TWI802831B - 特徵圖像擴展方法及利用其之控制晶片和觸控顯示裝置及手持裝置 - Google Patents

特徵圖像擴展方法及利用其之控制晶片和觸控顯示裝置及手持裝置 Download PDF

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Abstract

一種特徵圖像擴展方法，包括：以一圖像採集裝置感測一待辨識標的物以獲得一圖像，該圖像具有成矩陣排列之複數個像素；對複數個所述像素進行一方向場計算程序以找出複數條場線，各條所述場線各具有一延伸方向及多個像素點，且該延伸方向係由所述多個像素點之灰階梯度之一加權平均向量決定；以及依各條所述場線對該圖像進行一外插運算，以在該圖像之至少一周邊外部之一局部區域內依各條所述場線之所述延伸方向各界定一線段，並依各條所述場線上的至少一所述像素點的灰階值設定各該線段上的一所述像素點的灰階值。

Description

特徵圖像擴展方法及利用其之控制晶片和觸控顯示裝置及手持裝置
本發明係關於一種特徵圖像處理方法，特別是關於一種特徵圖像擴展方法。
隨著行動裝置的普及與蓬勃發展，觸控顯示面板已經成為不可或缺的零組件。另外，在最新的趨勢中，指紋識別亦已成為必備的功能。
另外，在某些行動裝置中，由於其指紋採集區的面積有限，在進行指紋辨識操作時常須透過延展原始指紋圖像之邊界以降低脫靶率及提高識別率。
請一併參照圖1a至1d，其中，圖1a為一原始指紋圖像之示意圖；圖1b為以一邊界複製方法擴展圖1a之原始指紋圖像之示意圖；圖1c為以一鏡像複製法擴展圖1a之原始指紋圖像之示意圖；以及圖1d為以一單一灰階值擴展圖1a之原始指紋圖像之示意圖。
然而，上述的圖像擴展方法都會在邊界產生明顯的拼接和扭曲現象，致使擴展後的指紋圖像與實際指紋之間有著較大的差異，從而導致識別率下降。
因此，本領域亟需一新穎的特徵圖像擴展方法。
本發明之主要目的在於揭露一種特徵圖像擴展方法，其可通過在採集到之一感測圖像之成矩陣排列之複數個像素中找出複數條場線，再依各條所述場線對該感測圖像進行一外插運算而擴大該感測圖像之尺寸，以極小化圖像擴展的誤差，從而提升圖像識別的準確率。
本發明之另一目的在於揭露一種控制晶片，其可執行一特徵圖像擴展方法以在一感測圖像之成矩陣排列之複數個像素中找出複數條場線，再依各條所述場線對該感測圖像進行一外插運算而擴大該感測圖像之尺寸，以極小化圖像擴展的誤差，從而提升圖像識別的準確率。
本發明之又一目的在於揭露一種觸控顯示裝置，其可在進行一生物特徵之辨識操作時，通過執行一特徵圖像擴展方法以在一感測圖像之成矩陣排列之複數個像素中找出複數條場線，再依各條所述場線對該感測圖像進行一外插運算而擴大該感測圖像之尺寸，以極小化圖像擴展的誤差，從而提升該生物特徵的辨識率。
為達前述目的，一種特徵圖像擴展方法乃被提出，其包括以下步驟：以一圖像採集裝置感測一待辨識標的物以獲得一圖像，該圖像具有成矩陣排列之複數個像素；對複數個所述像素進行一方向場計算程序以找出複數條場線，各條所述場線各具有一延伸方向及多個像素點，且該延伸方向係由所述多個像素點之灰階梯度之一加權平均向量決定；以及依各條所述場線對該圖像進行一外插運算，以在該圖像之至少一周邊外部之一局部區域內依各條所述場線之所述延伸方向各界定一線段，並依各條所述場線上的至少一所述像素點的灰階值設定各該線段上的一所述像素點的灰階值。
在一實施例中，該外插運算係以一條所述場線在一所述周邊上的一所述像素點的灰階值決定一對應之所述線段上的一所述像素點的灰階值。
在一實施例中，所述至少一周邊係指一方形區域之左、右邊中之至少一邊。
在一實施例中，所述至少一周邊係指一方形區域之上、下邊中之至少一邊。
為達前述目的，本發明進一步提出一種控制晶片，其係用以驅動一圖像採集裝置以執行一特徵圖像擴展方法，該方法包括以下步驟：以該圖像採集裝置感測一待辨識標的物以獲得一圖像，該圖像具有成矩陣排列之複數個像素；對複數個所述像素進行一方向場計算程序以找出複數條場線，各條所述場線各具有一延伸方向及多個像素點，且該延伸方向係由所述多個像素點之灰階梯度之一加權平均向量決定；以及依各條所述場線對該圖像進行一外插運算，以在該圖像之至少一周邊外部之一局部區域內依各條所述場線之所述延伸方向各界定一線段，並依各條所述場線上的至少一所述像素點的灰階值設定各該線段上的一所述像素點的灰階值。
