TWI528211B - Non-contact palmprint authentication method, device and portable terminal - Google Patents

Description

非接觸式掌紋認證方法、裝置及便攜終端

本發明涉及便攜終端身份認證技術領域，尤其涉及一種適用於便攜終端的非接觸式掌紋認證方法及裝置。

隨著移動通信技術的變革，例如智能手機、平板計算機等便攜終端正在成為人們日常生活和工作的重要工具。例如，除了電話以及短信等傳統應用以外，人們已經可以利用智能手機進行網絡社交、在線購物以及在線支付等多種應用。便攜終端上可能存放有大量有價值的工作數據或隱私數據，因此，用戶對便攜終端上的信息安全越來越關注，希望這些需要保護的數據在未通過身份認證的情況下無法被訪問。

在傳統的方式中，便攜終端採用密碼或者用戶名與密碼的組合方式來驗證用戶身份。這種方式的問題體現在其安全性和便利性之間存在著天然的矛盾。首先，用戶若想提高安全性，則需要設置複雜的密碼，比如密碼是字母、數字以及特殊符號的組合，甚至可能還需要部分字母是大寫的；其次，在不同的身份認證入口，用戶可能需要使用沒有關聯性的密碼；舉例來說，用戶郵箱密碼與QQ密碼最好沒有關聯性，否則一旦其中某個密碼被他人知曉，另一個密碼很容易被猜到。

在在線支付以及手機銀行等安全性要求極為嚴苛的應用 中，會採用多重身份認證的方式，除了用戶登錄認證之外，還會引入支付密碼雙重認證。目前很多在線支付還需要通過短信發送驗證碼的方式來認證。在這種情況下去，用戶要想獲得安全的使用體驗，必須接受這些嚴格但不便利的安全措施。

目前有些開發者和廠商正試圖在便攜終端上引入指紋認證方式來替代傳統的用戶名/密碼認證方式。這種認證方式的便利性較好，但其安全性卻大大降低。這是因為，在便攜終端上使用指紋認證，一旦便攜終端丟失被他人獲取，由於用戶此前使用便攜終端時留下了大量自身的指紋，這些指紋很容易被他人採集後利用，造成指紋認證形同虛設。事實上，公安機關正是利用指紋容易遺留的特點，建立指紋數據庫來協助進行各種案件偵破的。此外，指紋認證存在實施成本高的問題，為了支持指紋認證，便攜終端需要額外配置一個指紋識別硬件，並相應調整便攜終端整體設計，這不僅與便攜終端輕薄化趨勢相背，還引入了開發設計成本升高的問題。

因此，總體上來說，傳統的用戶身份認證技術都無法解決便利性和安全性之間的矛盾。

有鑒於此，本發明提供一種非接觸式掌紋認證裝置，應用於包括攝像頭以及照明燈的便攜終端上，該裝置包括：採集控制單元，用於在掌紋認證流程開啟時使能所述攝像頭，並在外部光照不足時保持所述照明燈的工作狀態被設置為照明模式， 從而為所述攝像頭提供補光輸出；篩選輸出單元，用於從所述攝像頭輸出的視頻流中選擇一幀新圖像作為候選圖像，針對該候選圖像獲取所述攝像頭當前的狀態參數集合，判斷該集合中的每一個狀態參數是否都滿足與該參數對應的預設標准，如果都滿足則將候選圖像作為掌紋匹配的對比掌紋圖像輸出，如果該集合中的任一個狀態參數沒有滿足對應的預設標准，則忽略該候選圖像，並重新選擇一幀新圖像作為候選圖像；以及掌紋匹配單元，用於根據預設算法將所述對比掌紋圖像與預先錄入的一個或多個基準掌紋圖像進行匹配，若匹配成功，則確定認證通過；若匹配失敗則向用戶輸出認證失敗提示或返回篩選輸出單元。

本發明還提供一種非接觸式掌紋認證方法，應用於包括攝像頭以及照明燈的便攜終端上，其中該方法包括以下步驟：步驟A，在掌紋認證流程開啟時使能所述攝像頭，並在外部光照不足時保持所述照明燈的工作狀態被設置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出；步驟B，從所述攝像頭輸出的視頻流中選擇一幀新圖像作為候選圖像；步驟C，針對該候選圖像獲取所述攝像頭當前的狀態參數集合，判斷該集合中的每一個狀態參數是否都滿足與該參數對應的預設標准，如果都滿足則將該候選圖像作為掌紋匹配的對比掌紋圖像輸出，如果該集合中的任一個狀態參數沒有滿足對應的預設標准，則忽略該候選圖像並返 回步驟B；以及步驟D，根據預設算法將所述對比掌紋圖像與預先錄入的基準掌紋圖像進行匹配，若匹配成功，則確定認證通過；若匹配失敗則向用戶輸出認證失敗提示或返回步驟B。

