指纹检测方法、装置及终端设备与流程

1.本发明涉及生物特征识别技术领域，具体涉及一种指纹检测方法、装置及终端设备。


背景技术：

2.随着终端设备的普及，为了保护个人隐私，应用于终端中的生物特征识别技术发展迅速。且显示屏占比越来越大，目前常将用于生物特征识别的指纹检测装置设置在终端设备的侧面。而随着各种终端设备的越来越轻薄化，设备厚度逐渐降低，进而位于终端侧面的指纹检测装置的感测宽度随之减小。
3.目前常采用具有弧形表面的指纹检测装置，以在减小指纹检测装置宽度的情况下，增大手指与感测表面的接触面积，尽可能获取更多的指纹信息，进而提升指纹识别的准确度。
4.然而弧形指纹检测装置存在厚度不均匀的问题，使得得到的指纹图像中噪声影响较大，降低了指纹识别精度。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种指纹检测方法、装置及终端设备，以提升指纹图像的质量进而提升指纹识别精度。
6.根据本公开第一方面，提供了一种指纹检测方法，包括：
7.根据指纹感测区域的厚度获取采集电路的多个电路参数；
8.根据多个电路参数采集多个初始指纹图像；
9.获取与每个初始指纹图像对应的多个加权系数矩阵；以及
10.基于所述多个加权系数矩阵将所述多个初始指纹图像叠加以得到目标指纹图像。
11.可选地，还包括：
12.将指纹感测区域划分为多个子区域。
13.可选地，基于多个加权系数矩阵将所述多个初始指纹图像叠加以得到目标指纹图像的步骤包括：
14.获取每个子区域在所述多个初始指纹图像中对应的多组像素值；
15.获取每个子区域在所述多个加权系数矩阵中对应的多个加权系数；
16.将每个子区域在多个初始指纹图像中的多组像素值分别与之对应的加权系数相乘并叠加。
17.可选地，获取与每个初始指纹图像对应的加权系数矩阵的步骤包括：
18.测量多个子区域的指纹检测模组的厚度；以及
19.基于每个子区域的指纹检测模组的厚度以及所述多个电路参数为每个子区域在所述多个加权系数阵列中对应分配多个加权系数，其中，每个子区域在所述多个加权系数阵列中的多个加权系数的和为1。
20.可选地，获取与每个初始指纹图像对应的加权系数矩阵的步骤包括：
21.获取测试物体的测试指纹图像，其中，所述测试物体为平整且可形变的物体；以及
22.基于所述测试指纹图像的灰度图为每个子区域在所述多个加权系数阵列中对应分配多个加权系数，其中，每个子区域在所述多个加权系数阵列中的多个加权系数的和为1。
23.可选地，根据指纹感测区域的厚度获取采集电路的多个电路参数的步骤包括：基于所述多个子区域的指纹检测模组的厚度获取多个电路参数，
24.根据多个电路参数采集多个初始指纹图像的步骤包括：根据每个电路参数设置所述采集电路并采集得到对应的一个所述初始指纹图像。
25.可选地，所述电路参数为包含采集电路的放大系数和偏移值。
26.根据本技术的另一方面，提供一种指纹检测装置，包括：
27.封装层；
28.涂层，覆盖所述封装层且表面包括指纹感测区域，所述涂层具有多个厚度；
29.指纹检测芯片，封装在所述封装层中，包括电容式指纹传感器和处理器，所述电容式指纹传感器基于多个电路参数采集得到多组电容检测数据，所述处理器根据指纹感测区域的厚度获取采集电路的多个电路参数并提供至所述电容式传感器的采集电路，并将多组电容检测数据分别处理后得到多个初始指纹图像，所述处理器还获取与每个初始指纹图像对应的多个加权系数矩阵，以及基于所述多个加权系数矩阵将所述多个初始指纹图像叠加以得到目标指纹图像。
30.可选地，将所述涂层表面的指纹感测区域划分为多个子区域。
31.可选地，所述处理器包括：
32.处理单元，获取每个子区域在所述多个初始指纹图像中对应的多组像素值，以及获取每个子区域在所述多个加权系数矩阵中对应的多个加权系数；以及
33.第一计算单元，将每个子区域在多个初始指纹图像中的多组像素值分别与之对应的加权系数相乘并叠加。
34.可选地，所述处理器还包括：
