包含極小感測(cè)區(qū)域的電子裝置及其指紋信息處理方法
【專利摘要】根據(jù)一實(shí)施例，提供一種如下的指紋信息處理方法，作為包含極小指紋感測(cè)區(qū)域的電子裝置的指紋信息處理方法，包括如下步驟：從所述指紋感測(cè)區(qū)域獲取指紋圖像；針對(duì)所述指紋圖像的各個(gè)像素算出以與周圍像素之間的濃淡差值來定義的濃淡變化值；將所述濃淡變化值為臨界值以上的地點(diǎn)選定為候選特征地點(diǎn)；在包含所述候選特征地點(diǎn)和該候選特征地點(diǎn)的周圍像素的區(qū)域施加用于噪聲濾除的人為的失真；以及將所述候選特征地點(diǎn)中的經(jīng)過人為的失真之后的濃淡變化值屬于臨界范圍內(nèi)的候選特征地點(diǎn)選定為最終的特征地點(diǎn)。
【專利說明】
包含極小感測(cè)區(qū)域的電子裝置及其指紋信息處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種包含極小感測(cè)區(qū)域的電子裝置及其指紋信息處理方法，具體而言，涉及一種即使通過非常小的區(qū)域的指紋感測(cè)也能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的指紋注冊(cè)以及認(rèn)證的裝置及方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]指紋的圖案因人而異，因此被廣泛應(yīng)用于個(gè)人識(shí)別領(lǐng)域。尤其，指紋作為個(gè)人認(rèn)證手段而廣為應(yīng)用于金融、犯罪調(diào)查、安全等多樣的領(lǐng)域。
[0003]為了通過識(shí)別這種指紋來識(shí)別個(gè)人而開發(fā)了指紋傳感器。指紋傳感器為使人的手指接觸并識(shí)別手指的指紋的裝置，其被用作能夠判斷是否為正當(dāng)?shù)挠脩舻氖侄巍?br>[0004]作為實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別傳感器的方式，已知有光學(xué)方式、熱感測(cè)方式以及電容方式等多樣的識(shí)別方式。其中，電容方式的指紋識(shí)別傳感器在人的手指表面接觸到導(dǎo)電性感測(cè)圖案時(shí)通過檢測(cè)基于指紋的谷和脊線的形狀的電容變化而獲取指紋的模樣(指紋圖案)。 [〇〇〇5]最近，不僅可以通過便攜式裝置提供諸如電話、短消息發(fā)送服務(wù)之類的通信功能， 還提供金融、安全等使用個(gè)人信息的多樣的附加功能，而且，便攜式裝置的鎖定裝置的必要性顯得更為重要。為了提高這種便攜式裝置的鎖定效果，全面開發(fā)了安裝有借助指紋傳感器的鎖定裝置的終端。[〇〇〇6]圖1示出在便攜式裝置(例如，智能手機(jī))中安裝有指紋傳感器的一例。
[0007]首先，參照?qǐng)D1的(a)，智能手機(jī)10具有利用觸摸屏方式同時(shí)執(zhí)行輸入部的功能的顯示部11，而且指紋傳感器12被安裝在顯示部11的下部區(qū)域。指紋傳感器12形成于智能手機(jī)10主體的下端，并與將顯示部11的畫面移動(dòng)到主屏幕(home)的主鍵一同體現(xiàn)。
[0008]接著，圖示于圖1的(b)的智能手機(jī)20也同樣地指紋傳感器22和主鍵一同安裝在顯示部21的下部區(qū)域。
[0009]隨著指紋傳感器12、22得到安裝，智能手機(jī)10、20必然需要除了顯示部11、21以外的區(qū)域(即，非顯示區(qū)域)。指紋傳感器12、22被安裝在這種非顯示區(qū)域，然而圖示于圖1的 (a)的指紋傳感器12所占的面積大于圖示于圖1的(b)的指紋傳感器22所占的面積，因此，圖示于圖1的(a)的智能手機(jī)10的非顯示區(qū)域的高度hi相對(duì)大于圖示于圖1的(b)的智能手機(jī) 20的非顯示區(qū)域的高度h2。
[0010]指紋檢測(cè)方式大體分為觸摸方式(或者區(qū)域(area)方式)和滑動(dòng)(swipe)方式，通常，如圖1的(a)所示的指紋傳感器12采用觸摸方式，如圖1的(b)所示的指紋傳感器采用滑動(dòng)方式。
[0011]觸摸方式是如下的方式:如果將手指放置在指紋傳感器12預(yù)定時(shí)間，則從對(duì)應(yīng)的指紋感測(cè)面積獲取指紋圖像。另外，滑動(dòng)方式是如下的方式:如果以滑動(dòng)方式在指紋傳感器 22移動(dòng)手指，則指紋傳感器22感測(cè)在該指紋傳感器22之上移動(dòng)的手指的指紋，從而讀取片段形式的指紋圖像，并將這些片段形式的指紋圖像整合為一個(gè)圖像而獲取完整的指紋圖像。
[0012]滑動(dòng)方式有著在檢測(cè)指紋時(shí)需要計(jì)算手指的摩擦方向和速度等并將其考慮到指紋檢測(cè)的制約，然而其優(yōu)點(diǎn)在于，如圖1的(b)所示，指紋傳感器22所占的面積窄。
[0013]另外，觸摸方式需要在有限的面積內(nèi)獲取充分的指紋圖像，因此，如圖1的(a)所示，需要確保預(yù)定大小以上的指紋感測(cè)面積。此外，由于無法僅通過一次的觸摸而獲取充分的指紋圖像，因此，最少需要通過經(jīng)過10次以上的觸摸的指紋感測(cè)而獲取指紋圖像。[〇〇14]最近，智能手機(jī)多少呈現(xiàn)輕薄化的趨勢(shì)，而且優(yōu)選地，為了確保用戶的方便性，需要將顯示部的面積最大化，因此必須要使安裝指紋傳感器12、22的非顯示區(qū)域最小化。 [〇〇15]因此，需要提出一種如下的技術(shù):在進(jìn)行指紋注冊(cè)以及指紋認(rèn)證時(shí)，提高用戶的方便性，并能夠使安裝指紋檢測(cè)裝置的非顯示區(qū)域縮小，而且即使縮小非顯示區(qū)域，也能夠僅通過最小限度的感測(cè)區(qū)域來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確性高的指紋注冊(cè)以及認(rèn)證。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]技術(shù)問題