本發明能夠有效提升非接觸式掌紋認證中對比掌紋圖像的輸出質量，從而提升非接觸式掌紋認證技術的性能表現。

11‧‧‧照明燈

12‧‧‧攝像頭

101~105‧‧‧步驟

圖1是本發明一種典型的應用場景圖。

圖2是本發明一種實施方式中非接觸式掌紋認證裝置的邏輯結構及其基礎硬件環境的示意圖。

圖3是本發明一種實施方式中非接觸式掌紋認證方法的流程圖。

圖4是本發明另一種實施方式中非接觸式掌紋認證方法的流程圖。

為了解決現有技術的問題，目前業界還在研究人臉識別等技術來實現用戶身份認證。但這種技術仍然無法從本質上改善便利性與安全性的天然矛盾。以人臉識別為例，其安全性上存在的問題是，用戶人臉圖像的取得也是相對容易的，用戶可能在互聯網或其他終端上中存放有大量自身的照片，這些照片可能被他人輕易獲取到，這樣非法用戶就可以利用這些照片來偽裝通過人臉認證。

相對於指紋、人臉而言，掌紋被他人獲取的可能性非常小。這是因為，首先，人們在使用便攜終端的過程中，其手部操作大部分依賴於手指。其次，日常生活中，人們在使用手時，手掌通常處於一定程度的收合狀態，即便留下了掌紋，留下的掌紋與手掌張開時的掌紋截然不同，很難用來偽裝通過身份認證。此外，用戶一般不會保存清晰的手掌照片，因而也不會存在照片被他人獲取而加以利用的弊端。

然而，目前的掌紋認證的實現技術仍然要依賴專用的硬件設備，這同樣會造成成本較高和不夠便利的問題。例如中國專利申請公開第CN101833647A號公布了一種掌紋獲取設備及對應的處理方法。在這種方案中，雖然改進了傳統技術中需要屏蔽環境光的缺點，但仍然需要引入專用的硬件，使用閃光燈或外接紅外LED的方式來完成掌紋認證過程，並且仍然是接觸式掌紋認證實現。在接觸式掌紋認證技術中，用戶手掌需要通過一個特定的定位部件(比如手放置臺)固定在距離攝像頭預定距離的位置上，用戶手掌無法自由活動。顯然，這種技術便利性非常差，無法應用於便攜終端。此外，中國專利申請公開第CN1972186A號公布了一種移動式身份認證系統及其認證方法，在該技術中，使用移動設備照相功能，輔助閃光燈來獲取掌紋進行掌紋認證，其帶來了一定的便利性，但是該方案獲取掌紋圖像的質量較低，因此對內置的掌紋匹配算法要求很高，該方案整體上離實際商用仍然有不小的距離。

針對目前這些技術的缺點本發明提出一種非接觸式掌紋認證的解決方案，以從本質上改善非接觸式掌紋認證的技術基礎，為非 接觸式掌紋認證技術在便利性上的突破提供技術保障。所謂非接觸式掌紋認證是指，被認證的手掌無需被固定在某個定位部件上。

在一種較佳的實施方式中，本發明提供一種基於計算機程序實現的非接觸式掌紋認證裝置，該裝置應用在便攜終端(以下僅以智能手機為例)上。如圖2所示，該智能手機通常包括CPU、內存、攝像頭12、非易失性存儲器、照明燈11以及包括觸摸顯示屏在內的各種輸入輸出硬件等。

在優選的方式上，攝像頭12與例如由LED制成的照明燈11通常位於智能手機同一側，比如手機的背面。考慮到結構與外觀設計的變形，在本發明實施過程中，對攝像頭12與照明燈11的位置關系還可以進一步放寬，只要攝像頭12採集圖像的路徑範圍與照明燈11的光照輸出範圍存在交集即可。事實上，只要能閃光拍照的智能手機，均具備實施本發明的基礎硬件環境。如圖1所示，較粗的虛線表示照明燈11的光照輸出範圍，而較細虛線表示攝像頭12採集圖像的路徑範圍。