35.测量单元，控制测量多个子区域的指纹检测模组的厚度；以及
36.第二计算单元，基于每个子区域的指纹检测模组的厚度以及所述多个电路参数为每个子区域在所述多个加权系数阵列中对应分配多个加权系数，其中，每个子区域在所述多个加权系数阵列中的多个加权系数的和为1。
37.可选地，所述处理器还包括：
38.第一控制单元，控制获取测试物体的测试指纹图像，其中，所述测试物体为平整且可形变的物体；以及
39.第三计算单元，基于所述测试指纹图像的灰度图为每个子区域在所述多个加权系数阵列中对应分配多个加权系数，其中，每个子区域在所述多个加权系数阵列中的多个加权系数的和为1。
40.可选地，所述处理器还包括：
41.第二控制单元，基于所述多个子区域的指纹检测模组的厚度向所述电容式指纹传感器提供多个电路参数，并得到所述多个初始指纹图像。
42.可选地，所述电路参数为包含采集电路的放大系数和偏移值。
43.根据本身请的又一方面，提供一种终端设备，包括上述指纹检测装置。
44.本技术提供的指纹检测方法、装置及终端设备，根据指纹感测区域的厚度获取采集电路的多个电路参数，基于多个电路参数采集得到对应的多个初始指纹图像，以及获取与每个初始指纹图像对应的多个加权系数矩阵，并基于多个加权系数矩阵将多个初始指纹图像叠加以得到目标指纹图像，无需设计更复杂的采集电路即可解决因指纹检测装置的模组厚度不均匀造成的指纹图像质量不佳的技术问题。
45.进一步地，指纹检测芯片例如基于指纹检测装置的模组厚度，或者指纹检测装置中的不同模组厚度与其采集得到的信号量大小之间的关系，并根据每个初始指纹图像的电路参数向每个初始指纹图像提供一个对应的加权系数矩阵，进而可以使得生成的目标指纹图像更清晰，进而可以提升指纹识别精度。
46.应当说明的是，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，并不能限制本发明。
附图说明
47.图1a示出根据本发明第一实施例提供的指纹检测装置的结构示意图；
48.图1b示出根据本发明第一实施例提供的指纹检测装置进行指纹采集的原理性示意图；
49.图2示出根据本发明第二实施例提供的指纹检测方法的流程示意图；
50.图3示出根据本发明第二实施例提供的指纹检测方法中步骤s110与步骤s120的流程示意图；
51.图4示出根据本发明第二实施例提供的指纹检测方法中步骤s130的一种流程示意图；
52.图5示出根据本发明第二实施例提供的指纹检测方法中步骤s130的又一种流程示意图；
53.图6示出根据本发明第二实施例提供的指纹检测方法中步骤s140的流程示意图；
54.图7示出根据本发明第二实施例提供的指纹检测方法中步骤s140的原理性示意图；
55.图8示出根据本发明第一实施例提供的指纹检测装置中指纹检测芯片的一种结构示意图；
56.图9示出根据本发明第一实施例提供的指纹检测装置中指纹检测芯片的又一种结构示意图。
具体实施方式
57.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
58.图1a示出根据本发明第一实施例提供的指纹检测装置的结构示意图，图1b示出根
据本发明第一实施例提供的指纹检测装置进行指纹采集的原理性示意图。
59.如图1a所示，指纹检测装置包括涂层110、封装层120以及指纹检测芯片130。涂层110覆盖封装层120且表面包括指纹感测区域(图中未示出)，涂层110具有多个厚度。进一步地，涂层110中指纹感测区域所在的表面例如为弧形，涂层110的该表面的厚度从中心沿边缘递减。指纹检测芯片130封装在封装层120中，封装层120例如为模塑件。指纹检测芯片130包括电容式指纹传感器140和处理器150，电容式指纹传感器140基于多个电路参数设置其内部的采集电路并采集得到对应的多组初始指纹图像的电容检测数据。处理器150用于将初始指纹图像的电容检测数据处理后得到多组初始指纹图像，以及用于提供与每个初始指纹图像对应的多个加权系数矩阵，并基于多个加权系数矩阵将多个初始指纹图像叠加以得到目标指纹图像。
