非接触式掌纹认证方法、装置及便携终端的制作方法

非接触式掌纹认证方法、装置及便携终端的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种非接触式掌纹认证方法、装置及便携终端，应用于包括摄像头以及照明灯的便携终端，包括：在掌纹认证流程开启时使能摄像头，并在外部光照不足时保持照明灯的工作状态被设置为照明模式从而为摄像头提供补光输出；从摄像头输出的视频流中选择一帧新图像作为候选图像，针对该候选图像获取摄像头当前的状态参数集合，判断该集合中的每一个状态参数是否都满足与该参数对应的预设标准，如果都满足则将该候选图像作为掌纹匹配的对比掌纹图像输出；以及，通过将所述对比掌纹图像与预先录入的一个或多个基准掌纹图像进行匹配，来进行用户认证。本发明能够有效提升对比掌纹图像的输出质量，从而提升非接触式掌纹认证技术的性能表现。
【专利说明】非接触式掌纹认证方法、装置及便携终端

【技术领域】
[0001]本发明涉及便携终端身份认证【技术领域】，尤其涉及一种适用于便携终端的非接触式掌纹认证方法及装置。

【背景技术】
[0002]随着移动通信技术的变革，例如智能手机、平板计算机等便携终端正在成为人们日常生活和工作的重要工具。例如，除了电话以及短信等传统应用以外，人们已经可以利用智能手机进行网络社交、在线购物以及在线支付等多种应用。便携终端上可能存放有大量有价值的工作数据或隐私数据，因此，用户对便携终端上的信息安全越来越关注，希望这些需要保护的数据在未通过身份认证的情况下无法被访问。
[0003]在传统的方式中，便携终端采用密码或者用户名与密码的组合方式来验证用户身份。这种方式的问题体现在其安全性和便利性之间存在着天然的矛盾。首先，用户若想提高安全性，则需要设置复杂的密码，比如密码是字母、数字以及特殊符号的组合，甚至可能还需要部分字母是大写的；其次，在不同的身份认证入口，用户可能需要使用没有关联性的密码；举例来说，用户邮箱密码与QQ密码最好没有关联性，否则一旦其中某个密码被他人知晓，另一个密码很容易被猜到。
[0004]在在线支付以及手机银行等安全性要求极为严苛的应用中，会采用多重身份认证的方式，除了用户登录认证之外，还会引入支付密码双重认证。目前很多在线支付还需要通过短信发送验证码的方式来认证。在这种情况下去，用户要想获得安全的使用体验，必须接受这些严格但不便利的安全措施。
[0005]目前有些开发者和厂商正试图在便携终端上引入指纹认证方式来替代传统的用户名/密码认证方式。这种认证方式的便利性较好，但其安全性却大大降低。这是因为，在便携终端上使用指纹认证，一旦便携终端丢失被他人获取，由于用户此前使用便携终端时留下了大量自身的指纹，这些指纹很容易被他人采集后利用，造成指纹认证形同虚设。事实上，公安机关正是利用指纹容易遗留的特点，建立指纹数据库来协助进行各种案件侦破的。此外，指纹认证存在实施成本高的问题，为了支持指纹认证，便携终端需要额外配置一个指纹识别硬件，并相应调整便携终端整体设计，这不仅与便携终端轻薄化趋势相背，还引入了开发设计成本升高的问题。
[0006]因此，总体上来说，传统的用户身份认证技术都无法解决便利性和安全性之间的矛盾。


【发明内容】

[0007]有鉴于此，本发明提供一种非接触式掌纹认证装置，应用于包括摄像头以及照明灯的便携终端上，该装置包括:
[0008]采集控制单元，用于在掌纹认证流程开启时使能所述摄像头，并在外部光照不足时保持所述照明灯的工作状态被设置为照明模式，从而为所述摄像头提供补光输出；
[0009]筛选输出单元，用于从所述摄像头输出的视频流中选择一帧新图像作为候选图像，针对该候选图像获取所述摄像头当前的状态参数集合，判断该集合中的每一个状态参数是否都满足与该参数对应的预设标准，如果都满足则将候选图像作为掌纹匹配的对比掌纹图像输出，如果该集合中的任一个状态参数没有满足对应的预设标准，则忽略该候选图像，并重新选择一帧新图像作为候选图像；以及
[0010]掌纹匹配单元，用于根据预设算法将所述对比掌纹图像与预先录入的一个或多个基准掌纹图像进行匹配，若匹配成功，则确定认证通过；若匹配失败则向用户输出认证失败提示或返回筛选输出单元。
[0011]本发明还提供一种非接触式掌纹认证方法，应用于包括摄像头以及照明灯的便携终端上，其中该方法包括以下步骤:
