非接觸式掌紋認(rèn)證方法、裝置及便攜終端的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種非接觸式掌紋認(rèn)證方法、裝置及便攜終端，應(yīng)用于包括攝像頭以及照明燈的便攜終端，包括：在掌紋認(rèn)證流程開啟時使能攝像頭，并在外部光照不足時保持照明燈的工作狀態(tài)被設(shè)置為照明模式從而為攝像頭提供補光輸出；從攝像頭輸出的視頻流中選擇一幀新圖像作為候選圖像，針對該候選圖像獲取攝像頭當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)集合，判斷該集合中的每一個狀態(tài)參數(shù)是否都滿足與該參數(shù)對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，如果都滿足則將該候選圖像作為掌紋匹配的對比掌紋圖像輸出；以及，通過將所述對比掌紋圖像與預(yù)先錄入的一個或多個基準(zhǔn)掌紋圖像進行匹配，來進行用戶認(rèn)證。本發(fā)明能夠有效提升對比掌紋圖像的輸出質(zhì)量，從而提升非接觸式掌紋認(rèn)證技術(shù)的性能表現(xiàn)。
【專利說明】非接觸式掌紋認(rèn)證方法、裝置及便攜終端

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及便攜終端身份認(rèn)證【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種適用于便攜終端的非接觸式掌紋認(rèn)證方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動通信技術(shù)的變革，例如智能手機、平板計算機等便攜終端正在成為人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯闹匾ぞ?。例如，除了電話以及短信等傳統(tǒng)應(yīng)用以外，人們已經(jīng)可以利用智能手機進行網(wǎng)絡(luò)社交、在線購物以及在線支付等多種應(yīng)用。便攜終端上可能存放有大量有價值的工作數(shù)據(jù)或隱私數(shù)據(jù)，因此，用戶對便攜終端上的信息安全越來越關(guān)注，希望這些需要保護的數(shù)據(jù)在未通過身份認(rèn)證的情況下無法被訪問。
[0003]在傳統(tǒng)的方式中，便攜終端采用密碼或者用戶名與密碼的組合方式來驗證用戶身份。這種方式的問題體現(xiàn)在其安全性和便利性之間存在著天然的矛盾。首先，用戶若想提高安全性，則需要設(shè)置復(fù)雜的密碼，比如密碼是字母、數(shù)字以及特殊符號的組合，甚至可能還需要部分字母是大寫的；其次，在不同的身份認(rèn)證入口，用戶可能需要使用沒有關(guān)聯(lián)性的密碼；舉例來說，用戶郵箱密碼與QQ密碼最好沒有關(guān)聯(lián)性，否則一旦其中某個密碼被他人知曉，另一個密碼很容易被猜到。
[0004]在在線支付以及手機銀行等安全性要求極為嚴(yán)苛的應(yīng)用中，會采用多重身份認(rèn)證的方式，除了用戶登錄認(rèn)證之外，還會引入支付密碼雙重認(rèn)證。目前很多在線支付還需要通過短信發(fā)送驗證碼的方式來認(rèn)證。在這種情況下去，用戶要想獲得安全的使用體驗，必須接受這些嚴(yán)格但不便利的安全措施。
[0005]目前有些開發(fā)者和廠商正試圖在便攜終端上引入指紋認(rèn)證方式來替代傳統(tǒng)的用戶名/密碼認(rèn)證方式。這種認(rèn)證方式的便利性較好，但其安全性卻大大降低。這是因為，在便攜終端上使用指紋認(rèn)證，一旦便攜終端丟失被他人獲取，由于用戶此前使用便攜終端時留下了大量自身的指紋，這些指紋很容易被他人采集后利用，造成指紋認(rèn)證形同虛設(shè)。事實上，公安機關(guān)正是利用指紋容易遺留的特點，建立指紋數(shù)據(jù)庫來協(xié)助進行各種案件偵破的。此外，指紋認(rèn)證存在實施成本高的問題，為了支持指紋認(rèn)證，便攜終端需要額外配置一個指紋識別硬件，并相應(yīng)調(diào)整便攜終端整體設(shè)計，這不僅與便攜終端輕薄化趨勢相背，還引入了開發(fā)設(shè)計成本升高的問題。
[0006]因此，總體上來說，傳統(tǒng)的用戶身份認(rèn)證技術(shù)都無法解決便利性和安全性之間的矛盾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提供一種非接觸式掌紋認(rèn)證裝置，應(yīng)用于包括攝像頭以及照明燈的便攜終端上，該裝置包括:
[0008]采集控制單元，用于在掌紋認(rèn)證流程開啟時使能所述攝像頭，并在外部光照不足時保持所述照明燈的工作狀態(tài)被設(shè)置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出；
[0009]篩選輸出單元，用于從所述攝像頭輸出的視頻流中選擇一幀新圖像作為候選圖像，針對該候選圖像獲取所述攝像頭當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)集合，判斷該集合中的每一個狀態(tài)參數(shù)是否都滿足與該參數(shù)對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，如果都滿足則將候選圖像作為掌紋匹配的對比掌紋圖像輸出，如果該集合中的任一個狀態(tài)參數(shù)沒有滿足對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則忽略該候選圖像，并重新選擇一幀新圖像作為候選圖像；以及
[0010]掌紋匹配單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)算法將所述對比掌紋圖像與預(yù)先錄入的一個或多個基準(zhǔn)掌紋圖像進行匹配，若匹配成功，則確定認(rèn)證通過；若匹配失敗則向用戶輸出認(rèn)證失敗提示或返回篩選輸出單元。
