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CN111898470B - 屏外指纹提取装置及方法、终端 - Google Patents

屏外指纹提取装置及方法、终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种屏外指纹提取装置，包括传感器、摄像头以及分别与传感器和摄像头电性连接的处理器；传感器用于在终端处于熄屏状态下，计算外部空间中的目标物体与自身之间的距离值并发送至处理器，处理器用于判断距离值是否处于预设距离区间，当距离值处于预设距离区间时，处理器还用于向摄像头发送拍摄指令；摄像头用于在接收到拍摄指令时拍摄目标物体的照片并发送至处理器，处理器还用于基于肤色检测算法提取照片中的指纹图像。本发明提供的屏外指纹提取装置，简化了终端屏幕的制作工艺并节省了成本。另外，提高了提取到的指纹信息的准确度，提高了后续指纹比对和屏幕解锁的准确度。本发明还提供一种屏外指纹提取方法及终端。

Description

屏外指纹提取装置及方法、终端
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种屏外指纹提取装置及方法、终端。
背景技术
随着手机整体工艺设计能力的不断提升，消费者的审美观也随之提升，手机屏幕由之前多元化的设计，逐渐转换成全面屏设计。全面屏设计中，柔性电路板上贴芯片、超窄边框和开槽口等相关技术在短时间内不断提升，屏占比也由80％提升到了97％。其中，为了提升屏占比，大多使用屏内指纹识别技术进行屏幕解锁。屏内指纹识别技术直接将指纹模组集成到手机屏幕内以提取指纹，现阶段的屏内指纹识别技术有多种，但大部分屏内指纹识别技术中指纹模组难以集成，使得手机屏幕制作工艺复杂且成本极高。
发明内容
因此，有必要提供一种屏外指纹提取装置及方法、终端，用以解决现有的屏内指纹识别技术中因指纹模组难以集成而导致的终端屏幕制作工艺复杂且成本极高的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种屏外指纹提取装置，应用于终端中，所述屏外指纹提取装置包括传感器、摄像头以及分别与所述传感器和所述摄像头电性连接的处理器；其中，
所述传感器用于在所述终端处于熄屏状态下，计算外部空间中的目标物体与自身之间的距离值，并将所述距离值发送至所述处理器，所述处理器用于判断所述距离值是否处于预设距离区间，当所述距离值处于所述预设距离区间时，所述处理器还用于向所述摄像头发送拍摄指令；
所述摄像头用于在接收到所述拍摄指令时拍摄所述目标物体的照片，并将所述照片发送至所述处理器，所述处理器还用于基于肤色检测算法提取所述照片中的指纹图像。
在一些实施例中，所述传感器为距离传感器，所述摄像头为前置摄像头。
在一些实施例中，所述预设距离区间的两端点值分别为1cm和5cm。
在一些实施例中，所述传感器和所述摄像头均设于所述终端的右下角区域内。
在一些实施例中，所述处理器还用于基于最大连通域算法，对所述指纹图像进行去噪。
在一些实施例中，所述处理器还用于提取去噪后的所述指纹图像中的特征信息，并将所述特征信息与预设基准指纹信息进行匹配，若匹配成功，则执行屏幕解锁。
在一些实施例中，所述屏外指纹提取装置还包括与所述处理器电性连接的存储器，所述存储器用于存储所述预设距离区间的两端点值以及所述预设基准指纹信息。
第二方面，本发明实施例提供一种终端，所述终端包括如权利要求1-7中任意一项所述的屏外指纹提取装置。
第三方面，本发明实施例提供一种屏外指纹提取方法，应用于终端中，所述终端包括屏外指纹提取装置，所述屏外指纹提取装置包括传感器、摄像头以及分别与所述传感器和所述摄像头电性连接的处理器，所述屏外指纹提取方法包括：