[0012]步骤A，在掌纹认证流程开启时使能所述摄像头，并在外部光照不足时保持所述照明灯的工作状态被设置为照明模式，从而为所述摄像头提供补光输出；
[0013]步骤B，从所述摄像头输出的视频流中选择一帧新图像作为候选图像；
[0014]步骤C，针对该候选图像获取所述摄像头当前的状态参数集合，判断该集合中的每一个状态参数是否都满足与该参数对应的预设标准，如果都满足则将该候选图像作为掌纹匹配的对比掌纹图像输出，如果该集合中的任一个状态参数没有满足对应的预设标准，则忽略该候选图像并返回步骤B ;以及
[0015]步骤D，根据预设算法将所述对比掌纹图像与预先录入的基准掌纹图像进行匹配，若匹配成功，则确定认证通过；若匹配失败则向用户输出认证失败提示或返回步骤B。
[0016]本发明能够有效提升非接触式掌纹认证中对比掌纹图像的输出质量，从而提升非接触式掌纹认证技术的性能表现。

【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1是本发明一种典型的应用场景图。
[0018]图2是本发明一种实施方式中非接触式掌纹认证装置的逻辑结构及其基础硬件环境的示意图。
[0019]图3是本发明一种实施方式中非接触式掌纹认证方法的流程图。
[0020]图4是本发明另一种实施方式中非接触式掌纹认证方法的流程图。

【具体实施方式】
[0021]为了解决现有技术的问题，目前业界还在研究人脸识别等技术来实现用户身份认证。但这种技术仍然无法从本质上改善便利性与安全性的天然矛盾。以人脸识别为例，其安全性上存在的问题是，用户人脸图像的取得也是相对容易的，用户可能在互联网或其他终端上中存放有大量自身的照片，这些照片可能被他人轻易获取到，这样非法用户就可以利用这些照片来伪装通过人脸认证。
[0022]相对于指纹、人脸而言，掌纹被他人获取的可能性非常小。这是因为，首先，人们在使用便携终端的过程中，其手部操作大部分依赖于手指。其次，日常生活中，人们在使用手时，手掌通常处于一定程度的收合状态，即便留下了掌纹，留下的掌纹与手掌张开时的掌纹截然不同，很难用来伪装通过身份认证。此外，用户一般不会保存清晰的手掌照片，因而也不会存在照片被他人获取而加以利用的弊端。
[0023]然而，目前的掌纹认证的实现技术仍然要依赖专用的硬件设备，这同样会造成成本较高和不够便利的问题。例如中国专利申请公开第CNlO 1833647A号公布了一种掌纹获取设备及对应的处理方法。在这种方案中，虽然改进了传统技术中需要屏蔽环境光的缺点，但仍然需要引入专用的硬件，使用闪光灯或外接红外LED的方式来完成掌纹认证过程，并且仍然是接触式掌纹认证实现。在接触式掌纹认证技术中，用户手掌需要通过一个特定的定位部件(比如手放置台)固定在距离摄像头预定距离的位置上，用户手掌无法自由活动。显然，这种技术便利性非常差，无法应用于便携终端。此外，中国专利申请公开第CN1972186A号公布了一种移动式身份认证系统及其认证方法,在该技术中，使用移动设备照相功能，辅助闪光灯来获取掌纹进行掌纹认证，其带来了一定的便利性，但是该方案获取掌纹图像的质量较低，因此对内置的掌纹匹配算法要求很高，该方案整体上离实际商用仍然有不小的距离。
[0024]针对目前这些技术的缺点，本发明提出一种非接触式掌纹认证的解决方案，以从本质上改善非接触式掌纹认证的技术基础，为非接触式掌纹认证技术在便利性上的突破提供技术保障。所谓非接触式掌纹认证是指，被认证的手掌无需被固定在某个定位部件上。
[0025]在一种较佳的实施方式中，本发明提供一种基于计算机程序实现的非接触式掌纹认证装置，该装置应用在便携终端(以下仅以智能手机为例)上。如图2所示，该智能手机通常包括CPU、内存、摄像头12、非易失性存储器、照明灯11以及包括触摸显示屏在内的各种输入输出硬件等。
[0026]在优选的方式上，摄像头12与例如由LED制成的照明灯11通常位于智能手机同一侧，比如手机的背面。考虑到结构与外观设计的变形，在本发明实施过程中，对摄像头12与照明灯11的位置关系还可以进一步放宽，只要摄像头12采集图像的路径范围与照明灯11的光照输出范围存在交集即可。事实上，只要能闪光拍照的智能手机，均具备实施本发明的基础硬件环境。如图1所示，较粗的虚线表示照明灯11的光照输出范围，而较细虚线表示摄像头12采集图像的路径范围。