在實現上來說，該裝置可以作為一個獨立的手機應用(APP)安裝在手機上，也可以作為一個特性功能集成在其他手機應用中。

請參考圖2，在一種軟件實施方式(並不排除其他實施方式)中，該裝置作為一個邏輯層面的虛擬裝置，主要包括採集控制單元、篩選輸出單元以及掌紋匹配單元。

請參考圖3，該裝置的使用和運行過程包括以下步驟。

步驟101，採集控制單元根據特定指令開啟掌紋認證流程；步驟102，採集控制單元在掌紋認證流程啟動時使能攝像頭，並至少在外部光照不足時保持照明燈被設置為照明模式；步驟103，篩選輸出單元從攝像頭當前輸出的視頻流中獲取一幀新圖像作為候選圖像；步驟104，篩選輸出單元針對該候選圖像相應獲取攝像頭當前的狀態參數集合，並判斷該集合中的每一個狀態參數是否都滿足與該參數對應的預設標准，如果都滿足則將候選圖像作為掌紋匹配的對比掌紋圖像輸出，如果沒有都滿足，則忽略該候選圖像，並返回步驟103；步驟105，掌紋匹配單元判斷對比掌紋圖像是否與基準掌紋圖像匹配，如果匹配則認證用戶身份合法。

掌紋認證可以作為各種手機應用的身份驗證機制，用戶若要執行特定操作，如訪問重要數據，其需要通過掌紋認證來驗證其身份。為實現掌紋認證，通常需要先錄入一個或多個用戶掌紋圖像作為基準掌紋圖像。該基準掌紋圖像是掌紋認證的基礎，將後續採集到的對比掌紋圖像與這個基準掌紋圖像進行匹配，匹配成功則認證通過。

基準掌紋圖像的錄入可以採用多種方式。一種方式是用戶上傳一幀圖像作為基準掌紋圖像，比如使用其他照相設備拍攝的掌紋圖像作為基準掌紋圖像。在一種可能的實現方式中，也可以使用與上述採集對比掌紋圖像類似的方法，來通過智能手機採集一個基準掌紋圖像保存在智能手機內部。

也就是說，手機APP中可設置有一個基準錄入流程，以供用戶採集並保存基準掌紋圖像。在這種方式中，採集控制單元在基準錄入流程開啟時相應使能所述攝像頭，並在外部光照不足時保持照明燈工作狀態被設置為照明模式為攝像頭提供補光輸出；篩選輸出單元按照步驟103和步驟104那樣篩選圖像，不同的是在基準錄入流程中，其會將輸出的對比掌紋圖像作為基準掌紋圖像保存起來。

本發明在產品化實現的過程中也會加入這些既有的實現，但錄入基準掌紋圖像以及判斷對比掌紋圖像與基準掌紋圖像是否匹配的過程，可以參考已有技術加以實現。本發明並不關注匹配算法本身的優劣，本發明的目標主要是通過改進對比掌紋圖像的採集以及掌紋認證的流程，來降低掌紋認證類軟件產品的開發難度和開發成本。

在作為基準掌紋圖像的用戶掌紋錄入完成後，用戶可能會通過特定的交互界面觸發掌紋認證流程的開啟。例如，用戶可能在屏幕上點擊特定觸摸按鈕來觸發掌紋認證流程開啟；當然觸發掌紋認證流程的開啟也可能是特定應用觸發的，比如某個手機應用在發現某些條件滿足時，其可能會觸發掌紋認證流程開啟。

在本發明中，在掌紋認證流程開啟之後，採集控制單元會將攝像頭使能並將照明燈設置在照明模式下。在智能手機上，攝像頭開啟之後，其會自動通過內置的傳感器(Sensor)芯片不斷採集圖像並輸出一定幀率的視頻流，比如說30幀/秒的視頻流。這個視頻流通常會展示在手機屏幕上，讓用戶直觀感受到攝像頭所對准的方向或目標。

若要取得一幀對比掌紋圖像與基準掌紋圖像進行匹配，直接的思路是參考智能手機的照相應用加以實現。在照相應用中，當用戶在手機屏幕上點擊照相應用圖標時，攝像頭會開啟並根據用戶操作將當前採集到的一幀圖像輸出並保存。如果某一款其他應用需要取得一幀圖像時，通常的做法也是模擬照相應用的功能實現。