控制所述传感器在所述终端处于熄屏状态下，计算外部空间中的目标物体与自身之间的距离值，并将所述距离值发送至所述处理器；
控制所述处理器判断所述距离值是否处于预设距离区间，当所述距离值处于所述预设距离区间时，控制所述处理器向所述摄像头发送拍摄指令；控制所述摄像头在接收到所述拍摄指令时拍摄所述目标物体的照片，并将所述照片发送至所述处理器；
控制所述处理器基于肤色检测算法提取所述照片中的指纹图像。
在一些实施例中，所述屏外指纹提取方法还包括：
控制所述处理器基于最大连通域算法，对所述指纹图像进行去噪；控制所述处理器提取去噪后的所述指纹图像中的特征信息，并将所述特征信息与预设基准指纹信息进行匹配，若匹配成功，则执行屏幕解锁。
本发明提供的屏外指纹提取装置，应用于终端中，通过其内设置的传感器计算目标物体与自身之间的距离值，利用处理器根据距离值判断用户是否欲进行屏幕解锁，进而控制摄像头拍摄目标物体的照片，并基于肤色检测算法提取该照片中的指纹图像。由于该屏外指纹提取装置可直接基于传感器、摄像头和处理器的配合完成指纹的提取工作，因此无需在终端内集成另外的指纹模组，摒弃了现阶段将指纹模组集成于终端屏幕内的做法，简化了终端屏幕的制作工艺并节省了成本。并且，基于肤色检测算法提取到的指纹信息的准确度高，进而提高了后续指纹比对和屏幕解锁的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的屏外指纹提取装置的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的屏外指纹提取方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供一种屏外指纹提取装置，该装置应用于终端中。其中，终端优选为手机，屏外指纹提取装置集成于手机中。
屏外指纹提取装置包括传感器10、摄像头20以及分别与所述传感器10和所述摄像头20电性连接的处理器30。需要说明的是，传感器10与摄像头20之间的间距非常小，可看作两者相邻。
传感器10优选为距离传感器，更优选地，为红外距离传感器。
传感器10在终端处于熄屏状态下，计算外部空间中的目标物体与自身之间的距离值。
需要说明的是，熄屏状态指的是用户在一定时长内未使用终端之后，终端为了省电所进行的熄灭屏幕的保护动作。终端在处于熄屏状态下时，传感器10实时检测外部空间中是否存在能够遮挡住自身(或摄像头20)的目标物体。其中，外部空间指的是终端所处的外界环境，若传感器10为红外距离传感器，其持续向外发射红外光脉冲，若其能够接收到被反射回的红外光脉冲，则判断外部空间中存在目标物体。
传感器10检测到目标物体之后，根据发射红外光脉冲的时间和接收到反射回的红外光脉冲的时间的时间间隔，计算目标物体与自身(或摄像头20)之间的距离值。
传感器10计算得到距离值之后，将距离值发送至处理器30。
处理器30接收到距离值之后，判断距离值是否处于预设距离区间中，若是，则表明用户可能要进行屏幕解锁，此时向摄像头20发送拍摄指令，否则，不作任何处理。需要说明的是，屏外指纹提取装置还包括存储器(图1未示出)，存储器用于存储预设距离区间的两端点值。
摄像头20接收到拍摄指令之后，拍摄目标物体的照片，并将照片发送至处理器30。
处理器30接收到照片之后，基于肤色检测算法提取照片中的指纹图像。
需要说明的是，肤色检测算法可以为Ycrcb颜色空间的cr分量与otsu阈值化法，也可以为Ycrcb颜色空间的cr分量与cb分量范围筛选法，其可根据不同的场景以及算法的计算复杂度要求进行选定，本实施例对此不作具体限定。