[0027]在实现上来说，该装置可以作为一个独立的手机应用(APP)安装在手机上，也可以作为一个特性功能集成在其他手机应用中。
[0028]请参考图2，在一种软件实施方式(并不排除其他实施方式)中，该装置作为一个逻辑层面的虚拟装置，主要包括采集控制单元、筛选输出单元以及掌纹匹配单元。
[0029]请参考图3，该装置的使用和运行过程包括以下步骤。
[0030]步骤101，采集控制单元根据特定指令开启掌纹认证流程；
[0031]步骤102，采集控制单元在掌纹认证流程启动时使能摄像头，并至少在外部光照不足时保持照明灯被设置为照明模式；
[0032]步骤103，筛选输出单元从摄像头当前输出的视频流中获取一帧新图像作为候选图像；
[0033]步骤104，筛选输出单元针对该候选图像相应获取摄像头当前的状态参数集合，并判断该集合中的每一个状态参数是否都满足与该参数对应的预设标准，如果都满足则将候选图像作为掌纹匹配的对比掌纹图像输出，如果没有都满足，则忽略该候选图像，并返回步骤 103 ；
[0034]步骤105，掌纹匹配单元判断对比掌纹图像是否与基准掌纹图像匹配，如果匹配则认证用户身份合法。
[0035]掌纹认证可以作为各种手机应用的身份验证机制，用户若要执行特定操作，如访问重要数据，其需要通过掌纹认证来验证其身份。为实现掌纹认证，通常需要先录入一个或多个用户掌纹图像作为基准掌纹图像。该基准掌纹图像是掌纹认证的基础，将后续采集到的对比掌纹图像与这个基准掌纹图像进行匹配，匹配成功则认证通过。
[0036]基准掌纹图像的录入可以采用多种方式。一种方式是用户上传一帧图像作为基准掌纹图像，比如使用其他照相设备拍摄的掌纹图像作为基准掌纹图像。在一种可能的实现方式中，也可以使用与上述采集对比掌纹图像类似的方法，来通过智能手机采集一个基准掌纹图像保存在智能手机内部。
[0037]也就是说，手机APP中可设置有一个基准录入流程，以供用户采集并保存基准掌纹图像。在这种方式中，采集控制单元在基准录入流程开启时相应使能所述摄像头，并在外部光照不足时保持照明灯工作状态被设置为照明模式为摄像头提供补光输出；筛选输出单元按照步骤103和步骤104那样筛选图像，不同的是在基准录入流程中，其会将输出的对比掌纹图像作为基准掌纹图像保存起来。
[0038]本发明在产品化实现的过程中也会加入这些既有的实现，但录入基准掌纹图像以及判断对比掌纹图像与基准掌纹图像是否匹配的过程，可以参考已有技术加以实现。本发明并不关注匹配算法本身的优劣，本发明的目标主要是通过改进对比掌纹图像的采集以及掌纹认证的流程，来降低掌纹认证类软件产品的开发难度和开发成本。
[0039]在作为基准掌纹图像的用户掌纹录入完成后，用户可能会通过特定的交互界面触发掌纹认证流程的开启。例如，用户可能在屏幕上点击特定触摸按钮来触发掌纹认证流程开启；当然触发掌纹认证流程的开启也可能是特定应用触发的，比如某个手机应用在发现某些条件满足时，其可能会触发掌纹认证流程开启。
[0040]在本发明中，在掌纹认证流程开启之后，采集控制单元会将摄像头使能并将照明灯设置在照明模式下。在智能手机上，摄像头开启之后，其会自动通过内置的传感器(Sensor)芯片不断采集图像并输出一定巾贞率的视频流，比如说30巾贞/秒的视频流。这个视频流通常会展示在手机屏幕上，让用户直观感受到摄像头所对准的方向或目标。
[0041]若要取得一帧对比掌纹图像与基准掌纹图像进行匹配，直接的思路是参考智能手机的照相应用加以实现。在照相应用中，当用户在手机屏幕上点击照相应用图标时，摄像头会开启并根据用户操作将当前采集到的一帧图像输出并保存。如果某一款其他应用需要取得一帧图像时，通常的做法也是模拟照相应用的功能实现。
[0042]当外部光照不足的时候，照相类应用会自动利用闪光灯进行补光。这种方式在需要取得一帧图像的其他应用场景中也许是可以满足用户要求的，然而在掌纹认证过程中却存在问题。首先，用户使用智能手机对准手掌的时候，其距离通常比较近，一般在数十厘米的范围。若选择自动闪光模式，在很多时候尤其是外部光照轻度不足的情况下，容易造成图像过曝。但若选择手动启动闪光，则不仅便利性差，而且对用户要求较高。其次，由于闪光是一瞬间完成的，若闪光的同时用户的手掌在移动，手掌移动会导致运动模糊，最终导致当前拍摄的这一帧图像的质量较差。用户手掌与手机之间的相对距离可能随时发生变化，这种距离的不断变化对于对焦状态与曝光状态有直接和显著的影响，用户手掌的移动是不可能控制的，而闪光灯的发光时间是瞬间完成的，因此使用闪光灯模式，与移动终端的使用方式之间存在难以克服的矛盾，导致其通常无法获取满足掌纹认证的质量要求的掌纹图像。