[0011]本發(fā)明還提供一種非接觸式掌紋認(rèn)證方法，應(yīng)用于包括攝像頭以及照明燈的便攜終端上，其中該方法包括以下步驟:
[0012]步驟A，在掌紋認(rèn)證流程開啟時使能所述攝像頭，并在外部光照不足時保持所述照明燈的工作狀態(tài)被設(shè)置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出；
[0013]步驟B，從所述攝像頭輸出的視頻流中選擇一幀新圖像作為候選圖像；
[0014]步驟C，針對該候選圖像獲取所述攝像頭當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)集合，判斷該集合中的每一個狀態(tài)參數(shù)是否都滿足與該參數(shù)對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，如果都滿足則將該候選圖像作為掌紋匹配的對比掌紋圖像輸出，如果該集合中的任一個狀態(tài)參數(shù)沒有滿足對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則忽略該候選圖像并返回步驟B ;以及
[0015]步驟D，根據(jù)預(yù)設(shè)算法將所述對比掌紋圖像與預(yù)先錄入的基準(zhǔn)掌紋圖像進行匹配，若匹配成功，則確定認(rèn)證通過；若匹配失敗則向用戶輸出認(rèn)證失敗提示或返回步驟B。
[0016]本發(fā)明能夠有效提升非接觸式掌紋認(rèn)證中對比掌紋圖像的輸出質(zhì)量，從而提升非接觸式掌紋認(rèn)證技術(shù)的性能表現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一種典型的應(yīng)用場景圖。
[0018]圖2是本發(fā)明一種實施方式中非接觸式掌紋認(rèn)證裝置的邏輯結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)硬件環(huán)境的示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明一種實施方式中非接觸式掌紋認(rèn)證方法的流程圖。
[0020]圖4是本發(fā)明另一種實施方式中非接觸式掌紋認(rèn)證方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0021]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，目前業(yè)界還在研究人臉識別等技術(shù)來實現(xiàn)用戶身份認(rèn)證。但這種技術(shù)仍然無法從本質(zhì)上改善便利性與安全性的天然矛盾。以人臉識別為例，其安全性上存在的問題是，用戶人臉圖像的取得也是相對容易的，用戶可能在互聯(lián)網(wǎng)或其他終端上中存放有大量自身的照片，這些照片可能被他人輕易獲取到，這樣非法用戶就可以利用這些照片來偽裝通過人臉認(rèn)證。
[0022]相對于指紋、人臉而言，掌紋被他人獲取的可能性非常小。這是因為，首先，人們在使用便攜終端的過程中，其手部操作大部分依賴于手指。其次，日常生活中，人們在使用手時，手掌通常處于一定程度的收合狀態(tài)，即便留下了掌紋，留下的掌紋與手掌張開時的掌紋截然不同，很難用來偽裝通過身份認(rèn)證。此外，用戶一般不會保存清晰的手掌照片，因而也不會存在照片被他人獲取而加以利用的弊端。
[0023]然而，目前的掌紋認(rèn)證的實現(xiàn)技術(shù)仍然要依賴專用的硬件設(shè)備，這同樣會造成成本較高和不夠便利的問題。例如中國專利申請公開第CNlO 1833647A號公布了一種掌紋獲取設(shè)備及對應(yīng)的處理方法。在這種方案中，雖然改進了傳統(tǒng)技術(shù)中需要屏蔽環(huán)境光的缺點，但仍然需要引入專用的硬件，使用閃光燈或外接紅外LED的方式來完成掌紋認(rèn)證過程，并且仍然是接觸式掌紋認(rèn)證實現(xiàn)。在接觸式掌紋認(rèn)證技術(shù)中，用戶手掌需要通過一個特定的定位部件(比如手放置臺)固定在距離攝像頭預(yù)定距離的位置上，用戶手掌無法自由活動。顯然，這種技術(shù)便利性非常差，無法應(yīng)用于便攜終端。此外，中國專利申請公開第CN1972186A號公布了一種移動式身份認(rèn)證系統(tǒng)及其認(rèn)證方法,在該技術(shù)中，使用移動設(shè)備照相功能，輔助閃光燈來獲取掌紋進行掌紋認(rèn)證，其帶來了一定的便利性，但是該方案獲取掌紋圖像的質(zhì)量較低，因此對內(nèi)置的掌紋匹配算法要求很高，該方案整體上離實際商用仍然有不小的距離。
[0024]針對目前這些技術(shù)的缺點，本發(fā)明提出一種非接觸式掌紋認(rèn)證的解決方案，以從本質(zhì)上改善非接觸式掌紋認(rèn)證的技術(shù)基礎(chǔ)，為非接觸式掌紋認(rèn)證技術(shù)在便利性上的突破提供技術(shù)保障。所謂非接觸式掌紋認(rèn)證是指，被認(rèn)證的手掌無需被固定在某個定位部件上。
[0025]在一種較佳的實施方式中，本發(fā)明提供一種基于計算機程序?qū)崿F(xiàn)的非接觸式掌紋認(rèn)證裝置，該裝置應(yīng)用在便攜終端(以下僅以智能手機為例)上。如圖2所示，該智能手機通常包括CPU、內(nèi)存、攝像頭12、非易失性存儲器、照明燈11以及包括觸摸顯示屏在內(nèi)的各種輸入輸出硬件等。
[0026]在優(yōu)選的方式上，攝像頭12與例如由LED制成的照明燈11通常位于智能手機同一側(cè)，比如手機的背面?？紤]到結(jié)構(gòu)與外觀設(shè)計的變形，在本發(fā)明實施過程中，對攝像頭12與照明燈11的位置關(guān)系還可以進一步放寬，只要攝像頭12采集圖像的路徑范圍與照明燈11的光照輸出范圍存在交集即可。事實上，只要能閃光拍照的智能手機，均具備實施本發(fā)明的基礎(chǔ)硬件環(huán)境。如圖1所示，較粗的虛線表示照明燈11的光照輸出范圍，而較細(xì)虛線表示攝像頭12采集圖像的路徑范圍。
