本发明涉及一种指纹识别方法，特别涉及一种增益调节处理的指纹成像方法。
背景技术：
目前大部分的国内指纹识别技术都是基于图像识别技术的，一般来说是以手指在识别器上进行拍摄的情况下，获取手指的图像然后进行对比形成。但是以光学形式的指纹识别需要的体积较大，需要用到的感应元件较多，成本也较高，识别率虽然高，但是在一些对元件体积有要求的地方，存在很多的问题，例如，现在手机指纹解锁就很难通过光学识别的方法达到正确识别的，一般情况下都难以做到如此下的体积，放在集成化程度高的手机情况下，体积要求这一条就很难达到厂商的相应要求，但是一般的压电式识别器，识别度较差、对于环境要求较高、识别速度更是较差，还存在有指纹遗留导致的非法指纹的问题，因此开发一种适用于体积较小的自动调整处理的指纹识别器有较高识别度、较快识别速度，同时，能够去除指纹遗留导致的非法指纹的增益调节处理的指纹成像方法势在必行。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决上述现有技术存在有指纹遗留导致的非法指纹的问题，提供了一种适用于体积较小的自动调整处理的指纹识别器有较高识别度、较快识别速度，同时，能够去除指纹遗留导致的非法指纹的增益调节处理的指纹成像方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种增益调节处理的指纹成像方法，适用于指纹识别装置，所述指纹识别装置包括感应面、处理器和存储器，所述感应面的内部填设有由传感器元件均匀排布而成的传感器阵列，所述感应面和存储器均与所述处理器电连接，包括以下步骤：
步骤一：每次重新启动指纹识别装置都进行初始化操作，在空置的情况下指纹识别装置进行原始空置图像采集；
步骤二：根据原始空置图像进行背景噪声计算；
步骤三：采集原始指纹图像；
步骤四：根据原始指纹图像进行初步判断，若原始指纹图像符合设定的阈值，则由处理器判断是否进行增益调节，若无需增益调节则直接执行步骤五，若需要进行增添调节则选用亮度调节增益和硬件调节增益并执行步骤五，若原始指纹图像不符合设定的阈值，则重新执行步骤三；
步骤五：根据背景噪声计算结果去除原始指纹图像中的背景噪声；
步骤六：对降噪后的图像进行整体增益调节；
步骤七：获得调整后的图像并结束，在下次指纹识别时跳转执行步骤三。
本发明中采用了亮度增益调节和硬件增益调节双重调节，增加了背景噪声计算，通过对背景噪声计算的调节去除了背景噪声，通过亮度增益调节和硬件增益调节双重调节达到较好的指纹图像的获取和识别，有较快的获取速度和较好的图像质量，适应各种不同的场合，同时本申请可以适用于压电式指纹识别装置，可以在手机或其他对指纹识别设备有体积要求的装置上，有较好的市场前景。
作为优选，在所述步骤三中，为了防遗留指纹包括以下子步骤：
子步骤一：调入上次图像识别时的步骤五、步骤六或步骤七中上一次获取的图像作为第一对比图像；
子步骤二：在指纹识别时采集原始指纹图像作为第二对比图像；
子步骤三：第一对比图像和第二对比图像进行对比；
子步骤四：若第一对比图像和第二对比图像之间的线性相关性大于等于设定阈值则将图像的亮度调节增益减小至设定值并对第二对比图像进行增益然后执行子步骤五，若第一对比图像和第二对比图像之间的线性相关性小于设定的阈值并执行子步骤五；
子步骤五：使用存储第二对比图像作为本次指纹识别时的原始指纹图像。
遗留指纹是很难处理的一种情况，首先，遗留指纹是几乎所有指纹识别器中都存在的，遗留指纹在识别的时候与干燥的手指识别情况相近，难以直接去除，同时，只要使用者吹吹热气，很容易将指纹显露出来。本发明中，使用了识别图像(第二对比图像)与前次图像(第一对比图像)进行线性相关性对比的步骤，通过线性相关性对比之后获得一个较好的对比结果，如果两次线性相关性对比之后大于阈值，这里的阈值一般是设定在70％，可以认定第二对比图像是第一对比图像在感应面上的遗留指纹，因为即使是同一个人如果是重新按动指纹，也会移动手指，手指位置和角度也会发生变化，如果第二对比图像和第一对比图像阈值大于70％的情况只有一种情况就是遗留指纹，这样判断之后，第二对比图像以亮度增益减小至设定值并对第二对比图像进行增益，这里的设定值是接近0的数值也可以是接近255的数值，这样可以将第二对比图像遮盖，虽然直接在处理器中发出错误命令也是可行的，但是，很多时候是被指纹之后会需要显示指纹，在这种情况下，显示过度曝光或者曝光不足的图形更为符合实际情况。
