本實用新型涉及指紋檢測技術領域，更具體地說，涉及一種指紋檢測系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有的指紋檢測裝置主要有電容檢測和圖像信息檢測。其中電容檢測通過電容檢測芯片或其他電容檢測裝置，該檢測方法需要借助一個金屬片或金屬環(huán)，增加檢測成本。圖像信息檢測裝置每次進行指紋掃描時需要較大面積圖像進行檢測，該方案手指檢測速度相對慢，功耗高。
現(xiàn)有指紋應用越來越廣泛，對于一些極端指紋不能很好的使用，比如手指極干或偏干、手指極濕或偏濕的情況，從而影響用戶體驗效果。
現(xiàn)有指紋識別系統(tǒng)對采集的每張指紋圖像進行處理，指紋識別系統(tǒng)運行速度快，功耗高。在某些識別系統(tǒng)中，如果圖像質量差的指紋圖像進入，識別速度極慢。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型提出一種功耗低、速度快、功能多樣化的指紋檢測系統(tǒng)。
本實用新型提出一種指紋檢測系統(tǒng)，包括：時鐘頻率調節(jié)裝置、電容檢測裝置、圖像采集裝置、圖像信息檢測裝置、手指狀態(tài)判斷裝置及圖像質量判斷裝置。
進一步地，所述時鐘頻率調節(jié)裝置用于調整系統(tǒng)工作時鐘頻率。所述時鐘頻率調節(jié)裝置調整系統(tǒng)工作時鐘頻率的過程為：當沒有檢測到手指時，整個系統(tǒng)在低頻時鐘下進行工作；當檢測到手指放上后，時鐘頻率調節(jié)裝置將時鐘調整到預先設定的高頻時鐘狀態(tài)下進行工作。
進一步地，所述電容檢測裝置用于根據(jù)手指接觸芯片產生的電容大小檢測是否有手指接觸傳感器。當有手指接觸傳感器時，啟動圖像采集裝置。
進一步地，所述圖像采集裝置用于掃描生成指紋圖像。所述圖像采集裝置掃描生成指紋圖像的過程包括：當所述電容檢測裝置檢測到有手指接觸時，所述圖像采集裝置被啟動，此時只掃描部分陣列點；當所述圖像信息檢測裝置檢測到真正有手指放上后，所述圖像采集裝置掃描整個陣列的指紋圖像。
進一步地，所述圖像信息檢測裝置用于更加精確地檢測是否有手指真正接觸傳感器；若確認有手指放上，啟動手指狀態(tài)判斷裝置和圖像質量判斷裝置。所述圖像信息檢測裝置檢測手指的方法包括但不限于圖像差分判斷、直方圖差分判斷、指紋圖像灰度分布判斷、紋理判斷。
進一步地，所述手指狀態(tài)判斷裝置用于根據(jù)采集的指紋圖像判斷手指狀態(tài)，并將手指狀態(tài)結果提示給用戶。所述手指狀態(tài)判斷裝置判斷手指狀態(tài)的方法是直方圖分布區(qū)域判斷方法，即根據(jù)傳感器掃描產生的灰度值來判斷手指狀態(tài)。所述手指狀態(tài)包括干手指、濕手指、正常手指。
進一步地，所述圖像質量判斷裝置用于根據(jù)采集的指紋圖像判斷指紋圖像質量，并將圖像質量判斷結果傳給指紋識別系統(tǒng)，用于對指紋圖像進行篩選。所述圖像質量判斷裝置判斷指紋圖像質量的方法包括但不限于AM/FM模型判斷、熵判斷、方差判斷。
所述手指狀態(tài)判斷裝置判斷的手指狀態(tài)結果和所述圖像質量判斷裝置判斷的圖像質量結果可以用于提示或指導用戶更好的使用指紋產品。
進一步地，所述指紋檢測系統(tǒng)的每個裝置由前一級裝置滿足條件后再啟動當前裝置模塊，否則該裝置模塊處于深度睡眠狀態(tài)；未檢測到手指放上時，時鐘頻率調節(jié)裝置和電容檢測裝置處于極低頻率工作狀態(tài)；當電容檢測裝置初步檢測到手指放上后，圖像采集裝置、圖像信息檢測裝置在低頻工作狀態(tài)；當圖像信息檢測裝置檢測真正有手指接觸傳感器后，圖像采集裝置、圖像信息檢測裝置、手指狀態(tài)判斷裝置以及圖像質量判斷裝置進入高頻時鐘頻率下工作。
