一种检测指纹纹理的方法、装置及存储介质与流程

1.本公开涉及移动终端数据处理技术，尤其涉及一种检测指纹纹理的方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.指纹识别芯片采集指纹触控感应图像数据，根据指纹触控感应图像数据确定指纹纹路，根据指纹纹路进行指纹识别。
3.屏下指纹识别装置一般包括触控模块(touch)和指纹识别模块。触控模块有一定数量的发送通道(或称为tx端)负责发送电信号，以及一定数量的接收通道(或称为rx端)用于接收电信号。接收通道和发送通道由铟锡氧化物(ito)材料构成，具有导电性，所以接收通道和发送通道交汇处形成电容信号，当手指碰到触摸屏时，会引起电容信号的变化，触控模块能够检测到这种电容信号的变化。
4.手指在与触摸屏接触过程中，按压的力度会产生变化，触控模块(touch)检测到电容变化值也在不断变化，所以检测指纹纹理时需要采集较多帧的数据，花费一定的检测时间。
5.如何提高确定指纹纹理的速度是需要解决的技术问题。


技术实现要素：

6.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种检测指纹纹理的方法、装置及存储介质。
7.根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种检测指纹纹理的方法，应用于电子设备，包括：
8.获取多个像素的触控信号；
9.基于相邻像素的触控信号，确定多个像素的纹路类别，所述纹路类别包括脊和谷中的至少一种；
10.根据确定出纹路类别的像素识别指纹纹理。
11.在一实施方式中，所述基于相邻像素的触控信号，确定多个像素的纹路类别，包括：
12.根据所述多个像素的触控信号，将满足第一条件的第一像素的纹路类别确定为脊，将满足第二条件的第二像素的纹路类别确定为谷；
13.基于相邻像素的触控信号，根据所述第一像素和所述第二像素确定其它像素的纹路类别。
14.在一实施方式中，所述基于相邻像素的触控信号，根据所述第一像素和所述第二像素确定其它像素的纹路类别，包括：
15.从所述第一像素和所述第二像素中选择至少一像素作为起始像素；
16.在循环执行时间超出设定时长之前或者接收到触控结束信号之前，循环执行以下
过程：根据所述起始像素的触控信号和邻居像素的触控信号，从所述邻居像素中选择至少一个未确定出纹路类别的像素作为递进像素，所述递进像素的纹路类别为所述起始像素的纹路类别，将所述递进像素更新为起始像素；
17.所述邻居像素为所述起始像素的相邻像素。
18.在一实施方式中，所述从所述邻居像素中选择至少一个未确定出纹路类别的像素作为递进像素,包括：
19.分别计算所述起始像素的触控信号与所述邻居像素中各个未确定出纹路类别的像素的触控信号之间的差距表征值，将所述差距表征值最小的邻居像素作为递进像素。
20.在一实施方式中，
21.从所述第一像素和所述第二像素中选择符合以下条件的至少一像素作为起始像素：相邻像素中包括未确定出纹路类别的像素，并且与各未确定出纹路类别的相邻像素的差距表征值的平均值大于或等于设定平均值。
22.在一实施方式中，获取多个像素的触控信号之后，以及基于相邻像素的触控信号，确定多个像素的纹路类别之间，所述方法还包括：对所述多个像素的触控信号使用卷积矩阵进行卷积处理；
23.所述卷积矩阵的行像素数小于所述多个像素中行像素个数，所述卷积矩阵的列像素数小于所述多个像素中列像素个数，所述卷积矩阵的中间位置像素的值大于边缘位置像素的值。
24.根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种检测指纹纹理的装置，应用于电子设备，包括：
25.获取模块，用于获取多个像素的触控信号；
26.第一确定模块，用于基于相邻像素的触控信号，确定多个像素的纹路类别，所述纹路类别包括脊和谷中的至少一种；
27.识别模块，用于根据确定出纹路类别的像素识别指纹纹理。
28.在一实施方式中，所述第一确定模块包括：
29.第一选择模块，用于根据所述多个像素的触控信号，将满足第一条件的第一像素的纹路类别确定为脊，将满足第二条件的第二像素的纹路类别确定为谷；
30.第二确定模块，用于基于相邻像素的触控信号，根据所述第一像素和所述第二像素确定其它像素的纹路类别。
31.在一实施方式中，所述第二确定模块，包括：
32.第二选择模块，用于从所述第一像素和所述第二像素中选择至少一像素作为起始像素；
33.循环执行模块，在超出循环执行设定时长之前或者检测到触控结束信号前，循环执行以下过程：根据所述起始像素的触控信号和所述起始像素的邻居像素的触控信号，从所述邻居像素中选择至少一未确定出纹路类别的像素作为递进像素，所述递进像素的纹路类别为所述起始像素的纹路类别，将所述递进像素更新为起始像素；