其中，将Ycrcb颜色空间的cr分量与cb分量范围筛选法作为本实施例所使用的肤色检测算法来对其具体的检测过程进行说明：
首先，将照片的RGB图像数据转换成Ycrcb图像数据。具体的，利用下述公式将照片的每一像素点的RGB数据转换成Ycrcb数据。
其中，R为任一像素点的红色通道的亮度值，G为该像素点的绿色通道的亮度值，B为该像素点的蓝色通道的亮度值，Y为该像素点的亮度分量值，Cb为该像素点的蓝色色度分量值，Cr为该像素点的红色色度分量值。
然后，将照片中cr分量位于第一预设区间且cb分量位于第二预设区间的各个像素点确定为目标像素点，根据目标像素点的位置确定照片中的指纹图像。
其中，第一预设区间的两端点值分别为[a1，a2]，第二预设区间的两端点值分别为[b1,b2]。优选的，a1优选的取值范围为130-150，a2优选的取值范围为160-180，b1优选的取值范围为90-110，b2优选的取值范围为110-130。
本发明实施例提供的屏外指纹提取装置应用于终端中，通过其内设置的传感器10计算目标物体与自身之间的距离值，利用处理器30根据距离值判断用户是否欲进行屏幕解锁，进而控制摄像头20拍摄目标物体的照片，并基于肤色检测算法提取该照片中的指纹图像。由于该屏外指纹提取装置可直接基于传感器10、摄像头20和处理器30的配合完成指纹的提取工作，因此无需在终端内集成另外的指纹模组，摒弃了现阶段将指纹模组集成于终端屏幕内的做法，简化了终端屏幕的制作工艺并节省了成本。并且，基于肤色检测算法提取到的指纹信息的准确度高，进而提高了后续指纹比对和屏幕解锁的准确度。
在一些实施例中，传感器10优选为距离传感器，更优选地，为红外距离传感器，摄像头20为前置摄像头，更优选地，为广角前置摄像头。
在一些实施例中，预设距离区间的两端点值分别为1cm和5cm。
可以理解地，若目标物体距离传感器10(或摄像头20)太近，则摄像头20无法聚焦，若目标物体距离传感器10(或摄像头20)太远，则摄像头20拍摄的照片不清晰，因此，本实施例中根据摄像头20的最佳拍摄范围将预设距离区间优选为1-5cm，即，处理器30接收到距离值之后，判断距离值是否处于1-5cm的范围中，若是，则表明用户可能要进行屏幕解锁，此时向摄像头20发送拍摄指令，否则，不作任何处理。需要说明的是，预设距离区间可根据不同摄像头的最佳拍摄范围进行调整，本实施例对此不作具体限定。
在一些实施例中，传感器10和摄像头20均设于终端的右下角区域内。
可以理解地，由于大部分用户均习惯使用右手操作手机，因此本实施例为了匹配用户习惯，将传感器10和摄像头20均设于终端的右下角区域内，方便用户进行屏幕解锁。
在一些实施例中，处理器30还用于基于最大连通域算法，对指纹图像进行去噪。
可以理解地，由于基于肤色检测算法提取的指纹图像容易出现很多噪点，为了提取到更纯净的指纹图像，使用最大连通域算法将指纹信号保留，剔除其他噪声信号，从而得到更纯净的指纹图像。
在一些实施例中，处理器30还用于提取去噪后的指纹图像中的特征信息，并将特征信息与预设基准指纹信息进行匹配，若匹配成功，则执行屏幕解锁。
具体的，预设基准指纹信息预先存储于屏外指纹提取装置的存储器(图1未示出)中，预设基准指纹信息可以是对具有屏幕解锁权限的用户预先录制的指纹图像所提取到的特征信息，需要说明的是，预设基准指纹信息可用于屏幕解锁。
其中，预设基准指纹信息的存储过程可以如下：
处理器30接收到指纹设置指令时，通过传感器10计算用户手指与自身之间的距离值，并将该距离值发送至处理器30。
处理器30根据接收到的距离值判断其是否处于预设距离区间中，若是，则向摄像头20发送拍摄指令。