[0043]因此，在进行掌纹认证的时候，若遵循本领域一般的技术实现思路而采用传统的照相应用方式来采集对比掌纹图像，基本上难以采集到图像质量较好的对比掌纹图像。在这种情况下，需要开发人员开发更为强大的算法来弥补对比掌纹图像质量的不足，但这样一来，开发成本和难度无疑会升高，整体效果却可能依然很差。
[0044]另外，从应用实际出发，用户可能在各种场合进行掌纹认证，以闪光模式来获取对比掌纹图像无疑会造成光污染，影响到周围的人群，这样的产品实现不便于在公共场合使用。
[0045]事实上，闪光模式的思路主要还是受到传统照相技术思路的影响，希望输出一个高功率的光照来弥补光照的不足。并且，由于大部分照相应用中目标距离的不确定性，照明模式对于传统照相需求而言是不适宜的。例如，当被拍摄目标比较远的时候，照明模式通常毫无意义。然而，具体到掌纹认证应用，由于掌纹通常距离摄像头较近，完全可以采用照明模式来进行摄像时的补光。
[0046]换言之，本发明针对掌纹认证的实际，考虑到掌纹通常距离摄像头较近，采用照明模式来补光，虽然其补光强度比闪光模式要小很多，但由于照明灯与手掌距离较近，不仅可以实现良好的补光效果，而且基本可以确保不会因为照明灯的开启而导致过曝。
[0047]尤其值得注意的是，由于外部光源的位置是不确定的，本发明通过利用手机的照明模式进行摄像补光，可以有效地改善外部光照中存在逆光、顺光、以及来自不同角度的光照所产生的负面影响，即消除环境光带来的负面影响，从而可以保证图像输出质量区间变得更加收敛。例如，与在照明模式下拍照相比，在开启闪光功能拍照的时候，若其他条件一致，智能手机摄像头输出的图像质量的变化区间更大，也就是说图像质量输出不够稳定。
[0048]而且闪光模式下照明灯的输出功率很高，无法持续提供照明，如果持续提供照明，将会很容易造成照明灯烧毁。
[0049]在采用照明模式改善对比掌纹图像质量的基础上，本发明还对摄像头连续输出的多帧图像进行筛选。摄像头使能之后，操作系统可能会默认将摄像头设置在连续自动对焦模式下。考虑到操作系统未必是默认将摄像头设置为连续自动对焦模式，本发明对采集对比掌纹图像的过程进一步优化。比如在1s操作系统中，操作系统允许应用控制摄像头工作在一次自动对焦模式、连续自动对焦模式、以及手动对焦模式中任一模式下。在i0S6.0操作系统中这三种模式的表达如下:
[0050]AVCaptureFocusModeLocked=0, // 锁定焦距，即不对焦
[0051]AVCaptureFocusModeAutoFocus=l, // 进行一次对焦，然后锁定焦距
[0052]AVCaptureFocusModeContinuousAutoFocus=2, // 连续自动对焦
[0053]类似地，对于曝光调整而言，1S也有三种模式供用户选择:固定曝光模式、一次自动曝光模式、以及连续自动曝光模式。在i0S6.0操作系统中这三种模式的表达如下:
[0054]AVCaptureExposureModeLocked=0, // 锁定光圈，即不进行曝光调整
[0055]AVCaptureExposureModeAutoExpose=l, // 进行一次曝光调整，然后锁定光圈
[0056]AVCaptureExposureModeContinuousAutoExposure=2, // 连续自动曝光调整
[0057]为了能够持续获取质量较高的图像输出，采集控制单元在使能摄像头时，进一步通过操作系统提供的接口控制摄像头，以使摄像头工作在连续自动对焦模式以及连续自动曝光模式下。同理可推知，如果实施过程中涉及到白平衡状态参数的话，采集控制单元需要对白平衡调整模式做类似的设置。
[0058]筛选的原则是摄像头当前的状态参数集合中每一个状态参数是否都满足该参数对应的预设标准，如果都满足预设标准则当前这一帧图像是可以接受的对比掌纹图像。状态参数集合至少包括一种状态参数。在一种可能的实施方式中，采集状态集合可以包括对焦状态参数、曝光状态参数以及白平衡状态参数中的任意一种或者多种。当然，如果操作系统能够提供更多状态参数，则可以根据应用需要加以选择。