34.所述邻居像素为所述起始像素的相邻像素。
35.在一实施方式中，所述循环执行模块，还用于使用以下方法从所述邻居像素中选择至少一未确定出纹路类别的像素作为递进像素：
36.分别计算所述起始像素的触控信号与所述邻居像素的各个未确定出纹路类别的像素的触控信号的差距表征值，将差距表征值最小的邻居像素作为递进像素。
37.在一实施方式中，所述循环执行模块，还用于从所述第一像素和所述第二像素中选择符合以下条件的至少一像素作为起始像素：相邻像素中包括未确定出纹路类别的像素，并且与各未确定出纹路类别的相邻像素的差距表征值的平均值大于或等于设定平均值。
38.在一实施方式中，所述装置还包括：卷积模块，用于对所述多个像素的触控信号使用卷积矩阵进行卷积处理；
39.所述卷积矩阵的行像素数小于所述多个像素中行像素个数，所述卷积矩阵的列像素数小于所述多个像素中列像素个数，所述卷积矩阵的中间位置像素的值大于边缘位置像素的值。
40.根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种检测指纹纹理的装置，包括：
41.处理器；
42.用于存储处理器可执行指令的存储器；
43.其中，所述处理器被配置为执行所述存储器中的可执行指令以实现所述方法的步骤。
44.根据本公开实施例的第四个方面，提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，其特征在于，该可执行指令被处理器执行时实现所述方法的步骤。
45.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：根据采集到的多个像素的触控信号，确定全部或部分像素的纹路类别，根据确定出纹路类别的像素识别指纹纹理，无需经过较长时间的多帧采集，便可以在保证一定识别准确性的基础上，大大提高了确定指纹纹理的速率。
46.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
47.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
48.图1是根据一示例性实施例示出的一种检测指纹纹理的方法的流程图；
49.图2是根据一示例性实施例示出的矩阵卷积处理的示意图；
50.图3是根据一示例性实施例示出的一种检测指纹纹理的装置的结构图；
51.图4是根据一示例性实施例示出的一种检测指纹纹理的装置的结构图。
具体实施方式
52.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
53.本公开实施例中提供了一种检测指纹纹理的方法，参照图1，图1是根据一示例性
实施例示出的一种检测指纹纹理的方法的流程图。如图1所示，此方法包括：
54.步骤s11，获取多个像素的触控信号。
55.步骤s12，基于相邻像素的触控信号，确定多个像素的纹路类别，所述纹路类别包括脊和谷中的至少一种。
56.步骤s13，根据确定出纹路类别的像素识别指纹纹理。
57.其中，触控信号是指电容变化值。获取的多个像素的电容变化值构成指纹触控感应数据，此数据的数据形式为矩阵，此矩阵中每个像素对应一个感应单元所检测到的电容变化值。
58.本实施例中，根据采集到的多个像素的触控信号，确定全部或部分像素的纹路类别，根据确定出纹路类别的像素识别指纹纹理，无需经过较长时间的多帧采集，便可以在保证一定识别准确性的基础上，大大提高了确定指纹纹理的速率。
59.本公开实施例中提供了一种检测指纹纹理的方法，此方法包括图1所示的方法，并且步骤s12中所述基于相邻像素的触控信号，确定多个像素的纹路类别，包括：根据所述多个像素的触控信号，将满足第一条件的第一像素的纹路类别确定为脊，将满足第二条件的第二像素的纹路类别确定为谷。基于相邻像素的电容变化值，根据所述第一像素和所述第二像素确定其它像素的纹路类别。
60.其中，所述第一条件为触控信号大于或等于第一设定值；所述第二条件为触控信号小于或等于第二设定值；所述第一设定值大于所述第二设定值。触控信号为电容变化值。
61.本实施例中，使用固定的设定值识别出指纹传感信号矩阵中的基础脊部像素和基础谷部像素后，利用脊谷交界部分的电容变化值的过渡特点，根据相邻像素间的电容变化值确定脊谷交界部分的像素是脊部像素还是谷部像素，在满足一定识别准确率的基础上提供一种快速确定指纹纹理的方法，相比于现有技术中需检测多帧指纹触控感应矩阵确定指纹纹理的方式，大大提高了检测速度。
62.在一实施方式中，基于相邻像素的触控信号，根据所述第一像素和所述第二像素确定其它像素的纹路类别，包括：
63.步骤1，从所述第一像素和所述第二像素中选择至少一像素作为起始像素。