60.结合图1b所示，手指500触摸指纹检测装置中涂层110中的指纹感测区域时，涂层110的厚度d不均匀进而使得指纹检测装置的模组厚度不均匀，进而电容式指纹传感器140采集到的电容检测数据的信号量大小受对应区域的模组厚度影响而不同。
61.本技术的指纹检测装置中，通过指纹检测芯片130基于多个电路参数采集得到对应的多个初始指纹图像，以及提供与每个初始指纹图像对应的多个加权系数矩阵，并基于多个加权系数矩阵将多个初始指纹图像叠加以得到目标指纹图像，以解决因指纹检测装置的模组厚度不均匀造成的指纹图像质量不佳的技术问题。
62.图2示出根据本发明第二实施例提供的指纹检测方法的流程示意图。图3示出根据本发明第二实施例提供的指纹检测方法中步骤s110与步骤s120的流程示意图。图4示出根据本发明第二实施例提供的指纹检测方法中步骤s130的一种流程示意图。图5示出根据本发明第二实施例提供的指纹检测方法中步骤s130的又一种流程示意图。图6示出根据本发明第二实施例提供的指纹检测方法中步骤s140的流程示意图。图7示出根据本发明第二实施例提供的指纹检测方法中步骤s140的原理性示意图。
63.如图2所示，指纹检测方法包括如下步骤：
64.步骤s110：根据指纹感测区域的厚度获取采集电路的多个电路参数。
65.步骤s120：根据多个电路参数采集多个初始指纹图像。指纹检测芯片130基于每个电路参数采集得到一张对应的初始指纹图像。
66.步骤s130：获取与每个初始指纹图像对应的多个加权系数矩阵。指纹检测芯片130例如基于指纹检测装置的模组厚度，或者指纹检测装置中的不同模组厚度与其采集得到的信号量大小之间的关系，并根据每个初始指纹图像的电路参数向每个初始指纹图像提供一个对应的加权系数矩阵。
67.步骤s140：基于多个加权系数矩阵将多个初始指纹图像叠加以得到目标指纹图像。指纹检测芯片130基于多个加权系数矩阵，将多个初始指纹图像按一定比例叠加以得到质量更高的目标指纹图像。
68.在其他实施例中，例如还包括将检测装置的指纹感测区域划分为多个子区域。进一步地，结合图3所示，步骤s110包括如下步骤：
69.步骤s111：基于多个子区域的指纹检测模组的厚度获取多个电路参数。电路参数例如为放大系数和偏移值。进一步地，例如将指纹检测区域划分为阵列排布的多个子区域，并通过指纹检测芯片130中的处理器150控制以测量每个子区域所对应的指纹检测模组的
厚度。进一步地，子区域中的指纹检测模组的厚度例如为该区域中所有像素点对应的厚度中的平均值或者最大值。进而例如将每个子区域的指纹检测模组的厚度按照大小划分为多组，并例如基于每组厚度的平均值或者中值或者最大值分配一个电路参数，该电路参数例如为是与该厚度(每组厚度的平均值或者中值或者最大值)最匹配的采集电路的电路参数，在最匹配的采集电路的电路参数下采集得到的初始指纹图像在该子区域处的图像最清晰。进一步地，指纹检测模组的厚度越厚，与该子区域最匹配的电路参数中的放大系数越大、偏移值越低。
70.进一步地，步骤s120包括如下步骤：
71.步骤s121：根据每个电路参数设置指纹检测装置的采集电路并采集得到对应的一个初始指纹图像。具体地，指纹检测芯片130中的处理器150将每个电路参数提供至电容式指纹传感器140以设置电容式指纹传感器140中采集电路并采集得到对应的多组初始指纹图像的电容检测数据，进而处理器150将初始指纹图像的电容检测数据处理后得到多个初始指纹图像。
72.进一步地，结合图4所示，步骤s130例如包括如下步骤：
73.步骤s131：测量多个子区域的指纹检测模组的厚度。进一步地，通过指纹检测芯片130中的处理器150控制以测量每个子区域所对应的指纹检测模组的厚度。进一步地，子区域中的指纹检测模组的厚度例如为该区域中所有像素点对应的厚度中的平均值或者最大值。