當外部光照不足的時候，照相類應用會自動利用閃光燈進行補光。這種方式在需要取得一幀圖像的其他應用場景中也許是可以滿足用戶要求的，然而在掌紋認證過程中卻存在問題。首先，用戶使用智能手機對准手掌的時候，其距離通常比較近，一般在數十厘米的範圍。若選擇自動閃光模式，在很多時候尤其是外部光照輕度不足的情況下，容易造成圖像過曝。但若選擇手動啟動閃光，則不僅便利性差，而且對用戶要求較高。其次，由於閃光是一瞬間完成的，若閃光的同時用戶的手掌在移動，手掌移動會導致運動模糊，最終導致當前拍攝的這一幀圖像的質量較差。用戶手掌與手機之間的相對距離可能隨時發生變化，這種距離的不斷變化對於對焦狀態與曝光狀態有直接和顯著的影響，用戶手掌的移動是不可能控制的，而閃光燈的發光時間是瞬間完成的，因此使用閃光燈模式，與移動終端的使用方式之間存在難以克服的矛盾，導致其通常無法獲取滿足掌紋認證的質量要求的掌紋圖像。

因此，在進行掌紋認證的時候，若遵循本領域一般的技術實現思路而採用傳統的照相應用方式來採集對比掌紋圖像，基本上難以採集到圖像質量較好的對比掌紋圖像。在這種情況下，需要開發人員開 發更為強大的算法來彌補對比掌紋圖像質量的不足，但這樣一來，開發成本和難度無疑會升高，整體效果卻可能依然很差。

另外，從應用實際出發，用戶可能在各種場合進行掌紋認證，以閃光模式來獲取對比掌紋圖像無疑會造成光污染，影響到周圍的人群，這樣的產品實現不便於在公共場合使用。

事實上，閃光模式的思路主要還是受到傳統照相技術思路的影響，希望輸出一個高功率的光照來彌補光照的不足。並且，由於大部分照相應用中目標距離的不確定性，照明模式對於傳統照相需求而言是不適宜的。例如，當被拍攝目標比較遠的時候，照明模式通常毫無意義。然而，具體到掌紋認證應用，由於掌紋通常距離攝像頭較近，完全可以採用照明模式來進行攝像時的補光。

換言之，本發明針對掌紋認證的實際，考慮到掌紋通常距離攝像頭較近，採用照明模式來補光，雖然其補光強度比閃光模式要小很多，但由於照明燈與手掌距離較近，不僅可以實現良好的補光效果，而且基本可以確保不會因為照明燈的開啟而導致過曝。

尤其值得注意的是，由於外部光源的位置是不確定的，本發明通過利用手機的照明模式進行攝像補光，可以有效地改善外部光照中存在逆光、順光、以及來自不同角度的光照所產生的負面影響，即消除環境光帶來的負面影響，從而可以保證圖像輸出質量區間變得更加收斂。例如，與在照明模式下拍照相比，在開啟閃光功能拍照的時候，若其他條件一致，智能手機攝像頭輸出的圖像質量的變化區間更大，也就 是說圖像質量輸出不夠穩定。

而且閃光模式下照明燈的輸出功率很高，無法持續提供照明，如果持續提供照明，將會很容易造成照明燈燒毀。

在採用照明模式改善對比掌紋圖像質量的基礎上，本發明還對攝像頭連續輸出的多幀圖像進行篩選。攝像頭使能之後，操作系統可能會默認將攝像頭設置在連續自動對焦模式下。考慮到操作系統未必是默認將攝像頭設置為連續自動對焦模式，本發明對採集對比掌紋圖像的過程進一步優化。比如在iOS操作系統中，操作系統允許應用控制攝像頭工作在一次自動對焦模式、連續自動對焦模式、以及手動對焦模式中任一模式下。在iOS 6.0操作系統中這三種模式的表達如下：AVCaptureFocusModeLocked=0，//鎖定焦距，即不對焦

AVCaptureFocusModeAutoFocus=1，//進行一次對焦，然後鎖定焦距

AVCaptureFocusModeContinuousAutoFocus=2,//連續自動對焦

類似地，對於曝光調整而言，iOS也有三種模式供用戶選擇：固定曝光模式、一次自動曝光模式、以及連續自動曝光模式。在iOS 6.0操作系統中這三種模式的表達如下：AVCaptureExposureModeLocked=0，//鎖定光圈，即不進行曝光調整

AVCaptureExposureModeAutoExpose=1，//進行一次曝光調 整，然後鎖定光圈

AVCaptureExposureModeContinuousAutoExposure=2，//連續自動曝光調整

為了能夠持續獲取質量較高的圖像輸出，採集控制單元在使能攝像頭時，進一步通過操作系統提供的接口控制攝像頭，以使攝像頭工作在連續自動對焦模式以及連續自動曝光模式下。同理可推知，如果實施過程中涉及到白平衡狀態參數的話，採集控制單元需要對白平衡調整模式做類似的設置。

