一种生物特征识别方法和装置与流程

本公开涉及生物特征识别领域，具体涉及一种生物特征识别方法和装置。

背景技术：

随着技术的发展，诸如指纹、掌纹、人脸、虹膜等生物特征识别技术越来越多地应用于各个领域，对于生物特征识别的速度和准确度的要求也越来越高。以指纹识别为例，当同一手指以不同压力按压指纹传感器时，指纹图像中指纹脊与指纹谷的对比度是不一样的，因此需要多次调整指纹采集参数，每次调整指纹采集参数之后需要重新进行指纹采集，直到获得具有期望的指纹脊与指纹谷对比度的指纹图像。由于采集指纹图像涉及像素阵列扫描、大量的数据传输等，耗费时间比较长，多次调整指纹采集参数会使指纹识别时间变长，影响用户体验。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开提供了一种生物特征识别方法和装置，通过结合压力信息来计算生物特征采集参数，可以减少生物特征采集的迭代次数，从而减少生物特征检测所需要的时间。

根据本公开的一方面，提供了一种生物特征识别方法，包括：获取生物特征输入所伴随的压力信息；根据压力信息计算生物特征采集参数；在所述生物特征采集参数下采集生物特征信息；根据采集到的生物特征信息来识别生物特征。

优选地，所述生物特征识别方法还包括：根据历次生物特征识别结果建立压力信息与生物特征采集参数的映射表；所述根据压力信息计算生物特征采集参数包括：根据所述映射表获得与所述压力信息相对应的生物特征采集参数。

优选地，所述生物特征识别方法还包括：每当生物特征被成功识别时，根据生物特征识别结果来更新所述映射表。

优选地，在所述映射表中每个压力信息对应具有权重的多个生物特征采集参数，所述根据生物特征识别结果来更新所述映射表包括：针对当前生物特征识别所对应的当前压力信息，将映射表中与当前生物特征采集参数差异小于预设阈值的生物特征采集参数的权重增加预设量。

优选地，在所述映射表中每个压力信息对应具有权重的多个生物特征采集参数，所述根据生物特征识别结果来更新所述映射表包括：针对当前生物特征识别所对应的当前压力信息，将与当前生物特征采集参数差异大于预设阈值的参数的权重减小预设量。

优选地，在所述映射表中每个压力信息对应具有权重的多个生物特征采集参数，所述根据生物特征识别结果来更新所述映射表包括：针对当前生物特征识别所对应的当前压力信息，将与当前生物特征采集参数的差值绝对值为0的生物特征采集参数的权重增加第一预设量，将与当前生物特征采集参数的差值绝对值大于零并且小于等于第一预设阈值的生物特征采集参数的权重增加第二预设量，将与当前生物特征采集参数的差值绝对值大于第一阈值的生物特征采集参数的权重减小第三预设量，其中第一阈值、第一预设量、第二预设量和第三预设量为正数，并且第一预设量大于第二预设量。

优选地，所述根据所述映射表获得与所述压力信息相对应的生物特征采集参数包括：针对当前获取的压力信息，从所述映射表中查找与所述压力信息相对应的多个生物特征采集参数，并选择其中权重最大的生物特征采集参数作为用于采集生物特征信息的生物特征采集参数。

优选地，所述生物特征识别方法还包括：根据生物特征识别结果来调整用于采集生物特征信息的生物特征采集参数。

优选地，所述生物特征采集参数包括以下各项中的至少一个：用于采集生物特征的电路中放大器的增益、模数转换器的增益和模数转换器的参考电压。

优选地，所述生物特征包括指纹。

根据本公开的另一方面，提供了一种生物特征识别装置，包括：压力传感器，用于检测压力信息；生物特征传感器，用于检测生物特征信息；生物特征采集模块，用于从生物特征传感器采集生物特征信息；控制模块，用于从压力传感器获取压力信息，根据压力信息计算生物特征采集模块的生物特征采集参数，控制生物特征采集模块在生物特征采集参数下采集生物特征信息，并根据采集到的生物特征信息来识别生物特征。

优选地，所述控制模块包括：映射表建立模块，用于根据历次生物特征识别结果建立压力信息与生物特征采集参数的映射表；参数计算模块，用于从压力传感器获取压力信息，根据所述映射表获得与所述压力信息相对应的生物特征采集参数；采集控制模块，控制生物特征采集模块在生物特征采集参数下采集生物特征信息；特征识别模块，根据采集到的生物特征信息来识别生物特征。