74.步骤s132：基于每个子区域的指纹检测模组的厚度以及多个电路参数为每个子区域在多个加权系数阵列中对应分配多个加权系数。具体地，处理器150基于每个子区域的厚度以及每个初始指纹图像对应的电路参数为每个子区域在多个加权系数阵列中对应分配多个加权系数。进一步地，每个子区域在多个加权系数阵列中的多个加权系数的和为1。
75.进一步地，例如以提供了两个电路参数为例进行说明，对应采集到两张初始指纹图像。基于其放大系数较大的电路参数采集得到的初始指纹图像中能够完整的包含模组中较厚区域的指纹信息，而模组中较薄区域的指纹信息则会因为图像饱和而缺失。同理，基于其放大系数较小的电路参数采集得到的初始指纹图像能完整的包含模组中较薄区域的指纹信息，而模组中较厚区域的指纹信息则因为量化误差而缺失。进而当前区域的加权系数是依据当前区域在哪一张初始指纹图像呈现的更好而决定的。。
76.在其他实施例中，结合图5所示，步骤s130例如包括如下步骤：
77.步骤s231：获取测试物体的测试指纹图像。具体地，电容式指纹传感器140采集测试物体的电容检测数据，并通过处理器150处理得到测试指纹图像。其中，测试物体为平整的且可形变的材料，以对指纹感测区域进行全覆盖的按压。进而测试指纹图像的灰度图包含了不同指纹检测模组的厚度与信号量大小的关系。例如以具备弧形表面的指纹检测装置为例，则该测试指纹图像的灰度图中位于中心区域的信号量相较与位于边缘区域的信号量更小。
78.步骤s232：基于测试指纹图像的灰度图为每个子区域在多个加权系数阵列中对应分配多个加权系数。具体地，处理器150基于测试指纹图像的灰度图为每个子区域在多个加权系数阵列中对应分配多个加权系数。进一步地，每个子区域在多个加权系数阵列中的多个加权系数的和为1。进一步地，基于其放大系数较大的电路参数采集得到的初始指纹图像
中能够完整的包含测试指纹图像中信号量较小的指纹信息，而测试指纹图像中信号量较大的指纹信息则会因为图像饱和而缺失。同理，基于其放大系数较小的电路参数采集得到的初始指纹图像能完整的包含测试指纹图像中信号量较大的指纹信息，而测试指纹图像中信号量较小的指纹信息则因为量化误差而缺失。。
79.进一步地，结合图6、图7所示，步骤s140例如包括如下步骤：
80.步骤s141：获取每个子区域在多个初始指纹图像中对应的多个像素值。具体地，处理器150分别获取每个子区域在多个初始指纹图像(p1-pn)中对应的像素值。以指纹感测区域第一行第一列的子区域为例，处理器150分别获取每个初始指纹图像中位于第一行第一列的子区域中的像素值，直至读取完每个子区域在每个初始指纹图像中对应的像素值。
81.步骤s142：获取每个子区域在多个加权系数矩阵中对应的多个加权系数；具体地，处理器150分别获取每个子区域在多个加权系数矩阵(a1-1n)中对应的多个加权系数。以指纹感测区域第一行第一列的子区域为例，处理器150分别获取每个加权系数矩阵中位于第一行第一列的子区域中的加权系数(w11-wn1)，直至读取完每个子区域在每个加权系数矩阵中对应的加权系数。
82.步骤s143：将每个子区域在多个初始指纹图像中的多个像素值分别与之对应的加权系数相乘并叠加。例如以目标指纹图像在第一行第一列的子区域的像素值为例，目标指纹图像在第一行第一列的子区域的像素值等于初始指纹图像p1在第一行第一列的子区域的像素值乘以其对应加权系数矩阵a1的加权系数w11的积、初始指纹图像pi(1《i《n，且i为整数，n为大于1的整数)在第一行第一列的子区域的像素值乘以其对应加权系数矩阵ai的加权系数wi1的积、以及初始指纹图像pn在第一行第一列的子区域的像素值乘以其对应加权系数矩阵an的加权系数wn1的积的总和。
83.图8示出根据本发明第一实施例提供的指纹检测装置中指纹检测芯片的一种结构示意图。
84.如图8所示，指纹检测芯片130包括电容式指纹传感器140和处理器150。