[0027]在實現(xiàn)上來說，該裝置可以作為一個獨立的手機應(yīng)用(APP)安裝在手機上，也可以作為一個特性功能集成在其他手機應(yīng)用中。
[0028]請參考圖2，在一種軟件實施方式(并不排除其他實施方式)中，該裝置作為一個邏輯層面的虛擬裝置，主要包括采集控制單元、篩選輸出單元以及掌紋匹配單元。
[0029]請參考圖3，該裝置的使用和運行過程包括以下步驟。
[0030]步驟101，采集控制單元根據(jù)特定指令開啟掌紋認(rèn)證流程；
[0031]步驟102，采集控制單元在掌紋認(rèn)證流程啟動時使能攝像頭，并至少在外部光照不足時保持照明燈被設(shè)置為照明模式；
[0032]步驟103，篩選輸出單元從攝像頭當(dāng)前輸出的視頻流中獲取一幀新圖像作為候選圖像；
[0033]步驟104，篩選輸出單元針對該候選圖像相應(yīng)獲取攝像頭當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)集合，并判斷該集合中的每一個狀態(tài)參數(shù)是否都滿足與該參數(shù)對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，如果都滿足則將候選圖像作為掌紋匹配的對比掌紋圖像輸出，如果沒有都滿足，則忽略該候選圖像，并返回步驟 103 ；
[0034]步驟105，掌紋匹配單元判斷對比掌紋圖像是否與基準(zhǔn)掌紋圖像匹配，如果匹配則認(rèn)證用戶身份合法。
[0035]掌紋認(rèn)證可以作為各種手機應(yīng)用的身份驗證機制，用戶若要執(zhí)行特定操作，如訪問重要數(shù)據(jù)，其需要通過掌紋認(rèn)證來驗證其身份。為實現(xiàn)掌紋認(rèn)證，通常需要先錄入一個或多個用戶掌紋圖像作為基準(zhǔn)掌紋圖像。該基準(zhǔn)掌紋圖像是掌紋認(rèn)證的基礎(chǔ)，將后續(xù)采集到的對比掌紋圖像與這個基準(zhǔn)掌紋圖像進行匹配，匹配成功則認(rèn)證通過。
[0036]基準(zhǔn)掌紋圖像的錄入可以采用多種方式。一種方式是用戶上傳一幀圖像作為基準(zhǔn)掌紋圖像，比如使用其他照相設(shè)備拍攝的掌紋圖像作為基準(zhǔn)掌紋圖像。在一種可能的實現(xiàn)方式中，也可以使用與上述采集對比掌紋圖像類似的方法，來通過智能手機采集一個基準(zhǔn)掌紋圖像保存在智能手機內(nèi)部。
[0037]也就是說，手機APP中可設(shè)置有一個基準(zhǔn)錄入流程，以供用戶采集并保存基準(zhǔn)掌紋圖像。在這種方式中，采集控制單元在基準(zhǔn)錄入流程開啟時相應(yīng)使能所述攝像頭，并在外部光照不足時保持照明燈工作狀態(tài)被設(shè)置為照明模式為攝像頭提供補光輸出；篩選輸出單元按照步驟103和步驟104那樣篩選圖像，不同的是在基準(zhǔn)錄入流程中，其會將輸出的對比掌紋圖像作為基準(zhǔn)掌紋圖像保存起來。
[0038]本發(fā)明在產(chǎn)品化實現(xiàn)的過程中也會加入這些既有的實現(xiàn)，但錄入基準(zhǔn)掌紋圖像以及判斷對比掌紋圖像與基準(zhǔn)掌紋圖像是否匹配的過程，可以參考已有技術(shù)加以實現(xiàn)。本發(fā)明并不關(guān)注匹配算法本身的優(yōu)劣，本發(fā)明的目標(biāo)主要是通過改進對比掌紋圖像的采集以及掌紋認(rèn)證的流程，來降低掌紋認(rèn)證類軟件產(chǎn)品的開發(fā)難度和開發(fā)成本。
[0039]在作為基準(zhǔn)掌紋圖像的用戶掌紋錄入完成后，用戶可能會通過特定的交互界面觸發(fā)掌紋認(rèn)證流程的開啟。例如，用戶可能在屏幕上點擊特定觸摸按鈕來觸發(fā)掌紋認(rèn)證流程開啟；當(dāng)然觸發(fā)掌紋認(rèn)證流程的開啟也可能是特定應(yīng)用觸發(fā)的，比如某個手機應(yīng)用在發(fā)現(xiàn)某些條件滿足時，其可能會觸發(fā)掌紋認(rèn)證流程開啟。
[0040]在本發(fā)明中，在掌紋認(rèn)證流程開啟之后，采集控制單元會將攝像頭使能并將照明燈設(shè)置在照明模式下。在智能手機上，攝像頭開啟之后，其會自動通過內(nèi)置的傳感器(Sensor)芯片不斷采集圖像并輸出一定巾貞率的視頻流，比如說30巾貞/秒的視頻流。這個視頻流通常會展示在手機屏幕上，讓用戶直觀感受到攝像頭所對準(zhǔn)的方向或目標(biāo)。
[0041]若要取得一幀對比掌紋圖像與基準(zhǔn)掌紋圖像進行匹配，直接的思路是參考智能手機的照相應(yīng)用加以實現(xiàn)。在照相應(yīng)用中，當(dāng)用戶在手機屏幕上點擊照相應(yīng)用圖標(biāo)時，攝像頭會開啟并根據(jù)用戶操作將當(dāng)前采集到的一幀圖像輸出并保存。如果某一款其他應(yīng)用需要取得一幀圖像時，通常的做法也是模擬照相應(yīng)用的功能實現(xiàn)。
[0042]當(dāng)外部光照不足的時候，照相類應(yīng)用會自動利用閃光燈進行補光。這種方式在需要取得一幀圖像的其他應(yīng)用場景中也許是可以滿足用戶要求的，然而在掌紋認(rèn)證過程中卻存在問題。首先，用戶使用智能手機對準(zhǔn)手掌的時候，其距離通常比較近，一般在數(shù)十厘米的范圍。若選擇自動閃光模式，在很多時候尤其是外部光照輕度不足的情況下，容易造成圖像過曝。但若選擇手動啟動閃光，則不僅便利性差，而且對用戶要求較高。其次，由于閃光是一瞬間完成的，若閃光的同時用戶的手掌在移動，手掌移動會導(dǎo)致運動模糊，最終導(dǎo)致當(dāng)前拍攝的這一幀圖像的質(zhì)量較差。用戶手掌與手機之間的相對距離可能隨時發(fā)生變化，這種距離的不斷變化對于對焦?fàn)顟B(tài)與曝光狀態(tài)有直接和顯著的影響，用戶手掌的移動是不可能控制的，而閃光燈的發(fā)光時間是瞬間完成的，因此使用閃光燈模式，與移動終端的使用方式之間存在難以克服的矛盾，導(dǎo)致其通常無法獲取滿足掌紋認(rèn)證的質(zhì)量要求的掌紋圖像。