作为优选，若步骤三为首次执行，则子步骤一执行以下动作：
在指纹识别时采集原始指纹图像作为第一对比图像，延迟一段时间后判断手指是否从感应面上取下，若手指未从感应面上取下后则继续重复采集原始指纹图像替换现有第一对比图像；若手指从感应面上取下后则存储当前第一对比图像。
作为优选，在所述步骤四中：根据原始指纹图像的灰度值范围和平均灰度值进行初步判断，若原始指纹图像的灰度值范围和平均灰度值符合设定的阈值，则由处理器根据平均灰度值或原始指纹图像选定位置的平均灰度值判断是否进行增益调节，若无需增益调节则直接执行步骤五，若需要进行增添调节则首先选用亮度调节增益进行调节，若经过亮度调节增益进行调节后原始指纹图像的灰度值范围和平均灰度值达到目标值则执行步骤五，若经过亮度调节增益进行调节后原始指纹图像的灰度值范围和平均灰度值达不到目标值则执行硬件调节增益然后执行步骤五，若原始指纹图像不符合设定的阈值，则重新执行步骤三。这样设置，确定了亮度增益调节和硬件增益调节的方式，通过软件增益调节即可达到相应效果时可以降低硬件变动，延长使用寿命，否则通过调节硬件增益，使得检测范围扩大，适应各种情况的指纹。
作为优选，在所述步骤四中执行硬件调节增益包括针对电容式指纹识别装置的硬件调节增益步骤和针对光电式指纹识别装置的硬件调节增益步骤，
执行针对电容式指纹识别装置的硬件调节增益步骤时，处理器根据预设值选定传感器元件地址调整传感器元件的放电电压和放电时间；
执行针对光电式指纹识别装置的硬件调节增益步骤时，处理器根据预设值选定传感器元件地址调整传感器元件的曝光时间。这样设置，可以针对不同的硬件调节，适应光学式的指纹识别器也适应电容式的指纹识别装置。
作为优选，在步骤二中，根据原始空置图像进行背景噪声计算时处理器根据记录的噪点地址，对噪点地址进行调节输出若干张背景噪声图像，一张背景噪声图像中所有噪点灰度均对应一个灰度值，在步骤五中根据所有噪点灰度值的分布选择一张背景噪声图像，采用减法方式进行噪声去除。
作为优选，在步骤二中，根据原始空置图像进行背景噪声计算时处理器根据记录的噪点地址，对噪点地址进行调节输出若干张背景噪声图像，一张背景噪声图像中至少保存有一个噪点，每个噪点在至少两个不同灰度的背景噪声图像中保存。噪点的产生最大可能是因为感应元件老化导致某个感应元件无法工作而产生的，此时去噪方式不能单纯的以减法形式进行，多存储几个背景噪声图像，根据原始指纹图像的灰度值范围和平均灰度值选用对应的背景噪声图像进行去噪可以达到去噪后灰度值相近的较好的图形质量。
作为优选，在步骤二中，根据原始空置图像进行背景噪声计算时处理器根据记录的噪点地址，处理器将传感器阵列划分为若干个相同的区域，每个区域内噪点在一张背景噪声图像中的灰度均相同，当存储背景噪声图像的存储器区域满时，计算选用的背景噪声图像的灰度平均值，删除与选用的背景噪声图像的灰度平均值差距最大的背景噪声图像。
作为优选，在步骤二中，当存储背景噪声图像的存储器区域满时，背景噪声图像按噪点的数量从少到多依次排序，新的噪点加设在数量最少的背景噪声图像上，所加噪点的灰度值等于加设的背景噪声图像上距离最近的三个噪点的平均灰度值。这样设置，主要是为了背景噪声图像的数量不能无限增长，否则会影响计算速度，所以合理的安排背景噪声图像，达到较好的效果。
作为优选，在所述步骤五中，每个背景噪声图像通过平均灰度值归属于一个灰度值分段，计算原始空置图像的平均灰度值，处理器根据原始空置图像的平均灰度值在灰度值分段中的归属确定选用的背景噪声图像，处理器选用背景噪声图像进行去噪。