摄像头20根据拍摄指令拍摄用户手指的照片，并将该照片发送至处理器30。
处理器30基于肤色检测算法，提取该照片中的指纹图像。
可选地，处理器30还基于最大连通域算法，对指纹图像进行去噪，提取去噪后的指纹图像中的特征信息，并将该特征信息作为预设基准指纹信息进行存储。
信息比对的过程为：处理器30提取去噪后的指纹图像中的特征信息，并将该特征信息与预设基准指纹信息进行匹配，若匹配成功，也即两者相似度非常接近，则判断两者匹配成功，执行屏幕解锁。
在一些实施例中，本实施例中的屏外指纹提取装置还包括存储器(图1未示出)，存储器与处理器30电性连接，用于存储预设距离区间的两端点值以及预设基准指纹信息。
需要说明的是，由于预设距离区间以及预设基准指纹信息已在上述实施例中详细说明，因此此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种终端，该终端包括上述的屏外指纹提取装置。
具体的，请参阅图1，屏外指纹提取装置内设置的传感器10计算目标物体与自身之间的距离值，以使得处理器30根据距离值判断用户是否欲进行屏幕解锁，进而控制摄像头20拍摄目标物体的照片，并基于肤色检测算法提取该照片中的指纹图像。
本发明实施例提供的终端包括上述的屏外指纹提取装置，由于该屏外指纹提取装置可直接基于传感器10、摄像头20和处理器30的配合完成指纹的提取工作，因此无需在终端内集成另外的指纹模组，摒弃了现阶段将指纹模组集成于终端屏幕内的做法，简化了终端屏幕的制作工艺并节省了成本。并且，基于肤色检测算法提取到的指纹信息的准确度高，进而提高了后续指纹比对和屏幕解锁的准确度。
本发明实施例还提供一种屏外指纹提取方法，应用于终端中，终端包括屏外指纹提取装置，请参阅图1，屏外指纹提取装置包括传感器10、摄像头20以及分别与传感器10和摄像头20电性连接的处理器30。请参阅图2，屏外指纹提取方法包括：
步骤S1，控制传感器10在终端处于熄屏状态下，计算外部空间中的目标物体与自身之间的距离值，并将距离值发送至处理器30。
步骤S2，控制处理器30判断距离值是否处于预设距离区间，当距离值处于预设距离区间时，向摄像头20发送拍摄指令。
步骤S3，控制摄像头20在接收到拍摄指令时拍摄目标物体的照片，并将照片发送至处理器30。
步骤S4，控制处理器30基于肤色检测算法提取照片中的指纹图像。
具体的，请参阅图1，屏外指纹提取装置内设置的传感器10计算目标物体与自身之间的距离值，利用处理器30根据距离值判断用户是否欲进行屏幕解锁，进而控制摄像头20拍摄目标物体的照片，并基于肤色检测算法提取该照片中的指纹图像。
本发明实施例提供的终端包括上述的屏外指纹提取装置，由于该屏外指纹提取装置可直接基于传感器10、摄像头20和处理器30的配合完成指纹的提取工作，因此无需在终端内集成另外的指纹模组，摒弃了现阶段将指纹模组集成于终端屏幕内的做法，简化了终端屏幕的制作工艺并节省了成本。并且，基于肤色检测算法提取到的指纹信息的准确度高，进而提高了后续指纹比对和屏幕解锁的准确度。
在一些实施例中，屏外指纹提取方法还包括：
控制处理器30基于最大连通域算法，对指纹图像进行去噪。
控制处理器30提取去噪后的指纹图像中的特征信息，并将特征信息与预设基准指纹信息进行匹配，若匹配成功，则执行屏幕解锁。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种屏外指纹提取装置，应用于终端中，其特征在于，所述屏外指纹提取装置包括传感器、摄像头以及分别与所述传感器和所述摄像头电性连接的处理器；其中，