优选地，所述控制模块还包括：映射表更新模块，用于每当生物特征被成功识别时，根据生物特征识别结果来更新所述映射表。

优选地，在所述映射表中每个压力信息对应具有权重的多个生物特征采集参数，所述映射表更新模块用于：针对当前生物特征识别所对应的当前压力信息，将映射表中与当前生物特征采集参数差异小于预设阈值的生物特征采集参数的权重增加预设量，和/或将与当前生物特征采集参数差异大于预设阈值的参数的权重减小预设量。

优选地，在所述映射表中每个压力信息对应具有权重的多个生物特征采集参数，所述映射表更新模块用于：针对当前生物特征识别所对应的当前压力信息，将与当前生物特征采集参数的差值绝对值为0的生物特征采集参数的权重增加第一预设量，将与当前生物特征采集参数的差值绝对值大于零并且小于等于第一预设阈值的生物特征采集参数的权重增加第二预设量，将与当前生物特征采集参数的差值绝对值大于第一阈值的生物特征采集参数的权重减小第三预设量，其中第一阈值、第一预设量、第二预设量和第三预设量为正数，并且第一预设量大于第二预设量。

优选地，所述参数计算模块用于针对当前从压力传感器获取的压力信息，从所述映射表中查找与所述压力信息相对应的多个生物特征采集参数，并选择其中权重最大的生物特征采集参数作为生物特征采集模块的生物特征采集参数。

优选地，所述控制模块还包括：参数调整模块，用于根据生物特征识别结果来调整生物特征采集模块的生物特征采集参数。

优选地，所述生物特征采集模块包括放大器和模数转换器，所述生物特征采集参数包括以下各项中的至少一个：所述放大器的增益、所述模数转换器的增益和所述模数转换器的参考电压。

优选地，所述生物特征包括指纹。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1示出了根据本公开实施例的生物特征检测模组的示例结构图。

图2示出了不同压力下生物特征采集数据的分布的示意图。

图3示出了根据本公开实施例的生物特征识别方法的示意流程图。

图4示出了根据本公开实施例的生物特征识别方法的示意流程图。

图5示出了根据本公开实施例的生物特征识别装置的示意框图

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

图1示出了根据本公开实施例的生物特征检测模组的示例结构图。在本实施例中，生物特征检测模组可以用于针对诸如指纹、掌纹等伴随压力信息的生物特征检测。如图1所示，生物特征检测模组包括用于检测诸如指纹、掌纹等生物特征的生物特征传感器1和用于检测压力的压力传感器2。压力传感器2经由缓冲层3设置于支撑结构4上。生物特征传感器1设于压力传感器2上方。柔性电路板5(fpc，flexibleprintedcircuit)连接生物特征传感器1和压力传感器2，其上可以设有生物特征采集电路，用于从生物特征传感器1采集生物特征信息。当然本公开的实施例不限于此，生物特征检测模组可以根据需要而具有任何其他结构。

图2示出了不同压力下生物特征采集数据的分布的示意图。在图2的实施例中，以指纹识别为例，横坐标表示指纹采集的数据输出范围，纵坐标表示指纹数据的分布。例如，对于8比特的模数转换器(adc，analog-to-digitalconverter)，其可以输出256个量化值(例如，0至255)，在这种情况下，横坐标可以表示灰阶值0至255，纵坐标各个灰阶值的数量。曲线w101对应于重压情况，曲线w102对应于轻压情况。从图2中可以看出，曲线w101的分布范围较窄，且中心点偏向于较小的量化值；曲线w102的分布范围较宽，且中心点偏向于较大的量化值。由此可以看出，当同一手指以不同的压力按压指纹模组时，其指纹图像数值的分布是有差别的。由于这种差别的存在，需要多次调整指纹采集参数，每次调整指纹采集参数之后重新进行指纹采集，直到获得具有期望的指纹脊与指纹谷对比度的指纹图像，然而这会使指纹识别时间变长，影响用户体验。

本公开提供了一种生物特征识别方法和装置，通过结合压力信息来计算生物特征采集参数，可以减少生物特征采集的迭代次数，从而减少生物特征检测所需要的时间。

图3示出了根据本公开实施例的生物特征识别方法的示意流程图。

在步骤s301，获取生物特征输入所伴随的压力信息，例如诸如指纹、掌纹等触摸输入时伴随的压力信息。压力信息不限于压力的大小，还可以包括压力的位置、方向等其他与压力有关的信息。