[0059]在一种可能的【具体实施方式】中，筛选输出单元从摄像头获得一帧图像时，其需要根据摄像头当前的对焦状态参数以及曝光状态参数做出选择。通常，对焦状态参数可以分别表征对焦完成以及对焦进行中这两种状态，曝光状态参数也可以表征曝光参数调整中以及曝光调整完毕这两种状态。当然，随着技术的发展，操作系统中记录的对焦状态参数以及曝光状态参数可能会有更多的状态，甚至有可能将多个状态参数糅合在一起表达。在本发明的实际实施过程中，本领域技术人员可以根据这些变化做出适应性调整。
[0060]在实际实施本发明的过程中，可以将满足要求的对焦状态参数以及曝光状态参数保存起来作为可接受的预设标准。此外，各个参数的预设标准可能因操作系统不同而不同。一旦筛选输出单元发现这两个状态参数分别满足对应的预设标准，则可以确定当前这帧图像是可以接受的对比掌纹图像。例如，在本发明的实施方式中，假设对焦状态参数为I时表示对焦完成，为O时表示对焦进行中；曝光状态为I表示曝光调整完成，为O是表示曝光调整进行中。那么，筛选输出单元获取到的状态参数集合为11时，才确定候选图像是可以接受的对比掌纹图像，而当状态参数集合为00、01或10时，则可以忽略候选图像。
[0061]以i0S6.0操作系统下的实现为例，对于对焦状态参数是否满足预设标准，可通过系统提供的对应接口来判断摄像头是否正在进行对焦调整。具体来说，可以基于通过调用以下接口而获得的返回值来判断，iproperty(nonatomic, readonly,getter=isAdjustingFocus)BOOL adjustingFocus。如果返回 YES 表不当前正在对焦调整状态中；返回NO表示当前不在进行对焦，此时可以理解为对焦完成状态。
[0062]对于曝光状态参数是否满足预设标准，可通过判断摄像头是否正在进行曝光调整来判断摄像头是否正在进行曝光调整。具体来说，可以基于通过调用以下接口而获得的返回值来判断，iproperty (nonatomic, readonly, getter=isAdjustingExposure) B00LadjustingExposure。如果返回YES表示当前正在进行曝光调整中；返回NO表示当前不在进行曝光调整，也就是说表征曝光调整完成。
[0063]在一帧对比掌纹图像被获取到之后，对比掌纹图像可以被输出到装置内部的掌纹匹配单元。掌纹匹配单元可使用例如预设匹配算法将该对比掌纹图像与预先录入的基准掌纹图像进行匹配。若匹配成功则通过用户身份认证。若匹配不成功，则说明当前对比掌纹图像可能不是来自合法用户的手掌，或者有可能当前对比掌纹图像的质量仍然不满足匹配算法的要求，此时可以向用户输出认证失败提示。请参考图4，在一种可能的实现方式中，在匹配不成功时，若返回重新获取候选图像，则可以提高认证结果的可靠性。
[0064]考虑到合法用户有可能在任何光照环境下采集图像，如果有一些光照环境极其恶劣，则本次筛选得到的对比掌纹图像有可能仍然不满足匹配算法的要求，一种方式是认证失败就立刻向用户输出认证失败提示，另一种方式是尝试多次筛选并输出对比掌纹图像可以提高身份认证结果的可靠性。进一步来说，为了进一步提高用户使用体验，避免反复筛选反复不成功这样的循环，采集控制单元可以在掌纹认证流程启动后，启动一个具有预定时长的定时器，比如10秒的定时器，并在定时器超时但掌纹匹配仍不成功的时候结束掌纹认证流程，同时向用户输出认证失败提示。
[0065]考虑到网络化应用的普及，对比掌纹图像不仅仅可以输出给本地的掌纹匹配单元，也可以通过网络输出到远端服务器上。远端服务器上同样可以有掌纹匹配单元，其同样可以采用预设的对比算法将对比掌纹图像与服务器上预先录入的基准掌纹图像进行对比。在这种情况下，掌纹认证流程可以由远端服务器掌控。
[0066]从以上的描述可以看出，本发明采集帧图像的方式与传统采集帧图像的方式是完全不同的，本发明针对候选图像检查当前摄像头状态，摄像头状态符合预设标准，才将候选图像作为对比掌纹图像获取下来，否则忽略掉候选图像转而采集下一帧图像。