在一實施例中，該外插運算係以一條所述場線在一所述周邊上的一所述像素點的灰階值決定一對應之所述線段上的一所述像素點的灰階值。
在一實施例中，所述至少一周邊係指一方形區域之左、右邊中之至少一邊，或上、下邊中之至少一邊。
在可能的實施例中，所述圖像採集裝置可為一電容式圖像採集裝置或一光學式圖像採集裝置。
為達前述目的，本發明進一步提出一種觸控顯示裝置，其具有一顯示模組及如前述之控制晶片和圖像採集裝置，且該顯示模組可為一LCD顯示模組、一LED 顯示模組或一OLED 顯示模組。
為達前述目的，本發明進一步提出一種手持裝置，其具有一資訊處理單元及如前述之觸控顯示裝置，其中，該資訊處理單元係用以與該控制晶片通信，且該手持裝置可為一智慧型手機或一可攜式電腦。
為使  貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
本發明的原理在於：
(一)假設一感測圖像在一定範圍內的像素點的方向場的方向(梯度的方向)不會變化，亦即在一定範圍內的像素點的方向場互相平行；以及
(二)對該感測圖像之至少一周邊之一外側局部區域進行一方向場外插運算，以擴大圖像尺寸，從而提升識別率。
請一併參照圖2a至2c，其中，圖2a繪示本發明之特徵圖像擴展方法之一實施例之流程圖；圖2b繪示本發明之圖2a之特徵圖像擴展方法之一操作示意圖；圖2c繪示圖2b之一外插運算示意圖。
如圖2a 所示，該特徵圖像擴展方法包括以下步驟：以一圖像採集裝置感測一待辨識標的物以獲得一圖像，該圖像具有成矩陣排列之複數個像素(步驟a)；對複數個所述像素進行一方向場計算程序以找出複數條場線，各條所述場線各具有一延伸方向及多個像素點，且該延伸方向係由所述多個像素點之灰階梯度之一加權平均向量決定(步驟b)；以及依各條所述場線對該圖像進行一外插運算，以在該圖像之至少一周邊外部之一局部區域內依各條所述場線之所述延伸方向各界定一線段，並依各條所述場線上的至少一所述像素點的灰階值設定各該線段上的一所述像素點的灰階值(步驟c)。
在步驟c中，該外插運算可簡化為以一條所述場線在一所述周邊上的一所述像素點的灰階值決定一對應之所述線段上的一所述像素點的灰階值；所述至少一周邊可為一方形區域之左、右邊中之至少一邊，或一方形區域之上、下邊中之至少一邊。
另外，如圖2b 所示，本發明之特徵圖像擴展方法係通過對一感測圖像10中成矩陣排列之複數個像素(未示於圖中)進行一方向場計算程序以找出複數條場線11，再依各條場線11對感測圖像10進行一外插運算，從而在兩周邊外側的兩局部區域(10a及10b)內的兩條對應線段(11a及11b)上的像素點填入對應的灰階值，以擴大圖像之尺寸，進而提升識別率。如圖2c 所示，點P 0為待填充之點，方向場角度為θ，點P 1及點P 2為點P 0依方向場角度為θ在感測圖像10邊界所找到的落點， dx為點P 0到點P 2的水平距離，dy為點P 1到點P 2的垂直距離，tanθ= dx /dy 。在找到點P 1後，即可再將點P 1點的灰階值複製到點P 0。 另外，圖2c 中所示之點P 3、點P 4及點P 5亦依上述之方式決定。
依上述的說明，本發明進一步揭示一種觸控顯示裝置。請參照圖3， 其繪示本發明之觸控顯示裝置之一實施例方塊圖。
如圖3所示，一觸控顯示裝置100具有一顯示模組110、一圖像採集裝置120以及一控制晶片130，其中，顯示模組110可為一LCD顯示模組、一LED 顯示模組或一OLED 顯示模組；圖像採集裝置120可為一電容式圖像採集裝置或一光學式圖像採集裝置，且圖像採集裝置120可整合在顯示模組110中；以及控制晶片130係一微處理器。
於操作時，控制晶片130係用以驅動圖像採集裝置120以執行一特徵圖像擴展方法，該方法包括以下步驟：
(一)以圖像採集裝置120感測一待辨識標的物以獲得一圖像，該圖像具有成矩陣排列之複數個像素；
(二)在控制晶片130中對複數個所述像素進行一方向場計算程序以找出複數條場線，各條所述場線各具有一延伸方向及多個像素點，且該延伸方向係由所述多個像素點之灰階梯度之一加權平均向量決定；以及