篩選的原則是攝像頭當前的狀態參數集合中每一個狀態參數是否都滿足該參數對應的預設標准，如果都滿足預設標准則當前這一幀圖像是可以接受的對比掌紋圖像。狀態參數集合至少包括一種狀態參數。在一種可能的實施方式中，採集狀態集合可以包括對焦狀態參數、曝光狀態參數以及白平衡狀態參數中的任意一種或者多種。當然，如果操作系統能夠提供更多狀態參數，則可以根據應用需要加以選擇。

在一種可能的具體實施方式中，篩選輸出單元從攝像頭獲得一幀圖像時，其需要根據攝像頭當前的對焦狀態參數以及曝光狀態參數做出選擇。通常，對焦狀態參數可以分別表征對焦完成以及對焦進行中這兩種狀態，曝光狀態參數也可以表征曝光參數調整中以及曝光調整完畢這兩種狀態。當然，隨著技術的發展，操作系統中記錄的對焦狀態參數以及曝光狀態參數可能會有更多的狀態，甚至有可能將多個狀態參數糅合在一起表達。在本發明的實際實施過程中，本領域技術人員可以 根據這些變化做出適應性調整。

在實際實施本發明的過程中，可以將滿足要求的對焦狀態參數以及曝光狀態參數保存起來作為可接受的預設標准。此外，各個參數的預設標准可能因操作系統不同而不同。一旦篩選輸出單元發現這兩個狀態參數分別滿足對應的預設標准，則可以確定當前這幀圖像是可以接受的對比掌紋圖像。例如，在本發明的實施方式中，假設對焦狀態參數為1時表示對焦完成，為0時表示對焦進行中；曝光狀態為1表示曝光調整完成，為0是表示曝光調整進行中。那麽，篩選輸出單元獲取到的狀態參數集合為11時，才確定候選圖像是可以接受的對比掌紋圖像，而當狀態參數集合為00、01或10時，則可以忽略候選圖像。

以iOS 6.0操作系統下的實現為例，對於對焦狀態參數是否滿足預設標准，可通過系統提供的對應接口來判斷攝像頭是否正在進行對焦調整。具體來說，可以基於通過調用以下接口而獲得的返回值來判斷，@property(nonatomic,readonly,getter=isAdjustingFocus)BOOL adjustingFocus。如果返回YES表示當前正在對焦調整狀態中；返回NO表示當前不在進行對焦，此時可以理解為對焦完成狀態。

對於曝光狀態參數是否滿足預設標准，可通過判斷攝像頭是否正在進行曝光調整來判斷攝像頭是否正在進行曝光調整。具體來說，可以基於通過調用以下接口而獲得的返回值來判斷，@property(nonatomic,readonly,getter=isAdjustingExposure)BOOL adjustingExposure。如果返回YES表示當前正在進行曝光調整中；返回NO 表示當前不在進行曝光調整，也就是說表征曝光調整完成。

在一幀對比掌紋圖像被獲取到之後，對比掌紋圖像可以被輸出到裝置內部的掌紋匹配單元。掌紋匹配單元可使用例如預設匹配算法將該對比掌紋圖像與預先錄入的基準掌紋圖像進行匹配。若匹配成功則通過用戶身份認證。若匹配不成功，則說明當前對比掌紋圖像可能不是來自合法用戶的手掌，或者有可能當前對比掌紋圖像的質量仍然不滿足匹配算法的要求，此時可以向用戶輸出認證失敗提示。請參考圖4，在一種可能的實現方式中，在匹配不成功時，若返回重新獲取候選圖像，則可以提高認證結果的可靠性。

考慮到合法用戶有可能在任何光照環境下採集圖像，如果有一些光照環境極其惡劣，則本次篩選得到的對比掌紋圖像有可能仍然不滿足匹配算法的要求，一種方式是認證失敗就立刻向用戶輸出認證失敗提示，另一種方式是嘗試多次篩選並輸出對比掌紋圖像可以提高身份認證結果的可靠性。進一步來說，為了進一步提高用戶使用體驗，避免反複篩選反複不成功這樣的循環，採集控制單元可以在掌紋認證流程啟動後，啟動一個具有預定時長的定時器，比如10秒的定時器，並在定時器超時但掌紋匹配仍不成功的時候結束掌紋認證流程，同時向用戶輸出認證失敗提示。

考慮到網絡化應用的普及，對比掌紋圖像不僅僅可以輸出給本地的掌紋匹配單元，也可以通過網絡輸出到遠端服務器上。遠端服務器上同樣可以有掌紋匹配單元，其同樣可以採用預設的對比算法將對 比掌紋圖像與服務器上預先錄入的基準掌紋圖像進行對比。在這種情況下，掌紋認證流程可以由遠端服務器掌控。