[0043]因此，在進行掌紋認(rèn)證的時候，若遵循本領(lǐng)域一般的技術(shù)實現(xiàn)思路而采用傳統(tǒng)的照相應(yīng)用方式來采集對比掌紋圖像，基本上難以采集到圖像質(zhì)量較好的對比掌紋圖像。在這種情況下，需要開發(fā)人員開發(fā)更為強大的算法來彌補對比掌紋圖像質(zhì)量的不足，但這樣一來，開發(fā)成本和難度無疑會升高，整體效果卻可能依然很差。
[0044]另外，從應(yīng)用實際出發(fā)，用戶可能在各種場合進行掌紋認(rèn)證，以閃光模式來獲取對比掌紋圖像無疑會造成光污染，影響到周圍的人群，這樣的產(chǎn)品實現(xiàn)不便于在公共場合使用。
[0045]事實上，閃光模式的思路主要還是受到傳統(tǒng)照相技術(shù)思路的影響，希望輸出一個高功率的光照來彌補光照的不足。并且，由于大部分照相應(yīng)用中目標(biāo)距離的不確定性，照明模式對于傳統(tǒng)照相需求而言是不適宜的。例如，當(dāng)被拍攝目標(biāo)比較遠(yuǎn)的時候，照明模式通常毫無意義。然而，具體到掌紋認(rèn)證應(yīng)用，由于掌紋通常距離攝像頭較近，完全可以采用照明模式來進行攝像時的補光。
[0046]換言之，本發(fā)明針對掌紋認(rèn)證的實際，考慮到掌紋通常距離攝像頭較近，采用照明模式來補光，雖然其補光強度比閃光模式要小很多，但由于照明燈與手掌距離較近，不僅可以實現(xiàn)良好的補光效果，而且基本可以確保不會因為照明燈的開啟而導(dǎo)致過曝。
[0047]尤其值得注意的是，由于外部光源的位置是不確定的，本發(fā)明通過利用手機的照明模式進行攝像補光，可以有效地改善外部光照中存在逆光、順光、以及來自不同角度的光照所產(chǎn)生的負(fù)面影響，即消除環(huán)境光帶來的負(fù)面影響，從而可以保證圖像輸出質(zhì)量區(qū)間變得更加收斂。例如，與在照明模式下拍照相比，在開啟閃光功能拍照的時候，若其他條件一致，智能手機攝像頭輸出的圖像質(zhì)量的變化區(qū)間更大，也就是說圖像質(zhì)量輸出不夠穩(wěn)定。
[0048]而且閃光模式下照明燈的輸出功率很高，無法持續(xù)提供照明，如果持續(xù)提供照明，將會很容易造成照明燈燒毀。
[0049]在采用照明模式改善對比掌紋圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還對攝像頭連續(xù)輸出的多幀圖像進行篩選。攝像頭使能之后，操作系統(tǒng)可能會默認(rèn)將攝像頭設(shè)置在連續(xù)自動對焦模式下?？紤]到操作系統(tǒng)未必是默認(rèn)將攝像頭設(shè)置為連續(xù)自動對焦模式，本發(fā)明對采集對比掌紋圖像的過程進一步優(yōu)化。比如在1s操作系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)允許應(yīng)用控制攝像頭工作在一次自動對焦模式、連續(xù)自動對焦模式、以及手動對焦模式中任一模式下。在i0S6.0操作系統(tǒng)中這三種模式的表達(dá)如下:
[0050]AVCaptureFocusModeLocked=0, // 鎖定焦距，即不對焦
[0051]AVCaptureFocusModeAutoFocus=l, // 進行一次對焦，然后鎖定焦距
[0052]AVCaptureFocusModeContinuousAutoFocus=2, // 連續(xù)自動對焦
[0053]類似地，對于曝光調(diào)整而言，1S也有三種模式供用戶選擇:固定曝光模式、一次自動曝光模式、以及連續(xù)自動曝光模式。在i0S6.0操作系統(tǒng)中這三種模式的表達(dá)如下:
[0054]AVCaptureExposureModeLocked=0, // 鎖定光圈，即不進行曝光調(diào)整
[0055]AVCaptureExposureModeAutoExpose=l, // 進行一次曝光調(diào)整，然后鎖定光圈
[0056]AVCaptureExposureModeContinuousAutoExposure=2, // 連續(xù)自動曝光調(diào)整
[0057]為了能夠持續(xù)獲取質(zhì)量較高的圖像輸出，采集控制單元在使能攝像頭時，進一步通過操作系統(tǒng)提供的接口控制攝像頭，以使攝像頭工作在連續(xù)自動對焦模式以及連續(xù)自動曝光模式下。同理可推知，如果實施過程中涉及到白平衡狀態(tài)參數(shù)的話，采集控制單元需要對白平衡調(diào)整模式做類似的設(shè)置。
[0058]篩選的原則是攝像頭當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)集合中每一個狀態(tài)參數(shù)是否都滿足該參數(shù)對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，如果都滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)則當(dāng)前這一幀圖像是可以接受的對比掌紋圖像。狀態(tài)參數(shù)集合至少包括一種狀態(tài)參數(shù)。在一種可能的實施方式中，采集狀態(tài)集合可以包括對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)、曝光狀態(tài)參數(shù)以及白平衡狀態(tài)參數(shù)中的任意一種或者多種。當(dāng)然，如果操作系統(tǒng)能夠提供更多狀態(tài)參數(shù)，則可以根據(jù)應(yīng)用需要加以選擇。
