指紋圖像之所有像素點之一第二比例；以及於該第二比例落於一第二預定範圍內時，判斷該指紋圖像為一有效指紋圖像且該電子裝置通過檢測。

傳統在生產製造具有指紋辨識功能之電子裝置時，為了測試指紋圖像擷取功能，尚需圖像前處理及特徵擷取等複雜的程序，才能判斷指紋辨識功能的運作情況。然而，諸如圖像前處理及特徵擷取之程序皆屬軟體之檢驗功能，對於指紋圖像擷取功能之正常與否毫無影響，因此，本發明能夠避免如此繁瑣之程序，並透過快速且簡單的方式，而能即時提供電子裝置的掃描擷取功能之檢測。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一流程10之示意圖。流程10用來檢測一電子裝置之圖像掃描功能。其中，該電子裝置可掃描擷取出一指紋圖像，並對該指紋圖像執行指紋辨識程序。流程10包含以下步驟：

步驟100：開始。

步驟102：輸入由該電子裝置所擷取之該指紋圖像。

步驟104：選取該指紋圖像之有效紋線像素點。

步驟106：計算該有效紋線像素點佔指紋圖像之所有像素點之一第一比例。

步驟108：判斷該第一比例是否落於一第一預定範圍內。若是，執行步驟110；否則，執行步驟118。

步驟110：選取該指紋圖像中之連續紋線像素。

步驟112：計算所有連續紋線像素佔指紋圖像之所有像素點之一第二比例。

步驟114：判斷該第二比例是否落於一第二預定範圍內。若是，執行步驟116；否則，執行步驟118。

步驟116：判斷該指紋圖像為一有效指紋圖像，且該電子裝置通過檢測。

步驟118：判斷該指紋圖像非為一有效指紋圖像，且該電子裝置之掃描擷取功能異常。

根據流程10，針對經由電子裝置擷取出之指紋圖像，本發明透過檢測其所有效紋線像素點之比例是否落於第一預定範圍內之後，再檢測指紋圖像中之連續紋線像素之比例是否介於第二預定範圍內之檢測程序，即可判斷出電子裝置所擷取出之指紋圖像是否為正常圖像。換言之，透過流程10之運作將能簡單且快速的區分出指紋圖像是否清晰可用，進而能有效確認電子裝置之指紋圖像掃描功能。

在習知技術中，電子裝置之掃描功能檢測必須將擷取出之指紋圖像，經過特徵擷取及指紋圖像比對等繁瑣的程序後才能實現掃描功能檢測的目的，但是該等程序必須依賴大量且複雜的演算法來實現，在此情況下，除了會耗費龐大的運算資源之外，更花費了冗長的運算時間。相較之下，本發明僅需透過簡單的像素點計算，即可正確無誤地檢測電子裝置之圖像掃描功能是否正常，如此一來，本發明將能於生產線上快速而有效率的完成檢測程序。

進一步說明，在本發明實施例中，為了檢測電子裝置之圖像掃描功能是否異常，首先由電子裝置運作擷取出指紋圖像，接著再檢查所擷取出指紋圖像是否為正常的指紋圖像，在此情況下，便可據以判斷電子裝置之圖像掃描功能正常與否。換言之，本發明係利用待測之電子裝置所擷取之指紋圖像來作為檢測的依據。在步驟102中，待測之電子裝置所擷取之指紋圖像，可以是經由任何人或是任何具特定指紋之指套或假手指對待測電子裝置進行刷入指紋動作後所產生之指紋圖像。

較佳地，該電子裝置另包含有一擷取單元，用來掃瞄及擷取該指紋圖像。舉例來說，該擷取單元可以是一光學感測裝置、一電容式感裝置、或一超音波感測裝置，但不以此為限，任何可以用來取得該指紋圖像之方法或裝置皆可用來實現該擷取單元。此外，該電子裝置另包含有一辯識單元，用來對所擷取之該指紋圖像進行指紋辨識程序。其中，該辯識單元係可由能夠執行指紋辨識程序之軟體、韌體、硬體或其組合來實現。