本實用新型提供的一種指紋檢測系統(tǒng)，其有益效果為：
1、本實用新型提出了在指紋傳感器芯片內部集成電容檢測裝置用于檢測指紋傳感器上部分陣列點上電容值的變化。該檢測電路取消了金屬環(huán)或金屬片，在電容檢測裝置和圖像信息檢測裝置只打開部分點進行檢測，減少了大面積掃描檢測，提高了檢測速度。
2、本實用新型的指紋檢測系統(tǒng)的每個裝置模塊由前一級裝置模塊滿足條件后再啟動當前裝置模塊，否則該裝置模塊處于深度睡眠狀態(tài)；未檢測到手指放上時，正在工作的模塊處于極低頻率工作狀態(tài)，檢測到手指之后，工作的模塊進入高頻時鐘頻率進行工作，這樣大大降低了系統(tǒng)在空閑時間內的功耗。
3、本實用新型在指紋檢測系統(tǒng)中增加手指狀態(tài)判斷裝置，應用層可以根據(jù)手指狀態(tài)信息提示用戶處理手指后再采集指紋，這樣可以輔助幫助用戶更好的應用指紋，從而提高用戶體驗效果。
4、本實用新型在指紋檢測系統(tǒng)中增加圖像質量判斷裝置，根據(jù)圖像質量判斷結果，可以屏蔽質量差的指紋圖像進入指紋識別系統(tǒng)，一定程度上規(guī)避了識別速度慢的圖像，同時減少了質量差的指紋圖像進入指紋識別系統(tǒng)的次數(shù)，降低了指紋識別系統(tǒng)處理功耗和減少了指紋識別時間。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例的指紋檢測系統(tǒng)的框架圖；
圖2為本實用新型實施例的單個陣列點的電容檢測裝置的電路結構圖；
圖3為本實用新型實施例的圖像采集裝置掃描的部分陣列點的示意圖；
圖4為本實用新型實施例的指紋圖像灰度分布檢測結果示意圖，(a)為無手指直方圖，(b)為有手指直方圖。
具體實施方式
下面結合附圖來說明本實用新型的優(yōu)選實施例，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
本實施例中，一種指紋檢測系統(tǒng)的框架圖如圖1所示，該指紋檢測系統(tǒng)包括，時鐘頻率調節(jié)裝置100、電容檢測裝置200、圖像采集裝置300、圖像信息檢測裝置400、手指狀態(tài)判斷裝置500及圖像質量判斷裝置600。
時鐘頻率調節(jié)裝置100:指紋檢測系統(tǒng)未檢測到指紋時，只有時鐘頻率調節(jié)裝置和電容檢測裝置進行工作，時鐘頻率調節(jié)裝置只產生一個1001的低頻時鐘信號。如果電容檢測裝置檢測到有手指接觸后，產生1002和1003的低頻時鐘信號。如果圖像信息檢測裝置檢測到手指真正接觸到指紋傳感器，產生1002'、1003'和1004的高頻時鐘信號，1001關掉。所述低頻時鐘信號1001、1002、1003,高頻時鐘信號1002'、1003'和1004由系統(tǒng)裝置實際工作需要確定。
電容檢測裝置200:根據(jù)手指接觸芯片產生的電容大小檢測是否有手指接觸傳感器，有手指接觸傳感器再啟動圖像采集裝置300。電容檢測裝置只檢測傳感器陣列部分陣列點的電容大小，本實施例中，單個陣列點的電容檢測裝置的電路結構如圖2所示。手指與傳感器極板形成電容Cf，電路通過電壓表測量出Cf對應的電壓V_O1，同理內部設定一個基準電容Cref,通過電壓表測量出Cref對應的電壓V_O2，將V_O1、V_O2送入電壓差分比較器，如果V_O1與V_O2的差值大于閾值Vr_p與Vr_n的差值，則認為有手指接觸到傳感器，否則認為無手指接觸傳感器。閾值Vr_p與Vr_n由電路實際需要設定。