在步骤s302，根据压力信息计算生物特征采集参数。例如，可以根据预先建立的映射表来获得与所述压力信息相对应的生物特征采集参数，映射表体现了压力信息与生物特征采集参数的对应关系。当然本公开的实施例不限于此，压力信息与生物特征采集参数的对应关系可以通过其他方式来体现，进而根据该对应关系从压力信息获得对应的生物特征采集参数。例如，通过预设的公式来根据压力信息计算器对应的生物特征采集参数，也可以通过公式计算与映射表查找相结合的方式来根据压力信息计算生物特征采集参数，在此不再赘述。

在步骤s303，在所述生物特征采集参数下采集生物特征信息。生物特征采集参数可以包括生物特征采集模块中的各个参数，具体参数类型可以根据生物特征检测模组的具体结构和/或生物特征采集模块的具体结构来任意选择。例如，对于指纹检测来说，与指纹传感器相连的采集电路通常包括放大器和模数转换器等电路元件，这种情况下生物特征采集参数可以包括但不限于放大器的增益、模数转换器的增益和参考电压、补偿电容等等。

在步骤s304，根据采集到的生物特征信息来识别生物特征。例如，通过特征提取、特征比对等来判断输入的生物特征与存储的生物特征模板是否匹配，如果是，则认为生物特征被成功识别，否则认为生物特征识别失败。

图4示出了根据本公开实施例的生物特征识别方法的示意流程图。在本实施例中，通过映射表查找的方式来从压力信息获得对应的生物特征采集参数。

在步骤s401，建立压力信息与生物特征采集参数的映射表。例如，可以根据历次生物特征识别的结果来建立该映射表。以下表1示出了该映射表的示例。作为示例，假设用户以压力f1按压时进行指纹采集的参数为p11，当用户以压力f2按压时进行指纹采集的参数为p21，则可以将f1与p11相关联，将f2与p21相关联。在一些实施例中，可以累积多次生物特征识别结果来建立该映射表，例如当用户再次以f1按压时进行指纹采集的参数为p12，再次以f2按压时进行指纹采集的参数为p22，那么可以将f1进一步与p12相关联，将f2进一步与p22相关联，得到的映射表中f1对应p11和p12，f2对应p21和p22，以此类推。当然这里f1和f2不限于具体压力值，其也可以为压力范围，参数p11、p12、p12和p21、p22、p23可以并非单个参数值，而是可以各自包含一组参数值，在此不再赘述。在一些实施例中，每个压力信息所对应的多个生物特征采集参数可以具有各自的权重，例如，参数p11、p12、p13可以分别具有权重w11、w12和w13，参数p21、p22、p23可以分别具有权重w21、w22和w23。在首次建立映射表时可以将各个权重均默认设为1。

表1

在步骤s402，获取生物特征输入所伴随的压力信息。例如，可以从与生物特征传感器设置在一起的压力传感器(例如图1所示的生物特征检测模组中的压力传感器)来获得该压力信息。例如，对于指纹识别来说，可以在手指触摸时通过设置在触摸区域的压力传感器获得手指触摸所伴随的压力大小。

在步骤s403，根据映射表获得与所述压力信息相对应的生物特征采集参数。例如，根据表1，当获得的压力信息为f1时，可以获得对应的生物特征采集参数为p11、p12和p13。可以选择具有最大权重的生物特征采集参数作为用于生物特征采集的生物特征采集参数。例如，如果w12比w11和w13大，则可以选择p12作为用于进行生物特征采集的生物特征采集参数。

在步骤s404，设定生物特征采集参数。例如，对于指纹识别来说，可以将指纹采集电路中的放大器的增益、模数转换器的增益、模数转换器的参考电压和补偿电容设置成p12。

在步骤s405，在设定的生物特征采集参数下采集生物特征信息。

在步骤s406，使用步骤s405采集到的生物特征信息来识别生物特征，具体地，以指纹检测为例，可以执行步骤s4061至s4063。

在步骤s4061，计算指纹图像的有效区域内的对比度(例如可以是在去除背景之后的对比度)，特别是指纹脊与指纹谷的对比度，并将计算结果与预设的阈值或阈值范围相比较，以判断对比度是否满足后续处理的要求，如果是，则进入s4062进行后处理；否则，进入s407调整生物特征采集参数。