[0017]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出的，其目的在于，即使通過極小感測(cè)區(qū)域而獲取到指紋圖像，也能夠獲取指紋的特征信息，并能夠利用此而執(zhí)行高準(zhǔn)確度的指紋認(rèn)證。
[0018]技術(shù)手段
[0019]根據(jù)旨在解決上述的目的的本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種指紋信息處理方法，作為包含極小指紋感測(cè)區(qū)域的電子裝置的指紋信息處理方法，包括如下步驟:從所述指紋感測(cè)區(qū)域獲取指紋圖像;針對(duì)所述指紋圖像的各個(gè)像素算出以與周圍像素之間的濃淡差值來定義的濃淡變化值;將所述濃淡變化值為臨界值以上的地點(diǎn)選定為候選特征地點(diǎn)；在包含所述候選特征地點(diǎn)和該候選特征地點(diǎn)的周圍像素的區(qū)域施加用于噪聲濾除的人為的失真； 以及將所述候選特征地點(diǎn)中的經(jīng)過人為的失真之后的濃淡變化值屬于臨界范圍內(nèi)的候選特征地點(diǎn)選定為最終的特征地點(diǎn)。
[0020]所述指紋信息處理方法還可以包括如下步驟:將所述最終的特征地點(diǎn)與已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)進(jìn)行比較而執(zhí)行指紋認(rèn)證。[0021 ]所述指紋認(rèn)證執(zhí)行步驟可以包括如下的步驟:將包含所述最終的特征地點(diǎn)的濃淡變化值以及濃淡變化值的濃淡變化向量值與所述已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)的濃淡變化向量值進(jìn)行比較。
[0022]所述指紋認(rèn)證執(zhí)行步驟在所述比較步驟之前還可以包括如下步驟:將所述最終的特征地點(diǎn)和已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)的位置進(jìn)行比較，從而選定比較對(duì)象部分。[〇〇23]所述指紋信息處理方法還可以包括如下步驟:將所述最終的特征地點(diǎn)的各個(gè)濃淡變化值以及彼此之間的位置信息模板化而存儲(chǔ)。[〇〇24]所述指紋信息處理方法還可以包括如下步驟:存儲(chǔ)如下信息中的至少一個(gè):包含所述最終的特征地點(diǎn)的濃淡變化值以及濃淡變化方向的濃淡變化向量值；以及特征地點(diǎn)的種類。
[0025]施加所述人為的失真的步驟可以包括如下的步驟:在包含所述候選特征地點(diǎn)和該候選特征地點(diǎn)的周圍像素的區(qū)域采用高斯濾波器。
[0026]另外，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種電子裝置，包括:指紋傳感器，對(duì)接觸于極小指紋感測(cè)區(qū)域的手指的指紋進(jìn)行掃描，從而獲取指紋圖像；以及信息處理裝置，針對(duì)所述指紋圖像的各個(gè)像素算出以與周圍像素之間的濃淡差值來定義的濃淡變化值，從而將所述濃淡變化值為臨界值以上的地點(diǎn)選定為候選特征地點(diǎn)，并將所述候選特征地點(diǎn)中的經(jīng)過用于噪聲濾除的人為的失真之后的濃淡變化值屬于臨界范圍內(nèi)的候選特征地點(diǎn)選定為最終的特征地點(diǎn)。
[0027]所述信息處理裝置可以包括:指紋認(rèn)證部，將包含所述最終的特征地點(diǎn)的濃淡變化值以及濃淡變化方向的濃淡變化向量值與已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)的濃淡變化向量值進(jìn)行比較，從而執(zhí)行指紋認(rèn)證。
[0028]所述信息處理裝置可以包括:指紋注冊(cè)部，將所述最終的特征地點(diǎn)的各個(gè)濃淡變化值以及彼此之間的位置信息模板化而存儲(chǔ)。
[0029]技術(shù)效果
[0030]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以從在極小指紋感測(cè)區(qū)域提取到的指紋圖像充分地提取指紋的特征信息。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，即使利用在較窄的面積的指紋檢測(cè)裝置中通過觸摸方式感測(cè)到的指紋，也能夠提高認(rèn)證的準(zhǔn)確度?！靖綀D說明】
[0032]圖1示出在便攜式裝置(例如，智能手機(jī))中安裝有指紋傳感器的一例。
[0033]圖2是用于說明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例而獲取指紋圖像的過程的圖。[〇〇34]圖3是示出存在于指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)的圖。
[0035]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的指紋圖像的特征信息的圖。