圖像采集裝置300:掃描生成指紋圖像。在本實施例中，電容檢測裝置200檢測到有手指接觸時，該模塊被啟動，此時該裝置在低頻時鐘信號1002下只掃描部分陣列點3001；圖像信息檢測裝置400檢測到真正有手指放上后，該裝置在高頻時鐘信號1002'下掃描整個陣列的指紋圖像。本實施例所述圖像采集裝置掃描的部分陣列點如圖3所示。所述部分陣列點根據(jù)傳感器陣列大小、產品使用方式等進行設置，部分陣列點的個數(shù)以及位置不限于本實施例所描述的例子。
圖像信息檢測裝置400：圖像信息檢測裝置旨在更加精確的檢測是否有手指真正接觸傳感器。若確認有手指放上，啟動手指狀態(tài)判斷裝置500和圖像質量判斷裝置600。其常用的檢測手指的方法有圖像差分判斷、直方圖差分判斷、指紋圖像灰度分布判斷、紋理判斷等。本實施例以指紋圖像灰度分布判斷為例進行說明，沒有手指接觸傳感器時，傳感器產生的灰度值由每個陣列點與空氣接觸掃描生成，每個陣列點電路結構一致，所以該灰度值分布在一個小的區(qū)間內；有手指放上時，指紋脊線和谷線的差異性會改變直方圖分布特性，根據(jù)直方圖分布差異屬性即可完成圖像灰度信息檢測。如圖4所示指紋圖像灰度分布檢測結果示意圖，(a)為無手指直方圖，(b)為有手指直方圖。
手指狀態(tài)判斷裝置500：手指狀態(tài)判斷裝置旨在根據(jù)采集的指紋圖像判斷手指狀態(tài)，手指狀態(tài)主要為：干手指、濕手指、正常手指。本實施例中，手指狀態(tài)判斷裝置500判斷手指狀態(tài)的方法是直方圖分布區(qū)域判斷方法，即根據(jù)傳感器掃描產生的灰度值來判斷手指狀態(tài)。手指狀態(tài)不一樣，傳感器掃描產生的灰度值不一樣，即直方圖分布區(qū)域不一樣，根據(jù)直方圖分布區(qū)域的差異性可以判斷出手指狀態(tài)。指紋識別應用產品可以根據(jù)手指狀態(tài)提示用戶正確使用指紋，以提高用戶體驗效果。
圖像質量判斷裝置600：圖像質量判斷裝置旨在用于根據(jù)采集的指紋圖像判斷指紋圖像質量，并將圖像質量判斷結果傳給指紋識別系統(tǒng)，用于對指紋圖像進行篩選。指紋識別系統(tǒng)可以根據(jù)圖像質量判斷結果篩選掉圖像質量差的指紋圖像；減少不能識別的圖像進入指紋識別裝置的次數(shù)，可以從一定程度上降低指紋識別系統(tǒng)的功耗和指紋識別時間。圖像質量判斷裝置判斷指紋圖像質量的常用方法有AM/FM模型判斷、熵判斷、方差判斷等，本實施例以方差判斷為例進行說明，實際可以不限于使用方差進行圖像質量判斷。根據(jù)方差判斷確定指紋圖像脊谷對比度是否清晰，進而得到指紋圖像質量的結果。在一個小方塊內，指紋脊谷對比度不清晰，該小方塊的方差很??；如果指紋脊谷對比度清晰，該小方塊的方差很大。通過判斷方差閾值判斷該小方塊的圖像質量，所有塊統(tǒng)計完成后，統(tǒng)計圖像質量差的小方塊占所有小方塊的比例，該比例超過一個上限閾值時，認為該指紋圖像質量差，否則認為指紋圖像質量好，該上限閾值根據(jù)經驗設定。
本實用新型的指紋檢測系統(tǒng)的每個裝置由前一級裝置滿足條件后再啟動當前裝置模塊，否則該裝置模塊處于深度睡眠狀態(tài)；未檢測到手指放上時，時鐘頻率調節(jié)裝置100和電容檢測裝置200處于極低頻率工作狀態(tài)；當電容檢測裝置200初步檢測到手指放上后，圖像采集裝置300、圖像信息檢測裝置400在低頻工作狀態(tài)；當圖像信息檢測裝置400檢測真正有手指接觸傳感器后，圖像采集裝置300、圖像信息檢測裝置400、手指狀態(tài)判斷裝置500以及圖像質量判斷裝置600進入高頻時鐘頻率下工作。
本實用新型實施例的詳細描述和附圖只是用于說明本實用新型，而不是限制由權利要求和其等價物定義的本實用新型的范圍。