所述传感器用于在所述终端处于熄屏状态下，计算外部空间中的目标物体与自身之间的距离值，并将所述距离值发送至所述处理器，所述处理器用于判断所述距离值是否处于预设距离区间，当所述距离值处于所述预设距离区间时，所述处理器还用于向所述摄像头发送拍摄指令；
所述摄像头用于在接收到所述拍摄指令时拍摄所述目标物体的照片，并将所述照片发送至所述处理器，所述处理器还用于基于肤色检测算法提取所述照片中的指纹图像，包括：利用下述公式将照片的每一像素点的RGB数据转换成Ycrcb数据；
其中，R为任一像素点的红色通道的亮度值，G为该像素点的绿色通道的亮度值，B为该像素点的蓝色通道的亮度值，Y为该像素点的亮度分量值，Cb为该像素点的蓝色色度分量值，Cr为该像素点的红色色度分量值，将照片中cr分量位于第一预设区间且cb分量位于第二预设区间的各个像素点确定为目标像素点，根据目标像素点的位置确定照片中的指纹图像，其中，第一预设区间的两端点值分别为[a1，a2]，第二预设区间的两端点值分别为[b1,b2]；a1取值范围为130-150，a2取值范围为160-180，b1取值范围为90-110，b2取值范围为110-130；
所述处理器还用于基于最大连通域算法，对所述指纹图像进行去噪，提取去噪后的所述指纹图像中的特征信息，并将所述特征信息与预设基准指纹信息进行匹配，若匹配成功，则执行屏幕解锁。
2.如权利要求1所述的屏外指纹提取装置，其特征在于，所述传感器为距离传感器，所述摄像头为前置摄像头。
3.如权利要求1所述的屏外指纹提取装置，其特征在于，所述预设距离区间的两端点值分别为1cm和5cm。
4.如权利要求1所述的屏外指纹提取装置，其特征在于，所述传感器和所述摄像头均设于所述终端的右下角区域内。
5.如权利要求1所述的屏外指纹提取装置，其特征在于，所述屏外指纹提取装置还包括与所述处理器电性连接的存储器，所述存储器用于存储所述预设距离区间的两端点值以及所述预设基准指纹信息。
6.一种终端，其特征在于，所述终端包括如权利要求1-5中任意一项所述的屏外指纹提取装置。
7.一种屏外指纹提取方法，应用于终端中，其特征在于，所述终端包括屏外指纹提取装置，所述屏外指纹提取装置包括传感器、摄像头以及分别与所述传感器和所述摄像头电性连接的处理器，所述屏外指纹提取方法包括：
控制所述传感器在所述终端处于熄屏状态下，计算外部空间中的目标物体与自身之间的距离值，并将所述距离值发送至所述处理器；
控制所述处理器判断所述距离值是否处于预设距离区间，当所述距离值处于所述预设距离区间时，控制所述处理器向所述摄像头发送拍摄指令；
控制所述摄像头在接收到所述拍摄指令时拍摄所述目标物体的照片，并将所述照片发送至所述处理器；
控制所述处理器基于肤色检测算法提取所述照片中的指纹图像，包括：利用下述公式将照片的每一像素点的RGB数据转换成Ycrcb数据；
其中，R为任一像素点的红色通道的亮度值，G为该像素点的绿色通道的亮度值，B为该像素点的蓝色通道的亮度值，Y为该像素点的亮度分量值，Cb为该像素点的蓝色色度分量值，Cr为该像素点的红色色度分量值，将照片中cr分量位于第一预设区间且cb分量位于第二预设区间的各个像素点确定为目标像素点，根据目标像素点的位置确定照片中的指纹图像，其中，第一预设区间的两端点值分别为[a1，a2]，第二预设区间的两端点值分别为[b1,b2]；a1取值范围为130-150，a2取值范围为160-180，b1取值范围为90-110，b2取值范围为110-130；控制所述处理器基于最大连通域算法，对所述指纹图像进行去噪，提取去噪后的所述指纹图像中的特征信息，并将所述特征信息与预设基准指纹信息进行匹配，若匹配成功，则执行屏幕解锁。
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