[0067]综合来看，本发明在整个改善视频流各帧图像质量的基础上，又在视频流里面筛选图像质量较佳的图像，这与传统照相应用取得图像的方式截然不同，照相方式仅仅是根据用户或软件指令获取某一时刻的图像，并没有结合摄像头自身当前的例如对焦状态、曝光状态等的状态参数对图像进行筛选。
[0068]以上的实现方式中，整个过程是无需用户干预的，本发明称这种方式为自动扫描方式。如前所述，智能手机可能都默认或者被采集控制单元设置在连续自动对焦模式下，因此摄像头开启后其就会自动对焦。在这个基础上，为了给用户提供不同的体验，本发明在另一种可能的实施方式中，提供一种手动点击实现方式。这种方式允许用户通过点击来确定何时开始筛选图像。
[0069]在手动点击实施方式中,所述装置还包括筛选使能单元。该筛选使能单元进一步用于在掌纹认证流程启动后，先等待用户的筛选对比指令，并在收到用户下发的筛选对比指令后使能筛选输出单元。摄像头开启之后会自动对焦，但此时筛选输出单元并不筛选任何图像，直到用户通过点击触摸显示屏发出筛选对比指令，筛选输出单元才开始在步骤103执行对比掌纹图像的筛选处理。
[0070]这样，由于用户可以通过肉眼观察屏幕上的画面清晰度，待画面清晰的时候才点击屏幕触发对比掌纹图像筛选处理，从筛选到认证通过的时间将会大幅度缩短。值得注意的是，在这种实施方式中，筛选输出单元依然是通过一定的筛选操作才会获得对比掌纹图像，只不过这个筛选的过程可能会大大缩短。
[0071]无论是自动扫描方式还是手动点击方式，其都对用户的被认证的手掌的移动没有要求，或者说没有任何引导措施来引导用户将手掌放置在适合取得高质量图片的距离区间内。为了加快掌纹认证速度，本发明在一种可能的实施方式中，提供一种引导措施来引导用户放置手掌。
[0072]在引导用户放置手掌的实施方式中，采集控制单元可在使能摄像头时，还将摄像头的对焦参数(通常是焦距)以及曝光参数(如光圈)分别设置为预设的固定值。当然随着主流摄像头硬件能力的改变，这个固定值可能不断变化。另外，不同款型的手机，对应的固定值可能不尽相同。在本实施方式中，如果用户不移动手掌进入一个与固定值集合对应的采集距离区间，那么筛选输出单元将无法筛选到符合预设标准的对比掌纹图像，因为焦距已经是一个固定值，就好像一个定焦摄像头一样。这也就是说，在步骤104中，用户手掌没有进入较佳的采集距离可能会导致候选掌纹图像对焦不清晰或者曝光不足，此时筛选输出单元会因为基于候选掌纹图像获取到的摄像头状态参数没有满足预设标准而忽略该图像。因此，为了让用户尽快移动手掌或者智能手机来改变手掌与摄像头之间的距离，在所述状态参数集合中的对焦状态参数与曝光状态参数中任一没有满足对应的预设标准时，采集控制单元可以进一步向用户输出距离错误的提示信息。这种提示信息的可以通过很多方式实现，可能是文字，也可能是图像或声音；甚至可通过屏幕背景颜色的变化来实现。例如，用户手掌不在较佳采集距离区间内时，屏幕背景呈现出与正常默认颜色不一样的红色，若用户手掌处于较佳采集距离区间内，由于无需输出距离错误提示信息，屏幕背景恢复为正常默认颜色。
[0073]在一种可能的实现方式中，采集控制单元可以在认证通过后将摄像头与照明灯去使能。对于认证失败的情况，采集控制单元的处理可以比较灵活。例如，既可以将摄像头与照明灯去使能；也可以仅将照明灯去使能；还可以不做处理而保持摄像头与照明灯这两者继续使能，并等待用户再次触发新的掌纹认证流程或者用户的退出指示，如果用户退出则需要将摄像头和照明灯去使能。
[0074]在一种可能的实现方式中，照明灯可以固定保持在照明模式下。这样，在外部光照不足的时候照明灯保持补光输出，可以显著提升图像质量；而在外部光照较好的时候依然保持补光输出，也可以在一定程度上改善图像质量，比如改善顺光和逆光的影响。这种实施方式对于改善图像质量效果好，但是其节能效果略差。
[0075]在另一种可能的【具体实施方式】中，采集控制单元会先读取智能手机自带的感光传感器获得当前光照参数，根据该光照参数控制照明灯在对应的照明等级下进行补光输出。这种实施方式可以在光照较好的情况下实现较低强度的补光输出，甚至可以不开启照明灯。在外部光照很差的时候，可以控制照明灯实现较高强度的补光输出。
[0076]也就是说，在这一实施方式中，采集控制单元对照明灯的控制分为多种情况，分别对应到不同的光照等级。比如说第一光照等级下，采集控制单元不使能照明灯；当外部光照等级下降到第二光照等级，采集控制单元将照明等设置在照明模式，且将照明灯的补光输出强度设置为第一补光强度；在第三光照等级下，采集控制单元将照明灯设置在照明模式，且将照明灯的补光输出等级设置为更高第二补光强度。