[0059]在一種可能的【具體實施方式】中，篩選輸出單元從攝像頭獲得一幀圖像時，其需要根據(jù)攝像頭當(dāng)前的對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)以及曝光狀態(tài)參數(shù)做出選擇。通常，對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)可以分別表征對焦完成以及對焦進行中這兩種狀態(tài)，曝光狀態(tài)參數(shù)也可以表征曝光參數(shù)調(diào)整中以及曝光調(diào)整完畢這兩種狀態(tài)。當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展，操作系統(tǒng)中記錄的對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)以及曝光狀態(tài)參數(shù)可能會有更多的狀態(tài)，甚至有可能將多個狀態(tài)參數(shù)糅合在一起表達(dá)。在本發(fā)明的實際實施過程中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)這些變化做出適應(yīng)性調(diào)整。
[0060]在實際實施本發(fā)明的過程中，可以將滿足要求的對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)以及曝光狀態(tài)參數(shù)保存起來作為可接受的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，各個參數(shù)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)可能因操作系統(tǒng)不同而不同。一旦篩選輸出單元發(fā)現(xiàn)這兩個狀態(tài)參數(shù)分別滿足對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則可以確定當(dāng)前這幀圖像是可以接受的對比掌紋圖像。例如，在本發(fā)明的實施方式中，假設(shè)對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)為I時表示對焦完成，為O時表示對焦進行中；曝光狀態(tài)為I表示曝光調(diào)整完成，為O是表示曝光調(diào)整進行中。那么，篩選輸出單元獲取到的狀態(tài)參數(shù)集合為11時，才確定候選圖像是可以接受的對比掌紋圖像，而當(dāng)狀態(tài)參數(shù)集合為00、01或10時，則可以忽略候選圖像。
[0061]以i0S6.0操作系統(tǒng)下的實現(xiàn)為例，對于對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)是否滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，可通過系統(tǒng)提供的對應(yīng)接口來判斷攝像頭是否正在進行對焦調(diào)整。具體來說，可以基于通過調(diào)用以下接口而獲得的返回值來判斷，iproperty(nonatomic, readonly,getter=isAdjustingFocus)BOOL adjustingFocus。如果返回 YES 表不當(dāng)前正在對焦調(diào)整狀態(tài)中；返回NO表示當(dāng)前不在進行對焦，此時可以理解為對焦完成狀態(tài)。
[0062]對于曝光狀態(tài)參數(shù)是否滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，可通過判斷攝像頭是否正在進行曝光調(diào)整來判斷攝像頭是否正在進行曝光調(diào)整。具體來說，可以基于通過調(diào)用以下接口而獲得的返回值來判斷，iproperty (nonatomic, readonly, getter=isAdjustingExposure) B00LadjustingExposure。如果返回YES表示當(dāng)前正在進行曝光調(diào)整中；返回NO表示當(dāng)前不在進行曝光調(diào)整，也就是說表征曝光調(diào)整完成。
[0063]在一幀對比掌紋圖像被獲取到之后，對比掌紋圖像可以被輸出到裝置內(nèi)部的掌紋匹配單元。掌紋匹配單元可使用例如預(yù)設(shè)匹配算法將該對比掌紋圖像與預(yù)先錄入的基準(zhǔn)掌紋圖像進行匹配。若匹配成功則通過用戶身份認(rèn)證。若匹配不成功，則說明當(dāng)前對比掌紋圖像可能不是來自合法用戶的手掌，或者有可能當(dāng)前對比掌紋圖像的質(zhì)量仍然不滿足匹配算法的要求，此時可以向用戶輸出認(rèn)證失敗提示。請參考圖4，在一種可能的實現(xiàn)方式中，在匹配不成功時，若返回重新獲取候選圖像，則可以提高認(rèn)證結(jié)果的可靠性。
[0064]考慮到合法用戶有可能在任何光照環(huán)境下采集圖像，如果有一些光照環(huán)境極其惡劣，則本次篩選得到的對比掌紋圖像有可能仍然不滿足匹配算法的要求，一種方式是認(rèn)證失敗就立刻向用戶輸出認(rèn)證失敗提示，另一種方式是嘗試多次篩選并輸出對比掌紋圖像可以提高身份認(rèn)證結(jié)果的可靠性。進一步來說，為了進一步提高用戶使用體驗，避免反復(fù)篩選反復(fù)不成功這樣的循環(huán)，采集控制單元可以在掌紋認(rèn)證流程啟動后，啟動一個具有預(yù)定時長的定時器，比如10秒的定時器，并在定時器超時但掌紋匹配仍不成功的時候結(jié)束掌紋認(rèn)證流程，同時向用戶輸出認(rèn)證失敗提示。
[0065]考慮到網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的普及，對比掌紋圖像不僅僅可以輸出給本地的掌紋匹配單元，也可以通過網(wǎng)絡(luò)輸出到遠(yuǎn)端服務(wù)器上。遠(yuǎn)端服務(wù)器上同樣可以有掌紋匹配單元，其同樣可以采用預(yù)設(shè)的對比算法將對比掌紋圖像與服務(wù)器上預(yù)先錄入的基準(zhǔn)掌紋圖像進行對比。在這種情況下，掌紋認(rèn)證流程可以由遠(yuǎn)端服務(wù)器掌控。