從以上的描述可以看出，本發明採集幀圖像的方式與傳統採集幀圖像的方式是完全不同的，本發明針對候選圖像檢查當前攝像頭狀態，攝像頭狀態符合預設標准，才將候選圖像作為對比掌紋圖像獲取下來，否則忽略掉候選圖像轉而採集下一幀圖像。

綜合來看，本發明在整個改善視頻流各幀圖像質量的基礎上，又在視頻流裏面篩選圖像質量較佳的圖像，這與傳統照相應用取得圖像的方式截然不同，照相方式僅僅是根據用戶或軟件指令獲取某一時刻的圖像，並沒有結合攝像頭自身當前的例如對焦狀態、曝光狀態等的狀態參數對圖像進行篩選。

以上的實現方式中，整個過程是無需用戶幹預的，本發明稱這種方式為自動掃描方式。如前所述，智能手機可能都默認或者被採集控制單元設置在連續自動對焦模式下，因此攝像頭開啟後其就會自動對焦。在這個基礎上，為了給用戶提供不同的體驗，本發明在另一種可能的實施方式中，提供一種手動點擊實現方式。這種方式允許用戶通過點擊來確定何時開始篩選圖像。

在手動點擊實施方式中，所述裝置還包括篩選使能單元。該篩選使能單元進一步用於在掌紋認證流程啟動後，先等待用戶的篩選對比指令，並在收到用戶下發的篩選對比指令後使能篩選輸出單元。攝像頭開啟之後會自動對焦，但此時篩選輸出單元並不篩選任何圖像，直 到用戶通過點擊觸摸顯示屏發出篩選對比指令，篩選輸出單元才開始在步驟103執行對比掌紋圖像的篩選處理。

這樣，由於用戶可以通過肉眼觀察屏幕上的畫面清晰度，待畫面清晰的時候才點擊屏幕觸發對比掌紋圖像篩選處理，從篩選到認證通過的時間將會大幅度縮短。值得注意的是，在這種實施方式中，篩選輸出單元依然是通過一定的篩選操作才會獲得對比掌紋圖像，只不過這個篩選的過程可能會大大縮短。

無論是自動掃描方式還是手動點擊方式，其都對用戶的被認證的手掌的移動沒有要求，或者說沒有任何引導措施來引導用戶將手掌放置在適合取得高質量圖片的距離區間內。為了加快掌紋認證速度，本發明在一種可能的實施方式中，提供一種引導措施來引導用戶放置手掌。

在引導用戶放置手掌的實施方式中，採集控制單元可在使能攝像頭時，還將攝像頭的對焦參數(通常是焦距)以及曝光參數(如光圈)分別設置為預設的固定值。當然隨著主流攝像頭硬件能力的改變，這個固定值可能不斷變化。另外，不同款型的手機，對應的固定值可能不盡相同。在本實施方式中，如果用戶不移動手掌進入一個與固定值集合對應的採集距離區間，那麽篩選輸出單元將無法篩選到符合預設標准的對比掌紋圖像，因為焦距已經是一個固定值，就好像一個定焦攝像頭一樣。這也就是說，在步驟104中，用戶手掌沒有進入較佳的採集距離可能會導致候選掌紋圖像對焦不清晰或者曝光不足，此時篩選輸出單元會 因為基於候選掌紋圖像獲取到的攝像頭狀態參數沒有滿足預設標准而忽略該圖像。因此，為了讓用戶盡快移動手掌或者智能手機來改變手掌與攝像頭之間的距離，在所述狀態參數集合中的對焦狀態參數與曝光狀態參數中任一沒有滿足對應的預設標准時，採集控制單元可以進一步向用戶輸出距離錯誤的提示信息。這種提示信息的可以通過很多方式實現，可能是文字，也可能是圖像或聲音；甚至可通過屏幕背景顏色的變化來實現。例如，用戶手掌不在較佳採集距離區間內時，屏幕背景呈現出與正常默認顏色不一樣的紅色，若用戶手掌處於較佳採集距離區間內，由於無需輸出距離錯誤提示信息，屏幕背景恢複為正常默認顏色。

在一種可能的實現方式中，採集控制單元可以在認證通過後將攝像頭與照明燈去使能。對於認證失敗的情況，採集控制單元的處理可以比較靈活。例如，既可以將攝像頭與照明燈去使能；也可以僅將照明燈去使能；還可以不做處理而保持攝像頭與照明燈這兩者繼續使能，並等待用戶再次觸發新的掌紋認證流程或者用戶的退出指示，如果用戶退出則需要將攝像頭和照明燈去使能。