[0077]以上两种实施方式都可以改善光照不足情况下的图像质量，在光照较好的时候，一种实施方式偏向于图像质量的考虑，另一种则偏向于节能。
[0078]从上一段的描述中可以看出，本发明所称的在外部光照不足时保持照明灯被设置为照明模式，并不是特指一种触发关系。也就是说，在本发明中，外部光照不足可能会触发照明灯被采集控制单元使能，并进行相应等级的补光输出。但是在可能的实施方式中，照明灯从摄像头使能的时候就工作在照明模式下了，而与外部光照是否不足没有直接联系。因此，外部光照条件不足时保持照明灯被设置为照明模式是一种状态关系的表达，而非触发关系的表达。
[0079]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种非接触式掌纹认证装置，应用于包括摄像头以及照明灯的便携终端上，其特征在于，该装置包括: 采集控制单元，用于在掌纹认证流程开启时使能所述摄像头，并在外部光照不足时保持所述照明灯的工作状态被设置为照明模式，从而为所述摄像头提供补光输出； 筛选输出单元，用于从所述摄像头输出的视频流中选择一帧新图像作为候选图像，针对该候选图像获取所述摄像头当前的状态参数集合，判断该集合中的每一个状态参数是否都满足与该参数对应的预设标准，如果都满足则将候选图像作为掌纹匹配的对比掌纹图像输出，如果该集合中的任一个状态参数没有满足对应的预设标准，则忽略该候选图像，并重新选择一帧新图像作为候选图像；以及 掌纹匹配单元，用于根据预设算法将所述对比掌纹图像与预先录入的一个或多个基准掌纹图像进行匹配，若匹配成功，则确定认证通过；若匹配失败则向用户输出认证失败提示或返回筛选输出单元。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述状态参数包括对焦状态参数以及曝光状态参数，其中， 所述对焦状态参数包括对焦完成以及对焦进行中； 所述曝光状态参数包括曝光调整中以及曝光调整完成； 所述预设标准分别为，所述对焦状态参数表征对焦完成，并且所述曝光状态参数表征曝光调整完成。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述采集控制单元被配置为: 将摄像头的对焦参数以及曝光参数设置为固定值；并 在所述状态参数集合中的对焦状态参数与曝光状态参数中任一没有满足对应的预设标准时，向用户输出距离错误提示信息。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述采集控制单元还被配置为，在认证通过后将所述摄像头以及所述照明灯去使能。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采集控制单元还被配置为，在所述掌纹认证流程启动时启动具有预设时长的定时器，并在所述定时器超时的情况下结束所述掌纹认证流程，并向用户输出认证失败提示。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于:还包括筛选使能单元， 所述筛选使能单元被配置为，在所述掌纹认证流程启动后，在收到用户下发的筛选对比指令的情况下，使能所述筛选输出单元。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于: 所述采集控制单元还被配置为，在基准录入流程开启时使能所述摄像头，并在外部光照不足时保持所述照明灯的工作状态被设置为照明模式，从而为所述摄像头提供补光输出； 所述筛选输出单元还被配置为，在所述基准录入流程开启的情况下，将所述摄像头输出的对比掌纹图像作为基准掌纹图像进行预先保存。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述采集控制单元还被配置为，在外部光照充足时将所述照明灯的工作状态设置为照明模式，从而为所述摄像头提供补光输出。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于: 所述采集控制单元还被配置为，根据所述便携终端的感光传感器提供的外部光照参数确定光照等级，并根据所述光照等级确定所述照明灯的补光输出强度。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述采集控制单元还被配置为，在使能所述摄像头时，将所述摄像头设置为连续自动对焦模式以及连续自动曝光模式。