(三)在控制晶片130中依各條所述場線對該圖像進行一外插運算，以在該圖像之至少一周邊外部之一局部區域內依各條所述場線之所述延伸方向各界定一線段，並依各條所述場線上的至少一所述像素點的灰階值設定各該線段上的一所述像素點的灰階值。
另外，該外插運算可簡化為以一條所述場線在一所述周邊上的一所述像素點的灰階值決定一對應之所述線段上的一所述像素點的灰階值。
另外，所述至少一周邊可為一方形區域之左、右邊中之至少一邊，或一方形區域之上、下邊中之至少一邊。
資訊處理單元210及一觸控顯示裝置220，其中，觸控顯示裝置220係由觸控顯示裝置100實現，且資訊處理單元210係用以與該控制晶片130通信。
另外，手持裝置200可為一智慧型手機或一可攜式電腦。
藉由前述所揭露的設計，本發明乃具有以下的優點：
1.本發明的特徵圖像擴展方法可通過在採集到之一感測圖像之成矩陣排列之複數個像素中找出複數條場線，再依各條所述場線對該感測圖像進行一外插運算而擴大該感測圖像之尺寸，以極小化圖像擴展的誤差，從而提升圖像識別的準確率。
2.本發明的控制晶片可執行一特徵圖像擴展方法以在一感測圖像之成矩陣排列之複數個像素中找出複數條場線，再依各條所述場線對該感測圖像進行一外插運算而擴大該感測圖像之尺寸，以極小化圖像擴展的誤差，從而提升圖像識別的準確率。
3.本發明的觸控顯示裝置可在進行一生物特徵之辨識操作時，通過執行一特徵圖像擴展方法以在一感測圖像之成矩陣排列之複數個像素中找出複數條場線，再依各條所述場線對該感測圖像進行一外插運算而擴大該感測圖像之尺寸，以極小化圖像擴展的誤差，從而提升該生物特徵的辨識率。
本發明所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本發明之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本發明之專利權範疇。
綜上所陳，本發明無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請 貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。
10:感測圖像
10a:局部區域
10b:局部區域
11:場線
11a:對應線段
11b:對應線段
100:觸控顯示裝置
110:顯示模組
120:圖像採集裝置
130:控制晶片
200:手持裝置
210:資訊處理單元
220:觸控顯示裝置
P0~P5:點
dx:水平距離
dy:垂直距離
步驟a:以一圖像採集裝置感測一待辨識標的物以獲得一圖像，該圖像具有成矩陣排列之複數個像素
步驟b:對複數個所述像素進行一方向場計算程序以找出複數條場線，各條所述場線各具有一延伸方向及多個像素點，且該延伸方向係由所述多個像素點之灰階梯度之一加權平均向量決定
步驟c:依各條所述場線對該圖像進行一外插運算，以在該圖像之至少一周邊外部之一局部區域內依各條所述場線之所述延伸方向各界定一線段，並依各條所述場線上的至少一所述像素點的灰階值設定各該線段上的一所述像素點的灰階值
圖1a為一原始指紋圖像之示意圖。 圖1b為以一邊界複製方法擴展圖1a之原始指紋圖像之示意圖。 圖1c為以一鏡像複製法擴展圖1a之原始指紋圖像之示意圖。 圖1d為以一單一灰階值擴展圖1a之原始指紋圖像之示意圖 圖2a繪示本發明之特徵圖像擴展方法之一實施例之流程圖。 圖2b繪示本發明之圖2a之特徵圖像擴展方法之一操作示意圖。 圖2c繪示圖2b之一外插運算示意圖。 圖3繪示本發明之觸控顯示裝置之一實施例方塊圖。 圖4繪示本發明之手持裝置之一實施例方塊圖。
步驟a:以一圖像採集裝置感測一待辨識標的物以獲得一圖像，該圖像具有成矩陣排列之複數個像素
步驟b:對複數個所述像素進行一方向場計算程序以找出複數條場線，各條所述場線各具有一延伸方向及多個像素點，且該延伸方向係由所述多個像素點之灰階梯度之一加權平均向量決定
步驟c:依各條所述場線對該圖像進行一外插運算，以在該圖像之至少一周邊外部之一局部區域內依各條所述場線之所述延伸方向各界定一線段，並依各條所述場線上的至少一所述像素點的灰階值設定各該線段上的一所述像素點的灰階值