[0036]圖5是用于說明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例而提取指紋圖像的特征信息的過程的圖。
[0037]圖6是例示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的指紋圖像的特征信息的圖。[〇〇38]圖7是用于說明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的指紋認(rèn)證過程的流程圖。[〇〇39]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的電子裝置的構(gòu)成的圖。【具體實(shí)施方式】
[0040]以下，將會(huì)參照附圖而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。然而，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)為多種互不相同的形態(tài)，因此本發(fā)明并不局限于在本文中說明的實(shí)施例。而且，為了能夠?qū)Ρ景l(fā)明加以明確的說明，附圖中省去了與說明無關(guān)的部分，并且貫穿整個(gè)說明書，對(duì)類似的部分使用了類似的附圖符號(hào)。[0041 ]在整個(gè)說明書中，當(dāng)提到某一部分與另一部分“連接”時(shí)，其除了“直接連接”的情形以外，還包括中間夾設(shè)有其他部件而“間接連接”的情形。另外，當(dāng)記載為某一部分“包含” 某一種構(gòu)成要素時(shí)，在沒有特別的相反記載的情況下，其含義并不在于排除其他構(gòu)成要素， 而是在于保留具備其他構(gòu)成因素的可能性。
[0042]以下，參照附圖而對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。[〇〇43]圖2是對(duì)一般的指紋圖像獲取方式進(jìn)行說明的圖。
[0044]如上所述，在觸摸方式的指紋檢測(cè)方式中，如果將手指放置在指紋傳感器上，則指紋傳感器會(huì)獲取相關(guān)區(qū)域的指紋圖像。
[0045]另外，在滑動(dòng)方式中，將會(huì)以如圖2所示的原理獲取指紋圖像。
[0046]具體而言，如果用戶以如圖2所示的方式而將手指接觸到具備于電子裝置100的下端區(qū)域的指紋傳感器110上，并以滑動(dòng)方式移動(dòng)手指，則將會(huì)連續(xù)地獲取到局部的片段圖像 P1 ?P4〇
[0047]S卩，用戶的指紋圖像雖然是片段形態(tài)，但是以彼此連續(xù)的形態(tài)依次被獲取。從指紋傳感器110讀取的片段指紋圖像P1?P4被整合為一個(gè)指紋圖像，從而以完整的指紋圖像被獲取。
[0048]圖3是示出存在于指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)(minutiae)的圖。
[0049]參照?qǐng)D2而說明的滑動(dòng)方式或者通過觸摸方式獲取的指紋圖像310可以與圖3的 (a)相同。
[0050]如果獲取到針對(duì)手指的寬面積的指紋圖像，則可能在相關(guān)指紋圖像中存在有作為指紋的特征地點(diǎn)(即，可從指紋圖像中發(fā)現(xiàn)的脊線的末端(r i d g e e n d )或分叉點(diǎn) (bifurcat1n)等細(xì)節(jié)性的特征點(diǎn))的細(xì)節(jié)點(diǎn)(minutiae)。在此情況下，可以通過細(xì)節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)而獲取相關(guān)指紋圖像的特征信息。[〇〇51]然而，在僅獲取到針對(duì)手指的局部區(qū)域的指紋圖像的情況下，在相關(guān)指紋圖像內(nèi)可能不存在細(xì)節(jié)點(diǎn)。[〇〇52]例如，如圖3的(b)所示，在只獲取到指紋的脊線(ridge)單純地沿著特定方向排列的指紋圖像的情況下，有可能獲取到無法找出細(xì)節(jié)點(diǎn)的指紋圖像。
[0053]在本發(fā)明的實(shí)施例中，為了在這種不存在細(xì)節(jié)點(diǎn)的指紋圖像中尋找具有特征信息的地點(diǎn)(以下，稱之為“特征地點(diǎn)”)而利用指紋圖像的濃淡(強(qiáng)度(intensity))變化特性。具體而言，找出與周圍像素之間的濃淡之差為臨界值以上的像素，并將其選定為該指紋的特征地點(diǎn)。在本說明書中，將特征像素和周圍像素之間的濃淡之差值稱為“濃淡變化值”。 [〇〇54]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而在不存在一般的細(xì)節(jié)點(diǎn)的指紋圖像中找出特征地點(diǎn)的方法的圖。
[0055]具體而言，參照?qǐng)D4的(a)，在指紋圖像中，脊線單純地沿著特定方向排列。
[0056]然而，如果將其放大而觀察，則可以看出，脊線并不具有均勻的寬度，而是具有特征性的形狀。例如，如圖4的(b)所示，脊線的特征地點(diǎn)可能向外突出，或者如圖4的(c)所示， 脊線的特征地點(diǎn)可能向內(nèi)部凹入。此外，如圖4的(d)所示，由于汗孔(pore)的存在，在脊線的中間可能形成有孔。[〇〇57]如圖4的(b)、(c)、(d)中出現(xiàn)的特征可以通過掌握指紋圖像中的濃淡變化值和平均變化值之間的差值而檢測(cè)到。即，在圖4的(b)、(c)、(d)中，可以以在脊線或者在脊線周圍處的濃淡變化值相比平均變化值有多急劇變化為基準(zhǔn)而確認(rèn)該特征地點(diǎn)的存在與否。