[0066]從以上的描述可以看出，本發(fā)明采集幀圖像的方式與傳統(tǒng)采集幀圖像的方式是完全不同的，本發(fā)明針對候選圖像檢查當(dāng)前攝像頭狀態(tài)，攝像頭狀態(tài)符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，才將候選圖像作為對比掌紋圖像獲取下來，否則忽略掉候選圖像轉(zhuǎn)而采集下一幀圖像。
[0067]綜合來看，本發(fā)明在整個改善視頻流各幀圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上，又在視頻流里面篩選圖像質(zhì)量較佳的圖像，這與傳統(tǒng)照相應(yīng)用取得圖像的方式截然不同，照相方式僅僅是根據(jù)用戶或軟件指令獲取某一時刻的圖像，并沒有結(jié)合攝像頭自身當(dāng)前的例如對焦?fàn)顟B(tài)、曝光狀態(tài)等的狀態(tài)參數(shù)對圖像進行篩選。
[0068]以上的實現(xiàn)方式中，整個過程是無需用戶干預(yù)的，本發(fā)明稱這種方式為自動掃描方式。如前所述，智能手機可能都默認(rèn)或者被采集控制單元設(shè)置在連續(xù)自動對焦模式下，因此攝像頭開啟后其就會自動對焦。在這個基礎(chǔ)上，為了給用戶提供不同的體驗，本發(fā)明在另一種可能的實施方式中，提供一種手動點擊實現(xiàn)方式。這種方式允許用戶通過點擊來確定何時開始篩選圖像。
[0069]在手動點擊實施方式中,所述裝置還包括篩選使能單元。該篩選使能單元進一步用于在掌紋認(rèn)證流程啟動后，先等待用戶的篩選對比指令，并在收到用戶下發(fā)的篩選對比指令后使能篩選輸出單元。攝像頭開啟之后會自動對焦，但此時篩選輸出單元并不篩選任何圖像，直到用戶通過點擊觸摸顯示屏發(fā)出篩選對比指令，篩選輸出單元才開始在步驟103執(zhí)行對比掌紋圖像的篩選處理。
[0070]這樣，由于用戶可以通過肉眼觀察屏幕上的畫面清晰度，待畫面清晰的時候才點擊屏幕觸發(fā)對比掌紋圖像篩選處理，從篩選到認(rèn)證通過的時間將會大幅度縮短。值得注意的是，在這種實施方式中，篩選輸出單元依然是通過一定的篩選操作才會獲得對比掌紋圖像，只不過這個篩選的過程可能會大大縮短。
[0071]無論是自動掃描方式還是手動點擊方式，其都對用戶的被認(rèn)證的手掌的移動沒有要求，或者說沒有任何引導(dǎo)措施來引導(dǎo)用戶將手掌放置在適合取得高質(zhì)量圖片的距離區(qū)間內(nèi)。為了加快掌紋認(rèn)證速度，本發(fā)明在一種可能的實施方式中，提供一種引導(dǎo)措施來引導(dǎo)用戶放置手掌。
[0072]在引導(dǎo)用戶放置手掌的實施方式中，采集控制單元可在使能攝像頭時，還將攝像頭的對焦參數(shù)(通常是焦距)以及曝光參數(shù)(如光圈)分別設(shè)置為預(yù)設(shè)的固定值。當(dāng)然隨著主流攝像頭硬件能力的改變，這個固定值可能不斷變化。另外，不同款型的手機，對應(yīng)的固定值可能不盡相同。在本實施方式中，如果用戶不移動手掌進入一個與固定值集合對應(yīng)的采集距離區(qū)間，那么篩選輸出單元將無法篩選到符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的對比掌紋圖像，因為焦距已經(jīng)是一個固定值，就好像一個定焦攝像頭一樣。這也就是說，在步驟104中，用戶手掌沒有進入較佳的采集距離可能會導(dǎo)致候選掌紋圖像對焦不清晰或者曝光不足，此時篩選輸出單元會因為基于候選掌紋圖像獲取到的攝像頭狀態(tài)參數(shù)沒有滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)而忽略該圖像。因此，為了讓用戶盡快移動手掌或者智能手機來改變手掌與攝像頭之間的距離，在所述狀態(tài)參數(shù)集合中的對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)與曝光狀態(tài)參數(shù)中任一沒有滿足對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時，采集控制單元可以進一步向用戶輸出距離錯誤的提示信息。這種提示信息的可以通過很多方式實現(xiàn)，可能是文字，也可能是圖像或聲音；甚至可通過屏幕背景顏色的變化來實現(xiàn)。例如，用戶手掌不在較佳采集距離區(qū)間內(nèi)時，屏幕背景呈現(xiàn)出與正常默認(rèn)顏色不一樣的紅色，若用戶手掌處于較佳采集距離區(qū)間內(nèi)，由于無需輸出距離錯誤提示信息，屏幕背景恢復(fù)為正常默認(rèn)顏色。
[0073]在一種可能的實現(xiàn)方式中，采集控制單元可以在認(rèn)證通過后將攝像頭與照明燈去使能。對于認(rèn)證失敗的情況，采集控制單元的處理可以比較靈活。例如，既可以將攝像頭與照明燈去使能；也可以僅將照明燈去使能；還可以不做處理而保持?jǐn)z像頭與照明燈這兩者繼續(xù)使能，并等待用戶再次觸發(fā)新的掌紋認(rèn)證流程或者用戶的退出指示，如果用戶退出則需要將攝像頭和照明燈去使能。
[0074]在一種可能的實現(xiàn)方式中，照明燈可以固定保持在照明模式下。這樣，在外部光照不足的時候照明燈保持補光輸出，可以顯著提升圖像質(zhì)量；而在外部光照較好的時候依然保持補光輸出，也可以在一定程度上改善圖像質(zhì)量，比如改善順光和逆光的影響。這種實施方式對于改善圖像質(zhì)量效果好，但是其節(jié)能效果略差。
[0075]在另一種可能的【具體實施方式】中，采集控制單元會先讀取智能手機自帶的感光傳感器獲得當(dāng)前光照參數(shù)，根據(jù)該光照參數(shù)控制照明燈在對應(yīng)的照明等級下進行補光輸出。這種實施方式可以在光照較好的情況下實現(xiàn)較低強度的補光輸出，甚至可以不開啟照明燈。在外部光照很差的時候，可以控制照明燈實現(xiàn)較高強度的補光輸出。
[0076]也就是說，在這一實施方式中，采集控制單元對照明燈的控制分為多種情況，分別對應(yīng)到不同的光照等級。比如說第一光照等級下，采集控制單元不使能照明燈；當(dāng)外部光照等級下降到第二光照等級，采集控制單元將照明等設(shè)置在照明模式，且將照明燈的補光輸出強度設(shè)置為第一補光強度；在第三光照等級下，采集控制單元將照明燈設(shè)置在照明模式，且將照明燈的補光輸出等級設(shè)置為更高第二補光強度。