11.一种非接触式掌纹认证方法，应用于包括摄像头以及照明灯的便携终端上，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤A，在掌纹认证流程开启时使能所述摄像头，并在外部光照不足时保持所述照明灯的工作状态被设置为照明模式，从而为所述摄像头提供补光输出； 步骤B，从所述摄像头输出的视频流中选择一帧新图像作为候选图像； 步骤C，针对该候选图像获取所述摄像头当前的状态参数集合，判断该集合中的每一个状态参数是否都满足与该参数对应的预设标准，如果都满足则将该候选图像作为掌纹匹配的对比掌纹图像输出，如果该集合中的任一个状态参数没有满足对应的预设标准，则忽略该候选图像并返回步骤B;以及 步骤D，根据预设算法将所述对比掌纹图像与预先录入的基准掌纹图像进行匹配，若匹配成功，则确定认证通过；若匹配失败则向用户输出认证失败提示或返回步骤B。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于:所述状态参数包括对焦状态参数以及曝光状态参数， 所述对焦状态参数包括对焦完成以及对焦进行中； 所述曝光状态参数包括曝光调整中以及曝光调整完成； 所述预设标准分别为:所述对焦状态参数表征对焦完成，并且所述曝光状态参数表征曝光调整完成。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于: 在所述步骤A之前进一步包括:将摄像头的对焦参数以及曝光参数设置为固定值；并且 所述步骤C具体包括:在所述状态参数集合中的对焦状态参数与曝光状态参数中任一没有满足对应的预设标准时，向用户输出距离错误提示信息。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括: 步骤E，在认证通过后将所述摄像头以及所述照明灯去使能。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括: 步骤F1，在掌纹认证流程启动时，启动具有预设时长的定时器；以及步骤F2，在所述定时器超时的情况下结束所述掌纹认证流程，并向用户输出认证失败提示。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括: 步骤Gl，在所述掌纹认证流程启动后，等待用户的筛选对比指令；以及 步骤G2，在收到用户下发的所述筛选对比指令后，执行步骤B。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在步骤A之前还包括: 在基准录入流程开启时使能所述摄像头，并在外部光照不足时保持所述照明灯的工作状态被设置为照明模式，从而为所述摄像头提供补光输出； 所述步骤B进一步包括: 在基准录入流程开启时，将输出的对比掌纹图像作为基准掌纹图像保存。
18.如权利要求11所述的方法，其特征在于:所述步骤A进一步包括: 在外部光照充足时，将所述照明灯的工作状态设置为照明模式，从而为所述摄像头提供补光输出。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于:所述步骤A进一步包括: 根据所述便携终端的感光传感器提供的外部光照参数确定当前光照等级，并根据光照等级确定所述照明灯的补光输出强度。
20.如权利要求11所述的方法，其特征在于:所述步骤A进一步包括: 在使能所述摄像头时，将所述摄像头设置为连续自动对焦模式以及连续自动曝光模式。
21.一种便携终端，包括摄像头以及照明灯，其特征在于，还包括根据权利要求1至10中任一项所述的非接触式掌纹认证装置。
【文档编号】G06K9/00GK104463083SQ201310439509
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】池洁, 王泰青 申请人:北京正邦信息技术有限公司