在一種可能的實現方式中，照明燈可以固定保持在照明模式下。這樣，在外部光照不足的時候照明燈保持補光輸出，可以顯著提升圖像質量；而在外部光照較好的時候依然保持補光輸出，也可以在一定程度上改善圖像質量，比如改善順光和逆光的影響。這種實施方式對於改善圖像質量效果好，但是其節能效果略差。

在另一種可能的具體實施方式中，採集控制單元會先讀取 智能手機自帶的感光傳感器獲得當前光照參數，根據該光照參數控制照明燈在對應的照明等級下進行補光輸出。這種實施方式可以在光照較好的情況下實現較低強度的補光輸出，甚至可以不開啟照明燈。在外部光照很差的時候，可以控制照明燈實現較高強度的補光輸出。

也就是說，在這一實施方式中，採集控制單元對照明燈的控制分為多種情況，分別對應到不同的光照等級。比如說第一光照等級下，採集控制單元不使能照明燈；當外部光照等級下降到第二光照等級，採集控制單元將照明等設置在照明模式，且將照明燈的補光輸出強度設置為第一補光強度；在第三光照等級下，採集控制單元將照明燈設置在照明模式，且將照明燈的補光輸出等級設置為更高第二補光強度。

以上兩種實施方式都可以改善光照不足情況下的圖像質量，在光照較好的時候，一種實施方式偏向於圖像質量的考慮，另一種則偏向於節能。

從上一段的描述中可以看出，本發明所稱的在外部光照不足時保持照明燈被設置為照明模式，並不是特指一種觸發關系。也就是說，在本發明中，外部光照不足可能會觸發照明燈被採集控制單元使能，並進行相應等級的補光輸出。但是在可能的實施方式中，照明燈從攝像頭使能的時候就工作在照明模式下了，而與外部光照是否不足沒有直接聯系。因此，外部光照條件不足時保持照明燈被設置為照明模式是一種狀態關系的表達，而非觸發關系的表達。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本 發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。

101~105‧‧‧步驟

Claims (21)