64.步骤2，在循环执行时间超出设定时长之前或者接收到触控结束信号之前，循环执行以下过程：根据所述起始像素的触控信号和邻居像素的触控信号，从所述邻居像素中选择至少一个未确定出纹路类别的像素作为递进像素，所述递进像素的纹路类别为所述起始像素的纹路类别，将所述递进像素更新为起始像素。所述邻居像素为所述起始像素的相邻像素。
65.例如：只确定出第一像素，即只确定出基准的脊像素，选择第一像素中位于脊部的边缘的一些像素作为起始像素，使用上述循环方式，根据起始元素向脊部的外侧推断其它像素中的脊像素，从而获得确定出的脊像素，可以假设除了脊像素之外的像素均为谷像素，从而确定指纹纹理。
66.例如：只确定出第二像素，即只确定出基准的谷像素，选择第二像素中位于谷部的边缘的一些像素作为起始像素，使用上述循环方式，根据起始元素向谷部的外侧推断其它像素中的谷像素，从而获得确定出的谷像素，可以假设除了谷像素之外的像素均为脊像素，从而确定指纹纹理。
67.例如：确定出第一像素和第二像素，确定出基准的脊像素和基准的谷像素，选择第一像素中位于脊部的边缘的一些像素以及选择第二像素中位于谷部的边缘的一些像素作为起始像素，使用上述循环方式，根据起始元素向谷部的外侧推断其它像素中的谷像素，向脊部的外侧推断其它像素中的脊像素，从而确定指纹纹理。
68.在此实施方式，在初步确定出脊部和谷部后，利用脊谷交界部分的电容变化值的过渡特点，通过循环的方式，根据已知的脊部和谷部推断其相邻的像素中最可能与此已像素的类别相同的像素，再根据新推断出的像素推断与其相邻的像素中最可能与此已像素的类别相同的像素，从而逐渐明确脊谷之间的过渡区间的像素的类别，使脊部和谷部更加精确。从而在满足一定识别准确率的基础上提供一种快速确定指纹纹理的方法，相比于现有技术中需检测多帧指纹触控感应信息确定指纹纹理的方式，大大提高了检测速度。尤其是在移动终端的指纹解锁用户较单一时，例如移动终端在大多数情况下只有主人一人使用，会大大提高解锁速度。
69.在一实施方式中，从邻居像素中选择至少一未确定出纹路类别的像素作为递进像素,包括：分别计算所述起始像素的触控信号与所述邻居像素的各个未确定出纹路类别的像素的触控信号的差距表征值，将所述差距表征值最小的邻居像素作为递进像素。
70.其中，差距表征值是用于表征两者差距的参数，例如差值绝对值、差值平方等。
71.例如：采集到的多个像素的触控信号构成触控感应信号矩阵u，矩阵中包含的每个像素的值为电容变化值，当前像素的电容变化值为c
ij
，横坐标为i,纵坐标为j，差距表征值为差值平方时，当前像素与位于其左上方的像素的差距表征值为：
[0072][0073]
当前像素与位于其右下方的像素的差距表征值为：
[0074][0075]
差距表征值为差值绝对值时，当前像素与位于其左上方的像素的差距表征值为：
[0076]
d＝|c
i,j-c
i-1,j-1
|
[0077]
当前像素与位于其右下方的像素的差距表征值为：
[0078]
d＝|c
i,j-c
i 1,j 1
|
[0079]
在一实施方式中，从所述第一像素和所述第二像素中选择至少一像素作为起始像素,包括：从所述第一像素和所述第二像素中选择符合以下条件的至少一像素作为起始像素：相邻像素中包括未确定出纹路类别的像素，并且与各未确定出纹路类别的相邻像素的差距表征值的平均值大于或等于设定平均值。
[0080]
通过此选择方式，选择位于第一像素中位于脊部区域的边缘像素，选择位于第二像素中位于谷部区域的边缘像素，防止选择出的起始像素位于脊部区域的中部或谷部区域的中部，从而快速从脊部区域的边缘像素或谷部区域的边缘像素开始向脊谷中间区域的像素进行推断，加速检测指纹纹理的速率。
[0081]
在另一实施方式中，起始像素的相邻像素是与起始像素直接相邻的像素，或者是与所述起始像素之间间隔的感应单元的个数小于设定数量的像素。例如：在指纹传感信号矩阵中，一像素的相邻像素是指直接相邻的8个像素。再例如：一像素的相邻像素是指间隔小于或等于2个感应单元的24个像素。
[0082]
本公开实施例中提供了一种检测指纹纹理的方法，此方法包括图1所示的方法，并且获取多个像素的触控信号之后，以及基于相邻像素的触控信号，确定多个像素的纹路类别之间还包括：对所述指纹触控感应数据使用卷积矩阵进行卷积处理。其中，所述卷积矩阵的行像素数小于所述多个像素中行像素个数，所述卷积矩阵的列像素数小于所述多个像素中列像素个数，所述卷积矩阵的中间位置像素的值大于边缘位置像素的值。
[0083]
指纹传感信号矩阵中的每一个像素被称为“初步像素”，用与卷积矩阵同样面积的“初步像素”从左到右从上到下与卷积矩阵中相应位置的值相乘，再将得到的所有中间值相加，就得到了“初步像素”矩阵中央的一个值的结果值。如图2所示是一种示例性的矩阵卷积的示意图。对于图2中，最左侧的矩阵中横坐标2，纵坐标为2，取值为75的像素点进行卷积处理后，得到的卷积后的值为155。