在步骤s4062，对采集到的生物特征信息进行后处理，从而得到生物特征识别结果。后处理的具体操作可以包括但不限于特征提取、特征比对等等。

在步骤s4063，判断生物特征是否被成功识别，例如指纹是否匹配成功，如果是，则可以执行步骤s408，否则结束生物特征识别流程。

在步骤s407，调整用于采集生物特征信息的生物特征采集参数。在本步骤中，可以在步骤s404得到的生物特征采集参数的基础上进行调整，也可以不考虑步骤s404的结果重新计算生物特征采集参数，当然也可以采用这两者相结合的方式。具体调整方式可以根据需要灵活选择。

在一些实施例中，还可以生物特征被成功识别之后根据识别结果来更新步骤s404中使用的生物特征采集参数。例如，在本实施例中，可以在步骤s4062之后执行步骤s408。

在步骤s408，根据生物特征识别结果来更新所述映射表，完成本次生物特征识别流程，继续等待下一次的生物特征和压力输入。更新映射表的方式可以根据需要灵活选择，例如，可以针对当前生物特征识别所对应的当前压力信息，将映射表中与当前生物特征采集参数差异小于第一阈值的生物特征采集参数的权重增加第一量，将与当前生物特征采集参数差异大于第二阈值的参数的权重减小第二量。在本公开的实施例中，增加权重的操作和减小权重的操作可以彼此独立执行，可以择一执行，也可以二者相互关联的进行。因此第一阈值和第二阈值可以相等也可以不相等，类似地，第一量和第二量可以相等也可以不相等。第一阈值、第二阈值、第一量和第二量的具体数值可以根据生物特征检测模组的结构和/或根据需要而设置。通过该步骤可以使映射表中对应同一个压力信息的多个生物特征采集参数各自具有不同的权重，从而在下一次识别时可以选择权重最大的(即，与实际压力最匹配的)生物特征采集参数作为实际用于生物特征采集的参数。

下面以表2和表3的数据为例来进行描述。表2示出了表1的示例数据表格，其中压力值以牛顿(n)为单位；表3示出了表2在经过了在压力0.3n并且放大器增益2.0的情况下的生物特征检测成功之后的更新结果。其中为了便于说明，仅以放大器的增益作为生物特征采集参数的示例来进行描述，本领域技术人员应清楚本公开实施例的生物特征采集参数不限于此，可以根据需要任意选择。

表2

如表2所示，0.2n～0.4n范围内的压力值对应10档放大器增益，每个放大器增益具有各自的权重，0.4n～0.6n范围内的压力对应另外10档放大器增益，每个放大器增益同样具有各自的权重。如果检测到当前生物特征输入伴随的压力为0.3n，而当前生物特征采集采用的放大器增益为2.0，那么在更新映射表时，可以将增益2.0的权重加2，将与2.0的差值绝对值小于等于0.2的放大器增益的权重加1，将与2.0的差值绝对值大于0.2并且小于等于0.4的放大器增益的权重加0，将与2.0的差值绝对值大于0.4的放大器增益的权重减1，从而得到如表3所示的映射表。

表3

如表3所示，更新之后0.2n～0.4n范围内的压力值所对应的10档放大器增益的权重发生了变化，与2.0接近的放大器增益的权重增加，而远离2.0的放大器增益的权重减小。当下一次检测到生物特征采集所伴随的压力在0.2n～0.4n范围内时，可以选择权重最大的放大器增益作为实际采集所采用的放大器增益，在表3的示例中选择权重为8的增益2.2作为实际采集所使用的放大器增益。当然在上一次生物特征识别过程中如果在步骤s4061发现指纹谷与指纹脊的对比度不满足后续处理要求，可以计算新的放大器增益供下次使用，或者在表2的基础上调整放大器增益供下次选择。

图5示出了根据本公开实施例的生物特征识别装置的示意框图。如图5所示，生物特征识别装置包括压力传感器10、生物特征传感器20、生物特征采集模块30和控制模块40。压力传感器10用于检测压力信息。生物特征传感器20用于检测生物特征信息。生物特征采集模块30用于从生物特征传感器采集生物特征信息。控制模块40用于从压力传感器10获取压力信息，根据压力信息计算生物特征采集模块30的生物特征采集参数，控制生物特征采集模块30在生物特征采集参数下采集生物特征信息，并根据采集到的生物特征信息来识别生物特征。在本实施例中，压力传感器10、生物特征传感器20和生物特征采集模块30可以根据需要采用任何期望的结构，例如可以采用图1所示的方式设置，也可以采用其他设置方式，只要能够伴随生物特征的采集而采集到压力信息即可。