本发明的实质性效果是：本发明中采用了亮度增益调节和硬件增益调节双重调节，增加了背景噪声计算，通过对背景噪声计算的调节去除了背景噪声，通过亮度增益调节和硬件增益调节双重调节达到较好的指纹图像的获取和识别，有较快的获取速度和较好的图像质量，适应各种不同的场合，同时本申请可以适用于电容式指纹识别装置，可以在手机或其他对指纹识别设备有体积要求的装置上，有较好的市场前景。遗留指纹是很难处理的一种情况，首先，遗留指纹是几乎所有指纹识别器中都存在的，遗留指纹在识别的时候与干燥的手指识别情况相近，难以直接去除，同时，只要使用者吹吹热气，很容易将指纹显露出来。本发明中，使用了识别图像(第二对比图像)与前次图像(第一对比图像)进行线性相关性对比的步骤，通过线性相关性对比之后获得一个较好的对比结果，如果两次线性相关性对比之后大于阈值，这里的阈值一般是设定在70％，可以认定第二对比图像是第一对比图像在感应面上的遗留指纹，因为即使是同一个人如果是重新按动指纹，也会移动手指，手指位置和角度也会发生变化，如果第二对比图像和第一对比图像阈值大于70％的情况只有一种情况就是遗留指纹，这样判断之后，第二对比图像以亮度增益减小至设定值并对第二对比图像进行增益，这里的设定值是接近0的数值也可以是接近255的数值，这样可以将第二对比图像遮盖，虽然直接在处理器中发出错误命令也是可行的，但是，很多时候是被指纹之后会需要显示指纹，在这种情况下，显示过度曝光或者曝光不足的图形更为符合实际情况。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1：
一种增益调节处理的指纹成像方法，适用于指纹识别装置，所述指纹识别装置包括感应面、处理器和存储器，所述感应面的内部填设有由传感器元件均匀排布而成的传感器阵列，所述感应面和存储器均与所述处理器电连接，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：每次重新启动指纹识别装置都进行初始化操作，在空置的情况下指纹识别装置进行原始空置图像采集；
步骤二：根据原始空置图像进行背景噪声计算；
步骤三：采集原始指纹图像；
步骤四：根据原始指纹图像进行初步判断，若原始指纹图像符合设定的阈值，则由处理器判断是否进行增益调节，若无需增益调节则直接执行步骤五，若需要进行增添调节则选用亮度调节增益和硬件调节增益并执行步骤五，若原始指纹图像不符合设定的阈值，则重新执行步骤三；
步骤五：根据背景噪声计算结果去除原始指纹图像中的背景噪声；
步骤六：对降噪后的图像进行整体增益调节；
步骤七：获得调整后的图像并结束，在下次指纹识别时跳转执行步骤三。
在所述步骤三中，为了防遗留指纹包括以下子步骤：
子步骤一：调入上次图像识别时的步骤五、步骤六或步骤七中上一次获取的图像作为第一对比图像；若步骤三为首次执行，则子步骤一执行以下动作：
在指纹识别时采集原始指纹图像作为第一对比图像，延迟一段时间后判断手指是否从感应面上取下，若手指未从感应面上取下后则继续重复采集原始指纹图像替换现有第一对比图像；若手指从感应面上取下后则存储当前第一对比图像。
子步骤二：在指纹识别时采集原始指纹图像作为第二对比图像；
子步骤三：第一对比图像和第二对比图像进行对比；
子步骤四：若第一对比图像和第二对比图像之间的线性相关性大于等于设定阈值则将图像的亮度调节增益减小至设定值并对第二对比图像进行增益然后执行子步骤五，若第一对比图像和第二对比图像之间的线性相关性小于设定的阈值并执行子步骤五；
子步骤五：使用存储第二对比图像作为本次指纹识别时的原始指纹图像。
在步骤二中，根据原始空置图像进行背景噪声计算时处理器根据记录的噪点地址，对噪点地址进行调节输出若干张背景噪声图像，一张背景噪声图像中所有噪点灰度均对应一个灰度值，在步骤五中根据所有噪点灰度值的分布选择一张背景噪声图像，采用减法方式进行噪声去除。
在步骤二中，根据原始空置图像进行背景噪声计算时处理器根据记录的噪点地址，对噪点地址进行调节输出若干张背景噪声图像，一张背景噪声图像中至少保存有一个噪点，每个噪点在至少两个不同灰度的背景噪声图像中保存。