[0084]
例如：指纹传感信号矩阵为k，卷积矩阵为i,卷积矩阵i的横向像素的个数为m，纵向像素的个数为n，m和n的值均为奇数(例如m，n均为3)，卷积处理后的矩阵为s，通过下述公式进行卷积处理：
[0085][0086]
指纹触控感应数据以矩阵方式体现，为了使卷积操作前后的指纹触控感应数据矩阵的行像素个数相同以及和列像素个数相同，进行卷积操作前，先对指纹触控感应数据矩阵进行填充(padding)，对填充后的指纹触控感应数据矩阵再进行卷积操作。
[0087]
通过卷积矩阵对指纹触控感应数据进行卷积操作后，可以有效的过滤噪声信号，使有效信号的强弱对比更明显，方便执行后续的对像素的电容值的差距表征值的计算。
[0088]
本公开实施例中提供了一种检测指纹纹理的装置，参照图3，图3是根据一示例性实施例示出的一种检测指纹纹理的装置的结构图。如图3所示，此装置包括：
[0089]
获取模块301，用于获取多个像素的触控信号；
[0090]
第一确定模块302，用于基于相邻像素的触控信号，确定多个像素的纹路类别，所述纹路类别包括脊和谷中的至少一种；
[0091]
识别模块303，用于根据确定出纹路类别的像素识别指纹纹理。
[0092]
本公开实施例中提供了一种检测指纹纹理的装置，此装置包括图3所示的装置，并且所述第一确定模块302包括：
[0093]
第一选择模块，用于根据所述多个像素的触控信号，将满足第一条件的第一像素的纹路类别确定为脊，将满足第二条件的第二像素的纹路类别确定为谷；
[0094]
第二确定模块，用于基于相邻像素的触控信号，根据所述第一像素和所述第二像素确定其它像素的纹路类别。
[0095]
在一实施方式中，所述第一条件为触控信号大于或等于第一设定值；所述第二条件为触控信号小于或等于第二设定值；所述第一设定值大于所述第二设定值。
[0096]
本公开实施例中提供了一种检测指纹纹理的装置，此装置包括图3所示的装置，并且所述第二确定模块，包括：
[0097]
第二选择模块，用于从所述第一像素和所述第二像素中选择至少一像素作为起始像素；
[0098]
循环执行模块，用于在超出循环执行设定时长之前或者检测到触控结束信号前，
循环执行以下过程：根据所述起始像素的触控信号和所述起始像素的邻居像素的触控信号，从所述邻居像素中选择至少一未确定出纹路类别的像素作为递进像素，所述递进像素的纹路类别为所述起始像素的纹路类别，将所述递进像素更新为起始像素；
[0099]
所述邻居像素为所述起始像素的相邻像素。
[0100]
在一实施方式中，所述循环执行模块，还用于使用以下方法从所述邻居像素中选择至少一未确定出纹路类别的像素作为递进像素：
[0101]
分别计算所述起始像素的触控信号与所述邻居像素的各个未确定出纹路类别的像素的触控信号的差距表征值，将差距表征值最小的邻居像素作为递进像素。
[0102]
在一实施方式中，所述循环执行模块，还用于从所述第一像素和所述第二像素中选择符合以下条件的至少一像素作为起始像素：相邻像素中包括未确定出纹路类别的像素，并且与各未确定出纹路类别的相邻像素的差距表征值的平均值大于或等于设定平均值。
[0103]
本公开实施例中提供了一种检测指纹纹理的装置，此装置包括图3所示的装置，并且所述装置还包括：卷积模块，用于对多个像素的触控信号使用卷积矩阵进行卷积处理。所述卷积矩阵的行像素数小于所述多个像素中行像素个数，所述卷积矩阵的列像素数小于所述多个像素中列像素个数，所述卷积矩阵的中间位置像素的值大于边缘位置像素的值。
[0104]
图4是根据一示例性实施例示出的一种检测指纹纹理的装置400的框图。例如，装置400可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
[0105]
参照图4，装置400可以包括以下一个或多个组件：处理组件402，存储器404，电源组件406，多媒体组件408，音频组件410，输入/输出(i/o)的接口412，传感器组件414，以及通信组件416。
[0106]
处理组件402通常控制装置400的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件402可以包括一个或多个处理器320来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件402可以包括一个或多个模块，便于处理组件402和其他组件之间的交互。例如，处理组件402可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件405和处理组件402之间的交互。