[0077]以上兩種實施方式都可以改善光照不足情況下的圖像質(zhì)量，在光照較好的時候，一種實施方式偏向于圖像質(zhì)量的考慮，另一種則偏向于節(jié)能。
[0078]從上一段的描述中可以看出，本發(fā)明所稱的在外部光照不足時保持照明燈被設(shè)置為照明模式，并不是特指一種觸發(fā)關(guān)系。也就是說，在本發(fā)明中，外部光照不足可能會觸發(fā)照明燈被采集控制單元使能，并進行相應(yīng)等級的補光輸出。但是在可能的實施方式中，照明燈從攝像頭使能的時候就工作在照明模式下了，而與外部光照是否不足沒有直接聯(lián)系。因此，外部光照條件不足時保持照明燈被設(shè)置為照明模式是一種狀態(tài)關(guān)系的表達(dá)，而非觸發(fā)關(guān)系的表達(dá)。
[0079]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式掌紋認(rèn)證裝置，應(yīng)用于包括攝像頭以及照明燈的便攜終端上，其特征在于，該裝置包括: 采集控制單元，用于在掌紋認(rèn)證流程開啟時使能所述攝像頭，并在外部光照不足時保持所述照明燈的工作狀態(tài)被設(shè)置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出； 篩選輸出單元，用于從所述攝像頭輸出的視頻流中選擇一幀新圖像作為候選圖像，針對該候選圖像獲取所述攝像頭當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)集合，判斷該集合中的每一個狀態(tài)參數(shù)是否都滿足與該參數(shù)對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，如果都滿足則將候選圖像作為掌紋匹配的對比掌紋圖像輸出，如果該集合中的任一個狀態(tài)參數(shù)沒有滿足對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則忽略該候選圖像，并重新選擇一幀新圖像作為候選圖像；以及 掌紋匹配單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)算法將所述對比掌紋圖像與預(yù)先錄入的一個或多個基準(zhǔn)掌紋圖像進行匹配，若匹配成功，則確定認(rèn)證通過；若匹配失敗則向用戶輸出認(rèn)證失敗提示或返回篩選輸出單元。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述狀態(tài)參數(shù)包括對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)以及曝光狀態(tài)參數(shù)，其中， 所述對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)包括對焦完成以及對焦進行中； 所述曝光狀態(tài)參數(shù)包括曝光調(diào)整中以及曝光調(diào)整完成； 所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)分別為，所述對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)表征對焦完成，并且所述曝光狀態(tài)參數(shù)表征曝光調(diào)整完成。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述采集控制單元被配置為: 將攝像頭的對焦參數(shù)以及曝光參數(shù)設(shè)置為固定值；并 在所述狀態(tài)參數(shù)集合中的對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)與曝光狀態(tài)參數(shù)中任一沒有滿足對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時，向用戶輸出距離錯誤提示信息。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述采集控制單元還被配置為，在認(rèn)證通過后將所述攝像頭以及所述照明燈去使能。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述采集控制單元還被配置為，在所述掌紋認(rèn)證流程啟動時啟動具有預(yù)設(shè)時長的定時器，并在所述定時器超時的情況下結(jié)束所述掌紋認(rèn)證流程，并向用戶輸出認(rèn)證失敗提示。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:還包括篩選使能單元， 所述篩選使能單元被配置為，在所述掌紋認(rèn)證流程啟動后，在收到用戶下發(fā)的篩選對比指令的情況下，使能所述篩選輸出單元。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述采集控制單元還被配置為，在基準(zhǔn)錄入流程開啟時使能所述攝像頭，并在外部光照不足時保持所述照明燈的工作狀態(tài)被設(shè)置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出； 所述篩選輸出單元還被配置為，在所述基準(zhǔn)錄入流程開啟的情況下，將所述攝像頭輸出的對比掌紋圖像作為基準(zhǔn)掌紋圖像進行預(yù)先保存。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述采集控制單元還被配置為，在外部光照充足時將所述照明燈的工作狀態(tài)設(shè)置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述采集控制單元還被配置為，根據(jù)所述便攜終端的感光傳感器提供的外部光照參數(shù)確定光照等級，并根據(jù)所述光照等級確定所述照明燈的補光輸出強度。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述采集控制單元還被配置為，在使能所述攝像頭時，將所述攝像頭設(shè)置為連續(xù)自動對焦模式以及連續(xù)自動曝光模式。