另一方面，指紋主要係由紋線(ridge)以及谷線(furrow)兩部分所組成，其中紋線為指紋中較為凸起之部分，而谷線為較低之部分。在指紋圖像中，兩者通常分別由不同色階之像素來表示，而且可明顯區別出來，當然，紋線與谷線在不同指紋圖像中，所呈現之顏色或色階範圍並非侷限於特定形式，需視電子裝置之圖像擷取的方式及特性而定。對於指紋圖像而言，從像素分類的角度來看，可將紋線上的像素點看作有效的指紋區域點，而將其他像素點看作背景點。因此，為求方便說明，在以下說明中，所謂的指紋係表示指紋圖像中之紋線部分。

由於指紋圖像係由多個像素點所組合而成，因此，本發明係透過以像素點為單位的方式，來對指紋圖像進行檢測分析。在步驟104中，當取得待測電子裝置所擷取之指紋圖像後，開始選取該指紋圖像之有效紋線像素點，並計算所有有效紋線像素點之數量，其中，有效紋線像素點係為具有指紋紋線資訊之像素點，也就是指紋圖像中有紋線經過之像素點。換句話說，在此步驟中，可計算出該指紋圖像之所有具有紋線資訊之像素點的數量總和。較佳地，亦可累計該指紋圖像之所有像素點之數量，以計算出所有像素點的數量總和。進一步地，在步驟106中，根據步驟104之計算結果，計算出該指紋圖像中有效紋線像素點之總數相對於所有像素點之總數之一第一比例。換言之，第一比例表示所有有效紋線像素點之數量於該指紋圖像中所佔的比例。

一般來說，因為有指紋紋線的存在，因此在正常的指紋圖像中，表示指紋紋線的資訊會佔有合理程度的區域面積。正常來說，通常在所有像素點中會有70%至80%的像素點為有效紋線像素點。換句話說，有效紋線像素點過多或過小都代表著此指紋圖像並非為一個有效的指紋圖像，也意味著待測之電子裝置的功能異常。因此，在步驟108中，進行判斷第一比例是否落於第一預定範圍內(例如70%～80%)。舉例來說，當有效紋線像素點之數量相對於所有像素點之數量之第一比例落於75%～80%之範圍內時，繼續執行步驟110；否則，執行步驟118，也就是說，當有效紋線像素點之數量相對於所有像素點之數量之比例無法落於之第一預定範圍內時，即判定指紋圖像為無效之指紋圖像，亦即所測試之電子裝置無法正確地掃描擷取出測試者所刷入的指紋，在此情況下，所測試之電子裝置之掃描功能異常，因此，判定檢測結果為：未通過檢測。

在步驟110中，進一步選取出該指紋圖像中之一連續紋線像素，並計算該連續紋線像素之數量。其中，連續紋線像素之數量係為指紋圖像之所有像素列中具單一有效紋線像素點或連續具有有效紋線像素點之像素群組的數量。更詳細的說，就是對於指紋圖像之像素點，以單一橫列(一個像素寬)為基礎，逐列地計算有效紋線像素群組的數量，以計算出全部有效紋線像素群組的總和。所謂有效紋線像素群組係指單一個(兩側均非為有效紋線像素點)或是多個連接在一起的有效紋線像素點。舉例來說，如第2圖所示，就以其中一列像素點之一部份像素點作為例子，若第2圖中之(A)部分為原始指紋圖像，假設存在有效紋線像素點的情況時，無論是僅有單一個或是存在多個連續的有效紋線像素點的情況，皆僅以單一個像素點來表示，因此，原始指紋圖像會被簡化成如第2圖中之(B)部分所示之以單一像素來表示的線條圖。而步驟110中，所要計算的連續紋線像素之數量就是如第2圖中之(B)部分所示，經簡化後之所有單一像素點的數量總和。如此一來，對於一個正常的指紋圖像而言，當原來的指紋圖像經過如第2圖所示之簡化運作後，大致上仍會保有指紋的圖形，也就是說，經簡化後的有效紋線像素點分布，仍應維持在一定的比例範圍內。除此之外，在步驟112中，進一步地可以根據步驟110之計算結果，計算出所有連續紋線像素之數量佔指紋圖像之所有像素點之該第二比例，而提供至步驟114。