[0058]例如，在以均勻的粗度羅列的脊線的圖像中，雖然濃淡變化值不會(huì)以平均變化值為基準(zhǔn)而超過預(yù)定范圍，但是如果在脊線存在突出地點(diǎn)或者凹入地點(diǎn)，或者形成有汗孔，則在相關(guān)位置上的濃淡變化值將會(huì)變大。
[0059]若將圖4的(d)作為一例，則在僅存在粗度均勻的脊線的情況下，在整個(gè)指紋圖像中僅呈現(xiàn)平均的濃淡變化值，但是在脊線的存在汗孔的附近處，在相關(guān)地點(diǎn)處的濃淡變化將變得急劇變化，因此，可以基于這種特征來檢測(cè)指紋圖像中的特征地點(diǎn)。
[0060]如果觀察圖4所圖示的各個(gè)曲線圖，則針對(duì)特定的像素P可以求出沿多樣的方向的濃淡變化值。
[0061]首先，如果參照?qǐng)D4的(b)的曲線圖，則可以看出針對(duì)第一像素P1的沿著第一軸方向的濃淡變化值和沿著第二軸方向的濃淡變化值相同。
[0062]接著，如果參照?qǐng)D4的(c)的曲線圖，則可以看出針對(duì)第二像素P2的沿著第一軸方向的濃淡變化值和沿著第二軸方向的濃淡變化值不同，而且對(duì)于沿著第二軸方向的情形而言也是沿著正方向(圖中的右側(cè)下端方向)的濃淡變化值和沿著第二軸方向的負(fù)方向的濃淡變化值彼此不同。[〇〇63]此外，如果參照?qǐng)D4的(d)的曲線圖，則可以看出針對(duì)第三像素P3的沿著第一軸方向的濃淡變化值和沿著第二軸方向的濃淡變化值彼此不同。[〇〇64] S卩，在各個(gè)像素P1、P2、P3中，沿著第一軸方向的濃淡變化值呈現(xiàn)類似的模式，但是在垂直于第一軸的第二軸方向上，濃淡變化值將會(huì)以分別不同的模式呈現(xiàn)。
[0065]經(jīng)過各個(gè)像素P1、P2、P3的方向可以為多個(gè)，而且可以求出沿各個(gè)方向的濃淡變化值，因此可以通過在各個(gè)像素中的濃淡變化值的特征而檢測(cè)出指紋的特征地點(diǎn)。
[0066]例如，在求出各個(gè)像素P1、P2、P3的針對(duì)多個(gè)方向的濃淡變化值之后，可以將呈現(xiàn)絕對(duì)值最大的濃淡變化值的方向定義為該像素的濃淡變化方向。然而并不局限于此，各個(gè)像素P1、P2、P3的濃淡變化值和濃淡變化方向可以被提取為多個(gè)?？梢曰跐獾兓岛蜐獾兓较騺矶x濃淡變化向量值，并可以將該向量值作為各個(gè)特征地點(diǎn)的信息而使用。 對(duì)此，將會(huì)在下文中進(jìn)行更為詳細(xì)的說明。
[0067]圖5是示出用于說明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例而檢測(cè)出指紋圖像的特征地點(diǎn)的過程的流程圖。
[0068]首先，針對(duì)通過參照?qǐng)D2說明的方法而被獲取的指紋圖像的各個(gè)像素進(jìn)行坐標(biāo)化。 為此，將包含在指紋圖像中的像素中的任意的像素選定為基準(zhǔn)像素，并將基準(zhǔn)坐標(biāo)選定為X =0，￥ = 0(3510)。具有乂 = 0，￥ = 0的坐標(biāo)的像素可以根據(jù)多樣的實(shí)施例而被指定為位于指紋圖像的最外圍的邊緣位置的像素或位于中心部的像素等，但是本發(fā)明的范圍并不局限于此。[〇〇69]若選定基準(zhǔn)像素，則增加X、Y坐標(biāo)的同時(shí)針對(duì)各個(gè)像素計(jì)算與周圍像素之間的濃淡(強(qiáng)度(intensity))差值(S520)。即，計(jì)算包含在指紋圖像中的全部像素的濃淡變化值。 如上所述，特定像素的濃淡變化值可以被定義為該像素和周圍像素之間的濃淡差值。作為一例，在基準(zhǔn)像素為指紋圖像的最左側(cè)下端的像素的情況下，以正值增加X、Y坐標(biāo)而計(jì)算各個(gè)像素的濃淡變化值。在另一實(shí)施例中，在基準(zhǔn)像素為指紋圖像的非邊緣位置區(qū)域的其他區(qū)域的像素的情況下，以正值以及負(fù)值增加X、Y坐標(biāo)而計(jì)算各個(gè)像素的濃淡變化值。
[0070]在進(jìn)行S510步驟的同時(shí)，判斷針對(duì)各個(gè)像素而計(jì)算出的濃淡變化值(與周圍像素之間的濃淡差值)是否為臨界值(t)以內(nèi)(S530)。如果有濃淡變化值呈現(xiàn)臨界值(t)以上的像素P(x，y)，則將相關(guān)像素p(x，y)包含到相關(guān)指紋的特征地點(diǎn)的候選c(x，y)(S540)。即，將作為與周圍像素之間的濃淡差值的濃淡變化值呈現(xiàn)預(yù)定程度以上的像素一次地選定為指紋的特征地點(diǎn)。由于特征像素的濃淡變化值是該像素與周圍像素之間的濃淡差值，所以該變化值可以具有正(+ )值或者負(fù)(_)值，因此在S530步驟中，優(yōu)選地將濃淡變化值的絕對(duì)值與臨界值(t)進(jìn)行比較。臨界值(t)的值越小，則可以獲得越多的指紋特征地點(diǎn)；臨界值(t) 的值越大，則被提取的指紋特征地點(diǎn)的數(shù)量越少，因此，可以根據(jù)設(shè)計(jì)而以適當(dāng)?shù)闹翟O(shè)定臨界值(t)。
[0071]如果S530步驟的判斷結(jié)果為相關(guān)像素的濃淡變化值不超過臨界值(t)，以及在執(zhí)行S540步驟之后，判斷是否針對(duì)指紋圖像的所有的像素執(zhí)行了 S520步驟至S540步驟 (S550)。如果未對(duì)所有的像素執(zhí)行，則繼續(xù)反復(fù)S520步驟至S540步驟。[〇〇72]如果針對(duì)指紋圖像的所有的像素執(zhí)行了 S520步驟至S540步驟，則指紋的所有的候選特征地點(diǎn)將全都被提取。如果在與周圍像素進(jìn)行比較時(shí)濃淡的差值較大，則意味著指紋在該地點(diǎn)呈現(xiàn)形態(tài)上的急劇的變化。即，該地點(diǎn)為與指紋的一般的脊線及其周圍部相比屬于是形態(tài)急劇發(fā)生變化的地點(diǎn)，因此，可以通過S540步驟而提取指紋脊線的凹入、突出或者汗孔等特征信息。