1. 一種非接觸式掌紋認證裝置，應用於包括攝像頭以及照明燈的便攜終端上，其特徵在於，該裝置包括：採集控制單元，用於在掌紋認證流程開啟時使能所述攝像頭，並在外部光照不足時保持所述照明燈的工作狀態被設置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出；篩選輸出單元，用於從所述攝像頭輸出的視頻流中選擇一幀新圖像作為候選圖像，針對該候選圖像獲取所述攝像頭當前的狀態參數集合，判斷該集合中的每一個狀態參數是否都滿足與該參數對應的預設標准，如果都滿足則將候選圖像作為掌紋匹配的對比掌紋圖像輸出，如果該集合中的任一個狀態參數沒有滿足對應的預設標准，則忽略該候選圖像，並重新選擇一幀新圖像作為候選圖像；以及掌紋匹配單元，用於根據預設算法將所述對比掌紋圖像與預先錄入的一個或多個基準掌紋圖像進行匹配，若匹配成功，則確定認證通過；若匹配失敗則向用戶輸出認證失敗提示或返回篩選輸出單元。
2. 如請求項1所述的裝置，其特徵在於：所述狀態參數包括對焦狀態參數以及曝光狀態參數，其中，所述對焦狀態參數包括對焦完成以及對焦進行中；所述曝光狀態參數包括曝光調整中以及曝光調整完成；所述預設標准分別為，所述對焦狀態參數表征對焦完成，並且所述曝光狀態參數表征曝光調整完成。
3. 如請求項1所述的裝置，其特徵在於：所述採集控制單元被配置為： 將攝像頭的對焦參數以及曝光參數設置為固定值；並在所述狀態參數集合中的對焦狀態參數與曝光狀態參數中任一沒有滿足對應的預設標准時，向用戶輸出距離錯誤提示信息。
4. 如請求項1所述的裝置，其特徵在於：所述採集控制單元還被配置為，在認證通過後將所述攝像頭以及所述照明燈去使能。
5. 如請求項1所述的裝置，其特徵在於，所述採集控制單元還被配置為，在所述掌紋認證流程啟動時啟動具有預設時長的定時器，並在所述定時器超時的情況下結束所述掌紋認證流程，並向用戶輸出認證失敗提示。
6. 如請求項1所述的裝置，其特徵在於：還包括篩選使能單元，所述篩選使能單元被配置為，在所述掌紋認證流程啟動後，在收到用戶下發的篩選對比指令的情況下，使能所述篩選輸出單元。
7. 如請求項1所述的裝置，其特徵在於：所述採集控制單元還被配置為，在基準錄入流程開啟時使能所述攝像頭，並在外部光照不足時保持所述照明燈的工作狀態被設置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出；所述篩選輸出單元還被配置為，在所述基準錄入流程開啟的情況下，將所述攝像頭輸出的對比掌紋圖像作為基準掌紋圖像進行預先保存。
8. 如請求項1所述的裝置，其特徵在於：所述採集控制單元還被配置為，在外部光照充足時將所述照明燈的工作狀態設置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出。
9. 如請求項1所述的裝置，其特徵在於：所述採集控制單元還被配置為，根據所述便攜終端的感光傳感器提 供的外部光照參數確定光照等級，並根據所述光照等級確定所述照明燈的補光輸出強度。
10. 如請求項1所述的裝置，其特徵在於：所述採集控制單元還被配置為，在使能所述攝像頭時，將所述攝像頭設置為連續自動對焦模式以及連續自動曝光模式。
11. 一種非接觸式掌紋認證方法，應用於包括攝像頭以及照明燈的便攜終端上，其特徵在於，該方法包括以下步驟：步驟A，在掌紋認證流程開啟時使能所述攝像頭，並在外部光照不足時保持所述照明燈的工作狀態被設置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出；步驟B，從所述攝像頭輸出的視頻流中選擇一幀新圖像作為候選圖像；步驟C，針對該候選圖像獲取所述攝像頭當前的狀態參數集合，判斷該集合中的每一個狀態參數是否都滿足與該參數對應的預設標准，如果都滿足則將該候選圖像作為掌紋匹配的對比掌紋圖像輸出，如果該集合中的任一個狀態參數沒有滿足對應的預設標准，則忽略該候選圖像並返回步驟B；以及步驟D，根據預設算法將所述對比掌紋圖像與預先錄入的基準掌紋圖像進行匹配，若匹配成功，則確定認證通過；若匹配失敗則向用戶輸出認證失敗提示或返回步驟B。
12. 如請求項11所述的方法，其特徵在於：所述狀態參數包括對焦狀態參數以及曝光狀態參數，所述對焦狀態參數包括對焦完成以及對焦進行中； 所述曝光狀態參數包括曝光調整中以及曝光調整完成；所述預設標准分別為：所述對焦狀態參數表征對焦完成，並且所述曝光狀態參數表征曝光調整完成。
13. 如請求項11所述的方法，其特徵在於：在所述步驟A之前進一步包括：將攝像頭的對焦參數以及曝光參數設置為固定值；並且所述步驟C具體包括：在所述狀態參數集合中的對焦狀態參數與曝光狀態參數中任一沒有滿足對應的預設標准時，向用戶輸出距離錯誤提示信息。
14. 如請求項11所述的方法，其特徵在於，還包括：步驟E，在認證通過後將所述攝像頭以及所述照明燈去使能。
15. 如請求項11所述的方法，其特徵在於，還包括：步驟F1，在掌紋認證流程啟動時，啟動具有預設時長的定時器；以及步驟F2，在所述定時器超時的情況下結束所述掌紋認證流程，並向用戶輸出認證失敗提示。
16. 如請求項11所述的方法，其特徵在於，還包括：步驟G1，在所述掌紋認證流程啟動後，等待用戶的篩選對比指令；以及步驟G2，在收到用戶下發的所述篩選對比指令後，執行步驟B。
17. 如請求項11所述的方法，其特徵在於，在步驟A之前還包括：在基準錄入流程開啟時使能所述攝像頭，並在外部光照不足時保持 所述照明燈的工作狀態被設置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出；所述步驟B進一步包括：在基準錄入流程開啟時，將輸出的對比掌紋圖像作為基準掌紋圖像保存
18. 如請求項11所述的方法，其特徵在於：所述步驟A進一步包括：在外部光照充足時，將所述照明燈的工作狀態設置為照明模式，從而為所述攝像頭提供補光輸出。
19. 如請求項11所述的方法，其特徵在於：所述步驟A進一步包括：根據所述便攜終端的感光傳感器提供的外部光照參數確定當前光照等級，並根據光照等級確定所述照明燈的補光輸出強度。
20. 如請求項11所述的方法，其特徵在於：所述步驟A進一步包括：在使能所述攝像頭時，將所述攝像頭設置為連續自動對焦模式以及連續自動曝光模式。
21. 一種便攜終端，包括攝像頭以及照明燈，其特徵在於，還包括根據請求項1至10中任一項所述的非接觸式掌紋認證裝置。