當電子裝置發生故障或是掃描運作速度慢於測試者刷指紋的動作，將可能造成含有大面積黑色塊或空白的指紋圖像，然而，在步驟108中仍可能會順利通過判斷，而被誤判為正常的指紋圖像。進一步地，為了避免此種誤判的情況，在步驟114中，本發明可判斷連續紋線像素之數量所佔比例(亦即第二比例)是否介於第二預定範圍內(例如10%～15%)。舉例來說，當連續紋線像素之數量相對於所有像素點之數量之比例落於10%～15%之範圍內時，繼續執行步驟116；否則，執行步驟118。如此一來，透過步驟114，將可對於指紋像圖像之有效紋線像素點之分布情況作一個篩檢，一旦指紋像圖像中有大面積黑色塊或空白之情況發生時，將可藉由此步驟來順利檢測出。

接著，當順利通過步驟108與步驟114之判斷程序後，將可以完全確定該指紋圖像確實為一個正常且清晰可用之指紋圖像。因此，在步驟116中，判斷該指紋圖像為一有效指紋圖像，也就是說，所測試之電子裝置可以正確地掃描擷取出測試者所刷入的指紋，因此，判定檢測結果為：通過檢測。簡單的說，在步驟108中，可以篩檢出指紋圖像是否為一般正常的指紋圖像，進而透過步驟114可以摒除具有大面積黑色塊或空白的指紋圖像卻又未在步驟108中被檢驗出的異常情況，如此一來，將可有效確認所擷取出之指紋圖像是否符合一般指紋圖像的標準，並據以判斷所測試之電子裝置之掃描功能是否正常。

進一步地，請參考第3圖，第3圖為本發明實施例一流程30之另一實施例示意圖。流程30用來檢測一電子裝置之圖像掃描功能，其包含以下步驟：

步驟300：開始。

步驟302：輸入由電子裝置所擷取之一指紋圖像。

步驟304：裁切該指紋圖像之周圍部份。

步驟306：選取經裁切之指紋圖像之所有有效紋線像素點。

步驟308：計算所選取之有效紋線像素點佔經裁切之指紋圖像之所有像素點之一第一比例。

步驟310：判斷該第一比例是否落於一第一預定範圍內。若是，執行步驟312；否則，執行步驟320。

步驟312：選取該經裁切之指紋圖像中之連續紋線像素。

步驟314：計算所有連續紋線像素佔經裁切之指紋圖像之所有像素點之一第二比例。

步驟316：判斷該第二比例是否落於一第二預定範圍內。若是，執行步驟318；否則，執行步驟320。

步驟318：判斷該指紋圖像為一有效指紋圖像，且該電子裝置通過檢測。

步驟320：判斷該指紋圖像非為一有效指紋圖像，且該電子裝置功能異常。

流程30之詳細說明可參考前述說明，在此不贅述。與第1圖之流程10不同的是，在流程30中，增加步驟304。由於在每一指紋圖像之周圍區域通常包含較少的指紋紋線資訊，甚至於完全不包含任何資訊，反面來說，也就是指紋圖像之周圍區域係屬於雜訊資訊較多的區域。如此一來，周圍區域的像素點變為較易導致誤判的部份。因此，在步驟304中，可以將所擷取之指紋圖像裁切其周圍部份，以捨棄較容易導致誤判之像素點，將可有效進一步提升指紋圖像判斷的正確性。當然，前述裁切的區域及大小可視需求情況不同而做不同的調整，舉例來說，如第4圖所示，由於測試者通常在刷入指紋時，因為姿勢的問題，通常最上面及最下面的外圍部份，可能較易會具有殘缺的紋線部份，因此，可以採用裁切指紋圖像之上下各10%的圖像區域，然後再將經過裁切之指紋圖像提供後續步驟的執行，如此一來，相較於第1圖之流程10之檢測，將可得到更為準確的檢測結果。

此外，流程10或30的實現方式不限於特定元件或裝置，例如可透過更新測試機台之韌體的方式，來實現流程10或30之步驟內容。值得注意的是，假若可得到大致相同的結果，則流程10或30並非限定要依據第1圖或第3圖所示之順序來執行。

綜上所述，本發明能夠避免如此繁瑣之程序，而透過快速且簡單的方式的區分出指紋圖像是否清晰可用而為正常之指紋圖像，進而能確認電子裝置之指紋圖像掃描功能，且使用任何人之指紋皆可完成測試，因此，透過本發明將能於生產線上提供實現快速而有效率的檢測程序。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、20．．．流程