[0073]在將指紋的候選特征地點(diǎn)全都提取之后，在包含指紋特征地點(diǎn)候選像素c(x，y)的周圍圖像施加人為的失真(S560)。[〇〇74]施加人為的失真的原因在于，分辨出在S540步驟中提取到的候選特征地點(diǎn)是否為由于噪聲或一時(shí)性的局部變化而表現(xiàn)出臨界值以上的濃淡變化。
[0075]作為一實(shí)施例，人為的失真可以通過利用公知的高斯濾波器的模糊(blur)效果等來施加，但是本發(fā)明的范圍并不局限于此，還可以利用關(guān)于圖像噪聲濾除的公知的其他技術(shù)。
[0076]在經(jīng)過這些過程之后，判斷相關(guān)像素的濃淡變化值在對(duì)該特定像素及其周圍區(qū)域的圖像施加人為的失真之后是否依然為有效的范圍的值(S570)，若判斷結(jié)果為否，則從候選中淘汰該候選像素(S580KS570步驟可以通過如下方式而實(shí)現(xiàn):在施加人為的失真之后， 再次計(jì)算該候選像素c(x，y)和該像素的周圍像素之間的濃淡差值(S卩，濃淡變化值)，并判斷該差值是否屬于臨界范圍內(nèi)。人為的失真是為了去除噪聲而進(jìn)行的過程，通過人為的失真，可以消除指紋圖像的噪聲。在噪聲被去除的指紋圖像中，濃淡變化值在可預(yù)測(cè)范圍內(nèi)的像素可以變成指紋的特征地點(diǎn)。例如，在基于指紋的各個(gè)地點(diǎn)所呈現(xiàn)的濃淡變化值來畫出正態(tài)分布時(shí)，可以從該正態(tài)分布中選擇臨界范圍的修改范圍。[〇〇77]判斷是否針對(duì)所有的候選像素c(x，y)地點(diǎn)執(zhí)行了 S560步驟至S580步驟(S590)，如果針對(duì)所有的候選像素c(x，y)完成了 S560至S580步驟的測(cè)試，則將施加人為的失真之后具有有效范圍的濃淡變化值的像素c(x，y)注冊(cè)為最終的特征地點(diǎn)(S600)。[〇〇78]執(zhí)行S560至S600步驟的結(jié)果，并非是由存在于指紋的特征地點(diǎn)引起的濃淡變化的、根據(jù)噪聲或非理想因素等而呈現(xiàn)臨界值以上的濃淡變化值從而被選擇為候選特征地點(diǎn)的像素將會(huì)從最終的特征地點(diǎn)選定中被淘汰。
[0079]例如，在基于包含在指紋圖像的所有的像素的濃淡變化值來畫出正態(tài)分布曲線時(shí)，脫離該正態(tài)分布的像素將會(huì)從最終的特征地點(diǎn)中被除外。
[0080]實(shí)施例中，將濃淡變化值為臨界值以上的像素指定為指紋的特征地點(diǎn)。這種特征地點(diǎn)與參照?qǐng)D3而說明的細(xì)節(jié)點(diǎn)不同。
[0081]根據(jù)一實(shí)施例，特征地點(diǎn)所具有的信息中可能包含該地點(diǎn)上的濃淡變化值以及濃淡變化方向被數(shù)值化的向量信息。所述濃淡變化方向可以是一個(gè)方向，也可以是多個(gè)方向。 例如，可以包含沿著第一方向的A濃淡變化值或沿著第二方向的B濃淡變化值被數(shù)值化的向量信息。從沿第一方向具有A濃淡變化值、沿第二方向具有B濃淡變化值的含義來看，可以包含兩個(gè)以上的向量信息。
[0082]此外，若基于與濃淡變化值以及濃淡變化方向相關(guān)的向量信息(S卩，濃淡變化向量值)來對(duì)特征地點(diǎn)的種類(以脊線為基準(zhǔn)的凹入地點(diǎn)、突出地點(diǎn)或汗孔地點(diǎn)等)進(jìn)行分類，則還可以識(shí)別該特征地點(diǎn)為哪一種類，而且這種信息也可以包含在關(guān)于特征地點(diǎn)的信息。
[0083]如果最終提取到所有的特征地點(diǎn)，則該特征地點(diǎn)的濃淡變化值、濃淡變化方向被數(shù)字化的向量信息以及彼此之間的位置信息將會(huì)被模板化而存儲(chǔ)。例如，在將指紋圖像的特征地點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，所有的特征地點(diǎn)的濃淡變化值以及其位置信息可以被模板化而存儲(chǔ)。所述特征地點(diǎn)可以是最終提取到的特征地點(diǎn)中的一個(gè)，也可以是除了該特征地點(diǎn)以外的任意的地點(diǎn)。
[0084]模板可以經(jīng)過多次而生成并得到合成。即，用戶的指紋圖像的獲取將會(huì)經(jīng)過多次而實(shí)現(xiàn)，并多次反復(fù)如圖5所示的各步驟而生成多個(gè)模板，而且這些模板分別轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸之后組合為一個(gè)模板。在未充分地獲取到特征地點(diǎn)的情況下，可以向用戶持續(xù)地發(fā)出指紋注冊(cè)請(qǐng)求。
[0085]圖6是示出根據(jù)參照?qǐng)D5而進(jìn)行說明的過程而被注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)的圖。
[0086]如圖6所示，可以在沒有一般的細(xì)節(jié)點(diǎn)(例如，脊線的末端或分叉點(diǎn)等)的極小面積 (例如，4mmX4mm)的指紋圖像內(nèi)，以能夠充分執(zhí)行指紋注冊(cè)以及認(rèn)證的個(gè)數(shù)提取具有與周圍像素不同的特殊的濃淡差值的像素地點(diǎn)(即，特征地點(diǎn))。在圖6中，這些特征地點(diǎn)用圓進(jìn)行了表示。