进一步参考图5，控制模块40可以包括映射表建立模块401、参数计算模块402、采集控制模块403和特征识别模块404。在一些实施例中，还可以包括映射表更新模块405和参数调整模块406。

映射表建立模块401用于根据历次生物特征识别结果建立压力信息与生物特征采集参数的映射表。例如，可以根据特征识别模块404的历次生物特征识别结果来建立如以上表1所示的映射表。

参数计算模块402用于从压力传感器10获取压力信息，根据所述映射表获得与所述压力信息相对应的生物特征采集参数。例如，参数计算模块402可以针对当前从压力传感器获取的压力信息，从所述映射表中查找与所述压力信息相对应的多个生物特征采集参数，并选择其中权重最大的生物特征采集参数作为生物特征采集模块的生物特征采集参数。

采集控制模块403控制生物特征采集模块30在生物特征采集参数下采集生物特征信息。例如，采集控制模块403可以设置生物特征采集模块30的生物特征采集参数。具体参数类型可以根据生物特征检测模组的具体结构和/或生物特征采集模块的具体结构来任意选择。例如，对于指纹检测来说，与指纹传感器相连的采集电路通常包括放大器和模数转换器，这种情况下生物特征采集参数可以包括但不限于放大器的增益、模数转换器的增益和参考电压、补偿电容等等。

特征识别模块404用于根据采集到的生物特征信息来识别生物特征。例如对于指纹识别来说，特征识别模块404可以计算采集到的指纹图像的有效区域内的对比度(例如可以是在去除背景之后的对比度)，特别是指纹脊与指纹谷的对比度，并将计算结果与预设的阈值或阈值范围相比较，以判断对比度是否满足后续处理的要求，如果是，则进行诸如特征提取、特征比对之类的后处理；否则使参数调整模块406调整生物特征采集参数。

参数调整模块406可以在参数计算模块402得到的生物特征采集参数的基础上进行调整，也可以不考虑参数计算模块402的计算结果而重新计算生物特征采集参数，当然也可以采用这两者相结合的方式。具体调整方式可以根据需要灵活选择。

映射表更新模块405用于每当生物特征被成功识别时，根据生物特征识别结果来更新所述映射表。例如，对于表1所示的映射表形式，映射表更新模块405可以针对当前生物特征识别所对应的当前压力信息，将映射表中与当前生物特征采集参数差异小于预设阈值的生物特征采集参数的权重增加预设量，和/或将与当前生物特征采集参数差异大于预设阈值的参数的权重减小预设量。在本公开的实施例中，增加权重的操作和减小权重的操作可以彼此独立执行，可以择一执行，也可以二者相互关联的进行。因此二者的阈值可以相等也可以不相等，类似地，增量和减量可以相等也可以不相等，具体可以根据生物特征检测模组的结构和/或根据需要而设置。通过更新，可以使映射表中对应同一个压力信息的多个生物特征采集参数各自具有不同的权重，从而在下一次识别时可以选择权重最大的(即，与实际压力最匹配的)生物特征采集参数作为实际用于生物特征采集的参数。

本公开的实施例利用压力传感器来感测伴随生物特征而输入的压力信息，对生物特征采集参数进行预计算，从而使生物特征采集的迭代次数减少，进而减少了整个生物特征识别所耗费的时间。

本公开的实施例通过在映射表中为各个生物特征采集参数设置权重，并根据生物特征识别结果来更新权重，使得下一次生物特征采集时可以在同等压力下采用与压力匹配度最高的生物特征采集参数，从而进一步减少生物特征识别所耗费的时间。

本公开的实施例通过采用映射表查询的方式，可以根据需要灵活设置映射表中各个生物特征参数的类型，还可以在映射表更新过程中灵活设置权重的阈值和增减量，从而适应各种不同类型的生物特征检测模组结构，应用范围广。

以上所述仅为本公开的优选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域技术人员而言，本公开可以有各种改动和变化。凡在本公开的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。