11.一種非接觸式掌紋認(rèn)證方法，應(yīng)用于包括攝像頭以及照明燈的便攜終端上，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟A，在掌紋認(rèn)證流程開啟時使能所述攝像頭，并在外部光照不足時保持所述照明燈的工作狀態(tài)被設(shè)置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出； 步驟B，從所述攝像頭輸出的視頻流中選擇一幀新圖像作為候選圖像； 步驟C，針對該候選圖像獲取所述攝像頭當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)集合，判斷該集合中的每一個狀態(tài)參數(shù)是否都滿足與該參數(shù)對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，如果都滿足則將該候選圖像作為掌紋匹配的對比掌紋圖像輸出，如果該集合中的任一個狀態(tài)參數(shù)沒有滿足對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則忽略該候選圖像并返回步驟B;以及 步驟D，根據(jù)預(yù)設(shè)算法將所述對比掌紋圖像與預(yù)先錄入的基準(zhǔn)掌紋圖像進行匹配，若匹配成功，則確定認(rèn)證通過；若匹配失敗則向用戶輸出認(rèn)證失敗提示或返回步驟B。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于:所述狀態(tài)參數(shù)包括對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)以及曝光狀態(tài)參數(shù)， 所述對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)包括對焦完成以及對焦進行中； 所述曝光狀態(tài)參數(shù)包括曝光調(diào)整中以及曝光調(diào)整完成； 所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)分別為:所述對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)表征對焦完成，并且所述曝光狀態(tài)參數(shù)表征曝光調(diào)整完成。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于: 在所述步驟A之前進一步包括:將攝像頭的對焦參數(shù)以及曝光參數(shù)設(shè)置為固定值；并且 所述步驟C具體包括:在所述狀態(tài)參數(shù)集合中的對焦?fàn)顟B(tài)參數(shù)與曝光狀態(tài)參數(shù)中任一沒有滿足對應(yīng)的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時，向用戶輸出距離錯誤提示信息。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括: 步驟E，在認(rèn)證通過后將所述攝像頭以及所述照明燈去使能。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括: 步驟F1，在掌紋認(rèn)證流程啟動時，啟動具有預(yù)設(shè)時長的定時器；以及步驟F2，在所述定時器超時的情況下結(jié)束所述掌紋認(rèn)證流程，并向用戶輸出認(rèn)證失敗提示。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括: 步驟Gl，在所述掌紋認(rèn)證流程啟動后，等待用戶的篩選對比指令；以及 步驟G2，在收到用戶下發(fā)的所述篩選對比指令后，執(zhí)行步驟B。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在步驟A之前還包括: 在基準(zhǔn)錄入流程開啟時使能所述攝像頭，并在外部光照不足時保持所述照明燈的工作狀態(tài)被設(shè)置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出； 所述步驟B進一步包括: 在基準(zhǔn)錄入流程開啟時，將輸出的對比掌紋圖像作為基準(zhǔn)掌紋圖像保存。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于:所述步驟A進一步包括: 在外部光照充足時，將所述照明燈的工作狀態(tài)設(shè)置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于:所述步驟A進一步包括: 根據(jù)所述便攜終端的感光傳感器提供的外部光照參數(shù)確定當(dāng)前光照等級，并根據(jù)光照等級確定所述照明燈的補光輸出強度。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于:所述步驟A進一步包括: 在使能所述攝像頭時，將所述攝像頭設(shè)置為連續(xù)自動對焦模式以及連續(xù)自動曝光模式。
21.一種便攜終端，包括攝像頭以及照明燈，其特征在于，還包括根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的非接觸式掌紋認(rèn)證裝置。
【文檔編號】G06K9/00GK104463083SQ201310439509
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】池潔, 王泰青 申請人:北京正邦信息技術(shù)有限公司