[0087]根據(jù)實(shí)施例，即使是沒有作為一般的指紋特征點(diǎn)的細(xì)節(jié)點(diǎn)(分叉點(diǎn)、島、端點(diǎn)等)的極小區(qū)域的指紋圖像，也可以利用針對(duì)脊線的像素的濃淡變化值提取指紋的固有特征。因此，即使用于感測(cè)指紋的區(qū)域被縮小，從而導(dǎo)致獲取到的指紋圖像的面積為極小面積，也能夠從中提取指紋的固有信息，并實(shí)現(xiàn)通過該固有信息的指紋認(rèn)證。
[0088]圖7是用于說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的指紋認(rèn)證方法的流程圖。
[0089]首先，如果為了認(rèn)證指紋而手指接觸到指紋傳感器，則指紋傳感器將會(huì)感測(cè)到手指的接觸而開始獲取指紋圖像(S710)?？梢酝ㄟ^參照?qǐng)D2進(jìn)行說明的方法而獲取指紋圖像。
[0090]如果獲取到指紋圖像，則將該指紋圖像的所有的像素作為對(duì)象而計(jì)算與周圍像素之間的濃淡差值，并基于該差值來將濃淡變化值較大的地點(diǎn)作為特征地點(diǎn)而提取?？梢酝ㄟ^參照?qǐng)D5進(jìn)行說明的方法而從新獲取的指紋圖像中提取特征地點(diǎn)(S720)。
[0091]對(duì)一個(gè)以上的特征地點(diǎn)的信息而言，彼此之間的位置信息可以被模板化而存儲(chǔ)。 將這種特征地點(diǎn)之間的位置信息(即，全局定位)與已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)的全局定位進(jìn)行比較而判斷特征地點(diǎn)屬于指紋圖像的哪一部分(S730)。已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)可以是從更寬的范圍的指紋圖像中獲取的特征地點(diǎn)，也可以與此相反。因此，在S730步驟中，可以判斷新新獲取的指紋的特征地點(diǎn)是否對(duì)應(yīng)于已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)中的某一部分，或者與此相反地，判斷已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)是否對(duì)應(yīng)于新獲取的指紋的特征地點(diǎn)中的某一部分。即，執(zhí)行尋找需要在新獲取的指紋的特征地點(diǎn)和已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)之間進(jìn)行比較的部分的過程。在指紋感測(cè)過程中，指紋圖像可能根據(jù)情況而彈性縮小或增大，因此可以執(zhí)行以一個(gè)特征地點(diǎn)為中心而使另一特點(diǎn)地點(diǎn)為止的距離以輻射狀縮小或增大從而進(jìn)行比較的操作。
[0092]進(jìn)行S730步驟的結(jié)果，如果選定了新獲取的指紋的特征地點(diǎn)和已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)之間的比較對(duì)象位置，則計(jì)算出各個(gè)特征地點(diǎn)的濃淡變化向量值的類似度(S740)。各個(gè)特征地點(diǎn)的濃淡變化向量值包括各個(gè)特征地點(diǎn)上的濃淡變化值以及濃淡變化方向。 即，包括能夠掌握濃淡變化值沿哪一個(gè)方向以多大程度急劇變化的信息。因此，可以通過對(duì)在新獲取的指紋的特征地點(diǎn)與已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)的位置存在的特征地點(diǎn)的濃淡變化向量值進(jìn)行比較而計(jì)算出指紋的一致與否(即，指紋的類似度)。
[0093]如果計(jì)算出特征地點(diǎn)之間的濃淡變化向量值的類似度，則判斷該類似度是否為類似臨界值以上(S750)。類似度表示已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)中的第一特征地點(diǎn)的濃淡變化向量值與新獲取的指紋的特征地點(diǎn)中的與此對(duì)應(yīng)的第二特征地點(diǎn)的濃淡變化向量值的類似度，可以被定義為兩個(gè)向量值之差的絕對(duì)值。另外，這里的類似臨界值可以根據(jù)所要求的安全等級(jí)來設(shè)定。即使表現(xiàn)出較小的類似度，如果判斷為認(rèn)證成功，則安全等級(jí)將會(huì)降低， 而且在與此相反的情況下，安全等級(jí)將會(huì)提高，因此，可以根據(jù)所要設(shè)定的安全等級(jí)而將所述類似臨界值設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹怠〇〇94]如果類似度為類似臨界值以上，則判斷為指紋認(rèn)證成功(S760)，反之，判斷為指紋認(rèn)證失敗(S770)。
[0095]根據(jù)實(shí)施例，可以僅通過極小面積的指紋圖像而實(shí)現(xiàn)指紋特征地點(diǎn)的提取以及通過該指紋特征地點(diǎn)的指紋認(rèn)證，因此即使用于感測(cè)指紋的面積縮小而導(dǎo)致獲取到的指紋圖像的面積變窄，也能夠?qū)崿F(xiàn)指紋的注冊(cè)以及認(rèn)證。