在步骤二中，根据原始空置图像进行背景噪声计算时处理器根据记录的噪点地址，处理器将传感器阵列划分为若干个相同的区域，每个区域内噪点在一张背景噪声图像中的灰度均相同，当存储背景噪声图像的存储器区域满时，计算选用的背景噪声图像的灰度平均值，删除与选用的背景噪声图像的灰度平均值差距最大的背景噪声图像。
在步骤二中，当存储背景噪声图像的存储器区域满时，背景噪声图像按噪点的数量从少到多依次排序，新的噪点加设在数量最少的背景噪声图像上，所加噪点的灰度值等于加设的背景噪声图像上距离最近的三个噪点的平均灰度值。
在所述步骤五中，每个背景噪声图像通过平均灰度值归属于一个灰度值分段，计算原始空置图像的平均灰度值，处理器根据原始空置图像的平均灰度值在灰度值分段中的归属确定选用的背景噪声图像，处理器选用背景噪声图像进行去噪。
在所述步骤四中：根据原始指纹图像的灰度值范围和平均灰度值进行初步判断，若原始指纹图像的灰度值范围和平均灰度值符合设定的阈值，则由处理器根据平均灰度值或原始指纹图像选定位置的平均灰度值判断是否进行增益调节，若无需增益调节则直接执行步骤五，若需要进行增添调节则首先选用亮度调节增益进行调节，若经过亮度调节增益进行调节后原始指纹图像的灰度值范围和平均灰度值达到目标值则执行步骤五，若经过亮度调节增益进行调节后原始指纹图像的灰度值范围和平均灰度值达不到目标值则执行硬件调节增益然后执行步骤五，若原始指纹图像不符合设定的阈值，则重新执行步骤三。
在所述步骤四中执行硬件调节增益包括针对电容式指纹识别装置的硬件调节增益步骤和针对光电式指纹识别装置的硬件调节增益步骤，
执行针对电容式指纹识别装置的硬件调节增益步骤时，处理器根据预设值选定传感器元件地址调整传感器元件的放电电压和放电时间；
执行针对光电式指纹识别装置的硬件调节增益步骤时，处理器根据预设值选定传感器元件地址调整传感器元件的曝光时间。
本实施例中采用了亮度增益调节和硬件增益调节双重调节，增加了背景噪声计算，通过对背景噪声计算的调节去除了背景噪声，通过亮度增益调节和硬件增益调节双重调节达到较好的指纹图像的获取和识别，有较快的获取速度和较好的图像质量，适应各种不同的场合，同时本申请可以适用于电容式指纹识别装置，可以在手机或其他对指纹识别设备有体积要求的装置上，有较好的市场前景。遗留指纹是很难处理的一种情况，首先，遗留指纹是几乎所有指纹识别器中都存在的，遗留指纹在识别的时候与干燥的手指识别情况相近，难以直接去除，同时，只要使用者吹吹热气，很容易将指纹显露出来。本发明中，使用了识别图像(第二对比图像)与前次图像(第一对比图像)进行线性相关性对比的步骤，通过线性相关性对比之后获得一个较好的对比结果，如果两次线性相关性对比之后大于阈值，这里的阈值一般是设定在70％，可以认定第二对比图像是第一对比图像在感应面上的遗留指纹，因为即使是同一个人如果是重新按动指纹，也会移动手指，手指位置和角度也会发生变化，如果第二对比图像和第一对比图像阈值大于70％的情况只有一种情况就是遗留指纹，这样判断之后，第二对比图像以亮度增益减小至设定值并对第二对比图像进行增益，这里的设定值是接近0的数值也可以是接近255的数值，这样可以将第二对比图像遮盖，虽然直接在处理器中发出错误命令也是可行的，但是，很多时候是被指纹之后会需要显示指纹，在这种情况下，显示过度曝光或者曝光不足的图形更为符合实际情况。本实施例确定了亮度增益调节和硬件增益调节的方式，通过软件增益调节即可达到相应效果时可以降低硬件变动，延长使用寿命，否则通过调节硬件增益，使得检测范围扩大，适应各种情况的指纹。本实施例中噪点的产生最大可能是因为感应元件老化导致某个感应元件无法工作而产生的，此时去噪方式不能单纯的以减法形式进行，多存储几个背景噪声图像，根据原始指纹图像的灰度值范围和平均灰度值选用对应的背景噪声图像进行去噪可以达到去噪后灰度值相近的较好的图形质量。为了背景噪声图像的数量不能无限增长，否则会影响计算速度，所以合理的安排背景噪声图像，达到较好的效果。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。