85.电容式指纹传感器140基于多个电路参数设置其内部的采集电路并采集得到多组电容检测数据。处理器150包括第二控制单元151、测量单元152、第二计算单元153、处理单元154、第一计算单元155。将涂层表面的指纹感测区域划分为多个子区域。第二控制单元151基于多个子区域的指纹检测模组的厚度向电容式指纹传感器140提供多个电路参数，并将从电容式指纹传感器140得到的多组电容检测数据分别处理以得到多个初始指纹图像。测量单元152控制测量多个子区域的指纹检测模组的厚度。第二计算单元153基于从测量单元152获取的每个子区域的指纹检测模组的厚度以及从第二控制单元151获取的多个电路参数，为每个子区域在多个加权系数阵列中对应分配多个加权系数。其中，每个子区域在所述多个加权系数阵列中的多个加权系数的和为1。在多个子区域中厚度大于第一阈值的子区域中，其在多个初始指纹图像中对应的加权系数与其对应的电路参数呈正比；在多个子区域中厚度小于或等于第一阈值的子区域中，在多个初始指纹图像中对应的加权系数与其对应的电路参数呈反比，电路参数为采集电路的放大系数。处理单元154从第二控制单元151中获取每个子区域在多个初始指纹图像中对应的多组像素值，以及从第二计算单元153中获取每个子区域在多个加权系数矩阵中对应的多个加权系数。第一计算单元155与处理单元154连接以将每个子区域在多个初始指纹图像中的多组像素值分别与之对应的加权系
数相乘并叠加。
86.图9示出根据本发明第一实施例提供的指纹检测装置中指纹检测芯片的又一种结构示意图。
87.如图9所示，指纹检测芯片230包括电容式指纹传感器240和处理器250。
88.电容式指纹传感器240基于多个电路参数设置其内部的采集电路并采集得到多组电容检测数据。处理器250包括第二控制单元251、第一控制单元252、第三计算单元253、处理单元254、第一计算单元255。将涂层表面的指纹感测区域划分为多个子区域。第二控制单元251基于多个子区域的指纹检测模组的厚度向电容式指纹传感器240提供多个电路参数，并将从电容式指纹传感器240得到的多组电容检测数据分别处理以得到多个初始指纹图像。第一控制单元252控制电容式指纹传感器240获取测试物体并最终得到的测试指纹图像，测试物体例如为均匀且可形变的物体。第三计算单元253基于从第一控制单元252获得的测试指纹图像处理得到对应的灰度图，并基于测试指纹图像的灰度图为每个子区域在多个加权系数阵列中对应分配多个加权系数，其中，每个子区域在所述多个加权系数阵列中的多个加权系数的和为1。在多个子区域在测试指纹图像的灰度图中的灰度值大于第二阈值的子区域中，其在多个初始指纹图像中对应的加权系数与其对应的电路参数呈反比；在多个子区域在测试指纹图像的灰度图中的灰度值小于或等于第二阈值的子区域中，其在多个初始指纹图像中对应的加权系数与其对应的电路参数呈正比，电路参数为采集电路的放大系数。处理单元254从第二控制单元251中获取每个子区域在多个初始指纹图像中对应的多组像素值，以及从第三计算单元253中获取每个子区域在多个加权系数矩阵中对应的多个加权系数。第一计算单元255与处理单元254连接以将每个子区域在多个初始指纹图像中的多组像素值分别与之对应的加权系数相乘并叠加。
89.需要说明的是，本技术的指纹检测方法应用于涂层非平面的指纹检测装置。
90.本技术还提供一种终端设备，至少包括上述指纹检测装置。其中终端设备的具体实施可以参照上述说明，此处不再赘述。其中，该终端设备例如不限于各种移动智能终端、门锁和汽车等设备。
91.需要说明的是，本文中的数值均仅用于示例性的说明，在本发明的其它实施例中，也可以采样其它的数值来实现本方案，具体应根据实际情况进行合理设置，本发明对此不作限定。
92.最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
93.还应理解，本文采用的术语和表述方式只是用于描述，本说明书的一个或多个实施例并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。