[0096]此外，可以僅利用極小面積的指紋圖像而實(shí)現(xiàn)特征地點(diǎn)的提取以及與其他特征地點(diǎn)之間的比較，因此在進(jìn)行指紋注冊(cè)和認(rèn)證時(shí)還能夠通過互不相同的方式獲取指紋圖像。 例如，在注冊(cè)指紋時(shí)，可以通過觸摸方式獲取指紋;在認(rèn)證指紋時(shí)，可以通過滑動(dòng)方式獲取指紋圖像，反之亦然。[〇〇97]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電子裝置的構(gòu)成的模塊圖。[〇〇98] 參照?qǐng)D8,根據(jù)實(shí)施例的電子裝置800包含指紋傳感器810以及信息處理裝置820。
[0099]根據(jù)一實(shí)施例的電子裝置800是根據(jù)用戶的輸入而執(zhí)行預(yù)定的操作的數(shù)字設(shè)備， 諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、網(wǎng)絡(luò)平板(web pad)、移動(dòng)電話、導(dǎo)航之類的配備存儲(chǔ)單元并搭載微處理器而具備運(yùn)算能力的數(shù)字設(shè)備均可作為根據(jù)本發(fā)明的電子裝置800而采用。[〇1〇〇] 指紋傳感器810形成于電子裝置800的局部區(qū)域。作為一例，指紋傳感器810可以位于電子裝置800的前表面，當(dāng)然，根據(jù)多樣的實(shí)施例，還可以形成于電子裝置800的側(cè)面、背面或者顯示部825的表面。[〇1〇1]根據(jù)一實(shí)施例的指紋傳感器810包含指紋感測(cè)部811、信號(hào)處理部812以及信號(hào)收發(fā)部813。[〇1〇2]指紋感測(cè)部811是通過感測(cè)用戶的手指并掃描所接觸到的手指的指紋來獲取指紋圖像的部分。指紋感測(cè)部811可以通過電容方式、光學(xué)方式、壓力方式、熱感測(cè)方式等其他公知的多樣的方式掃描手指指紋。根據(jù)實(shí)施例，指紋感測(cè)部811還可以將滑動(dòng)方式以及觸摸方式并用而執(zhí)行指紋感測(cè)。例如，在注冊(cè)指紋時(shí)，可以通過滑動(dòng)方式獲取指紋圖像之后提取指紋的特征地點(diǎn);在認(rèn)證指紋時(shí)，可以通過觸摸方式獲取指紋圖像之后提取指紋的特征地點(diǎn)， 反之亦然。[〇1〇3]信號(hào)處理部812對(duì)借助指紋感測(cè)部811而以預(yù)設(shè)定的周期(速度)掃描的指紋圖像幀進(jìn)行信號(hào)處理。例如，可以包含用于將指紋圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的模擬電路、噪聲去除電路、信號(hào)靈敏度放大電路、模擬-數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字電路等。信號(hào)處理部812可以以專用集成電路(Applicat1n Specific Integrated Circuit:ASIC)形態(tài)獨(dú)立于指紋感測(cè)部 811或與指紋感測(cè)部811集成而體現(xiàn)。[〇1〇4]信號(hào)收發(fā)部813將關(guān)于指紋圖像的電信號(hào)，S卩，來自信號(hào)處理部812的輸出信號(hào)傳送到信息處理裝置820,并接收來自信息處理裝置820的信號(hào)(例如，電源信號(hào)、控制信號(hào)、關(guān)于已注冊(cè)的指紋的數(shù)字信號(hào)等)。信號(hào)收發(fā)部813可以利用I2C方式或串行外設(shè)接口(Serial Peripheral Interface: SPI)方式的接口。[〇1〇5] 信息處理裝置820包含:控制部821、存儲(chǔ)部822、指紋注冊(cè)部823、指紋認(rèn)證部824以及顯示部825。為了方便說明，將電子裝置800中除了指紋傳感器810以外的其他的構(gòu)成要素表示為信息處理裝置820,但是，信息處理裝置820的構(gòu)成并不局限于所圖示的構(gòu)成要素，根據(jù)實(shí)施例，可以增加音頻、觸摸檢測(cè)部等多樣的構(gòu)成要素。
[0106]控制部821控制指紋傳感器810以及信息處理裝置820的全部操作。[〇1〇7]存儲(chǔ)部822以模板形態(tài)臨時(shí)或永久存儲(chǔ)指紋圖像或指紋圖像的特征地點(diǎn)信息。此夕卜，存儲(chǔ)部822存儲(chǔ)電子裝置800的數(shù)據(jù)、固件信息等。存儲(chǔ)部822可以由諸如S-RAM、D-RAM之類的易失性存儲(chǔ)器;諸如R0M、閃速存儲(chǔ)器之類的非易失性存儲(chǔ)器等來實(shí)現(xiàn)。
[0108]指紋注冊(cè)部823通過參照?qǐng)D5進(jìn)行說明的過程提取手指的指紋圖像中的特征地點(diǎn)， 并將該特征地點(diǎn)作為指紋信息而注冊(cè)。所注冊(cè)的指紋信息存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部822。[〇1〇9]指紋認(rèn)證部824通過參照?qǐng)D7進(jìn)行說明的過程而比較存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部822的指紋信息和當(dāng)前獲取的指紋圖像的特征信息，從而執(zhí)行指紋認(rèn)證。