[0107]
存储器404被配置为存储各种类型的数据以支持在设备400的操作。这些数据的示例包括用于在装置400上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器404可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
[0108]
电源组件406为装置400的各种组件提供电力。电源组件406可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置400生成、管理和分配电力相关联的组件。
[0109]
多媒体组件405包括在所述装置400和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(lcd)和触摸面板(tp)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作
的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件405包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当设备400处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
[0110]
音频组件410被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件410包括一个麦克风(mic)，当装置400处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器404或经由通信组件416发送。在一些实施例中，音频组件410还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
[0111]
i/o接口412为处理组件402和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
[0112]
传感器组件414包括一个或多个传感器，用于为装置400提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件414可以检测到设备400的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置400的显示器和小键盘，传感器组件414还可以检测装置400或装置400一个组件的位置改变，用户与装置400接触的存在或不存在，装置400方位或加速/减速和装置400的温度变化。传感器组件414可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件414还可以包括光传感器，如cmos或ccd图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件414还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
[0113]
通信组件416被配置为便于装置400和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置400可以接入基于通信标准的无线网络，如wifi，2g或3g，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件416经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件416还包括近场通信(nfc)模块，以促进短程通信。例如，在nfc模块可基于射频识别(rfid)技术，红外数据协会(irda)技术，超宽带(uwb)技术，蓝牙(bt)技术和其他技术来实现。
[0114]
在示例性实施例中，装置400可以被一个或多个应用专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
[0115]
在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器404，上述指令可由装置400的处理器420执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
[0116]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0117]
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。