100～118、300～320．．．步驟

第1圖為本發明實施例一流程之一實施例示意圖。

第2圖為本發明實施例連續有效像素之一示意圖。

第3圖為本發明實施例一流程之另一實施例示意圖。

第4圖為本發明實施例裁切指紋圖像之一示意圖。

10．．．流程

100～118．．．步驟

Claims

一種指紋圖像之檢測方法，包含：輸入一電子裝置所擷取之一指紋圖像；計算該指紋圖像中之所有有效紋線像素點之數量，以計算該所有有效紋線像素點佔該指紋圖像之所有像素點之一第一比例；於該第一比例落於一第一預定範圍內時，計算該指紋圖像中之所有連續紋線像素之數量，以計算該連續紋線像素佔該指紋圖像之所有像素點之一第二比例；以及於該第二比例落於一第二預定範圍內時，判斷該指紋圖像為一有效指紋圖像且該電子裝置通過檢測。
如請求項1所述之檢測方法，其中該連續紋線像素之數量係為該指紋圖像之所有像素列中具單一有效紋線像素點或連續具有有效紋線像素點之所有有效紋線像素群組的數量。
如請求項1所述之檢測方法，其中計算該指紋圖像中之該所有有效紋線像素點之數量之步驟，另包含有：累計該指紋圖像之所有像素點之數量。
如請求項1所述之檢測方法，其中計算該指紋圖像中之該所有有效紋線像素點之數量之步驟，包含有：選取該指紋圖像之所有像素點中，具有指紋紋線資訊之像素點；以及累計所選取之像素點數量。
如請求項1所述之檢測方法，其中於該第一比例落於該第一預定範圍內時，計算該指紋圖像中之該所有連續紋線像素之數量之步驟，包含：於該有效紋線像素點之數量所佔比例介於該第一預定範圍內時，選取該指紋圖像之所有像素列中之連續紋線像素；以及累計所選取之連續紋線像素，以計算該連續紋線像素佔該指紋圖像之所有像素之該第二比例。
如請求項1所述之檢測方法，其中該電子裝置包含有一擷取單元，用來掃瞄及擷取該指紋圖像。
如請求項1所述之檢測方法，其中該電子裝置包含有一辯識單元，用來對該指紋圖像進行一指紋辨識程序。
如請求項7所述之檢測方法，其中該指紋辨識程序係可由具指紋辨識功能之一軟體來實現。
一種指紋圖像之檢測方法，包含：輸入一電子裝置所擷取之一指紋圖像；裁切該指紋圖像之周圍部份；計算該經裁切之指紋圖像中之所有有效紋線像素點之數量，以計算該所有有效紋線像素點佔該指紋圖像之所有像素點之一第一比例；於該第一比例落於一第一預定範圍內時，計算該經裁切之指紋圖像中之所有連續紋線像素之數量，以計算該連續紋線像素佔該指紋圖像之所有像素點之一第二比例；以及於該第二比例落於一第二預定範圍內時，判斷該指紋圖像為一有效指紋圖像且該電子裝置通過檢測。
如請求項9所述之快速檢測方法，其中該連續紋線像素之數量係為該經裁切之指紋圖像之所有像素列中具單一有效紋線像素點或連續具有有效紋線像素點之所有有效紋線像素群組的數量。
如請求項9所述之快速檢測方法，其中計算該經裁切之指紋圖像中之該所有有效紋線像素點之數量之步驟，另包含有：累計該經裁切之指紋圖像之所有像素點之數量。
如請求項9所述之快速檢測方法，其中計算該經裁切之指紋圖像中之該所有有效紋線像素點之數量之步驟，包含有：累計該經裁切之指紋圖像之所有像素點中，具有指紋紋線資訊之像素點之數量。
如請求項9所述之快速檢測方法，其中於該第一比例落於該第一預定範圍內時，計算該經裁切之指紋圖像中之該所有連續紋線像素之數量之步驟，包含有：於該有效紋線像素點之數量所佔比例介於該第一預定範圍內時，累計該經裁切之指紋圖像之所有像素列中之該連續紋線像素之數量。
如請求項9所述之檢測方法，其中該電子裝置包含有一擷取單元，用來掃瞄及擷取該指紋圖像。
如請求項9所述之檢測方法，其中該電子裝置包含有一辯識單元，用來對該指紋圖像進行一指紋辨識程序。
如請求項15所述之檢測方法，其中該指紋辨識程序係可由具指紋辨識功能之一軟體來實現。