Claims (5)

  1. 一種特徵圖像擴展方法，其由一控制晶片執行，且包括以下步驟：驅動一圖像採集裝置感測一手指以獲得一指紋圖像，該指紋圖像具有成矩陣排列之複數個像素；對該指紋圖像進行一方向場計算程序以找出包含複數條場線的一指紋方向場，各條所述場線各具有一延伸方向及多個像素點，且所述延伸方向係通過對所述多個像素點之灰階梯度向量進行一加權平均運算決定；以及依各條所述場線對該指紋圖像進行一外插運算，以在鄰接該指紋圖像之至少一周邊的一局部區域內依各條所述場線之所述延伸方向各界定一線段，並依各條所述場線上的至少一所述像素點的灰階值設定各該線段上的一所述像素點的灰階值；其中，所述周邊為選自於由上周邊、下周邊、左周邊和右周邊所組成群組之中的一者；其中，該外插運算係以一條所述場線在一所述周邊上的一所述像素點的灰階值決定一對應之所述線段上的一所述像素點的灰階值。
  2. 一種控制晶片，用以驅動一圖像採集裝置以執行一特徵圖像擴展方法，該方法包括以下步驟：驅動該圖像採集裝置感測一手指以獲得一指紋圖像，該指紋圖像具有成矩陣排列之複數個像素；對該指紋圖像進行一方向場計算程序以找出包含複數條場線的一指紋方向場，各條所述場線各具有一延伸方向及多個像素點，且所述延伸方向係通過對所述多個像素點之灰階梯度向量進行一加權平均運算決定；以及依各條所述場線對該指紋圖像進行一外插運算，以在鄰接該圖像之至少一周邊的一局部區域內依各條所述場線之所述延伸方向各界定一線段，並依各條所述場線上的至少一所述像素點的灰階值設定各該線段上的一所述像素點的灰階值；其中，所述周邊為選自於由上周邊、下周邊、左周邊和右周邊所組成群組之中的一者； 其中，該外插運算係以一條所述場線在一所述周邊上的一所述像素點的灰階值決定一對應之所述線段上的一所述像素點的灰階值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之控制晶片，其中所述圖像採集裝置係一電容式圖像採集裝置或一光學式圖像採集裝置。
  4. 一種觸控顯示裝置，其具有一顯示模組及如申請專利範圍第2至3項中任一項所述之控制晶片和圖像採集裝置，且該顯示模組係由一LCD顯示模組、一LED顯示模組和一OLED顯示模組所組成的群組所選擇的一種顯示模組。
  5. 一種手持裝置，其具有一資訊處理單元及一觸控顯示裝置，其中，該觸控顯示裝置具有一顯示模組及如申請專利範圍第2至3項中任一項所述之控制晶片和圖像採集裝置，且該資訊處理單元係用以與該控制晶片通信，且該手持裝置係一智慧型手機或一可攜式電腦。
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