[0110]指紋注冊(cè)部823和指紋認(rèn)證部824在圖8中圖示為獨(dú)立的構(gòu)成要素，然而指紋注冊(cè)部823和指紋認(rèn)證部824可以集成而體現(xiàn)為一個(gè)模塊。指紋注冊(cè)部823和指紋認(rèn)證部824是程序模塊的形態(tài)，可以以算法形態(tài)存儲(chǔ)于控制部811或者存儲(chǔ)部812的特定區(qū)域。優(yōu)選地，這些需要以較高的安全級(jí)別被加密而管理，從而不允許通過其他路線實(shí)現(xiàn)接近、修改或指紋信息的取出。
[0111]顯示部825可以顯示電子裝置800的操作狀況或者除此之外的其他信息。根據(jù)一實(shí)施例的顯示部825可以顯示指紋注冊(cè)部823以及指紋認(rèn)證部824的操作狀態(tài)(例如，注冊(cè)成功與否、認(rèn)證成功與否等信息)。
[0112]如上所述的對(duì)本發(fā)明的說明僅僅是為了提供示例而進(jìn)行的，在本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域中具有基本知識(shí)的人員均可理解可以不改變本發(fā)明的技術(shù)思想或必要的特征而容易地將本發(fā)明變形為其他具體的形態(tài)。因此，需要理解上述的實(shí)施例在所有層面上都是示例性的，而并不是局限性的。例如，本說明書中以單一型說明的各個(gè)構(gòu)成要素可以被分散實(shí)施，同樣，以分散型說明的構(gòu)成要素也可以通過結(jié)合的形式得到實(shí)施。
[0113]本發(fā)明的范圍須由權(quán)利要求書界定，而且，需要理解，可從權(quán)利要求書的含義、范圍以及與之等同的概念導(dǎo)出的所有的變更或者變形的形態(tài)均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種指紋信息處理方法，作為包含極小指紋感測(cè)區(qū)域的電子裝置的指紋信息處理方 法，包括如下步驟:從所述指紋感測(cè)區(qū)域獲取指紋圖像；針對(duì)所述指紋圖像的各個(gè)像素算出以與周圍像素之間的濃淡差值來定義的濃淡變化 值；將所述濃淡變化值為臨界值以上的地點(diǎn)選定為候選特征地點(diǎn)；在包含所述候選特征地點(diǎn)和該候選特征地點(diǎn)的周圍像素的區(qū)域施加用于噪聲濾除的 人為的失真；以及將所述候選特征地點(diǎn)中的經(jīng)過人為的失真之后的濃淡變化值屬于臨界范圍內(nèi)的候選 特征地點(diǎn)選定為最終的特征地點(diǎn)。2.如權(quán)利要求1所述的指紋信息處理方法，還包括如下步驟:將所述最終的特征地點(diǎn)與已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)進(jìn)行比較而執(zhí)行指紋認(rèn)證。3.如權(quán)利要求2所述的指紋信息處理方法，其中，所述指紋認(rèn)證執(zhí)行步驟包括如下的步驟:將包含所述最終的特征地點(diǎn)的濃淡變化值以 及濃淡變化方向的濃淡變化向量值與所述已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)的濃淡變化向量值進(jìn) 行比較。4.如權(quán)利要求3所述的指紋信息處理方法，其中，所述指紋認(rèn)證執(zhí)行步驟在所述比較步驟之前還包括如下步驟:將所述最終的特征地點(diǎn) 和已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)的位置進(jìn)行比較，從而選定比較對(duì)象部分。5.如權(quán)利要求1所述的指紋信息處理方法，還包括如下步驟:將所述最終的特征地點(diǎn)的各個(gè)濃淡變化值以及彼此之間的位置信息模板化而存儲(chǔ)。6.如權(quán)利要求1所述的指紋信息處理方法，還包括如下步驟:存儲(chǔ)如下信息中的至少一個(gè):包含所述最終的特征地點(diǎn)的濃淡變化值以及濃淡變化方 向的濃淡變化向量值;以及特征地點(diǎn)的種類。7.如權(quán)利要求1所述的指紋信息處理方法，其中，施加所述人為的失真的步驟包括如下的步驟:在包含所述候選特征地點(diǎn)和該候選特征 地點(diǎn)的周圍像素的區(qū)域采用高斯濾波器。8.—種電子裝置，包括:指紋傳感器，對(duì)接觸于極小指紋感測(cè)區(qū)域的手指的指紋進(jìn)行掃描，從而獲取指紋圖像； 以及信息處理裝置，針對(duì)所述指紋圖像的各個(gè)像素算出以與周圍像素之間的濃淡差值來定 義的濃淡變化值，從而將所述濃淡變化值為臨界值以上的地點(diǎn)選定為候選特征地點(diǎn)，并將 所述候選特征地點(diǎn)中的經(jīng)過用于噪聲濾除的人為的失真之后的濃淡變化值屬于臨界范圍 內(nèi)的候選特征地點(diǎn)選定為最終的特征地點(diǎn)。9.如權(quán)利要求8所述的電子裝置，其中，所述信息處理裝置包括:指紋認(rèn)證部，將包含所述最終的特征地點(diǎn)的濃淡變化值以及 濃淡變化方向的濃淡變化向量值與已注冊(cè)的指紋的特征地點(diǎn)的濃淡變化向量值進(jìn)行比較， 從而執(zhí)行指紋認(rèn)證。10.如權(quán)利要求8所述的電子裝置，其中，所述信息處理裝置包括:指紋注冊(cè)部，將所述最終的特征地點(diǎn)的各個(gè)濃淡變化值以及 彼此之間的位置信息模板化而存儲(chǔ)。
【文檔編號(hào)】G06K9/20GK105993023SQ201480075441
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2014年6月11日
【發(fā)明人】片白范, 林佑澤, 樸成贊, 金宰漢
【申請(qǐng)人】韓國(guó)科泰高科株式會(huì)社, 韓國(guó)肯巴斯生物技術(shù)(株)